(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を２N波（Ｎは１以上の自然数）に分波する分波装置であって、
入力信号に対して、所望の帯域を通過させるための周波数変換処理およびローパスフィルタ処理を行い、さらに、ダウンサンプリングを行ってサンプリングレートを入力信号のデータ速度の半分にして出力する周波数変換受信ローパスフィルタ手段を２N+l−２個備え、当該周波数変換受信ローパスフィルタ手段をＮ段構成にしたツリー型に配置し、１段目の周波数変換受信ローパスフィルタ手段は前記受信信号を入力とし、２段目以降の周波数変換受信ローパスフィルタ手段は前段の周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの出力信号を入力とし、Ｍ段目（１≦Ｍ＜Ｎ）に配置された各周波数変換受信ローパスフィルタ手段の出力信号を次段の２つの周波数変換受信ローパスフィルタ手段へ入力する構成とした受信ローパスフィルタ群と、
前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの信号を所望の周波数特性で波形整形して出力する受信チャンネルフィルタ手段を２N個備え、Ｎ段目の２N個の周波数変換受信ローパスフィルタ手段と１対１で接続するように配置した受信チャンネルフィルタ群と、
を備えることを特徴とする分波装置。
【請求項２】
さらに、
チャンネル情報に基づいて、信号通過帯域に対応する周波数変換受信ローパスフィルタ手段および受信チャンネルフィルタ手段に対して、クロック供給を制御するクロック制御信号を生成するフィルタバンク制御手段と、
前記クロック制御信号に基づいて、信号通過帯域に対応する周波数変換受信ローパスフィルタ手段および受信チャンネルフィルタ手段ヘクロックを供給する受信クロック供給手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の分波装置。
【請求項３】
さらに、
前記受信信号または前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの出力信号から再生中継用の信号を選択するセレクタ手段と、
再生中継用の信号の復調および復号を行う復調復号手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の分波装置。
【請求項４】
前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段で用いるローパスフィルタを、ハーフバンドフィルタとする、
ことを特徴とする請求項１に記載の分波装置。
【請求項５】
同一信号帯域幅の受信信号に対して前記サンプリングレートを下げる場合、当該サンプリングレートを下げる前の設定に対して、
前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段では、前記周波数変換処理における周波数変換量を大きくし、かつ、前記ローパスフィルタ処理を急峻な特性で実行し、前記受信チャンネルフィルタ手段では、前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの信号を所望の周波数特性で波形整形して出力する際のオーバーサンプリング速度を下げることによって、消費電力を低減する、
ことを特徴とする請求項１に記載の分波装置。
【請求項６】
周波数方向において信号位置を変更するための並び替え指示信号に基づいて、前記受信チャンネルフィルタ手段から出力された信号の一部または全部を選択し、周波数方向の並び替えを行って出力する受信側並び替え手段と、
入力信号に対してサンプリングレートを入力信号のデータ速度の２倍に補間後、所望の帯域を通過させるためのローパスフィルタ処理および周波数変換処理を行って出力する送信ローパスフィルタ周波数変換手段を、２N+1−２個備え、当該送信ローパスフィルタ周波数変換手段をＮ段構成にしたツリー型に配置し、１段目の送信ローパスフィルタ周波数変換手段は前記受信側並び替え手段からの信号を入力とし、２段目以降の送信ローパスフィルタ周波数変換手段は前段の送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を入力とし、Ｍ段目（１≦Ｍ＜Ｎ）に配置された各送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を隣り合う帯域ごとに２つずつ組み合わせて次段の送信ローパスフィルタ周波数変換手段へ入力する構成とした送信ローパスフィルタ群と、
所望の帯域が隣り合う２つの送信ローパスフィルタ周波数変換手段から出力された信号を加算処理する２N−１個の加算手段と、
受信信号を復調および復号する復調復号手段と、
を備え、
２N−２個の加算手段は、Ｍ段目（１≦Ｍ＜Ｎ）に配置された各送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を隣り合う帯域ごとに２つずつ組み合わせて加算処理して次段の送信ローパスフィルタ周波数変換手段へ出力し、他の１個の加算手段は、Ｎ段目に配置された各送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を加算処理して出力し、
前記送信ローパスフィルタ群および前記２N−１個の加算手段で再生用合波手段を構成し、
前記再生用合波手段は、前記受信側並び替え手段から出力される信号を入力し、合波過程で、復調対象の信号が復元されたら、前記復調復号手段に出力し、前記復調復号手段が前記再生用合波手段の出力信号を復調・復号する、
ことを特徴とする請求項１に記載の分波装置。
【請求項７】
前記受信側並び替え手段は、前記並び替え指示信号に基づいて、前記再生用合波手段における合波回数が最も少なくなる当該再生用合波手段の入力位置に信号を出力するように信号位置を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の分波装置。
【請求項８】
入力した２N波（Ｎは１以上の自然数）の信号を合波する合波装置であって、
入力した信号を所望の周波数特性で波形整形して出力する送信チャンネルフィルタ手段を、２N個備えた送信チャンネルフィルタ群と、
入力信号に対してサンプリングレートを入力信号のデータ速度の２倍に補間後、所望の帯域を通過させるためのローパスフィルタ処理および周波数変換処理を行って出力する送信ローパスフィルタ周波数変換手段を、２N+1−２個備え、当該送信ローパスフィルタ周波数変換手段をＮ段構成にしたツリー型に配置し、１段目の２N個の送信ローパスフィルタ周波数変換手段を前記送信チャンネルフィルタ手段と１対１で接続するように配置し、１段目の送信ローパスフィルタ周波数変換手段は前記送信チャンネルフィルタ手段からの波形整形後の信号を入力とし、２段目以降の送信ローパスフィルタ周波数変換手段は前段の送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を入力とし、Ｍ段目（１≦Ｍ＜Ｎ）に配置された各送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を隣り合う帯域ごとに２つずつ組み合わせて次段の送信ローパスフィルタ周波数変換手段へ入力する構成とした送信ローパスフィルタ群と、
所望の帯域が隣り合う２つの送信ローパスフィルタ周波数変換手段から出力された信号を加算処理する２N−１個の加算手段と、
を備え、
２N−２個の加算手段は、Ｍ段目（１≦Ｍ＜Ｎ）に配置された各送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を隣り合う帯域ごとに２つずつ組み合わせて加算処理して次段の送信ローパスフィルタ周波数変換手段へ出力し、他の１個の加算手段は、Ｎ段目に配置された各送信ローパスフィルタ周波数変換手段からの出力信号を加算処理して出力する、
ことを特徴とする合波装置。
【請求項９】
さらに、
チャンネル情報に基づいて、信号通過帯域に対応する送信チャンネルフィルタ手段、送信ローパスフィルタ周波数変換手段および加算手段に対して、クロック供給を制御するクロック制御信号を生成するフィルタバンク制御手段と、
前記クロック制御信号に基づいて、信号通過帯域に対応する送信チャンネルフィルタ手段、送信ローパスフィルタ周波数変換手段、および加算手段ヘクロックを供給する送信クロック供給手段と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の合波装置。
【請求項１０】
さらに、
信号の符号化および変調を行う符号化変調手段と、
前記符号化および変調された信号を、前記送信チャンネルフィルタ手段の入力段、または、前記加算手段の出力段に振り分けるセレクタ手段と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の合波装置。
【請求項１１】
前記送信ローパスフィルタ周波数変換手段で用いるローパスフィルタを、ハーフバンドフィルタとする、
ことを特徴とする請求項８に記載の合波装置。
【請求項１２】
同一信号帯域幅の入力した信号に対して前記サンプリングレートを下げる場合、当該サンプリングレートを下げる前の設定に対して、
前記送信ローパスフィルタ周波数変換手段では、前記周波数変換処理における周波数変換量を大きくし、かつ、前記ローパスフィルタ処理を急峻な特性で実行することによって消費電力を低減する、
ことを特徴とする請求項８に記載の合波装置。
【請求項１３】
さらに、
信号を符号化および変調する符号化変調手段と、
入力信号に対して、所望の帯域を通過させるための周波数変換処理およびローパスフィルタ処理を行い、さらに、ダウンサンプリングを行ってサンプリングレートを入力信号のデータ速度の半分にして出力する周波数変換受信ローパスフィルタ手段を２N+l−２個備え、当該周波数変換受信ローパスフィルタ手段をＮ段構成にしたツリー型に配置し、１段目の周波数変換受信ローパスフィルタ手段は前記符号化変調手段から出力される変調信号を入力とし、２段目以降の周波数変換受信ローパスフィルタ手段は前段の周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの出力信号または前記符号化変調手段から出力される変調信号を入力とし、Ｍ段目（１≦Ｍ＜Ｎ）に配置された各周波数変換受信ローパスフィルタ手段の出力信号を次段の２つの周波数変換受信ローパスフィルタ手段へ入力する構成とした再生用分波手段と、
前記再生用分波手段で分波された信号を入力し、並び替え指示信号に基づいて、入力信号の一部または全部を選択し、周波数方向の並び替えを行って、前記送信チャンネルフィルタ群に出力する送信側並び替え手段と、
を備え、
前記再生用分波手段は、前記符号化変調手段から出力される変調信号を帯域幅に応じてツリーの途中から入力し、前記変調信号が前記送信チャンネルフィルタ手段において入力可能な帯域幅になるまで分波して出力する、
ことを特徴とする請求項８に記載の合波装置。
【請求項１４】
前記符号化変調手段は、前記並び替え指示信号に基づいて、前記再生用分波手段における分波回数が最も少なくなる当該再生用分波手段の入力位置に信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の合波装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の分波装置と、
請求項８に記載の合波装置と、
前記分波装置から出力された信号を入力とし、所望の信号を出力するための経路設定信号に基づいて入力信号の一部または全部を選択し、周波数方向の並び替えを行い、並び替え後の信号を前記合波装置に出力する非再生スイッチマトリックス手段と、
を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項１６】
請求項２に記載の分波装置と、
請求項９に記載の合波装置と、
前記分波装置から出力された信号を入力とし、所望の信号を出力するための経路設定信号に基づいて入力信号の一部または全部を選択し、周波数方向の並び替えを行い、並び替え後の信号を前記合波装置に出力する非再生スイッチマトリックス手段と、
を備え、
前記分波装置および前記合波装置において重複するフィルタバンク制御手段を１つの構成とする、
ことを特徴とする中継装置。
【請求項１７】
請求項３に記載の分波装置と、
請求項１０に記載の合波装置と、
前記分波装置から出力される復調および復号後の信号を入力とし、設定された経路に基づいて前記合波装置の符号化変調手段に出力する再生系スイッチマトリックス手段と、
を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項１８】
請求項４に記載の分波装置と、
請求項１１に記載の合波装置と、
前記分波装置から出力された信号を入力とし、所望の信号を出力するための経路設定信号に基づいて入力信号の一部または全部を選択し、周波数方向の並び替えを行い、並び替え後の信号を前記合波装置に出力する非再生スイッチマトリックス手段と、
を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項１９】
請求項６に記載の分波装置と、
請求項１３に記載の合波装置と、
前記分波装置から出力される復調および復号後の信号を入力とし、設定された経路に基づいて前記合波装置の符号化変調手段に出力する再生系スイッチマトリックス手段と、
を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項２０】
前記分波装置が備える受信チャンネルフィルタ手段、または前記合波装置が備える送信チャンネルフィルタ手段、のいずれか一方を削除し、そのまま入力を出力につなげる、
ことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１つに記載の中継装置。
【請求項２１】
前記分波装置が備える周波数変換受信ローパスフィルタ手段のローパスフィルタ、及び前記合波装置が備える送信ローパスフィルタ周波数変換手段のローパスフィルタを、ハーフバンドフィルタとする、
ことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１つに記載の中継装置。
【請求項２２】
同一信号帯域幅の受信信号に対して前記サンプリングレートを下げる場合、当該サンプリングレートを下げる前の設定に対して、
前記分波装置では、周波数変換受信ローパスフィルタ手段において、前記周波数変換処理における周波数変換量を大きくし、かつ、前記ローパスフィルタ処理を急峻な特性で実行し、受信チャンネルフィルタ手段がある場合には、前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの信号を所望の周波数特性で波形整形して出力する際のオーバーサンプリング速度を下げ、
前記合波装置では、送信ローパスフィルタ周波数変換手段において、前記周波数変換処理における周波数変換量を大きくし、かつ、前記ローパスフィルタ処理を急峻な特性で実行することで、消費電力を低減する、
ことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１つに記載の中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多様な帯域幅を有する複数の信号を分波する分波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチレート対応のディジタル合波装置およびディジタル分波装置では、サブフィルタおよびフーリエ変換（または高速フーリエ変換：ＦＦＴ）手段を組み合わせることにより、多様な帯域幅の信号のディジタル分波、ディジタル合波が可能である。このような、マルチレート対応のディジタル合波装置やディジタル分波装置に関する技術が、下記特許文献１および下記非特許文献１において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７３８３８５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】山下史洋、風間宏志、中須賀好典著  「衛星搭載用帯域幅可変ＦＦＴフィルタバンクの提案と基本動作特性」  電子情報通信学会論文誌  Ｂ  Ｖｏｌ．Ｊ８５−Ｂ  Ｎｏ．１２  ｐｐ．２２９０−２２９９  ２００２年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、フーリエ変換（または高速フーリエ変換）回路は、全システム帯域を対象に処理を行うため、分波／合波の処理対象の帯域が全システム帯域の一部であっても、動作原理上、回路の一部だけを動作させることが出来ない。そのため、分波／合波の処理対象帯域が全システム帯域の一部であっても消費電力を低減することができない、という問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力を低減することが可能な分波／合波装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受信信号を２N波（Ｎは１以上の自然数）に分波する分波装置であって、受信信号をＡ／Ｄ変換した後の信号に対して所望の帯域を通過させるための周波数変換処理およびローパスフィルタ処理を行い、さらに、ダウンサンプリングを行ってサンプリングレートを入力信号のデータ速度の半分にして出力する周波数変換受信ローパスフィルタ手段、を２N+1−２個備え、当該周波数変換受信ローパスフィルタ手段をＮ段構成にしたツリー型に配置し、Ｍ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）に配置された２M個の各周波数変換受信ローパスフィルタ手段の出力信号を２分割して、それぞれ異なる次段の２つの周波数変換受信ローパスフィルタ手段へ入力する構成とした受信ローパスフィルタ群と、前記周波数変換受信ローパスフィルタ手段からの信号を所望の周波数特性で波形整形して出力する受信チャンネルフィルタ手段、を２N個備え、Ｎ段目の２N個の周波数変換受信ローパスフィルタ手段と１対１で接続するように配置した受信チャンネルフィルタ群と、前記受信信号から推定されたチャンネル情報に基づいて、信号通過帯域に対応する周波数変換受信ローパスフィルタ手段および受信チャンネルフィルタ手段に対してクロックを供給するためのクロック制御信号を生成するフィルタバンク制御手段と、前記クロック制御信号に基づいて、信号通過帯域に対応する周波数変換受信ローパスフィルタ手段および受信チャンネルフィルタ手段へクロックを供給する受信クロック供給手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる分波装置は、消費電力を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ディジタル分波装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、周波数変換受信ローパスフィルタ部の構成例を示す図である。
【図３】図３は、周波数変換受信ローパスフィルタ部の処理を示す図である。
【図４】図４は、周波数軸上における２分波処理を示す図である。
【図５】図５は、受信チャンネルフィルタ部の周波数特性を示す図である。
【図６】図６は、ディジタル合波装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は、送信ローパスフィルタ周波数変換部の構成例を示す図である。
【図８】図８は、送信ローパスフィルタ周波数変換部の処理を示す図である。
【図９】図９は、周波数軸上における２合波処理を示す図である。
【図１０】図１０は、分波／合波処理を示す図である。
【図１１】図１１は、各周波数変換受信ローパスフィルタ部の抽出対象領域を示す図である。
【図１２】図１２は、各送信ローパスフィルタ周波数変換部と各加算器の合波対象領域を示す図である。
【図１３】図１３は、分波／合波処理を示す図である。
【図１４】図１４は、ディジタル分波装置の構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、ディジタル分波処理から復調復号処理までを示す図である。
【図１６】図１６は、ディジタル分波処理から復調復号処理までを示す図である。
【図１７】図１７は、ディジタル合波装置の構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、符号化変調処理から復調復号処理までを示す図である。
【図１９】図１９は、周波数変換受信ローパスフィルタ部の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる分波装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
本実施の形態では、消費電力を低減することが可能な分波装置、合波装置、および分波装置、合波装置を備えた中継装置について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかるディジタル分波装置の構成例を示す図である。ディジタル分波装置は３ステージの構成である。ステージ数をｓｔａｇｅ（＝１，２，３，…）とすると、最大分波数は、「２stage」で表せるが、図１の構成では、ｓｔａｇｅ＝３のため、最大８（＝２3）波の分波を実現する。本実施の形態では、ｓｔａｇｅ＝３の場合について説明するが、ｓｔａｇｅ＝４以上の場合においても適用可能である。
【００１３】
図１において、ディジタル分波装置は、受信分波前信号に対してアナログ／ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換部１１と、Ａ／Ｄ変換後の信号を分波するディジタル分波部１２と、受信チャンネル情報に基づいて各構成の動作を制御するフィルタバンク制御部１３と、クロック制御情報に基づいて各構成へクロックを供給する受信クロック供給部１４と、入力した信号の一部または全部を選択し、周波数方向の並びを替えて出力する非再生系スイッチマトリックス部１５と、分波過程の信号から再生中継用の信号を選択するセレクタ部１６と、再生中継用の信号の復調・復号処理を行う復調復号部１７と、設定された経路で復調・復号データを出力する再生系スイッチマトリックス部１８と、を備える。
【００１４】
ディジタル分波部１２は、周波数変換およびローパスフィルタ処理を施した後、そのサンプリングレートを入力データ速度の半分にしてから出力する周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４と、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０７〜１１４からの出力信号に対してフィルタ処理を行う受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８と、を備える。
【００１５】
図２は、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４の構成例を示す図である。フィルタのタップ数を１９タップとした場合の構成である。周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４は、周波数変換部２１と、ローパスフィルタ部（同相側）２２と、ローパスフィルタ部（直交側）２３と、ローパスフィルタ部２２、２３の出力データを１／２に間引く（＝データを２回に１回の割合で間引いて、残りは廃棄する）ダウンサンプラ部２４と、を備える。なお、本受信ローパスフィルタ部は、回路規模（乗算器の数）を少なくするハーフバンドフィルタで構成しても良い。周波数変換部２１は、ローカル信号生成部２１１と、複素乗算部２１２を備え、外部設定によって任意の(自由な)周波数オフセットを実現する。ローパスフィルタ部（同相側）２２は、レジスタ部２２１〜２３９を備えるシフトレジスタ部２５２と、乗算器２４０〜２５０と、実数加算部２５１と、を備える。なお、ローパスフィルタ部（直交側）２３の構成は、ローパスフィルタ部（同相側）２２と同様の構成である。
【００１６】
ここで、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４の処理について説明する。図３は、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４の処理を示す図である。周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４は、サンプリング速度ｆsampでサンプリングされた入力信号帯域（帯域幅ｆsamp）の一部を、中心周波数ゼロにダウンコンバートしながら、ローパスフィルタで抽出する。
【００１７】
例えば、図３（１）に示すように、入力信号帯域に３つの信号スペクトラム（＃０、不要波、＃１）が存在し、この内の信号＃０を抽出する場合、周波数変換手段２１は（±０．１２５ｆsamp）のいずれかにオフセットする。ここで、ｆsampはサンプリング周波数である。
【００１８】
周波数変換部２１は、周波数を−０．１２５ｆsampシフトすることで、信号＃０の中心周波数をゼロに周波数変換する（図３（２）＃０）。同様に、周波数を＋０．１２５ｆsampシフトすることで、信号＃１を中心周波数０に周波数変換する。周波数変換部２１は、上記２つのいずれかの周波数変換を行う。
【００１９】
ローパスフィルタ部２２、２３は、上記処理によって中心周波数０（ＤＣ）に周波数変換した信号を通過させ、少なくとも０．２５ｆsamp〜０．７５ｆsampの領域の信号成分の一部を除去する（図３（３）：信号＃０をＤＣに変換時）。
【００２０】
ダウンサンプラ部２４は、ローパスフィルタ部２２、２３通過後のデータを１／２に間引くため、間引く前の信号の０．５ｆsamp〜１．０ｆsampの領域の周波数成分が、０．０ｆsamp〜０．５ｆsampの領域の周波数成分に被るが、事前にローパスフィルタ部２２、２３で０．２５ｆsamp〜０．７５ｆsampの領域の信号成分を除去しているため、抽出対象の信号帯域にエイリアス成分が被り、Ｓ／Ｎを劣化させることはない（図３（４））。図３（２）〜（４）は、信号＃０をＤＣに周波数変換後、抽出する過程を示したが、周波数変換部２１が、信号＃１を中心周波数０に周波数変換することで、同様に信号＃１をＤＣに周波数変換後、抽出できる。
【００２１】
図４は、周波数軸上における２分波処理を示す図である。…→ローパスフィルタ→ダウンサンプル→周波数変換→…、の流れを示すものである。本実施の形態の分波処理では、このような「周波数変換→ローパスフィルタ→ダウンサンプル→周波数変換→ローパスフィルタ→ダウンサンプル…」の処理を、ダウンサンプル後のサンプリング速度が、そのシステムにおける最小信号帯域幅（帯域幅Ｂｗ）が収まる最小チャンネル幅（Ｆｃ）の２倍になるまで繰り返す。その過程で、帯域幅の広い信号（２Ｂｗ、３Ｂｗ、４Ｂｗ、…）は、複数の信号に分解されることになるが構わない。１回（１サイクル）の分波処理そのものは既存の方法と同等のため、詳細な説明は省略する。
【００２２】
つぎに、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８は、最終段の周波数変換受信ローパスフィルタ部１０７〜１１４から出力される信号を、図５に示す周波数特性によって波形整形しながら、対象とする信号だけを抽出する。
【００２３】
本チャンネルフィルタに要求される振幅対周波数特性（Ａ（ｆ））は、その周波数特性を中心数周波数Ｆｃから折り返した特性（Ａ（Ｆｃ−ｆ））との和が一定となる特性を有する。例えば、本チャンネルフィルタに要求される振幅対周波数特性（Ａ（ｆ））は、下記の式を満たすものである。
【００２４】
Ａ（ｆ）＝１．０  （ｆ≦０．５Ｂｗ）                  …（１）
Ａ（ｆ）＝０．０  （ｆ＞Ｆｃ−０．５Ｂｗ）              …（２）
Ａ（ｆ）＋Ａ（Ｆｃ−ｆ）＝１．０  （０．５Ｂｗ＜ｆ≦Ｆｃ−０．５Ｂｗ）…（３）
【００２５】
また、図５に示す通りｆ＝０．５ＦｃでＡ（ｆ）＝０．５（−３．０ｄＢ）とする。
【００２６】
このような特性を満たすものとして、例えば、フルナイキストフィルタがあり、サンプリング速度がＦｃの２倍の関係より、本チャネルフィルタは、回路規模が小さなハーフバンドフィルタで構成することができる。
【００２７】
上記特性を満たす本チャンネルフィルタを用いて、対象波を波形整形しながら抽出することで、上記過程で複数の信号に分解された広帯域信号（２Ｂｗ、３Ｂｗ、４Ｂｗ、…）を再度合成する際に、元の広帯域信号を、波形、スペクトラム歪み無く、復元することができる。
【００２８】
つぎに、ディジタル合波装置について説明する。ディジタル分波装置によって分波された信号を合波するものである。図６は、本実施の形態にかかるディジタル合波装置の構成例を示す図である。ディジタル分波装置同様、ディジタル合波装置は３ステージ（ｓｔａｇｅ＝３）の構成であり、最大８（＝２3）波の合波を実現する。なお、ｓｔａｇｅ＝４以上の場合においても適用可能である。
【００２９】
図６において、ディジタル合波装置は、再生系スイッチマトリックス部１８と、信号の符号化・復調処理を行う符号化変調部３１と、符号化・復調された信号を、各ステージの送信ローパスフィルタ周波数変換手段の入力に振り分けるセレクタ部３２と、非再生系スイッチマトリックス部１５と、フィルタバンク制御部１３と、クロック制御情報に基づいて各構成へクロックの供給を行う送信クロック供給部３３と、非再生系スイッチマトリックス部１５または再生系スイッチマトリックス部１８からの信号を合波するディジタル合波部３４と、ディジタル／アナログ変換を行って合波信号を生成し出力するＤ／Ａ変換部３５と、を備える。
【００３０】
ディジタル合波部３４は、非再生系スイッチマトリックス部１５からの出力信号またはセレクタ部３２によって振り分けられた信号に対してフィルタ処理を行う送信チャンネルフィルタ部３０１〜３０８と、サンプリングレートを入力データ速度の２倍に補間後、周波数変換して出力する送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４と、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４のうち隣り合う帯域の２つの送信ローパスフィルタ周波数変換部からの出力信号を加算する加算器３３１〜３３７と、を備える。
【００３１】
図７は、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４の構成例を示す図である。フィルタのタップ数を１９タップとした場合の構成である。送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４は、入力データ（実数、虚数）を、２倍にアップサンプル（＝各入力データの間にゼロを１つずつ挿入）するアップサンプラ部２５と、ローパスフィルタ部（同相側）２２と、ローパスフィルタ部（直交側）２３と、周波数変換部２１と、を備える。ローパスフィルタ部（同相側）２２、ローパスフィルタ部（直交側）２３、および周波数変換部２１の構成は、それぞれ図２におけるローパスフィルタ部（同相側）２２、ローパスフィルタ部（直交側）２３、および周波数変換部２１の構成と同様である。なお、本送信ローパスフィルタ部も、受信側と同様、ハーフバンドフィルタで構成しても良い。
【００３２】
ここで、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４の処理について説明する。図８は、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４の処理を示す図である。送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４は、入力信号のサンプリング速度（＝０．５ｆsamp）を、２倍（＝１．０ｆsamp）に補間しながら、入力信号の中心周波数を（±０．１２５ｆsamp）のいずれかにオフセットする。
【００３３】
例えば、入力ベースバンド信号（図８（１））は、アップサンプラ部２５で、入力の２倍の速度にアップサンプルされ（図８（２））、ローパスフィルタ部２２、２３でイメージ成分を除去後（図８（３））、周波数変換部２１で＋０．１２５ｆsamp周波数にオフセットされる（図８（４））。同様に、アップサンプラ部２５、ローパスフィルタ部２２、２３を通した後、周波数変換部２１で、入力ベースバンド信号を−０．１２５ｆsamp周波数にオフセットすることも出来る。
【００３４】
図９は、周波数軸上における２合波処理を示す図である。…→周波数変換→加算→アップサンプル→ローパスフィルタ→…、の流れを示すものである。本実施の形態の合波処理では、このような「アップサンプル→ローパスフィルタ→周波数変換」後、他の信号の加算処理が加わり、「アップサンプル→ローパスフィルタ→周波数変換→加算→アップサンプル→ローパスフィルタ→周波数変換→加算…」の処理を、アップサンプル後のサンプリング速度が、Ｄ／Ａ変換部３５のサンプリング速度に到達するまで繰り返す。２つの信号を加算する際に、一方を＋０．１２５ｆsamp周波数にオフセット、もう一方を−０．１２５ｆsamp周波数にオフセットさせることで、２つの信号が周波数軸上で重なることはない。１回（１サイクル）の合波処理そのものは既存の方法と同等のため、詳細な説明は省略する。
【００３５】
つづいて、具体的に、前記ディジタル分波装置および前記ディジタル合波装置を備える中継装置が、中継処理を行う際の分波処理および合波処理について説明する。
【００３６】
まず、中継処理における分波処理について説明する。図１０は、分波／合波処理を示す図である。図１０（ａ）に示す通り、ここでは、異なる帯域の信号＃１〜＃４が存在する。また図１０（ａ）に示す通り、＃１、＃４の信号帯域は最小信号帯域幅（Ｂｗ）であり、最小チャンネル幅（Ｆｃ）に収まる。＃３の信号帯域は２Ｂｗ、＃２の信号帯域は３Ｂｗ、また＃２の信号と＃３の信号との間には、最小チャンネル幅（Ｆｃ）分の未使用領域が存在しており、未使用領域含め、システム帯域幅としては計８Ｆｃとなる。
【００３７】
はじめに、Ａ／Ｄ変換部１１は、図１０（ａ）の信号（帯域：８Ｆｃ）を、サンプリング速度３２Ｆｃでサンプリングする。そして、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１は「未使用領域、信号＃３、信号＃４」を、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０２は「信号＃１、信号＃２」を、それぞれ、図３に示す動作に則り抽出する。
【００３８】
同様に、以降の周波数変換受信ローパスフィルタ部１０３〜１１４が、２分波をベースとした段階的な信号分離を行う。この分波フィルタの分離領域を図１０（ｂ）に示す（１）〜（８）（計８領域）とすると、各周波数変換受信ローパスフィルタ部で抽出する対象領域は、図１１で示される。図１１は、各周波数変換受信ローパスフィルタ部の抽出対象領域を示す図である。図１１は、ステージと、周波数変換受信ローパスフィルタ部と、抽出領域と、から構成される。各ステージの周波数変換受信ローパスフィルタ部が受け持つ抽出領域を示すものである。
【００３９】
図１１からも明らかなように、ステージ数の増加に伴い、抽出領域を２分割していくトーナメント（ツリー）形式で、分波処理が施される。実際には、図１１に示す各抽出領域の左右の信号成分も一部抽出されるため、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８が、ステージ３の周波数変換受信ローパスフィルタ部１０７〜１１４の信号を、前記した振幅対周波数特性（Ａ（ｆ））で波形整形しながら、所望の領域だけ抽出する。図１０（ｃ）にチャンネルフィルタ部１２１〜１２８抽出後の信号スペクトラムを示す。図１０（ｃ）から明らかなように、信号＃２は３つに分離（（２）、（３）、（４））、信号＃３は２つに分離（（６）、（７））される。
【００４０】
なお、ステージ通過ごとに、信号を２分岐するがサンプリング速度も１／２に低減される性質から、ステージ単位で周波数変換受信ローパスフィルタ部を時分割動作させることができる。この場合、周波数変換受信ローパスフィルタ部は、ステージ数分の個数（本実施の形態では３個）で構成可能となる。
【００４１】
つぎに、中継処理における合波処理について説明する。非再生系スイッチマトリックス部１５は、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８抽出後の信号を入力し、その内の一部、あるいは全てを選択し、周波数方向の並びを替えて出力する。図１０（ｄ）の例では、非再生系スイッチマトリックス部１５は、信号＃４と信号＃３に相当する（６）、（７）、（８）の領域の信号を選択し、（８）→（１）、（６）→（２）、（７）→（３）に並び替えて出力する。また、それ以外の余った出力領域（（４）、（５）、（６）、（７）、（８））には、信号を入力しない。非再生系スイッチマトリックス部１５のこのような動作は、フィルタバンク制御部１３が制御する。
【００４２】
フィルタバンク制御部１３は、別回線により地上局から取得した、受信信号から推定されたチャンネル情報に基づいて、受信クロック制御部１４および送信クロック制御部３３へクロック制御信号を、非再生系スイッチマトリックス手段１５へ経路設定信号を、それぞれ出力する。
【００４３】
図６に示す送信チャンネルフィルタ部３０１〜３０８は、ディジタル分波部１２内に、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８を実装しない場合に必要となり、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８と同じ周波数特性により、信号の波形整形と抽出を行う。すなわち、信号を中継する過程において、チャンネルフィルタの位置は、ディジタル分波部１２内でも、ディジタル合波部３４内でもどちらでも構わない。
【００４４】
また、回路規模を削減する方策として、ディジタル分波部１２のチャンネルフィルタ部１２１〜１２８と、ディジタル合波部３４のチャンネルフィルタ部３０１〜３０８の両方を使い、両方の周波数特性の積が、前記Ａ（ｆ）（例えば、式（１）〜（３）の特性）となるように構成しても良い。この場合、目標とする減衰特性を１つのチャンネルフィルタで実現する場合の所要タップ数Ｍ（段）に対して、２つのチャンネルフィルタを使って実現する場合の所要タップ数２ｍ（段）の方が小さくなるため（Ｍ＞２ｍ）、回路規模の削減効果が得られる。
【００４５】
つぎに、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４と加算器３３１〜３３７によって、合波処理が、図５に示す動作に則り段階的に行われる。
【００４６】
この合波における各信号領域を図１０（ｄ）に示す（１）〜（８）（計８領域）とすると、各送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４と各加算器３３１〜３３７が合波する対象領域は、図１２で示される。図１２は、各送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４と各加算器３３１〜３３７の合波対象領域を示す図である。図１２は、ステージと、送信ローパスフィルタ周波数変換部と、加算器と、合波対象領域と、から構成される。各ステージの送信ローパスフィルタ周波数変換部および加算器が受け持つ合波対象領域を示すものである。なお、合波処理では、Ｄ／Ａ変換部３５に近い方（下流側）から、ステージ１、ステージ２、ステージ３としている。
【００４７】
図１２からも明らかなように、ステージ数の減少に伴い、合波領域を２倍に拡張していくトーナメント（ツリー）形式で、合波処理が施される。
【００４８】
図１０（ｅ）に、加算器３３７の出力信号スペクトラムを示す。信号＃４の成分（１）は送信ローパスフィルタ周波数変換部３１８を、信号＃３の片方の成分（２）は送信ローパスフィルタ周波数変換部３１７をそれぞれ通過後、加算器３３４で合成され、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２２に入力される。一方、信号＃３のもう片方の成分（３）は、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１６、加算器３３３、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２１を通過後、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２２の出力と加算器３３６において加算することで、信号＃３が復元されながら、２つの信号の合波信号が生成される。更に送信ローパスフィルタ周波数変換部３２４、加算器３３７を通過することで、図１０（ｅ）に示す出力信号スペクトラムが生成される。
【００４９】
その後、Ｄ／Ａ変換部３５が、加算器３３７の合波信号をディジタルアナログ変換して出力する。
【００５０】
ここで示す合波処理の例では、上記処理から明らかなように、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１９、３２０、３２３、および加算器３３１、３３２、３３５は信号が通過しないため、これらの回路へのクロック供給を停止させることが可能となる。
【００５１】
そこで、送信クロック供給部３３は、フィルタバンク制御部１３からのクロック制御信号に基づいて、これらの回路へのクロック供給を停止する。このように、合波の対象となる全信号帯域幅がシステム帯域の一部である場合は、クロック供給停止による低消費電力化を実現することが出来る。
【００５２】
合波対象となる全信号帯域幅が増えて、システム帯域に近づく場合は、クロック供給を停止できる回路が減っていくため、低消費電力化の効果は削減される。しかしながら、マルチビーム衛星の各ビームエリアが、通常７周波繰り返しで、１ビームエリア当り、システム帯域の１／７の帯域が合波対象となる場合には、約６／７の回路に供給するクロック供給を停止することが出来るため、ディジタル合波部３４の消費電力を１／７倍にすることができる。
【００５３】
図１３は、分波／合波処理の別の例を示す図である。図１０とは合波処理が異なる。非再生系スイッチマトリックス部１５は、チャンネルフィルタ部１２１〜１２８抽出後の信号から、信号＃１、＃２に相当する領域（（１）、（２）、（３）、（４））を選択し、合波入力時に周波数方向に並び替える（（１）→（２）、（２）→（５）、（３）→（６）、（４）→（７））。３つに分離されていた信号＃２は、ステージ２の加算器３３５で復元され、更に加算器３３７で信号＃１と合成され、図１３（ｅ）に示す合波信号が生成される。この場合、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１、３１５、３１６、３１８、３２１、および加算器３３３は信号が通過しないため、これらの回路のクロック供給を停止させることが可能であるため、送信クロック供給部３３は、フィルタバンク制御部１３からのクロック制御信号を元に、これらの回路へのクロック供給を停止する。
【００５４】
なお、合波処理の過程で、必ずしも、もとの信号＃２を復元しなくても良い。例えば、送信側の未使用帯域が、３つ隣り合って存在せず、３つが点在して存在する場合、分波した信号＃２（図１３（ｃ）の（２）、（３）、（４））を点在する３つの未使用帯域に送信しても良い。この場合、受信機側で、同様な構成にて分波／合波することで、信号＃２を復元する。効果として、周波数の有効利用性が高まる。
【００５５】
このように、合波の対象となる全信号帯域幅がシステム帯域の一部である場合は、クロック供給停止による低消費電力化を実現することを述べたが、同様に分波時において、分波の対象となる全信号帯域幅がシステム帯域の一部である場合も、クロック供給停止による低消費電力化を実現することができる。
【００５６】
この場合、受信クロック供給部１４は、フィルタバンク制御部１３からのクロック制御信号に基づいて、ディジタル分波部１２内において、信号が通過しない回路（周波数変換受信ローパスフィルタ部、受信チャンネルフィルタ部）へのクロック供給を停止する。
【００５７】
具体的に、図１０、１３で示す例では、未使用帯域は、他の信号とともに周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１および周波数変換受信ローパスフィルタ部１０４を通過した後、周波数変換受信ローパスフィルタ部１１０に割り振られる。周波数変換受信ローパスフィルタ部１１０では処理を行う必要がないため、受信クロック供給部１４は、周波数変換受信ローパスフィルタ部１１０へのクロック供給を停止することができる。また、周波数変換受信ローパスフィルタ部１１０に接続する受信チャンネルフィルタ部１２４へのクロック供給も停止することができる。
【００５８】
なお、分波後の信号を復調しないで中継する動作について説明したが、信号を復調して中継する再生系中継の場合にも適用可能である。例えば、図１に示すように、セレクタ部１６で分波過程の信号から再生中継用の信号を選択し、復調復号部１７で復調・復号処理を実施するだけで、複数の異なる帯域信号に対する復調・復号を容易に実現することができる。また、再生系スイッチマトリックス部１８で、経路設定された複数のレートの復調・復号データを再変調する場合には、図６に示すように、セレクタ部３２において、符号化変調部３１で符号化・変調された信号を各ステージの送信ローパスフィルタ周波数変換部の入力に振り分けるだけで、複数の異なる帯域信号に対する合波を容易に実現することができる。この一連の処理により、複数の異なる帯域信号に対する再生系中継も、容易に実現することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態では、ディジタル分波装置が、分波を行う過程において、信号が通過しない帯域の処理を行う回路にはクロックを供給せず、回路を停止することとした。これにより、多様な帯域幅を有する複数の信号に対する分波を実現しつつ、低消費電力化を実現することができる。また、ディジタル合波装置が、合波を行う過程において、信号が通過しない帯域の処理を行う回路にはクロックを供給せず、回路を停止することとした。これにより、多様な帯域幅を有する複数の信号に対する合波を実現しつつ、低消費電力化を実現することができる。
【００６０】
なお、具体例として、中継装置にディジタル分波装置およびディジタル合波装置を搭載した場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、各ディジタル分波装置、ディジタル合波装置、またはいずれか一方の装置を搭載した無線通信装置への適用も可能である。また、２つの装置を搭載した複数の無線通信装置によって構成される無線通信システム、または、ディジタル分波装置を搭載した無線通信装置およびディジタル合波装置を搭載した無線通信装置によって構成される無線通信システムへの適用も可能である。
【００６１】
また、分波装置において、信号を２N波（Ｎ＝ｓｔａｇｅ数：Ｎは１以上の自然数）に分波する場合、図１に示すトーナメント（ツリー）形式では、周波数変換受信ローパスフィルタ部の数は、Ｍ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）には２M個必要であり、ディジタル分波部１２全体で２N+1−２個必要となる。また、受信チャンネルフィルタ部は、ディジタル分波部１２全体で２N個必要となる。
【００６２】
また、合波装置において、入力した２N波（Ｎ＝ｓｔａｇｅ数：Ｎは１以上の自然数）の信号を合波する場合、図７に示すトーナメント（ツリー）形式では、送信ローパスフィルタ周波数変換部の数は、Ｍ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）には２(N-M+1)個必要であり、ディジタル分波部３４全体で２N+1−２個必要となる。また、送信チャンネルフィルタ部は、ディジタル合波部３４全体で２N個必要となる。また、加算器は、ディジタル合波部３４全体で２N−１個必要となる。
【００６３】
実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１の効果である消費電力低減に加え、信号を分波・復調、あるいは変調・合波する際に各キャリアの周波数配置の自由度を高める（周波数の利用効率を高める）ことが可能な分波装置、合波装置、および分波装置、合波装置を備えた中継装置について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００６４】
図１４は、本実施の形態にかかるディジタル分波装置の構成例を示す図である。フィルタバンク制御部１３に替えてフィルタバンク制御部１３ａを備え、セレクタ部１６に替えて受信側並べ替え部４０および再生用合波部４１を備える点が実施の形態１（図１参照）と異なる。フィルタバンク制御部１３ａは、受信チャンネル情報に基づいて各構成の動作を制御する。本実施の形態では、さらに、別回線により地上局から取得した、受信信号から推定されたチャンネル情報に基づいて、並び替え指示信号を生成し、受信側並べ替え部４０および再生用合波部４１へ出力する。受信側並べ替え部４０は、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、ディジタル分波部１２から出力された信号を並び替える。再生用合波部４１は、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、受信側並べ替え部４０から入力した信号を合波する。
【００６５】
並び替え指示信号は、入力した各信号の帯域幅および配置に基づいて、ディジタル分波装置および後述するディジタル合波装置において、効率的に分波または合波できるように、周波数方向において信号の配置を並び替えるための信号である。具体的には、ディジタル分波装置において、後述する合波処理の回数が少なくなるように信号を配置し、ディジタル合波装置において、後述する分波処理の回数が少なくなるように信号を配置する。
【００６６】
実施の形態１のディジタル分波装置（図１参照）では、前述の通り、ディジタル分波部１２で行われる分波過程の信号を抽出して、復調復号部１７に入力する流れとなる。具体的には、帯域幅４Ｆｃの信号はステージ１出力（周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１、１０２）から、帯域幅２Ｆｃの信号はステージ２出力（周波数変換受信ローパスフィルタ部１０３、１０４、１０５、１０６）から抽出することができる。しかしながら、段階的に信号を２分割していく信号処理の都合上、信号の周波数配置によっては抽出できない場合がある。
【００６７】
例えば、入力信号帯域が０〜８Ｆｃ（帯域幅８Ｆｃ）の場合、ステージ１において、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１は４Ｆｃ〜８Ｆｃの帯域を、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０２は０〜４Ｆｃの帯域を抽出する。このとき、帯域幅４Ｆｃの信号の周波数配置が、０〜４Ｆｃあるいは４Ｆｃ〜８Ｆｃのいずれかの場合は、実施の形態１の構成で抽出、復調復号することができる。
【００６８】
しかしながら、帯域幅４Ｆｃの信号の周波数配置が、図１５（ａ）の信号＃１示すようにＦｃ〜５Ｆｃの場合は、信号＃１が３：１に分離されるため、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１、１０２の出力のいずれかを抽出しても、正常な復調復号結果は得られない。ステージ２から抽出する場合も同様に、図１５（ａ）の信号＃２（周波数位置：５Ｆｃ〜７Ｆｃ）も信号が１：１に分離されるため、正常な復調復号結果は得られない。
【００６９】
同様の理由により、実施の形態１のディジタル合波装置（図６参照）においても、符号化変調した信号の周波数配置に制約が生じる。例えば、帯域幅４Ｆｃの信号の周波数配置は０〜４Ｆｃ、あるいは４Ｆｃ〜８Ｆｃのいずれかの選択となる。すなわち、実施の形態１では、非再生中継のパスでは、各信号の周波数配置に制約は無く、任意な周波数配置を実現するが、復調復号や符号化変調の各処理を行う再生中継のパスでは、各信号の周波数配置に制約を設ける必要がある。
【００７０】
本実施の形態では、復調復号や符号化変調の各処理を行う再生中継のパスであっても、各信号の周波数配置に制約を無くし、任意な周波数配置を実現する。
【００７１】
本実施の形態におけるディジタル分波装置について、図１４、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施の形態におけるディジタル分波処理から復調復号処理までを示す図である。ディジタル分波部１２で分波された信号に対して、本実施の形態で追加した受信側並び替え部４０および再生合波部４１が行う処理を示すものである。ここでは、図１５（ａ）に示すように、ディジタル分波装置が、４つの信号｛＃１、＃２、＃３、＃４｝を入力し、分波・復調する処理について説明する。
【００７２】
まず、ディジタル分波装置では、ディジタル分波部１２が、実施の形態１と同様、図１６（ａ）の信号を、一旦８つに分波する（図１５（１）〜（８））。
【００７３】
つぎに、受信側並び替え部４０が、上記８つの信号（１）〜（８）を入力し、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、８つの信号（１）〜（８）をスイッチングし、このうちの６つの信号（２）〜（６）を後段の再生用合波部４１に出力する。
【００７４】
ここで、帯域幅Ｆｃの信号（図１５（ａ）の信号＃３、＃４）については、信号を分波することなく抽出できる。そのため、受信側並び替え部４０は、帯域幅Ｆｃの信号＃３（信号（１））、信号＃４（信号（８））については、後段の再生用合波部４１へ出力せず、直接、復調復号部１７へ出力する。
【００７５】
復調復号部１７は、入力した信号＃３（信号（１））を復調する。同様に、復調復号部１７は、入力した信号＃４（信号（８））を復調する。
【００７６】
つぎに、受信側並び替え部４０は、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、信号（２）〜（５）に４分波された信号＃１を、再生用合波部４１の入力ポート（９）〜（１２）に、また、信号（６）、（７）に２分波された信号＃２を、再生用合波部４１の入力ポート（１５）、（１６）に、それぞれ接続する。なお、信号（６）、（７）に２分波された信号＃２を、再生用合波部４１の入力ポート（１３）、（１４）に入力してもよい。このように、受信側並び替え部４０は、再生用合波部４１において効率良く（少ない回数で）合波できる入力ポートに接続する。
【００７７】
再生用合波部４１は、図１５では簡略した構成として表記しているが、詳細には図６に示すディジタル合波部３４と同様の構成となる。そのため、再生用合波部４１の動作については、図６に示すディジタル合波部３４の構成に基づいて説明する。
【００７８】
再生用合波部４１では、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、入力ポート（９）〜（１２）から入力した信号（２）〜（５）を、再生用合波部４１内の送信ローパスフィルタ周波数変換部３１８、３１７、３１６、３１５に接続する。そして、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１８、３１７、３１６、３１５、加算器３３４、３３３、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２２、３２１、加算器３３６、による合波処理によって段階的に合波し、加算器３３６の出力端において信号＃１を復元し抽出する（図１５（ｂ））。
【００７９】
同様に、再生用合波部４１は、入力ポート（１５）、(１６）から入力した信号（６）、（７）を、再生用合波部４１内の送信ローパスフィルタ周波数変換部３１２、３１３に接続する。そして、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１２、３１１と加算器３３１による合波処理によって、加算器３３１の出力端において信号＃２を復元し抽出する（図１５（ｃ））。なお、図１５では、再生合波部４１から復調復号部１７へは２信号のみ出力されているが、図１４に示すように、再生用合波部４１から復調復号部１７へは複数信号の出力が可能である。具体的に、再生用合波部４１は、各段階で合波した信号を出力することが可能である。
【００８０】
これにより、本実施の形態のディジタル分波装置では、信号＃１、＃２を抽出し、復調復号部１７が、復元されたベースバンド信号をそれぞれ復調することができる。
【００８１】
そして、復調復号された信号を中継する場合、復調復号データは、実施の形態１と同様、再生系スイッチマトリックス部１８を経由して、中継先のディジタル合波装置に転送される。
【００８２】
再生系スイッチマトリックス部１８は、地上局からの受信チャネル情報に基づき、フィルタバンク制御部１３ａからの信号で制御されてもよい。または、予め復調復号後のデータのヘッダ情報に、中継先のビームやダウンリンク周波数を書き込んでおき、再生系スイッチマトリックス部１８が、データのヘッダ情報を解析することで、各データの中継先のビームや、ダウンリンク周波数を特定し、自立的なスイッチング動作を行ってもよい。なお、再生系スイッチマトリックス部１８が自立的なスイッチングを行う場合、周波数の利用形態を、短時間間隔で細かく変更できるため、システム容量向上を実現することができる。
【００８３】
このように、受信側並び替え部４０が、入力した信号を並べ替え、再生用合波部４１が、並べ替え後の信号の合波処理を行う。これにより、帯域幅４Ｆｃ（信号＃１：周波数位置１Ｆｃ〜５Ｆｃ）と帯域幅２Ｆｃ（信号＃２：周波数位置５Ｆｃ〜７Ｆｃ）の同時分波・復調を実現することができ、周波数の利用効率を高めることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、帯域幅４Ｆｃ（信号＃１）と帯域幅２Ｆｃ（信号＃２）の同時分波・復調の処理について説明したが、これに限定するものではなく、帯域幅がＦｃの整数倍の信号であれば、同時に分波・復調することができる。図１６は、本実施の形態におけるディジタル分波処理から復調復号処理までを示す図である。ディジタル分波部１２で分波された信号に対して、本実施の形態で追加した受信側並び替え部４０および再生合波部４１が行う処理を示すものである。
【００８５】
例えば、帯域幅３Ｆｃの信号の場合、ディジタル合波部１２が３つの信号に分波するが、図１６に示すように、分波された３つの信号（元信号＃１）を図１６の（１０）〜（１２）の入力ポートに接続し、加算器３３６の出力端において帯域幅３Ｆｃの信号を抽出することができる。なお、図１６の（ｂ）に示すように、中心周波数が＋０．５Ｆｃオフセットするが、後段の復調復号部１７で周波数オフセットを除去することができる。この周波数オフセットは、帯域幅が３Ｆｃのときだけでなく、帯域幅がＦｃの｛３、５、７、…｝倍等、奇数倍帯域の信号を扱うときに発生する。
【００８６】
また、この周波数オフセットを発生させないことも、以下の処理によって可能である。このとき、後段の復調復号部１７において周波数オフセット処理が不要となる。具体的に、図１６において、再生用合波部４１の入力ポート（１０）〜（１２）から入力される信号（３）〜（５）を、再生用合波部４１内の送信ローパスフィルタ周波数変換部３１８、３１７、３１６、３１５に接続し、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１８、３１７、３１６、３１５、加算器３３３、３３４、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２２、３２１、加算器３３６、による段階的な合波過程において、最終段の送信ローパスフィルタ周波数変換部３２２、３２１で実施する各周波数変換量を、合波後の中心周波数がゼロとなるように変更する。
【００８７】
実施の形態１で説明したように、送信ローパスフィルタ周波数変換部の周波数変換部２１は、通常±０．１２５ｆsampの周波数シフトを行うが、図１６の場合、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２２が、−３ｆsamp／１６の周波数シフト、また、送信ローパスフィルタ周波数変換部３２１が、＋ｆsamp／１６の周波数シフトをする。これにより、ディジタル分波装置では、加算器３３６から出力される信号＃１を、周波数オフセットなく復元することができる。
【００８８】
つづいて、本実施の形態にかかるディジタル合波装置について説明する。図１７は、本実施の形態にかかるディジタル合波装置の構成例を示す図である。フィルタバンク制御部１３に替えてフィルタバンク制御部１３ａを、符号化変調部３１に替えて符号化変調部３１ａを、セレクタ部３２に替えて再生用分波部４２および送信側並び替え部４３を備える点が実施の形態１（図６参照）と異なる。フィルタバンク制御部１３ａは、受信チャンネル情報に基づいて各構成の動作を制御する。本実施の形態では、さらに、別回線により地上局から取得した、受信信号から推定されたチャンネル情報に基づいて、並び替え指示信号を生成し、符号化変調部３１ａ、再生用分波部４２、送信側並び替え部４３へ出力する。符号化変調部３１ａは、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、信号の出力先を決定する。再生用分波部４２は、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、符号化変調部３１ａから出力された信号を分波する。送信側並び替え部４３は、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、符号化変調部３１ａから出力された信号および再生用分波部４２から出力され信号を並び替える。
【００８９】
図１８は、本実施の形態における符号化変調処理から復調復号処理までを示す図である。ディジタル合波装置が４つの信号｛＃１、＃２、＃３、＃４｝を変調・合波し、最終的に図１８（ｃ）に示す信号配置で送信する処理を示すものである。図１８（ｃ）に示す信号配置は、帯域幅４Ｆｃの符号化変調された信号＃１を３Ｆｃ〜７Ｆｃに配置、帯域幅２Ｆｃの号化変調された信号＃２をＦｃ〜３Ｆｃに配置している。そのため、符号化変調部３１ａからの各信号を段階的に２合波する実施の形態１のディジタル合波装置では、実現できない配置である。なお、このような配置に限定するものではなく、図１５（ａ）と同一の配置で出力してもよい。
【００９０】
本実施の形態におけるディジタル合波装置について、図１７、図１８を用いて説明する。まず、符号化変調部３１ａにおいて、図１８（ａ）に示すベースバンド信号＃１（帯域幅４Ｆｃ）、図１８（ｂ）に示すベースバンド信号＃２（帯域幅２Ｆｃ）、ベースバンド信号＃３（帯域幅Ｆｃ）、ベースバンド信号＃４（帯域幅Ｆｃ）を生成する。そして、符号化変調部３１ａは、後段のディジタル合波部３４の送信チャンネルフィルタ部３０１〜３０８で入力可能な帯域幅Ｆｃの信号＃３、＃４については、送信側並べ替え部４３へ出力し、帯域幅Ｆｃよりも大きい信号＃１、＃２については、再生用分波部４２において効率良く（少ない回数で）分波できる分波位置に出力する。
【００９１】
再生用分波部４２は、図１８では簡略した構成として表記しているが、詳細には図１に示すディジタル分波部１２と同様の構成となる。そのため、再生用分波部４２の動作については、図１に示すディジタル分波部１２の構成に基づいて説明する。
【００９２】
再生用分波部４２では、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、符号化変調部３１ａからの信号＃１を、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０２の出力の替わりとして、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０５、１０６に入力する。以降、再生用分波部４２内の周波数変換受信ローパスフィルタ部１０５、１０６、１１１、１１２、１１３、１１４、および受信チャンネルフィルタ部１２５、１２６、１２７、１２８による分波処理によって段階的に分波し、受信チャンネルフィルタ部１２８、１２７、１２６、１２５から、４つの信号に分波した信号（２）、（３）、（４）、（５）として出力する。
【００９３】
同様に、再生用分波部４２は、符号化変調部３１ａからの信号＃２を、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０３の出力の替わりとして、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０７、１０８に入力する。以降、再生用分波部４２内の周波数変換受信ローパスフィルタ部１０７、１０８、および受信チャンネルフィルタ部１２１、１２２による分波処理によって分波し、受信チャンネルフィルタ部１２１、１２２から、２つに分波した信号（６）、（７）として出力する。なお、再生用分波部４２は、符号化変調部３１ａからの信号＃２を、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０４の出力の替わりとして、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０９、１１０に入力しても、同様に２分波することができる。
【００９４】
つぎに、送信側並び替え部４３は、フィルタバンク制御部１３ａからの並び替え指示信号に基づいて、図１８の信号（２）〜（５）（元信号＃１）を、図１８に示すディジタル合波部３４の入力ポート（１２）〜（１５）へ、図１８の信号（６）、（７）（元信号＃２）を、図１８に示すディジタル合波部３４の入力ポート（１０）、（１１）へ接続する。また、送信側並び替え部４３は、符号化変調部３１ａからの信号＃３をディジタル合波部３４の入力ポート（９）へ、符号化変調部３１ａからの信号＃４をディジタル合波部３４の入力ポート（１６）へ接続する。なお、図１８のディジタル合波部３４への各入力ポート（９）、（１０）、…、（１６）は、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１８、３１７、…、３１１の入力に対応している。
【００９５】
ディジタル合波部３４は、図１８に示す通り、各ポート（９）、（１０）、…、（１６）から入力される信号を実施の形態１と同様に合波する。これにより、合波後の信号を図１８（ｃ）に示す各信号配置で出力することができる。
【００９６】
このように、符号化変調部３１ａが、再生用分波部４２において効率的に分波可能な位置に符号化復調後の信号を出力し、再生用分波部４２が、符号化復調後の信号を分波し、送信側並び替え部４３が、分波後の信号を並び替えて出力する。これにより、帯域幅４Ｆｃ（信号＃１：周波数位置３Ｆｃ〜７Ｆｃ）と帯域幅２Ｆｃ（信号＃２：周波数位置１Ｆｃ〜３Ｆｃ）の同時変調・合波を実現することを示した。なお、図１８では、符号化変調部３１ａから再生用分波部４２へは２信号のみ出力されているが、図１７に示すように、符号化変調部３１ａから再生用分波部４２へは複数信号の出力が可能である。具体的に、符号化変調部３１ａは、再生用分波部４２における各段階の分波前の箇所に信号を出力することが可能である。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態では、再生中継のパスにおいて、同時分波・復調、および同時変調・合波を可能な配置に信号を並び替えることとした。これにより、各信号の周波数配置に制約を無くし、信号を分波・復調、あるいは変調・合波する際に各キャリアの周波数配置の自由度を高める（周波数の利用効率を高める）ことができる。
【００９８】
なお、本実施の形態では、帯域幅４Ｆｃ（信号＃１）と帯域幅２Ｆｃ（信号＃２）の同時変調・合波の処理について説明したが、これに限定するものではなく、帯域幅がＦｃの整数倍の信号であれば、同時に変調・合波することができる。例えば、符号化変調部３１ａが帯域幅３Ｆｃの信号を送信する場合、前記帯域幅４Ｆｃの信号＃１と同様、再生用分波部４２では、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０２の出力の替わりとして、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０５、１０６に入力して４つの信号に分波し、そして、送信側並び替え部４３で所望の信号配置に並び替えて、ディジタル合波部３４へ出力する。なお、周波数有効利用の観点から、帯域幅３Ｆｃの信号を４つではなく３つの信号に分波することも、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０５、１０６内で実施する各周波数変換量を、前記分波・復調処理と同様に変更することで実現することができる。
【００９９】
実施の形態３．
本実施の形態では、分波／合波のサンプリング速度を実施の形態１より更に下げて、低消費電力を実現することについて説明する。
【０１００】
実施の形態１では、合計８Ｆｃの帯域幅の信号を、サンプリング速度１６Ｆｃでサンプリングする場合について説明したが、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４や、送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８の設定を変更することで、信号帯域幅８Ｆｃのままサンプリング速度を１６Ｆｃから更に下げることが可能である。変更箇所は以下の３点である。
【０１０１】
（１）周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４、および送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４内の周波数変換部２１の周波数変換量。
【０１０２】
（２）周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４、および送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４内のローパスフィルタ２２、２３の周波数特性。
【０１０３】
（３）受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８の周波数特性。
【０１０４】
具体的に、信号帯域幅８Ｆｃのまま、サンプリング速度を１６Ｆｃから１０Ｆｃに下げる場合について説明する。なお、サンプリング速度は１０Ｆｃに限定するものではなく、処理する信号帯域幅より高ければ、どのような値でも構わない。
【０１０５】
図１９は、周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４の処理を示す図である。ここでは、サンプリング速度に対する信号帯域幅の比が、実施の形態１より高くなるため、周波数変換部２１において、実施の形態１に示した±０．１２５ｆsampの周波数シフトでは、所望の信号の中心周波数をＤＣに変換することは出来ない。そのため、本実施の形態では、信号＃０（または＃１）の帯域幅とサンプリング速度の比が２：５となるため、周波数変換部２１において±０．２（＝１／５）ｆsampの周波数シフトに変更することで、信号＃０（または＃１）の中心周波数をＤＣに変換することができる（図１９（２））。
【０１０６】
ローパスフィルタ部２２、２３では、サンプリング速度に対して抽出する所望の信号帯域幅の比が、実施の形態１より高くなる。そのため、実施の形態１の図３（３）で示した周波数特性では不十分であり、図１９（３）で示す急峻な周波数特性で所望の信号＃０（あるいは＃１）を抽出する。なお、分波の際の周波数変換受信ローパスフィルタ部１０１〜１１４の動作について説明したが、合波の際の送信ローパスフィルタ周波数変換部３１１〜３２４内の周波数変換部２１、ローパスフィルタ部２２、２３も同様の変更を行う。
【０１０７】
また、受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８は、実施の形態１ではサンプリング速度は２Ｆｃであったが、本実施の形態ではサンプリング速度が１．２５Ｆｃに低下する。そのため、実施の形態１で説明したハーフバンドフィルタを適用することが出来ない。しかしながら、信号帯域に対するオーバーサンプリング速度（２倍→１．２５倍）が下がるため、所要タップ数が減り、回路規模の増加を抑制することができる。本実施の形態の受信チャンネルフィルタ部１２１〜１２８は、図５に示す周波数特性を維持しながら、サンプリング速度１．２５Ｆｃを実現するフィルタ設計とすればよい。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態では、サンプリング速度と、処理する信号帯域幅の比を、必ずしも２：１の関係にする必要がなく、上記（１）〜（３）の変更を実施することで、その比を下げ（上記例では１．２５：１）、結果としてサンプリング速度低減による低消費電力化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上のように、本発明にかかる分波装置は、無線通信の信号を分波する装置として有用であり、特に、マルチレートの信号を分波する場合に適している。
【符号の説明】
【０１１０】
１１  Ａ／Ｄ変換部
１２  ディジタル分波部
１３、１３ａ  フィルタバンク制御部
１４  受信クロック供給部
１５  非再生系スイッチマトリックス部
１６  セレクタ部
１７  復調復号部
１８  再生系スイッチマトリックス部
２１  周波数変換部
２２  ローパスフィルタ部
２３  ローパスフィルタ部
２４  ダウンサンプラ部
２５  アップサンプラ部
３１  符号化変調部
３２  セレクタ部
３３  送信クロック供給部
３４  ディジタル合波部
３５  Ｄ／Ａ変換部
４０  受信側並べ替え部
４１  再生用合波部
４２  再生用分波部
４３  送信側並び替え部
１０１〜１１４  周波数変換受信ローパスフィルタ部
１２１〜１２８  受信チャンネルフィルタ部
２１１  ローカル信号生成部
２１２  複素乗算部
２２１〜２３９  レジスタ部
２４０〜２５０  乗算器
２５１  実数加算部
２５２  シフトレジスタ部
３０１〜３０８  送信チャンネルフィルタ部
３１１〜３２４  送信ローパスフィルタ周波数変換部
３３１〜３３７  加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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