(57)【要約】【課題】  広帯域信号を周波数ホッピングするシステムに於いて、使用周波数の空間伝搬損失の違いよって生じる受信周波数毎の受信レベル変動を吸収し、受信電力制御の高速化を目的とする。【解決手段】  受信周波数毎の伝搬損失をあらかじめ記憶しておき、受信周波数に対応したレベル制御を行う。【選択図】図１
2006229739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数広帯域無線無線周波数信号を一定時間間隔毎に中心周波数をホッピングする無線通信装置において、前記広帯域受信信号受信した前記広帯域無線信号の周波数に応じてレベル制御するレベル制御手段、前記レベル制御手段のレベルを制御するためのレベル制御データを格納する制御レベルデータ記憶手段、前記制御レベルデータ記憶手段からレベル制御データを基にレベル制御信号を生成するレベル切換信号生成手段と、
前記受信無線周波数信号前記広帯域無線信号と乗算する事によってベースバンドバースバンド信号を生成するための周波数シンセサイザ、
前記周波数シンセサイザの発振周波数を受信ホッピング周波数に対応して切り換えるデータを生成する周波数切換パターン生成手段、
前記周波数切換パターン生成手段から出力される周波数切換データを基に周波数設定信号を生成する周波数切換信号生成手段により構成され、
前記周波数切換データに同期して、前記制御レベルデータ記憶手段から受信信号の周波数に対応したレベル制御データを前記レベル切換信号生成手段に送出し、受信信号周波数に対応したレベルの制御を行う事を特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記レベル制御データ記憶手段に格納されているレベル制御データは使用する帯域内におけるホッピング受信周波数に対応してそのレベル制御値を設定し、ホッピング受信周波数と前記レベル制御値の関連つけは受信するホッピング周波数と空間伝搬損失の関係の逆特性を有する事を特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広帯域な無線伝送路を用いたデジタル無線装置に関し、詳しくは広帯域な無線伝送路を複数のチャンネルに分割し各々の帯域を周波数ホッピングして送受信する装置の受信電力制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来広帯域な伝送路を用いて広帯域信号を伝送する無線通信装置の場合、伝送する信号が広帯域であるがゆえに送信する信号を全帯域に渡ってその周波数特性が平坦な伝送信号として伝送する必要がある。
【０００３】
しかしながら広帯域の信号を全帯域に渡ってその送信レベルの周波数特性を平坦にして送信するためには無線通信装置の送信段における、各構成要素の信号帯域内での周波数特性を平坦に保つ必要がある。
【０００４】
例えば送信無線周波数、中間周波数段の周波数変換器、帯域炉波器、増幅器など全ての送信段の構成要素の周波数特性を平坦に保って広帯域な送信信号を処理しなければならない。
【０００５】
しかしながら広帯域に渡って例えば送信段の増幅器などの周波数特性を平坦にする事には限界がありある程度の周波数特性を有してしまう。
【０００６】
また温度変化によっても増幅器などは周波数特性が変化するなど周波数特性を平坦にするためになにかしらの補正が必要になってくる。
【０００７】
図５は広帯域信号を伝送する際の増幅器の周波数特性を平坦に保ちかつ送信電力を全帯域に渡って一定に保つための送信装置の従来の構成例である。
【０００８】
図５において送信装置は変調器５０１、周波数変換器５０２、局部発信器５０３、可変利得増幅器５０４、周波数特性可変可能な周波数特性補正部５０５、帯域炉波器５０６、アンテナ５０７、可変利得増幅器５０４の各々の利得に対応して周波数特性を補正するように周波数特性補正部５０５を制御する周波数特性制御部５１１、周波数特性制御部５１１が参照する補正テーブル５１２、可変利得増幅器５０４が所望の利得になるように制御する可変利得増幅器制御部５０８、可変利得制御部５０８が参照する補正テーブル５０９、及び出力指定部５１０を備えている。
【０００９】
図５において出力指定部５１０が送信出力を指定すると可変利得増幅器制御部５０８では指定された出力レベル情報を基に、その出力レベルを実現するのに必要な利得制御信号を、補正テーブル５０９を参照して可変利得増幅器５０４へ出力する。
【００１０】
補正テーブル５０９にはあらかじめ測定されるなどして用意された出力レベルと利得制御信号との対応が記憶されている。
【００１１】
可変利得増幅器５０４の出力は利得の大小により周波数特性をもつ。
【００１２】
この偏差を補正するために周波数特性制御部５１１は補正テーブル５１２を参照して出力の周波数特性を補正する補正信号を周波数特性補正部５０５に出力する。
【００１３】
補正テーブル５１２にはあらかじめ測定するなどして用意された出力レベルとその出力レベルにおいて生じる周波数特性を打ち消すための補正信号の値との対応が記憶されている。
【００１４】
図６はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等ＩＳＭバンドを利用した比較的使用周波数の広帯域な通信を行う無線通信装置の概略ブロック図を示す。
【００１５】
周波数ホッピングにより使用帯域全体を一つの送信機が占有するもので、あらかじめ通信開始時に、送受信間であらかじめホッピングパターンを決定する事によりデータの送受信動作を行う。
【００１６】
図６においてＡ部に示される破線部はＰＬＬ構成を示し、チャンネル切換信号によって発振周波数を変化させるものである。
【００１７】
図中６０１は低域炉波器で送信データに所望の帯域制限をかける事により、高調波成分を除去する。
【００１８】
６０１の低域炉波器出力は６０２の電圧制御発振器に供給され送信データに応じて６０２の電圧制御発信器にＦＭ変調を施す。電圧制御発信器６０２の出力の一つは６０３の分周器に供給され所望の周波数に分周され６０４の位相比較器に供給される。
【００１９】
ここで位相比較器６０４には制御部（図示せず）からチャンネル切換信号が入力され６０３の分周器の出力との位相比較を行い位相差に応じた出力信号を６０５のチャージポンプに供給する。
【００２０】
６０５のチャージポンプでは入力された位相差信号に応じた信号を発生し、低域炉波器６０６を介してＤＣ電圧に変換され電圧制御発信器６０２の周波数を制御する。
【００２１】
分周器６０３の出力とチャンネル切換信号の周波数とが一致する事によってチャンネルの切換動作は終了し、チャンネル切換信号に見合った周波数が電圧制御発信器６０２から出力される。
【００２２】
電圧制御発信器６０２の出力は一方では増幅器６０７に供給され所望の信号レベルの増幅され送受切換器６０８に供給されアンテナ６０９を介して空中へと放射される。
【００２３】
アンテナ６０９から受信された入力信号は送受切換器６０８を介して低雑音増幅器６１０に供給され所望の信号に増幅され周波数変換器６１２において電圧制御発信器６０２の出力と乗算する事により周波数変換が行われ、数ＭＨｚ程度の低い周波数に変換される。
【００２４】
周波数変換器６１２の出力には高調波成分が残る為帯域炉波器６１３によりその高調波成分が除去され検波器６１４にて遅延検波等の検波動作を受けて受信データを出力するものである。
【００２５】
又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２と特許文献３をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００２−１７１１９４号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３０２４号公報
【特許文献３】特表２００２−５３１０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
図５の広帯域な送受信機においては送信段の増幅器の周波数特性をあらかじめ既知の増幅器の周波数特性を記憶しておき、その周波数特性を通信帯域に渡ってフラットにすべく補正をおこなっている。
【００２７】
また図６の比較的広帯域な伝送路を使用するＢＴ機器などのホッピング制御を行う無線通信機器においても高々１００ＭＨｚ程度の帯域の伝送路を無線通信に使用する場合など通常伝送路の低域２．４ＧＨｚ、高域２．４８ＧＨｚにおいてはホッピングチャネルの１チャンネルあたりの占有帯域幅は１ＭＨｚ程度である事もあって、使用帯域全帯域に渡る送信周波数に対する送信レベルの補正は行っていない。
【００２８】
しかしながら通信帯域が更に広帯域になる事により、従来のこのような送信段の補正制御方法では使用周波数全帯域に渡っての周波数特性の補正には限界がある。
【００２９】
例えば使用周波数帯域が数ＧＨｚ程度の無線伝送路を想定した場合、無線通信装置自体の送信段の通信帯域における周波数特性を平坦にする事も難しくなるが、伝送路自体にも著しい周波数特性が発生してしまう。
【００３０】
つまり広帯域伝送路における最も低い周波数を使用した場合と最も高い周波数を使用した場合の、自由空間での伝搬損失の周波数特性を考慮する必要がでてくる。
【００３１】
一般的に自由空間では無線周波数の空間の伝搬損失はその送信無線周波数信号の波長に依存する。
【００３２】
例えば低い周波数を３ＧＨｚ、高い周波数を１０ＧＨｚとするとその伝搬損失の差は１０ｄＢ近くにもなる。
【００３３】
よって送信側で送信電力を各々の周波数で一定にして送信しても、空間の遮蔽物体等の反射によるマルチパスによる信号レベルの低下を加味しない状態でも、自由空間の場合受信側での低域周波数と高域周波数の受信レベルの差は１０ｄＢ近くになる。
【００３４】
この事は受信側での各受信周波数によって空間伝搬損失が異なる為、通常のマルチパスによる受信電界強度の変動に加えて受信周波数毎の受信電界強度の変動が加わる事になる。
【００３５】
よって見通しのきく様なマルチパスの少ない環境下においても受信電界強度が常に変動するため受信周波数が切り替わるごとに新たなＡＧＣ引き込み動作が要求されるとともに、必要な受信ダイナミックレンジの増大にもつながり、受信ＡＧＣ制御動作に時間がかかるなど、更にＡＧＣ引き込み動作を複雑にする事が考えられる。
【００３６】
よって広帯域な伝送路を複数のチャンネルに分割して、各チャンネルをホッピングして通信する広帯域なホッピング動作を行う無線通信機な場合、高速な周波数ホッピング動作に追従できなくなると言う不都合が発生してしまう。
【００３７】
本発明はこのような不都合に鑑みて、広帯域な伝送路を用いて周波数ホッピングを行う無線通信機において、受信側に於いて高速に受信信号レベルを所望のレベルに一定に保てるように受信側に於いて各受信周波数ごとに適切な受信電力制御を行う事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明は上述した課題を解決する事を目的としてなされたもので、装置構成を複雑にする事なく安価な方法で上述した課題を解決する手段として以下の構成を備える。
【００３９】
使用する帯域内におけるホッピング受信周波数に対応した空間伝搬損失の逆特性を有し各々の受信周波数に対応した減衰定数を記憶するレベル制御データ記憶手段、レベル制御データ記憶手段から取り込んだレベル制御データを基にレベル制御信号を生成するレベル制御信号生成手段、レベル制御信号により受信信号レベルを制御するレベル制御手段、送信信号及び受信信号と乗算し、広帯域送信無線周波数信号及び受信中間周波数信号を生成する為の局部発振周波数をランダムに切り換える周波数切換パターン生成手段、周波数切換パターン生成手段から出力される周波数切換データを基に周波数切換信号を生成する周波数切換信号生成手段、周波数切換信号により周波数の切換動作を行う周波数シンセサイザにより構成され、周波数切換データに同期して受信周波数に対応したレベル制御データを出力し、そのレベル制御データをもとにレベル制御信号生成手段からレベル制御信号をレベル制御手段に送出する。
【００４０】
（作用）
本発明の構成によれば、送信側で送信した広帯域信号に対して空間の伝搬損失の違いによる各受信信号のレベル変動を受信側においては通信帯域全体に渡って抑える事ができ、受信側でのダイナミックレンジの増大を招くことなく、また受信ＡＧＣ制御を複雑にする事のなく、高速な周波数ホッピング動作に追従する事が可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の構成によれば、送信機から送信される広帯域にわたる各ホッピング周波数の自由空間における伝搬損失の違いによる受信機で受信された各ホッピング周波数ごとの受信レベル変動を、通信帯域全体に渡って抑える事ができ、受信機に必要とされるダイナミックレンジの増大を招くことなく、また受信ＡＧＣ制御を複雑にする事もなく、高速に周波数ホッピングされた広帯域受信信号に対して受信電力制御を行う事が可能となる。
【００４２】
例えば受信信号の急激なレベルの変化が発生した場合などに対処するため、受信機のＡＧＣ機能としてできる限りの広いダイナミックレンジを有しているがその受信信号の急激な変化に対して受信部のＡＧＣの動作はその追従する時間についても高速に追従する必要がある。
【００４３】
本発明においては受信信号の周波数毎にその受信周波数に応じたレベルの制御を行うため受信信号の各ホッピング周波数毎の変動をマルチパスによるレベルの変動、遮蔽物によるレベルの変動など従来抑える事のできない受信レベル変動のみに抑える事ができ、使用帯域が広帯域にわたる事による、空間伝搬損失の周波数特性による受信信号レベルの各ホッピング周波数毎の変動の追加を抑えることができ、受信ＡＧＣ動作の追従時間を増大させる事がなく高速なＡＧＣ動作を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
（実施例１）
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
図１は本発明の実施例を示す図で、直接拡散方式の広帯域信号を更に一定の時間間隔でホッピングして送受信するものである。送信段について説明する。
【００４６】
図中１１５の信号処理部に於いて所望のデジタル変調動作を受けて送出された変調信号はＤ／Ａ変換器１２０に於いてデジタル信号からアナログ信号に変換される。送信すべきデジタル変調信号は信号処理部１１５内部で送信データに所望のデジタル変調動作を行い、更に拡散符号発生器（図示せず）を用いて広帯域の拡散信号として生成されたものである。
【００４７】
拡散符号発生器は例えばＭ系列の擬似ランダム符号でチップレートを５００Ｍチャンネルｉｐ／ｓ程度のもので送信データを信号帯域５００ＭＨｚ程度の広帯域信号に変換する。
【００４８】
周波数変換器１２１は広帯域の変調信号を周波数シンセサイザ１０８から供給される局部発振周波数と乗算し、所望の無線周波数周波数に変換する。
【００４９】
周波数変換された広帯域無線周波数信号は後段の帯域炉波器１２２において不要波成分を除去され、後段の電力増幅器１２３に供給されて所望の電力に増幅される。
【００５０】
その後送受切換スイッチ１０３を介して帯域炉波器１０２において不要波成分が除去されアンテナ１０１に供給され空中に放射される。
【００５１】
次に受信部の構成について説明する。
【００５２】
アンテナ１０１に入力された広帯域受信信号は帯域炉波器１０２と送受切換スイッチ１０３を介して低雑音増幅器１０４に供給され所望のレベルに増幅され帯域炉波器１０５の一に供給され不要な高調波成分を除去されレベル制御器１０６に供給される。
【００５３】
レベル制御器１０６は後述するレベル制御信号によってホッピング周波数ごとにあらかじめ決められたレベルに制御される。
【００５４】
レベル制御器１０６の出力は可変利得増幅器１０７に供給され後述の１１１のＡＧＣ処理部からのＡＧＣ制御電圧によって所望の出力となるように制御される。
【００５５】
可変利得増幅器１０７の出力は１０９のベースバンド復調器に供給され１０８の周波数シンセサイザからの局部発振周波数によって周波数変換されると共に、Ｉ，Ｑチャネルのベースバンド信号に変換されＩチャネル信号は１１３ａの低域炉波器を介して高調波が除去され更にその出力は１１４ａのＡ／Ｄ変換器に供給される事によってデジタルデータに変換され１１５の信号処理部に供給され所望の処理を受ける。
【００５６】
同様にベースバンド復調器１０９のＱチャンネル信号は低域炉波器１１３ｂを介して高調波成分が除去され更にその出力はＡ／Ｄ変換器１１４ｂに供給される事によってデジタルデータに変換され１１５の信号処理部に供給され所望の処理を受けるベースバンド復調器１０９の一方の出力は検波器１１０に供給され検波器１１０の検波出力はＡＧＣ処理部１１１に供給され可変利得増幅器１０７への制御信号を生成するために用いられる。
【００５７】
またＡＧＣ処理部１１１へは信号処理部１１５よりベースバンド復調器１０９のＩ，Ｑチャンネルの出力から受信信号レベルを検出した情報が供給され、検波出力情報と共にＡＧＣ電圧生成のために用いられる。
【００５８】
周波数シンセサイザ１０８の周波数切換動作は制御部１２４内部の周波数切換パターン生成部１１６においてあらかじめ決められた周波数ホッピングパターンにもとづいて行われる。
【００５９】
周波数切換パターン生成部では送信時には送信周波数をある一定周期で切換て複数の周波数にホッピングしながら送信を行うべく周波数シンセサイザの発振周波数を切り換える。
【００６０】
また受信時には受信するホッピング周波数に応じて周波数シンセサイザ１０８の発振周波数を切り換える。
【００６１】
送信、受信中の周波数のホッピング周波数の切換動作ごとに周波数の切換データを周波数切換信号生成部１１７に対して供給し、周波数切換信号生成部１１７は送信周波数もしくは受信周波数に対応した局部発振周波数を発生するための周波数設定信号を周波数シンセサイザ１０８に供給する。
【００６２】
周波数シンセサイザ１０８では供給された周波数設定信号に対応する局部発振周波数を受信段のベースバンド復調器１０９、送信段の周波数変換器１２１に供給する。
【００６３】
次にレベル制御器１０６のレベル制御動作について説明する。
【００６４】
レベル制御器１０６は広帯域受信信号を後段の可変利得増幅器１０７以降に於いて行うＡＧＣ動作の前に受信レベル制御動作を行い、広帯域受信信号のホッピング周波数ごとにその周波数に対応つけされた減衰比で受信信号レベルを制御するものである。
【００６５】
ホッピング周波数毎に対応つけされた減衰データはあらかじめ制御レベルデータ記憶部１１８に格納されており、周波数切換パターン生成部１１６から送出される周波数切換データの出力のタイミングに同期して制御レベルデータ記憶部１１８からレベル制御データとして送出される。
【００６６】
レベル切換信号生成部１１９では供給されたレベル制御データに基づいてレベル制御信号をレベル制御器１０６に供給する。
【００６７】
レベル制御器１０６は供給されたレベル制御信号に応じて後段で行うＡＧＣ動作に先立って広帯域受信信号のホッピング周波数ごとにレベルの制御を行う。
【００６８】
ここでレベル制御データ記憶部１１８に格納されている受信するホッピング周波数ごとに対応つけられた減衰比データの対応つけについて説明する。
【００６９】
図２（ａ）に自由空間での広帯域伝送路における周波数に対する空間伝搬損失の関係を示す。
【００７０】
横軸は周波数（ＧＨｚ）で縦軸に空間伝搬損失（ｄＢ）を示す。
【００７１】
送信すべき無線周波数周波数が高くなるにつれてく空間伝搬損失は増大する為受信機において受信する周波数の低域の周波数（例えば３ＧＨｚ近傍）と高域の周波数（例えば１０ＧＨｚ近傍）では送信機と受信機とのある一定距離において各周波数の受信信号レベルの差は自由空間を想定すれば最大で１０ｄＢ程度になる。
【００７２】
図２（ｂ）に図２（ａ）の周波数と空間伝搬損失の関係の逆特性の関係のグラフを示し横軸を周波数（ＧＨｚ）、縦軸を減衰レベル（ｄＢ）とする。
【００７３】
つまり送信周波数の低域周波数においては高い減衰レベルを示し、送信周波数の高域周波数に於いては低い減衰レベルを示す。
【００７４】
よって受信機側では送信機で送信された送信信号を図２（ａ）の空間伝搬損失の周波数特性に応じた傾きを持った受信信号を受信する事になる。
【００７５】
つまり受信信号を空間伝搬損失の逆特性（図２ｂ）を有する周波数特性で補正してやる事によって空間の伝搬損失分の周波数特性の傾きを吸収することができる。
【００７６】
図７は図２（ｂ）に示した伝搬損失の逆特性に基づき、受信周波数と受信周波数に対応した補正すべき減衰レベルの関係を実際に受信するホッピング周波数の中心周波数に対応させたものである。
【００７７】
図１のレベル制御データ記憶部１１４には図７を参照した受信周波数の各ホッピング周波数に対応させた減衰レベルデータがあらかじめ格納されている。
【００７８】
つまり図１の周波数切換パターン生成部１１２からの周波数切換データに基づいて、受信するホッピング周波数が相対的に高い周波数であれば（ｆｎ＞ｆ１）レベル制御データ記憶部１１４からは相対的に減衰レベルの低い（ＡＴＴｎ＜ＡＴＴ１）レベル制御データを制御レベルデータ記憶部１１４から送出し、ホッピング周波数が低い周波数であればレベル制御データ記憶部１１４からは減衰レベルの高いレベル制御データを送出し、各ホッピング周波数に対応したレベル制御データをレベル切換信号生成部１１５に送出する事によりレベル制御器１０４に於いて受信信号の周波数毎に受信信号の制御すべき減衰率を決定し受信信号の周波数毎のレベル変動を抑えるものである。
【００７９】
図３（ａ）に本発明の実施例によるアンテナ端で受信する各ホッピング受信周波数と受信レベルの時間的な変化の様子を示す。
【００８０】
図３（ａ）においてアンテナ端では各受信ホッピング周波数の受信レベルは周波数毎に伝搬損失が異なるため時間的に変動して受信される。
【００８１】
図３（ｂ）に受信する各ホッピング受信周波数とレベル制御器１０４での制御後の出力の様子を示す。
【００８２】
レベル制御器では各受信周波数ごとに周波数に対応したレベル制御を行う事によって全ての受信周波数に対して一定の出力レベルに制御される。
【００８３】
図４に本発明の受信電力制御の簡単な動作手順を示す。
【００８４】
Ｓ４０１で局部発振周波数の切換タイミングか否かを判定し、切換タイミングであると判定した場合Ｓ４０２で次の受信周波数の周波数を周波数切換パターン生成部より取り込む事によって周波数識別を行い、次の受信周波数を識別する。
【００８５】
Ｓ４０３で次の受信周波数に対応したレベル制御データを取り込み、Ｓ４０４にて局部発振周波数切換データを送出する。
【００８６】
Ｓ４０５にて局部発振周波数切換データにより局部発振周波数発信器である周波数シンセサイザが周波数切換動作を開始し、周波数切換が完了したか否かを判定する。
【００８７】
局部発振周波数切換が完了したと判断した場合Ｓ４０６にてレベル制御データを送出し、レベル制御器を所望のレベルに制御する。
【００８８】
（実施例２）
本発明ではレベル制御器を受信段の低雑音増幅器の後段に配置して受信周波数に対応した減衰比を制御をさせる構成としたが＜直接低雑音増幅器のゲインを受信周波数に対応させて制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の無線情報通信端末の概略構成ブロック図
【図２】本発明のレベル制御器のレベル制御動作を説明する図
【図３】本発明の受信周波数と受信電力の関係をレベル制御前とレベル制御後で示した図
【図４】本発明の受信電力制御の動作を説明するフローチャート
【図５】従来の送信機の送信段の周波数特性補正を説明するブロック図
【図６】従来の周波数ホッピング送受信機の説明ブロック図
【図７】本発明のレベル制御器の周波数−減衰レベル対応表
【符号の説明】
【００９０】
１０１  アンテナ
１０４  低雑音増幅器
１０６  レベル制御器
１０７  可変利得増幅器
１０８  周波数シンセサイザ
１０９  ベースバンド復調器
１１０  検波器
１１１  ＡＧＣ処理部
１１５  信号処理部
１１６  周波数切換パターン生成部
１１７  周波数切換信号生成部
１１８  制御レベルデータ記憶部
１１９  レベル制御信号生成部
１２０  周波数変換器
１２４  制御部
５０５  周波数特性補正部
５１１  周波数特性制御部
５１２，５０９  補正テーブル
【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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