專利名稱：跳頻通信用ic的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一邊切換載頻一邊進(jìn)行通信的跳頻方式的無線收發(fā)技術(shù)，尤其涉及單一頻帶的信號(hào)頻帶為528MHz的寬頻帶(Ultra WideBand，UWB超寬頻帶)方式的無線收發(fā)器和IC。
背景技術(shù)：
在無線局域網(wǎng)(無線LAN)中，已提出了這樣一種系統(tǒng)，即為了傳輸速度的高速化，構(gòu)成采用多載波方式的寬頻帶信號(hào)的頻帶，而且，為了擴(kuò)散信號(hào)頻譜，對(duì)頻帶高速進(jìn)行跳頻。
具體來說，多載波方式采用了正交頻分復(fù)用通信方式(OFDM)的、超寬頻帶通信系統(tǒng)(UWB)，已在美國的IEEE802.15a標(biāo)準(zhǔn)中提出了方案。此后，該UWB由Multi-Band OFDM Alliance(MBOA多頻帶OFDM聯(lián)盟)，正在研究被稱為Multi-band OFDM(MB-OFDM多頻帶OFDM)的標(biāo)準(zhǔn)化。
該MB-OFDM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)如下。(1)頻帶中心頻率間隔Fstep＝528MHz，在4GHz頻帶中有3432MHz、3960MHz和4488MHz這三個(gè)頻帶，在7GHz頻帶中有6336MHz、6864MHz、7128MHz和7392MHz這四個(gè)頻帶。(2)對(duì)這些頻帶，用頻率轉(zhuǎn)變時(shí)間Ttj＜9.0nsec來進(jìn)行跳頻。這樣，來實(shí)現(xiàn)傳輸速度快，而且向超寬頻帶頻譜擴(kuò)散的無線信號(hào)。
這種UWB收發(fā)裝置所采用的頻率振蕩器的現(xiàn)有技術(shù)，在由IEEE主辦于2005年2月召開的International Solid-State Circuit Conference(國際固體電路會(huì)議)上發(fā)表的下述非專利文獻(xiàn)1中記載。該現(xiàn)有技術(shù)具有頻率振蕩器、多個(gè)分頻器、混頻器和能夠轉(zhuǎn)換的緩沖放大器，在反復(fù)進(jìn)行信號(hào)的加法運(yùn)算、減法運(yùn)算之后，切換為特定的信號(hào)進(jìn)行輸出，這樣使上述(1)的信號(hào)在9nsec(納秒)以內(nèi)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)變。
該現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是(1)由該振蕩器取得的跳頻是固定頻率，沒有通信系統(tǒng)上的自由度，(2)需要高達(dá)16GHz的頻率振蕩器。
另一方面，無線收發(fā)裝置中所采用的頻率振蕩器有(1)頻率合成器，(2)直接數(shù)字頻率合成器(DDS)。(1)的方式是，由電壓控制振蕩器(VCO)、相位比較器和可編程分頻器來構(gòu)成鎖相環(huán)(PLL)，取得目的頻率的方式。(2)的方式是，從作為已存儲(chǔ)了正弦波的ROM的數(shù)值控制振蕩器(NCO)，向數(shù)字/模擬變換器(DAC)輸出數(shù)據(jù)，取得設(shè)定的頻率的方式。
關(guān)于上述DDS的現(xiàn)有技術(shù)，在日本特開2000-332539號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中已進(jìn)行敘述。
在考慮把上述DDS適用于MB-OFDM這樣的寬頻帶跳頻系統(tǒng)的情況下，存在的問題是(1)不能進(jìn)行寬頻帶載頻轉(zhuǎn)變(例如528MHz)，(2)不能高速切換載頻。
并且，作為其他無線通信系統(tǒng)的技術(shù)，例如，WCDMA系統(tǒng)的無線特性規(guī)格和第1層規(guī)格，已分別規(guī)定在公開了3GPP的非專利文獻(xiàn)2、3內(nèi)。
日本特開2000-332539號(hào)公報(bào)[非專利文獻(xiàn)1]A 3.1 to 8.2GHz Direct Conversion Receiver ForMB-OFDM UWB Communications，A.Ismail，A.Abidi，2005 IEEEInternational Solid-State Circuits Conference，Session 11，11.5[非專利文獻(xiàn)2]Technical Specification Group Radio AccessNetworks；UE Radio Transmission and Reception(FDD)(Release 7)，3GPP TS 25.101 v7.0.0 (2005-6)，<URLwww.3gpp.org/specs/specs.htm> Technical Specification Group Radio AccessNetworks；Physical layer procedures(FDD)(Release 6)，3GPP TS 25.214v6.3.0(2004-09)，<URLwww.3gpp.org/specs/specs.htm>
現(xiàn)有技術(shù)中存在上述問題。例如，需要對(duì)具有528MHz帶寬的多個(gè)信號(hào)能夠高速(例如9nsec)切換的跳頻通信方式、技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而做出，其目的在于提供一種跳頻通信技術(shù)，解決上述問題，能夠高速切換具有超寬頻帶的帶寬的多個(gè)信號(hào)(跳頻)，而且能夠自由、任意地選擇設(shè)定頻帶中心頻率和頻帶數(shù)，并進(jìn)行切換。
在本專利申請(qǐng)中公開的發(fā)明中，簡單地說明代表性的內(nèi)容概要如下。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是具有跳頻方式的通信功能的無線收發(fā)技術(shù)，其特征如下(1)<基于標(biāo)準(zhǔn)模式和-sin模式之間的切換的結(jié)構(gòu)>
本發(fā)明的裝置(跳頻通信用IC)如下所述，具有直接數(shù)字合成器(DDS)、單邊帶頻率變換器(單邊帶混頻器SSB混頻器)、固定頻率振蕩器、相位切換部。DDS與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步地，用基于頻率設(shè)定參數(shù)的頻率(頻帶中心頻率F)，從輸出端子輸出相位彼此差90度的0度(I)、90度(Q)、180度(IB)、270度(QB)這4個(gè)信號(hào)(四相正交信號(hào))。SSB混頻器，在高頻信號(hào)輸入端子(第1四相正交信號(hào)輸入端子、第1種輸入端子)和局部振蕩信號(hào)輸入端子(第2四相正交信號(hào)輸入端子、第2種輸入端子)上均輸入四相正交信號(hào)，在輸出端子上作為輸出頻率而僅僅輸出和成分頻率或差成分頻率中的某一個(gè)。
DDS將第1四相正交信號(hào)輸出到SSB混頻器的高頻信號(hào)輸入端子。固定頻率振蕩器(和1/2分頻器等)將第2四相正交信號(hào)輸出到SSB混頻器的局部振蕩信號(hào)輸入端子。
相位切換部，換言之是四相正交信號(hào)的相位切換機(jī)構(gòu)或電路。相位切換部，在DDS(其輸出端子)和SSB混頻器(其高頻信號(hào)輸入端子)之間，對(duì)信號(hào)相位或者輸入輸出路徑進(jìn)行切換，以使得將DDS輸出的第1四相正交信號(hào)中的90度信號(hào)，輸出到SSB混頻器的270度信號(hào)的輸入端子(第4輸入端子)，相反，將DDS的該輸出中的270度信號(hào)，輸出到SSB混頻器的90度信號(hào)的輸入端子(第3輸入端子)。在DDS——SSD混頻器之間，由相位切換部進(jìn)行的切換為正轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，第1四相正交信號(hào)的4個(gè)相位的各個(gè)信號(hào)，被輸出到對(duì)應(yīng)的相位的輸入端子，在該切換為反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，90度信號(hào)和270度信號(hào)如上述那樣被輸出到180度相反的相位的輸入端子。
并且，本裝置在切換SSD混頻器的輸出頻率(Fssb)時(shí)，切換DDS的輸出頻率(Fdds)，同時(shí)切換控制(從正轉(zhuǎn)向反轉(zhuǎn)，或者其相反的切換)相位切換部，由此將SSB混頻器的輸出頻率，從和成分頻率切換到差成分頻率，或者相反地從差成分頻率切換到和成分頻率。這樣來高速切換多個(gè)頻率(超寬頻帶信號(hào))，即實(shí)現(xiàn)跳頻。
并且，本裝置，例如是以下結(jié)構(gòu)。作為使用頻率(頻帶中心頻率)，有F1到FN的N個(gè)頻帶，其頻帶中心頻率F的間隔為Fstep。
當(dāng)N＝偶數(shù)時(shí)(例如4頻帶)，固定頻率振蕩器的頻率Ffix是Ffix＝∑(Fn)/N，DDS的輸出頻率Fdds為Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep(m＝0，1，……，N/2-1)。
當(dāng)N＝奇數(shù)時(shí)(例如3頻帶)，上述Ffix是Ffix＝∑(Fn)/N-Fstep，上述Fdds為Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep(m＝1，……，(N-1)/2)。
在上述頻率設(shè)定中，在切換DDS輸出頻率(Fdds)的同時(shí)，利用相位切換部來切換信號(hào)相位，由此來切換SSB混頻器的輸出頻率(Fssb)。
(2)<基于直流電壓和DDS頻率切換的結(jié)構(gòu)>
另外，本裝置，作為另一種結(jié)構(gòu)，如下所述。SSD混頻器，在DDS的輸出為直流時(shí)，以在輸出端子上輸出固定頻率振蕩器的輸出頻率(第2四相正交信號(hào))的方式動(dòng)作。作為使用頻率具有從F1到FN的N個(gè)頻帶，其頻帶中心頻率F的間隔為Fstep。
固定頻率振蕩器的頻率Ffix是Ffix＝F1，DDS的輸出頻率Fdds為Fdds＝0[Hz](N-1)，F(xiàn)dds＝N×Fstep(N≠1)。
在上述頻率設(shè)定中，通過切換DDS的輸出頻率(Fdds)，來切換SSB混頻器的輸出頻率(Fssb)。
(3)<與分割多址方式的復(fù)合通信裝置>
另外，本裝置，作為另一結(jié)構(gòu)，如下所述。本裝置是在上述(1)、(2)這樣的超寬頻帶信號(hào)的跳頻方式的通信功能(例如對(duì)應(yīng)于UWB)之外，具備TDMA、FDMA、CDMA中的某一種分割多址方式的通信功能(例如對(duì)應(yīng)于WCDMA)的復(fù)合通信裝置。
本裝置如下所述，具有數(shù)值控制振蕩器(NCO)、SSB混頻器、固定頻率振蕩器、數(shù)字調(diào)制器、D/A變換器、A/D變換器、數(shù)字解調(diào)器、n相逆映射電路、頻率切換電路。
NCO，與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步地，輸出基于頻率設(shè)定參數(shù)的頻率的振幅數(shù)據(jù)。SSB混頻器，高頻信號(hào)輸入端子及局部振蕩信號(hào)輸入端子上，都輸入四相正交信號(hào)，輸出端子上僅輸出和成分頻率或者差成分頻率中的某一個(gè)。固定頻率振蕩器，向SSB混頻器的局部振蕩信號(hào)輸入端子，輸出第2四相正交信號(hào)。
n相映射電路，基于發(fā)送數(shù)據(jù)，將已被n相相位調(diào)制的I信號(hào)和Q信號(hào)的輸出變換成用于對(duì)NCO的輸出進(jìn)行調(diào)制的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)。數(shù)字調(diào)制器，用n相映射電路的輸出的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，對(duì)NCO的輸出進(jìn)行調(diào)制。D/A變換器，將來自數(shù)字調(diào)制器的數(shù)字信號(hào)的輸出，變換成模擬信號(hào)，并輸出到SSB混頻器的第1輸入端子。
A/D變換器，對(duì)輸入信號(hào)(接收IF信號(hào))進(jìn)行取樣。數(shù)字解調(diào)器，用NCO的輸出對(duì)A/D變換器的輸出進(jìn)行解調(diào)。n相逆映射電路，將數(shù)字解調(diào)器所輸出的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，變換成已被n相相位調(diào)制的I信號(hào)和Q信號(hào)。
頻率切換電路，利用控制信號(hào)對(duì)固定頻率振蕩器的輸出進(jìn)行切換，并輸出到SSB混頻器的第2輸入端子。
本裝置在分割多址方式的通信的接收時(shí)，設(shè)定NCO的頻率，A/D變換器對(duì)分割多址方式下的信號(hào)進(jìn)行取樣，數(shù)字解調(diào)器將取樣后的信號(hào)與NCO的輸出混合并解調(diào)，n相逆映射電路將解調(diào)后的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)逆映射為n相相位調(diào)制后的I信號(hào)和Q信號(hào)。
本裝置在分割多址方式的通信的發(fā)送時(shí)，n相映射電路將分割多址方式下的調(diào)制信號(hào)映射為I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，數(shù)字調(diào)制器用I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)對(duì)NCO的輸出進(jìn)行調(diào)制，D/A變換器將調(diào)制后的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)，SSB混頻器將變換后的信號(hào)與固定頻率振蕩器的輸出信號(hào)混合并輸出。
本裝置在從分割多址方式的通信向跳頻方式的通信進(jìn)行切換時(shí)，設(shè)定固定頻率振蕩器的頻率，由頻率切換電路切換頻率(或輸入輸出路徑)，并切換NCO的輸出頻率，由此來切換SSB混頻器的輸出頻率。
發(fā)明的效果在本專利申請(qǐng)中所公開的發(fā)明中，對(duì)于其代表性的發(fā)明所獲得的效果，簡單說明如下。若采用本發(fā)明，則可以提供跳頻通信的方式、其通信裝置及其IC等技術(shù)，能夠高速切換(跳躍)具有超寬頻帶的帶寬的多個(gè)信號(hào)，并能夠自由、任意地選擇設(shè)定頻帶中心頻率，并切換頻帶數(shù)。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置的、從SSB混頻器的DDS側(cè)來的四相正交信號(hào)的輸入端子的信號(hào)波形的圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置及系統(tǒng)中的、DDS輸出(圖3a)、1/2分頻器輸出(圖3b)、SSB混頻器及局部振蕩電路輸出(圖3c)的各個(gè)信號(hào)頻譜的圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置及系統(tǒng)中的、頻率切換時(shí)的數(shù)據(jù)設(shè)定動(dòng)作和開關(guān)切換動(dòng)作的圖。
圖5是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置及系統(tǒng)中的、DDS輸出(圖6a)、1/2分頻器輸出(圖6b)、SSB混頻器及局部振蕩電路輸出(圖6c)的各個(gè)信號(hào)頻譜的圖。
圖7是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置的SSB混頻器的電路結(jié)構(gòu)例的圖。
圖8是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置中的、DDS方式調(diào)制器和DDS方式解調(diào)器的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。而且，在為說明實(shí)施方式所使用的全部附圖中，對(duì)于相同的部分，原則上標(biāo)注相同的符號(hào)，其重復(fù)的說明從略。
第1實(shí)施方式參照?qǐng)D1～圖4，說明本發(fā)明第1實(shí)施方式。第1實(shí)施方式的無線收發(fā)裝置，是具有與UWB無線通信系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的無線收發(fā)功能和跳頻通信功能的裝置。
<裝置的結(jié)構(gòu)>
圖1表示第1實(shí)施方式的無線收發(fā)裝置(通信裝置)100的結(jié)構(gòu)。無線收發(fā)裝置100作為特征性電路具有跳頻通信用IC。局部振蕩電路1、或包含其在內(nèi)的電路(例如連調(diào)制器5及混頻器10也包含在內(nèi)的電路)的部分，組裝為一個(gè)跳頻通信用IC。本裝置的結(jié)構(gòu)為，利用對(duì)局部振蕩電路1內(nèi)的DDS30的設(shè)定和SSB混頻器31的輸入(信號(hào)相位)的切換，能夠進(jìn)行任意輸出頻率及頻帶數(shù)的設(shè)定和切換。
在圖1中，無線收發(fā)裝置100，在結(jié)構(gòu)上具有局部振蕩電路(局部振蕩器)1、OFDM處理部4、調(diào)制器5、高輸出功率放大器(HPA)6、收發(fā)切換開關(guān)7、天線8、低噪音放大器(LNA)9、混頻器10和通信控制部(通信處理部)11。局部振蕩器1在結(jié)構(gòu)上具有DDS30、SSB混頻器31、固定頻率振蕩器32、1/2分頻器33和相位切換開關(guān)34。DDS30在結(jié)構(gòu)上具有NCO(數(shù)值控制振蕩器)35、累加器36、和DAC(數(shù)字/模擬變換器)37、38。SSB混頻器31是公知的混頻器(頻率變換器)。
通信控制部11進(jìn)行本裝置中的通信控制處理，對(duì)OFDM處理部4及局部振蕩電路1進(jìn)行控制。OFDM處理部4進(jìn)行OFDM變換/逆變換處理。調(diào)制器5對(duì)于從OFDM處理部4來的信號(hào)和從局部振蕩電路1來的信號(hào)進(jìn)行輸入，并調(diào)制，并向HPA6輸出。HPA6對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大，向天線8側(cè)輸出。收發(fā)切換開關(guān)7切換對(duì)天線8的信號(hào)發(fā)送接收。LNA9對(duì)于從天線8來的信號(hào)以低噪聲進(jìn)行放大，向混頻器10輸出?；祛l器10，使從LNA9來的信號(hào)與從局部振蕩電路1來的信號(hào)進(jìn)行混合，向OFDM處理部4輸出。局部振蕩電路1是局部信號(hào)源。
并且，涉及無線收發(fā)的信號(hào)/數(shù)據(jù)，主要有發(fā)送數(shù)據(jù)61、發(fā)送基帶信號(hào)62、接收數(shù)據(jù)63、接收基帶信號(hào)64和UWB載波頻率信號(hào)65等。UWB載波頻率信號(hào)65是局部振蕩電路1至SSB混頻器31的輸出信號(hào)，被輸出到調(diào)制器5。并且，從調(diào)制器5到HPA6的信號(hào)是UWB發(fā)送信號(hào)，從收發(fā)切換開關(guān)7向LNA9的信號(hào)是UWB被調(diào)制信號(hào)。
發(fā)送數(shù)據(jù)61是在OFDM處理部4內(nèi)生成為發(fā)送基帶信號(hào)62之前的發(fā)送信號(hào)(TxData，CLK)。發(fā)送基帶信號(hào)62是由OFDM處理部4根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)61生成的UWB方式的信號(hào)(BB信號(hào)，528[MHz])。接收數(shù)據(jù)63是由OFDM處理部4根據(jù)接收基帶信號(hào)64生成的接收數(shù)據(jù)(RxData，CLK)。接收基帶信號(hào)64是由混頻器10把LNA9的輸出變換成基帶信號(hào)頻帶之后的信號(hào)(RxIF信號(hào)，528[MHz])。
并且，作為對(duì)局部振蕩電路1進(jìn)行輸入、設(shè)定或生成的信號(hào)/數(shù)據(jù)有NCO數(shù)據(jù)(Dnco)150、主時(shí)鐘(Fmst)151和頻道切換信號(hào)(CS)152等。NCO數(shù)據(jù)150是向DDS30的累加器36裝載的數(shù)據(jù)。主時(shí)鐘(Fmst)151是在DDS30中使用的時(shí)鐘。頻道切換信號(hào)(CS)152是對(duì)相位切換開關(guān)34的信號(hào)路徑(相位切換)進(jìn)行控制的信號(hào)。頻道切換信號(hào)(CS)152例如是H(高)電平/L(低)電平信號(hào)，當(dāng)為H電平時(shí)，變成圖1那樣的切換狀態(tài)；當(dāng)為L電平時(shí)，變成相反的切換狀態(tài)。而且，這里所謂的頻道與頻帶相對(duì)應(yīng)。
并且，涉及局部振蕩電路1的內(nèi)容如下。作為DDS30的輸出信號(hào)和端子有四相正交信號(hào)40(41～44)和對(duì)應(yīng)的輸出端子。作為從固定頻率振蕩器32和1/2分頻器33側(cè)來的輸出信號(hào)和端子有四相正交信號(hào)50(51～54)和對(duì)應(yīng)的輸出端子。后者的四相正交信號(hào)50(51～54)，也對(duì)應(yīng)于向SSB混頻器31輸入的輸入信號(hào)和輸入端子。固定頻率信號(hào)69是從固定頻率振蕩器32向1/2分頻器33的輸出信號(hào)。
四相正交信號(hào)40{0度信號(hào)41、180度信號(hào)42、90度信號(hào)43、270度信號(hào)44}，是從DDS30輸出的任意頻率的正弦波的0度、180度、90度和270度的信號(hào)，也可稱為I(In-phase同相)信號(hào)、IB(In-phase Bar同相條)信號(hào)、Q(Quad-phase四分相)信號(hào)、QB(Quad-phase Bare四分相條)信號(hào)。同樣，四相正交信號(hào)50{0度信號(hào)51、180度信號(hào)52、90度信號(hào)53、270度信號(hào)54}，是從1/2分頻器33輸出的任意頻率的正弦波的0度(I)、180度(IB)、90度(Q)和270度(QB)的信號(hào)。在DDS30中，第1DAC37從正相輸出端子輸出0度信號(hào)41；從反相輸出端子輸出180度信號(hào)42。第2DAC37從正相輸出端子輸出90度信號(hào)43；從反相輸出端子輸出270度信號(hào)44。
作為SSB混頻器31的輸入輸出端子和信號(hào)有第1(第1種)輸入端子(四相正交信號(hào)輸入端子)70和信號(hào)、第2(第2種)輸入端子(四相正交信號(hào)輸入端子)和信號(hào)(50)、以及輸出端子和信號(hào)(65)。SSD混頻器31的第1輸入端子70，是輸入從DDS30和相位切換開關(guān)34側(cè)來的4個(gè)信號(hào)(四相正交信號(hào)40)的4個(gè)輸入端子。第1輸入端子70，換言之是高頻信號(hào)輸入端子。SSB混頻器31的第2輸入端子(50)，是輸入從固定頻率振蕩器32和1/2分頻器33側(cè)來的4個(gè)信號(hào)(四相正交信號(hào)50)的4個(gè)輸入端子。第2輸入端子(50)，換言之，是局部振蕩信號(hào)輸入端子。SSB混頻器31的輸出端子，換言之是中間頻率信號(hào)輸出端子，輸出UWB載頻信號(hào)65。
SSB混頻器31的第1種輸入端子70，由第1輸入端子(I信號(hào)輸入端子)71、第2輸入端子(IB信號(hào)輸入端子)72、第3輸入端子(Q/QB信號(hào)輸入端子)73、第4輸入端子(QB/Q信號(hào)輸入端子)74構(gòu)成。第1種輸入端子70的輸入信號(hào)，是從DDS30側(cè)來的4個(gè)信號(hào)(四相正交信號(hào)40)經(jīng)過相位切換開關(guān)34后的信號(hào)。SSB混頻器31的第2種輸入端子也同樣由與四相正交信號(hào)(50)的各個(gè)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第1～第4輸入端子構(gòu)成。
設(shè)DDS30的輸出頻率為Fdds，固定頻率振蕩器32的輸出頻率為Ffix，1/2分頻器33的輸出頻率為Fdiv，SSB混頻器33的輸出頻率為Fssb。
<UWB和輸出頻率>
以下說明UWB方式的輸出頻率的設(shè)定。UWB方式的主要因素如下。頻帶中心頻率[MHz]，對(duì)C組為4頻帶{6366、6864、7392、7920}，對(duì)A組為3頻帶{3432、3690、4488}。1次調(diào)制方式是QPSK。2次調(diào)制方式是OFDM。跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間Thop[nsec]是9.0以下。
對(duì)UWB的7GHz頻帶，使用頻帶數(shù)N為N＝4，各個(gè)頻帶中心頻率(F)，定為F1＝6636MHz、F2＝6864MHz、F3＝7392MHz、F4＝7920MHz。該頻帶中心頻率(F)的間隔Fstep，為Fstep＝528MHz。這時(shí)1/2分頻器33的輸出頻率Fdiv為下式(1)。
Fdiv＝∑(Fn)N(6336+6864+7392+7920)/4＝7128[MHz]…(1)因此，固定頻率振蕩器32的輸出頻率Ffix如下式(2)所示進(jìn)行振蕩。
Ffix＝Fdiv×2＝14.256[GHz]…(2)然后，DDS30的輸出頻率Fdds為，為了獲得UWB頻帶的頻率F3而輸出下式(3)。
Fdds＝|F3-Fdiv|＝|7392-7128|＝264[MHz]…(3)該式(3)，經(jīng)過一般化處理后可得下式(4)。
Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep(式中，m＝0，1，…，N/2-1)…(4)這里，是Fdds的設(shè)定方法，但Fdds、主時(shí)鐘Fmst151、NCO數(shù)據(jù)150的關(guān)系，在累加器36的NCO數(shù)據(jù)長度為Racm位、NCO數(shù)據(jù)150為Dnco(0＜Dnco＜2Racm的整數(shù))的情況下，為下式(5)。
Fdds＝(Dnco/2Racm)×Fmst …(5)當(dāng)Racm＝24、Fmst＝2.6[GHz]、Fdds＝264[MHz]時(shí)，若求Dnco應(yīng)當(dāng)設(shè)定的值，則按下式(6)計(jì)算。
Dnco＝2Racm×Fdds/Fmst＝224×264×106/(2.6×109)＝1703532.702…… …(6)式中，Dnco必須是整數(shù)，設(shè)定Dnco＝1703532，從式(4)可得下式(7)。
Fdds＝(1703532/224)×2.6×109＝263.99989×106[Hz]…(7)這對(duì)目的頻率264[MHz]來說，可以按-110[Hz]的誤差來設(shè)定。并且，上述NCO數(shù)據(jù)(Dnco)150被設(shè)定在24位長的寄存器內(nèi)，所以，若用2進(jìn)制數(shù)來表示，則264[MHz]是位[23-0]＝000110011111111001101100＝19FEAC(H)(式中，(H)表示16進(jìn)制數(shù))。
DDS30的輸出(四相正交信號(hào)40)的0度信號(hào)41～270度信號(hào)44，經(jīng)過相位切換開關(guān)34，輸入到SSB混頻器31內(nèi)，與1/2分頻器33的輸出(四相正交信號(hào)50)的0度信號(hào)51～270度信號(hào)54相混合。
<SSB混頻器的輸入端子的波形>
在此，由圖2來表示SSB混頻器31的各個(gè)輸入端子70(71～74)的波形，進(jìn)行說明。在圖2中，S1～S4是SSB混頻器31的第1輸入端子(0度信號(hào)輸入端子)71、第2輸入端子(180度信號(hào)輸入端子)72、第3輸入端子(90度信號(hào)輸入端子)73、第4輸入端子(270度信號(hào)輸入端子)74的輸入信號(hào)波形。圖2(a)是“標(biāo)準(zhǔn)(normal)模式”，圖2(b)是下述“-sin模式”。
頻道切換信號(hào)(CS)152是H(高)電平，這時(shí)，相位切換開關(guān)34的工作方式是DDS30輸出的90度信號(hào)43，連接到SSB混頻器31的第3輸入端子(90度輸入端子)73上；DDS30輸出的270度信號(hào)44，連接到SSB混頻器31的第4輸入端子(270度輸入端子)74上。該連接狀態(tài)在本例中稱為“標(biāo)準(zhǔn)模式”。
在標(biāo)準(zhǔn)模式中，相對(duì)于第1輸入端子(0度信號(hào)輸入端子)71的信號(hào)相位來說，其他輸入端子(72、73、74)分別是180度、90度、270度的相位差。也就是說，具有若把第1輸入端子(0度信號(hào)輸入端子)71作為cos信號(hào)，則第3輸入端子(90度信號(hào)輸入端子)73為sin信號(hào)的關(guān)系。這些輸入信號(hào)(71～74)，如前所述，也分別稱為I信號(hào)、IB信號(hào)、Q信號(hào)、QB信號(hào)。
并且，圖1的SSB混頻器31的輸出頻率Fssb如下式(8)所示。
Fssb＝Fdiv+Fdds＝7128×106+263.99989×106＝7391.99989×1067392[MHz] …(8)其中，現(xiàn)有技術(shù)的混頻器輸出2個(gè)輸入頻率的和成分和差成分兩者(其中，高次成分除外)。也就是說，若是上述輸入頻率，則以等電平來輸出作為和成分頻率的Fmixo1＝7392[MHz]和作為差成分頻率的Fmixo2＝6864[MHz]兩者。
但是，第1實(shí)施方式中的SSB混頻器31，是具有僅輸出上述2個(gè)輸入頻率的和成分和差成分中的某一個(gè)(在此情況下為和成分7392[MHz])的特性的混頻器。由于這種性質(zhì)，被稱為單邊帶混頻器或者鏡像抑制混頻器(Image Rejection Mixer)。
這樣，局部振蕩器1在UWB信號(hào)的4頻帶內(nèi)能夠輸出F3＝7392[MHz]。
以下敘述UWB信號(hào)的發(fā)送動(dòng)作。與從上述局部振蕩器1來的F3＝7392[MHz]輸出同時(shí)地，OFDM處理部4根據(jù)從通信控制部11輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)61，生成UWB方式的發(fā)送基帶信號(hào)62，輸出到調(diào)制器5內(nèi)。調(diào)制器5利用發(fā)送基帶信號(hào)62，來對(duì)作為局部振蕩器1的輸出(65)的F3＝7392[MHz]進(jìn)行調(diào)制，生成UWB發(fā)送信號(hào)，輸出到HPA6。由HPA6進(jìn)行放大后的UWB信號(hào)，經(jīng)過收發(fā)切換開關(guān)7而從天線8上發(fā)送出去。
并且，以下敘述UWB信號(hào)的接收動(dòng)作。在接收動(dòng)作時(shí)，收發(fā)切換開關(guān)7被切換到接收側(cè)，7GHz頻帶載波上的UWB被調(diào)制信號(hào)，從天線8輸入到LNA9。由混頻器10對(duì)從LNA9來的信號(hào)和作為局部振蕩器1的輸出(65)的F3＝7392[MHz]進(jìn)行混合，生成接收基帶信號(hào)64，輸出到OFDM處理部4內(nèi)。OFDM處理部4對(duì)接收基帶信號(hào)64進(jìn)行OFDM逆變換，輸出接收數(shù)據(jù)63。
<從F3向F2的切換>
以下說明把UWB的帶頻，從頻帶中心頻率F3＝7392[MHz]切換到F2＝6864[MHz]的動(dòng)作。
從式3，可以得出Fdds＝|F2-Fdiv|＝|6864-7128|＝264[MHz]。因?yàn)轭l率和F1時(shí)相同，所以，Dnco＝1703532。并且，若頻道切換信號(hào)152變?yōu)長電平，則相位切換開關(guān)34的動(dòng)作是把DDS30輸出的90度信號(hào)43連接到SSB混頻器31的270度信號(hào)輸入端子(第4輸入端子)74；把DDS30的輸出的270度信號(hào)44連接到SSB混頻器31的90度信號(hào)輸入端子(第3輸入端子)73上。該連接狀態(tài)在本例中稱為“-sin模式”。
如圖2所示，在-sin模式中，相對(duì)于0度信號(hào)輸入端子71的信號(hào)相位來說，其他輸入端子(72、73、74)，分別為180度、270度、90度相位差。也就是說，具有若0度信號(hào)輸入端子71為cos信號(hào)，則90度信號(hào)輸入端子73為-sin信號(hào)的關(guān)系。
這樣，若輸入信號(hào)的相位改變，則如上所述，根據(jù)SSB混頻器31的性質(zhì)，在SSB混頻器31的輸出中出現(xiàn)的和成分和差成分反轉(zhuǎn)。也就是說，曾作為和成分的變成差成分，所以，SSB混頻器31的輸出頻率Fssb如下式9所示。
Fssb＝Fdiv-Fdds＝7128×106-263.99989×106＝6864.0001×1066864[MHz] …(9)
這樣，局部振蕩器1能夠把UWB信號(hào)頻帶中心頻率F3＝7392[MHz]，切換到F2＝6864[MHz]并輸出。
這時(shí)的頻率切換轉(zhuǎn)變時(shí)間Tsw，僅僅是由于頻道切換信號(hào)152變化而使相位切換開關(guān)34進(jìn)行切換的時(shí)間，所以，比9.0[nsec]短。因此，相對(duì)于UWB的跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間Thop＝9.0[nsec]來說，符合下式(10)。
Tsw＜Thop …(10)圖3表示局部振蕩電路1中的各部分的信號(hào)頻譜，說明該頻率切換的動(dòng)作。圖3(a)表示DDS30的輸出(四相正交信號(hào)40)的各信號(hào)頻譜；圖3(b)表示1/2分頻器33的輸出(四相正交信號(hào)50)的各信號(hào)的頻譜；圖3(c)表示SSB混頻器33和局部振蕩電路1的輸出(65)的各信號(hào)的頻譜。并且，在圖3(a)～(c)的關(guān)系中，按自上而下的順序，分別表示標(biāo)準(zhǔn)模式的F3輸出的情況、-sin模式的F2輸出的情況、標(biāo)準(zhǔn)模式的F4輸出的情況、以及-sin模式的F1輸出的情況。
標(biāo)準(zhǔn)模式時(shí)，DDS30的264[MHz]輸出301、和1/2分頻器33的7128[MHz]輸出302在SSB混頻器31中進(jìn)行混合，輸出了SSB混頻器31的7392[MHz]輸出303。
若從標(biāo)準(zhǔn)模式切換到-sin模式，則DDS30的264[MHz]輸出301、和1/2分頻器33的7128[MHz]輸出302在SSB混頻器31中進(jìn)行混合，其輸出變成6864[MHz]305。
<從F3向F4的切換>
以下說明把UWB的帶頻，從頻帶中心頻率F3＝7392[MHz]切換到F4＝7920[MHz]的動(dòng)作。
首先，當(dāng)前振蕩出F3，所以，頻道切換信號(hào)152是H電平，相位切換開關(guān)34是標(biāo)準(zhǔn)模式。
根據(jù)式(3)，可以獲得DDS30的第1輸出頻率Fdds＝|F4-Fdiv|＝|7920-7128|＝792[MHz]。并且，Dnco＝224×792×106/(2.6×109)＝5110598.105……5110598。并且，DDS30的第2輸出的輸出頻率Fdds2＝(5110598/224)×2.6×109＝791.99998×106[Hz]。這對(duì)目的頻率792[MHz]來說，可以按-20[Hz]的誤差進(jìn)行設(shè)定。
該Dnco(150)，作為對(duì)寄存器的設(shè)定值，是位[23-0]＝010011011111101101000110＝8DFB86(H)。
DDS30，若Dnco(150)被設(shè)定在累加器36內(nèi)，則被設(shè)定的頻率從DAC37、38中即4個(gè)輸出端子中進(jìn)行輸出。從該設(shè)定到輸出的變更處理時(shí)間Tdds，若采用現(xiàn)有技術(shù)的一例，則需要主時(shí)鐘(Fmst)151的20個(gè)時(shí)鐘左右。
這里，該變更處理時(shí)間Tdds若為主時(shí)鐘(Fmst)151的23個(gè)時(shí)鐘，則變成下式(11)，滿足UWB的跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間Thop＝9.0[nsec]。
Tdds＝23/Fmst＝8.84615[nsec] …(11)從DDS30輸出的792[MHz]信號(hào)，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)模式的相位切換開關(guān)34，在SSB混頻器31中與1/2分頻器33的輸出進(jìn)行混合。
若用圖3進(jìn)行說明，則DDS30的792[MHz]輸出306，與1/2分頻器33的7128[MHz]輸出302進(jìn)行混合，由局部振蕩器1來輸出7920[MHz]輸出307。
若說明這時(shí)的跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間，則這只是相位切換開關(guān)34進(jìn)行切換的時(shí)間，和式(10)一樣，是Tsw＜Thop。這樣，把輸出頻率從F3＝7392[MHz]切換到F4＝7920[MHz]。
<從F3向F1的切換>
以下說明把UWB帶頻從頻帶中心頻率F3＝7392[MHz]切換到F1＝6336[MHz]的動(dòng)作。
首先，當(dāng)前DDS30的輸出是264[MHz]，設(shè)定Dnco(150)，把DDS30的輸出改變成792[MHz]。與上述情況一樣，這時(shí)的變更處理時(shí)間，從式(11)中可以得出Tdds＝8.84615[nsec]。
如圖3所示，為了得到F1＝6336[MHz](308)，需要改變成-sin模式，所以利用頻道切換信號(hào)152來切換相位切換開關(guān)34的狀態(tài)。該切換控制與上述Dnco(150)的設(shè)定開始同時(shí)進(jìn)行。
若設(shè)該相位開關(guān)34的切換時(shí)間為Tsw，則Tsw＜Tdds。從F3向F1的轉(zhuǎn)變時(shí)間T3-1變成為T3-1＝Tdds，T3-1＜9.0[nsec]，滿足UWB的跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間。
<頻率切換控制>
圖4是表示以上F1～F4切換中的、向DDS30的數(shù)據(jù)設(shè)定動(dòng)作和相位切換開關(guān)34的切換動(dòng)作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在圖4中，橫行表示切換前的頻率，縱列表示切換后的頻率。各欄的上欄表示向DDS30的設(shè)定動(dòng)作，下欄表示相位切換開關(guān)34的動(dòng)作。并且，上欄的“Dnco”表示設(shè)定頻率數(shù)據(jù)，“-”表示什么也不做。下欄的“Nom→-Sin”表示從標(biāo)準(zhǔn)模式切換到-Sin模式；“-Sin→Nom”表示從-Sin模式切換到標(biāo)準(zhǔn)模式。例如，表示了在從F1向F3進(jìn)行跳頻的情況下，必須設(shè)定DDS30的數(shù)據(jù)，同時(shí)切換相位切換開關(guān)34的方式。
若采用以上的第1實(shí)施方式，則作為跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間滿足高速的9.0[nsec]的條件，能夠?qū)崿F(xiàn)把UWB的4頻帶的信號(hào)按照頻帶中心頻率F1～F4進(jìn)行高速切換的跳頻動(dòng)作。
第2實(shí)施方式以下參照?qǐng)D5～圖7，說明本發(fā)明第2實(shí)施方式。第2實(shí)施方式的無線收發(fā)裝置，局部振蕩電路1的結(jié)構(gòu)不同于第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。
圖5是第2實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置100的圖。第2實(shí)施方式，從結(jié)構(gòu)上看，在局部振蕩電路1中，從第1實(shí)施方式的局部振蕩電路1中除去了相位切換開關(guān)34，把DDS30的輸出(四相正交信號(hào)40)的90度信號(hào)43和270信號(hào)44，分別連接至SSB混頻器31的90度信號(hào)輸入端子73和270度信號(hào)輸入端子74。并且，SSB混頻器31B，其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作不同于第1實(shí)施方式的SSB混頻器31。這是在SSB混頻器31B的第1種輸入端子70{71～74}上加直流電壓的情況下，來自1/2分頻器33的向第2種輸入端子(50)的輸入頻率，從SSB混頻器31B的輸出端子作為輸出頻率進(jìn)行輸出。
圖7表示該SSB混頻器31B的結(jié)構(gòu)例。該SSB混頻器31B是把多個(gè)采用NPN雙極型晶體管的吉爾伯特(ギルバ一ト)型混頻器電路組合起來而構(gòu)成。
在圖7中，在SSB混頻器31B的第2種(從1/2分頻器33側(cè))的輸入端子中，具有0度信號(hào)輸入端子701(對(duì)應(yīng)于51)、180度信號(hào)輸入端子702(對(duì)應(yīng)于52)、90度信號(hào)輸入端子707(對(duì)應(yīng)于53)、270度信號(hào)輸入端子708(對(duì)應(yīng)于54)。并且，在SSB混頻器31B的第1種(從DDS30側(cè))的輸入端子中，具有0度信號(hào)輸入端子703(對(duì)應(yīng)于71)、180度信號(hào)輸入端子704(對(duì)應(yīng)于72)、90度信號(hào)輸入端子709(對(duì)應(yīng)于73)、270度信號(hào)輸入端子710(對(duì)應(yīng)于74)。并且，對(duì)應(yīng)于第1種輸入端子的各個(gè)輸入端子(703、704、709、710)，具有直流輸入端子(705、706、711、712)。并且，具有SSB混頻器31B的輸出端子(713、714)。
在輸出從1/2分頻器33來的輸入頻率的情況下，可以在0度信號(hào)輸入端子71對(duì)應(yīng)的直流輸入端子705(＝輸入晶體管的基極)上，加上1.4V；在180度信號(hào)輸入端子72對(duì)應(yīng)的直流輸入端子706(＝輸入晶體管的基極)上，加上0.86V，同樣，在90度信號(hào)輸入端子73對(duì)應(yīng)的直流輸入端子711上，加上1.4V；在270度信號(hào)輸入端子74對(duì)應(yīng)的直流輸入端子712上，加上0.86V。
以下說明把第2實(shí)施方式適用于作為UWB的4GHz頻帶的3個(gè)頻帶的、頻帶中心頻率F5＝3432[MHz]、F6＝3960[MHz]、F7＝4488[MHz]的動(dòng)作。
DAC37的取樣頻率Fsmp和輸出信號(hào)頻帶Fdac的理論關(guān)系式，根據(jù)取樣定理可得下式(12)。
Fdac≤Fsmp/2 …(12)在現(xiàn)實(shí)的數(shù)字系統(tǒng)中，不能夠?qū)崿F(xiàn)該理論值，在DDS的情況下，一般，主時(shí)鐘Fmst和最大振蕩頻率Fddsmax，如下式(13)所示。
Fddsmax＝Fmst/2.5…(13)現(xiàn)在，希望利用Fstep×2＝1056[MHz]來振蕩出DDS30。根據(jù)式(13)可得Fmst≥1056×2.5≥2640[MHz]，所以，設(shè)定為Fmst＝2.7[GHz]。1/2分頻器33的輸出頻率Fdiv，如下式(14)所示。
Fdiv＝max(Fn)-Fdds＝F7-1056＝3432[MHz] …(14)固定頻率振蕩器32的輸出頻率Ffix，根據(jù)式(2)可得Ffix＝3432×2＝7864[MHz]。NCO數(shù)據(jù)(Dnco)150，根據(jù)式(7)可得Dnco＝2Racm×Fdds/Fmst＝224×1056×106/(2.7×109)＝6561755.591……，Dnco必須是整數(shù)，設(shè)定Dnco＝6561755，根據(jù)式(4)，變成Fdds＝(6561755/224)×2.7×109＝1055.9999×106[Hz]。這對(duì)目的頻率1056[MHz]來說，可以用-100[Hz]的誤差來進(jìn)行設(shè)定。
該DDS30的輸出信號(hào)(41～44)，在SSB混頻器31B中，與1/2分頻器33的輸出信號(hào)(51～54)進(jìn)行混合，根據(jù)式(8)，是Fssb＝3432+1056＝4488[MHz](＝F7)。
以下說明把輸出頻率從F7切換到F6的動(dòng)作。
DDS30的輸出頻率Fdds，根據(jù)式(3)，是Fdds＝|3960-3432|＝528[MHz]。NCO數(shù)據(jù)(Dnco)150，根據(jù)式(6)，是Dnco＝224×528×106/(2.7×109)＝3280877.796……。Dnco必須是整數(shù)，設(shè)定Dnco＝3280877，根據(jù)式(4)，是Fdds＝(3280877/224)×2.7×109＝527.99987×106[Hz]。這對(duì)目的頻率528[MHz]來說，可以用-130[Hz]的誤差來進(jìn)行設(shè)定。
以下在圖6中表示各部分的信號(hào)頻譜，說明該頻率切換的動(dòng)作。圖6(a)表示DD30的輸出(四相正交信號(hào)40)的各信號(hào)的頻譜；圖6(b)表示1/2分頻器33的輸出(四相正交信號(hào)50)的各信號(hào)的頻譜；圖6(c)表示SSB混頻器33B和局部振蕩電路1的輸出(65)的各信號(hào)的頻譜。并且，在圖6(a)～(c)的關(guān)系中，按從上到下的順序，分別表示F5輸出的情況、F6輸出的情況、和F7輸出的情況。
當(dāng)局部振蕩器1(SSB混頻器31B)輸出F7＝4488[MHz]時(shí)，DDS30的1056[MHz]輸出603，與1/2分頻器33的3432[MHz]輸出604進(jìn)行混合，變成4488[MHz]輸出607。然后，在從F7向F6切換時(shí)，DDS30的輸出變成528[MHz]輸出602，與1/2分頻器33的3432[MHz]輸出604進(jìn)行混合，變成3960[MHz]輸出606。
該頻率轉(zhuǎn)變時(shí)間僅僅是從DDS30的數(shù)據(jù)設(shè)定起到輸出為止的變更處理時(shí)間Tdds，所以，根據(jù)式(11)，為Tdds＝23/(2.7×109)＝8.519[nsec]，滿足作為UWB跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間的Thop＝9.0[nsec]。
以下說明把輸出頻率從F6切換到F5的動(dòng)作。
因?yàn)镕5＝Fdiv，所以，根據(jù)上述SSB混頻器31B的特征、性質(zhì)，如果在第1輸入端子70{71～74}上加上直流電壓，那么，SSB混頻器31B的輸出頻率切換到F5＝3432[MHz]。
施加上述直流電壓，在DDS30的第1DAC37上，輸出0度信號(hào)41輸出信號(hào)＝1.41V、180度信號(hào)42輸出信號(hào)＝0.86V；并且，在第2DAC38上，輸出90度信號(hào)43輸出信號(hào)＝1.41V、270度信號(hào)44輸出信號(hào)＝0.86V。
現(xiàn)利用圖6的信號(hào)頻譜，來說明該頻率切換動(dòng)作。輸出了528[MHz]的DDS30的輸出變成直流電壓(601)。這樣，局部振蕩器1的輸出變成3432[MHz]輸出605(＝F5)。
該頻率轉(zhuǎn)變時(shí)間，僅僅是從對(duì)DAC37、38的控制起到DAC30輸出為止的變更處理時(shí)間Tdds，所以，根據(jù)式(11)，為Tdds＝23/(2.7×109)＝8.519[nsec]，滿足作為UWB跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間的Thop＝9.0[nsec]。
若采用以上的第2實(shí)施方式，則和第1實(shí)施方式一樣，跳頻轉(zhuǎn)變時(shí)間能滿足高速的9.0[nsec]條件，實(shí)現(xiàn)在頻帶中心頻率F5～F7高速切換UWB的3頻帶信號(hào)的跳頻動(dòng)作。
第3實(shí)施方式以下參照?qǐng)D8～圖9，說明本發(fā)明第3實(shí)施方式。第3實(shí)施方式的無線收發(fā)裝置，是具有對(duì)應(yīng)UWB方式而且還對(duì)應(yīng)WCDMA方式的無線收發(fā)功能和跳頻通信功能(UWB方式和WCDMA方式共用)的裝置(復(fù)合通信裝置)，除WCDMA方式移動(dòng)通信外，還能進(jìn)行UWB方式通信。利用本裝置，能夠進(jìn)行所謂無縫(Seamless)通信，即例如，一邊在室外與基于WCDMA方式的移動(dòng)通信服務(wù)進(jìn)行連接，一邊當(dāng)進(jìn)入室內(nèi)后不切斷該服務(wù)，即可切換到基于UWB方式的無線通信。而且，第3實(shí)施方式中，示出了采用以第2實(shí)施方式為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，但也可以是以第1實(shí)施方式為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)。
圖8是本發(fā)明第3實(shí)施方式中的無線收發(fā)裝置(通信裝置)100的結(jié)構(gòu)的圖。無線收發(fā)裝置100，作為特征性電路，具有與UWB方式和WCDMA方式相對(duì)應(yīng)的跳頻通信用IC(101)。包括DDS方式調(diào)制器2和DDS方式解調(diào)器3在內(nèi)的電路部分，組裝為一個(gè)跳頻通信用IC(101)。
在圖8的結(jié)構(gòu)中，說明與圖1的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)不同的地方。該無線收發(fā)裝置具有DDS(DDS方式)調(diào)制器2、DDS(DDS方式)解調(diào)器3、通信控制部(通信處理部)11、WCDMA方式基帶處理部(簡稱為BB部)20、WCDMA方式高輸出功率放大器(HPA)12、收發(fā)雙工器13、天線14、低噪聲放大器(LNA)15、混頻器16、基帶濾波器(BPF)17、1/2分頻器18、VCO(電壓控制振蕩器)19等。取代局部振蕩電路1，配備了DDS調(diào)制器2和DDS解調(diào)器3等。
并且，信號(hào)/數(shù)據(jù)有發(fā)送I信號(hào)(TxI)81、發(fā)送Q信號(hào)(TxQ)82、接收I信號(hào)(RxI)83、接收Q信號(hào)(RxQ)84、接收IF(中間頻率)信號(hào)89、發(fā)送信號(hào)90、cos數(shù)據(jù)91和sin數(shù)據(jù)92等。并且，和上述實(shí)施方式一樣，具有NCO數(shù)據(jù)(Dnco)150、主時(shí)鐘(Fmst)151、頻道切換信號(hào)(CS)152等。
在WCDMA方式發(fā)送時(shí)，通信控制部11對(duì)BB部20進(jìn)行控制，BB部20把WCDMA方式的發(fā)送I信號(hào)81和發(fā)送Q信號(hào)82，輸出到DDS調(diào)制器2，把NCO數(shù)據(jù)(Dnco)150設(shè)定給DDS調(diào)制器2。NCO35把從NCO數(shù)據(jù)150生成的cos數(shù)據(jù)91和sin數(shù)據(jù)92(基于頻率設(shè)定參數(shù)的頻率振幅數(shù)據(jù))，輸出到DDS解調(diào)器3。DDS調(diào)制器2把經(jīng)過了WCDMA方式調(diào)制的發(fā)送信號(hào)90輸出到HPA12。在HPA12內(nèi)放大后的發(fā)送信號(hào)，由收發(fā)雙工器13來進(jìn)行頻帶限制，從天線14發(fā)送出去。
圖9是DDS調(diào)制器2和DDS解調(diào)器3的結(jié)構(gòu)的圖?，F(xiàn)說明DDS調(diào)制器2的調(diào)制動(dòng)作。在圖9中，DDS調(diào)制器2，與上述實(shí)施方式共同的地方在于具有SSB混頻器31、1/2分頻器33、NCO35、累加器36、DAC37、38等，與上述實(shí)施方式不同的地方在于具有n相PSK符號(hào)(nPSK)映射電路204、數(shù)字調(diào)制器205、206，2/4分頻開關(guān)207、1/2分頻器208、和頻率合成器211等。并且，數(shù)據(jù)/信號(hào)有I軸數(shù)據(jù)Idata[m:0]209、Q軸數(shù)據(jù)Qdata[m:0]210等。N相PSK的n是4、8、16……的值。
利用控制信號(hào)來切換固定頻率振蕩器211的輸出，向SSB混頻器31B的第2種輸入端子輸出的頻率切換電路，有2/4分頻開關(guān)207和1/2分頻器208等。
DDS解調(diào)器3具有ADC300、數(shù)字解調(diào)器302、303、以及n相PSK符號(hào)(nPSK)逆映射電路301等。并且，數(shù)據(jù)/信號(hào)，有I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]312、Q軸數(shù)據(jù)Q data[m:0]313等。
在上述I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]209等的表現(xiàn)中，例如在n＝4(即4相PSK)的情況下，I data[m:0]＝I data[1:0]＝{I data[1]，I data
}。并且，例如，在n＝8(即8相PSK)的情況下，I data[m:0]＝I data[2:0]＝{I data[2]，I data[1]、I data
}。
按照WCDMA方式，編碼擴(kuò)散的發(fā)送數(shù)據(jù)S被劃分成實(shí)數(shù)信號(hào)Re{S}和虛數(shù)信號(hào)Im{S}，進(jìn)行由下式(15)、(16)所示的QPSK調(diào)制。
Re{S}×cos(ωt)…(15)Im{S}×sin(ωt)…(16)nPSK映射電路304，向TxI輸入端子上，輸入作為發(fā)送I信號(hào)(TxI)81的Re{S}×cos(ωt)，向TxQ輸入端子上輸入作為發(fā)送Q信號(hào)(TxQ)82的Im{S}×sin(ωt)，輸出與QPSK相位平面相對(duì)應(yīng)的、I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]209、Q軸數(shù)據(jù)Q data[m:0]210。
第1數(shù)字調(diào)制器205，使作為從NCO35來的載波數(shù)據(jù)的cos數(shù)據(jù)91和I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]209相乘，生成由I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]209進(jìn)行調(diào)制的被調(diào)制cos數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)由第1DAC37變成I-IB信號(hào)。第2數(shù)字調(diào)制器206也是一樣，由sin數(shù)據(jù)92和Q軸數(shù)據(jù)Q data[m:0]210生成非調(diào)制sin數(shù)據(jù)，并利用第2DAC38來變成Q-QB信號(hào)。DAC37、38的輸出(I-IB信號(hào)、Q-QB信號(hào))，被輸入到SSB混頻器31的一個(gè)第1種輸入端子內(nèi)。
這里，關(guān)于SSB混頻器31的另一個(gè)第2種輸入端子的輸入，在WCDMA通信時(shí)，經(jīng)過2/4分頻開關(guān)207，連接到1/2分頻器208側(cè)。若該1/2分頻器208的輸出頻率Fdiv4，作為WCDMA方式使用的頻帶1頻率的中央CH(中間頻道)，則是Fdiv4＝1950[MHz]和下式(17)。
Fdiv＝Fdiv4×2＝1950×2＝3900[MHz]…(17)頻率合成器211的輸出頻率Fsyn是下式(18)。
Fsyn＝Fdiv×2＝3900×2＝7800[MHz]…(18)SSB混頻器31對(duì)上述I-IB信號(hào)和Q-QB信號(hào)以及1/2分頻器208的輸出信號(hào)進(jìn)行混合，生成并輸出作為以1950[MHz]為載波的WCDMA被調(diào)制波的發(fā)送信號(hào)90。這樣，能夠進(jìn)行WCDMA通信的發(fā)送動(dòng)作。
以下說明WCDMA通信的接收動(dòng)作。在圖8中，從天線14經(jīng)過收發(fā)雙工器13而輸入的接收信號(hào)，由LNA15進(jìn)行放大，被輸入到混頻器16?；赩CO19的1/2分頻器18的輸出頻率Frxdiv，若把接收頻道設(shè)定為WCDMA的頻帶1頻率的中間CH＝2140[MHz]，則如下式(19)所示。
Frxdiv＝2140-Fif＝2140-100＝2040[MHz] …(19)混頻器16輸出100[MHz]的信號(hào)，其由BPF17進(jìn)行頻帶限制，變成IF信號(hào)89，被輸入到DDS解調(diào)器3內(nèi)。
在圖9中，DDS解調(diào)器3的ADC300，把IF信號(hào)89變換成數(shù)字信號(hào)，輸出到數(shù)字解調(diào)器302、303。第1數(shù)字解調(diào)器302使該第1輸入數(shù)字信號(hào)、和從DDS調(diào)制器2來的cos數(shù)據(jù)91相乘，生成I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]312。第2數(shù)字解調(diào)器303也一樣，使第2輸入數(shù)字信號(hào)和從DDS調(diào)制器2來的sin數(shù)據(jù)92相乘，生成Q軸數(shù)據(jù)Qdata[m:0]313。
nPSK逆映射電路301是進(jìn)行nPSK映射電路204中的變換的逆變換的電路。也就是說，使I軸數(shù)據(jù)I data[m:0]312對(duì)應(yīng)于QPSK相位平面，輸出作為接收I信號(hào)83的Re{S}×cos(ωt)。并且，從Q軸數(shù)據(jù)Q data[m:0]313也同樣地輸出作為接收Q信號(hào)84的Im{S}×sin(ωt)。
這些接收I信號(hào)83和接收Q信號(hào)84，利用圖8的BB部20來進(jìn)行逆擴(kuò)散處理等，由此，通信控制部11能夠取得接收數(shù)據(jù)。
其次，在圖8中，說明第3實(shí)施方式的無線收發(fā)裝置，從WCDMA通信切換到UWB通信的動(dòng)作。WCDMA系統(tǒng)的無線特性規(guī)格和第1層規(guī)格，在上述非專利文獻(xiàn)2、3內(nèi)規(guī)定。
WCDMA方式中，具有一種所謂壓縮模式(Compressed Mode)的功能，用于接收不是自己的接收頻帶，而是其他頻帶的信號(hào)。該壓縮模式，在從基站向無線收發(fā)裝置的下行信號(hào)中，制作所謂傳輸間隔(Transmission Gap)的無信號(hào)期間，在該期間內(nèi)對(duì)其他頻率進(jìn)行監(jiān)視接收。
在第3實(shí)施方式中，這時(shí)，通信控制部11把LNA15和HPA12置于OFF，把收發(fā)切換開關(guān)7切換到接收側(cè)，使OFDM處理部4工作。再者，通信控制部11在DDS方式調(diào)制器2內(nèi)，設(shè)定NCO數(shù)據(jù)150，使發(fā)送信號(hào)90輸出作為UWB的頻帶中心頻率的F6＝3960[MHz]。該動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容已在第2實(shí)施方式中進(jìn)行了敘述。
這時(shí)，在圖9中，2/4分頻開關(guān)207連接到1/2分頻器33側(cè)，頻率合成器211的輸出頻率Fsyn，設(shè)定為由下式(20)決定的頻率。
Fsyn＝Fdiv×2＝3432×2＝6864[MHz]…(20)
這樣，由于能夠接收UWB信號(hào)，所以，能夠從WCDMA通信切換到UWB通信。在本第3實(shí)施方式中，雖然以WCDMA方式為例，但同樣也能夠分別適用于其他無線通信系統(tǒng)，例如CDMA方式、TDMA方式、FDMA方式中的每個(gè)。
若采用以上第3實(shí)施方式，則和第1及第2實(shí)施方式一樣，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)UWB系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行高速切換的跳頻動(dòng)作，同時(shí)，作為另外的無線通信系統(tǒng)WCDMA系統(tǒng)的通信也可以利用共用的電路(DDS調(diào)制器2)的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。
以下根據(jù)實(shí)施方式具體地說明了由本發(fā)明人提出的發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，不言而喻，在不脫離其要點(diǎn)的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種更改。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠用于可高速傳輸?shù)臒o線LAN系統(tǒng)中使用的、以及無線LAN和移動(dòng)通信機(jī)的復(fù)合系統(tǒng)中使用的、高頻LSI(RFIC)及其通信裝置或系統(tǒng)等。
權(quán)利要求
1.一種跳頻通信用IC，其特征在于具有直接數(shù)字合成器，與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步地，用基于頻率設(shè)定參數(shù)的頻率，輸出相位彼此差90度的0度、90度、180度、270度的第1四相正交信號(hào)；固定頻率振蕩器，輸出相位彼此差90度的0度、90度、180度、270度的第2四相正交信號(hào)；以及單邊帶頻率變換器，高頻信號(hào)輸入端子上輸入上述第1四相正交信號(hào)，局部振蕩信號(hào)輸入端子上輸入上述第2四相正交信號(hào)，輸出端子上僅輸出和成分頻率或者差成分頻率中的某一個(gè)，通過對(duì)上述直接數(shù)字合成器的輸出頻率進(jìn)行切換的動(dòng)作，來進(jìn)行切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率的動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的跳頻通信用IC，其特征在于在上述直接數(shù)字合成器和上述單邊帶頻率變換器之間，具有相位切換部，該相位切換部切換信號(hào)相位，以使得將上述直接數(shù)字合成器的輸出的第1四相正交信號(hào)中的90度信號(hào)，輸出到上述單邊帶頻率變換器的高頻信號(hào)輸入端子中的270度信號(hào)輸入端子，并且，將上述直接數(shù)字合成器的輸出的第1四相正交信號(hào)中的270度信號(hào)，輸出到上述單邊帶頻率變換器的高頻信號(hào)輸入端子中的90度信號(hào)輸入端子，在切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率的動(dòng)作之際，利用上述相位切換部切換上述信號(hào)相位，由此將上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率，從上述和成分頻率切換至差成分頻率，或者相反地，從上述差成分頻率切換至和成分頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的跳頻通信用IC，其特征在于作為使用頻率，具有從頻帶中心頻率F1到FN的N個(gè)頻帶，其頻帶中心頻率F的間隔為Fstep時(shí)，當(dāng)N＝偶數(shù)時(shí)，上述固定頻率振蕩器的頻率Ffix為Ffix＝∑(Fn)/N，上述直接數(shù)字合成器的輸出頻率Fdds為Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep，其中m＝0，1，……，N/2-1；當(dāng)N＝奇數(shù)時(shí)，上述固定頻率振蕩器的頻率Ffix為Ffix＝∑(Fn)/N-Fstep，上述直接數(shù)字合成器的輸出頻率Fdds為Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep，其中m＝1，……，(N-1)/2，在切換上述直接數(shù)字合成器的輸出頻率的同時(shí)利用上述相位切換部切換信號(hào)相位，由此來切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的跳頻通信用IC，其特征在于上述單邊帶頻率變換器，在上述直接數(shù)字合成器的輸出為直流時(shí)，以在輸出端子上輸出上述固定頻率振蕩器的輸出頻率的方式動(dòng)作，作為使用頻率，具有從頻帶中心頻率F1到FN的N個(gè)頻帶，其頻帶中心頻率F的間隔為Fstep時(shí)，上述固定頻率振蕩器的頻率Ffix為Ffix＝F1，上述直接數(shù)字合成器的輸出頻率Fdds在N＝1時(shí)為Fdds＝0[Hz]，在N≠1時(shí)為Fdds＝N×Fstep；通過切換上述直接數(shù)字合成器的輸出頻率，由此來切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率。
5.一種跳頻通信用IC，其特征在于具備超寬頻帶信號(hào)的跳頻方式的通信功能、以及TDMA、FDMA、CDMA中的某一個(gè)分割多址方式的通信功能，該跳頻通信用IC具有數(shù)值控制振蕩器，與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步地，輸出基于頻率設(shè)定參數(shù)的頻率的振幅數(shù)據(jù)；單邊帶頻率變換器，高頻信號(hào)輸入端子及局部振蕩信號(hào)輸入端子上，都輸入相位彼此差90度的0度、90度、180度、270度的四相正交信號(hào)，輸出端子上僅輸出和成分頻率或者差成分頻率中的某一個(gè)；固定頻率振蕩器，向上述單邊帶頻率變換器的局部振蕩信號(hào)輸入端子，輸出第2四相正交信號(hào)；n相映射電路，將n相相位調(diào)制后的I信號(hào)和Q信號(hào)，變換成用于對(duì)上述數(shù)值控制振蕩器的輸出進(jìn)行調(diào)制的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)；數(shù)字調(diào)制器，用上述n相映射電路的輸出的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，對(duì)上述數(shù)值控制振蕩器的輸出進(jìn)行調(diào)制；D/A變換器，將來自上述數(shù)字調(diào)制器的數(shù)字信號(hào)的輸出，變換為模擬信號(hào)，并輸出到上述單邊帶頻率變換器的高頻信號(hào)輸入端子作為第1四相正交信號(hào)；A/D變換器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行取樣；數(shù)字解調(diào)器，用上述數(shù)值控制振蕩器的輸出，對(duì)上述A/D變換器的輸出進(jìn)行解調(diào)；n相逆映射電路，將上述數(shù)字解調(diào)器所輸出的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，變換為n相相位調(diào)制后的I信號(hào)和Q信號(hào)；以及頻率切換電路，利用控制信號(hào)對(duì)上述固定頻率振蕩器的輸出進(jìn)行切換，并輸出到上述單邊帶頻率變換器的局部振蕩信號(hào)輸入端子，在上述分割多址方式的通信的接收時(shí)，設(shè)定上述數(shù)值控制振蕩器的頻率，上述A/D變換器對(duì)上述分割多址方式下的信號(hào)進(jìn)行取樣，上述數(shù)字解調(diào)器將取樣后的信號(hào)與上述數(shù)值控制振蕩器的輸出混合并解調(diào)，上述n相逆映射電路將解調(diào)后的I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)逆映射為n相相位調(diào)制后的I信號(hào)和Q信號(hào)，由此進(jìn)行接收；在上述分割多址方式的通信的發(fā)送時(shí)，上述n相映射電路將上述分割多址方式下的調(diào)制信號(hào)映射為I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)，上述數(shù)字調(diào)制器用上述I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)對(duì)上述數(shù)值控制振蕩器的輸出進(jìn)行調(diào)制，上述D/A變換器將調(diào)制后的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)，上述單邊帶頻率變換器將變換后的信號(hào)與上述固定頻率振蕩器的輸出信號(hào)混合并輸出，由此進(jìn)行發(fā)送；在從上述分割多址方式的通信向上述跳頻方式的通信進(jìn)行切換時(shí)，設(shè)定上述固定頻率振蕩器的頻率，由上述頻率切換電路切換頻率，并切換上述數(shù)值控制振蕩器的輸出頻率，由此來切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率。
6.如權(quán)利要求5所述的跳頻通信用IC，其特征在于在上述D/A變換器和上述單邊帶頻率變換器之間，具有相位切換部，該相位切換部切換信號(hào)相位，以使得將上述D/A變換器的90度信號(hào)輸出至上述單邊帶頻率變換器的270度信號(hào)輸入端子，將上述D/A變換器的270度信號(hào)輸出至上述單邊帶頻率變換器的90度信號(hào)輸入端子，在對(duì)上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率進(jìn)行切換時(shí)，利用上述相位切換部來切換信號(hào)相位，由此將上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率從和成分頻率切換至差成分頻率，或者相反地，從差成分頻率切換至和成分頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的跳頻通信用IC，其特征在于作為使用頻率，具有從頻帶中心頻率F1到FN的N個(gè)頻帶，其頻帶中心頻率F的間隔為Fstep時(shí)，當(dāng)N＝偶數(shù)時(shí)，上述固定頻率振蕩器的頻率Ffix為Ffix＝∑(Fn)/N，上述數(shù)值控制振蕩器的輸出頻率Fdds為Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep，其中m＝0，1，……，N/2-1；當(dāng)N＝奇數(shù)時(shí)，上述固定頻率振蕩器的頻率Ffix為Ffix＝∑(Fn)/N-Fstep，上述數(shù)值控制振蕩器的輸出頻率Fdds為Fdds＝1/2×Fstep+m×Fstep，其中m＝1，……，(N-1)/2，在切換上述數(shù)值控制振蕩器的輸出頻率的同時(shí)利用上述相位切換部切換信號(hào)相位，以切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率。
8.如權(quán)利要求5所述的跳頻通信用IC，其特征在于上述單邊帶頻率變換器，在上述D/A變換器的輸出為直流時(shí)，以從輸出端子輸出上述固定頻率振蕩器的頻率的方式動(dòng)作，作為使用頻率，具有從F1到FN的N個(gè)頻帶，其頻帶中心頻率的間隔為Fstep時(shí)，上述Ffix為Ffix＝F1，上述Fdds在N＝1時(shí)為Fdds＝0[Hz]，在N≠1時(shí)為Fdds＝N×Fstep；通過切換上述數(shù)值控制振蕩器的輸出頻率，由此來切換上述單邊帶頻率變換器的輸出頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種跳頻通信技術(shù)，能夠高速切換具有超寬頻帶528MHz帶寬的多個(gè)信號(hào)，還能夠任意設(shè)定、切換頻帶中心頻率及頻帶數(shù)。無線收發(fā)裝置(100)具有高速切換超寬頻帶信號(hào)的UWB方式的跳頻通信功能。本裝置，控制局部振蕩電路(1)中的SSB混頻器(31)，并且切換DDS(30)的頻率，由此進(jìn)行高速跳頻。本裝置在DDS(30)中設(shè)定NCO數(shù)據(jù)(150)，切換輸出的四相正交信號(hào)(40)，通過相位切換開關(guān)(34)的控制，來切換SSB混頻器(31)的輸入端子(70)的信號(hào)輸入。從SSB混頻器(31)的輸出端子中，輸出將第1和第2四相正交信號(hào)混合后的和成分或差成分中的某一個(gè)。
文檔編號(hào)H04B1/38GK101060343SQ20071010086
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者杉山由一, 生田功, 勝部勇作 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技