(57)【要約】【課題】帯域分割が必要な広帯域受信において、重複帯域の重複処理を低減する。【解決手段】隣接する通過帯域を有する帯域フィルタとの間に重複する帯域を通過帯域に含む、複数の帯域フィルタ４１、４２．．．４ｎと、それぞれの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器５１、５２．．．５ｎと、異なる通過帯域を有する２以上の帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる周波数成分を検出する検出部７と、Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎでＡ−Ｄ変換された信号を復調する処理部６と、を備える。そして、処理部６は、検出部７で検出された同じ周波数と見なせる周波数について、いずれか１つの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過してＡ−Ｄ変換された信号のみ復調する。【選択図】図１
2014154961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する通過帯域を有する帯域フィルタとの間に重複する帯域を通過帯域に含む、複数の帯域フィルタと、
それぞれの前記帯域フィルタを通過した信号をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器と、
異なる通過帯域を有する２以上の前記帯域フィルタを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる周波数成分を検出する検出部と、
前記Ａ−Ｄ変換器でＡ−Ｄ変換された信号を復調する処理部と、を備え、
前記処理部は、前記検出部で検出された同じ周波数と見なせる周波数について、いずれか１つの前記帯域フィルタを通過してＡ−Ｄ変換された信号のみ復調する、広帯域無線周波受信機。
【請求項２】
前記処理部は、前記帯域フィルタごとに通過した信号を復調する複数の分割処理部を含み、
前記検出部は、異なる２以上の前記帯域フィルタを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる信号について、いずれか１つの前記分割処理部にその周波数の復調を指示し、
前記処理部では、前記異なる２以上の前記帯域フィルタを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる信号について、前記検出部から指示されたいずれか１つの前記分割処理部のみが、当該周波数の復調を行う、請求項１に記載の広帯域無線周波受信機。
【請求項３】
受信信号を中間周波数に変換する周波数変換部を備え、
前記複数の帯域フィルタは、前記周波数変換部で中間周波数に変換された信号を入力して、それぞれの帯域の信号を抽出する、請求項１または２に記載の広帯域無線周波受信機。
【請求項４】
隣接する通過帯域を有する帯域フィルタとの間に重複する帯域を通過帯域に含む、複数の帯域フィルタで、受信信号を複数の帯域の信号に分ける分割ステップと、
それぞれの前記帯域フィルタを通過した信号をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換ステップと、
異なる通過帯域を有する２以上の前記帯域フィルタを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる周波数成分を検出する検出ステップと、
前記Ａ−Ｄ変換ステップでＡ−Ｄ変換された信号を復調する処理ステップと、を備え、
前記処理ステップでは、前記検出ステップで検出された同じ周波数と見なせる周波数について、いずれか１つの前記帯域フィルタを通過してＡ−Ｄ変換された信号のみ復調する、広帯域無線周波受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域の無線周波を帯域分割して復調する、広帯域無線周波受信機および広帯域無線周波受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波監視等の分野で広帯域を同時受信処理する受信システムは必要不可欠である。電波監視等の分野では、ディジタル無線機で受信処理をするのが便利である。ディジタル無線機では、受信信号をＡ−Ｄ変換したのち、ディジタル回路技術によってソフトウェアで処理する。
【０００３】
受信信号をサンプリングしてディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器は、入力できる電力に限界があり、広帯域化するほど入力される電力が増大する。また広帯域化するほどノイズレベルが高くなる。そこで、Ａ−Ｄ変換器のダイナミックレンジを抑えるために、受信信号を帯域分割する手法がとられている。帯域を分割することによって、Ａ−Ｄ変換器に入力される信号帯域を狭くし、Ａ−Ｄ変換器のサンプリング周波数を低くして消費電力を下げることができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
帯域分割する方法では、異なる通過帯域を有する帯域フィルタにより周波数帯域を複数帯域に分割する。隣り合う通過帯域を有する帯域フィルタの境界周波数付近に受信信号が存在しても受信処理可能とするため、帯域フィルタの隣り合う通過帯域にオーバラップする帯域を設けている。
【０００６】
信号の帯域分割によりオーバラップしている帯域については、隣り合う分割帯域それぞれで信号検出、復調、復号、解析処理を行っている。そして解析処理したのち、同一処理結果を判定して重複する信号の一方を選択する。そのため、重複処理と同一処理判定の分、冗長な処理を行っていることになる。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、帯域分割が必要な広帯域受信において、重複帯域の重複処理を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の観点に係る広帯域無線周波受信機は、隣接する通過帯域を有する帯域フィルタとの間に重複する帯域を通過帯域に含む、複数の帯域フィルタと、それぞれの帯域フィルタを通過した信号をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器と、異なる通過帯域を有する２以上の帯域フィルタを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる周波数成分を検出する検出部と、Ａ−Ｄ変換器でＡ−Ｄ変換された信号を復調する処理部と、を備える。そして、処理部は、検出部で検出された同じ周波数と見なせる周波数について、いずれか１つの帯域フィルタを通過してＡ−Ｄ変換された信号のみ復調する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、帯域分割が必要な広帯域受信において、重複帯域の重複処理を低減することができる。その結果、広帯域無線周波受信機の処理を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における分割帯域の関係を示す図である。
【図３】実施の形態１において復調する対象の周波数の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２に係る異なる広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。
【図７】具体例の周波数帯域と分割周波数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、図中、同一または同等の部分に同じ符号を付す。
【００１２】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。広帯域無線周波受信機（以下、単に受信機という）２０は、アンテナ１、高周波帯域フィルタ２、増幅器３、複数の帯域フィルタ４１、４２．．．４ｎ、Ａ−Ｄ変換器５１、５２．．．５ｎ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換器）８１、８２．．．８ｎ、検出部７および処理部６から構成される。符号のｎは、２以上の整数である。実施の形態１では、アンテナ１で電波を受けることを想定しているが、例えば、同軸ケーブルで伝送される無線周波を受信する場合もある。
【００１３】
受信機２０は、到来する広帯域電波をアンテナ１で受け、高周波帯域フィルタ２と、増幅器３を経て、複数の帯域フィルタ４１〜４ｎに導く。高周波帯域フィルタ２は、高周波信号の帯域外不要波を除去する。増幅器３は、高周波信号を低雑音で増幅する。
【００１４】
帯域フィルタ４１〜４ｎは、異なる通過帯域を持つ複数のフィルタであり、それぞれ、隣接する通過帯域を有する帯域フィルタとの間に重複する帯域を通過帯域に含む。帯域フィルタ４１〜４ｎの出力は、それぞれＡ−Ｄ変換器５１〜５ｎに入力される。Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎは、それぞれの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号をＡ−Ｄ変換する。Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎは、変換したディジタル信号を、処理部６に送る。また、Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎから出力されるディジタル信号はそれぞれＦＦＴに入力される。
【００１５】
ＦＦＴ８１〜８ｎは、それぞれの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号のディジタル信号をフーリエ変換し、スペクトルデータを生成する。ＦＦＴ８１〜８ｎは生成したスペクトルデータを検出部７に送る。
【００１６】
検出部７は、それぞれの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号のスペクトルデータから、通過帯域に含まれる主要な周波数成分の周波数を検出する。例えば、閾値以上のパワーを有するピークの周波数を、主要な周波数成分の周波数として検出する。検出部７は、検出した周波数を処理部６に送る。このとき、異なる通過帯域を有する２以上の帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる周波数成分については、いずれか１つの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過してＡ−Ｄ変換された信号のみに割り当てる。
【００１７】
処理部６は、検出部７から送られた周波数について、Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎでＡ−Ｄ変換された信号を復調する。処理部６は、異なる通過帯域を有する２以上の帯域フィルタ４１〜４ｎを通過した信号に含まれる、同じ周波数と見なせる周波数成分については、いずれか１つの帯域フィルタ４１〜４ｎを通過してＡ−Ｄ変換された信号のみを復調する。
【００１８】
検出部７と処理部６には、例えばそれぞれＤＳＰ（Digital Signal Processor）またはＣＰＵ（central Processing Unit）などを、または両方を併せて１つのＤＳＰまたはＣＰＵなどを用いることができる。
【００１９】
図２は、実施の形態１における分割帯域の関係を示す図である。図２では、受信機２０の対象とする周波数帯域ＢＲを、３つの分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に分割する場合を示す。帯域フィルタ４１〜４ｎにより周波数帯域ＢＲを分割する場合、隣り合う分割帯域の境界付近に受信信号が存在しても受信処理可能とするため、帯域フィルタ４１〜４ｎは、隣接する通過帯域を有する帯域フィルタ４１〜４ｎとの間に重複する帯域を通過帯域に含む。その結果、隣り合う分割帯域は重複する帯域を含む。
【００２０】
重複帯域を含む分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれで独立に信号検出、復調、復号、解析処理を行うと、重複帯域の信号については、二重に処理を行うことになる。そして、解析処理の結果に同一のデータが含まれるかどうか判定して、同一のデータがある場合、その一方を選択し残りを棄却することになる。
【００２１】
図３は、実施の形態１において復調する対象の周波数の例を示す図である。図３では、対象の周波数帯域に６つの周波数の信号ｆ１〜ｆ６が含まれる場合を例示している。そのうち、信号ｆ１、ｆ２およびｆ３は分割帯域Ｂ１に含まれる。信号ｆ３、ｆ４およびｆ５はは分割帯域Ｂ２に含まれる。そして、信号ｆ５およびｆ６は分割帯域Ｂ３に含まれる。信号ｆ３は分割帯域Ｂ１と分割帯域Ｂ２の重複帯域にある。信号ｆ５は分割帯域Ｂ２と分割帯域Ｂ３の重複帯域にある。
【００２２】
検出部７は、分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれで、含まれる主要な周波数成分の周波数を検出する。図３の例では、分割帯域Ｂ１で信号ｆ１、ｆ２、ｆ３を検出し、分割帯域Ｂ２で信号ｆ３、ｆ４、ｆ５を検出し、分割帯域Ｂ３で信号ｆ５およびｆ６を検出する。そして、重複帯域に含まれる信号ｆ３およびｆ５について、いずれか１つの分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に割り当てる。図３では、信号ｆ３を分割帯域Ｂ１に、信号ｆ５を分割帯域Ｂ３に割り当てる例を示す。それぞれの分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に割り当てられる信号を実線で示す。また、分割帯域Ｂ２に含まれるが、重複帯域に含まれて、その分割帯域Ｂ２に割り当てられなかった信号を破線で示す。
【００２３】
検出部７は、分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ごとに割り当てた信号の周波数を、処理部６に指示する。処理部６は、分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ごとに割り当てられた信号の周波数で、復調する。そして、復調した信号を復号し、解析処理を行う。
【００２４】
重複帯域に含まれる信号をいずれかの分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に割り当てる方法は、任意であるが、少なくとも、その信号が含むであろう周波数の幅が、分割帯域に含まれるように割り当てるのが望ましい。例えば、重複帯域の中間のいずれかの周波数を境界周波数に定めて、信号の周波数と境界周波数との大小で、いずれの分割帯域に割り当てるかを決定する。
【００２５】
例えば、重複帯域内で検出した信号ｆ３については、信号ｆ３の周波数（以下では、信号とその周波数に同じ符号を用いる）と分割帯域Ｂ１と分割帯域Ｂ２の境界周波数Ｆ１−２とを比較し、ｆ３＜Ｆ１−２の場合は、分割帯域Ｂ１に割り当てる。ｆ３＞Ｆ１−２の場合は、信号ｆ３を分割帯域Ｂ２に割り当てる。ｆ３＝Ｆ１−２の場合は予めシステムで定めた方の分割帯域Ｂ１、Ｂ２に指示する。例えば、信号の周波数が境界周波数に（誤差の範囲で）一致する場合は、各分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に割り当てる信号の数の差が小さくなるように、割り当てる分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を選択する。
【００２６】
信号ｆ５についても同様に、信号ｆ５の周波数と分割帯域Ｂ２と分割帯域Ｂ３の境界周波数Ｆ２−３とを比較し、ｆ５＜Ｆ２−３の場合は、分割帯域Ｂ２に、ｆ５＞Ｆ２−３の場合は、分割帯域Ｂ３に、ｆ５＝Ｆ２−３の場合は予めシステムで定めた方の分割帯域Ｂ２、Ｂ３に割り当てる。
【００２７】
処理部６は、分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ごとに、検出部７から指示された信号のみを復調する。その結果、重複帯域に含まれる信号を二重に復調、復号、解析処理することがなく、重複帯域における重複処理を低減することができる。
【００２８】
検出処理は、従来方式においても分割帯域毎に実施されている処理であり、この検出処理を本発明のように全ての帯域に対してまとめて実施しても、検出処理自体の処理の増加は少ない。検出処理は復調・復号・解析処理に比較して処理量が少ないため、復調・復号・解析処理を重複処理しないことは大きな処理量低減につながる。
【００２９】
なお、重複帯域に含まれる信号をいずれの分割帯域で処理するか（割り当てるか）を、処理部６で判定してもよい。実施の形態１では、ＦＦＴ８１〜８ｎを用いて周波数成分を検出する例を取り上げたが、同調によってピーク周波数を検出する方法を用いることもできる。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態１の広帯域無線周波受信機２０によれば、重複帯域内の信号を重複して復調・復号・解析処理することが無くなり、処理の高速化が可能である。
【００３１】
実施の形態２
図４は、本発明の実施の形態２に係る広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。実施の形態２では、処理部を分割帯域ごとの複数の装置に分けて、復調、復号、解析処理を行う広帯域無線周波受信機２０を示す。
【００３２】
例えば、実施の形態１のように１つの処理部では信号処理が間に合わない場合に、処理部を複数の装置に分けて、装置ごとに１つの分割帯域を並行して処理を行う。近年、信号解析処理は高機能化しており、１台の装置では処理ができず、分散処理することも増えている。高速サーバではＣＰＵはマルチコア化されており、処理毎にコアを割り当てることが行われている。
【００３３】
実施の形態２でも、アンテナ１、高周波帯域フィルタ２、増幅器３、複数の帯域フィルタ４１〜４ｎ、Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎ、ＦＦＴ８１〜８ｎおよび検出部７の構成は、実施の形態１と同様である。複数の帯域フィルタ４１〜４ｎは、実施の形態１と同様に、異なる通過帯域を持つ複数のフィルタであり、それぞれ、隣接する通過帯域を有する帯域フィルタ４１〜４ｎとの間に重複する帯域を通過帯域に含む。
【００３４】
実施の形態２では、処理部は、複数の処理部６１、６２．．．６ｎから構成される。Ａ−Ｄ変換器５１〜５ｎは、変換したディジタル信号を、それぞれに対応して接続する処理部６１〜６ｎに送る。
【００３５】
検出部７は、分割帯域ごとに、割り当てた周波数をそれぞれの分割帯域に対応する処理部６１〜６ｎに送る。処理部６１〜６ｎは、入力するディジタル信号を、検出部７から指示された周波数について復調する。そして、復調した信号を復号し、解析処理を行う。分割帯域ごとに、専用の処理部６１〜６ｎで復調、復号、解析処理を行うので、受信対象の周波数帯域の信号処理を高速に行うことができる。
【００３６】
図５は、実施の形態２に係る異なる広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。図５の受信機２０では、検出部７１、７２．．．７ｎは各処理部６１〜６ｎに分散して配置される。各検出部７１〜７ｎは、１つの分割帯域に含まれる信号の周波数を検出する。重複帯域は予め設定されているので、重複帯域に含まれる信号については、予め設定された周波数の条件で取捨選択して、検出部７１〜７ｎが含まれる処理部６１〜６ｎに指示する。
【００３７】
重複部に含まれる信号の選択（割り当て）は、例えば、前述のように、境界周波数と比較して決定することができる。境界周波数に（誤差の範囲で）一致する信号については、隣の処理部６１〜６ｎと調整して、どちらの処理部６１〜６ｎで復調するかを決定してもよい。例えば、分割帯域に含まれる信号の数を通知しあって、少ない方が境界周波数の信号を復調するように決定することができる。
【００３８】
実施の形態３
図６は、本発明の実施の形態３に係る広帯域無線周波受信機の構成を示すブロック図である。実施の形態３では、受信信号を中間周波数に変換して、帯域分割する。実施の形態３の受信機２０は、実施の形態１の構成に、ミキサ９および局部発振器１０が追加されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３９】
実施の形態３の受信機２０では、増幅器３と帯域フィルタ４１〜４ｎの間にミキサ９が挿入されている。ミキサ９には、局部発振器１０が接続している。局部発振器１０は、単一周波数の固定周波信号を生成してミキサ９に供給する。ミキサ９により、増幅器３の出力は、局部発振器１０から出力される単一周波数の固定周波信号と混合されて周波数変換され、中間周波数信号が出力される。
【００４０】
帯域フィルタ４１〜４ｎは、中間周波数に変換された広帯域無線周波の信号をそれぞれの通過帯域に分割する。帯域フィルタ４１〜４ｎ以降の処理は、実施の形態１と同様である。中間周波数に変換する場合も、重複帯域の信号を二重に復調、復号、解析処理することがなく、重複帯域における重複処理を低減することができる。
【００４１】
（具体例）
図７は、具体例の周波数帯域と分割周波数を示す図である。図７の例では、検出処理帯域を６００ｋＨｚ、帯域分割数を３、重複帯域を３０ｋＨｚとしている。上述の実施の形態では、検出処理帯域、帯域分割数および重複帯域に制限はない。
【００４２】
６００ｋＨｚの検出処理帯域を３つの分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に分割し、隣り合う分割帯域毎の重複帯域を３０ｋＨｚとしている。この重複帯域に、信号帯域幅が３０ｋＨｚまでの信号が存在したとしても分割帯域毎で復調・復号・解析が可能である。
【００４３】
重複帯域を含む分割帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３それぞれで独立に信号検出、復調、復号、解析処理を行うと、重複帯域の信号については、二重に処理を行うことになる。図７の例では、６００ｋＨｚの検出処理帯域が分割により６６０ｋＨｚ（２２０ｋＨｚ×３分割）と、約１０%の帯域増となり、重複帯域６０ｋＨｚ（３０ｋＨｚ×２）分の処理が無効な処理に相当する。
【００４４】
上述の実施の形態の受信機２０を適用することにより、重複帯域６０ｋＨｚの無効な処理を無くすことが可能となり、この処理ロスに相当する分、高速処理化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１  アンテナ、２  高周波帯域フィルタ、３  増幅器、２０  広帯域無線周波受信機（受信機）、４１、４２、４ｎ  帯域フィルタ、５１、５２、５ｎ  Ａ−Ｄ変換器、６、６１、６２、６ｎ  処理部、７、７１、７２、７ｎ  検出部、８１、８２、８ｎ  ＦＦＴ、９  ミキサ、１０  局部発振器。
【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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