專利名稱：跳頻無線通信方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在毫米波段等頻率非常高的區(qū)域進行采用跳頻方式的無線通信時的跳頻無線通信方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在建立不需要許可的頻帶下使用的無線通信系統(tǒng)時，作為用于避免或者充分抑制窄帶干擾的影響的一種手段，采用跳頻方式是有效的。
圖6及圖7表示采用通常的跳頻方式時的無線通信系統(tǒng)的接收機結(jié)構(gòu)和發(fā)送機結(jié)構(gòu)。從輸入發(fā)送數(shù)據(jù)的中頻(IF)頻帶調(diào)制器得到的信號，以及由來自跳頻圖形發(fā)生器的信號控制的跳頻合成器3的輸出，由發(fā)送機輸入到混頻器4，從而得到跳頻的無線調(diào)制信號。在它通過帶通濾波器5除去不需要的電波成分后，由發(fā)送天線6發(fā)送。另一方面，在接收機通過接收天線7將接收信號接收、并由放大器8放大后，通過寬帶通的帶通濾波器9將不需要的電波成分除去后，將該信號以及由生成對應于所要的接收信號的跳頻圖形的跳頻圖形生成器11控制的跳頻合成器12的輸出信號輸入混頻器10，使它通過帶通濾波器13，獲得不跳頻的某一固定IF頻率的調(diào)制信號。將該信號輸入IF頻帶解調(diào)器14，解調(diào)數(shù)據(jù)。再有，圖7中還一并表示了將接收機中用于捕獲跳頻頻率同步的結(jié)構(gòu)。也就是說，帶通濾波器13的輸出進一步通過信號檢測(包絡(luò)檢波)器15和積分器16，在閾值比較器17中與閾值電平進行比較，再輸入相位控制器18，通過此輸出，進一步控制跳頻合成器12的生成相位。
在這種情況下，為了保持傳送的信號品質(zhì)以及為了充分獲得跳頻的干擾抑制效果，要求發(fā)送機使用的跳頻合成器的輸出與接收機使用的跳頻合成器的輸出通常有預定的頻差關(guān)系，并且相位差的時間變動也要小。因此，作為發(fā)送機、接收機內(nèi)使用的跳頻合成器，必須是頻率穩(wěn)定性優(yōu)良、且相位噪聲低，同時要求高速響應。已提出各種方法，在頻率特別高的微波區(qū)域通過電介質(zhì)諧振器或PLL(Phase Lock Loop鎖相環(huán)路)進行穩(wěn)定化、低噪聲化等。
但是，隨著使用頻率變?yōu)榉浅８?例如30GHz以上的毫米波段)，實現(xiàn)頻率穩(wěn)定度高的低相位噪聲跳頻合成器變得困難，同時制造成本上升。另外，如果傳送的調(diào)制信號是窄帶通調(diào)制信號的多載波信號或者是OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交頻分多路傳輸)信號，則要求發(fā)送機、接受機之間的跳頻合成器具有非常高精度的頻率同步。另外，由于頻率突發(fā)地變化，必須相應地高速響應。但是，實現(xiàn)能夠這樣高精度頻率同步的跳頻合成器，例如在毫米波段這樣高的頻率下，通常是非常困難的，同時在出現(xiàn)大的頻率偏移的情況下，立刻加以響應或者同步補充是困難的，為了克服這種困難，不得不使系統(tǒng)具有非常昂貴的穩(wěn)定化裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的在于建立不受頻率變換用本機振蕩器或跳頻合成器的頻率不穩(wěn)定性影響的跳頻方式的無線系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的目的在于能夠在難以采用跳頻方式的毫米波段等頻率非常高的頻率區(qū)域采用跳頻方式，建立低成本、小型的終端及系統(tǒng)，而作為此時使用的本機振蕩器或者跳頻合成器不要求高穩(wěn)定性。
本發(fā)明的跳頻無線通信方法及系統(tǒng)在多個無線通信終端之間進行通信，各終端包括在分別具有通過將來自中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部的中頻頻帶調(diào)制信號與本機振蕩信號相乘而生成的無線調(diào)制信號的發(fā)送部，以及通過在無線調(diào)制信號上乘以本機振蕩信號而生成被下轉(zhuǎn)換的中頻頻帶解調(diào)信號并在中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部進行解調(diào)的接收部。設(shè)置用于僅發(fā)送基準本機振蕩信號的1個發(fā)送站或者多個無線通信終端內(nèi)的1個成為基地站或主站，將本站使用的本機振蕩信號與無線調(diào)制信號一起發(fā)送。多個無線通信終端分別在上述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部中用跳頻方式調(diào)制發(fā)送信號，并且解調(diào)接收信號。另外，多個無線通信終端分別接收來自發(fā)送站的基準本機振蕩信號，并將它放大、進行帶通濾波，然后通過注入同步振蕩器或放大器來再生基準本機振蕩信號，將該信號用作發(fā)送功能部件和接收功能部件使用的本機振蕩信號，進行相互通信。
另外，本發(fā)明在多個各自的無線通信終端中，發(fā)送部以作為跳頻合成器而發(fā)揮功能的本機振蕩信號將以中頻頻帶生成的調(diào)制信號向射頻頻帶進行上轉(zhuǎn)換，并將由此得到的單側(cè)帶波或雙側(cè)帶波的跳頻無線調(diào)制信號和用于此上轉(zhuǎn)換的本機振蕩信號同時傳送。接收部以在相應于所要的接收波的跳頻圖形上附加了固定頻率偏移的圖形跳頻的本機振蕩信號，將接收信號向第1中頻頻帶信號進行下轉(zhuǎn)換，然后使該信號通過帶通濾波器，從而提取下轉(zhuǎn)換后的本機振蕩信號成分和調(diào)制信號成分兩種信號成分，并且通過生成此兩種信號成分的乘積成分，再生所要的第2中頻頻帶調(diào)制信號。


圖1是表示實施例1的圖。
圖2是表示實施例1中發(fā)送/接收的頻譜的圖。
圖3是表示實施例2中發(fā)送機結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示實施例2中接收機結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示實施例2中發(fā)送/接收的頻譜的圖。
圖6是表示傳統(tǒng)的跳頻方式的發(fā)送機結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示傳統(tǒng)的跳頻方式的接收機結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
<實施例1>
圖1表示說明本發(fā)明實施例1的無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，圖2表示各站發(fā)送/接收的信號頻譜變化的情況。如圖1(C)所示，所述系統(tǒng)由一個基準信號站19與多個終端站23構(gòu)成。如圖1(B)所示，基準信號站19通過放大器21將基準本機振蕩器20生成的基準本機振蕩信號放大后，由天線22向服務(wù)區(qū)發(fā)送。如圖1(A)所示，各終端站23通過接收天線24加以接收。接收的信號通過放大器25放大后，其一部分被分路，由帶通濾波器26除去不需要的電波，再輸入到注入同步振蕩器或放大器27。結(jié)果，獲得與基準信號站19發(fā)出的基準本機振蕩信號同步的本機振蕩信號。終端站23將獲得的本機振蕩信號分路為二，一路輸入接收用頻率變換器(混頻器)28，另一路輸入接收用頻率變換器(混頻器)29。另外，終端站23的混頻器28和29分別與解調(diào)和生成跳頻方式(HF)信號的FH方式的中頻(IF)頻帶調(diào)制/解調(diào)電路31連接，混頻器28的輸出即IF頻帶HF調(diào)制信號，通過帶通濾波器30除去不需要的電波成分后，輸入FH方式的中頻(IF)頻帶調(diào)制/解調(diào)電路31，獲得所需要的數(shù)據(jù)。另一方面，由FH方式的中頻(IF)頻帶調(diào)制/解調(diào)電路31得到的IF頻帶HF調(diào)制信號被輸入混頻器29，向射頻頻帶進行頻率變換，再通過帶通濾波器32除去不需要的電波，然后通過放大器33將信號放大，并由發(fā)送天線34發(fā)送。
再有，HF方式的IF頻帶調(diào)制/解調(diào)電路31中包含的發(fā)送機/接收機結(jié)構(gòu)本身與圖6及圖7所示的傳統(tǒng)跳頻方式的系統(tǒng)相同。按照實施例1，無線信號中產(chǎn)生的頻率偏移及相位噪聲通過輸入HF方式的IF頻帶調(diào)制/解調(diào)電路31之前的電路可以充分除去，因此，作為其后的HF方式的IF頻帶調(diào)制/解調(diào)電路31，不需要響應速度那樣快或同步跟蹤能力優(yōu)良的電路，所以可以使用傳統(tǒng)的跳頻方式的電路。
另外，圖2表示的是實施例1中發(fā)送/接收的信號頻譜對于時間的變化。通?；鶞市盘栒?9發(fā)送的頻譜(濃的黑色部分)的頻率不隨時間變化，使用基準本機振蕩信號進行上轉(zhuǎn)換而發(fā)送的無線調(diào)制信號(淡的黑色部分)的頻率隨時間而跳躍。
在實施例1中，在終端之外另外設(shè)有只發(fā)送基準本機振蕩信號的站，而通過這種結(jié)構(gòu)，對于每個發(fā)送站的發(fā)送架空線功率受到限制的系統(tǒng)，可以將更多的發(fā)送功率按基準本機振蕩信號分配，因此可以使通信區(qū)域擴大。
但是，也能夠使基準本機振蕩信號發(fā)送站同時具有終端功能或接收、發(fā)送信號的功能。也就是說，在終端群中某一個為主站，將本站使用的本機振蕩信號作為基準本機振蕩信號發(fā)送到空間，其它的各無線終端接收此基準振蕩信號，進行放大、帶通濾波后，通過注入同步振蕩器，能夠再生與適當電平的基準本機振蕩信號同步的本機振蕩信號，并將該信號作為發(fā)送/接收功能部件使用的頻率變換用本機振蕩信號。
在任一情況下，依據(jù)實施例1，均能通過構(gòu)成為發(fā)送基準本機振蕩信號，形成不受頻率變換用的本機振蕩器的頻率不穩(wěn)定性影響的結(jié)構(gòu)。因此，可以建立不受頻率變換用的本機振蕩器的頻率不穩(wěn)定性影響的跳頻方式的無線系統(tǒng)。
<實施例2>
圖3及圖4表示說明本發(fā)明實施例2的無線通信系統(tǒng)的發(fā)送機結(jié)構(gòu)和接收機結(jié)構(gòu)，圖5表示此時終端之間發(fā)送/接收的信號頻譜變化的情況。本發(fā)明可以用于多個無線終端之間的通信，各無線終端設(shè)有采用圖3結(jié)構(gòu)的發(fā)送部和采用圖4結(jié)構(gòu)的接收部，因此能夠雙方向通信。
圖3例示的發(fā)送機中，發(fā)送數(shù)據(jù)通過IF頻帶調(diào)制器35而生成IF調(diào)制信號，由跳頻圖形發(fā)生器37控制的跳頻合成器38獲得的FH信號和該IF頻帶調(diào)制信號被輸入混頻器，從而獲得跳頻的無線信號。再有，該輸出中通常除了正如圖5所示的頻率已變換的兩側(cè)頻帶波的無線信號之外，還包含作為本機振蕩信號而使用的跳頻合成器的輸出信號。這些信號由放大器39放大后，由天線40發(fā)送。
如本實施例那樣，在發(fā)送混頻器輸出中的兩側(cè)頻帶波信號和本機振蕩信號時，基本上不會產(chǎn)生要由帶通濾波器除去的電波成分，因此如圖3所示，在頻率變換用混頻器后面不需要帶通濾波器，因此能夠得到低成本的發(fā)送機結(jié)構(gòu)。
另外，如果采用鏡頻抑制型混頻器，則也能得到頻率被變換的單側(cè)頻帶波的無線信號和作為本機振蕩信號而使用的跳頻合成器的輸出信號。
而在接收機中，由接收天線41接收的信號通過放大器42放大后，由帶通濾波器43將不需要的電波除去，再輸入到混頻器44。然后，由偏移信號生成器46在跳頻發(fā)生器45中加了固定頻率偏移信號的信號所控制的跳頻合成器47的輸出信號，被輸入混頻器44，結(jié)果在射頻頻帶信號一直保持其相對頻譜關(guān)系的狀態(tài)下，在混頻器44的輸出中出現(xiàn)對應于該偏移信號的、不跳頻的向第1IF頻帶作了下轉(zhuǎn)換的信號。若用帶通濾波器48將不需要的電波除去后，再用平方器49對它進行平方檢波，則能夠再生發(fā)送源使用的中頻頻帶上的調(diào)制信號。在原理上該信號中不會產(chǎn)生伴隨向FH方式中的毫米波段上、下轉(zhuǎn)換的頻率偏移及相位噪聲的劣化。這是由于輸入到平方器的、向IF頻帶下轉(zhuǎn)換的原來的本機振蕩信號成分和無線調(diào)制信號成分具有相同的頻率偏移及相位噪聲成分，通過平方檢波而使之抵消。因此，通過將獲得的IF頻帶信號輸入IF頻帶解調(diào)器50，能夠獲得所要的接收信號。另外，在圖4中將接收機內(nèi)用于捕獲跳頻頻率的同步的結(jié)構(gòu)也一起表示。也就是說，平方器49的輸出進一步通過信號檢測(包絡(luò)檢波)器51和積分器52，在閾值比較器53中與閾值電平進行比較，然后將它輸入到相位控制器54，通過此輸出，能夠進一步控制跳頻合成器47的發(fā)生相位。
正如以上說明，在實施例2中也可以建立不受跳頻合成器的頻率不穩(wěn)定性影響的跳頻方式的無線系統(tǒng)。
工業(yè)上可利用性根據(jù)本發(fā)明，可以建立不受頻率變換用的本機振蕩器或者跳頻合成器的頻率不穩(wěn)定性影響的跳頻方式的無線系統(tǒng)，能夠采用以前難以采用同一方式的毫米波段等頻率非常高的區(qū)域的跳頻方式。另外，作為此時使用的本機振蕩器或者跳頻合成器，不需要高穩(wěn)定，因此，可以建立低成本、小型的終端及系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種跳頻無線通信方法，其特征在于在多個分別設(shè)有通過將來自中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部的中頻頻帶調(diào)制信號與本機振蕩信號相乘而生成無線調(diào)制信號的發(fā)送部，以及通過在無線調(diào)制信號上乘以本機振蕩信號而生成下轉(zhuǎn)換的中頻頻帶解調(diào)信號并在所述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部進行解調(diào)的接收部的無線通信終端之間進行通信的無線通信方法中，1個發(fā)送站發(fā)送基準本機振蕩信號；所述多個無線通信終端分別在所述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部采用跳頻方式調(diào)制發(fā)送信號，并解調(diào)接收信號；并且所述多個無線通信終端分別接收來自所述發(fā)送站的所述基準本機振蕩信號，并將它放大、進行帶通濾波，然后由注入同步振蕩器或放大器來再生基準本機振蕩信號，將它用作發(fā)送功能部件和接收部件使用的本機振蕩信號，相互進行通信。
2.如權(quán)利要求1中所記載的跳頻無線通信方法，其特征在于設(shè)有用于僅發(fā)送所述基準本機振蕩信號的1個發(fā)送站。
3.如權(quán)利要求1中所記載的跳頻無線通信方法，其特征在于所述多個無線通信終端中的1個成為基地站或主站，將本站使用的本機振蕩信號與無線調(diào)制信號一起發(fā)送，而成為子站的其它各無線通信終端接收所述基地站或主站發(fā)送的基準本機振蕩信號。
4.一種跳頻無線通信方法，其特征在于在多個分別設(shè)有通過將來自中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部的中頻頻帶調(diào)制信號與本機振蕩信號相乘而生成無線調(diào)制信號的發(fā)送部，以及通過在無線調(diào)制信號上乘以本機振蕩信號而生成下轉(zhuǎn)換的中頻頻帶解調(diào)信號并在所述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部進行解調(diào)的接收部的無線通信終端之間進行通信的無線通信方法中，在所述多個無線通信終端的每個中，所述發(fā)送部以作為跳頻合成器而發(fā)揮功能的本機振蕩信號將在中頻頻帶生成的調(diào)制信號向射頻頻帶進行上轉(zhuǎn)換，并將由此得到的單側(cè)帶波或雙側(cè)帶波的跳頻無線調(diào)制信號以及用于此上轉(zhuǎn)換的本機振蕩信號同時傳送；所述接收部以用在相應于所要求接收波的跳頻圖形上附加了固定頻率偏移的圖形來跳頻的本機振蕩信號將接收信號向第1中頻頻帶信號進行下轉(zhuǎn)換后，使該信號通過帶通濾波器，從而提取下轉(zhuǎn)換后的本機振蕩信號成分和調(diào)制信號成分這兩種信號成分，并且通過生成該兩種信號成分的乘積成分，從而再生所要的第2中頻頻帶調(diào)制信號。
5.一種跳頻無線通信系統(tǒng)，其特征在于在多個分別設(shè)有通過將來自中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部的中頻頻帶調(diào)制信號與本機振蕩信號相乘而生成無線調(diào)制信號的發(fā)送部，以及通過在無線調(diào)制信號上乘以本機振蕩信號而生成下轉(zhuǎn)換的中頻頻帶解調(diào)信號并在所述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部進行解調(diào)的接收部的無線通信終端之間進行通信的無線通信系統(tǒng)中，設(shè)有1個發(fā)送基準本機振蕩信號的發(fā)送站；所述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部由跳頻方式的中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)裝置構(gòu)成，調(diào)制發(fā)送信號并解調(diào)接收信號；并且所述多個無線通信終端分別接收來自所述發(fā)送站的所述基準本機振蕩信號，將它放大、帶通濾波后，由注入同步振蕩器或放大器再生基準本機振蕩信號，將它用作由發(fā)送功能部件和接收功能部件使用的本機振蕩信號，相互進行通信。
6.如權(quán)利要求5中所記載的跳頻無線通信系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有1個用以僅發(fā)送所述基準本機振蕩信號的發(fā)送站。
7.如權(quán)利要求5中所記載的跳頻無線通信系統(tǒng)，其特征在于所述多個無線通信終端中的1個成為基地站或主站，將本站采用的本機振蕩信號與無線調(diào)制信號一起發(fā)送，而成為子站其它各無線通信終端接收所述基地站或主站發(fā)送的基準本機振蕩信號。
8.一種跳頻無線通信系統(tǒng)，其特征在于在多個分別設(shè)有通過將來自中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部的中頻頻帶調(diào)制信號與本機振蕩信號相乘而生成無線調(diào)制信號的發(fā)送部，以及通過在無線調(diào)制信號上乘以本機振蕩信號而生成下轉(zhuǎn)換的中頻頻帶解調(diào)信號并在所述中頻頻帶調(diào)制/解調(diào)部進行解調(diào)的接收部的無線通信終端之間進行通信的無線通信系統(tǒng)中，在所述多個無線通信終端的每個中，所述發(fā)送部以作為跳頻合成器而發(fā)揮功能的本機振蕩信號將在中頻頻帶生成的調(diào)制信號向射頻頻帶上轉(zhuǎn)換，并將由此得到的單側(cè)帶波或雙側(cè)帶波的跳頻無線調(diào)制信號和用于該上轉(zhuǎn)換的本機振蕩信號同時傳送；所述接收部以用在相應于所要的接收波的跳頻圖形上附加了固定頻率偏移的圖形來跳頻的本機振蕩信號將接收信號向第1中頻頻帶信號進行下轉(zhuǎn)換后，使它通過帶通濾波器，從而提取下轉(zhuǎn)換后的本機振蕩信號成分和調(diào)制信號成分這兩種信號成分，并且通過生成該兩種信號成分的乘積成分，再生所要的第2中頻頻帶調(diào)制信號。
全文摘要
本發(fā)明的發(fā)送機將由發(fā)送數(shù)據(jù)生成的IF頻帶調(diào)制信號以及由跳頻圖形發(fā)生器控制的跳頻合成器獲得的跳頻信號輸入混頻器，從而獲得頻率跳躍的無線信號，并加以發(fā)送。接收機將經(jīng)放大并除去了不需要電波的接收信號和由在跳頻圖形發(fā)生器中加上固定頻率偏移信號的信號控制的跳頻合成器的輸出信號輸入混頻器，在無線頻帶信號一直保持其相對頻譜關(guān)系的狀態(tài)下，向?qū)谠撈菩盘柕?、沒有跳頻的IF頻帶進行下轉(zhuǎn)換，將不需要的電波除去，經(jīng)平方檢波，將再生的IF頻帶調(diào)制信號解調(diào)，獲得所要的接收信號。
文檔編號H04B1/713GK1669239SQ0282957
公開日2005年9月14日 申請日期2002年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者荘司洋三, 小川博世 申請人:獨立行政法人情報通信研究機構(gòu)