JPH06252817A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速移動体との通信を行なう無線装置におい
て、装置内の周波数誤差を補正できるようにする。 【構成】 移動体との双方向通信を行う無線通信装置に
おいて、周波数精度が良い標準電波を通過させる帯域通
過フィルタ１０と、通常の受信信号経路とを切り換える
切換部１１とを設ける。帯域通過フィルタ１０を通して
得た標準電波の周波数を測定することにより、安価な周
波数発生部３を使用する無線通信装置内の周波数誤差を
補正し、送信信号の周波数誤差を小さくする事が可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体との無線通信の
際に発生するドップラー周波数変位を補正する機能を備
えた無線通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より携帯用無線通信装置は、地上の
固定基地局と通信するセルラー式無線電話機やページャ
ー等があるが、近年、通信可能範囲をより拡大すること
を目的とした低軌道周回衛星と地上で通信する機能を持
つ物が出現するようになってきた。低軌道周回衛星を利
用したシステムの特徴は、低軌道周回衛星が例えば秒速
７．５kmの様な高速で移動しているため、衛星から送信
した信号に対して地上通信装置が受信する信号の周波数
やその逆に地上通信装置が送信した信号に対して衛星が
受信する信号の周波数がドップラー効果により大きく変
位する点である。このため地上の異なる地点にある通信
装置から同時に異なる周波数の信号を衛星に送出した場
合でも、ドップラー周波数変位の影響で受信する衛星で
はこれらの信号が混信する可能性がある。

【０００３】これを回避するには各周波数チャネル間隔
を広くする方法が考えられるがこの場合には周波数利用
効率が大きく悪化するため、一般的には衛星からの受信
信号に含まれるドップラー周波数変位を測定し、これに
対応して衛星に対する送信信号に発生するドップラー周
波数変位をまえもって補正し衛星に送信する方法が取ら
れている。

【０００４】以下、図面を参照しながら従来の無線通信
装置について説明を行う。図２は従来の衛星を用いた無
線通信装置の中の地上通信装置の構成を示すブロック図
であり、図２において１はアンテナ、２は受信信号増幅
部、３は周波数発生部、４は混合器、５は周波数測定
部、７は入力信号および出力信号処理を行うデータ処理
部、８は変調器、９は送信信号増幅部、１２は周波数制
御部である。

【０００５】以上のように構成された従来の無線通信装
置について、以下その動作を説明する。まず、低軌道周
回衛星は所定の周波数の信号Ｆｓを送信するが、無線通
信装置が受信する信号は、ドップラー効果により高速移
動体と無線通信装置との相対速度で決まる周波数変位分
Ｆｄを衛星送信周波数に加えたものＦｓ＋Ｆｄになって
いる。

【０００６】アンテナ１から入来するドップラー周波数
変位を含む信号Ｆｓ＋Ｆｄは受信信号増幅部２により増
幅され、周波数発生部３から発生する装置内の基準周波
数Ｆｔと混合器４にて混合され両者の差の周波数Ｆｔ−
（Ｆｓ＋Ｆｄ）に低周波変換される。ここで、通常この
基準周波数Ｆｔは衛星で受信されるべき所定の周波数と
同じ周波数に設定する。

【０００７】前記低周波信号はデータ処理部７にてデー
タに復調され、これに対応したデータを出力する。ま
た、混合器４から出力された信号は周波数発生部３から
出力された基準周波数Ｆｔにより周波数測定部５にて周
波数が測定され、周波数制御部１２に出力する。周波数
制御部１２では、入力された周波数情報から、ドップラ
ー変位がない場合の周波数、すなわち前記所定の衛星送
信周波数Ｆｓと周波数発生部３から出力する前記基準周
波数Ｆｔの差周波数Ｆｔ−Ｆｓとの差の周波数−Ｆｄを
受信時のドップラー周波数変位分として認識する。

【０００８】地上通信装置から衛星に対して送信し、衛
星に受信される間にもドップラー変位が発生する。衛星
から地上通信装置へ送信した際のドップラー周波数変位
と地上通信装置から衛星へ送信した際のドップラー周波
数変位の比は、衛星の送信周波数Ｆｓと受信周波数Ｆｔ
との比に等しいので、地上通信装置から衛星に対して送
信する際に生じるドップラー周波数変位は、受信時のド
ップラー周波数変位分−ＦｄにＦｔ／Ｆｓを掛けたもの
となることが予測される。従って周波数制御部１２は、
基準周波数Ｆｔに−Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓを加えた周波数Ｆ
ｔ−Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓを出力する。

【０００９】本周波数によりデータ処理部７から出力さ
れたデータを変調器８にて変調し、送信信号増幅部９で
増幅された後、アンテナ１を介して衛星に向かって送信
する。この送信信号は再びドップラー効果によりドップ
ラー周波数変位分Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓが加わるため、衛星
では所定の所望の周波数Ｆｔを受信できることになる。

【００１０】以上の説明では周波数発生部３から出力さ
れる基準周波数Ｆｔには誤差がないものとして説明した
が、実際には周波数発生部３は周波数誤差を持つ水晶発
振器と周波数逓倍回路にて構成されるため、周波数精度
（誤差率）をＥとすると基準周波数は（１＋Ｅ）Ｆｔで
表される。したがって、周波数誤差を含んだ場合につい
て図３を用いて説明する。

【００１１】図３は従来の無線通信装置の構成を示すブ
ロック図であり、図２と全く動作は同じであるが周波数
発生部３から発生する基準周波数は（１＋Ｅ）Ｆｔの様
に周波数誤差を考慮してある。

【００１２】まず、混合器４からの出力信号の周波数お
よび周波数測定部５にて測定された周波数は次の（数
１）に示すようになる。

【００１３】

【数１】

【００１４】図２で説明したのと同様に、周波数制御部
１２は入力された上記の周波数から、差周波数Ｆｔ−Ｆ
ｓとの差の周波数−（Ｆｄ−Ｅ・Ｆｔ）を受信時のドッ
プラー周波数変位分として認識し、さらに−（Ｆｄ−Ｅ
・Ｆｔ）×Ｆｔ／Ｆｓと衛星送受信周波数の比に変換
し、前記基準周波数（１＋Ｅ）Ｆｔに加えた周波数（１
＋Ｅ）Ｆｔ−（Ｆｄ−Ｅ・Ｆｔ）×Ｆｔ／Ｆｓを出力す
る。

【００１５】本周波数によりデータ処理部７から出力さ
れたデータを変調器８にて変調し、送信信号増幅部９で
増幅された後、アンテナ１を介して衛星に向かって送信
する。この送信信号は再びドップラー効果によりドップ
ラー周波数変位分Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓが加わるため、衛星
では周波数（１＋Ｅ）Ｆｔ＋Ｅ・Ｆｔ×Ｆｔ／Ｆｓを受
信することになる。すなわち、所定の受信周波数Ｆｔに
対して衛星受信周波数誤差（１＋Ｆｔ／Ｆｓ）・Ｅ・Ｆ
ｔを発生することとなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の無線通信装置では、上記衛星受信周波数誤差を
小さくするために周波数発生部３から出力する基準周波
数の周波数誤差Ｅ、すなわち原発振となる水晶発振器の
周波数誤差Ｅを小さくする必要があるが、周波数誤差の
小さい水晶発振器のコストは高く、そのために無線通信
装置の価格が高くなり、逆に価格を安くするためには衛
星受信周波数誤差が大きくなるという問題点を有してい
た。例えば、衛星の送信周波数Ｆｓを１００ＭＨｚ、衛
星の受信周波数Ｆｔを１１０ＭＨｚとすると、通常良く
使用される安価な周波数精度５ｐｐｍの水晶発振器を使
用した場合、衛星受信周波数誤差は約±１ｋＨｚにもな
ってしまう。

【００１７】本発明は上記課題を解決し、安価な周波数
発生部を使用しながら衛星受信周波数誤差を小さくする
無線通信装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、受信信号中の周波数が安定している標準電
波を通過させる帯域通過フィルタと、この標準電波の周
波数を測定するために高速移動体からの信号とを切り換
える切換部を設けたものである。

【００１９】

【作用】本発明は上記した構成により、周波数が安定し
ている標準電波の周波数を測定することにより、周波数
発生部における周波数誤差を測定し、ドップラー周波数
変位分を補正するとともに上記周波数誤差も同時に補正
し、高速移動体での受信周波数誤差を小さくすることが
できるものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２１】図１は本実施例における無線通信装置の地
上通信装置の構成を示すブロック図であり、図１に於い
て１はアンテナ、２は受信信号増幅部、３は周波数発生
部、４は混合器、５は周波数測定部、６は周波数制御
部、７は入力信号および出力信号処理を行うデータ処理
部、８は変調器、９は送信信号増幅部、１０は帯域通過
フィルタ、１１は切換部である。

【００２２】以上のように構成された無線通信装置につ
いて、以下その動作を説明する。なお、従来例と同じ番
号のブロックすなわち１〜５、７〜９は従来例と同じ動
作をする。

【００２３】電波時計や時報等に利用される周波数５Ｍ
Ｈｚや１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ等でＷＷＶと呼ばれるよ
うな計時用の標準電波が世界中で発射されているのは周
知の通りである。この標準電波の精度は０．００１ｐｐ
ｍ程度であり非常に高精度で安定している。

【００２４】以下、動作を順を追って説明する。まず、
この標準電波をアンテナ１で受信し、受信信号増幅部２
で増幅され、帯域通過フィルタ１０にて標準電波のみを
通過させる。切換部１１は帯域通過フィルタ１０からの
入力を出力するように切り換え、周波数測定部５にて標
準電波の周波数Ｆｒを測定し、周波数制御部６に出力す
る。ここで、周波数測定部５は周波数発生部３から出力
された周波数誤差Ｅを含む基準信号にて動作しているた
め、その測定結果は（１＋Ｅ）Ｆｒとなり誤差Ｅ×Ｆｒ
を含んだものになる。周波数制御部６では、標準電波の
周波数Ｆｒは既知であるため測定結果から周波数誤差Ｅ
を求めることができ、これを記憶しておく。

【００２５】次に、切換部１１が混合器４からの入力を
周波数測定部５に出力するように切り換え、従来例と同
様に衛星からのドップラー周波数変位を含んだ信号の周
波数を周波数測定部５にて測定する。この場合の測定結
果は、従来例の場合と全く同じであるため、Ｆｔ−Ｆｓ
−（Ｆｄ−Ｅ・Ｆｔ）になり、周波数制御部６に出力す
る。周波数制御部６は入力された上記の周波数から、差
周波数Ｆｔ−Ｆｓとの差の周波数−（Ｆｄ−Ｅ・Ｆｔ）
および既に記憶している周波数誤差Ｅを用いてこれにＥ
・Ｆｔを加えることにより、受信時のドップラー周波数
変位分を−Ｆｄとして認識することができる。さらに−
Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓと衛星送受信周波数の比に変換し、前
記基準周波数（１＋Ｅ）Ｆｔに加え、かつ上記で求めた
Ｅ・Ｆｔを差し引いた周波数すなわち（数２）で示す周
波数を出力する。

【００２６】

【数２】

【００２７】本周波数によりデータ処理部７から出力さ
れたデータを変調器８にて変調し、送信信号増幅部９で
増幅された後、アンテナ１を介して衛星に向かって送信
する。この送信信号は再びドップラー効果によりドップ
ラー周波数変位分Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓが加わるため、衛星
では所定の受信周波数Ｆｔを受信できることになる。最
後に周波数制御部６の動作をまとめると次の６つの段階
がある。

【００２８】１．標準電波の周波数測定結果から標準電
波の周波数Ｆｒを差し引き周波数誤差Ｅを求める。

【００２９】２．衛星から送られた信号の周波数測定の
結果から周波数Ｆｔ−Ｆｓを差し引く。

【００３０】３．さらに、段階２で求めた周波数にＥ・
Ｆｔを加え、衛星送信信号に発生したのドップラー周波
数変位分Ｆｄを求める。

【００３１】４．上記の変位分に衛星送受信周波数の比
Ｆｔ／Ｆｓを掛け、衛星受信信号に発生するドップラー
周波数変位分を求める。

【００３２】５．段階４で求めた変位に周波数発生部３
の出力周波数（１＋Ｅ）Ｆｔを加える。

【００３３】６．最後に周波数発生部３の出力周波数の
誤差分Ｅ・Ｆｔを差し引く。 以上の動作により、装置内の周波数誤差をキャンセルし
た無線通信装置の送信周波数Ｆｔ−Ｆｄ×Ｆｔ／Ｆｓを
得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、周波数が安定し
ている標準電波の周波数を測定することにより、周波数
発生部における周波数誤差を測定し、ドップラー周波数
変位分を補正するとともに上記周波数誤差も同時に補正
することができ、高速移動体での受信周波数誤差を小さ
くできる無線通信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における無線通信装置の構成
を示すブロック図

【図２】従来の無線通信装置の構成を示すブロック図

【図３】同無線通信装置において周波数誤差がある場合
の説明図

【符号の説明】

１ アンテナ ２ 受信信号増幅部 ３ 周波数発生部 ４ 混合器 ５ 周波数測定部 ６，１２ 周波数制御部 ７ データ処理部 ８ 変調器 ９ 送信信号増幅部 １０ 帯域通過フィルタ １１ 切換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体との無線通信を行う通信装置におい
   て、受信信号のうち安定した周波数の信号を通過させる
   帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタを通して得
   られた信号と移動体からの受信信号とを切り換えて出力
   する切換部と、前記切換部から出力する信号の周波数を
   測定する周波数測定部と、前記周波数測定部の測定結果
   により送出信号の周波数を変化させる周波数制御部とを
   備え、移動体との通信の際に受信信号に発生するドップ
   ラー周波数変位を測定し、前記周波数制御部により送信
   信号の周波数を補正すると共に、上記周波数の安定した
   信号により測定した通信装置が持つ周波数誤差をも同時
   に補正するように構成した事を特徴とする無線通信装
   置。