(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーサンプリングによって検出される第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、アンダーサンプリングによって検出される第２のシステム帯域の第２のチャネル帯域とを、一括して周波数変換するためのサンプリング周波数Ｆsを探索する受信機のサンプリング周波数探索方法であって、
前記周波数０又はＦs／２によって生じた、第１のシステム帯域の一部の折り返しイメージが第１のチャネル帯域に干渉せず、且つ、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の一部の折り返しイメージが、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域に干渉しないように、前記サンプリング周波数Ｆsを探索するステップを有することを特徴とするサンプリング周波数探索方法。
【請求項２】
第１のシステム帯域の中心周波数をＦc1とし、
第２のシステム帯域の中心周波数をＦc2とし、
第１のシステム帯域幅をＢＷ1とし、
第２のシステム帯域幅をＢＷ2とし、
第１のチャネル帯域の中心周波数をＦch1とし、
第２のチャネル帯域の中心周波数をＦch2とし、
第１のチャネル帯域幅をＢＷch1とし、
第２のチャネル帯域幅をＢＷch2とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のシステム帯域に対応する第１のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif1とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif2とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のチャネル帯域に対応する第１のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch1とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch2とした際に、
（Ｆc1＋ＢＷ1／２＋Ｆch1＋ＢＷch1／２）／２ ＜ Ｆs／２
＜  （Ｆc2−ＢＷ2／２＋Ｆch2−ＢＷch2／２）
の周波数範囲で、前記サンプリング周波数Ｆsが探索されることを特徴とする請求項１に記載のサンプリング周波数探索方法。
【請求項３】
前記周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsを仮決めする第１のステップと、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後の第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数Ｆif2を導出する第２のステップと、
第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、第２のエイリアシングシステム帯域の第２のエイリアシングチャネル帯域とが、周波数領域で干渉の影響を受けるか否かを判定する第３のステップと、
前記判定が真である場合、前記サンプリング周波数Ｆsを所定値ΔＦsだけ増分し、第３のステップを更に繰り返し、前記判定が偽である場合、前記サンプリング周波数Ｆsに決定する第４のステップと
を有することを特徴とする請求項２に記載のサンプリング周波数探索方法。
【請求項４】
第１のステップの前段で、第２のエイリアシングチャネル帯域が、周波数０に近いか、又は、Ｆs／２に近いかを判定するステップを有し、
第３のステップについて、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数０に近い場合、
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ −（Ｆif2−ＢＷ2／２）
Ｆc1−ＢＷ1／２ ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
Ｆch1−ＢＷch1／２ ＞ Ｆif2−ＢＷ2／２
Ｆs／２−（Ｆc1＋ＢＷ1／２） ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
の全てを満たす場合に、前記周波数領域で干渉しないと判定し、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数Ｆｓ／２に近い場合、
Ｆif2−ＢＷ2／２ ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ Ｆc1＋ＢＷ1／２
Ｆs／２−（Ｆif2＋ＢＷ2／２） ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
の全てを満たす場合に、前記周波数領域で干渉しないと判定することを特徴とする請求項３に記載のサンプリング周波数探索方法。
【請求項５】
オーバーサンプリングによって検出される第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、アンダーサンプリングによって検出される第２のシステム帯域の第２のチャネル帯域とを、一括して周波数変換するためのサンプリング周波数Ｆsを探索する受信機に搭載されたコンピュータを実行させるサンプリング周波数探索プログラムであって、
前記周波数０又はＦs／２によって生じた、第１のシステム帯域の一部の折り返しイメージが第１のチャネル帯域に干渉せず、且つ、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の一部の折り返しイメージが、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域に干渉しないように、前記サンプリング周波数Ｆsを探索するステップを有するようにコンピュータを実行させることを特徴とするサンプリング周波数探索プログラム。
【請求項６】
第１のシステム帯域の中心周波数をＦc1とし、
第２のシステム帯域の中心周波数をＦc2とし、
第１のシステム帯域幅をＢＷ1とし、
第２のシステム帯域幅をＢＷ2とし、
第１のチャネル帯域の中心周波数をＦch1とし、
第２のチャネル帯域の中心周波数をＦch2とし、
第１のチャネル帯域幅をＢＷch1とし、
第２のチャネル帯域幅をＢＷch2とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のシステム帯域に対応する第１のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif1とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif2とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のチャネル帯域に対応する第１のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch1とし、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch2とした際に、
（Ｆc1＋ＢＷ1／２＋Ｆch1＋ＢＷch1／２）／２ ＜ Ｆs／２
＜  （Ｆc2−ＢＷ2／２＋Ｆch2−ＢＷch2／２）
の周波数範囲で、前記サンプリング周波数Ｆsが探索されるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項５に記載のサンプリング周波数探索プログラム。
【請求項７】
前記周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsを仮決めする第１のステップと、
前記サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後の第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数Ｆif2を導出する第２のステップと、
第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、第２のエイリアシングシステム帯域の第２のエイリアシングチャネル帯域とが、周波数領域で干渉の影響を受けるか否かを判定する第３のステップと、
前記判定が真である場合、前記サンプリング周波数Ｆsを所定値ΔＦsだけ増分し、第３のステップを更に繰り返し、前記判定が偽である場合、前記サンプリング周波数Ｆsに決定する第４のステップと
してコンピュータを実行させることを特徴とする請求項６に記載のサンプリング周波数探索プログラム。
【請求項８】
第１のステップの前段で、第２のエイリアシングチャネル帯域が、周波数０に近いか、又は、Ｆs／２に近いかを判定するステップを有し、
第３のステップについて、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数０に近い場合、
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ −（Ｆif2−ＢＷ2／２）
Ｆc1−ＢＷ1／２ ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
Ｆch1−ＢＷch1／２ ＞ Ｆif2−ＢＷ2／２
Ｆs／２−（Ｆc1＋ＢＷ1／２） ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
の全てを満たす場合に、前記周波数領域で干渉しないと判定し、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数Ｆｓ／２に近い場合、
Ｆif2−ＢＷ2／２ ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ Ｆc1＋ＢＷ1／２
Ｆs／２−（Ｆif2＋ＢＷ2／２） ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
の全てを満たす場合に、前記周波数領域で干渉しないと判定するようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項７に記載のサンプリング周波数探索プログラム。
【請求項９】
請求項５から８のいずれか１項に記載のプログラムを実行するコンピュータと、
前記コンピュータから出力されるサンプリング周波数Ｆsに応じて、サンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成手段と、
前記サンプリングクロックに応じて、受信したアナログ信号を、デジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と
を有することを特徴とする受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンダー／オーバーサンプリングにおけるサンプリング周波数探索方法及びプログラムに関する。特に、複数のシステム帯域について複数のチャネル帯域を、同時に周波数変換をすることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンダーサンプリングとは、受信信号をナイキスト周波数よりも低い周波数でサンプリングすることにより、意図的にエイリアシングイメージを発生させて周波数変換をする方法をいう（例えば非特許文献１参照）。サンプリング周波数が低いので、受信機の処理能力を比較的低くできるが、ノイズ除去のためのフィルタの設計が複雑となる。逆に、オーバーサンプリングとは、受信信号をナイキスト周波数よりも高い周波数でサンプリングすることにより、周波数変換をする方法をいう。サンプリング周波数が高いので、ノイズ除去のためのフィルタの設計を簡単にできるが、受信機に対して高い処理能力が要求される。
【０００３】
従来技術における受信機は、アンテナと、低雑音増幅器ＬＮＡ(Low Noise Amplifier)と、バンドパスフィルタＢＰＦ(Band Path Filter)と、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣ(Analog／Digital Converter)とから構成されている。アンテナによって受信された信号は、低雑音増幅器によって増幅され、バンドパスフィルタによって所定帯域のみが取り出される。Ａ／Ｄ変換器は、その帯域のみを、オーバー／アンダーサンプリングによって周波数変換する。尚、複数のシステム帯域について複数のチャネル帯域がある場合、バンドパスフィルタは、システム帯域毎に並列に設けられる。
【０００４】
周波数変換されたデジタル信号は、直交復調器に入力される。直交復調器は、数値制御発振器ＮＣＯ(Numerical Controlled Oscillator)によってチャネルのイメージ周波数の正弦波を発生させ、乗算器によるミキサで、サンプリング後の信号と正弦波信号とを乗算することによりチャネルのベースバンド信号ＩチャネルとＱチャネルとの信号を出力する（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図１は、アンダーサンプリングを用いた場合における周波数成分のイメージ図である。
【０００６】
図１によれば、横軸が周波数を表している。白抜きの矩形状はシステム帯域を表し、斜線の半楕円形状はチャネル帯域を表す。システム帯域に対して、所定のアンダーサンプリング周波数Ｆsを用いて周波数変換をすることによって、周波数Ｆs／２以下の低い周波数帯にエイリアシングが発生する。
【０００７】
符号は、以下のように定義される。
Ｆc：システム帯域の中心周波数
ＢＷ：システム帯域幅
Ｆch：チャネル帯域の中心周波数
ＢＷch：チャネル帯域幅
Ｆif：サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、システム帯域に対応する第１のエイリアシングシステム帯域の中心周波数
Ｆifch：サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、チャネル帯域に対応するエイリアシングチャネル帯域の中心周波数
【０００８】
図２は、アンダーサンプリングにおけるエイリアシングイメージの対応説明図である。
【０００９】
以下のような関数を定義する。
fix(a)：aの小数点以下が切り捨てられた値を得る関数
rem(a,b)：aをbで割った余りを得る関数
【００１０】
アンダーサンプリング時のサンプリング周波数Ｆsに対して、以下のＦifが導出される。
fix(Ｆc／(Ｆs／２))が、偶数である場合、Ｆif＝rem(Ｆc，Ｆs)
奇数である場合、Ｆif＝Ｆs−rem(Ｆc，Ｆs)    式（１）
【００１１】
周波数信号の折り返しは、サンプリング周波数の半分（Ｆs／２）毎に生じる。従って、前述の式（１）によって、システム帯域の中心周波数Ｆcが折り返される回数を、Ｆc／（Ｆs／２）によって算出する。算出された値は、fix()によって小数点以下が切り捨てられる。式（１）によって得られる値の偶数／奇数は、図２に表されている。
【００１２】
式（１）の値が偶数であった場合、Ｆs／２以下に折り返されたエイリアシングのシステム帯域の中心周波数Ｆifを算出する。rem（Ｆc，Ｆs）は、ＦcをＦsで割った余りの値を得る。従って、ＦcがＦs／２以下に折り返された周波数Ｆifは、図２（ａ）に表されている。
【００１３】
式（１）の値が奇数であった場合、Ｆs／２以下に折り返されたエイリアシング後のチャネルの中心周波数Ｆifを算出する。従ってＦcがＦs／２以下に折り返された周波数Ｆifは、図２（ｂ）に表されている。
【００１４】
他の関連技術として、アンダーサンプリングを用いて、複数の無線システム帯域についてシステム帯域毎に１つのチャネルを周波数変換する際に、できる限り低いサンプリング周波数を探索することができるサンプリング周波数探索方法及びプログラムの技術がある（例えば特許文献２参照）。この技術によれば、できる限り低いサンプリング周波数Ｆsを探索することができるので、高速なＡ／Ｄ変換器を必要とせず、デジタル信号処理のためのデータ量も削減でき、更には消費電力の低減をもたらす。
【００１５】
【非特許文献１】Dennis M. Akos, Michael Stockmaster, JamesB. Y. Tsui and Joe Caschera 「Direct Bandpass Sampling of Multiple Distinct RＦSignals」、IEEE Transactions on communications、vol.47、No.7、July 1999、pp.983-988
【特許文献１】特開２００１−０４５０８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１８０３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献２に記載された技術によれば、複数のシステム帯域を１つのＡ／Ｄ変換器で同時にサンプリングする場合、アンダーサンプリングに基づくサンプリング周波数Ｆsを探索することができる。しかしながら、２つのシステム帯域に対し、一方をアンダーサンプリングによって周波数変換をし、他方をオーバーサンプリングによって周波数変換をすることによって、それぞれのチャネル帯域が、エイリアシングの影響を受けることのないサンプリング周波数Ｆsを求めることはできない。
【００１７】
尚、複数のシステム帯域を１つのＡ／Ｄ変換器で同時にサンプリングする場合、そのサンプリング周波数Ｆsは、全てのシステム帯域を加算した帯域幅の２倍以上が必要となる。従って、アンダーサンプリング可能なサンプリング周波数が少なくなり、必然的にサンプリング周波数が高くなるという問題があった。
【００１８】
そこで、本発明は、複数のシステム帯域における複数のチャネル帯域を１つのＡ／Ｄ変換器で同時にサンプリングする場合、オーバー／アンダーサンプリングを両立させて周波数変換をする場合であっても、できる限り低いサンプリング周波数を探索することができるサンプリング周波数探索方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によれば、オーバーサンプリングによって検出される第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、アンダーサンプリングによって検出される第２のシステム帯域の第２のチャネル帯域とを、一括して周波数変換するためのサンプリング周波数Ｆsを探索する受信機のサンプリング周波数探索方法であって、
周波数０又はＦs／２によって生じた、第１のシステム帯域の一部の折り返しイメージが第１のチャネル帯域に干渉せず、且つ、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の一部の折り返しイメージが、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域に干渉しないように、サンプリング周波数Ｆsを探索するステップを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明のサンプリング周波数探索方法における他の実施形態によれば、
第１のシステム帯域の中心周波数をＦc1とし、
第２のシステム帯域の中心周波数をＦc2とし、
第１のシステム帯域幅をＢＷ1とし、
第２のシステム帯域幅をＢＷ2とし、
第１のチャネル帯域の中心周波数をＦch1とし、
第２のチャネル帯域の中心周波数をＦch2とし、
第１のチャネル帯域幅をＢＷch1とし、
第２のチャネル帯域幅をＢＷch2とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のシステム帯域に対応する第１のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif1とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif2とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のチャネル帯域に対応する第１のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch1とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch2とした際に、
（Ｆc1＋ＢＷ1／２＋Ｆch1＋ＢＷch1／２）／２ ＜ Ｆs／２
＜  （Ｆc2−ＢＷ2／２＋Ｆch2−ＢＷch2／２）
の周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsが探索されることも好ましい。
【００２１】
本発明のサンプリング周波数探索方法における他の実施形態によれば、
周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsを仮決めする第１のステップと、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後の第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数Ｆif2を導出する第２のステップと、
第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、第２のエイリアシングシステム帯域の第２のエイリアシングチャネル帯域とが、周波数領域で干渉の影響を受けるか否かを判定する第３のステップと、
判定が真である場合、サンプリング周波数Ｆsを所定値ΔＦsだけ増分し、第３のステップを更に繰り返し、判定が偽である場合、サンプリング周波数Ｆsに決定する第４のステップと
を有することも好ましい。
【００２２】
本発明のサンプリング周波数探索方法における他の実施形態によれば、
第１のステップの前段で、第２のエイリアシングチャネル帯域が、周波数０に近いか、又は、Ｆs／２に近いかを判定するステップを有し、
第３のステップについて、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数０に近い場合、
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ −（Ｆif2−ＢＷ2／２）
Ｆc1−ＢＷ1／２ ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
Ｆch1−ＢＷch1／２ ＞ Ｆif2−ＢＷ2／２
Ｆs／２−（Ｆc1＋ＢＷ1／２） ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
の全てを満たす場合に、周波数領域で干渉しないと判定し、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数Ｆｓ／２に近い場合、
Ｆif2−ＢＷ2／２ ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ Ｆc1＋ＢＷ1／２
Ｆs／２−（Ｆif2＋ＢＷ2／２） ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
の全てを満たす場合に、周波数領域で干渉しないと判定することも好ましい。
【００２３】
本発明によれば、オーバーサンプリングによって検出される第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、アンダーサンプリングによって検出される第２のシステム帯域の第２のチャネル帯域とを、一括して周波数変換するためのサンプリング周波数Ｆsを探索する受信機に搭載されたコンピュータを実行させるサンプリング周波数探索プログラムであって、
周波数０又はＦs／２によって生じた、第１のシステム帯域の一部の折り返しイメージが第１のチャネル帯域に干渉せず、且つ、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の一部の折り返しイメージが、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域に干渉しないように、サンプリング周波数Ｆsを探索するステップを有するようにコンピュータを実行させることを特徴とする。
【００２４】
本発明のサンプリング周波数探索プログラムにおける他の実施形態によれば、
第１のシステム帯域の中心周波数をＦc1とし、
第２のシステム帯域の中心周波数をＦc2とし、
第１のシステム帯域幅をＢＷ1とし、
第２のシステム帯域幅をＢＷ2とし、
第１のチャネル帯域の中心周波数をＦch1とし、
第２のチャネル帯域の中心周波数をＦch2とし、
第１のチャネル帯域幅をＢＷch1とし、
第２のチャネル帯域幅をＢＷch2とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のシステム帯域に対応する第１のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif1とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のシステム帯域に対応する第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数をＦif2とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第１のチャネル帯域に対応する第１のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch1とし、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、第２のチャネル帯域に対応する第２のエイリアシングチャネル帯域の中心周波数をＦifch2とした際に、
（Ｆc1＋ＢＷ1／２＋Ｆch1＋ＢＷch1／２）／２ ＜ Ｆs／２
＜  （Ｆc2−ＢＷ2／２＋Ｆch2−ＢＷch2／２）
の周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsが探索されるようにコンピュータを実行させることも好ましい。
【００２５】
本発明のサンプリング周波数探索プログラムにおける他の実施形態によれば、
周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsを仮決めする第１のステップと、
サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後の第２のエイリアシングシステム帯域の中心周波数Ｆif2を導出する第２のステップと、
第１のシステム帯域の第１のチャネル帯域と、第２のエイリアシングシステム帯域の第２のエイリアシングチャネル帯域とが、周波数領域で干渉の影響を受けるか否かを判定する第３のステップと、
判定が真である場合、サンプリング周波数Ｆsを所定値ΔＦsだけ増分し、第３のステップを更に繰り返し、判定が偽である場合、サンプリング周波数Ｆsに決定する第４のステップと
してコンピュータを実行させること好ましい。
【００２６】
本発明のサンプリング周波数探索プログラムにおける他の実施形態によれば、
第１のステップの前段で、第２のエイリアシングチャネル帯域が、周波数０に近いか、又は、Ｆs／２に近いかを判定するステップを有し、
第３のステップについて、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数０に近い場合、
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ −（Ｆif2−ＢＷ2／２）
Ｆc1−ＢＷ1／２ ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
Ｆch1−ＢＷch1／２ ＞ Ｆif2−ＢＷ2／２
Ｆs／２−（Ｆc1＋ＢＷ1／２） ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
の全てを満たす場合に、周波数領域で干渉しないと判定し、
第２のエイリアシングチャネル帯域が周波数Ｆｓ／２に近い場合、
Ｆif2−ＢＷ2／２ ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ Ｆc1＋ＢＷ1／２
Ｆs／２−（Ｆif2＋ＢＷ2／２） ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２
の全てを満たす場合に、周波数領域で干渉しないと判定するようにコンピュータを実行させることも好ましい。
【００２７】
本発明によれば、受信機であって、
前述したプログラムを実行するコンピュータと、
コンピュータから出力されるサンプリング周波数Ｆsに応じて、サンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成手段と、
サンプリングクロックに応じて、受信したアナログ信号を、デジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のサンプリング周波数探索方法及びプログラムによれば、複数のシステム帯域を１つのＡ／Ｄ変換器で同時にサンプリングする場合、第１のシステム帯域についてオーバーサンプリングによって周波数変換をし、第２のシステム帯域についてアンダーサンプリングによって周波数変換をする場合であっても、できる限り低いサンプリング周波数を探索することができる。特に、システム帯域間の周波数差が大きい条件下で、オーバー／アンダーサンプリングを両立させ、エイリアシングによるシステム間干渉を発生させることなく、低いサンプリング周波数を探索することができる。これは、高速なＡ／Ｄ変換器を必要とせず、デジタル信号処理のためのデータ量も削減でき、更には消費電力の低減をもたらし、結果的に受信機の小型化も可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図３は、受信機の機能構成図である。
【００３１】
図３によれば、２つのシステム帯域の一括サンプリングに対応した受信機が描かれている。アンテナ１０１による受信信号は、低雑音増幅器１０２によって増幅され、システム帯域毎のバンドパスフィルタ１０３によって所定帯域のみが取り出される。所定帯域の２つの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器１０４に入力され、一括サンプリングがなされる。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器１０４のサンプリング周波数Ｆsは、サンプリングクロック生成部１０８から供給される。サンプリング周波数Ｆsは、ＣＰＵ１０９によって探索される。本発明によれば、第１のシステム帯域をオーバーサンプリングによって、第２のシステム帯域をアンダーサンプリングによって、一括して処理することができるサンプリング周波数Ｆsであって、最低のサンプリング周波数Ｆsを探索することに特徴がある。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器１０４から出力されたデジタル信号は、直交復調器１０５に入力される。直交復調器１０５は、入力されたデジタル信号を、２つの乗算器によって、数値制御発振器ＮＣＯから出力された正弦波信号と乗算する。ここで、数値制御発振器ＮＣＯの発振周波数は、エイリアシングチャネル帯域の中心周波数Ｆifchと同じである。また、Ｑチャネルには、移相器によってπ／２ラジアンだけ位相の遅れた正弦波が乗算される。その結果、乗算器それぞれは、チャネルのＩチャネル及びＱチャネルのベースバンド信号を出力する。
【００３４】
直交復調器１０５から出力されたベースバンド信号（Ｉチャネル及びＱチャネル）はそれぞれ、ローパスフィルタ１０６によって、直交復調により生じた高周波成分が除去される。各ローパスフィルタ１０６から出力された信号は、復調器１０７によって復調される。
【００３５】
図４は、本発明におけるサンプリング周波数Ｆsの探索範囲のイメージ図である。
【００３６】
オーバーサンプリングによって検出されるシステム帯域１と、アンダーサンプリングによって検出されるシステム帯域２とを、一括して周波数変換するためのサンプリング周波数Ｆsを探索する。このとき、図４のように、サンプリング周波数Ｆsの探索範囲を予め決定する。
【００３７】
図４によれば、サンプリング周波数Ｆsの半分の周波数（Ｆs／２）によって生じた、システム帯域１の一部の折り返しイメージが、システム帯域１内のチャネル帯域１に干渉しないようにする。且つ、Ｆs／２によって生じた、システム帯域２の一部の折り返しイメージが、システム帯域２内のチャネル帯域２に干渉しないようにする。
【００３８】
以下のように、定義する。
Ｆc1：システム帯域１の中心周波数
Ｆc2：システム帯域２の中心周波数
ＢＷ1：システム帯域１の帯域幅
ＢＷ2：システム帯域２の帯域幅
Ｆch1：チャネル帯域１の中心周波数
Ｆch2：チャネル帯域２の中心周波数
ＢＷch1：チャネル帯域１の帯域幅
ＢＷch2：チャネル帯域２の帯域幅
Ｆif1：サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、システム帯域１に対応するエイリアシングシステム帯域１の中心周波数
Ｆif2：サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、システム帯域２に対応するエイリアシングシステム帯域２の中心周波数
Ｆifch1：サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、チャネル帯域１に対応するエイリアシングチャネル帯域１の中心周波数
Ｆifch2：サンプリング周波数Ｆsによる周波数変換後に、チャネル帯域２に対応するエイリアシングチャネル帯域２の中心周波数
【００３９】
前述のように定義した場合、Ｆs／２を、以下の範囲内で探索する。
（Ｆc1＋ＢＷ1／２＋Ｆch1＋ＢＷch1／２）／２
＜  Ｆs／２  ＜
（Ｆc2−ＢＷ2／２＋Ｆch2−ＢＷch2／２）／２
【００４０】
Ｆc1＋ＢＷ1／２：システム帯域１の最大周波数
Ｆch1＋ＢＷch1／２：チャネル帯域１の最大周波数
これら周波数の間にＦs／２が配置された場合、システム帯域１の折り返しイメージが、チャネル帯域１に重ならないようにする。即ち、システム帯域１の折り返しイメージが、チャネル帯域１に重なる場合の周波数よりも高い周波数を、Ｆs／２に設定する。
【００４１】
Ｆc2−ＢＷ2／２：システム帯域２の最大周波数
Ｆch2−ＢＷch2／２：チャネル帯域２の最大周波数
これら周波数の間にＦs／２が配置された場合、システム帯域２の折り返しイメージが、チャネル帯域２に重ならないようにする。即ち、システム帯域２の折り返しイメージが、チャネル帯域２に重なる場合の周波数よりも低い周波数を、Ｆs／２に設定する。
【００４２】
図５は、本発明におけるサンプリング周波数Ｆs探索方法のフローチャートである。
【００４３】
図６は、図５に対応する周波数成分のイメージ図である。
【００４４】
図５の処理は、オーバーサンプリングによって検出されるシステム帯域１と、アンダーサンプリングによって検出されるシステム帯域２とを、一括サンプリングするためのサンプリング周波数Ｆsを探索するものであって、ＣＰＵ１０９によって実行される。
【００４５】
（Ｓ４０１）最初に、図４に基づくサンプリング周波数Ｆsの周波数範囲で、サンプリング周波数Ｆsを仮決めする。仮決めのＦsは、最小値に設定する。
【００４６】
（Ｓ４０２）次に、システム帯域２を、サンプリング周波数Ｆsによって周波数変換したエイリアシングシステム帯域２について、システム帯域２の中心周波数Ｆc2に対応する、エイリアシングシステム帯域２の中心周波数Ｆif2を導出する。
【００４７】
周波数成分の折り返しは、サンプリング周波数Ｆs／２毎に生じる。従って、以下の式（１）によって、システム帯域２の中心周波数Ｆc2が折り返される回数を算出する。
fix｛Ｆc2／（Ｆs／２）｝                                 式（１）
尚、fix(a)は、aの少数以下を切り捨てた値を得る関数である。
【００４８】
式（１）の値が偶数であった場合、以下の式（２）によってＦs／２以下に折り返されたエイリアシングシステム帯域２の中心周波数Ｆif2を算出する。
Ｆif2＝rem（Ｆc2，Ｆs）                                  式（２）
尚、rem(a,b)は、aをbで割った余りを得る関数である。即ち、式（２）は、Ｆc2をＦsで割った余りの値を得る。
【００４９】
式（１）の値が奇数であった場合、以下の式（３）によってＦs／２以下に折り返されたエイリアシングシステム帯域２の中心周波数Ｆif2を算出する。
Ｆif2＝Ｆs−rem（Ｆc2，Ｆs）                             式（３）
【００５０】
以下の式（４）によって、チャネル帯域２の中心周波数Ｆch2が折り返される回数を、算出する。
fix｛Ｆch／（Ｆs／２）｝                                 式（４）
【００５１】
式（４）の値が偶数であった場合、以下の式（５）によってＦs／２以下に折り返されたエイリアシングチャネル帯域２の中心周波数Ｆifch2を算出する。
Ｆifch2＝rem（Ｆch2，Ｆs）                               式（５）
【００５２】
式（４）の値が奇数であった場合、以下の式（６）によってＦs／２以下に折り返されたエイリアシングチャネル帯域２の中心周波数Ｆifch2を算出する。
Ｆifch2＝Ｆs−rem（Ｆch2，Ｆs）                          式（６）
【００５３】
（Ｓ４０３）次に、エイリアシングシステム帯域２内のチャネル帯域２が、周波数０に近いか、又は、Ｆs／２に近いかを判定する。例えば、チャネル帯域２の中心周波数Ｆif2が、Ｆs／４以下であれば周波数０に近いと判定し、Ｆs／４よりも高ければＦs／２に近いと判定することができる。
【００５４】
ここから、周波数０からサンプリング周波数Ｆsの半分Ｆs／２までの間で、システム帯域１及びそのエイリアシングイメージと、エイリアシングシステム帯域２のエイリアシングチャネル帯域２とが、周波数領域で干渉しないように、サンプリング周波数Ｆsを探索する。
【００５５】
（Ｓ４０４）チャネル帯域２が周波数０に近いと判定された場合、以下の式の全てを満たすか否かを判定する。以下の式の全てを満たす場合、周波数領域が干渉しないと判定する。
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ −（Ｆif2−ＢＷ2／２）           式（７）
Ｆc1−ＢＷ1／２ ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２                  式（８）
Ｆch1−ＢＷch1／２ ＞ Ｆif2−ＢＷ2／２                   式（９）
Ｆs／２−（Ｆc1＋ＢＷ1／２） ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２         式（１０）
【００５６】
式（７）は、エイリアシングチャネル帯域２に、エイリアシングシステム帯域２の周波数０の折り返しイメージが干渉していないことを表す。
式（８）は、エイリアシングチャネル帯域２に、システム帯域１が干渉していないことを表す。
式（９）は、チャネル帯域１に、エイリアシングシステム帯域２が干渉していないことを表す。
式（１０）は、チャネル帯域１に、システム帯域１の周波Ｆs／２の折り返しイメージが干渉していないことを表す。
【００５７】
Ｓ４０４の式の全てを満たす場合、即ち、周波数領域で干渉しない場合、そのサンプリング周波数Ｆsに決定する。
【００５８】
（Ｓ４０５）Ｓ４０４の式の全てを満たさない場合、即ち、周波数領域で干渉する場合、サンプリング周波数Ｆsを所定値ΔＦsだけ増分し、Ｓ４０４を更に繰り返す。
【００５９】
（Ｓ４０６）チャネル帯域２が周波数Ｆｓ／２に近いと判定された場合、以下の式の全てを満たすか否かを判定する。以下の式の全てを満たす場合、周波数領域が干渉しないと判定する。
Ｆif2−ＢＷ2／２ ＞ Ｆch1＋ＢＷch1／２                   式（１１）
Ｆifch2−ＢＷch2／２ ＞ Ｆc1＋ＢＷ1／２                  式（１２）
Ｆs／２−（Ｆif2＋ＢＷ2／２） ＞ Ｆifch2＋ＢＷch2／２    式（１３）
【００６０】
式（１１）は、チャネル帯域１に、エイリアシングシステム帯域２が干渉していないことを表す。
式（１２）は、エイリアシングチャネル帯域２に、システム帯域１が干渉していないことを表す。
式（１３）は、エイリアシングチャネル帯域１に、エイリアシングシステム帯域２の周波数Ｆs／２に基づく折り返しイメージが干渉していないことを表す。
【００６１】
Ｓ４０６の式の全てを満たす場合、即ち、周波数領域で干渉しない場合、そのサンプリング周波数Ｆsに決定する。
【００６２】
（Ｓ４０７）Ｓ４０６の式の全てを満たさない場合、即ち、周波数領域で干渉する場合、サンプリング周波数Ｆsを所定値ΔＦsだけ増分し、Ｓ４０６を更に繰り返す。
【００６３】
最後に、サンプリング周波数と、アンダーサンプリング及びオーバーサンプリング後の周波数との関係について、具体的に説明する。
【００６４】
図７は、本発明における、２つのシステム帯域に対してシステム帯域毎に１つの所望チャネルをサンプリングした場合の周波数成分のグラフである。
【００６５】
このグラフは、サンプリング周波数Ｆｓ（横軸）に対する、オーバー／アンダーサンプリング後の周波数イメージ（縦軸）を表している。図７のグラフは、ＡＭ(Amplitude Modulation、振幅変調)及びＦＭ(Frequency Modulation、周波数変調)の２つのシステム帯域について、一括サンプリングした例を表す。上限であるサンプリング周波数Ｆｓ／２と、下限であるサンプリング周波数０との間に、２つのシステム帯域の周波数イメージが並んで収容されるサンプリング周波数Ｆｓを求める。
【００６６】
図７によれば、例えば、以下のパラメータに基づく結果である。
ΔＦｓ＝１０ＫＨｚ
［ＡＭ］
システム帯域の中心周波数Ｆｃ１    ：１．０６６５ＭＨｚ
システム帯域の帯域幅ＢＷ１        ：１．０７１０ＭＨｚ
所望チャネルの中心周波数Ｆｃｈ１  ：１．１３４０ＭＨｚ
所望チャネルの帯域幅ＢＷｃｈ１    ：０．０１５０ＭＨｚ
［ＦＭ］
システム帯域の中心周波数Ｆｃ２    ：８２．５５０ＭＨｚ
システム帯域の帯域幅ＢＷ２        ：１２．９９０ＭＨｚ
所望チャネルの中心周波数Ｆｃｈ２  ：８１．３００ＭＨｚ
所望チャネルの帯域幅ＢＷｃｈ２    ：  ０．０３０ＭＨｚ
【００６７】
この場合、図７によれば、最も低いサンプリング周波数Ｆｓは、以下のように導出される。
［サンプリング周波数］Ｆｓ＝２４．３３６ＭＨｚ
オーバー／アンダーサンプリング後の周波数イメージ
［ＡＭ］
システム帯域の中心周波数Ｆｃ１    ：１．０６６５ＭＨｚ
所望チャネルの中心周波数Ｆｃｈ１  ：１．１３４０ＭＨｚ
［ＦＭ］
システム帯域の中心周波数Ｆｃ２    ：８２．５５０ＭＨｚ
所望チャネルの中心周波数Ｆｃｈ２  ：  ９．５４２０ＭＨｚ
【００６８】
以上、詳細に説明したように、本発明のサンプリング周波数探索方法及びプログラムによれば、複数のシステム帯域を１つのＡ／Ｄ変換器で同時にサンプリングする場合、第１のシステム帯域についてオーバーサンプリングによって周波数変換をし、第２のシステム帯域についてアンダーサンプリングによって周波数変換をする場合であっても、できる限り低いサンプリング周波数を探索することができる。特に、システム帯域間の周波数差が大きい条件下で、オーバー／アンダーサンプリングを両立させ、エイリアシングによるシステム間干渉を発生させることなく、低いサンプリング周波数を探索することができる。これは、高速なＡ／Ｄ変換器を必要とせず、デジタル信号処理のためのデータ量も削減でき、更には消費電力の低減をもたらし、結果的に受信機の小型化も可能とする。
【００６９】
このようなサンプリング周波数探索方法及びプログラムは、サンプリング周波数を探索する発振周波数探索回路に、特に用途がある。
【００７０】
前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】アンダーサンプリングを用いた場合における周波数成分のイメージ図である。
【図２】アンダーサンプリングにおけるエイリアシングイメージの対応説明図である。
【図３】受信機の機能構成図である。
【図４】本発明におけるサンプリング周波数Ｆsの探索範囲のイメージ図である。
【図５】本発明におけるサンプリング周波数Ｆs探索方法のフローチャートである。
【図６】図５に対応する周波数成分のイメージ図である。
【図７】本発明における、２つのシステム帯域に対してシステム帯域毎に１つの所望チャネルをサンプリングした場合の周波数成分のグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１０１  アンテナ
１０２  低雑音増幅器、ＬＮＡ
１０３  帯域通過フィルタ、バンドパスフィルタ、ＢＰＦ
１０４  Ａ／Ｄ変換器、ＡＤＣ
１０５  直交復調器
１０６  低域通過フィルタ、ローパスフィルタ
１０７  復調器
１０８  サンプリングクロック生成部
１０９  ＣＰＵ、コンピュータ
【図１】
0004842217.tif 000002
【図２】
0004842217.tif 000003
【図３】
0004842217.tif 000004
【図４】
0004842217.tif 000005
【図５】
0004842217.tif 000006
【図６】
0004842217.tif 000007
【図７】
0004842217.tif 000008