Vol.108 No.12 (2025/12)　目次へ

解説

ダイレクトRFアンダサンプリングを用いた信号受信技術

Receiver Technique by Using Direct RF Undersampling Method

芝　隆司

芝　隆司　正員　東北大学電気通信研究所

Takashi SHIBA, Member (Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University, Sendai-shi, 980-8577 Japan).

電子情報通信学会誌　Vol.108 No.12 pp.1186-1193 2025年12月

A bstract

　無線通信（あるいは無線電力伝送）で使われる周波数帯は，年々拡大してきている．一方，ソフトウェア無線では，機器のハードウェア構成を変更することなく，ソフトウェアを変更するだけで送信変調信号の生成，受信復調が可能となり，種々のシステム用の送受信機を1個のハードウェアで対応できるため有用である．しかし，ソフトウェア無線受信機におけるA-D変換器（ADC: Analog Digital Converter）の商用デバイスのサンプリングレートはRF（Radio Frequency）周波数に対して比較的低い．そこで，これらの商用ADCを使いこなし，より広帯域な処理を実現するための技術として，ダイレクトRFアンダサンプリング技術が注目されている．本稿では，異なるサンプリングレートを有する複数の並列型ダイレクトRFアンダサンプリングADC回路を用いる方法で，サンプリング周波数の半分（いわゆるナイキスト周波数）より広い，広帯域信号に対しても復調処理を可能とする複素RFスペクトルの再生方法に関して，特にその中で，重要な技術である結合行列の作成方法を重点的に解説する．

キーワード：ダイレクトRFアンダサンプリング，信号受信，複素スペクトル，結合行列

1．ま　え　が　き

　工場やオフィスなどでは，ラインのフレキシビリティの面から，無線を用いたIoT（無線IoT），無線電力伝送（WPT: Wireless Power Transfer）が用いられている．これらの無線通信（あるいは電力伝送）で使われる周波数帯は，使用機器の増大，通信容量の拡大等により使用周波数帯域は，年々拡大してきている．

　一方，無線機器のソフトウェア化が進み，フロントエンドの上流において，ディジタル化された回路，いわゆるソフトウェア無線化が推し進められている．このソフトウェア無線では，機器のハードウェア構成を変更することなく，ソフトウェアを変更するだけで送信変調信号の生成，受信復調が可能となり，種々のシステム用の送受信機を，1個のハードウェアで対応できるため有用である．しかし，受信機におけるソフトウェア無線のアナログ信号とディジタル信号の変換部分である，商用ADCのサンプリングレートによって定まるナイキスト周波数は，RF周波数に対して低いため，一般的には信号，スペクトルを正確に再現することが難しい．そこで，これらの商用ADCを使いこなし，より広帯域な処理を実現できれば，上記ソフトウェア無線の有用範囲の拡大が期待される．

　我々は受信側の信号処理にフォーカスし，上述のソフトウェア無線への展開を念頭に，ダイレクトRFアンダサンプリング^(用語)技術を用いた，無線IoT環境用小形低コストリアルタイムスペクトルモニタの開発⁽¹⁾^,⁽²⁾を行った．このリアルタイムスペクトルモニタ開発の中で，我々は振幅スペクトルを簡易なアルゴリズムで再生する方法⁽¹⁾^,⁽²⁾を示したが，信号の受信技術としては，更に，複素RFスペクトルの再生方法が必要であり，これに関しても既に報告⁽³⁾^,⁽⁴⁾を行っている．本稿では，ここで用いたダイレクトRFアンダサンプリング技術による複素RFスペクトルの再生方法に関して，この場を借りて詳細に説明を行う．

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解説 ダイレクトRFアンダサンプリングを用いた信号受信技術

1．ま え が き

解説　ダイレクトRFアンダサンプリングを用いた信号受信技術

1．ま　え　が　き