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発明の名称 デジタル信号のキャリア周波数測定装置、方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2002−232496(P2002−232496A)
公開日 平成14年8月16日(2002.8.16)
出願番号 特願2001−26572(P2001−26572)
出願日 平成13年2月2日(2001.2.2)
代理人 【識別番号】100097490
【弁理士】
【氏名又は名称】細田 益稔
【テーマコード(参考)】
5K004
5K042
【Fターム(参考)】
5K004 AA08 JJ11 
5K042 BA08 CA23 DA04 FA06 FA11 FA30 JA01
発明者 渡辺 文敏 / 高奥 浩明
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】デジタル信号を変調したデジタル変調信号を受信して、前記デジタル信号の変調に使用した信号の周波数を測定するデジタル変調信号のキャリア周波数測定装置であって、デジタル変調信号の周波数をN倍(Nは正の整数)して出力する周波数逓倍手段と、前記周波数逓倍手段の出力の周波数を測定する周波数カウンタと、を備えたデジタル信号のキャリア周波数測定装置。
【請求項2】前記周波数逓倍手段における前記Nは、前記変調における全てのシンボル点が一点に集まるように定められる、請求項1に記載のデジタル信号のキャリア周波数測定装置。
【請求項3】前記周波数逓倍手段の出力の周波数を1/N倍して、前記周波数カウンタに出力する分周器を備えた、請求項1または2に記載のデジタル信号のキャリア周波数測定装置。
【請求項4】前記デジタル信号がQPSK変調されて前記デジタル変調信号となる、請求項1ないし3のいずれか一項に記載のデジタル信号のキャリア周波数測定装置。
【請求項5】デジタル信号を変調したデジタル変調信号を受信して、前記デジタル信号の変調に使用した信号の周波数を測定するデジタル変調信号のキャリア周波数測定方法であって、デジタル変調信号の周波数をN倍(Nは正の整数)して出力する周波数逓倍工程と、前記周波数逓倍工程の出力の周波数を測定する周波数測定工程と、を備えたデジタル信号のキャリア周波数測定方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CDMA(Code Division Multiple Access)信号等のデジタル変調された信号のキャリア周波数の測定に関する。
【0002】
【従来の技術】CDMA信号等のデジタル変調された信号を受信した際に、変調に使用した信号の周波数(キャリア周波数という)を計測することがある。従来技術におけるデジタル変調信号のキャリア周波数の測定装置の構成を図7に示す。
【0003】受信されたRF(Radio Frequency)信号は、図示省略したダウンコンバータ等により周波数が低下され、IF(Intermediate Frequency)出力として、高速ADC(Analog to Digital Converter:A/Dコンバータ)102に与えられる。高速ADC102は、IF出力をディジタル信号に変換する。IF出力の周波数は、例えば21.4MHzである。IF出力の周波数は、RF信号よりは周波数が低いとはいえ、A/D変換を行うには高い周波数であるため、高速ADCが必要である。高速ADC102の出力したディジタル信号は、高速RAM(Random Access Memory)104に入力される。高速RAM104は、IF出力がディジタル信号に変換された信号を記録する。高速ADC102の出力したディジタル信号もRAMにとっては高速であるため、高速RAMが必要である。高速RAM104の記録内容を使用して、DSP(Digital Signal Processor)106が、位相軌跡法に基づき、キャリア周波数(デジタル信号の変調に使用した信号の周波数)を計測する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような測定法では、高速ADC102、高速RAM104といった、高速な信号の入出力が可能なA/DコンバータやRAMが必要である。また、位相軌跡法を行うために、DSP106といった専用のハードウェアが必要である。このため、変調解析機能を有するスペクトラム・アナライザでなければ、キャリア周波数が測定できない。
【0005】そこで、本発明は、キャリア周波数(デジタル信号の変調に使用した信号の周波数)を簡易に計測できるデジタル信号のキャリア周波数測定装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は、デジタル信号を変調したデジタル変調信号を受信して、デジタル信号の変調に使用した信号の周波数を測定するデジタル変調信号のキャリア周波数測定装置であって、デジタル変調信号の周波数をN倍(Nは正の整数)して出力する周波数逓倍手段と、周波数逓倍手段の出力の周波数を測定する周波数カウンタと、を備えるように構成される。
【0007】上記のように構成されたデジタル信号のキャリア周波数測定装置によれば、デジタル変調信号の周波数をN倍することで、デジタル変調信号から変調成分を除去することができる。そこで、デジタル変調信号から変調成分を除去した信号の周波数を周波数カウンタにより計測すれば、デジタル信号のキャリア周波数を測定できる。
【0008】なお、デジタル信号のキャリア周波数とは、デジタル信号の変調に使用した信号の周波数である。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明であって、周波数逓倍手段におけるNは、変調における全てのシンボル点が一点に集まるように定められる、ものである。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明であって、周波数逓倍手段の出力の周波数を1/N倍して、周波数カウンタに出力する分周器を備えるように構成される。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の発明であって、デジタル信号がQPSK変調されてデジタル変調信号となる、ものである。
【0012】請求項5に記載の発明は、デジタル信号を変調したデジタル変調信号を受信して、デジタル信号の変調に使用した信号の周波数を測定するデジタル変調信号のキャリア周波数測定方法であって、デジタル変調信号の周波数をN倍(Nは正の整数)して出力する周波数逓倍工程と、周波数逓倍工程の出力の周波数を測定する周波数測定工程と、を備えたデジタル信号のキャリア周波数測定方法である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0014】第一の実施形態図1は、本発明の第一の実施形態にかかるデジタル信号のキャリア周波数測定装置10の構成を示すブロック図である。キャリア周波数測定装置10は、送信装置20から送信されるデジタル変調信号(デジタル信号が変調された信号)を受信する。なお、キャリア周波数測定装置10は、後述するようにデジタル変調信号に基づき生成されたRF信号を受信しているのであるが、本質的にはデジタル変調信号を受信していることに変わりはない。送信装置20は、QPSK(quadrature phase shift keying)変調部22、RF(Radio Frequency)信号生成部24、アンテナ26を有する。
【0015】QPSK(quadrature phase shift keying)変調部22は、同じ周波数のデジタル信号I、Qを受け、QPSK変調を行ってデジタル変調信号を出力する。なお、QPSK変調の位相θは、下記の式(1)のように定められる。
【0016】
【数1】

ここで、θは、時間tにおけるQPSK変調の位相である。θn-1は、時間tn-1におけるQPSK変調の位相である。QPSK変調の位相は四種類の値をとるため、mは0,1,2,3の四種類の値をとることとしている。
【0017】QPSK変調の位相を図2に示す。ただし、n=1、2、…とする。よって、QPSK変調の位相の初期値はθ0となる。図2(a)に示すように、QPSK変調におけるシンボル点は、(1)θ0+0、(2)θ0+1/2π、(3)θ0+π、(4)θ0+3/2π、の四種類である。図2(b)にθ0=0とした場合のシンボル点を示す。シンボル点は、(1)0、(2)1/2π、(3)π、(4)3/2π、である。
【0018】図1に戻り、RF信号生成部24は、デジタル変調信号をRF信号に変換して出力し、アンテナ26は、RF信号生成部24の生成したRF信号を送信する。
【0019】キャリア周波数測定装置10は、アンテナ12、IF(Intermediate Frequency)信号生成部14、周波数逓倍器16、周波数カウンタ18を備える。アンテナ12は、アンテナ26から送信されたRF信号を受信する。IF信号生成部14は、RF信号からIF信号を生成する。IF信号の周波数は、例えば21.4MHzである。IF信号生成部14の内部構成を図3に示す。
【0020】IF信号生成部14は、アップコンバータ14a、ダウンコンバータ14b、14cを有する。RF信号の周波数は100Hzから3.6GHzまでの間である。アップコンバータ14aは、RF信号に4−8GHzの周波数の信号を乗算して、4231.4MHzの信号を出力する。RF信号の周波数には幅があるので、アップコンバータ14aに与えるRF信号と乗算するための信号の周波数は可変にして、アップコンバータ14aが4231.4MHzの信号を出力できるようにしている。ダウンコンバータ14bは、アップコンバータ14aの出力に、3.8GHzの周波数の信号を乗算して、421.4MHzの信号を出力する。ダウンコンバータ14cは、ダウンコンバータ14bの出力に、400MHzの周波数の信号を乗算して、21.4MHzの信号を出力する。
【0021】図1に戻り、周波数逓倍器16は、IF信号の周波数をN倍した信号を出力する。ただし、Nは正の整数である。なお、送信装置20において、QPSK変調部22を用いた場合には、N=4であることが最も好ましい。もっとも、たとえばNが4の倍数であっても原理的には動作可能であるので、N=4でなければならないということではない。周波数逓倍器16の内部構成を図4に示す。
【0022】周波数逓倍器16は、コンデンサ16a、SRD(Step Recovery Diodes)16b、逓倍次数選択部16c、バンドパスフィルタ16d、コンパレータ16eを有する。周波数逓倍器16に入力されたIF信号は、コンデンサ16aおよびSRD16bにより、周波数が1以上の整数倍された信号を出力する。例えば、IF信号の周波数が21.4MHzならば、21.4MHz、21.4×2=42.8MHz、21.4×3=64.2MHz、21.4×4=85.6MHz、…を出力する。逓倍次数選択部16cは、IF周波数の何倍の周波数の信号を出力するかを選択するための部分である。バンドパスフィルタ16dは、IF信号の周波数の整数倍の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタである。図4においては、IF信号の周波数の1倍から4倍までのバンドパスフィルタが並列に逓倍次数選択部16cに接続されている。なお、必要に応じて、バンドパスフィルタの通過帯域は選択できる。ここで、逓倍次数選択部16cによって、IF周波数の4倍の周波数の信号を出力することを選択すれば、コンデンサ16aおよびSRD16bにより出力された高調波を21.4×4=85.6MHzの帯域を通過させるバンドパスフィルタに導く。コンパレータ16eは、バンドパスフィルタ16dの出力をTTL/CMOSのレベルの変換して出力する。このようにして、N=4としたときに、出力された信号は、変調の解けた信号となる。
【0023】N=4とすれば、QPSK変調の位相θは4倍され、式(2)のようになる。
【0024】
【数2】

θは、式(1)にあるように四種類の値をとる。しかし、4θは、式(2)にもあるとおり一種類の定数である。すなわち、周波数逓倍器16の出力する信号においては、QPSK変調に関する位相が一種類の定数に固定される。QPSK変調に関する位相が一種類の定数に固定されれば、QPSK変調は、もはや変調とはいえないことになる。よって、周波数逓倍器16の出力する信号は、変調の解けた信号となる。
【0025】図5に、周波数逓倍器16に入力される信号の位相(図5(a)(c))と、周波数逓倍器16が出力する信号の位相(図5(b)(d))を示す。
【0026】図5(a)に示すように、QPSK変調におけるシンボル点は、(1)θ0+0、(2)θ0+1/2π、(3)θ0+π、(4)θ0+3/2π、である。しかし、これらを4倍すれば、全て、4θ0になってしまい、図5(b)に示すように、全てのシンボル点が一点に集まる。図5(c)に、θ0=0とした場合のシンボル点を示す。シンボル点は、(1)0、(2)1/2π、(3)π、(4)3/2π、である。しかし、これらを4倍すれば、全て、0になってしまい、図5(d)に示すように、全てのシンボル点が一点に集まる。
【0027】なお、本発明の第一の実施形態では、QPSK変調を用いたがために、N=4としたが、他の変調方式を用いた場合でも、全てのシンボル点が一点に集まるようにNを決定してやれば同様の効果を奏する。
【0028】図1に戻り、周波数カウンタ18は、周波数逓倍器16の出力の周波数を計測する。すなわち、QPSK変調に使用した信号(ローカル信号)の周波数(ローカル周波数)、すなわちキャリア周波数を計測することになる。
【0029】次に、本発明の第一の実施形態にかかるデジタル信号のキャリア周波数測定装置10の動作を説明する。
【0030】まず、図1を参照して、デジタル信号I、QがQPSK変調部22によりQPSK変調され、デジタル変調信号として出力される。θは、式(1)に示す通りである。デジタル変調信号は、RF信号生成部24により、RF信号に変換される。RF信号は、アンテナ26により送信される。RF信号は、アンテナ12により受信され、IF信号生成部14に入力される。RF信号は、IF信号生成部14において、アップコンバータ14a、ダウンコンバータ14b、14cを通過して、21.4MHzのIF信号となって出力される。IF信号は、周波数逓倍器16に入力されて、周波数が4倍にされる。このとき、シンボル点が一点に集中し、変調成分θが除去される。周波数逓倍器16の出力は、周波数カウンタ18によりその周波数が計測され、QPSK変調に使用した信号(ローカル信号)の周波数(ローカル周波数)、すなわちキャリア周波数が計測される。
【0031】第一の実施形態によれば、デジタル変調信号の周波数をN(=4)倍することで、デジタル変調信号から変調成分θを除去することができる。そこで、デジタル変調信号から変調成分θを除去した信号の周波数を周波数カウンタ18により計測すれば、デジタル信号のキャリア周波数を測定できる。
【0032】第二の実施形態第二の実施形態に係るデジタル信号のキャリア周波数測定装置10は、分周器17を備えたことが、第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。図6は、本発明の第二の実施形態にかかるデジタル信号のキャリア周波数測定装置10の構成を示すブロック図である。
【0033】送信装置20は、QPSK(quadrature phase shift keying)変調部22、RF(Radio Frequency)信号生成部24、アンテナ26を有する。送信装置20の各部は、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
【0034】キャリア周波数測定装置10は、アンテナ12、IF(Intermediate Frequency)信号生成部14、周波数逓倍器16、分周器17、周波数カウンタ18を備える。アンテナ12、IF信号生成部14、周波数逓倍器16は、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
【0035】分周器17は、周波数逓倍器16の出力した周波数を1/N倍する。N=4であれば、1/4倍して出力する。よって、分周器17の出力の周波数は元のIF信号の周波数の21.4MHz(=21.4×4×1/4)である。周波数カウンタ18は、分周器17の出力の周波数を計測する。すなわちキャリア周波数を計測することになる。周波数カウンタ18に入力される信号の周波数は、Nがいかなる値でも、21.4MHzである。21.4MHzの信号により搬送されたデジタル信号I、QをQPSK変調した際に使用した信号の周波数を、周波数カウンタ18は計測することになる。
【0036】次に、本発明の第二の実施形態にかかるデジタル信号のキャリア周波数測定装置10の動作を説明する。
【0037】まず、デジタル信号I、QがQPSK変調部22によりQPSK変調され、デジタル変調信号として出力される。θは、式(1)に示す通りである。デジタル変調信号は、RF信号生成部24により、RF信号に変換される。RF信号は、アンテナ26により送信される。RF信号は、アンテナ12により受信され、IF信号生成部14に入力される。RF信号は、IF信号生成部14において、アップコンバータ14a、ダウンコンバータ14b、14cを通過して、21.4MHzのIF信号となって出力される。IF信号は、周波数逓倍器16に入力されて、周波数が4倍にされる。このとき、シンボル点が一点に集中し、変調成分θが除去される。周波数逓倍器16の出力は、分周器17により、周波数が元の21.4MHzとなる。分周器17の出力は、周波数カウンタ18によりその周波数が計測され、QPSK変調に使用した信号(ローカル信号)の周波数(ローカル周波数)である、デジタル信号のキャリア周波数が計測される。
【0038】第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、周波数カウンタ18には、Nの値に関わらず、IF信号の周波数である21.4MHzの周波数の信号が入力される。よって、周波数カウンタ18は、IF信号の周波数である21.4MHzの入力に対応すればよく、たとえN=4であっても21.4×4=85.6MHzの入力に対応できなくても問題ない。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、デジタル変調信号の周波数をN倍することで、デジタル変調信号から変調成分を除去することができる。そこで、デジタル変調信号から変調成分を除去した信号の周波数を周波数カウンタにより計測すれば、デジタル信号のキャリア周波数を測定できる。




 

 


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