(57)【要約】【課題】希望チャネル信号に隣接するチャネルに信号が存在する場合に隣接チャネル信号の折り返し成分が希望チャネル信号へ重畳しないようにサンプリング周波数を設定したアンダーサンプリング方式の受信機を実現すること。【解決手段】希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓと、任意の整数ｎとにおいて、サンプリング周波数ｆｓの２ｎ倍が希望チャネル周波数の下端周波数ｆｄｍｉｎと下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎとの和より小さく、且つサンプリング周波数ｆｓの（２ｎ＋１）倍が希望チャネル信号の上端周波数ｆｄｍａｘと上隣接チャネル信号ｆｕｍａｘとの和より大きいという条件を満たすサンプリング周波数によってサンプリングする。【選択図】図１
2005136827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓと、任意の整数ｎとにおいて、前記サンプリング周波数ｆｓの２ｎ倍が前記希望チャネル周波数の下端周波数ｆｄｍｉｎと前記下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎとの和より小さく、且つ、前記サンプリング周波数ｆｓの（２ｎ＋１）倍が前記希望チャネル信号の上端周波数ｆｄｍａｘと前記上隣接チャネル信号ｆｕｍａｘとの和より大きくなるという条件を満たすサンプリング周波数によってサンプリングしたアンダーサンプリング方式の受信装置。
【請求項２】
希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓと、任意の整数ｎとにおいて、前記サンプリング周波数ｆｓの（２ｎ−１）倍が前記希望チャネル周波数の下端周波数ｆｄｍｉｎと前記下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎとの和より小さく、且つ、前記サンプリング周波数ｆｓの２ｎ倍が前記希望チャネル信号の上端周波数ｆｄｍａｘと前記上隣接チャネル信号ｆｕｍａｘとの和より大きくなるという条件を満たすサンプリング周波数によってサンプリングしたアンダーサンプリング方式の受信装置。
【請求項３】
請求項１記載の受信装置において、隣接チャネル信号が存在しない場合に前記隣接チャネル信号が存在する場合と比べてサンプリング周波数を小さくするサンプリング周波数切り替え器を具備することを特徴とするアンダーサンプリング方式の受信装置。
【請求項４】
請求項２記載の受信装置において、隣接チャネル信号が存在しない場合に隣接チャネル信号が存在する場合と比べてサンプリング周波数を小さくするサンプリング周波数切り替え器を具備することを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンダーサンプリング方式を用いて受信信号をサンプリングする受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の信号受信装置では、所望の信号の帯域幅の上限周波数の２倍以上の周波数でサンプリングすれば、元の信号の情報は全く失われないというナイキストの標本化定理にのっとったオーバーサンプリング方式を用いるものが広く使われていた。しかしながら、近年の携帯電話などの携帯機器の普及に伴う高周波回路部分の小規模化は製品開発において重要な問題となりつつある。そこでオーバーサンプリング方式に比べ、高周波回路部分を低減するためにナイキストの標本化定理を満足しない周波数、即ち入力信号の帯域の上限周波数の２倍よりも低い周波数でサンプリングし、ベースバンド帯域へ直接変換するアンダーサンプリング方式と呼ばれるサンプリング方法も広く利用されるようになっている。アンダーサンプリング方式は標本化におけるエイリアシングを積極的に利用するものであり、ｆｓをサンプリング周波数とし、ｎを任意の整数とすると、ｎｆｓ〜（ｎ＋１／２）ｆｓ及び（ｎ＋１／２）ｆｓ〜（ｎ＋１）ｆｓの帯域に含まれる信号は０〜（１／２）ｆｓの帯域に変換される。例えば特許文献１には広帯域に複数のチャネルが配列されている場合でも希望の放送や通信信号を受信するアンダーサンプリング方式の受信装置が記載されている。
【０００３】
以下図面を参照しながら、上述した従来のアンダーサンプリング方式の受信装置の一例について説明する。図５はアンダーサンプリング方式を用いた受信装置の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように、受信装置は、信号入力端子１、帯域制限フィルタ２、ＡＧＣアンプ３、サンプル・ホールド回路４、Ａ／Ｄコンバータ５、復調器６、選局回路８、復号信号出力端子９、発振器１１を含んで構成される。このように構成された受信装置の動作について説明する。帯域制限フィルタ２は信号入力端子１より入力された変調信号の帯域制限を行い、その出力をＡＧＣアンプ３に供給する。ＡＧＣアンプ３は帯域制限フィルタ２より供給された帯域制限された信号を適切な一定振幅まで増幅するものであり、その出力はサンプル・ホールド回路４に供給される。このときＡＧＣアンプ３の利得は、後段の復調器６で検出された振幅誤差信号に基づいてＡ／Ｄコンバータ５に最適振幅で信号が入力されるように利得制御される。選局回路８は発振器１１の周波数ｆｓを設定する。サンプル・ホールド回路４は、発振器１１の出力クロックｆｓを用いてＡＧＣアンプ３より供給されたアナログ信号をサンプリングして次のサンプリング時刻まで保持し、サンプリング時刻になるとＡ／Ｄコンバータ５にアナログ信号を供給する。Ａ／Ｄコンバータ５は、発振器１１のクロックによりサンプル・ホールド回路４から供給されたアナログ信号をデジタル化し、復調器６へ供給する。復調器６はＡ／Ｄコンバータ５より供給されたデジタル信号の復調処理を行いデジタルデータに復号して復号信号出力端子９に出力する。さらにＡＧＣ振幅誤差信号をＡＧＣアンプ３に供給する。
【特許文献１】特開平１０−１６４１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の受信装置のアンダーサンプリング方式では、希望チャネル信号に隣接するチャネルに信号が存在する場合に、サンプリング周波数によっては帯域制限フィルタで遮断しきれない信号が隣接チャネル信号の折り返し成分として希望チャネル信号へ重畳し、妨害波となることがあった。このような場合の周波数スペクトル図を図６に示す。４８ＭＨｚを中心とする帯域幅６ＭＨｚの希望チャネル信号、下端周波数４８ＭＨｚ、上端周波数５４ＭＨｚとする下隣接チャネル信号が存在する場合、周波数スペクトル図は図６（ａ）のようになる。これを２１ＭＨｚでサンプリングすると、上記２つのチャネル信号はベースバンド付近へコピーされ、図６（ｂ）に示すような周波数スペクトルとなる。同時に、上記のチャネル信号の折り返し成分も発生し、それらは図６（ｃ）のような周波数スペクトル図となる。図６（ｃ）に示す下隣接チャネル信号の折り返し成分は図６（ｂ）に示す希望チャネル信号がコピーされた信号と図６（ｃ）の斜線部に示す周波数範囲で重畳することが確認できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本願の請求項１記載の発明は、希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓと、任意の整数ｎとにおいて、前記サンプリング周波数ｆｓの２ｎ倍が前記希望チャネル周波数の下端周波数ｆｄｍｉｎと前記下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎとの和より小さく、且つ、前記サンプリング周波数ｆｓの（２ｎ＋１）倍が前記希望チャネル信号の上端周波数ｆｄｍａｘと前記上隣接チャネル信号ｆｕｍａｘとの和より大きくなるという条件を満たすサンプリング周波数によってサンプリングすることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本願の請求項２記載の発明は、希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓと、任意の整数ｎとにおいて、前記サンプリング周波数ｆｓの（２ｎ−１）倍が前記希望チャネル周波数の下端周波数ｆｄｍｉｎと前記下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎとの和より小さく、且つ、前記サンプリング周波数ｆｓの２ｎ倍が前記希望チャネル信号の上端周波数ｆｄｍａｘと前記上隣接チャネル信号ｆｕｍａｘとの和より大きくなるという条件を満たすサンプリング周波数によってサンプリングすることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本願の請求項３および請求項４記載の発明は、前記の受信装置において、隣接チャネル信号が存在しない場合に前記隣接チャネル信号が存在する場合と比べてサンプリング周波数を小さくするサンプリング周波数切り替え器を具備することを特徴とするアンダーサンプリング方式の受信装置。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明の受信装置は、サンプリングによって所望の帯域に隣接するチャネルの折り返し成分が希望チャネル信号に悪影響を及ぼさないように、あらかじめ隣接チャネル信号の折り返し成分が希望チャネル信号と重ならないようにサンプリング周波数を設定することにより、サンプリングによって発生する隣接チャネル信号の折り返し成分による希望チャネル信号への影響を軽減することができ、サンプリング前に設置する帯域通過フィルタの帯域外信号の遮断特性を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における受信装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１における受信装置の全体ブロック図は従来の受信装置と同一であるため、その説明を省略する。図１は希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓとしたときの本実施の形態の受信装置のサンプリング周波数選定方法を説明するための周波数スペクトル図である。図１（ａ）希望チャネル信号に上下に隣接する信号が存在する場合のスペクトルであり、これらの信号はサンプリングすることによって図１（ｂ）に示すようにベースバンドへコピーされ、同時に図１（ｃ）に示すように希望チャネル信号、隣接チャネル信号の折り返し成分が生成される。
【００１０】
希望チャネル信号に下隣接チャネル信号の折り返し成分が重畳しない条件は、希望チャネル信号の下端周波数が下隣接チャネル信号の下端周波数信号の折り返し周波数よりも大きければよい。上記の下式で表現できる。
【００１１】
【数１】
2005136827.tif 000003
【００１２】
【数２】
2005136827.tif 000004
【００１３】
また希望チャネル信号に上隣接チャネル信号の折り返し成分が重畳しないためには、希望チャネル信号の上端周波数が上隣接チャネル信号の上端周波数信号の折り返し周波数よりも小さければよい。上記の条件は下式で表現できる。
【００１４】
【数３】
2005136827.tif 000005
【００１５】
【数４】
2005136827.tif 000006
【００１６】
よって、希望チャネル信号に上下隣接チャネル信号の折り返し成分が重畳しないようにするには（数２）及び（数４）を同時に満たすサンプリング周波数を選べばよいといえる。
【００１７】
以上のような条件式を満たすサンプリング周波数ｆｓを選択することで隣接波の折り返し成分の所望の帯域への重畳を防ぐことができるため、Ａ／Ｄコンバータの前段に具備される帯域通過フィルタの帯域外信号の遮断特性を緩和することができるようになる。
【００１８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における受信装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態２における受信装置の全体ブロック図は従来の受信装置と同一であるため、その説明を省略する。図２は希望チャネル信号の下端周波数ｆｄｍｉｎと、上端周波数ｆｄｍａｘと、下隣接チャネル信号の下端周波数ｆｌｍｉｎと、上端周波数ｆｌｍａｘと、上隣接チャネル信号の下端周波数ｆｕｍｉｎと、上端周波数ｆｕｍａｘと、サンプリング周波数ｆｓとしたときの本実施の形態の受信装置のサンプリング周波数選定方法を説明するための周波数スペクトル図である。図２（ａ）希望チャネル信号に上下に隣接する信号が存在する場合のスペクトルであり、これらの信号はサンプリングすることによって図２（ｂ）に示すようにベースバンドへコピーされ、同時に図２（ｃ）に示すように希望チャネル信号、隣接チャネル信号の折り返し成分が生成される。
【００１９】
希望チャネル信号に下隣接チャネル信号の折り返し成分が重畳しない条件は、希望チャネル信号の下端周波数が下隣接チャネル信号の下端周波数信号の折り返し周波数よりも大きければよい。上記の下式で表現できる。
【００２０】
【数５】
2005136827.tif 000007
【００２１】
【数６】
2005136827.tif 000008
【００２２】
また希望チャネル信号に上隣接チャネル信号の折り返し成分が重畳しないためには、希望チャネル信号の上端周波数が上隣接チャネル信号の上端周波数信号の折り返し周波数よりも小さければよい。上記の条件は下式で表現できる。
【００２３】
【数７】
2005136827.tif 000009
【００２４】
【数８】
2005136827.tif 000010
【００２５】
よって、希望チャネル信号に上下隣接チャネル信号の折り返し成分が重畳しないようにするには（数６）及び（数８）を同時に満たすサンプリング周波数を選べばよいといえる。
【００２６】
以上のような条件式を満たすサンプリング周波数ｆｓを選択することで隣接波の折り返し成分の所望の帯域への重畳を防ぐことができるため、Ａ／Ｄコンバータの前段に具備される帯域通過フィルタの帯域外信号の遮断特性を緩和することができるようになる。
【００２７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における受信装置について図面を参照しながら説明する。図３は図５に示す従来の受信装置から発振器を取り除き、サンプリング周波数切り替え器を追加した受信装置の全体構成を示すブロック図である。従来の受信装置と同一の部分は同一の符号をつけて詳細な説明を省略する。本図に示すように受信装置は、ＲＦ信号入力端子１、帯域通過フィルタ２、ＡＧＣアンプ３、サンプル・ホールド回路４、Ａ／Ｄコンバータ５、復調器６、サンプリング周波数切り変え器７、選局回路８、復号信号出力端子９を含んで構成される。帯域制限フィルタ２はＲＦ信号入力端子１より入力されたＲＦの変調信号の帯域制限を行い、その出力をＡＧＣアンプ３に供給する。ＡＧＣアンプ３は帯域制限フィルタ２より供給された帯域制限された信号を適切な一定振幅まで増幅するものであり、その出力はサンプル・ホールド回路４に供給される。選局回路８はサンプリングｆｓを設定する信号をサンプリング周波数切り替え器７に供給する。サンプル・ホールド回路４は、サンプリング周波数切り替え器７の出力クロックｆｓを用いてＡＧＣアンプ３より供給されたアナログ信号をサンプリングして次のサンプリング時刻まで保持し、サンプリング時刻になるとＡ／Ｄコンバータ５にアナログ信号を供給する。Ａ／Ｄコンバータ５は、サンプル・ホールド回路４から供給されたアナログ信号をデジタル化し、復調器６へ供給する。復調器６はＡ／Ｄコンバータ５より供給されたデジタル信号の復調処理を行いデジタルデータに復号して復号信号出力端子９に出力する。さらにＡＧＣ振幅誤差信号をＡＧＣアンプ３へ、隣接妨害波検出信号をサンプリング周波数切り替え器７へそれぞれ供給する。
【００２８】
図４はサンプリング周波数切り替え器７の構成例を示すブロック図である。選局回路８より出力された選局信号は発振器１１ａおよび発振器１２ｂへ供給される。発振器１１ａは実施の形態１および２と同様に選定したサンプリング周波数ｆｓ１を出力として選択器１０に供給する。発振器１２ｂは隣接チャネル信号の折り返し成分を考慮に入れずに、実施の形態１および２と同様に選定したサンプリング周波数より低い周波数をサンプリング周波数ｆｓ２として選択器１０へ供給する。選択器１０は発振器１１ａおよび発振器１２ｂより供給されたサンプリング周波数ｆｓ１、ｆｓ２を復調器６より供給された隣接妨害検出信号に応じて選択的にサンプリング周波数切り替え器７の出力としてサンプル・ホールド回路４およびＡ／Ｄコンバータ５に供給する。選択器１０は、隣接チャネル信号が存在するときは隣接チャネル信号の折り返し成分が希望チャネル信号に重畳することを防ぎ、隣接妨害に対する耐性を高めるためにサンプリング周波数ｆｓ１を選択するようにし、隣接チャネル信号が存在しない場合はｆｓ１より低いｆｓ２をサンプリング周波数として選択するようにする。サンプリング周波数を低くすることは受信装置内の回路の動作周波数を下げることとなり、受信装置の消費電力を受信環境に応じて適応的に抑えることが可能となる。
【００２９】
復調器６からサンプリング周波数切り替え器７に供給される隣接妨害検出信号は、誤り率情報や帯域内ノイズ情報など復調状態の良否を示すものであればよい。また、本説明では隣接妨害検出信号をＡ／Ｄ変換後のデジタル回路で構成された復調器６から供給していたが、サンプリングする前のＡＧＣアンプなどのアナログ回路部で隣接波の存在を検知して隣接妨害検出信号として供給してもよい。
【００３０】
なお、本願の実施の形態１〜４はＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号からのダイレクトコンバージョン方式だけでなく、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号からのアンダーサンプリングにおいても有効である。
【００３１】
また、本願の実施の形態の１〜３で説明した隣接チャネル信号はデジタル波、アナログ波のどちらでも適応可能である。さらに本願の実施の形態の１〜３で述べた希望チャネル信号においてもデジタル波、アナログ波のどちらについても適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の所望の帯域に隣接するチャネルからの妨害の影響を考慮してサンプリング周波数を設定した受信装置はデジタルＴＶ放送、アナログＴＶ放送などの受信装置として有用である。
【００３３】
また、本発明の受信装置はラジオ放送など、あらかじめ周波数帯域をチャネル毎に割り当て隣接チャネルの帯域幅が既知となっている周波数帯においても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンダーサンプリング方式の受信装置を説明するための周波数スペクトル図
【図２】本発明の実施の形態２におけるアンダーサンプリング方式の受信装置を説明するための周波数スペクトル図
【図３】本発明の実施の形態３におけるアンダーサンプリング方式の受信装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態３におけるアンダーサンプリング方式の受信装置のサンプリング周波数切り替え器の構成例を示すブロック図
【図５】従来のアンダーサンプリング方式の受信装置の構成例を示すブロック図
【図６】従来のアンダーサンプリング方式の受信装置において隣接チャネルからの妨害を説明するための周波数スペクトル図
【符号の説明】
【００３５】
１    信号入力端子
２    帯域通過フィルタ
３    ＡＧＣアンプ
４    サンプル・ホールド回路
５    Ａ／Ｄコンバータ
６    復調器
７    サンプリング周波数切り替え器
８    選局回路
９    復号信号出力端子
１０    選択器
１１    発振器ａ
１２    発振器ｂ
【図１】
2005136827.tif 000011
【図２】
2005136827.tif 000012
【図３】
2005136827.tif 000013
【図４】
2005136827.tif 000014
【図５】
2005136827.tif 000015
【図６】
2005136827.tif 000016