JPH09214385A

JPH09214385A - 信号処理方法および信号処理装置

Info

Publication number: JPH09214385A
Application number: JP34374896A
Authority: JP
Inventors: Mihai Banu; バヌーミハイ; Alex Dec; デクアレックス; Jack Glas; グラスジャック; Mark N Seidel; エヌ．セイデルマーク; Maurice J Tarsia; ジェイ．ターシアマウライス; Hongmo Wang; ワンホンモ
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1997-08-15
Also published as: CA2190545A1; EP0782249A1

Abstract

(57)【要約】【課題】スーパーヘテロダインアーキテクチャにおい
て、低コストのフィルタの使用を可能にする。【解決手段】入力信号と第１の混合信号が混合されて
非ゼロの周波数である第１中間周波数に第１信号を発生
する。第１信号はフィルタリングされる。フィルタリン
グされた第１信号と第２の混合信号が混合されて第１中
間周波数より高い第２中間周波数に第２信号を発生す
る。入力信号と、第１混合信号と直交する第３の混合信
号が混合された第１中間周波数に第３信号を発生する。
第３信号はフィルタリングされる。フィルタリングされ
た第３信号と、第２混合信号と直交する第４の混合信号
が混合されて第２中間周波数に第４信号を発生する。第
４信号と第２信号が加算されて和信号を発生する。第４
信号と第２信号における鏡像信号は互いに大きさが等し
く逆符号であり、和信号において相殺される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パスを通じて送信
された信号を受信する方法および装置の分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】過去数年に例えばセルラ方式のような無
線通信システムが経験した大きな成長は、無線通信を、
選ばれた少数の個人向けの特殊なサービスから、多くの
人々が利用可能なサービスへと変えた。セルラ方式の概
念は、地理的領域をいくつかのセルに分割することを要
求する。各セルは、それぞれのセルサイト（基地局とも
いう）を有し、基地局は、無線交換センタを介して有線
電話網に接続される。セルサイトは、無線周波数（すな
わち、２０，０００Ｈｚ以上の周波数）パスを通じて、
そのセル内の、システムの加入者によって操作される無
線端末（例えば、セルラ電話器）と無線リンクを確立す
る。すると、加入者は、その無線端末を用いて、他の無
線端末との間で、および、電話網に接続された装置との
間で、情報の送受信が可能となる。

【０００３】加入者数の増大は、多くの点でセルラ方式
に歪みを加えており、このような方式の動作と、品質お
よび信頼性を維持することをますます困難にしている。
その結果、米国電気通信産業協会（ＴＩＡ）のような組
織は、セルラ方式に対する増大する需要を満たすための
標準（例えば、欧州のＧＳＭ標準やＩＳ−５４標準）を
作成している。セルラ方式の容量を増大させるため、こ
れらの標準は一般に、セルラ信号が送信される（また、
その結果受信される）パワーを縮小している。送信器パ
ワーを縮小することにより、非隣接セル（すなわち、２
つのセルに共通の（２つのセルで使用される）周波数が
互いに干渉しないように十分な距離だけ離れたセル）に
おける周波数の再利用を増大させることができる。ま
た、これらの標準では、セルに割り当てられる周波数の
スペクトルをより効率的に利用する。この効率の増大に
より、多数のユーザがシステムにアクセスすることが可
能となる。その結果、加入者の需要を満たすほどに十分
な品質の信号（例えば、音声信号）を加入者に対して出
力するように、受信信号はセルラ方式の受信器によって
処理されなければならない。受信信号が低パワーである
ときも、さまざまなパワーレベルの他の信号が受信器の
アンテナで（必要な信号とともに）受信されるような環
境で受信信号を処理するときにも、品質は維持されなけ
ればならない。

【０００４】受信器における受信信号の処理には３つの
主要な作用が関係する。受信器は、受信信号を（１）増
幅し、（２）同調および周波数変換し、（３）フィルタ
リングしなければならない。

【０００５】受信信号のパワーは小さく、一般に−１０
０ｄＢｍのオーダであるため、受信器はまず受信信号を
増幅しなければならない。もともと送信される信号が標
準草案に従ってパワーが制限されているためのみなら
ず、送信アンテナと受信アンテナの間の無線周波数（Ｒ
Ｆ）リンクを通じて伝搬するにつれて信号のパワーは減
少するために、受信信号のパワーは小さい。受信信号の
パワーは、後続の処理（例えば、フィルタリングや同
調）のために、その信号を他の信号およびノイズから区
別するように増幅されなければならない。

【０００６】また、受信器は、同調および周波数変換の
動作を実行しなければならない。大気は、長距離にわた
って、ＲＦ信号の伝送は支持するが、音響信号やディジ
タルベースバンド信号の伝送は支持しない。その結果、
セルラ電話信号は、ベースバンド信号を用いてＲＦ信号
の何らかのパラメータ（例えば周波数や位相）を変化さ
せる（すなわち、変調する）ことによって送信される。
例えば、セルラ電話信号は、１ＧＨｚ付近の周波数で送
信される。その結果、そのような信号を受信したら、そ
の信号を復調前にベースバンド領域に再変換しなければ
ならない。

【０００７】最後に、受信器はフィルタリング動作を実
行しなければならない。特に、無線端末のアンテナでは
一般に多くの信号が受信されるが、その受信信号のうち
の１つのみが加入者に必要なものであり、その受信信号
は一般に他の受信信号よりもずっと低いパワーである。
例えば、セルラ電話器のアンテナは、他のセルラ電話器
や基地局を含むさまざまな発信源から通信パスを通じて
信号を受信するため、セルラ電話器の受信器は他のすべ
ての受信信号をフィルタリングにより除去しなければな
らない。

【０００８】現在のセルラ受信器は一般にこれらの３つ
の動作を、スーパーヘテロダイン受信器アーキテクチャ
として知られる受信器アーキテクチャを用いることによ
り実行する。スーパーヘテロダイン受信器アーキテクチ
ャは、複数段で次々と増幅およびフィルタリング動作を
実行し、各段は中間周波数（後述）で行われ、その中間
周波数に受信信号は変換される。これらの段は、受信信
号がベースバンドに変換されるまで続く（例えば、Simo
n Haykin, "Communication Systems" (3rd ed.), John
Wiley & Sons, Inc., New York, 1994参照）。

【０００９】スーパーヘテロダイン受信器アーキテクチ
ャを図１に示す。目的とする受信信号は、他の信号およ
びノイズとともに、アンテナ１０５で受信される。説明
のため、アンテナ１０５に入力する信号のスペクトル
は、０．９５ＧＨｚを中心とする目的の信号からなるス
ペクトル１０２であるとする。目的信号のパワーは、ア
ンテナで受信される他の信号のパワーより小さい。デュ
プレクサ１０６は、アンテナ１０５で受信される信号の
バンドパスフィルタとして作用する。デュプレクサ１０
６から出力される信号のスペクトルはスペクトル１０７
である。デュプレクサ出力信号は増幅器１１０で増幅さ
れた後、鏡像拒絶フィルタ１１２に入力される。鏡像拒
絶フィルタ１１２は、「鏡像」（イメージ）発生問題を
除去するように設計されている。

【００１０】鏡像発生問題は、周波数変換を実行するた
めに受信器によって用いられる混合および乗算に固有の
ものである。鏡像拒絶問題は以下のように説明される。
２つの信号（例えば、周波数ｆ１における目的とする受
信信号と、周波数ｆ２で受信器で発生される局所発振器
信号。ただし、ｆ２＞ｆ１）が混合される場合、その結
果は２つの混合信号となり、それぞれ２つの信号周波数
の和および差に現れる。混合信号は、一方が周波数（ｆ
１＋ｆ２）を中心とし他方が周波数（ｆ２−ｆ１）を中
心とするということを除いては同一である。受信アプリ
ケーションでは一般に、一方の混合信号を検出すること
しか要求されない。（ｆ２−ｆ１）を中心とする混合信
号を必要としていると仮定する。周波数（ｆ２−ｆ１）
は中間周波数（ＩＦ）ともいう。しかし、注意すべき点
であるが、（ｆ２＋（ｆ２−ｆ１））という周波数の信
号もミキサに入力される場合（例えば、それが前にフィ
ルタリングにより除去されていない場合）、その結果、
もう１つの混合信号も（ｆ２−ｆ１）にあることにな
る。このもう１つの混合信号が、十分なパワーを有する
場合、目的信号および局所発振器によって（ｆ２−ｆ
１）に生成される混合信号を不明瞭にする。周波数（ｆ
２＋（ｆ２−ｆ１））における信号が、目的信号ｆ１に
対するいわゆる「鏡像信号」である。このように、受信
器は、目的信号（ｆ１）と局所発振器（ｆ２）の鏡像の
信号を除去あるいは拒絶することが必要となる。

【００１１】鏡像拒絶作業を実行するために存在する技
術の１つのクラスには、ヒルベルト変換法およびウィー
バーの方法が含まれる（例えば、Haykinの前掲書、およ
び、D. K. Weaver, "A Third Method of Generation an
d Detection of SSB Signals", Proc. IRE, pp.1703-17
05, December 1956参照）。これらの方法はいずれも、
スーパーヘテロダイン受信器アーキテクチャのように鏡
像信号を除去するためにフィルタリングをする代わり
に、信号相殺技術を用いる。特に、これらの方法は、鏡
像信号と大きさが等しく逆符号の信号を発生し、発生し
た信号を鏡像信号に加える。その結果、鏡像信号と発生
した信号の両方が相殺され、ＩＦの所望の信号の処理が
可能となる。

【００１２】しかし、ヒルベルト変換法の場合、十分な
鏡像拒絶を（６０ｄＢのオーダで）得るためには、発生
した信号と鏡像信号の間の位相整合および振幅整合の許
容誤差がそれぞれ０．１°のオーダおよび０．１％以内
ということが一般に要求される。このような許容誤差を
集積回路を用いて達成するのは困難であり高価となる。
鏡像信号が隣接する信号によって（例えば、図１のスペ
クトル１０２で目的信号に近い信号のような小さいパワ
ーの信号によって）引き起こされる場合には、必要とな
る鏡像拒絶は少量である。しかし、正確にヒルベルト変
換を実行するために要求される帯域幅にわたって一様に
十分な帯域幅の信号の位相をシフトするヒルベルト変換
法を実装するように素子を構成することは同様に困難で
高価となる。

【００１３】鏡像拒絶のためのウィーバー法の１つの場
合、目的とする受信ＲＦ信号は最初に、目的とする受信
ＲＦ信号を、その受信ＲＦ信号の搬送波周波数と同じ周
波数の局所発振器と混合することによって「ｄｃ」（す
なわち、周波数ゼロ）に変換される。次に、その結果の
信号を第２の非ゼロ周波数に変換される。しかし、この
鏡像拒絶の方法は一般に十分な性能を達成しない。その
理由は、この方法はゼロ週端数に大きいオフセット信号
（搬送波周波数とその搬送波周波数における局所発振器
の混合によって引き起こされる）を生成し、このオフセ
ット信号は一般に目的信号を不明瞭にするためである。
もう１つの場合、鏡像拒絶のためのウィーバーの方法
は、目的とする受信信号を第１ＩＦという低い周波数に
変換してから、第２ＩＦというさらに低い周波数に変換
する。残念ながら、図１のスペクトル１０２のようなセ
ルラ方式で現れる信号環境では、このような中間周波数
への混合は一般に、再び６０ｄＢ以上のオーダでの鏡像
拒絶を必要とする。このような大量の鏡像拒絶は、回路
素子の性能特性を正確に整合させることが不可能である
ことにより達成が困難である。このように、鏡像拒絶の
ためのヒルベルト変換法およびウィーバーの方法はいず
れも、目的とする信号が低パワーであり、より大きいパ
ワーの信号によって包囲されている場合には、実装が困
難で高価となる。

【００１４】図１に戻って、スーパーヘテロダインアー
キテクチャは、フィルタリングに基づく鏡像拒絶のため
のあるクラスの技術を用いる。特に、スーパーヘテロダ
インアーキテクチャは、混合動作の前に鏡像周波数を減
衰させるように、鏡像拒絶フィルタ１１２のような鏡像
拒絶フィルタを使用し、それにより、ＩＦ周波数に存在
する信号のみが、目的とする受信信号と局所発振器の混
合によって生成される信号となることを保証する。鏡像
拒絶フィルタ１１２から出力される信号のスペクトルは
スペクトル１１３である。次に、第１のミキサ１１６
で、信号は、第１の発振器１２０によって発生される信
号と混合される（すなわち、その信号によって変換され
る）。第１ミキサ１１６からの出力はチャネル選択フィ
ルタ１３０に入力される。チャネル選択フィルタ１３０
は、混合信号のうちの１つを中心とするバンドパスフィ
ルタである。チャネル選択フィルタ１３０によって出力
される信号のスペクトルはスペクトル１３５である。こ
のフィルタリングされた信号は、可変利得増幅器１４０
によって増幅され、第２のミキサ１４７で、第２の発振
器１４５によって発生された信号と混合される。混合、
フィルタリングおよび増幅の動作は、目的とする信号の
十分な増幅およびフィルタリングが達成されるまで反復
され、その時点で、結果として得られる信号（そのスペ
クトルは１５０）が復調器１６０に入力される。復調器
１６０の目的は、システム加入者によってもともと発生
された信号を復元することである。

【００１５】スーパーヘテロダインアーキテクチャは、
新たに作成されたセルラ電話標準においても受信器動作
の要件を満たすために使用可能ではあるが、このアーキ
テクチャは一般に、フィルタリングおよび同調の動作の
ために表面音波フィルタのような高価なフィルタの使用
を必要とする。このような高価なフィルタは、現在のセ
ルラ受信器の回路素子のコストのかなりの部分となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このように、セルラ方
式が容量を増大しようとするにつれて、目的とする受信
信号を処理する際の作業はさらに困難となり、受信器は
一般に、その作業を達成するために高価な素子を必要と
する。従って、受信器性能要件を満たしながら、低コス
トで、通信パスを通じて信号を受信する方法および装置
の改良が必要とされている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、鏡像信
号を拒絶するために用いられる信号は、最初に目的信号
を第１の非ゼロ中間周波数（ＩＦ）に変換した後、第１
中間周波数より高い第２中間周波数に変換することによ
って目的信号を処理する際に生成される。特に、本発明
の認識によれば、目的信号に隣接する周波数あるいは目
的信号に近い周波数の信号（一般に目的信号よりパワー
が大きい）は、目的信号に隣接しない信号あるいは目的
信号に近くない信号よりもパワーが一般に小さい。本発
明の認識によれば、鏡像信号が、目的信号に隣接する周
波数あるいは目的信号に近い周波数によって引き起こさ
れる場合、必要とされる鏡像拒絶は少量である。さら
に、本発明の認識によれば、このような鏡像拒絶は、ま
ず低いＩＦに変換してから、高いＩＦに変換することに
よって、比較的低コストで高いＩＦで十分な性能を提供
することができるフィルタのような素子を利用するよう
にすることにより実現される。

【００１８】特に、本発明の方法および装置では、入力
信号と第１の混合信号が混合されて第１中間周波数に第
１信号を発生する。この第１中間周波数は非ゼロの周波
数である。第１信号はフィルタリングされる。フィルタ
リングされた第１信号と第２の混合信号が混合されて第
２中間周波数に第２信号を発生する。この第２中間周波
数は第１中間周波数より高い。入力信号と第３の混合信
号が混合された第１中間周波数に第３信号を発生する。
この第３混合信号は第１混合信号と直交する。第３信号
はフィルタリングされる。フィルタリングされた第３信
号と第４の混合信号が混合されて第２中間周波数に第４
信号を発生する。この第４混合信号は第２混合信号と直
交する。第４信号と第２信号が加算されて和信号を発生
する。第４信号と第２信号における鏡像信号は互いに大
きさが等しく逆符号であり、和信号において相殺され
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図２に、本発明の方法および装置
を使用可能なシステムを示す。特に、図２は、セルラシ
ステムと呼ばれるタイプの無線通信システムの図であ
る。システムによってサービスされる地理的領域は通
常、いくつかのモザイク状の領域すなわちセル２０１−
ｉに分割される。図示されているように、各セルは６角
形で表されている。しかし、実際には、各セルは一般
に、システムによってサービスされる地理的領域のトポ
ロジーに応じて不規則な形状をとる。各セル内にはそれ
ぞれのセルサイトすなわち基地局２０２−ｉがある。基
地局２０２−ｉは、無線交換センタ２０５を介して、有
線電話網２０７に接続される。基地局２０２−ｉおよび
無線交換センタ２０５は、無線インフラストラクチャを
構成する。各セルサイト２０２−ｉは、無線端末（他の
セル内のものを含む）および電話網２０７に接続された
装置２０９−ｋ（例えば、電話機やファクシミリ機）と
の間で情報（例えば、データ、音声、映像、文書を表す
信号）を送受信するために、セル内のシステム加入者に
よって操作される無線端末２０３−ｉ，ｊと無線周波数
（ＲＦ）通信パスを介して無線通信を確立する。

【００２０】図３は、音声信号を送受信するセルラ電話
機を例にした、無線端末２０３−ｉ，ｊを構成する素子
のブロック図である。無線端末２０３−ｉ，ｊは、基地
局２０２−ｉから目的とする信号を受信する。無線端末
２０３−ｉ，ｊは、送信器３５０−ｉ，ｊおよび受信器
３７０−ｉ，ｊからなる。送信器３５０−ｉ，ｊは、ト
ランスデューサ３５６−ｉ，ｊ、変調器３５４−ｉ，ｊ
およびＲＦ送信器３５２−ｉ，ｊからなる。受信器３７
０−ｉ，ｊおよび送信器３５０−ｉ，ｊは、装置３０２
（例えば、スイッチまたはデュプレクサ）を介してアン
テナ３１５−ｉ，ｊを共有する。情報を送信するために
は、トランスデューサ３５６−ｉ，ｊは音声のようなベ
ースバンド信号を受け取り、それを電気信号に変換す
る。この電気信号は変調器３５４−ｉ，ｊに入力され
る。変調器３５４−ｉ，ｊは、この電気信号を用いて、
ＲＦ信号の何らかのパラメータを変化させる（すなわ
ち、変調する）。例えば、ＧＳＭ標準は、ガウシアン最
小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）変調というタイプのＲ
Ｆ変調を用いる。変調されたＲＦ信号はＲＦ送信器３５
２−ｉ，ｊによって通信パスを通して、アンテナ３１５
−ｉ，ｊを介してＲＦリンクに送信される。受信器３７
０−ｉ，ｊは、ＲＦ受信器３７２−ｉ，ｊ、復調器３７
４−ｉ，ｊおよびトランスデューサ３７６−ｉ，ｊから
なる。ＲＦ受信器３７２−ｉ，ｊは、アンテナ３１５−
ｉ，ｊで目的とする信号を受け取り、その信号をフィル
タリングし、増幅し、変換して、復調器３７４−ｉ，ｊ
が、目的とする受信信号を変調するために用いられたパ
ラメータの変動を表す電気信号を復元することができる
ようにする。復調は、アナログ変調でもディジタル変調
でもよい。復調器は、情報を送信するために用いられた
変調方式に応じて、例えば同期または包絡線検出法を用
いる。電気信号は、トランスデューサ３７６−ｉ，ｊに
よって音響信号に変換される。

【００２１】無線インフラストラクチャ（例えば、基地
局および無線交換センタ）および無線端末は異なる主体
によって製造されることもあるが、それらの間の電磁イ
ンタフェースを規制する１つまたは複数の標準（例え
ば、ＡＭＰＳやＧＭＳ標準）に従っているため、それら
は互いに互換性がある。上記のような、過去数年間の無
線通信の大きな成長は、標準の合意への支持を重要なも
のにしている。

【００２２】標準によって規制される１つの点は、無線
端末の受信器の性能である。特に、受信器（例えば、Ｒ
Ｆ受信器３７２−ｉ，ｊ）が目的とする信号を正しく受
信すること（すなわち、目的とする受信信号を受け取り
満足な品質のベースバンド信号を出力すること）ができ
る能力が規定されている。例えば、セルラ通信に対する
ＧＳＭ方式を考える。この方式では、目的とする受信信
号は、およそ０．９２５〜０．９６０ＧＨｚの周波数範
囲内の搬送波周波数に対する２００ｋＨｚチャネルにあ
る。また、目的とする受信信号が０．９５ＧＨｚを中心
とする２００ｋＨｚチャネルにあるような特定実施例を
考える。図４に、ＧＳＭ標準によって規定される、この
実施例に対する受信器動作の１つの要件の例を示す
（０．９０ＧＨｚ以下および１．０ＧＨｚ以上の信号
は、装置３０２−ｉ，ｊによって実行されるようなフィ
ルタリングを反映して縮小されている）。この例では、
受信器は、図に示されているような他の周波数およびパ
ワーレベルの信号の存在の下で、０．９５０ＧＨｚのＲ
Ｆ周波数を中心とする２００ｋＨｚチャネルで−９８ｄ
Ｂｍのパワーの目的信号を受信することができることが
要求される。図５は、図４のスペクトルの拡大図であ
る。図６は、図示されているような隣接チャネルの信号
の存在の下で、受信器が−８５ｄＢｍの信号を受信する
ことができることが要求される、ＧＳＭ標準の下でのも
う１つの受信器要件を示す。注意すべき点であるが、Ｇ
ＳＭ標準は、目的信号に隣接するチャネルの信号の振幅
が、目的信号より９ｄＢ以上高くならないように制限し
ている。

【００２３】図３のシステムにおけるＲＦ受信器３７２
−ｉ，ｊで用いられる本発明の装置のブロック図を図７
に示す。図８は、図７の本発明の装置によって実行され
る本発明の方法のステップを示す。これらの本発明の方
法および装置は、鏡像拒絶のためのウィーバーの方法の
欠点を克服することができるという本発明による認識を
実現したものである。特に、受信したＲＦ信号は、第１
の、非ゼロＩＦ周波数に変換された後、第２の、より高
い周波数に変換される。しかし、第１ＩＦは、以下で説
明するように、ゼロに近い。変換を実行する際に、その
変換動作によって引き起こされる鏡像信号を拒絶するた
めに用いられる信号が生成される。このようにして、本
発明の方法では、鏡像拒絶が実現され、第２ＩＦ周波数
を中心とする安価なフィルタ（例えば、ＦＭラジオ用に
大量生産されているもの）をチャネル選択のために使用
することができる。本発明の方法および装置は、目的と
する信号が特定の周波数範囲内の搬送波周波数で受信さ
れ、その範囲内の他の信号（特に、目的とする信号に隣
接するチャネルの信号）のパワーが、例えばＧＳＭ標準
では目的とする信号より９ｄＢ以上高くならないと制限
されているという事実を利用しており、これにより、こ
れらの周波数の鏡像拒絶が実現される。

【００２４】図７に戻って、増幅器６１２への入力が図
４のスペクトルであると仮定する。増幅器６１２から出
力される信号のスペクトルはスペクトル６１３である。
増幅器６１２から出力される信号は２つのパスに入力さ
れる。上方のパスは点Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｄ２というパスであ
り、下方のパスは点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ１というパスであ
る。これらの２つのパスは、周波数変換の系列が第１Ｉ
Ｆから第２の、より低いＩＦ周波数へのものではなく、
第１の、非ゼロＩＦ周波数から、より高いＩＦ周波数へ
のものであるということに基づく鏡像拒絶を実現する。

【００２５】ＡからＤ１へのパスに沿った第１の動作を
考える。ステップ７１０で、増幅器６１２から出力され
た信号はまず第１のミキサ６０７で第１の混合信号と混
合される。第１混合信号は、第１の位相スプリッタ６０
６から出力される信号である。第１位相スプリッタ６０
６は、第１の局所発振器６０５から入力される信号を、
第１の成分と第２の成分に分割する。これらの成分は直
交する。すなわち、一方の成分の位相は、他方の成分の
位相に対して、ｎ（３６０°）±９０°（ｎ＝０，±
１，±２，±３，...）となっている。簡単のため、こ
れらの成分を正弦波および余弦波とみなし、余弦波は正
弦波の位相を９０°だけ遅らせたものとして記述される
とする。この例では、第１局所発振器６０５からの信号
の周波数は９４９．９ＭＨｚ、すなわち、目的とする信
号に隣接したチャネルと目的信号自身の間の周波数であ
る。説明のため、遅延成分（すなわち、余弦波成分）が
第１ミキサ６０７に入力されると仮定する。第１ミキサ
６０７に入力された２つの信号を図９のＡ（正の周波数
軸のみを示す）に示す。上記のように、混合動作によ
り、２つの混合信号が生成する。ステップ７２０で、フ
ィルタ６１４は、低いほうの周波数の混合信号を選択す
る。フィルタ６１４は、ｄｃ阻止フィルタ、すなわち、
ｄｃの信号を大幅に減衰させることにより局所発振器の
自己混合（アンテナに供給される局所発振器信号が、回
路素子の不整合により反射されることにより引き起こさ
れる）によって引き起こされるｄｃ成分を除去するフィ
ルタでもある。フィルタ６１４から出力される信号のス
ペクトルはスペクトル６１５である。これを図９のＢに
さらに詳細に示す。注意すべき点であるが、目的とする
スペクトル（陰を施したスペクトル）は、同じ周波数範
囲内の混合信号から生じる（そしてそのためフィルタ６
１４によって除去されていない）重畳するスペクトル
（ハッチングを施したスペクトル）によって不明瞭にさ
れている。

【００２６】ステップ７３０で、フィルタ６１４から出
力された信号は次に第２のミキサ６１７で第２の混合信
号と混合される。第２混合信号は、第２の位相スプリッ
タ６１８から出力される信号である。第２位相スプリッ
タ６１８は、第２の局所発振器６１９から入力される信
号を第１の成分と第２の成分に分割する。これらの成分
の位相は直交する。簡単のため、これらの成分は負の正
弦波および余弦波とみなし、負の正弦波は、余弦波の位
相を９０°だけ遅らせたものとして記述されるとする。
第２局所発振器６１９からの信号の周波数は例えば１
０．６または１０．８ＭＨｚである。余弦波成分が第２
ミキサ６１７に入力されると仮定する。第２ミキサ６１
７に入力された２つの信号を図９のＣに示す。第２ミキ
サ６１７の出力は点Ｄ１でシステム６３０に入力され
る。

【００２７】この時点で、ＡからＥ、Ｆ、Ｄ２のパスに
沿った動作を考える。ステップ７４０で、増幅器６１２
から出力されＡ、Ｅ、Ｆ、Ｄのパスに従う信号はまず第
３のミキサ６４７で第３の混合信号と混合される。第３
混合信号は、第１位相スプリッタ６０６から出力される
成分である。ここで想起すべき点であるが、第１位相ス
プリッタ６０６は第１局所発振器６０５から入力される
信号を２つの成分に分割し、それらの成分の位相は直交
している。第１位相スプリッタ６０６から第１ミキサ６
０７に入力されなかった成分が第３ミキサ６４７に入力
される。すなわち、上記のミキサ６０７に入力された新
合成分の選択に従うと、この例では、先行するすなわち
正弦波成分が第３ミキサ６４７に入力される。その結
果、第３ミキサ６４７から出力される信号のスペクトル
は、第１ミキサ６０７から出力されるスペクトルと、負
の周波数成分の振幅が反転されることを除いては同じも
のとなる。ステップ７５０で、フィルタ６６４は、低い
ほうの周波数の混合信号を選択する。フィルタ６６４
は、ｄｃ阻止フィルタでもある。

【００２８】ステップ７６０で、ローパスフィルタ６６
４から出力される信号は次に第４のミキサ６６７で第４
の混合信号と混合される。第４混合信号は、第２位相ス
プリッタ６１８から出力される信号である。この例で
は、第２位相スプリッタ６１８から出力される信号は、
第２局所発振器６１９の遅延すなわち負の正弦波成分で
ある。第２局所発振器６１９からの信号の周波数は１
０．６または１０．８ＭＨｚである。ステップ７７０
で、ミキサ６６７の出力は点Ｄ２でシステム６３０に入
力される。システム６３０（これは、例えば、加算器か
らなる）は、ミキサ６０７から出力された信号とミキサ
６６７から出力された信号の関数として出力信号を生成
する。

【００２９】このように、システム６３０への入力は２
つの信号であり、それらのスペクトルは、目的の信号を
表す成分は同相であるが、鏡像信号を表す成分は１８０
°位相がずれており、それらの信号が加算されるとその
結果は目的の信号のみとなるようになっている。さら
に、図９のＤに示したように、結果として得られる信号
は１０．７ＭＨｚを中心とする。この周波数は、フィル
タ６７５として、高性能で安価な受動フィルタが利用可
能なものである。このようなフィルタは、カーラジオや
家庭用ステレオのような装置でＦＭ放送信号を受信する
際に用いられる周波数範囲のフィルタとしての需要によ
り利用可能なものである。フィルタ６７５によるバンド
パスフィルタリングおよび増幅器６８０における増幅の
後の出力信号のスペクトルはスペクトル６８５である。
増幅器６８０の出力は復調器６９０に入力され、受信信
号への変調に用いられたベースバンド信号が復元され
る。

【００３０】以上、本発明の方法および装置について、
特定のハードウェアまたはソフトウェアを参照せずに説
明した。しかし、本発明の方法および装置について、当
業者であればそのようなハードウェアまたはソフトウェ
アを容易に実現できるように説明した。また、本発明の
方法および装置について、セルラ電話システムを介して
音声信号を送信する場合に関して説明したが、当業者に
は認識されるように、本発明は他の場合にも適用可能で
ある。例えば、映像信号のような他の情報信号も送信可
能である。また、本発明の方法および装置は、ＧＳＭ標
準に従う目的とする受信信号の処理に限定されるもので
はない。ＩＳ−９６やＩＳ−１３６標準のような他のセ
ルラおよび無線の標準に準拠する信号においても、適当
な検出器を使用して、本発明の方法および装置を用いて
処理してベースバンド信号を復元することができる。本
発明の方法および装置は、ＦＳＫ（周波数シフトキーイ
ング）やＤＱＰＳＫ（差分直交位相シフトキーイング）
伝送のような、セルラ電話アプリケーション以外の無線
通信アプリケーションに使用可能である。さらに、本発
明の方法および装置は、ケーブルテレビジョン方式のよ
うな、有線ＲＦ通信アプリケーションの通信パスにも使
用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ス
ーパーヘテロダインアーキテクチャにおいて、フィルタ
リングおよび同調の動作のために表面音波フィルタのよ
うな高価なフィルタの使用を必要とせず、低コストのフ
ィルタの使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スーパーヘテロダイン受信器のアーキテクチャ
の図である。

【図２】無線通信システムの図である。

【図３】無線端末を構成する素子のブロック図である。

【図４】受信器がＧＳＭ標準の下で動作するのを要求さ
れる信号の第１のスペクトルの図である。

【図５】受信器がＧＳＭ標準の下で動作するのを要求さ
れる信号の第２のスペクトルの図である。

【図６】受信器が動作するのを要求される信号のスペク
トルの拡大図である。

【図７】信号を受信する本発明の装置のブロック図であ
る。

【図８】信号を受信する本発明の方法のステップの図で
ある。

【図９】本発明の装置によって発生される信号のスペク
トル例の図である。

【符号の説明】

１０２スペクトル１０５アンテナ１０６デュプレクサ１０７スペクトル１１０増幅器１１２鏡像拒絶フィルタ１１３スペクトル１１６第１ミキサ１２０第１発振器１３０チャネル選択フィルタ１３５スペクトル１４０可変利得増幅器１４５第２発振器１４７第２ミキサ１５０スペクトル１６０復調器２０１セル２０２基地局２０３無線端末２０５無線交換センタ２０７有線電話網２０９装置３０２装置３１５アンテナ３５０送信器３５２ＲＦ送信器３５４変調器３５６トランスデューサ３７０受信器３７２ＲＦ受信器３７４復調器３７６トランスデューサ６０５第１局所発振器６０６第１位相スプリッタ６０７第１ミキサ６１２増幅器６１３スペクトル６１４フィルタ６１５スペクトル６１７第２ミキサ６１８第２位相スプリッタ６１９第２局所発振器６３０システム６４７第３ミキサ６６４フィルタ６６７第４ミキサ６７５フィルタ６８０増幅器６８５スペクトル６９０復調器

フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 ＭｏｕｎｔａｉｎＡｖｅｎｕｅ, ＭｕｒｒａｙＨｉｌｌ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者アレックスデクアメリカ合衆国，10025 ニューヨーク, ニューヨーク，ダブリューワンハンドレッドサーティーンスストリート 600, アパートメントナンバー10シー６ (72)発明者ジャックグラスオランダ，エムイーデルフト 2623，リエトゴースストラーット 67 (72)発明者マークエヌ．セイデルアメリカ合衆国，07974 ニュージャージー，ニュープロヴィデンス，エヴァーグリーンアヴェニュー 19 (72)発明者マウライスジェイ．ターシアアメリカ合衆国，07067 ニュージャージー，コロニア，モーニングサイドロード 48 (72)発明者ホンモワンアメリカ合衆国，07060 ニュージャージー，ワッチング，リッジロード 126

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号と第１混合信号を混合して、非
ゼロ周波数である第１中間周波数の第１信号を生成する
ステップと、第１フィルタにより前記第１信号をフィルタリングする
ステップと、フィルタリングされた前記第１信号と第２混合信号を混
合して、前記第１中間周波数より高い第２中間周波数の
第２信号を生成するステップと、前記入力信号と、前記第１混合信号と直交する第３混合
信号を混合して、前記第１中間周波数の第３信号を生成
するステップと、第２フィルタにより前記第３信号をフィルタリングする
ステップと、フィルタリングされた前記第３信号と、前記第２混合信
号と直交する第４混合信号を混合して、前記第２中間周
波数の第４信号を生成するステップと、前記第４信号と前記第２信号の関数として出力信号を生
成するステップとからなることを特徴とする、信号処理
方法。
【請求項２】前記出力信号をバンドパスフィルタリン
グするステップをさらに有することを特徴とする請求項
１の方法。
【請求項３】前記第１フィルタはｄｃ阻止フィルタお
よびローパスフィルタからなり、該ローパスフィルタの
遮断周波数は前記第１中間周波数より高いことを特徴と
する請求項１の方法。
【請求項４】前記第２フィルタはｄｃ阻止フィルタお
よびローパスフィルタからなり、該ローパスフィルタの
遮断周波数は前記第１中間周波数より高いことを特徴と
する請求項１の方法。
【請求項５】前記入力信号は、通信パスを通じて信号
を受信するステップにより生成されることを特徴とする
請求項１の方法。
【請求項６】前記入力信号は、さらに、受信した信号をフィルタリングするステップと、前記受信した信号を増幅して前記入力信号を生成するス
テップとにより生成されることを特徴とする請求項５の
方法。
【請求項７】前記第１混合信号は第１局所発振器信号
の第１成分であり、前記第３混合信号は前記第１局所発
振器信号の第２成分であり、該第１成分および該第２成
分は、前記第１局所発振器信号の第２成分が前記第１局所発振
器信号の第１成分と直交するように前記第１局所発振器
信号を位相分割して前記第１成分および前記第２成分を
生成するステップにより生成されることを特徴とする請
求項１の方法。
【請求項８】前記第２混合信号は第２局所発振器信号
の第１成分であり、前記第４混合信号は前記第２局所発
振器信号の第２成分であり、該第１成分および該第２成
分は、前記第２局所発振器信号の第２成分が前記第２局所発振
器信号の第１成分と直交するように前記第２局所発振器
信号を位相分割して前記第１成分および前記第２成分を
生成するステップにより生成されることを特徴とする請
求項１の方法。
【請求項９】前記入力信号は、ｆ_Lを下限搬送波周波
数としｆ_Hを上限搬送波周波数とする搬送波周波数範囲
内の搬送波周波数を有し、前記第１中間周波数はｆ_Hと
ｆ_Lの差の半分より小さい周波数であることを特徴とす
る請求項１の方法。
【請求項１０】前記第１中間周波数は、前記入力信号
の搬送波周波数と他の信号の搬送波数端数の差の半分に
等しく、前記他の信号のパワーレベルは前記入力信号の
パワーレベルと関連することを特徴とする請求項１の方
法。
【請求項１１】前記第１中間周波数は、前記入力信号
の搬送波周波数と他の信号の搬送波数端数の差の半分に
等しく、前記他の信号は前記入力信号に隣接するチャネ
ルにあることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１２】前記第２中間周波数は１０．６〜１
０．８ＭＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１
の方法。
【請求項１３】無線通信システムの無線端末で入力信
号を処理する方法において、前記入力信号と第１局所発振器信号の第１成分を第１ミ
キサに入力して非ゼロ周波数である第１中間周波数の第
１信号を生成するステップと、前記第１信号を第１フィルタに入力するステップと、フィルタリングされた前記第１信号と第２局所発振器信
号の第１成分を第２ミキサに入力して、前記第１中間周
波数より高い第２中間周波数の第２信号を生成するステ
ップと、前記入力信号と、前記第１局所発振器信号の第１成分と
直交する前記第１局所発振器信号の第２成分を第３ミキ
サに入力して前記第１中間周波数の第３信号を生成する
ステップと、前記第３信号を第２フィルタに入力するステップと、フィルタリングされた前記第３信号と、前記第２局所発
振器信号の第１成分と直交する第２局所発振器信号の第
２成分を第４ミキサに入力して、前記第２中間周波数の
第４信号を生成するステップと、前記第４信号と前記第２信号の関数として出力信号を生
成するステップとからなることを特徴とする、信号処理
方法。
【請求項１４】前記出力信号をバンドパスフィルタリ
ングするステップをさらに有することを特徴とする請求
項１３の方法。
【請求項１５】前記第１フィルタはｄｃ阻止フィルタ
およびローパスフィルタからなり、該ローパスフィルタ
の遮断周波数は前記第１中間周波数より高いことを特徴
とする請求項１３の方法。
【請求項１６】前記第２フィルタはｄｃ阻止フィルタ
およびローパスフィルタからなり、該ローパスフィルタ
の遮断周波数は前記第１中間周波数より高いことを特徴
とする請求項１３の方法。
【請求項１７】前記入力信号は、通信パスを通じて信
号を受信するステップにより生成されることを特徴とす
る請求項１３の方法。
【請求項１８】前記入力信号は、さらに、受信した信号をフィルタリングするステップと、前記受信した信号を増幅して前記入力信号を生成するス
テップとにより生成されることを特徴とする請求項１７
の方法。
【請求項１９】前記第１局所発振器信号の第１成分お
よび前記第１局所発振器信号の第２成分は、前記第１局所発振器信号の第２成分が前記第１局所発振
器信号の第１成分と直交するように前記第１局所発振器
信号を位相分割して前記第１成分および前記第２成分を
生成するステップにより生成されることを特徴とする請
求項１３の方法。
【請求項２０】前記第２局所発振器信号の第１成分お
よび前記第２局所発振器信号の第２成分は、前記第２局所発振器信号の第２成分が前記第２局所発振
器信号の第１成分と直交するように前記第２局所発振器
信号を位相分割して前記第１成分および前記第２成分を
生成するステップにより生成されることを特徴とする請
求項１３の方法。
【請求項２１】前記入力信号は、ｆ_Lを下限搬送波周
波数としｆ_Hを上限搬送波周波数とする搬送波周波数範
囲内の搬送波周波数を有し、前記第１中間周波数はｆ_H
とｆ_Lの差の半分より小さい周波数であることを特徴と
する請求項１３の方法。
【請求項２２】前記第１中間周波数は、前記入力信号
の搬送波周波数と他の信号の搬送波数端数の差の半分に
等しく、前記他の信号のパワーレベルは前記入力信号の
パワーレベルと関連することを特徴とする請求項１３の
方法。
【請求項２３】前記第１中間周波数は、前記入力信号
の搬送波周波数と他の信号の搬送波数端数の差の半分に
等しく、前記他の信号は前記入力信号に隣接するチャネ
ルにあることを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項２４】前記第２中間周波数は１０．６〜１
０．８ＭＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１
３の方法。
【請求項２５】入力信号と第１局所発振器信号の第１
成分を混合して非ゼロ周波数である第１中間周波数の第
１信号を生成する第１ミキサと、前記第１信号をフィルタリングする第１フィルタと、フィルタリングされた前記第１信号と第２局所発振器信
号の第１成分を混合して、前記第１中間周波数より高い
第２中間周波数の第２信号を生成する第２ミキサと、前記入力信号と、前記第１局所発振器信号の第１成分と
直交する前記第１局所発振器信号の第２成分を混合して
前記第１中間周波数の第３信号を生成する第３ミキサ
と、前記第３信号をフィルタリングする第２フィルタと、フィルタリングされた前記第３信号と、前記第２局所発
振器信号の第１成分と直交する第２局所発振器信号の第
２成分を混合して、前記第２中間周波数の第４信号を生
成する第４ミキサと、前記第４信号と前記第２信号の関数として出力信号を生
成する出力システムとからなることを特徴とする、信号
処理装置。
【請求項２６】前記出力システムが加算器からなるこ
とを特徴とする請求項２５の装置。
【請求項２７】前記出力信号をフィルタリングするバ
ンドパスフィルタをさらに有することを特徴とする請求
項２５の装置。
【請求項２８】前記第１フィルタはｄｃ阻止フィルタ
およびローパスフィルタからなり、該ローパスフィルタ
の遮断周波数は前記第１中間周波数より高いことを特徴
とする請求項２５の装置。
【請求項２９】前記第２フィルタはｄｃ阻止フィルタ
およびローパスフィルタからなり、該ローパスフィルタ
の遮断周波数は前記第１中間周波数より高いことを特徴
とする請求項２５の装置。
【請求項３０】通信パスを通じて信号を受信するアン
テナをさらに有することを特徴とする請求項２５の装
置。
【請求項３１】受信した信号をフィルタリングするフ
ィルタと、前記受信した信号を増幅して前記入力信号を生成する増
幅器とをさらに有することを特徴とする請求項３０の装
置。
【請求項３２】前記第１局所発振器信号の第２成分が
前記第１局所発振器信号の第１成分と直交するように前
記第１局所発振器信号の第１成分および第２成分を生成
する位相スプリッタをさらに有することを特徴とする請
求項２５の装置。
【請求項３３】前記第２局所発振器信号の第２成分が
前記第２局所発振器信号の第１成分と直交するように前
記第２局所発振器信号の第１成分および第２成分を生成
する位相スプリッタをさらに有することを特徴とする請
求項２５の装置。
【請求項３４】前記入力信号は、ｆ_Lを下限搬送波周
波数としｆ_Hを上限搬送波周波数とする搬送波周波数範
囲内の搬送波周波数を有し、前記第１中間周波数はｆ_H
とｆ_Lの差の半分より小さい周波数であることを特徴と
する請求項２５の装置。
【請求項３５】前記第１中間周波数は、前記入力信号
の搬送波周波数と他の信号の搬送波数端数の差の半分に
等しく、前記他の信号のパワーレベルは前記入力信号の
パワーレベルと関連することを特徴とする請求項２５の
装置。
【請求項３６】前記第１中間周波数は、前記入力信号
の搬送波周波数と他の信号の搬送波数端数の差の半分に
等しく、前記他の信号は前記入力信号に隣接するチャネ
ルにあることを特徴とする請求項２５の装置。
【請求項３７】前記第２中間周波数は１０．６〜１
０．８ＭＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項２
５の装置。