(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調された被変調波信号を周波数変換した後に直交検波して得られる同相信号および直交信号を入力信号として、検波信号を出力するデータ受信装置であって、
前記同相信号を一定のサンプル周期毎に標本化して、標本化同相信号として出力する第１の標本化器と、
前記直交信号を前記一定のサンプル周期毎に標本化して、標本化直交信号として出力する第２の標本化器と、
複素フィルタによって構成され、前記第１の標本化器が出力する前記標本化同相信号、および前記第２の標本化器が出力する前記標本化直交信号に含まれる周波数成分の中から中心周波数が０でない少なくとも一つの部分帯域を抽出し、抽出した部分帯域の信号を同相成分および直交成分に分けて、部分帯域信号として出力する部分帯域抽出部とを備え、
前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号に基づいて、検波信号を出力することを特徴とする、データ受信装置。
【請求項２】
さらに、前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号に基づいて、遅延検波を行い、検波信号を出力する遅延検波演算部を備える、請求項１に記載のデータ受信装置。
【請求項３】
前記部分帯域抽出部は、前記部分帯域信号の中心周波数が伝送されているデータのシンボル周波数の整数倍となるように、前記部分帯域信号を抽出することを特徴とする、請求項２に記載のデータ受信装置。
【請求項４】
前記遅延検波演算部は、
前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号の同相成分を１シンボル時間だけ遅延させて出力する遅延器と、
前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号の同相成分と前記遅延器の出力とを乗算して、同相成分データ列として出力する第１の乗算器と、
前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号の直交成分と前記遅延器の出力とを乗算して、直交成分データ列として出力する第２の乗算器と、
前記第１の乗算器から出力される同相成分データ列の高周波成分を除去して出力する第１の低域通過フィルタと、
前記第２の乗算器から出力される直交成分データ列の高周波成分を除去して出力する第２の低域通過フィルタとを含む、請求項３に記載のデータ受信装置。
【請求項５】
前記部分帯域抽出部は、１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域信号の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように、前記部分帯域信号を抽出することを特徴とする、請求項３に記載のデータ受信装置。
【請求項６】
前記部分帯域抽出部は、偶数個の部分帯域信号を抽出し、
これらの部分帯域信号は、周波数０から等距離離れた正負の周波数を中心周波数として一対となっていることを特徴とする、請求項２に記載のデータ受信装置。
【請求項７】
前記部分帯域抽出部は、
複素フィルタであって、前記標本化同相信号と当該複素フィルタの伝達関数の同相成分との畳み込み積分を求めて出力する第１のフィルタリング装置と、
複素フィルタであって、前記標本化直交信号と当該複素フィルタの伝達関数の直交成分との畳み込み積分を求める第２のフィルタリング装置と、
複素フィルタであって、前記標本化直交信号と当該複素フィルタの伝達関数の同相成分との畳み込み積分を求める第３のフィルタリング装置と、
複素フィルタであって、前記標本化同相信号と当該複素フィルタの伝達関数の直交成分との畳み込み積分を求める第４のフィルタリング装置と、
前記第１のフィルタリング装置が出力する信号から前記第２のフィルタリング装置が出力する信号を減算する第１の減算器と、
前記第１のフィルタリング装置が出力する信号と前記第２のフィルタリング装置が出力する信号とを加算する第１の加算器と、
前記第３のフィルタリング装置が出力する信号から前記第４のフィルタリング装置が出力する信号を減算する第２の減算器と、
前記第３のフィルタリング装置が出力する信号と前記第４のフィルタリング装置が出力する信号とを加算する第２の加算器とを含む、請求項６に記載のデータ受信装置。
【請求項８】
前記部分帯域抽出部は、前記部分帯域信号の中心周波数が伝送されているデータのシンボル周波数の整数倍となるように、前記部分帯域信号を抽出することを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信装置。
【請求項９】
前記部分帯域抽出部は、１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域信号の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように、前記部分帯域信号を抽出することを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信装置。
【請求項１０】
前記部分帯域抽出部は、
前記標本化同相信号および前記標本化直交信号を入力信号として、サンプル周期の半分の周期毎に前記標本化同相信号と前記標本化直交信号とを交互に選択し出力する第１の入力選択器と、
前記標本化同相信号および前記標本化直交信号を入力信号として、サンプル周期の半分の周期毎に前記標本化同相信号と前記標本化直交信号とを交互に選択し出力する第２の入力選択器と、
複素フィルタであって、前記第１の入力選択器が出力する信号と当該複素フィルタの伝達関数の同相成分との畳み込み積分を行う第１のフィルタリング装置と、
複素フィルタであって、前記第２の入力選択器が出力する信号と当該複素フィルタの伝達関数の直交成分との畳み込み積分を行う第２のフィルタリング装置と、
サンプリング周期の半分の周期で変化する前記第１のフィルタリング装置からの出力信号を、サンプリング周期の半分の周期で第１の出力端および第２の出力端に交互に出力する第１の出力選択器と、
サンプリング周期の半分の周期で変化する前記第２のフィルタリング装置からの出力信号を、サンプリング周期の半分の周期で第３の出力端および第４の出力端に交互に出力する第２の出力選択器と、
前記第１の出力選択器の第１の出力端から出力される信号をサンプル周期の半分の時間だけ遅延させる第１の遅延器と、
前記第２の出力選択器の第３の出力端から出力される信号をサンプル周期の半分の時間だけ遅延させる第２の遅延器と、
前記第１の遅延器が出力する信号から前記第２の遅延器が出力する信号を減算する第１の減算器と、
前記第１の遅延器が出力する信号と前記第２の遅延器が出力する信号とを加算する第１の加算器と、
前記第１の出力選択器の第２の出力端から出力される信号から前記第２の出力選択器の第４の出力端から出力される信号を減算する第２の減算器と、
前記第１の出力選択器の第２の出力端から出力される信号と前記第２の出力選択器の第４の出力端から出力される信号とを加算する第２の加算器とを含む、請求項６に記載のデータ受信装置。
【請求項１１】
前記部分帯域抽出部は、前記部分帯域信号の中心周波数が伝送されているデータのシンボル周波数の整数倍となるように、前記部分帯域信号を抽出することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ受信装置。
【請求項１２】
前記部分帯域抽出部は、１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域信号の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように、前記部分帯域信号を抽出することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ受信装置。
【請求項１３】
前記遅延検波演算部は、前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号を中間周波数信号として、遅延検波を行うことを特徴とする、請求項２に記載のデータ受信装置。
【請求項１４】
前記被変調信号は、それが有する周波数帯域から少なくとも一つの部分帯域を抽出することにより復調可能な部分帯域信号が得られる信号であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ受信装置。
【請求項１５】
前記被変調信号は、スペクトル拡散された信号であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ受信装置。
【請求項１６】
前記被変調信号は、一定の周期毎に正弦波の周波数を繰り返し掃引して得られるチャープ信号を拡散信号として用いたスペクトル拡散信号であることを特徴とする、請求項１３に記載のデータ受信装置。
【請求項１７】
位相変調された被変調波信号を受信して処理するための無線通信装置であって、
受信した被変調波信号を周波数変換した後に直交検波して、同相信号および直交信号を出力する周波数変換回路と、
周波数変換回路から出力される同相信号および直交信号を入力信号として、検波信号を出力するデータ受信装置と、
前記データ受信装置が出力する検波信号を位相判定して処理する位相判定処理装置とを備え、
前記データ受信装置は、
前記同相信号を一定のサンプル周期毎に標本化して、標本化同相信号として出力する第１の標本化器と、
前記直交信号を前記一定のサンプル周期毎に標本化して、標本化直交信号として出力する第２の標本化器と、
複素フィルタによって構成され、前記第１の標本化器が出力する前記標本化同相信号、および前記第２の標本化器が出力する前記標本化直交信号に含まれる周波数成分の中から中心周波数が０でない少なくとも一つの部分帯域を抽出し、抽出した部分帯域の信号を同相成分および直交成分に分けて、部分帯域信号として出力する部分帯域抽出部とを含み、
前記データ受信装置は、前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号に基づいて、検波信号を出力する、無線通信装置。
【請求項１８】
前記データ受信装置は、前記部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号に基づいて、遅延検波を行い、検波信号を出力する遅延検波演算部をさらに含む、請求項１７に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記部分帯域抽出部は、複数の部分帯域を抽出して部分帯域信号として出力し、
前記位相判定処理装置は、前記遅延検波演算部からの複数の検波信号を位相判定して得られる複数のデータの内から一つを選択して処理することを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
前記部分帯域抽出部は、複数の部分帯域を抽出して部分帯域信号として出力し、
前記位相判定処理装置は、前記遅延検波演算部からの複数の検波信号を位相判定して得られる複数のデータに基づいて受信データを生成することを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信装置。
【請求項２１】
前記部分帯域抽出部は、複数の部分帯域を抽出して部分帯域信号として出力し、
前記位相判定処理装置は、前記遅延検波演算部からの複数の検波信号を位相判定して得られるデータを並列処理することを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被変調信号を復調するためのデータ受信装置に関し、より特定的には、位相変調された被変調信号からデジタル信号処理により検波信号を得るためのデータ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受信した被変調信号から少なくとも一つの部分帯域信号を抽出して復調する装置として、特許文献１に記載されているデータ送受信装置や非特許文献１に記載されているものが知られていた。
【０００３】
図２５は、特許文献１に記載されているデータ受信装置の構成を示す図である。図２５において、データ受信装置は、周波数混合器１３０１と、帯域通過フィルタ（図面上、ＢＰＦと記す）１３０２と、局部発振器１３０３と、受信状態判定部１３０４と、遅延器１３０５と、乗算器１３０６と、低域通過フィルタ（図面上、ＬＰＦと記す）１３０７と、復号器１３０８とを備える。
【０００４】
局部発振器１３０３は、受信すべきデータのシンボル周波数の整数倍の間隔で周波数を変化させることが可能な局部発振信号を出力する。周波数混合器１３０１は、入力されるスペクトル拡散信号ｒ（ｔ）を、局部発振器１３０３からの局部発振信号との差の周波数帯に変換して出力する。ここで、このスペクトル拡散信号ｒ（ｔ）は、それが有する周波数帯域から少なくとも一つの部分帯域を抽出することにより復調可能な位相変調された信号であるとする。
【０００５】
帯域通過フィルタ１３０２は、周波数混合器１３０１が周波数変換したスペクトル拡散信号ｒ（ｔ）の一部の周波数成分である中間信号ｂ（ｔ）を抽出して出力する。
【０００６】
図２６は、図２５に示すデータ受信装置の主要部における信号のスペクトルを示す図である。図２６（ａ）は、受信されたスペクトル拡散信号ｒ（ｔ）のスペクトル概略図である。局部発振器１３０３が出力する局部発振信号の周波数は、三つある。各局部発振信号の周波数は、受信すべきデータのシンボル周波数の整数倍である。各局部発振信号の中心周波数は、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３で示されるいずれかの部分帯域の中心周波数である。
【０００７】
図２６（ｂ）は、中間信号ｂ（ｔ）のスペクトル概略図である。中間信号ｂ（ｔ）は、ｒ（ｔ）が周波数変換され帯域制限された結果得られる、いずれか一つの部分帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の信号である。
【０００８】
受信状態判定部１３０４は、データの受信状況に応じて、帯域切り替え信号を出力し、局部発振器１３０３が出力する局部発振信号の周波数を切り替える。局部発振器１３０３は、受信状態判定部１３０４から出力される帯域切り替え信号に基づいて、出力する局部発振信号の周波数を切り換える。これにより、部分帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のいずれか一つが選択されることとなるので、帯域通過フィルタ１３０２は、当該部分帯域に対応した中間信号ｂ（ｔ）を出力する。
【０００９】
乗算器１３０６は、中間信号ｂ（ｔ）と遅延器１３０５によって中間信号ｂ（ｔ）をシンボル周期Ｔｓだけ遅延させた中間信号ｂ（ｔ−Ｔｓ）との乗算を行い、その出力信号を低域通過フィルタ１３０７に入力する。低域通過フィルタ１３０７は、入力された信号の低域ろ波を行い、検波信号ｃ（ｔ）を出力する。復号器１３０８は、検波信号ｃ（ｔ）の極性判定を行いデータｄａｔ（ｔ）を出力する。
【００１０】
図２７は、非特許文献１に記載された無線モデムにおける受信器の構成の概略を示すブロック図である。図２７において、受信器は、分波器１５０１と、第１の周波数混合器１５０２と、第２の周波数混合器１５０３と、第１の局部発振器１５０４と、第２の局部発振器１５０５と、第１の帯域通過フィルタ１５０６と、第２の帯域通過フィルタ１５０７と、第１の利得制御器（図上、ＡＧＣ１と記す）１５０８と、第２の利得制御器（図上、ＡＧＣ２と記す）１５０９と、第１の直交検波器１５１０と、第２の直交検波器１５１１と、ベースバンド信号処理部１５１２とを備える。
【００１１】
この受信器は、スペクトル拡散信号を入力信号とし、同時に二つの部分帯域を抽出し、受信状況に応じて、受信データを出力する。この受信器は、第１の周波数混合器１５０２からベースバンド信号処理部１５１２まで、および第２の周波数混合器１５０３からベースバンド信号処理部１５１２まで、同一構成の二つの受信系統を持つ。以下、図２７に示した受信器の動作について説明する。
【００１２】
分波器１５０１は、受信されたスペクトル拡散信号ｒ（ｔ）を二つの信号に分波し、それぞれ第１の周波数混合器１５０２および第２の周波数混合器１５０３に入力する。第１の局部発振器１５０４および第２の局部発振器１５０５は、それぞれ帯域特性の異なる帯域の中心周波数を有する局部発振信号を出力する。局部発振器１５０４から出力される局部発振信号は、周波数混合器１５０２に入力される。局部発振器１５０５から出力される局部発振信号は、周波数混合器１５０３に入力される。
【００１３】
周波数混合器１５０２は、分波されたスペクトル拡散信号ｒ（ｔ）を、局部発振器１５０４から出力される局部発振信号との差の周波数帯の信号に変換し、第１の帯域通過フィルタ１５０６に入力する。第１の帯域通過フィルタ１５０６は、入力信号から一部の部分帯域信号を抽出し、部分帯域信号ｂ１（ｔ）として、第１の利得制御器１５０８に入力する。第１の利得制御器１５０８は、部分帯域信号ｂ１（ｔ）を振幅制御して、第１の直交検波器１５１０に入力する。第１の直交検波器１５１０は、第１の利得制御器１５０８からの複素ベースバンド信号の同相成分であるＩ１（ｔ）および直交成分であるＱ１（ｔ）を出力する。
【００１４】
第２の周波数混合器１５０３以下のもう一方の受信系統も、同様に動作し、第２の直交検波器１５１１は、第２の利得制御器１５０９からの複素ベースバンド信号の同相成分であるＩ２（ｔ）および直交成分であるＱ２（ｔ）を出力する。ベースバンド信号処理部１５１２は、複素ベースバンド信号Ｉ１（ｔ）とＱ１（ｔ）、および、Ｉ２（ｔ）とＱ２（ｔ）をそれぞれ一組として、遅延検波処理を行い、例えば、それぞれの系統の受信状況に応じて、より誤りが少ないと判定した方の受信系統の受信データを出力する。なお、上記方法以外にも、受信レベルを用いて、系統を選択し、受信データを得る方法等でも良い。
【００１５】
図２８は、ベースバンド信号処理部１５１２の内部に設けられた遅延検波装置の構成の一例を示す図である。ベースバンド信号処理部１５１２内において、遅延検波装置は、直交検波器に対応してそれぞれ一つずつ設けられている。図２８では、代表して一つの遅延検波装置のみを示した。図２８において、遅延検波装置は、第１の標本化器１１０１と、第２の標本化器１１０２と、遅延検波演算部１１０３と、第１の検波後フィルタ１１０４と、第２の検波後フィルタ１１０５とを含む。
【００１６】
第１の標本化器１１０１は、複素ベースバンド信号の同相成分ｉ（ｔ）（図２７におけるＩ１（ｔ）またはＩ２（ｔ））をサンプル（標本化）して、標本化ベースバンド信号同相成分データ列Ｉ（ｎＴ）を出力し、遅延検波演算部１１０３に入力する。ここで、ｎは整数（ｎ＝・・・−１，０，１，・・・）、Ｔはサンプル周期である。同様に、第２の標本化器１１０２は、複素ベースバンド信号の直交成分ｑ（ｔ）（図２７におけるＱ１（ｔ）またはＱ２（ｔ））をサンプルして、標本化ベースバンド信号直交成分データ列Ｑ（ｎＴ）を出力し、遅延検波演算部１１０３に入力する。
【００１７】
図２９は、遅延検波演算部１１０３の構成を示す図である。図２９において、遅延検波演算部１１０３は、第１のセレクタ１２０１と、第２のセレクタ１２０２と、遅延器１２０３と、符号反転器１２０４と、第１の乗算器１２０５と、第２の乗算器１２０６とを有する。第１のセレクタ１２０１は、標本化ベースバンド信号のデータ列Ｉ（ｎＴ）およびＱ（ｎＴ）をサンプル周期Ｔ毎に交互に選択し、Ｓ１（ｎＴ）として出力する。第２のセレクタ１２０２は、符号反転器１２０４から出力される標本化ベースバンド信号同相成分データ列Ｉ（ｎＴ）の符号反転した信号−Ｉ（ｎＴ）およびＱ（ｎＴ）をサンプル周期Ｔ毎に交互に選択し、Ｓ２（ｎＴ）として出力する。
【００１８】
第１のセレクタ１２０１がＩ（ｎＴ）を選択している間、第２のセレクタ１２０２は、Ｑ（ｎＴ）を選択するように設定しておく。また、第１のセレクタ１２０１がＱ（ｎＴ）を選択している間には、第２のセレクタ１２０２は、−Ｉ（ｎＴ）を選択するように設定しておく。
【００１９】
遅延器１２０３は、Ｓ１（ｎＴ）を入力信号として、Ｓ１（ｎＴ）を１シンボル時間長ｋＴだけ遅延させた信号を出力する。ここで、ｋは、１シンボル当たりのサンプル数である。これにより、第１の乗算器１２０５は、Ｆ１（ｎＴ）として、サンプル周期Ｔ毎に、標本化ベースバンド信号同相成分データ列の積であるＩ（ｎＴ）Ｉ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝および標本化ベースバンド信号直交成分データ列の積であるＱ（ｎＴ）Ｑ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝を、交互に出力する。第２の乗算器１２０６は、Ｆ２（ｎＴ）として、サンプル周期Ｔ毎に、標本化ベースバンド信号同相成分と標本化ベースバンド信号直交成分の積であるＩ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝Ｑ（ｎＴ）および−Ｉ（ｎＴ）Ｑ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝を、交互に出力する。
【００２０】
第１の検波後フィルタ１１０４は、入力される信号Ｆ１（ｎＴ）を低域ろ波し、Ｉ（ｎＴ）Ｉ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝とＱ（ｎＴ）Ｑ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝とを加算した信号と等価な信号Ｄ１（ｎＴ）を出力する。同様に、第２の検波後フィルタ１１０５は、入力される信号Ｆ２（ｎＴ）を低域ろ波し、Ｉ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝Ｑ（ｎＴ）と−Ｉ（ｎＴ）Ｑ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝とを加算した信号と等価な信号Ｄ２（ｎＴ）を出力する。
【００２１】
Ｄ１（ｎＴ）およびＤ２（ｎＴ）は、Ｉ（ｎＴ）およびＱ（ｎＴ）をそれぞれ同相成分および直交成分とするＡ（ｎＴ）＝Ｉ（ｎＴ）＋ｊＱ（ｎＴ）なる複素数（ここで、ｊは虚数単位を表す）とＡ（ｎＴ）から１シンボル時間長ｋＴだけ遅れたＡ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝の複素共役との乗算結果について、この乗算結果の同相成分および直交成分にそれぞれ対応している。したがって、Ｄ１（ｎＴ）とＤ２（ｎＴ）が表す位相は、Ａ（ｎＴ）の位相とＡ｛（ｎ−ｋ）Ｔ｝の位相との差を表すこととなるので、判定回路（図示せず）等によって、Ｄ１（ｎＴ）とＤ２（ｎＴ）とを用いて復調することができる。
【００２２】
このように、図２７に示す受信器は、複数の部分帯域信号に対する復調信号を得るために、互いに周波数帯域特性の異なる部分帯域信号から、互いに異なる複数の複素ベースバンド信号を得た後、それらの複素ベースバンド信号に対してそれぞれ遅延検波演算を行い、複数の復調信号を得て、受信状況に応じて、受信データを出力する。
【００２３】
なお、図２７では、抽出する部分帯域として二つの場合を示しているが、二つ以上の部分帯域を抽出する場合には、抽出する部分帯域の数に比例して、周波数混合器からベースバンド信号処理部まで上記と同一構成を持つ受信系統を必要とする。
【特許文献１】特許第３１６１１４６号公報
【特許文献２】特開平９−２００１６５号公報
【非特許文献１】浦部  嘉夫、外２名、「ＳＲ−ｃｈｉｒｐ方式スペクトル拡散無線モデム」、電子情報通信学会信学技報ＲＣＳ９５−１０２、社団法人  電子情報通信学会、１９９５年１１月、ｐ．２７−３２
【非特許文献２】山野  浩仁、外２名、「マルチチャネルＴＤＭＡシステムにおける帯域分割フィルタバンクを用いた一括復調方式」、電子情報通信学会総合大会、１９９８年、Ｂ−５−６２、Ｐ．４２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかし、特許文献１に記載されているデータ送受信装置において、異なる部分帯域信号を抽出する場合、局部発振器の周波数を変更しなければならない。ところが、この切り替えには時間がかかるという問題がある。
【００２５】
一方、非特許文献１に記載された受信器では、予め局部発振器を複数用意していることから、抽出する部分帯域信号の切り替えには時間を要さないものの、周波数混合器からベースバンド信号処理部まで、同一構成を持つアナログの受信系統を複数用意する必要があり、この複数の受信系統の特性をそろえるには、各アナログ回路の特性をほぼ同一になるようにしなければならいといった問題がある。また、複数の受信系統を用意する必要があるので、ハードウエア構成が大きくなるという問題点もある。
【００２６】
また、ベースバンド信号処理部１５１２内の遅延検波演算部１１０３のハードウエア構成に着目すると（図２９参照）、その入力信号である複素ベースバンド信号には、復調するのに不必要な信号が予めアナログ回路を用いて除去されている必要があるといった問題がある。
【００２７】
また、その遅延検波演算部１１０３には、一つの符号反転器と、二つのセレクタと、一つの遅延器と、二つの乗算器とが必要であり、さらには、遅延検波装置において、二つの検波後フィルタが必要である。したがって、例えば、ＬＳＩ化を行う際にゲート規模が大きくなり、小型化や軽量化に適さないという問題点もある。
【００２８】
それゆえ、本発明の目的は、受信した位相変調信号から一部の部分帯域信号を抽出し、遅延検波により検波信号を得るデータ受信装置に関して、複数の部分帯域信号を抽出するのに要する時間を削減し、かつ、特性のそろったアナログ回路を複数必要とせずに、ＬＳＩ化が容易で、簡易な構成となるデータ受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、位相変調された被変調波信号を周波数変換した後に直交検波して得られる同相信号および直交信号を入力信号として、検波信号を出力するデータ受信装置である。データ受信装置は、第１の標本化器と、第２の標本化器と、部分帯域抽出部と、遅延検波演算部とを備える。第１の標本化器は、同相信号を一定のサンプル周期毎にサンプルして、標本化同相信号として出力する。第２の標本化器は、直交信号を一定のサンプル周期毎にサンプルして、標本化直交信号として出力する。部分帯域抽出部は、複素フィルタによって構成され、第１の標本化器が出力する標本化同相信号、および第２の標本化器が出力する標本化直交信号に含まれる周波数成分の中から少なくとも一つの部分帯域を抽出して部分帯域信号として出力する。遅延検波演算部は、部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号に基づいて、遅延検波を行い、検波信号を出力する。
【００３０】
好ましくは、部分帯域抽出部は、抽出すべき部分帯域信号として、その中心周波数が０でない信号を少なくとも一つ抽出し、同相成分および直交成分に分けて出力するとよい。
【００３１】
また、部分帯域抽出部は、部分帯域信号の中心周波数が伝送されているデータのシンボル周波数の整数倍となるように、部分帯域信号を抽出するとしてもよい。
【００３２】
また、部分帯域抽出部は、１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域信号の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように、部分帯域信号を抽出するとしてもよい。
【００３３】
また、部分帯域抽出部は、偶数個の部分帯域信号を抽出してもよい。これらの部分帯域信号は、周波数０から等距離離れた正負の周波数を中心周波数として一対となっている。
【００３４】
具体的には、遅延検波演算部は、遅延器と、第１の乗算器と、第２の乗算器と、第１の低域通過フィルタと、第２の低域通過フィルタとを含む。遅延器は、部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号の同相成分を１シンボル時間だけ遅延させて出力する。第１の乗算器は、部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号の同相成分と遅延器の出力とを乗算して、同相成分データ列として出力する。第２の乗算器は、部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号の直交成分と遅延器の出力とを乗算して、直交成分データ列として出力する。第１の低域通過フィルタは、第１の乗算器から出力される同相成分データ列の高周波成分を除去して出力する。第２の低域通過フィルタは、第２の乗算器から出力される直交成分データ列の高周波成分を除去して出力する。
【００３５】
また、部分帯域抽出部は、第１のフィルタリング装置と、第２のフィルタリング装置と、第３のフィルタリング装置と、第４のフィルタリング装置と、第１の減算器と、第１の加算器と、第２の減算器と、第２の加算器とを含む。第１のフィルタリング装置は、複素フィルタであって、標本化同相信号と当該複素フィルタの伝達関数の同相成分との畳み込み積分を求めて出力する。第２のフィルタリング装置は、複素フィルタであって、標本化直交信号と当該複素フィルタの伝達関数の直交成分との畳み込み積分を求める。第３のフィルタリング装置は、複素フィルタであって、標本化直交信号と当該複素フィルタの伝達関数の同相成分との畳み込み積分を求める。第４のフィルタリング装置は、複素フィルタであって、標本化同相信号と当該複素フィルタの伝達関数の直交成分との畳み込み積分を求める。第１の減算器は、第１のフィルタリング装置が出力する信号から第２のフィルタリング装置が出力する信号を減算する。第１の加算器は、第１のフィルタリング装置が出力する信号と第２のフィルタリング装置が出力する信号とを加算する。第２の減算器は、第３のフィルタリング装置が出力する信号から第４のフィルタリング装置が出力する信号を減算する。第２の加算器は、第３のフィルタリング装置が出力する信号と第４のフィルタリング装置が出力する信号とを加算する。
【００３６】
また、部分帯域抽出部は、第１の入力選択器と、第２の入力選択器と、第１のフィルタリング装置と、第２のフィルタリング装置と、第１の出力選択器と、第２の出力選択器と、第１の遅延器と、第２の遅延器と、第１の減算器と、第１の加算器と、第２の減算器と、第２の加算器とを含む。第１の入力選択器は、標本化同相信号および標本化直交信号を入力信号として、サンプル周期の半分の周期毎に標本化同相信号と標本化直交信号とを交互に選択し出力する。第２の入力選択器は、標本化同相信号および標本化直交信号を入力信号として、サンプル周期の半分の周期毎に標本化同相信号と標本化直交信号とを交互に選択し出力する。第１のフィルタリング装置は、複素フィルタであって、第１の入力選択器が出力する信号と当該複素フィルタの同相成分との畳み込み積分を行う。第２のフィルタリング装置は、複素フィルタであって、第２の入力選択器が出力する信号と当該複素フィルタの直交成分との畳み込み積分を行う。第１の出力選択器は、サンプリング周期の半分の周期で変化する第１のフィルタリング装置からの出力信号を、サンプリング周期の半分の周期で第１の出力端および第２の出力端に交互に出力する。第２の出力選択器は、サンプリング周期の半分の周期で変化する第２のフィルタリング装置からの出力信号を、サンプリング周期の半分の周期で第３の出力端および第４の出力端に交互に出力する。第１の遅延器は、第１の出力選択器の第１の出力端から出力される信号をサンプル周期の半分の時間だけ遅延させる。第２の遅延器は、第２の出力選択器の第３の出力端から出力される信号をサンプル周期の半分の時間だけ遅延させる。第１の減算器は、第１の遅延器が出力する信号から第２の遅延器が出力する信号を減算する。第１の加算器は、第１の遅延器が出力する信号と第２の遅延器が出力する信号とを加算する。第２の減算器は、第１の出力選択器の第２の出力端から出力される信号から第２の出力選択器の第４の出力端から出力される信号を減算する。第２の加算器は、第１の出力選択器の第２の出力端から出力される信号と第２の出力選択器の第４の出力端から出力される信号とを加算する。
【００３７】
好ましくは、部分帯域抽出部は、部分帯域信号の中心周波数が伝送されているデータのシンボル周波数の整数倍となるように、部分帯域信号を抽出するとよい。
【００３８】
また、部分帯域抽出部は、１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域信号の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように、部分帯域信号を抽出するとよい。
【００３９】
好ましくは、遅延検波演算部は、部分帯域抽出部が出力する部分帯域信号を中間周波数信号として、遅延検波を行うとよい。
【００４０】
好ましくは、被変調信号は、それが有する周波数帯域から少なくとも一つの部分帯域を抽出することにより復調可能な部分帯域信号が得られる信号であるとよい。
【００４１】
好ましくは、被変調信号は、スペクトル拡散された信号であるとよい。
【００４２】
好ましくは、被変調信号は、一定の周期毎に正弦波の周波数を繰り返し掃引して得られるチャープ信号を拡散信号として用いたスペクトル拡散信号であるとよい。
【００４３】
好ましい実施形態では、上記データ受信装置は、無線通信装置に利用される。無線通信装置は、複数の部分帯域に基づいて得られる複数の受信データの内から一つを選択して受信処理を行ってもよいし、複数の受信データを統合して一つの受信データを得るようにしてもよいし、また、複数の受信データを同時に並列処理してもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明のデータ受信装置は、デジタル回路で構成される部分帯域抽出部において、部分帯域信号を抽出し、この部分帯域信号に基づいて、遅延検波を行って、復調信号を得るための信号を出力する。すなわち、デジタル処理によって、部分帯域信号を抽出する。したがって、従来のように抽出すべき部分帯域信号の数に相当するアナログ回路を必要とせず、かつ、部分帯域信号の切り替えに時間を要しないデータ受信装置を提供することができる。それゆえ、ハードウエア構成が大きくなるのを抑圧できる。また、部分帯域抽出部において、必要とされる部分帯域以外の信号が除去されることとなるので、アナログ回路を用いた妨害波（干渉による妨害波）等の不要信号の除去が必要とされない。
【００４５】
部分帯域信号は中心周波数が０でない中間周波数信号となることによって、ベクトル演算をする必要がなくなり、遅延検波演算部の簡略化を図ることが可能となる。
【００４６】
部分帯域信号の中心周波数が伝送されているデータのシンボル周波数の整数倍となることによって、不要な位相回転成分が生じず、複素ベースバンド信号を用いた遅延検波演算と等価にするための遅延検波演算部の簡略化を図ることが可能となる。
【００４７】
部分帯域抽出部が１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域信号の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように部分帯域信号を抽出することによって、タップ係数が０となるタップ係数乗算器について省略をすることができると共に、一部のタップ係数の同相成分と直交成分とを共通化することができるので、部分帯域抽出部を構成する複素フィルタのタップ係数乗算器の数をさらに減少させることが可能となる。
【００４８】
部分帯域抽出部が偶数個の部分帯域信号を抽出し、これらの部分帯域信号が周波数０から等距離離れた正負の周波数を中心周波数として一対となっていることによって、一対となる部分帯域信号を抽出するための複素フィルタの構成において、畳み込み積分演算の共有化を図ることができるので、部分帯域抽出部を簡単な構成で実現することが可能となる。
【００４９】
遅延検波演算部が一つの遅延器、二つの乗算器および二つの低域通過フィルタで実現されることにより、従来と比べ、ハードウエア構成がより小さい遅延検波演算部を実現することが可能となる。
【００５０】
また、部分帯域抽出部を本発明のようなにすることにより、簡易となり、また、不要な位相回転成分が生じず、遅延検波演算部の簡略化を図ることが可能となる。
【００５１】
遅延検波演算部は、部分帯域抽出部が検出する部分帯域信号を中間周波数信号として、遅延検波を行うことにより、中間周波数信号が持つ位相回転成分を利用することができるので、遅延検波演算部を簡単に構成することが可能となる。
【００５２】
被変調信号は、それが有する周波数帯域から少なくとも一つの部分帯域を抽出することにより復調可能な部分帯域信号から得られる信号であることにより、被変調信号から復調可能な部分帯域信号を得ることが容易となる。
【００５３】
一般的に用いられているスペクトル拡散された信号を用いることのより、実用面において有効となる。
【００５４】
一定の周期毎に正弦波の周波数を繰り返し掃引（スイープ）して得られるチャープ信号を拡散信号として用いることにより、実用面において有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ受信装置１の構成を示す図である。データ受信装置１は、受信した位相変調信号の周波数成分から少なくとも一つの部分帯域信号を抽出し、遅延検波により検波信号を得るための装置である。図１では、二つの部分帯域を抽出するデータ受信装置について示す。図１において、データ受信装置１は、第１の標本化器１００と、第２の標本化器１０１と、部分帯域抽出部１０２と、第１の遅延検波演算部１０３と、第２の遅延検波演算部１０４とを備える。第１の標本化器１００および第２の標本化器１０１の前段には、周波数変換回路１０５が接続される。
【００５６】
図２は、周波数変換回路１０５に入力される高周波信号から複素ベースバンド信号の同相成分Ｉ（ｔ）および直交成分Ｑ（ｔ）を得る様子を概略的に説明するための信号スペクトル図である。以下、図１および２を参照しながら、周波数変換回路１０５およびデータ受信装置１の動作について説明する。
【００５７】
図２において、高周波被変調信号ｒ（ｔ）は、スペクトル拡散方式等による高周波信号であって、周波数変換回路１０５に入力される信号である。高周波被変調信号ｒ（ｔ）の中心周波数を、ｆi とする。高周波被変調信号ｒ（ｔ）には、第１の部分帯域高周波被変調信号２０２および第２の部分帯域高周波被変調信号２０３が含まれているものとする。各部分帯域高周波被変調信号は、それだけで復調可能な信号である。なお、ここでは、簡単のために、高周波被変調信号ｒ（ｔ）には、二つの部分帯域高周波被変調信号２０２および２０３が含まれていることとしたが、三以上の部分帯域高周波被変調信号が含まれていてもよい。
【００５８】
周波数変換回路１０５は、アナログ回路であって、例えば、図２７に示すように、それぞれ一つの周波数変換器、局部発振器、帯域通過フィルタ、利得制御器および直交検波器からなる公知の回路である。周波数変換回路１０５は、入力される高周波被変調信号ｒ（ｔ）を中心周波数が０の信号に周波数変換し、低域ろ波する。これにより、高周波被変調信号ｒ（ｔ）は中心周波数が０の複素ベースバンド信号２０５に変換され、第１の部分帯域高周波被変調信号２０２は第１の部分帯域複素信号２０６に変換され、第２の部分帯域高周波被変調信号２０３は第２の部分帯域複素信号２０７に変換されることとなる。
【００５９】
周波数変換回路１０５は、複素ベースバンド信号２０５の同相成分Ｉ（ｔ）および直交成分Ｑ（ｔ）を出力して、それぞれ第１の標本化器１００および第２の標本化器１０１に入力する。同相成分Ｉ（ｔ）および直交成分Ｑ（ｔ）には、第１の部分帯域複素信号２０６および第２の部分帯域複素信号２０７と同じスペクトルを持つ信号が混在している。
【００６０】
第１の標本化器１００は、周波数変換回路１０５から入力される複素ベースバンド信号の同相成分Ｉ（ｔ）をサンプルして、複素ベースバンド信号同相成分データ列Ｉ（ｎＴ）を出力し、部分帯域抽出部１０２に入力する。ここで、ｎは整数（ｎ＝・・・，−１，０，１，・・・）、Ｔはサンプル周期であるとする。第２の標本化器１０１は、入力される複素ベースバンド信号の直交成分Ｑ（ｔ）をサンプルして、複素ベースバンド信号直交成分データ列Ｑ（ｎＴ）を出力し、部分帯域抽出部１０２に入力する。なお、複素ベースバンド信号同相成分データ列を標本化同相成分ということもある。また、複素ベースバンド信号直交成分データ列を標本化直交成分ということもある。
【００６１】
複素ベースバンド信号同相成分データ列Ｉ（ｎＴ）および複素ベースバンド信号直交成分データ列Ｑ（ｎＴ）は、Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）をサンプル周期Ｔのタイミングでそれぞれサンプリングした結果得られる信号である。したがって、Ｉ（ｔ）とＱ（ｔ）との間に成立する直交関係は、Ｉ（ｎＴ）とＱ（ｎＴ）との間にも成立する。
【００６２】
部分帯域抽出部１０２は、複素フィルタで構成されており、入力される複素ベースバンド信号同相成分データ列Ｉ（ｎＴ）の部分帯域信号の同相成分（以下、部分帯域信号同相成分データ列という）ＩＢr （ｎＴ）、および複素ベースバンド信号直交成分データ列Ｑ（ｎＴ）の部分帯域信号の直交成分（以下、部分帯域信号直交成分データ列という）ＱＢr （ｎＴ）を、中心周波数が０とならないようにして、それぞれｍ個ずつ同じ帯域を抽出して出力する。ここで、ｒ＝１，２，３，・・・，ｍ、ｍは正整数（ｍ＝１、２、３、・・・）である。図１では、一例として、ｍ＝２の場合を示している。部分帯域抽出部１０２が出力する部分帯域信号同相成分データ列ＩＢr （ｎＴ）と部分帯域信号直交成分データ列ＱＢr （ｎＴ）とは、Ｉ（ｎＴ）とＱ（ｎＴ）とが持っている直交性を保持している。
【００６３】
第１の部分帯域複素信号２０６は、同相成分として部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ1 （ｎＴ）を、直交成分として部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ1 （ｎＴ）を有することとなる。同様に、第２の部分帯域複素信号２０７は、同相成分として部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ2 （ｎＴ）を、直交成分として部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ2 （ｎＴ）を有することとなる。
【００６４】
図２に示すように、部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ1 （ｎＴ）、部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ1 （ｎＴ）、部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ2 （ｎＴ）および部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ2 （ｎＴ）には、直流成分が含まれていない。したがって、これらの信号は、それ自身で位相回転を持つ中間周波数信号であると言える。
【００６５】
部分帯域抽出部１０２は、複素ベースバンド信号から復調信号を得るのに必要とされる部分帯域信号を抽出するので、入力信号であるＩ（ｔ）およびＱ（ｔ）に含まれていた不要信号を除去することとなる。例えば、第１の部分帯域複素信号２０６を抽出する際、部分帯域抽出部１０２は、第１の部分帯域複素信号２０６以外の周波数成分を持つ信号を全て除去することとなる。
【００６６】
部分帯域抽出部１０２は、部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ1 （ｎＴ）および部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ1 （ｎＴ）を第１の遅延検波演算部１０３に入力し、部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ2 （ｎＴ）および部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ2 （ｎＴ）を第２の遅延検波演算部１０４に入力する。
【００６７】
第１の遅延検波演算部１０３は、入力される部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ1 （ｎＴ）および部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ1 （ｎＴ）に基づいて、部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ1 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ1 （ｎＴ）を出力する。第２の遅延検波演算部１０４は、入力される部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ2 （ｎＴ）および部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ2 （ｎＴ）に基づいて、部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ2 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ2 （ｎＴ）を出力する。
【００６８】
第１の遅延検波演算部１０３および第２の遅延検波演算部１０４の出力側には、判定回路（図示せず）が接続される。判定回路（図示せず）は、第１の遅延検波演算部１０３が出力する部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ1 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ1 （ｎＴ）、ならびに第２の遅延検波演算部１０４が出力する部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ2 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ2 （ｎＴ）に基づいて、位相極性を判定して受信データを得、例えば、誤り数やＣＲＣエラー等の受信状況に応じて、より適切な方の受信データを出力する。
【００６９】
図３は、図１における第１の遅延検波演算部１０３または第２の遅延検波演算部１０４の構成を示す図である。第１の遅延検波演算部１０３の構成と第２の遅延検波演算部１０４の構成とは、同様であるので、以下、代表して、第１の遅延検波演算部１０３について説明する。図３において、第１の遅延検波演算部１０３は、遅延器３０２と、第１の乗算器３０４と、第２の乗算器３０５と、第１の低域通過フィルタ３０８と、第２の低域通過フィルタ３０９とを含む。
【００７０】
次に、第１の遅延検波演算部１０３の動作について説明する。
第１の遅延検波演算部１０３への入力信号である部分帯域信号をＳ（ｎＴ）と表すと、Ｓ（ｎＴ）は複素表示を用いて（式１）のように表される。
【数１】
0003643109.tif 000002
ここで、ａ（ｎＴ）は部分帯域信号をベースバンド帯域で表示した場合の複素ベースバンド信号を、ωは部分帯域信号の中心周波数の角周波数を表している。
【００７１】
部分帯域信号同相成分データ列ＩＢr （ｎＴ）および部分帯域信号直交成分データ列ＱＢr （ｎＴ）は、それぞれＳ（ｎＴ）の同相成分および直交成分であるので、（式２）のように表される。なお、第１の遅延検波演算部１０３の場合、ｒ＝１である。
【数２】
0003643109.tif 000003
【００７２】
部分帯域信号同相成分データ列ＩＢr （ｎＴ）は、第１の乗算器３０４および遅延器３０２に入力される。遅延器３０２は、ＩＢr （ｎＴ）を１シンボル時間長ｋＴだけ遅延させ、部分帯域信号同相成分遅延データ列ＩＢr （ｎＴ−ｋＴ）として出力し、第１の乗算器３０４および第２の乗算器３０５に入力する。ここで、ｋは、１シンボル当たりのサンプル数である。
【００７３】
第１の乗算器３０４は、ＩＢr （ｎＴ）とＩＢr （ｎＴ−ｋＴ）とを乗算して、遅延検波器同相成分データ列ＤＥＴＩr （ｎＴ）として、第１の低域通過フィルタ３０８に入力する。第２の乗算器３０５は、ＱＢr （ｎＴ）とＩＢr （ｎＴ−ｋＴ）とを乗算して、遅延検波器直交成分データ列ＤＥＴＱr （ｎＴ）として、第２の低域通過フィルタ３０９に入力する。ＤＥＴＩr （ｎＴ）は、（式３）のように表される。ＤＥＴＱr （ｎＴ）は、（式４）のように表される。
【数３】
0003643109.tif 000004
【数４】
0003643109.tif 000005
【００７４】
第１の低域通過フィルタ３０８は、ＤＥＴＩr （ｎＴ）から高域周波数成分を除去して、ＢＩr （ｎＴ）として、判定回路（図示せず）に入力する。第２の低域通過フィルタ３０９は、ＤＥＴＱr （ｎＴ）から高域周波数成分を除去して、ＢＱr （ｎＴ）として、判定回路（図示せず）に入力する。ＢＩr （ｎＴ）は、（式５）のように表される。ＢＱr （ｎＴ）は、（式６）のように表される。
【数５】
0003643109.tif 000006
【００７５】
Ｓ（ｎＴ）とＳ（ｎＴ）を１シンボル時間長だけ遅延させた信号であるＳ（ｎＴ−ｋＴ）との複素共役の乗算は、ａ（ｎＴ）を用いて（式７）のように表される。
【数６】
0003643109.tif 000007
ここで、ωｋＴ＝２πｚ（ただしｚは整数；ｚ＝・・・、−１、０、１、・・・）となるように部分帯域信号の中心周波数の角周波数ωを選ぶと、すなわち、部分帯域信号の中心周波数をＦｂ、シンボル周波数をＦｓとした場合、ω＝２πＦｂ、ｋＦｓ＝１／Ｔより、部分帯域信号の中心周波数が受信すべきデータのシンボル周波数の整数倍となるようにωを選ぶと、ｅｘｐで表される項は常に１となるので、（式７）は（式８）のように表される。
【数７】
0003643109.tif 000008
【００７６】
（式８）は、明らかに複素ベースバンド信号を用いた遅延検波演算と等価である。したがって、第１の遅延検波演算部１０３においては、従来（図２９参照）必要とされていた一つの符号反転器と、二つのセレクタとが不要となり、図３に示したように、一つの遅延器と、二つの乗算器と、二つの低域通過フィルタだけを用いた簡易な構成により遅延検波が実現できる。第２の遅延検波演算部１０４についても同様である。
【００７７】
このように、本発明の第１の実施形態に係るデータ受信装置１は、部分帯域抽出部１０２を用いて、受信した被変調信号の複素ベースバンド信号から中心周波数が０ではない部分帯域信号を少なくとも一つ抽出し、中間周波数信号であるその抽出した信号を用いて遅延検波を行う。部分帯域を複数抽出する場合、データ受信装置１は、複素フィルタで実現される部分帯域抽出部１０２を用いて、一つの複素ベースバンド信号から複数の部分帯域信号を同時に抽出する。すなわち、デジタル処理によって、部分帯域信号を抽出する。したがって、局部発振信号の切替に時間を要することなく、かつ複数の部分帯域信号を抽出するための複数のアナログ回路を必要としないデータ受信装置を提供することが可能となる。
【００７８】
また、部分帯域抽出部１０２によって必要とされる部分帯域以外の信号が除去されるので、データ受信装置１は、従来のようにアナログ回路を用いて妨害波等の不要信号を除去することなく、複素ベースバンド信号を用いることが可能となる。
【００７９】
また、部分帯域抽出部１０２が抽出する部分帯域信号は、位相回転を伴う中間周波数信号であるので、データ受信装置は、当該中間周波数信号を用いて遅延検波演算を行うことができる。
【００８０】
また、部分帯域信号の中心周波数が受信すべきデータのシンボル周波数の整数倍となるようにωを選ぶことによって、従来のように二つのセレクタ、および一つの符号反転器を必要とせず、一つの遅延器、二つの乗算器、および二つの低域通過フィルタで実現できる。従って、従来の問題点の一つであったＬＳＩ化を行う際のハードウエア規模の縮小化に関する問題を解決するデータ受信装置を提供することが可能となる。
【００８１】
さらに、本発明の第１の実施形態に係るデータ受信装置１は、高周波被変調信号を中間周波数信号に周波数変換した後に、その中間周波数信号を標本化器で直接サンプルするのではなく、高周波被変調信号を直交変換した後、その直交変換の結果得られる複素ベースバンド信号から不要信号を取り除いた部分帯域信号を抽出し、それを中間周波数信号としている。したがって、本発明の第１の実施形態に係るデータ受信装置１においては、標本化器に必要とされる信号処理帯域幅が少なくとも高周波被変調信号の半分の帯域幅以上あれば十分であるので、より安価な標本化器を用いて本発明のデータ受信装置を実現できるという利点も有することとなる。
【００８２】
なお、上記実施形態において用いる高周波被変調信号としては、位相変調された信号に、一定の周期毎に正弦波の周波数を繰り返し掃引（スイープ）して得られるチャープ信号を拡散変調信号としてスペクトル拡散を行った信号が一例として用いられる。図４は、チャープ信号を拡散変調信号としてスペクトル拡散を行った信号の一例を示す図である。
【００８３】
なお、上記実施形態において、周波数変換回路１０５は、高周波被変調信号ｒ（ｔ）を中心周波数が０となるように周波数変換することとしたが、部分帯域抽出部１０２が、中心周波数が０とならない部分帯域信号を抽出するようにするのであれば、周波数変換回路１０５は中心周波数が０とならないように周波数変換してもよい。
【００８４】
なお、上記実施形態では、ωｋＴ＝２πｚとなるように部分帯域信号の中心周波数の角周波数ωを選ぶこととしたが、別に、ωｋＴ＝（２ｚ＋１）πとなるようにωを選んでもよい。この場合、第１の遅延検波演算部１０３から出力される信号は（式８）の符号を反転した信号となるので、第１の低域通過フィルタ３０８および第２の低域通過フィルタ３０９の後段に符号反転器を設けることにより、図３に示した回路と同様の結果を得ることができる。
【００８５】
なお、ωｋＴが２πｚまたは（２ｚ＋１）πに等しくない場合にも、同様の効果を得ることができる。図５は、位相回転器を設ける場合の第１または第２の遅延検波演算部１０３，１０４の構成を示す図である。図５において、第１および第２の遅延検波演算部１０３，１０４は、遅延器４０２と、第１の乗算器４０４と、第２の乗算器４０５と、第１の低域通過フィルタ４０８と、第２の低域通過フィルタ４０９と、位相回転器４１２とを含む。
【００８６】
図５に示す遅延検波演算部１０３，１０４において、遅延検波器同相成分データ列ＤＥＴＩr （ｎＴ）および遅延検波器直交成分データ列ＤＥＴＱr （ｎＴ）を得るまでの動作は、図３に示す遅延検波演算部の場合と同様である。
【００８７】
ところが、ωｋＴが２πｚに等しい場合は、（式７）を（式８）のように表現でき、ωｋＴが（２ｚ＋１）πに等しい場合は、（式７）を（式８）に−１を乗算した式（（式８）の符号を反転させた式）として表現できるものの、それ以外の場合には、上記のような表現ができない。したがって、位相回転器４１２は、（式７）で表現される信号を（式８）で表現できるようにするために、（式７）で表現された信号にｅｘｐ（−ｊωｋＴ）を乗算する。位相回転器４１２は、この演算を行うことにより、ωｋＴが２πｚまたは（２ｚ＋１）πに等しくない場合にも、図３に示すように複素ベースバンド信号を用いた遅延検波演算と等価な効果を得ることができる。
【００８８】
なお、上記実施形態において、部分帯域抽出部１０２は、同相成分データ列および直交成分データ列の両方を出力することとしたが、どちらか一方を出力するようにしてもよい。ただし、その場合、部分帯域抽出部１０２の出力側に直交変換器を設ける必要がある。図６は、直交変換器を設けた場合のデータ受信装置１の構成を示す図である。図６に示すように、直交変換器１０６，１０７は、部分帯域抽出部１０２の出力側に設けられており、部分帯域抽出部１０２から出力される同相成分データ列（または直交成分データ列）を直交変換して、同相成分データ列および直交成分データ列を第１および第２の遅延検波演算部１０３，１０４に入力する。
【００８９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、複数の部分帯域信号を含む高周波被変調信号がデータ受信装置に入力されることとしたが、第２の実施形態では、単一の被変調信号が入力される場合のデータ受信装置について説明する。
【００９０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るデータ受信装置２の構成を示す図である。図７において、データ受信装置２は、第１の標本化器５００と、第２の標本化器５０１と、部分帯域抽出部５０２と、遅延検波演算部５０３とを備える。第１の標本化器５００および第２の標本化器５０１の前段には、周波数変換回路５０５が接続される。遅延検波演算部５０３の後段には、判定回路（図示せず）が接続される。
【００９１】
以下、周波数変換回路５０５およびデータ受信装置２の動作について説明する。第１の標本化器５００は、周波数変換回路５０５から出力される複素ベースバンド信号の同相成分Ｉ（ｔ）をサンプルし、複素ベースバンド信号同相成分データ列Ｉ（ｎＴ）を出力する。第２の標本化器５０１は、複素ベースバンド信号の直交成分Ｑ（ｔ）をサンプルし、複素ベースバンド信号直交成分データ列Ｑ（ｎＴ）を出力する。
【００９２】
図８は、周波数変換回路５０５に入力される高周波信号から複素ベースバンド信号の同相成分Ｉ（ｔ）および直交成分Ｑ（ｔ）を得る様子を概略的に説明するための信号スペクトル図である。図８において、受信被変調信号ｒ（ｔ）は、周波数変換回路５０５に入力される高周波信号である。受信被変調信号ｒ（ｔ）の中心周波数は、ｆi である。周波数変換回路５０５は、受信被変調信号ｒ（ｔ）と不要信号６０３とを含む帯域を仮想被変調信号６０７とみなす。周波数変換回路５０５は、仮想被変調信号６０７の周波数変換用基準周波数ｆa が複素ベースバンド信号中心周波数ｆc ＝０に変換されるように、仮想被変調信号６０７を周波数変換し、直交検波した複素ベースバンド信号を出力する。
【００９３】
この周波数変換により、受信被変調信号ｒ（ｔ）は複素信号６０５に、不要信号６０３は不要複素信号６０６に周波数変換される。したがって、第１の標本化器５００および第２の標本化器５０１の入力信号である複素ベースバンド信号は、複素信号６０５のスペクトルおよび不要複素信号６０６のスペクトルが混在したアナログ信号となる。そのため、低域通過フィルタを用いて、上記複素ベースバンド信号を低域ろ波しても、複素信号６０５と不要複素信号６０６とを分離することはできない。
【００９４】
データ受信装置２において、複素信号６０５および不要複素信号６０６を含んだ複素ベースバンド信号は、第１の標本化器５００および第２の標本化器５０１への入力信号となる。部分帯域抽出部５０２は、複素フィルタを用いて上記複素ベースバンド信号から部分帯域を抽出しているため、複素信号６０５と不要複素信号６０６とを分離して抽出することができる。部分帯域抽出部５０２は、本来受信すべき被変調信号の帯域にほぼ等しい帯域を有する複素信号６０５だけを抽出し、複素信号６０５の同相成分である部分帯域信号同相成分データ列ＩＢ（ｎＴ）、および直交成分である部分帯域信号直交成分データ列ＱＢ（ｎＴ）を出力する。
【００９５】
図８に示すように、この部分帯域信号は、中心周波数が０ではない中間周波数信号である。したがって、遅延検波演算部５０３は、第１の実施形態で示した遅延検波演算部と同じ構成（図３参照）を用いることによって、第１の実施形態の場合と同様に、検波信号同相成分データ列ＢＩ（ｎＴ）および検波信号直交成分データ列ＢＱ（ｎＴ）を出力する。
【００９６】
このように、本発明の第２の実施形態に係るデータ受信装置２は、中心周波数が０とならないように周波数変換された仮想被変調信号から、被変調信号を部分帯域として含む複素ベースバンド信号を複素フィルタで構成される部分帯域抽出部５０２を用いて、不要信号成分を除いて抽出する。すなわち、データ受信装置２は、低周波数帯域へ周波数変換された被変調信号のほぼ全ての周波数成分を含む中間周波数信号を抽出し、その抽出された中間周波数信号を用いて遅延検波を行い、検波信号を得る。したがって、第２の実施形態に係るデータ受信装置２は、第１の実施形態で示すように、受信した被変調信号の周波数成分のうち少なくとも一つの部分帯域成分を抽出し復調信号を得る方式以外の位相変調方式の復調にも用いることが可能となる。
【００９７】
また、第２の実施形態に係るデータ受信装置２は、互いに異なる帯域特性を持つ複数の被変調波信号を含む複素ベースバンド信号を入力信号として、複素フィルタを用いて、複数の被変調波信号を同時に抽出し、検波信号を得る場合にも、適用することができる。ただし、この場合、それぞれの被変調波信号に対して、個別の判定回路が必要となる。
【００９８】
なお、上記実施形態では、スペクトルが図８で表されるような信号を受信すべき受信被変調信号ｒ（ｔ）とし、除去すべき不要信号６０３としたが、両者を入れ替えても同様の効果を得ることができる。
【００９９】
また、抽出すべき部分帯域信号を増やせば、その抽出した部分帯域の数に相当する被変調信号を同時に検波することができる。
【０１００】
（第３の実施形態）
次に、第１の実施形態に係るデータ受信装置１における部分帯域抽出部１０２の詳しい構成について説明する。まず、部分帯域抽出部１０２の構成の根拠となる理論について、数式を用いて説明しておく。
【０１０１】
今、抽出すべき二つの部分帯域信号の中心周波数が、それぞれ０から１ＭＨｚずつ離れた等距離の位置にあると想定する。また、図２に示した部分帯域複素信号２０７を抽出するための部分帯域抽出部１０２を構成する複素フィルタの伝達関数をＨｂ（ｎＴ）で表すとする。この場合、図２に示した部分帯域複素信号２０６を抽出するための複素フィルタの伝達関数は、Ｈｂ（ｎＴ）の複素共役となる。この結果、部分帯域複素信号２０７をＳ２（ｎＴ）、部分帯域複素信号２０６をＳ１（ｎＴ）で表すとすると、Ｓ２（ｎＴ）およびＳ１（ｎＴ）は、（式９）、（式１０）のように表される。
【数８】
0003643109.tif 000009
（式９）および（式１０）において、＊は畳み込み積分演算を、ｊは虚数単位を表している。
【０１０２】
（式９）および（式１０）において、Ｓ２（ｎＴ）およびＳ１（ｎＴ）のそれぞれの同相成分および直交成分を見比べると、同相成分は、Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））およびＩｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））で、直交成分はＩｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））およびＲｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））で表されていることが分かる。この数式的理論を利用すれば、第１の実施形態における部分帯域抽出部１０２を簡単に実現できる。以下、具体的に、部分帯域抽出部１０２の構成について説明する。
【０１０３】
図９は、第３の実施形態に係る分帯域抽出部の構成を示す図である。図９に示す部分帯域抽出部１０２は、（式９）および（式１０）で示される数式的理論結果を利用している。図９において、部分帯域抽出部１０２は、第１のフィルタリング装置１７０１と、第２のフィルタリング装置１７０２と、第３のフィルタリング装置１７０３と、第４のフィルタリング装置１７０４と、第１の減算器１７０５と、第２の減算器１７０７と、第１の加算器１７０６と、第２の加算器１７０８とを含む。
【０１０４】
図９において、入力信号Ｒｅ｛Ｓ（ｎＴ）｝にＩ（ｎＴ）を、入力信号Ｉｍ｛Ｓ（ｎＴ）｝にＱ（ｎＴ）を対応させれば、第１の実施形態に係るデータ受信装置１の部分帯域抽出部１０２が実現する。
【０１０５】
第１のフィルタリング装置１７０１は、Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））なる畳み込み積分演算を行う。同様に、第２のフィルタリング装置１７０２は、Ｉｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））を演算する。第３のフィルタリング装置１７０３は、Ｉｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））を演算する。フィルタリング装置１７０４は、Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））を演算する。
【０１０６】
第１の減算器１７０５は、Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））−Ｉｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））の演算を行うことにより、部分帯域複素信号Ｓ２（ｎＴ）の同相成分を出力する。第２の加算器１７０８は、Ｉｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））＋Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））の演算を行うことにより、部分帯域複素信号Ｓ２（ｎＴ）の直交成分を出力する。
【０１０７】
また、第１の加算器１７０６は、Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））＋Ｉｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））の演算を行うことにより、部分帯域複素信号Ｓ１（ｎＴ）の同相成分を出力する。第２の減算器１７０７は、Ｉｍ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｒｅ（Ｈｂ（ｎＴ））−Ｒｅ（Ｓ（ｎＴ））＊Ｉｍ（Ｈｂ（ｎＴ））の演算を行うことにより、複素信号Ｓ１（ｎＴ）の直交成分を出力する。
【０１０８】
これにより、部分帯域抽出部１０２は、出力信号Ｉｍ｛Ｓ1 （ｎＴ）｝としてＩＢ1 （ｎＴ）を、Ｒｅ｛Ｓ1 （ｎＴ）｝としてＱＢ1 （ｎＴ）を、Ｉｍ｛Ｓ2 （ｎＴ）｝としてＩＢ2 （ｎＴ）を、Ｒｅ｛Ｓ2 （ｎＴ）｝としてＱＢ2 （ｎＴ）を出力することとなる（図１参照）。
【０１０９】
このように、第３の実施形態では、（式９）および（式１０）で表されるように、共通するタップ係数を有するフィルタリング装置については、共有化を行っているので、部分帯域抽出部１０２の構成を簡単にすることが可能となる。
【０１１０】
なお、上記実施形態においては、二つの部分帯域信号を抽出することとしたが、複数の部分帯域の抽出する場合にも適用することができる。具体的には、タップ係数が共通するフィルタリング装置については、共有化を図って、部分帯域抽出部を構成するようにすればよい。
【０１１１】
（第４の実施形態）
図９に示す部分帯域抽出部１０２では、同一構成からなるフィルタリング装置１７０１および１７０３、ならびにフィルタリング装置１７０２および１７０４を二つずつ用意する必要があった。第４の実施形態では、重複するフィルタリング装置を一つにまとめた部分帯域抽出部について説明する。
【０１１２】
図１０は、第４の実施形態に係る部分帯域抽出部の構成を示す図である。図１０において、部分帯域抽出部１０２は、第１の入力選択器２１０１と、第２の入力選択器２１０２と、第１のフィルタリング装置２１０３と、第２のフィルタリング装置２１０４と、第１の出力選択器２１０５と、第２の出力選択器２１０６と、第１の減算器２１０７と、第２の減算器２１０９と、第１の加算器２１０８と、第２の加算器２１１０と、第１の遅延器２と、第２の遅延器２１１２とを含む。
【０１１３】
以下、図１０に示す部分帯域抽出部１０２の動作について説明する。
第１の入力選択器２１０１および第２の入力選択器２１０２は、周期τで値が変化する二つの入力信号を周期τ／２毎に交互に選択し、その選択した信号を出力する。図１１は、第１の入力選択器２１０１または第２の入力選択器２１０２の動作を示すタイミングチャートである。
【０１１４】
第１の入力選択器２１０１の後段に接続されている第１のフィルタリング装置２１０３は、周期τ／２毎に入力される信号に対して畳み込み積分を行う。第２のフィルタリング装置２１０４は、周期τ／２毎に入力される信号に対して畳み込み積分を行う。
【０１１５】
第１の出力選択器２１０５および第２の出力選択器２１０６は、τ／２の周期で値が変化する信号を、データの変化タイミングに同期して周期τ／２毎に二つの異なる出力端に出力する。図１２は、第１の出力選択器２１０５または第２の出力選択器２１０６の動作を示すタイミングチャートである。
【０１１６】
図１３は、第１の入力選択器２１０１または第２の入力選択器２１０２から出力される信号のタイミングチャートである。図１１および図１２から分かるように、第１の入力選択器２１０１および第２の入力選択器２１０２に周期Ｔで変化する信号Ｒｅ｛Ｓ（ｎＴ）｝および信号Ｉｍ｛Ｓ（ｎＴ）｝が入力される場合、τがＴに等しいと想定すると、第１の入力選択器２１０１および第２の入力選択器２１０２から出力される信号ＢｉｌおよびＢｉ２は、図１３に示されるようなタイミングで変化していく。
【０１１７】
図１４は、第１の出力選択器２１０５または第２の出力選択器２１０６から出力される信号のタイミングチャートである。第１のフィルタリング装置２１０３および第２のフィルタリング装置２１０４は、周期Ｔ／２毎に畳み込み積分を行うので、第１の出力選択器２１０５から出力される信号Ｃ１およびＣ２、第２の出力選択器２１０６から出力される信号Ｃ３およびＣ４は、それぞれ図１４のようなタイミングで変化していく。
【０１１８】
信号の処理遅延が存在しないとして、上記出力Ｃ１〜Ｃ４を具体的に説明する。たとえば、Ｂｉ１がＲｅ｛Ｓ（ｎＴ）｝の場合、Ｂｉ２がＩｍ｛Ｓ（ｎＴ）｝となる。この時、Ｃ１（ｎＴ）は、一周期の間、Ｒｅ｛Ｓ（ｎＴ）｝＊Ｒｅ｛Ｈｂ｝となる。Ｃ２（ｎＴ）は、この一周期の前半、Ｉｍ｛Ｓ（（ｎ−１）Ｔ）｝＊Ｒｅ｛Ｈｂ｝となり、この一周期の後半、Ｉｍ｛Ｓ（ｎＴ）｝＊Ｒｅ｛Ｈｂ｝となる。Ｃ３（ｎＴ）は、この一周期の間、Ｉｍ｛Ｓ（ｎＴ）｝＊Ｉｍ｛Ｈｂ｝となる。Ｃ４（ｎＴ）は、この一周期の前半、Ｒｅ｛Ｓ（（ｎ−１）Ｔ｝＊Ｉｍ｛Ｈｂ｝となり、この一周期の後半、Ｒｅ｛Ｓ（ｎＴ）｝＊Ｉｍ｛Ｈｂ｝となる。
【０１１９】
第１の遅延器２は信号Ｃ１を時間Ｕ＝Ｔ／２だけ遅延させ、第２の遅延器２１１２は信号Ｃ３を時間Ｕ＝Ｔ／２だけ遅延させるので、第１の減算器２１０７および第１の加算器２１０８に入力される信号のタイミングは、ほぼ同一となる。また、第２の減算器２１０９および第２の加算器２１１０に入力される信号のタイミングは、ほぼ同一となる。
【０１２０】
したがって、上記具体例、（式９）および（式１０）から分かるように、第１の加算器２１０８は、部分帯域複素信号Ｓ１（ｎＴ）の同相成分を出力する。第２の減算器２１０９は、複素信号Ｓ１（ｎＴ）の直交成分を出力する。また、第１の減算器２１０７は、部分帯域複素信号Ｓ２（ｎＴ）の同相成分を出力する。第２の加算器２１１０は、複素信号Ｓ２（ｎＴ）の直交成分を出力する。
【０１２１】
（式９）および（式１０）で示されるように、周波数０から等距離の位置にある部分帯域複素信号を一対とすれば、その一対の部分帯域複素信号を抽出するための複素フィルタのタップ係数を互いに複素共役の関係にすることができる。したがって、第４の実施形態における部分帯域抽出部のように、各部分帯域を抽出するフィルタリング装置の共有化を図ることが可能となる。
【０１２２】
なお、上記具体例では抽出すべき部分帯域を二つとしたが、部分帯域が四つ以上の偶数個ある場合は、中心周波数が周波数０から等距離の位置にある部分帯域を一対として、それぞれの対に対して、タップ係数の共有化を図ることができる。
【０１２３】
なお、上記実施形態では、入力選択装置２１０１，２１０２がＴ／２毎にＳ（ｎＴ）の同相成分、直交成分の順に入力信号を選択することとしたが、別にこの順番は、逆であってもよい。すなわち、直交成分、同相成分の順に選択するようにしてもよい。この場合、第１の遅延器２を第１の出力選択器２１０５のＣ２側の出力端に接続し、第２の遅延器２１１２を第２の出力選択器２１０６のＣ４側の出力端に接続するようにすればよい。
【０１２４】
（第５の実施形態）
図１５は、第３および第４の実施形態に係る部分帯域抽出部におけるフィルタリング装置に用いられる複素フィルタの一般的な構成を示す図である。図１５では、複素フィルタとして、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いた場合の構成を示す。第５の実施形態では、このＦＩＲフィルタをより簡単な構成にする方法を説明する。
【０１２５】
図１６は、複素フィルタのタップ係数を説明するための複素平面図である。図１７は、部分帯域抽出部に用いる複素フィルタの通過帯域特性をベースバンド帯域で表現した概略図である。
【０１２６】
図１５において、ＦＩＲフィルタは、ｕ−１個の遅延器９００と、ｕ個のタップ係数乗算器９０３と、一つの加算器９０６とを含む。ここで、ｕは、２以上の整数とする。図面上、ｈ１，ｈ２，・・・，ｈｕは、各タップ係数乗算器９０３の複素タップ係数値を示す。Ｘ（ｎＴ）は、複素信号データ列である。Ｙ（ｎＴ）は、波形整形後の複素信号データ列である。
【０１２７】
図１７に示す通過域特性を持つ低域通過フィルタを利用して、中心周波数がＦｂである部分帯域信号を抽出するには、この通過域特性を示すフィルタの各タップ係数に予め位相回転成分を乗算しておく必要がある。今、伝送されるデータのシンボル周波数がＦｓであると想定すると、タップ係数ｈｄ（ただし、ｄ＝１，２，３，・・・，ｕ）に乗算すべき位相回転成分θは、（式１１）で表される。
【数９】
0003643109.tif 000010
【０１２８】
抽出する部分帯域信号の中心周波数の角周波数ωとサンプル周期Ｔとの関係がωｋＴ＝２πｚ（ただしｚは整数；ｚ＝・・・，−１，０，１，・・・）となるように、すなわち、部分帯域信号の中心周波数が伝送すべきデータのシンボル周波数の整数倍になるように、抽出する部分帯域信号における中心周波数の角周波数ωを選ぶとすると、遅延検波演算部１０３，１０４を簡単に実現できることを第１の実施形態において説明した。
【０１２９】
それに加え、（式１２）に示されるような関係を満たすように、ωを選ぶと、遅延検波演算部１０３，１０４だけなく、部分帯域抽出部１０２に用いるフィルタリング装置（複素フィルタ）も容易に実現することができる。
【数１０】
0003643109.tif 000011
なぜなら、ｋとｚとの関係が（式１２）のように表される場合、タップ係数ｈｄに乗算すべき位相回転成分θの集合には、（式１１）より、同相成分あるいは直交成分のいずれか一方を０にする０ｒａｄ，π／２ｒａｄ，πｒａｄ，３π／２ｒａｄが含まれ、かつ、同相成分および直交成分の絶対値が同じ値となるπ／４ｒａｄ，３π／４ｒａｄ，５π／４ｒａｄ，７π／４ｒａｄが含まれるためである。
【０１３０】
まず、位相回転成分θに０ｒａｄ，π／２ｒａｄ，πｒａｄ，３π／２ｒａｄが含まれることに着目する。タップ係数ｈｄに乗算すべき位相回転成分θが０ｒａｄ，π／２ｒａｄ，πｒａｄ，３π／２ｒａｄに等しい時、乗算した結果得られるタップ係数の同相成分あるいは直交成分が０となり、タップ係数乗算器９０３を減らすことができる。
【０１３１】
次に、位相回転成分θにπ／４ｒａｄ，３π／４ｒａｄ，５π／４ｒａｄ，７π／４ｒａｄが含まれることに着目する。タップ係数ｈｄに乗算すべき位相回転成分θがπ／４ｒａｄ，３π／４ｒａｄ，５π／４ｒａｄ，７π／４ｒａｄに等しい時、乗算した結果得られるタップ係数の同相成分および直交成分の絶対値は等しいので、その両者のタップ係数を共通化することが可能となり、タップ係数乗算器９０３を減らすことができる。
【０１３２】
上記説明を数式を用いて説明しておく。図１８は、複素フィルタのインパルス応答波形を示す図である。たとえば、複素フィルタをベースバンド帯域で表現した低域通過フィルタについて、タップ数が２０個（ｕ＝２０）のＦＩＲフィルタであり、かつ、そのインパルス応答波形が図１８に示すように対称波形であるとすると、その複素フィルタの伝達関数ＨＬ（ｎＴ）は、一般にＺ変換を用いて（式１３）のように表される。
【数１１】
0003643109.tif 000012
【０１３３】
図１９は、（式１２）の関係を満たす各タップ係数に乗算すべき位相回転成分θの集合を複素平面に表した図である。（式１３）において、ちょうど中心に位置するタップ係数ｈ１０に位相回転成分θ＝１＋ｊ０が乗算され、かつ、部分帯域複素信号Ｓ２（ｎＴ）を抽出するように、位相回転成分θを各タップ係数ｈｄに乗算すると、（式１３）は、同相成分と直交成分とに分けて表現した場合（式１４）および（式１５）のようになる。
【数１２】
0003643109.tif 000013
ここで、Ｈｂ（ｎＴ）は、（式９）および（式１０）に示された複素フィルタの伝達関数Ｈｂ（ｎＴ）の一つの例である。また、（式１４）中のＲｅ｛Ｈｂ（ｎＴ）｝は、伝達関数の同相成分を表す。また、（式１５）中のＩｍ｛Ｈｂ（ｎＴ）｝は、伝達関数の直交成分を表す。
【０１３４】
（式１４）に着目すると、ｈ４とｈ８の項が無いことが分かる。これは、位相回転成分θとしてπ／２ｒａｄ，３π／２ｒａｄを乗算した結果、係数が０になったためである。また、（式１５）に着目すると、ｈ２，ｈ６，ｈ１０の項が無いことが分かる。これは、位相回転成分θとして０ｒａｄ，πｒａｄを乗算した結果、係数が０になったためである。さらに、（式１４）および（式１５）において、符号を除いた各タップ係数の値に着目すると、伝達関数Ｈｂ（ｎＴ）の同相成分および直交成分において、ｈ１，ｈ３，ｈ５，ｈ７，ｈ９を含む５個の係数が共通していることが分かる。これは、（式１２）に示されるような関係を満たす場合、π／４の整数倍の値を含まれるように、位相回転成分θが配置されていることに起因するものである。
【０１３５】
このように、ωｋＴ＝２πｚ（ただしｚは整数；ｚ＝・・・、−１、０、１、・・・）、つまり、抽出すべき部分帯域の中心周波数がシンボル周波数の整数倍になり、かつ、１シンボル周期内のサンプル数が抽出すべき部分帯域の中心周波数をシンボル周波数で割った値の８の倍数となるように設定することにより、部分帯域抽出部を構成する複素フィルタのタップの数を少数にすることができる。したがって、第４の実施形態および第５の実施形態に示された部分帯域抽出部をより簡易な構成で実現することが可能となる。
【０１３６】
なお、一対の部分帯域を抽出するための複素フィルタのタップ係数は互いに複素共役の関係になるので、複数個の部分帯域を抽出する場合、周波数０から等距離の位置にある部分帯域を一対として偶数個の部分帯域を抽出することにより、上記二つの効果に加えて、各部分帯域を抽出するフィルタ間においてもタップ係数の共有化を図ることができるという効果が生じる。
【０１３７】
（効果の具体的説明）
以下、第１または第２の実施形態に示された部分帯域抽出部１０２が二つの部分帯域を抽出する場合を例として、上記効果を具体的に説明する。
【０１３８】
今、１シンボル当たりのサンプル数ｋ＝１６、伝送される信号のシンボル周波数Ｆｓ＝０．５ＭＨｚ、抽出すべき二つの部分帯域の中心周波数が周波数０から１ＭＨｚずつ離れたところに設定されているものとする。つまり、ｋＴ＝１／Ｆｓ＝２ＭＨｚ、Ｆｂ＝１ＭＨｚまたは−１ＭＨｚであるとする。（式１１）より、上記タップ係数ｈｄ（ただし、ｄ＝０，１，２，・・・，ｕ）に乗算すべき位相回転成分θは、π／４ｒａｄとなる。また、Ｆｂ／Ｆｓ＝ｚより、（式１２）中のαは、１となる。以上より、上記設定は、ωｋＴ＝２πｚ（ｚは整数）と（式１２）の二つの条件を満たしていることが分かる。
【０１３９】
（式１１）で求められた値であるπ／４ｒａｄは、位相回転成分θがサンプル周期Ｔ毎に、図１９の複素平面上に示された八つの値を反時計回り、あるいは時計回りに一つずつ進むことを意味する。図１９から分かるように、位相回転成分θは、０ｒａｄ，π／２ｒａｄ，πｒａｄ，３π／２ｒａｄの値を取るので、その位相回転成分においてはタップ係数の同相成分あるいは直交成分が０となり、タップ係数乗算器の数を減らすことができる。また、位相回転成分θは、π／４ｒａｄ，３π／４ｒａｄ，５π／４ｒａｄ，７π／４ｒａｄの値を取るので、その位相回転成分においてはタップ係数の同相成分および直交成分の絶対値が同じ値となり、タップ係数乗算器の共通化を図ることが可能となることから、タップ係数乗算器の数を減らすことができる。
【０１４０】
以上より、ωｋＴ＝２πｚ（ただしｚは整数；ｚ＝・・・，−１，０，１，・・・）と、（式１２）に示されるような関係を満たすωを選ぶと、タップ係数乗算器の数を低減することができ、遅延検波演算部の実現の容易さだけなく、部分帯域抽出部を容易に実現することが可能となることが分かる。
【０１４１】
（第６の実施形態）
図２０は、本発明の上記一実施形態に係るデータ受信装置を利用した無線通信システムの概略図である。図２０において、無線通信システムは、ｉ（ただし、ｉは正整数）個の基地局（第１の基地局２５００，第２の基地局２５０１，…，第ｉ−１の基地局２５０２，第ｉの基地局２５０３）と、移動局２５０４とを備える。移動局２５０４は、本発明の上記一実施形態に係るデータ受信装置を利用する無線通信装置である。以下、移動局２５０４は、データ受信装置として、第１の実施形態に係るデータ受信装置１を利用するとして説明するが、データ受信装置は、上記実施形態のものであれば、いずれであってもよい。なお、移動局は、複数であってもよい。以下、図２０に示す無線通信システムの動作について、図１および図２１を参照しながら、説明する。
【０１４２】
図２１は、図２０に示した無線通信システムにおいて用いられる高周波被変調信号のスペクトルの様子を概略的に示した図である。図２１において、スペクトルｒ1 （ｔ）は、第１の基地局２５００から出力された位相変調された高周波被変調信号のスペクトルを示す。スペクトルｒ2 （ｔ）は、第２の基地局２５０１から出力された位相変調された高周波被変調信号のスペクトルを示す。スペクトルｒi-1 （ｔ）は、第ｉ−１の基地局２５０２から出力された位相変調された高周波被変調信号のスペクトルを示す。スペクトルｒi （ｔ）は、第ｉの基地局２５０３から出力された位相変調された高周波被変調信号のスペクトルを示す。
【０１４３】
第１の実施形態で述べたように、高周波被変調信号には、二以上の部分帯域高周波被変調信号が含まれていてもよい。したがって、本発明のデータ受信装置は、少なくとも一つの部分帯域、すなわち、ｍ（ただし、ｍは１以上ｉ以下の正整数）個の部分帯域を抽出することが可能である。以下では、簡単のために、ｍ＝２、つまり、２個の部分帯域を抽出する部分帯域抽出部が組み込まれたデータ受信装置が、移動局２５０４に用いられているものとして、説明する。
【０１４４】
ここで、移動局２５０４は、図２１中に示されたｉ個のスペクトルの中から、第１の基地局２５００から出力された高周波被変調信号、および第２の基地局２５０１から出力された高周波被変調信号を受信しようとしているものと想定する。図１中に示された周波数変換回路１０５には、スペクトルｒ1 （ｔ）からｒi （ｔ）までの全ての帯域を含む仮想スペクトルＲ（ｔ）を周波数成分として持つ高周波被変調信号が入力される。このような状況において、周波数変換回路１０５は、スペクトルｒ1 （ｔ）とスペクトルｒ2 （ｔ）とを含む中心周波数がｆi である仮想スペクトルｒ（ｔ）を周波数成分とする高周波被変調信号を受信すべき高周波被変調信号とみなす。そして、周波数変換回路１０５は、中心周波数ｆi が周波数０となるように、仮想スペクトルｒ（ｔ）を周波数変換する。すなわち、周波数変換回路１０５は、スペクトルｒ1 （ｔ）がスペクトル２６０１となり、スペクトルｒ2 （ｔ）がスペクトル２６０２となり、スペクトルｒi-1 （ｔ）がスペクトル２６０３となり、スペクトルｒi （ｔ）がスペクトル２６０４となり、仮想スペクトルｒ（ｔ）が仮想スペクトル２６００となるように、周波数変換する。結果、移動局２５０４内のデータ受信装置１は、第１の実施形態と同様にして、スペクトル２６０１のみを周波数成分として持つ複素ベースバンド信号の同相成分および直交成分である部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ1 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ1 （ｎＴ）、ならびにスペクトル２６０２のみを周波数成分として持つ複素ベースバンド信号の同相成分および直交成分である部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ2 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ2 （ｎＴ）を出力する。
【０１４５】
第１の遅延検波演算部１０３および第２の遅延検波演算部１０４の出力側には、ぞれぞれ独立に、判定回路（図示せず）が接続される。第１の遅延検波演算部１０３の出力側に設けられた判定回路（図示せず）は、第１の遅延検波演算部１０３が出力する部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ1 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＩ2 （ｎＴ）に基づいて、位相判定を行い、受信データ列を出力する。第２の遅延検波演算部１０４の出力側に設けられた判定回路（図示せず）は、第２の遅延検波演算部１０４が出力する部分帯域検波信号同相成分データ列ＢＩ2 （ｎＴ）および部分帯域検波信号直交成分データ列ＢＱ2 （ｎＴ）に基づいて、位相判定を行い、受信データ列を出力する。つまり、移動局２５０４は、データ受信装置１を用いることにより、従来のように複数の受信系統を用意することなく、第１および第２の基地局２５００，２５０１からの受信データをそれぞれ同時に得ることができる。
【０１４６】
従来の受信機は、ｉ個の独立した高周波被変調信号を受信して、それぞれの受信データを得るためには、ｉ個の受信系統を必要としていた。しかし、上記のように、本発明の無線通信装置である移動局は、一つの受信系統のみによって、ｉ個の独立した高周波被変調信号から受信データを同時に得ることができる。
【０１４７】
なお、移動局がｍ個の部分帯域を抽出するためには、ｍ個の部分帯域を抽出する部分帯域抽出部が組み込まれたデータ受信装置を当該移動局が利用することとなる。
【０１４８】
なお、第１〜第ｉの基地局２５００〜２５０３は移動局としての機能を有していてもよいし、移動局２５０４は基地局としての機能を有していてもよい。この場合、基地局としての移動局２５０４は、移動局としての基地局２５００，２５０１からの受信データを同時にえることができる。
【０１４９】
なお、本発明のデータ受信装置を用いた移動局が、上記のようにｍ個の高周波被変調信号を同時に受信すれば、一つの帯域だけを用いて通信を行う場合に比べ、ｍ倍の速度のデータ受信処理を行うことができる。
【０１５０】
なお、第１の実施形態で説明したように、移動局のデータ受信装置は、ｍ個の受信データから、受信レベルに応じて適切なデータを一つ選択して、出力するようにするとよい。これにより、一つの基地局から一つの高周波被変調信号が出力されているような場合において、移動局は、ｍ個の基地局のエリア間を移動するようなとき、適切な基地局を一つ選択しながら通信することができる。
【０１５１】
（第７の実施形態）
図２２、図２３は、本発明の一実施形態に係るデータ受信装置を利用した本発明の第７の実施形態に係る無線通信装置１０，２０の構成例を示すブロック図である。
まず、図２２，２４を参照しながら、無線通信装置１０の動作について説明する。図２２において、無線通信装置１０は、周波数変換回路２７００と、本発明の上記一実施形態に係るデータ受信装置２７０１と、第１〜第ｉの判定回路２７０３と、受信データ統合回路２７０４と、アンテナ２７０５と、送信回路２７０６と、送受切り替えスイッチ２７０７とを含む。無線通信装置１０は、図２４に示されたスペクトルｒ1 （ｔ）、ｒ2 （ｔ）、…、ｒi （ｔ）（ただし、ｉは正整数）を周波数成分として含む仮想高周波被変調信号Ｒ（ｔ）を受信する。
【０１５２】
周波数変換回路２７００は、仮想高周波被変調信号Ｒ（ｔ）の中心周波数であるｆi が０となるように周波数変換する。データ受信装置２７０１の部分帯域抽出部は、仮想高周波被変調信号Ｒ（ｔ）に含まれるスペクトルｒ1 （ｔ）、ｒ2 （ｔ）、…、ｒi （ｔ）のそれぞれの帯域を抽出する。データ受信装置２７０１の各遅延検波演算部は、部分帯域抽出部が抽出したそれぞれの帯域に対応する部分帯域検波信号直交成分データ列および同相成分データ列を出力する。第１〜第ｉの判定回路２７０３は、それぞれ、入力される部分帯域検波信号直交成分データ列および同相成分データ列に基づいて、データＤ１〜Ｄｉを出力する。
【０１５３】
今、送受切り替えスイッチ２７０７は、アンテナ２７０５と受信回路とが接続されるように設定されていると想定する。この場合、受信回路の第１〜第ｉの判定回路２７０３は、それぞれ、スペクトルｒk （ｔ）を周波数成分として持つ高周波被変調信号に対応した受信データＤｋを出力する（ｋ＝１，…，ｉ）。
【０１５４】
ここで、無線通信装置１０へ信号を送信するための送信機（図示せず）は、送信データＴＸＤを予めｉ個の送信データＴＸＤ1 からＴＸＤi に分割し、分割されたそれぞれの送信データＴＸＤk を、スペクトルｒk （ｔ）を周波数成分とする高周波被変調信号としてそれぞれ送信すると想定する。すなわち、受信データＤｋは、送信側で分割された送信データＴＸＤk そのものであるとする。
【０１５５】
受信データ統合回路２７０４は、受信データＤ１〜Ｄｉを一つにまとめて、分割される前の送信データＴＸＤを生成し、受信データとして出力する。
【０１５６】
このように、本発明のデータ受信装置を無線通信装置に組み込めば、スペクトルｒi （ｔ）で表される帯域だけを用いて通信する場合に比べ、ｉ倍の速度でデータ受信処理を行うことができる。
【０１５７】
次に、図２３，２４を参照しながら、無線通信装置２０の動作について説明する。なお、図２３において、図２２に示す無線通信装置と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付す。無線通信装置２０は、周波数変換回路２７００と、本発明の上記一実施形態に係るデータ受信装置２７０１と、第１〜第ｉの判定回路２７０３と、表示器２８０４と、アンテナ２７０５と、送信回路２７０６と、送受切り替えスイッチ２７０７とを含む。無線通信装置２０は、スペクトルｒ1 （ｔ）、ｒ2 （ｔ）、…、ｒi （ｔ）（ただし、ｉは正整数）を周波数成分として含む仮想高周波被変調信号Ｒ（ｔ）を受信する。無線通信装置２０は、無線通信装置１０と同様にして、スペクトルｒk （ｔ）を周波数成分とする高周波被変調信号に対応した受信データＤｋを得る。無線通信装置２０内の表示器２８０４は、この得られたｉ個の受信データＤｋ（ｋ＝１，…，ｉ）に応じて、それぞれ独立に、その受信データの内容を表示する。
【０１５８】
このように、本発明のデータ受信装置を無線通信装置に組み込めば、一つの受信系統を用意するだけで、複数の信号処理を同時に行って、得られた受信データをそれぞれ独立に並列処理して、表示することができる。
【０１５９】
以上より、本発明のデータ受信装置を無線通信装置に用いれば、一つの受信系統を用意するだけで、データ伝送速度の高速化や、受信データの並列処理が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明に係るデータ受信装置は、複数の部分帯域信号を抽出するのに要する時間を削減し、かつ、特性のそろったアナログ回路を複数必要とせず、ＬＳＩ化が用意で、簡易な構成となり、無線通信装置等に用いるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデータ受信装置１の構成を示す図
【図２】周波数変換回路１０５に入力される高周波信号から複素ベースバンド信号の同相成分Ｉ（ｔ）および直交成分Ｑ（ｔ）を得る様子を概略的に説明するための信号スペクトル図
【図３】図１における第１の遅延検波演算部１０３または第２の遅延検波演算部１０４の構成を示す図
【図４】チャープ信号を拡散変調信号としてスペクトル拡散を行った信号の一例を示す図
【図５】位相回転器を設ける場合の第１または第２の遅延検波演算部１０３，１０４の構成を示す図
【図６】直交変換器を設けた場合のデータ受信装置１の構成を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係るデータ受信装置２の構成を示す図
【図８】周波数変換回路５０５に入力される高周波信号から複素ベースバンド信号の同相成分Ｉ（ｔ）および直交成分Ｑ（ｔ）を得る様子を概略的に説明するための信号スペクトル図
【図９】第３の実施形態に係る部分帯域抽出部の構成を示す図
【図１０】第４の実施形態に係る部分帯域抽出部の構成を示す図
【図１１】第１の入力選択器２１０１または第２の入力選択器２１０２の動作を示すタイミングチャート
【図１２】第１の出力選択器２１０５または第２の出力選択器２１０６の動作を示すタイミングチャート
【図１３】第１の入力選択器２１０１または第２の入力選択器２１０２から出力される信号のタイミングチャート
【図１４】第１の出力選択器２１０５または第２の出力選択器２１０６から出力される信号のタイミングチャート
【図１５】第３および第４の実施形態に係る部分帯域抽出部におけるフィルタリング装置に用いられる複素フィルタの一般的な構成を示す図
【図１６】複素フィルタのタップ係数を説明するための複素平面図
【図１７】部分帯域抽出部に用いる複素フィルタの通過帯域特性をベースバンド帯域で表現した概略図
【図１８】複素フィルタのインパルス応答波形を示す図
【図１９】（式１２）の関係を満たす各タップ係数に乗算すべき位相回転成分θの集合を複素平面に表した図
【図２０】データ受信装置を利用した無線通信システムの概略図
【図２１】図２０に示した無線通信システムにおいて用いられる高周波被変調信号のスペクトルの様子を概略的に示した図
【図２２】本発明の一実施形態に係るデータ受信装置を利用した本発明の第７の実施形態に係る無線通信装置１０，２０の構成例を示すブロック図
【図２３】本発明の一実施形態に係るデータ受信装置を利用した本発明の第７の実施形態に係る無線通信装置１０，２０の構成例を示すブロック図
【図２４】第７の実施形態に係る無線通信装置１０，２０の動作を説明するために、受信信号のスペクトルを模式的に示した図
【図２５】特許第３１６１１４６号公報に記載されているデータ受信装置の構成を示す図
【図２６】図２５に示すデータ受信装置の主要部における信号のスペクトルを示す図
【図２７】「ＳＲ−ｃｈｉｒｐ方式スペクトル拡散無線モデム」電子情報通信学会信学技報ＲＣＳ９５−１０２に記載された無線モデムにおける受信器の構成の概略を示すブロック図
【図２８】ベースバンド信号処理部１５１２の内部に設けられた遅延検波装置の構成の一例を示す図
【図２９】遅延検波演算部１１０３の構成を示す図
【符号の説明】
【０１６２】
１，２，２７０１  データ受信装置
１０，２０  無線通信装置
１００，５００  第１の標本化器
１０１，５０１  第２の標本化器
１０２，５０２  部分帯域抽出部
１０３  第１の遅延検波演算部
５０３  遅延検波演算部
１０４  第２の遅延検波演算部
１０５，５０５，２７００  周波数変換回路
１０６，１０７  直交変換器
３０２，４０２，９００  遅延器
３０４，４０４  第１の乗算器
３０５，４０５  第２の乗算器
３０８，４０８  第１の低域通過フィルタ
３０９，４０９  第２の低域通過フィルタ
４１２  位相回転器
１７０１，２１０３  第１のフィルタリング装置
１７０２，２１０４  第２のフィルタリング装置
１７０３  第３のフィルタリング装置
１７０４  第４のフィルタリング装置
１７０５，２１０７  第１の減算器
１７０６，２１０８  第１の加算器
１７０７，２１０９  第２の減算器
１７０８，２１１０  第２の加算器
２１０１  第１の入力選択器
２１０２  第２の入力選択器
２１０５  第１の出力選択器
２１０６  第２の出力選択器
２  第１の遅延器
２１１２  第２の遅延器
９０３  タップ係数乗算器
９０６  加算器
２５００〜２５０３  基地局
２５０４  移動局
２７０３  判定回路
２７０４  データ統合回路
２７０５  アンテナ
２７０６  送信回路
２７０７  送受切り替えスイッチ
２８０４  表示器
【図１】
0003643109.tif 000014
【図２】
0003643109.tif 000015
【図３】
0003643109.tif 000016
【図４】
0003643109.tif 000017
【図５】
0003643109.tif 000018
【図６】
0003643109.tif 000019
【図７】
0003643109.tif 000020
【図８】
0003643109.tif 000021
【図９】
0003643109.tif 000022
【図１０】
0003643109.tif 000023
【図１１】
0003643109.tif 000024
【図１２】
0003643109.tif 000025
【図１３】
0003643109.tif 000026
【図１４】
0003643109.tif 000027
【図１５】
0003643109.tif 000028
【図１６】
0003643109.tif 000029
【図１７】
0003643109.tif 000030
【図１８】
0003643109.tif 000031
【図１９】
0003643109.tif 000032
【図２０】
0003643109.tif 000033
【図２１】
0003643109.tif 000034
【図２２】
0003643109.tif 000035
【図２３】
0003643109.tif 000036
【図２４】
0003643109.tif 000037
【図２５】
0003643109.tif 000038
【図２６】
0003643109.tif 000039
【図２７】
0003643109.tif 000040
【図２８】
0003643109.tif 000041
【図２９】
0003643109.tif 000042