JPH06276244A - 移動無線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受信信号を用いて移動無線装置内の基準発振
器を較正することで移動無線装置送信周波数を基地局受
信周波数に自動較正させる。 【構成】 第１局部発振器６、第２局部発振器７および
変調局部発振器９を基準発振器（ＶＴＣＸＯ）に接続し
て基準発振器８の出力に位相同期して発振させるととも
に、基準発振器８の周波数ドリフトを、第２中間周波信
号から復調器５を通して得られる再生搬送波信号をカウ
ンタ１０で計数することで検出し、制御電圧算出回路１
１およびＤ／Ａコンバータ１２でドリフト量に応じて基
準発振器８の制御電圧を発生させて基準発振器８の周波
数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばディジタル移動
体通信のようにＵＨＦ帯、あるいはＳＨＦ帯で位相変調
を用い、かつ搬送波ドリフトを極めて微少に抑える必要
のある通信方式において、自動的に移動無線装置の送信
周波数を基地局受信周波数の所定の値に制御するための
周波数安定化機能付き移動無線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のこの種の周波数安定化機能
付き移動無線装置の構成を示している。図９において、
１０１は受信信号を第１局部発振器１０６からの第１局
部発振信号と混合して第１中間周波信号に生成する第１
周波数変換器、１０２は第１周波数変換器１０１からの
第１中間周波信号を増幅する第１中間周波増幅器、１０
３は第１中間周波増幅器１０２からの第１中間周波信号
と第２局部発振器１０７からの第２局部発振信号とを混
合して第２中間周波信号に生成する第２周波数変換器、
１０４は第２周波数変換器１０３からの第２中間周波信
号を増幅する第２中間周波増幅器、１０５は第２中間周
波増幅器１０４の出力からデータを復調する復調器であ
る。１０６は第１局部発振器、１０７は第２局部発振
器、１０８は発振周波数が電圧で制御可能な例えば温度
補償型水晶発振器ＶＴＣＸＯのような基準発振器、１０
９は第１局部発振器１０６と同じように基準発振器１０
８に位相同期して発振する変調局部発振器である。１１
０は第２中間周波増幅器１０４の出力である第２中間周
波信号を計数するカウンタ、１１１は第２局部発振器１
０７の出力である第２局部発振信号を計数するカウン
タ、１１２はこれらカウンタの計数値から移動無線装置
の周波数ドリフトを検出して基準発振器１０８の発振周
波数を制御するための電圧値を算出する制御電圧算出回
路である。１１３は制御電圧算出回路１１２の出力をデ
ジタル・アナログ変換するＤ／Ａコンバータであり、そ
の出力は基準発振器１０８に入力されている。１１４は
変調局部発振器１０９からの局部発振信号を変調して変
調信号を得る変調器、１１５は変調器１１４からの変調
信号と第１局部発振器１０６からの第１局部発振信号と
を混合して送信信号を生成する送信周波数変換器であ
る。

【０００３】以上のように構成された移動無線装置につ
いて、送信周波数を基地局受信周波数に自動制御する際
の動作を以下に説明する。第１局部発振器１０６の周波
数ドリフトは、第１中間周波信号に周波数変換され、第
２中間周波信号と第２局部発振信号とをそれぞれカウン
タ１１０、１１０で計数し、制御電圧算出回路１１２で
その和を取って基準値と比較する。この比較により、基
地局送信周波数に対する移動無線装置の周波数ドリフト
量を検出し、制御電圧算出回路１１２で検出したドリフ
ト量に応じて基準発振器１０８を制御するための制御電
圧をＤ／Ａコンバータ１１３を経由して発生し、基準発
振器１０８の発振周波数を制御することにより、制御電
圧検出回路１１２で検出した周波数ドリフトが任意の値
以下に収束するように自動周波数制御される。その結
果、第１局部発振器１０６の出力と変調器１１４の出力
とによって得られる送信信号を基地局受信周波数に自動
的に較正させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の周波数安定化機能付き移動無線装置では、第２中間
周波信号と第２局部発振信号との２つの信号周波数を計
数する必要があり、２つのカウンタ１１０および１１１
が必要となり、また移動無線装置の周波数ドリフトを検
出するためには、カウンタ１１０および１１１からの２
つの計数値の和をとらなければ検出できないという問題
があった。

【０００５】また、第２局部発振器１０７の発振周波数
は、一般的に数十ＭＨｚないし百数十ＭＨｚが用いられ
ることから、カウンタ１１１は高速で計数動作する回路
が必要になり、電力消費の点からも不利になるという問
題があった。

【０００６】さらに、第１局部発振器１０６の周波数ド
リフトに比例して周波数ドリフトする第２中間周波信号
は、基地局で変調送信された信号であるため、その瞬時
周波数はカウンタ１１０の計数時間内で一定でなく変動
しており、その信号から周波数ドリフトの中心値を精度
良く計数するためには、カウンタ１１０の計数時間を長
くすることで平均周波数を計数する必要があり、その結
果、基地局送信周波数に移動無線装置の基準発振器を較
正する時間が長く要するという問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、簡略化した回路構成で電力消費を削減す
るとともに、短時間で高精度に基地局周波数に移動無線
装置の周波数を較正させることのできる周波数安定化機
能付き移動無線装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【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、第２局部発振器を他の発振器と同様に、
発振周波数が電圧制御可能な基準発振器（例えば温度補
償形水晶発振器：ＶＴＣＸＯ）の出力信号に位相同期す
る発振器とすることで、基地局に対する移動無線装置の
周波数ドリフトを第２中間周波信号のみで検出可能とす
る構成とするとともに、変調による瞬時変動の影響を受
けることなく短時間で高精度に第２中間周波信号の周波
数ドリフトを検出可能とするために、第２中間周波信号
からディジタルデータを復調するとともに、第２中間周
波信号の中心周波数を示す線スペクトラムを有する再生
搬送波信号を出力可能な復調器を設け、その周波数を計
数することで上記従来技術の問題を解決するようにした
ものである。

【０００９】

【作用】本発明は、上記構成により、使用するすべての
局部発振器が基準発振器の発振信号に位相同期するの
で、周波数ドリフトの検出が１つのみの信号を計数処理
することで可能となり、回路構成を簡略化できるととも
に電力消費を低減することができる。また、周波数ドリ
フトを計数する信号として、復調器からの再生搬送波信
号を使用するので、短時間で高精度に基地局受信周波数
に移動無線装置の送信周波数を較正させることができ
る。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例における周波数
安定化機能付き移動無線装置の構成を示している。図１
において、１は受信信号を第１局部発振器６からの第１
局部発振信号と混合して第１中間周波信号を生成する第
１周波数変換器、２は第１周波数変換器１からの第１中
間周波信号を増幅する第１中間周波増幅器、３は第１中
間周波増幅器２からの第１中間周波信号と第２局部発振
器７からの第２局部発振信号とを混合して第２中間周波
信号を生成する第２周波数変換器、４は第２周波数変換
器３からの第２中間周波信号を増幅する第２中間周波増
幅器、５は第２中間周波増幅器４から出力された第２中
間周波信号からディジタルデータを復調するとともに、
第２中間周波信号の中心周波数と同一の線スペクトラム
を有する再生搬送波信号を出力する復調器である。６は
第１局部発振器、７は第２局部発振器、８は発振周波数
が電圧で制御可能な例えば温度補償型水晶発振器ＶＴＣ
ＸＯのような基準発振器、９は変調局部発振器であり、
各局部発振器６、７および９は、それぞれ基準発振器８
に接続されて、その基準発振周波数に位相同期して発振
する。１０は復調器５から出力された再生搬送波信号を
計数するカウンタ、１１はカウンタ１０の計数値から移
動無線装置の周波数ドリフトを検出して基準発振器８の
発振周波数を制御するための電圧値を算出する制御電圧
算出回路である。１２は制御電圧算出回路１１の出力を
デジタル・アナログ変換するＤ／Ａコンバータであり、
その出力は基準発振器８に入力されている。１３は変調
局部発振器９からの局部発振信号を変調して変調信号を
得る変調器、１４は変調器１３からの変調信号と第１局
部発振器６からの第１局部発振信号とを混合して送信信
号を生成する送信周波数変換器である。

【００１１】次に上記第１の実施例の動作について説明
する。上記第１の実施例において、基準発振器８の周波
数が温度等により周波数ドリフトすると、それに位相同
期した局部発振器６、７、９も同じ比率だけそれぞれ周
波数ドリフトし、その結果、第２中間周波信号も同様に
同じ比率だけ周波数ドリフトする。そして、第２中間周
波信号を基にその中心周波数に相当する搬送波を復調器
５で再生することで、再生された再生搬送波信号も同様
に周波数ドリフトした信号となり、これをカウンタ１０
で計数し、計数結果を制御電圧算出回路１１で基準値と
比較し、周波数ドリフト量に応じた制御電圧データをＤ
／Ａコンバータ１２に出力し、Ｄ／Ａコンバータ１２で
アナログ量に変換出力し、基準発振器８の周波数ドリフ
ト量が減少する極性方向に制御する。以上の一連の動作
をカウンタ１０の計数値が制御電圧算出回路１１内の基
準値に対し任意の値以下に収束するまで繰り返し行な
う。このような動作により、基準発振器８の発振周波数
は基地局送信周波数に較正され、較正された基準発振器
８の発振信号に位相同期して発振する局部発振器６、
７、９も較正され、その結果、第１局部発振器６と変調
局部発振器９の出力信号とから得られる送信信号の周波
数を、基地局受信周波数に較正することができる。

【００１２】図２は本発明の第２の実施例の構成を示
し、上記第１の実施例の変調局部発振器９を除去して、
第１局部発振器６の出力を変調器１３で変調して送信信
号を得るようにしたものであり、他の構成、動作は全く
同一であり、第１の実施例と同様に送信信号の周波数を
基地局受信周波数に較正することができる。

【００１３】次に、上記第１および第２の実施例におけ
る復調器５について適応キャリヤ同期（ＡＣＴ）復調器
を例として、図３から図９を参照して説明する。図３は
公知のＡＣＴ復調器の構成であり、詳細は特開平３−２
０５９４０号公報および特開平３−２１９７４７号公報
に開示されている。以下、その構成と、本実施例に係る
動作について説明する。図３において、１５は直接位相
量子化回路、１６は適応キャリヤ同期データ生成回路、
１７は周波数ドリフト検出回路、１８は固定発振器２５
が出力する信号を可変分周する機能と位相シフトする機
能を有するディジタル発振器、１９は識別回路である。
２０は相対位相量子化信号、２１はキャリヤ同期データ
信号、２２は周波数ドリフト検出信号、２３は固定発振
器出力信号、２４は固定発振器２５の出力信号２３をデ
ィジタル発振器１８で可変分周し、入力された位相変調
信号（＝第２中間周波信号）を直接量子化するための再
生搬送波信号を含む再生基準信号、２５は固定発振器で
ある。

【００１４】図３において、再生搬送波信号を含む再生
基準信号２４を得るためのループ系は２つの帰還ループ
で構成されている。その第１の帰還ループ系は、直接位
相量子化回路１５、周波数ドリフト検出回路１７、ディ
ジタル発振器１８で構成される系である。第２の帰還ル
ープ系は、直接位相量子化回路１５、適応キャリヤ同期
データ生成回路１６、ディジタル発振器１８で構成され
る系である。

【００１５】第１の帰還ループ系は、変調波（＝第２中
間周波信号）の搬送波周波数と再生搬送波信号を含む再
生基準信号２４との周波数間で周波数誤差が存在する場
合に機能する系であり、その概略動作は、受信波を周波
数変換して得られた第２中間周波信号が位相変調された
信号で、例えばＱＰＳＫ変調の場合、識別タイミングに
おける再生基準信号２４の位相関係は図４（ａ）に示す
ようになる。しかしながら再生基準信号２４とＱＰＳＫ
信号の搬送波との間に周波数誤差が存在すると、図４
（ｂ）に示すように、所定位相角度αにθだけ一方向に
回転して検出される。この回転角度θは、周波数誤差に
比例するので、後述する直接位相量子化回路１５により
数値化し、所定位相角度αに周波数誤差によって生じる
θを加えたωを求め、所定位相角度αを差し引くことに
よりθを求め、一定時間積分し平均化したθ量だけ再生
基準信号周波数を制御する動作を、周波数ドリフト検出
回路１７、ディジタル発振器１８で実現することによ
り、周波数誤差を所定数値以内とすることができる。

【００１６】第２の帰還ループ系は、フェージングによ
り変調信号（＝第２中間周波信号）の搬送波位相がラン
ダム的に瞬時変動する場合に再生搬送波信号を含む再生
基準信号２４の位相が所定位相と成るように追従させる
ための系であり、その概略動作は、例えば受信波の搬送
波が伝送路のフェージングによりランダム的に瞬時位相
変動するような場合、識別タイミングにおける受信信号
の搬送波の瞬時位相と再生基準信号２４との位相関係
は、図４（ｃ）に示すように、所定位相角度αに瞬時位
相変動角度φが加わった位相角度ωで検出される。例え
ば任意の識別タイミングの直前に上記のように再生基準
信号２４に対する位相角度ωを検出し、所定位相角度α
を差引き瞬時位相変動角度φを求め、瞬時に変動角度φ
だけ再生基準信号２４の位相をシフトさせる動作を、直
接位相量子化回路１５、適応キャリヤ同期データ生成回
路１６、ディジタル発振器１８で実現することにより、
フェージングによる受信波の搬送波のランダム的な瞬時
位相変動に再生基準信号の位相を追従させることができ
る。上記角度α、φ、ωの検出は、前述の周波数誤差を
検出する系と同様に、後述の直接位相量子化回路１５で
数値化して行なうことができる。

【００１７】以上のように、再生基準信号２４とＱＰＳ
Ｋ信号の搬送波との間に周波数誤差が存在する場合、あ
るいは受信波の搬送波がランダムに瞬時位相変動する場
合のいずれでも、識別タイミングにおける再生基準信号
２４に対する相対位相差を数値化して検出し、再生基準
信号２４の周波数、位相を制御することで良好な復調処
理を行なうとともに、変調信号（＝第２中間周波信号）
の搬送周波数に一致した再生搬送波信号を含む再生基準
信号２４を得ることができる。

【００１８】次に、上記復調器５における各部について
説明する。直接位相量子化回路１５の原理を図５に示
す。例えば再生基準信号２４の１周期をディジタル発振
器１８により図５（ａ）に示すように３２位相に分割し
た場合、各位相ポイントを５ビットのディジタル信号で
表現することができ、入力される第２中間周波信号（＝
変調信号）をリミッタ増幅器で２値のディジタル信号に
変換し、その立ち上がりエッジ点が再生基準信号２４の
どの位相点にあるかにより、図５（ｂ）に示すように相
対位相を知ることができる。図５（ｂ）おいて、Ｑ₀ 〜
Ｑ₄ の信号は、一般的に知られるようなバイナリー分周
する回路の縦列で容易に実現することができる。また、
図５（ａ）と（ｂ）の関係でわかるように、図５（ｂ）
のＱ₃ 、Ｑ ₄ の信号は、図５（ａ）の［Ｉ］〜［ＩＶ］
の各象現を表わしている。したがって、図４（ａ）に示
すような信号の復調は、図５（ｂ）のＱ₃ 、Ｑ₄ の信号
を用いて複合することができ、また相対位相（図５
（ａ）の０〜３１）は、Ｑ₀ 〜Ｑ ₂ の３ビットで表現す
ることができる。

【００１９】次に、図３の直接位相量子化回路１５の構
成例を図６に示す。直接位相量子化回路１５は、第２中
間周波信号（＝変調信号）をリミッタ増幅して２値のデ
ィジタル信号を得るためのリミッタ増幅器１５１、変調
信号の位相を量子化するための第１のラッチ回路１５
２、第１のラッチ回路１５２で量子化した値をシンボル
タイミングに同期させるための第２のラッチ回路１５３
で構成される。その動作は、図５に示したように、再生
基準信号２４として１周期を３２位相に分割した再生基
準信号２４を、上記２値のディジタル信号（変調波）で
第１のラッチ回路１５２でラッチすることで、変調信号
と再生基準信号２４間の相対位相を量子化し、さらに、
復調データと同期したシンボルタイミングで第２のラッ
チ回路１５３でラッチすることにより、識別タイミング
における位相を量子化することができる。

【００２０】図３の周波数ドリフト検出回路１７は、図
７（ａ）に示すように、Ａ／Ｂ領域識別回路１７１、第
１のアップダウンカウンタ１７２および第２のアップダ
ウンカウンタ１７３からなる。図７（ｂ）に示すよう
に、周波数ドリフトが生じると識別タイミング毎に検出
される変調信号の分布がＡ領域とＢ領域に偏るため、Ａ
領域に位相ポイントが存在する場合はアップカウントと
し、Ｂ領域に位相ポイントが存在する場合ダウンカウン
トするように、Ａ／Ｂ領域識別回路１７１で判定する。
次に、Ａ領域とＢ領域に位置する回数を第１のアップダ
ウンカウンタ１７２を用いてカウントし、その差が予め
設定したカウントデータを越えた場合に、越えた方向
（プラスかマイナス）に従って、次の第２のアップダウ
ンカウンタ１７３で初期データにプラス、マイナスし、
周波数ドリフト検出信号２２を得て、ディジタル発振器
１８の分周数を可変し、再生基準信号２４の周波数を変
化させる。

【００２１】適応キャリヤ同期データ生成回路１６は、
図８（ａ）に示すように、エンコーダ１６１からなる。
エンコーダ１６１は、直接位相量子化回路１５で得た５
ビットで表現される相対位相量子化信号（データ）２０
を用いて、図８（ｂ）に示すように、ディジタル発振器
１８で３２分割した各位相ポイントに対応して位相シフ
ト量を算出し、位相シフト量に応じた適応キャリヤ同期
データ（コード）２１を発生する。

【００２２】ディジタル発振器１８は、図６に示すよう
に、可変分周器１８１および分周データ生成回路１８２
からなり、周波数ドリフト検出回路１７および適応キャ
リヤ同期データ生成回路１６から出力された周波数ドリ
フト検出信号２２およびキャリヤ同期データ信号２１に
従って分周データ生成回路１８２が分周数を切り換え、
その信号を可変分周器１８１が固定発振器２５からの出
力信号２３を基に例えば３２分割して、目的の周波数を
有する再生基準信号２４を発生する。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、上記実施例から明かなよう
に、使用する局部発振器が、発振周波数が電圧制御可能
な基準発振器に位相同期することにより、周波数ドリフ
トの検出が１つのみの信号を計数処理することで可能と
なるので、回路構成を簡略化できるとともに、電力消費
を低減することができるという効果を有する。また、周
波数ドリフトを計数する信号として、周波数ドリフトし
てその瞬時周波数が変動する第２中間周波信号の中心周
波数に相当する線スペクトラムを有する再生搬送波信号
を使用することにより、短時間で高精度に基地局受信周
波数に移動無線装置の送信周波数を校正させることがで
きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における移動無線装置の
構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施例における移動無線装置の
構成を示すブロック図。

【図３】本発明の各実施例における復調器の構成を示す
ブロック図。

【図４】本発明の各実施例におけるＱＰＳＫ変調の場合
の識別タイミングにおける再生基準信号との位相関係を
示す特性図。

【図５】本発明の各実施例における直接位相量子化回路
の原理説明図。

【図６】本発明の各実施例における直接位相量子化回路
の構成を示すブロック図。

【図７】（ａ）本発明の各実施例における周波数ドリフ
ト回路の構成を示すブロック図。 （ｂ）動作説明のための模式図。

【図８】（ａ）本発明の各実施例における適応キャリヤ
同期データ生成回路の構成を示すブロック図。 （ｂ）動作説明のためのコード変換一覧図。

【図９】従来の周波数安定化機能付き移動無線装置の構
成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 第１周波数変換器 ２ 第１中間周波増幅器 ３ 第２周波数変換器 ４ 第２中間周波増幅器 ５ 復調器 ６ 第１局部発振器 ７ 第２局部発振器 ８ 基準発振器 ９ 変調局部発振器 １０ カウンタ １１ 制御電圧算出回路 １２ Ｄ／Ａコンバータ １３ 変調器 １４ 送信周波数変換器 １５ 直接位相量子化回路 １６ 適応キャリヤ同期データ生成回路 １７ 周波数ドリフト検出回路 １８ ディジタル発振器 １９ 識別回路 ２０ 相対位相量子化信号 ２１ キャリヤ同期データ信号 ２２ 周波数ドリフト検出信号 ２３ 固定発振器出力信号 ２４ 再生基準信号 ２５ 固定発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号を第１局部発振器からの局部発
   振信号と混合して第１中間周波信号を生成する第１周波
   数変換器と、前記第１中間周波信号と第２局部発振器か
   らの第２局部発振信号とを混合して第２中間周波信号を
   生成する第２周波数変換器と、前記第２中間周波信号か
   らディジタルデータを復調するとともに、第２中間周波
   信号の中心周波数と同一の線スペクトラムを有する再生
   搬送波信号を出力する復調器と、発振周波数が電圧で制
   御可能な基準発振器と、前記基準発振器に接続されて基
   準発振器に位相同期して発振する第１局部発振器および
   第２局部発振器および変調局部発振器と、前記復調器か
   ら出力された再生搬送波信号を計数するカウンタと、前
   記カウンタの計数値から移動無線装置の周波数ドリフト
   を検出して前記基準発振器の発振周波数を制御する制御
   電圧算出回路と、前記制御電圧算出回路の出力をデジタ
   ル・アナログ変換して前記基準発振器に接続するＤ／Ａ
   コンバータと、前記変調局部発振器からの局部発振信号
   を変調して変調信号を得る変調器と、前記変調信号と前
   記第１局部発振器からの局部発振信号とを混合して送信
   信号を生成する送信周波数変換器とを備えた移動無線装
   置。
2. 【請求項２】 受信信号を第１局部発振器からの局部発
   振信号と混合して第１中間周波信号を生成する第１周波
   数変換器と、前記第１中間周波信号と第２局部発振器か
   らの第２局部発振信号とを混合して第２中間周波信号を
   生成する第２周波数変換器と、前記第２中間周波信号か
   らディジタルデータを復調するとともに、第２中間周波
   信号の中心周波数と同一の線スペクトラムを有する再生
   搬送波信号を出力する復調器と、発振周波数が電圧で制
   御可能な基準発振器と、前記基準発振器に接続されて基
   準発振器に位相同期して発振する第１局部発振器および
   第２局部発振器と、前記復調器から出力された再生搬送
   波信号を計数するカウンタと、前記カウンタの計数値か
   ら移動無線装置の周波数ドリフトを検出して前記基準発
   振器の発振周波数を制御する制御電圧算出回路と、前記
   制御電圧算出回路の出力をデジタル・アナログ変換して
   前記基準発振器に接続するＤ／Ａコンバータと、前記第
   １局部発振器からの局部発振信号を変調して変調信号を
   得る変調器と、前記変調信号から送信信号を生成する送
   信周波数変換器とを備えた移動無線装置。