JP2004088714A - 信号周波数分配器およびそれを用いた周波数偏移キー復号装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】信号周波数分配器(100)は、周波数合成器(150)と、(n−1)個の第1の混合器と、n個の第2の混合器と、n個のフィルタ(128)とを有し、nは2以上の整数である。本発明は複数の周辺装置に対応した多機能ワイヤレス受信器に適用することができる。複数のローカル搬送信号が(n−1)個の混合器のみで生成されるため、このローカル搬送信号の周波数をランダムに変えることができる。混合器は集積回路チップの非常に小さい面積しか占めないため、製造コストが抑えられる。さらに、混合器はデジタル回路を用いて容易に実現されるため、周波数偏移キー復号装置やワイヤレス受信器全体でさえも1個のチップ内に実現することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には周波数偏移キーイング(FSK)を用いたワイヤレス通信受信回路に関し、より詳細には、周波数混合法による周波数偏移キーイングにおいて用いられる複数のローカル搬送信号を得る信号周波数分配器および該信号周波数分配器を用いる周波数偏移キー復号装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のコンピュータシステムは、ディスプレイと、コンピュータホストと、数台の電気的に接続された周辺装置とによって構成されている。使用者によって操作される周辺装置は、コンピュータデスクの範囲に限定される。コンピュータ産業の急速な発展に加えて、インターネットが広く利用されるようになり、多くの人々の日常生活にコンピュータが関係するようになってきた。さらに、外装の軽量化、薄型化、短尺化、小型化に向けての競争や要求によって、産業界においては操作速度と利便性の向上が絶えず求められてきた。周辺装置関連産業では、ワイヤレスマウスやワイヤレスキーボードなどのワイヤレス入力装置が開発されるとともに、USB接続の周辺装置までもがワイヤレス周辺装置に変わりつつある。このような装置は、有線接続の問題を軽減することにより、使用者に対して操作利便性を提供する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
周辺装置のすべてがワイヤレスマウスやワイヤレスキーボードのようなワイヤレス機器に変われば、そのそれぞれの機器に対して個別のワイヤレス発信器と個別の受信器とが必要になる。その追加コストは莫大なものである。さらに、信号の発信に対するインターフェースが不可欠になる。また、家電製品をコンピュータに統合するにあたって、ワイヤレス周辺装置の数が多すぎると問題が生じる場合もある。したがって、周波数偏移キー通信技術を用いて全てのワイヤレストランシーバを1つに統合することで、良好な解決策を与えることができる。
【0004】
周波数偏移キー通信技術では、異なるデータを発するために異なる周波数の無線周波数信号を搬送波として用いることが、当該技術分野において知られている。このようにして、異なる周辺装置に対するデータをワイヤレス通信によって同時に受信器に送信することができる。一方、受信器側では、データ信号の分離と低減のために複数の対応するローカル搬送信号を生成しなければならない。図2は、複数の周辺装置に対応する従来の多機能ワイヤレス受信器を示している。図2を参照すると、受信器は、水晶発振器134と振動起動装置(図示せず)とを有し、マイクロプロセッサ136の動作に必要とされるシステム周波数信号Fsを与える。システム周波数信号Fsは、複数の周波数合成器251,252,・・・,25nに同時に供給される。システム周波数信号Fsに従って、周波数合成器251,252,・・・,25nは、複数のローカル搬送信号Fb1,Fb2,・・・,Fbnを生成する。ワイヤレス受信器が作動している場合、無線周波数信号を得るために、低雑音増幅器124がアンテナ122によって受信された信号を増幅する。混合器M21,M22〜M2nは、無線周波数信号をローカル搬送信号Fb1,Fb2〜Fbnと混合する。中間周波数フィルタ128によるフィルタリングを経て、異なる周辺装置から送信されたデータに対応する複数の中間周波数信号が得られる。図2に示されるように、複数の周辺装置に対応する多機能ワイヤレス受信器におけるローカル搬送信号Fb1,Fb2〜Fbnの周波数は、ランダムに変えることができる。しかしながら、ローカル搬送信号Fb1,Fb2〜Fbnを生成するためにn個の周波数合成器と、1個の水晶発振器とが必要であり、コストが非常に高くなる。
【0005】
図3は、複数の周辺装置に対応する別の多機能ワイヤレス受信器を示している。図3において、受信器は、マイクロプロセッサ136の動作に必要とされるシステム周波数信号Fsを与えるのに必要な水晶発振器134および振動起動装置(図示せず)に加えて、データ信号分離および周波数軽減のために用いられるローカル搬送信号Fb1,Fb2〜Fbnを生成する複数の異なる発振子351,352,...,35nおよび振動起動装置(図示せず)をさらに用いる。従来の受信器においては、(n+1)個の水晶発振器および振動起動装置が用いられている。対応する周辺装置の数が増えるにつれ、より多くの水晶発振器と振動起動装置が必要になる。その結果、コストも上昇する。固定無線周波数ベースバンド信号による制限を受けるため、周波数を変えることはできない。
【0006】
上記より、複数の周辺装置に対応した多機能ワイヤレス受信器は以下のような欠点を有している。
【0007】
1.信号周波数分配器が、複数のローカル搬送信号を生成するために複数の周波数合成器を使用する場合、ローカル搬送信号の周波数はランダムに変えることができるが、システムのコストが上昇する。
【0008】
2.信号周波数分配器が、複数のローカル搬送信号を生成するために複数の水晶発振器と振動始動装置を使用する場合、コストが高くなり、ローカル搬送信号の周波数を変えることができず、システムの柔軟性が乏しい。
【0009】
3.上記2つの手法において、コストおよび回路設計における制約が、信号周波数分離装置と復調器とを単一のチップに統合して周波数偏移キー復号装置を作成することを困難にしている。
【0010】
本発明は信号周波数分配器およびこれを用いた周波数偏移キー復号装置を提供する。ローカル搬送信号の周波数はランダムに変えることができる。製造コストは低い。信号周波数分配器および周波数偏移キー復号装置は、デジタル回路を用いて単一のチップ内で実現することができる。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本周波数偏移キー復号装置は、分周器と、信号周波数分配器と、復調器とを含む。分周器は、システム周波数信号Fsをn−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnに分割する。分周器に接続された信号周波数分配器は、システム周波数信号Fsとn−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnとに従って、n個のローカル搬送信号Fb1〜Fbnを生成する。信号周波数分配器は無線周波数信号を受信し、無線周波数信号をn個のローカル搬送信号Fb1〜Fbnと混合した後にフィルタリングを行って、n個の中間周波数信号を得る。信号周波数分配器に接続された復調器を介して、前記n個の無線中間周波数信号を復調し、n個のデータを得る。なお「n」は2以上の整数である。
【0012】
本発明はさらに、無線周波数信号からn個の中間周波数信号を得るための信号周波数分配器を提供する。信号周波数分配器は、周波数合成器と、n−1個の第1の混合器と、n個の第2の混合器と、n個のフィルタとを含む。「n」は2以上の整数である。周波数合成器はシステム周波数信号Fsに従ってローカル搬送信号Fb1を合成する。第1の混合器は、M12〜M1nで表されている。n−1個の第1の混合器は全て周波数合成器に接続され、無線周波数信号Fb1をn−1個の差分周波数Fd2〜Fdnと混合し、ローカル搬送信号Fb1とは異なるn−1個のローカル搬送信号Fb2〜Fbnを得る。M21,M22〜M2nで表される第2の混合器は周波数合成器および対応するn−1個の第1の混合器に接続され、n個の中間周波数混合周波数Fm1〜Fmnを得るべく、無線周波数信号と上記のローカル搬送信号Fb1〜Fbnを混合する。n個のフィルタは各n個の混合器に接続され、中間周波数混合周波数Fm1〜Fmnをフィルタリングして異なるn個の中間周波数信号を得る。
【0013】
本発明の一実施の形態において、周波数偏移キー復号装置は、アンテナから受信した信号を増幅して無線周波数信号を得る低雑音増幅器を含んでいる。さらに、無線周波数信号Fb1〜Fbnは、26.995MHz、27.045MHzおよび27.095MHz、27.145MHz、27.195MHz、および/または27.255MHzの周波数を有する信号を含んでおり、中間周波数信号の搬送周波数は455KHzである。
【0014】
要約すると、本発明は、無線周波数信号から第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号を得るための信号周波数分配器を含み、さらに第1の混合器と、複数の第2の混合器と、複数のフィルタとを含んでいる。第1の混合器は、第1のローカル搬送信号と差分周波数信号の周波数を混合して、第2のローカル搬送信号を得るのに用いられる。第1の混合器に接続された第2の混合器は、第1の無線周波数信号の周波数を第1のローカル搬送信号の周波数および第2のローカル搬送信号の周波数と混合して、それぞれ第1および第2の中間周波数混合信号を得るのに用いられる。次に第2の混合器に接続されたフィルタが第1および第2の中間周波数混合信号をフィルタリングして第1および第2の中間周波数信号を得る。これらのフィルタは、信号対雑音比を改善するために、第1および第2の中間周波数信号以外の雑音または干渉をフィルタリングする機能を果たす。
【0015】
本発明において、データ信号の分離および周波数低減のための複数のローカル搬送信号Fb1〜Fbnを生成するのに用いられているのは、n−1個のM21〜M2nのみである。これらの混合器はデジタル回路によって簡単に実現することができるので、システム全体、特に周波数偏移キー復号装置を単一のチップ内に形成することができる。
【0016】
本発明の上記および他の特徴は、図面を参照することにより、さらに明確になるであろう。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、複数の周辺装置に同時対応することができる本発明の実施の形態による多機能ワイヤレス受信器を示す図である。作業効率と利便性を高めるために、周辺装置関連産業は、ワイヤレスマウスやワイヤレスキーボードなどのワイヤレス入力装置、ならびに本来的にUSBインターフェースを用いる周辺装置を提供している。これらのワイヤレス周辺装置は、異なる周波数を持つ無線周波数信号を搬送波として用いて、無線周波数信号内の異なる機能を有するデータを、複数の周辺装置に同時に対応しうる多機能ワイヤレス受信器に送信する。
【0018】
多機能ワイヤレス受信器120は、アンテナ122と、マイクロプロセッサ136と、インターフェース138と、水晶発振器134と、振動始動装置(図示せず)と、本発明によって提供される周波数偏移キー復号装置110とを含む。周波数偏移キー復号装置110は、分周器140と、低雑音増幅器124と、信号周波数分配器100と、復調器132とを含んでいる。本発明により提供される信号周波数分配器100は、周波数合成器150と、n−1個の第1の混合器M12〜M1nと、n個の第2の混合器M21,M22〜M2nと、n個のフィルタ128とをさらに含み、「n」は2より大きい正の整数である。
【0019】
本発明の一実施の形態において、ワイヤレス受信器120は、マイクロプロセッサ136の動作に必要とされるシステム周波数信号Fsを与えるのに、1つの水晶発振器134と1つの振動起動装置(図示せず)しか含んでいない。ワイヤレス受信器が作動されている場合、アンテナ122は種々の周辺装置から送信された小無線周波数信号を受信する。小無線周波数信号が周波数偏移キー復号装置110により受信されると、種々の周辺装置に対応する複数の信号を得るために、周波数偏移キー通信技術に従って信号分離および周波数低減が実施される。次に、周波数偏移キー復号装置110が種々の周辺装置から送信されてきた複数のデータをマイクロプロセッサ136に出力することができるように、信号が復号化される。マイクロプロセッサ136とコンピュータシステムの間のプロトコールに従って、種々の周辺装置に対するデータがインターフェース138経由でPS2コネクタ、マウスコネクタ、PS2キーボードコネクタ、USBコネクタなどの適切なポートを介して、コンピュータシステムに伝送される。
【0020】
システム周波数信号Fsは、分周器140および周波数合成器150の両者に同時に与えることもできる。したがって、周波数合成器150は、システム周波数信号Fsに従ってワイヤレス受信器120においてベーシックローカル搬送信号Fb1を生成することができる。分周器140はまた、システム周波数信号Fsの周波数を分割し、n−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnを得ることができる。差分周波数信号Fd2〜Fdnの実際の周波数は、各周辺装置に対するそれぞれのローカル搬送信号の周波数と、ローカル搬送信号Fb1の周波数との間の減算によって得られる。たとえば、n−1個の差分周波数信号は、50KHz毎に生成される複数の差分周波数信号によって得ることもできる。低雑音増幅器124は、アンテナ122によって受信された小無線周波数信号を増幅して無線周波数信号を得る。システム周波数信号Fsおよびn−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnに従って、信号周波数分配器100によってn個のローカル搬送信号Fb1〜Fbnが生成される。信号周波数低減装置100により受信され、n個のローカル搬送信号Fb1〜Fbnと混合された無線周波数信号は、中間周波数信号を得るためにさらにフィルタリングされる。n個の中間周波数信号は、種々の周辺装置に対応したn個のデータを得るために復調器132によって復調される。
【0021】
上記の低雑音増幅器124は、周波数偏移キー復号装置110に含まれる必要のないことは当業者によって理解されよう。その代わりに、低雑音増幅器124はワイヤレス受信器120内に独立して設置することもできる。あるいは、低雑音増幅器124は、信号強度や受信環境に応じてワイヤレス受信器120から除外することも可能である。
【0022】
信号周波数低減分配器100は、種々の周辺装置の無線周波数信号を当該周辺装置に応じたn個の中間周波数信号に分離する。ローカル搬送信号Fb1は、システム周波数信号Fsに従って周波数合成器150によって合成される。当業者によって知られるように、周波数合成器150は必ずしも信号周波数分配器100に含まれていなくてもよく、周波数偏移キー復号装置110内に独立して設置することも可能である。
【0023】
n−1個の第1の混合器M12〜M1nは、ローカル搬送信号Fb1をn−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnと混合するために、すべて周波数合成器150に接続されている。通信理論における周波数混合理論に従って、周波数混合信号は、混合前の2つの信号間の周波数差を有する信号を含んでいる。差分周波数信号F2d〜F2nは、異なる周辺装置に対する異なる無線周波数信号の異なる周波数と、ローカル搬送信号Fb1との間の減算によって得られるので、周波数混合信号は、異なる周辺装置によって用いられる搬送周波数のn−1個のローカル搬送信号Fb2〜Fbnを含んでいる。ローカル搬送信号Fb2〜Fbnは、ローカル搬送信号Fb1とは異なるものである。
【0024】
n個の第2の混合器M21,M22〜M2nは、対応する周波数合成器およびn−1個の第1の混合器に接続されており、n個の第2の混合器M21,M22〜M2nは、無線周波数信号と上記ローカル搬送信号Fb1〜Fbn・の周波数を混合する。同様にして、種々の周辺装置のデータを含むn個の中間周波数混合信号Fm1〜Fmnが得られる。n個のフィルタ128はそれぞれ対応する第2の混合器M21,M22〜M2nに接続され、中間周波数混合信号Fm1〜Fmnがフィルタリングされて混合された周波数以外の周波数を持つ信号が除去される。これにより、n個の中間周波数信号が得られる。
【0025】
本発明の1つの実施形態において、ローカル搬送信号Fb1〜Fbnは、26.995MHz、27.045MHzおよび27.095MHz、27.145MHz、27.195MHz、および/または27.255MHzの周波数を有する信号を含んでおり、中間周波数信号の搬送周波数は455KHzである。
【0026】
2つの無線周波数信号しかない場合には、信号周波数分配器は第1の中間周波数信号と第2の中間信号周波数だけを無線周波数信号から得ることは当業者の知るところである。第1の無線周波数信号を差分周波数信号と混合して第2のローカル搬送信号を導出するのに、1つの第1の混合器しか必要とされない。第1の混合器に接続された(2個の)第2の混合器は、無線周波数信号の周波数と、第1および第2のローカル搬送信号の周波数とを合成して、第1および第2の中間周波数混合信号を得る。第2の混合器に接続された(2個の)フィルタを介して、第1および第2の中間周波数混合信号がフィルタリングされ、第1および第2の中間周波数信号が得られる。これらのフィルタは、信号対雑音比を改善するのために、第1および第2の中間周波数信号以外の雑音または干渉をフィルタリングする機能を果たす。
【0027】
本発明において、n−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnは、分周器140を介してシステム周波数信号Fsを分割することによって得られ、複数のローカル搬送信号Fb1〜Fbn,を得るためにn−1個の混合器M21〜M2nしか用いられないため、ローカル搬送信号の周波数はランダムに変えることができる。さらに、分周器140と上記混合器は、従来の周波数合成器または水晶発振器および振動起動装置に比べて、集積回路チップ中での占める面積が少ないため、本発明のコストは低く、デジタル回路を用いて容易に実現される。したがって、周波数偏移キー復号装置110、あるいはワイヤレス受信器120ですら、単一のチップ上に容易に実現される。
【0028】
本発明の他の実施の形態は、ここに開示する本発明の明細書および実施の形態を考慮することにより、当業者には明らかであろう。明細書および実施の形態は例示のみを目的としており、本発明の真の範囲および精神は特許請求の範囲によって示される。
【図面の簡単な説明】
【図1】複数周辺装置に同時対応することができる本発明の一実施の形態による多機能ワイヤレス受信器を示す図である。
【図2】複数のローカル搬送信号を合成するために複数の周波数合成器が用いられている、複数の周辺装置に対応する従来の多機能ワイヤレス受信器を示す図である。
【図3】複数のローカル搬送信号を生成するために複数の異なる水晶発振器および振動起動装置が用いられている、複数の周辺装置に対応する従来の別の多機能ワイヤレス受信器を示す図である。
【符号の説明】
100 分配器
110 周波数偏移キー復号装置
120 多機能ワイヤレス受信器
122 アンテナ
124 低雑音増幅器
128 フィルタ
132 復調器
134 水晶発振器
136 マイクロプロセッサ
138 インターフェース
140 分周器
150 周波数合成器
M12〜M1n 第1の混合器
M21,M22〜M2n 第2の混合器
Claims (4)
- 無線周波数信号からn個の中間周波数信号を導出するための信号周波数分配器であって、当該信号周波数分配器は、
システム周波数信号Fsに従ってローカル搬送信号Fb1を合成する周波数合成器と、
ローカル搬送信号Fb1とn−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnの周波数を混合して、n−1個のローカル搬送信号Fb2〜Fbnを得る、前記周波数合成器に接続されたn−1個の第1の混合器M12〜M1nと、
無線周波数信号とローカル搬送信号Fb1,Fb2〜Fbnとを混合してn個の中間周波数混合信号Fm1〜Fmnを得る、前記第1の混合器と周波数合成器とに接続されたn個の第2の混合器M21,M22〜M2nと、
n個の中間周波数混合信号Fm1〜Fmnをフィルタリングしてn個の中間周波数信号を得る、前記第2の混合器に接続されたn個のフィルタとを含み、
「n」は2以上の正の整数であることを特徴とする信号周波数分配器。 - 無線周波数信号から第1の中間周波数信号と第2の中間周波数信号とを導出するために用いられる信号周波数分配器であって、当該信号周波数分配器は、
第1のローカル搬送信号と差分周波数信号の周波数を混合して第2のローカル搬送信号を得る第1の混合器と、
無線周波数信号の周波数を前記第1および第2のローカル搬送信号の周波数と混合して第1および第2の中間周波数混合信号を得る、前記第1の混合器に接続された複数の第2の混合器と、
前記第1および第2の中間周波数混合信号をフィルタリングして第1および第2の中間周波数信号を得る、前記第2の混合器に接続された複数のフィルタとを含むことを特徴とする信号周波数分配器。 - 周波数偏移キー復号装置であって、
システム周波数信号Fsの周波数を複数の差分周波数信号Fd2〜Fdnに分割する分周器と、
システム周波数信号Fsと差分周波数信号Fd2〜Fdnとに従ってn個のローカル搬送信号Fb1〜Fbnを生成する、前記分周器に接続された信号周波数分配器であって、無線周波数信号およびn個のローカル搬送信号Fb1〜Fbnのフィルタを受け、n個の中間周波数信号を得る信号周波数分配器と、
前記n個中間周波数信号を復号してn個のデータを得る、前記信号周波数分配器に接続された復調器とを含み、
「n」は2以上の正の整数であることを特徴とする周波数偏移キー復号装置。 - 前記信号周波数分配器は、
システム周波数信号Fsに従ってローカル搬送信号Fb1を合成する周波数合成器と、
ローカル搬送信号Fb1とn−1個の差分周波数信号Fd2〜Fdnの周波数を混合し、n−1個のローカル搬送信号Fb2〜Fbnを得る、前記周波数合成器に接続されたn−1個の第1の混合器M12〜M1nと、
無線周波数信号とローカル搬送信号Fb1〜Fbnの周波数を混合してn個の中間周波数混合信号Fm1〜Fmnを得る、前記第1の混合器および前記周波数合成器に接続されたn個の第2の混合器M21,M22〜M2nと、
前記n個の中間周波数混合信号Fm1〜Fmnをフィルタリングしてn個の中間周波数信号を得る、前記第2の混合器に接続されたn個のフィルタとを含み、
「n」は2以上の正の整数であることを特徴とする請求項3に記載の周波数偏移キー復号装置。
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