(57)【要約】【課題】基準発振源と通信できない状態でも基準発振器の発振周波数を安定させることが可能な無線機を提供する。【解決手段】本例の移動体無線機は、基準周波数を発振して基準周波数信号を出力する基準発振器２１と、基準発振源である基地局から受信した基地局信号（第１の基準信号）を用いて基準発振器２１の発振周波数を補正する周波数誤差検出・補正部４１と、所定周波数を持つ基準信号（第２の基準信号）を出力するＧＰＳ受信機４５と、基地局信号を受信できない状態の場合には、ＧＰＳ受信機４５から出力される基準信号を用いて基準発振器２１の発振周波数の補正を行うよう周波数誤差検出・補正部４１を制御する制御部４３と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準発振源から受信した第１の基準信号を用いて、自身が備える基準発振器の発振周波数を補正する無線機において、
所定周波数を持つ第２の基準信号を出力するＧＰＳ受信機を備え、
前記第１の基準信号を受信できない状態の場合には、前記第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行うことを特徴とする無線機。
【請求項２】
請求項１に記載の無線機において、
前記第１の基準信号を受信できない状態であって、前記第１の基準信号又は第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行ってからの経過時間が所定時間を超えている場合に、前記第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行うことを特徴とする無線機。
【請求項３】
請求項２に記載の無線機において、
前記ＧＰＳ受信機から出力される時刻情報を用いて前記経過時間の計測を行うことを特徴とする無線機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線機において、
前記第１の基準信号を受信できない状態であって、前記基準発振器の発振周波数に所定レベル以上の誤差が発生している場合に、前記第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行うことを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準発振源から受信した基準信号を用いて基準発振器の発振周波数を補正する無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信において、周波数の有効利用の観点から狭帯域化が進み、周波数間隔も２５ｋＨｚから１２．５ｋＨｚへ、更には６．２５ｋＨｚへと移行しつつある。こうした狭帯域化に伴い、周波数オフセット量に対する受信性能の劣化も大きくなるため、無線機に要求される規格についても、より高い周波数安定度が要求されている。
【０００３】
ＯＣＸＯ（Oven Controlled Xtal Oscillator；温度制御型水晶発振器）等の周波数安定度の高い基準発振器は、高価で且つ大きいため、移動体無線機に用いることは実用的でない。このため、デジタル無線、ＭＣＡ（Multi-Channel Access system）等のシステムでは、基地局側に周波数精度の高い基準発振器を設け、基地局から周波数精度の高い発振周波数で送信を行わせる。そして、移動端末は、受信した基地局信号に基づいて自局発振周波数との差を検出し、差が無くなるように基地局の発振周波数に追従させるＡＦＣ（Automatic Frequency Control；自動周波数制御）機能を用いて、基地局と同等の周波数精度を維持して通信を行っている。なお、基地局側の基準発振器は、例えば特許文献１に示されるように、ＧＰＳ（Global Positioning System）からのＧＰＳ信号に基づいて定期的な校正が行われる。
【０００４】
以下、図１を用いて、上記のＡＦＣ機能を有した移動体無線機に関する従来技術を説明する。
図１は、ＡＦＣ機能を有する従来の移動端末側で使用する移動体無線機の構成例を示すブロック図である。図１の移動体無線機は、アンテナ１１と、アンテナスイッチ部１２と、受信ＲＦ部１３と、ミキサ１４と、受信ＩＦ部１５と、ミキサ１６と、受信ベースバンド部１７と、復調部１８と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop；位相同期回路）１９と、ＰＬＬ２０と、基準発振器２１と、送信ＲＦ部２２と、ミキサ２３と、変調ベースバンド部２４と、変調部２５と、周波数誤差検出・補正部３１と、制御回路３２とを備える。制御回路３２は、制御部３３と、メモリ３４とを有する。
【０００５】
まず、図１の移動体無線機における受信系の動作について説明する。
アンテナ１１により受信された基地局信号は、アンテナスイッチ部１２を通り、受信ＲＦ部１３に入力される。受信ＲＦ部１３は、入力された信号から不要成分を除去し、更に増幅を行った後、ミキサ１４に出力する。基準発振器２１は、基準周波数を発振し、ＰＬＬ１９とＰＬＬ２０に基準周波数信号を出力する。
【０００６】
ＰＬＬ１９は、入力された基準周波数信号をもとに中間周波数（ＩＦ）信号を生成し、局部発振信号としてミキサ１４とミキサ２３に出力する。ミキサ１４は、受信ＲＦ部１３から入力された信号を、ＰＬＬ１９から入力された局部発振信号とミキシングしてＩＦ信号の周波数に周波数変換し、受信ＩＦ部１５に出力する。受信ＩＦ部１５は、入力された信号に対して不要成分及び増幅を行い、ミキサ１６に出力する。
【０００７】
ＰＬＬ２０は、入力された基準周波数信号をもとにベースバンド信号を生成し、ミキサ１６に出力する。ミキサ１６は、受信ＩＦ部１５から入力された信号を、ＰＬＬ２０から入力された局部発振信号とミキシングしてベースバンド信号の周波数に周波数変換し、受信ベースバンド部１７に出力する。受信ベースバンド部１７は、入力された信号に対して不要成分の除去及び増幅を行い、更にＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換を行った後、復調部１８に出力する。復調部１８は、入力された信号を復調して受信データとして出力する。
【０００８】
次に、図１の移動体無線機における周波数補正の動作について説明する。
復調部１８は、復調した受信データの一部（復調信号）を周波数誤差検出・補正部３１に出力する。周波数誤差検出・補正部３１は、入力された復調信号をもとに、基準発振器２１に補正値を出力する。基準発振器２１は、入力された補正値によって発振周波数を補正し、アンテナ１１が受信した信号の周波数に追従した基準周波数を発振して、ＰＬＬ１９とＰＬＬ２０に基準周波数信号を出力する。周波数誤差検出・補正部３１は、上記の補正値を制御回路３２の制御部３３にも出力する。制御部３３は、周波数誤差検出・補正部３１から入力された補正値（つまり、周波数誤差に基づく補正値）をメモリ３４に書き込む。
【０００９】
次に、図１の移動体無線機における送信系の動作について説明する。
制御回路３２において、制御部３３が、メモリ３４に記憶された補正値を読み出し、周波数誤差検出・補正部３１を介して基準発振器２１に補正値を出力して、基準発振器２１の発振周波数を補正する。基準発振器２１は、補正された基準周波数を発振し、ＰＬＬ１９に基準周波数信号を出力する。ＰＬＬ１９は、入力された基準周波数信号をもとに中間周波数（ＩＦ）信号を生成し、局部発振信号としてミキサ１４とミキサ２３に出力する。
【００１０】
送信データは、変調部２５に入力される。変調部２５は、入力された送信データを変調して変調信号とし、変調信号を変調ベースバンド部２４に出力する。変調ベースバンド部２４は、入力された変調信号に対して、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換、及び不要成分の除去、更に増幅を行った後、ミキサ２３に出力する。ミキサ２３は、変調ベースバンド部２４から入力された信号を、ＰＬＬ１９から入力された局部発振信号とミキシングしてアンテナ１１から送信する最終送信信号の周波数に周波数変換して、送信ＲＦ部２２に出力する。送信ＲＦ部２２は、入力された信号に対して、ミキシング後の不要成分の除去を行い、最終出力まで増幅して、アンテナスイッチ部１２を介してアンテナ１１から無線により送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
移動体無線機の発振周波数を基地局の発振周波数に追従させる方式のシステムにおいても、基準発振源である基地局からの電波が届かない地域でも通信を行いたいといったニーズがある。このようなニーズに対応するためには、移動体無線機同士間で直接通信を行う必要がある。この場合、各移動体無線機は、それぞれ最後に合わせた周波数補正情報（基準周波数の補正値）で送信周波数を補正して通信を行うことになる。
【００１３】
しかしながら、移動体無線機は自身の発振周波数を基地局の発振周波数に追従させる方式であるため、移動体無線機の基準発振器には発振周波数の安定度がそれほど良くないものが使用される。このように、従来の移動体無線機は基準発振器自体の経時安定度が悪いため、周波数を補正してからの経過時間が長くなると、基準発振器自体の経時変化の影響で送信周波数が徐々にずれていく。そして、最悪の場合は許容周波数誤差を超えてしまう危険性がある。
【００１４】
本発明は、上記のような事情に鑑みて為されたものであり、基準発振源と通信できない状態でも基準発振器の発振周波数を安定させることが可能な無線機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る無線機は、以下のような技術的特徴を有する。
すなわち、基準発振源から受信した第１の基準信号を用いて、自身が備える基準発振器の発振周波数を補正する無線機において、所定周波数を持つ第２の基準信号を出力するＧＰＳ受信機を備え、前記第１の基準信号を受信できない状態の場合には、前記第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行うことを特徴とする。
【００１６】
このように、本発明に係る無線機では、基準発振源から第１の基準信号を受信できない状態の場合には、ＧＰＳ受信機から出力される第２の基準信号を用いて基準発振器の発振周波数の補正を行うので、基準発振源と通信できない状態でも基準発振器の発振周波数を安定させることが可能となる。これにより、無線機が基準発振源と通信できない状態が長期間継続しても、基準発振器自体の経時変化の影響で送信周波数が徐々にずれてしまうことを防止できる。
【００１７】
ここで、本発明に係る無線機は、前記第１の基準信号を受信できない状態であって、前記第１の基準信号又は第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行ってからの経過時間が所定時間を超えている場合に、前記第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行う構成としてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る無線機は、前記ＧＰＳ受信機から出力される時刻情報を用いて前記経過時間の計測を行う構成としてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る無線機は、前記第１の基準信号を受信できない状態であって、前記基準発振器の発振周波数に所定レベル以上の誤差が発生している場合に、前記第２の基準信号を用いて前記基準発振器の発振周波数の補正を行う構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基準発振源と通信できない状態でも基準発振器の発振周波数を安定させることが可能な無線機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の移動体無線機の構成例を表すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る移動体無線機の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の移動体無線機の位相誤差検出部の動作について説明する図である。
【図４】図２の移動体無線機による周波数補正の制御処理に係るフローチャートを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態について、図２〜図４を参照して説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る移動体無線機の構成例を示すブロック図である。図２では、従来技術の説明で参照した図１と同一の構成要素に対し、図１と同一の番号を付してある。図２の移動体無線機は、図１の移動体無線機における周波数誤差検出・補正部３１と、制御部３３及びメモリ３４を有する制御回路３２とを、周波数誤差検出・補正部４１と、制御部４３及びメモリ４４を有する制御回路４２とに置き換えるとともに、ＧＰＳ受信機４５と、位相誤差検出部４６とを追加してある。
【００２３】
制御部４３は、ＧＰＳ受信機４５の制御を行う。ＧＰＳ受信機４５は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、位置情報や時間情報等を含むＧＰＳ信号を制御部４３に出力する。位相誤差検出部４６は、ＧＰＳ受信機４５から得られる高精度の基準信号と、基準発振器２１から出力される基準周波数信号との比較に使用される回路であり、詳細については後述する。
【００２４】
図２の移動体無線機において、基地局との通信における受信系の動作、送信系の動作、周波数補正の動作については、図１と同じなので、説明を省略する。
以下、ＧＰＳ受信機４５から得られる基準信号による周波数補正の動作について説明する。
【００２５】
位相誤差検出部４６は、ＧＰＳ受信機４５から出力される高精度の基準信号と、基準発振器２１から出力される基準周波数信号とを、周波数誤差検出・補正部４１に比較信号として出力する。周波数誤差検出・補正部４１は、比較信号から位相差を算出して基準周波数信号の周波数を判定し、基準発振器２１に補正値を出力する。基準発振器２１は、基準発振器２１は、入力された補正値によって発振周波数を補正し、ＧＰＳ受信機４５の基準信号に追従した基準周波数を持つ基準周波数信号を出力する。周波数誤差検出・補正部４１は、上記の補正値を制御回路４２の制御部４３にも出力する。制御部４３は、周波数誤差検出・補正部４１から入力された補正値（周波数誤差に基づく補正値）をメモリ４４に書き込むとともに、ＧＰＳ受信機４５から出力される時刻情報もメモリ４４に書き込む。このように、制御部４３は、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号に基づく周波数補正を行う毎に、メモリ４４に補正値と時刻情報の書き込みを行う。
【００２６】
移動体無線機が送信動作を行う場合には、メモリ４４に記憶された補正値で基準発振器２１の発振周波数を補正した後に、送信データの送信を行う。送信系の動作は、上述したように図１と同じなので、説明を省略する。
【００２７】
次に、位相誤差検出部４６の動作について、図３を参照して詳細に説明する。図３に示す例では、位相誤差検出部４６は、ＰＬＬ４７と、コンパレータ４８とを備えている。
基準発振器２１から出力される基準周波数信号（基準発振器クロック）は、１９．２ＭＨｚの正弦波であり、ＰＬＬ４７によって所定周波数（本例では１０ｋＨｚ）の正弦波に周波数変換され、コンパレータ４８に入力される。コンパレータ４８に入力された基準発振器２１の出力（１０ｋＨｚの正弦波）は、基準電圧と比較されて１０ｋＨｚのパルス波（例えば、Ｄｕｔｙ５０％の矩形波）に変換され、周波数誤差検出・補正部４１に入力される。
【００２８】
また、ＧＰＳ受信機４５は、ＴｉｍｅＰｌｕｓ波を出力する機能を備えており、周波数制御により１ＰＰＳ（Pulse Per Second）の所定周波数（本例では１０ｋＨｚ）のパルス波を出力することが可能である。ＧＰＳ受信機４５から出力されるパルス波は、周波数誤差検出・補正部４１に基準信号として入力される。
【００２９】
周波数誤差検出・補正部４１は、基準発振器２１からの１０ｋＨｚのパルス波と、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号とを比較し、これらの位相誤差が０になるような補正値を算出して基準発振器２１に出力する。これにより、基準発振器２１は、周波数誤差検出・補正部４１から入力された補正値に従って発振周波数を補正することで、ＧＰＳ受信機４５の基準信号に追従した基準周波数を持つ基準周波数信号を出力することが可能となる。
【００３０】
図４には、図２の移動体無線機による周波数補正の制御処理に係るフローチャートを例示してある。
移動体無線機の電源が投入されると（ステップＳ１０）、制御部４３は、ＧＰＳ受信機４５から得られる時刻情報（現在の時刻）を取得し、メモリ４４に記憶された前回の周波数補正時の時刻情報と比較して（ステップＳ１２）、前回の周波数補正からＴ時間（例えば、数ヶ月）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００３１】
ステップＳ１４において、前回の周波数補正からＴ時間が経過したと判定された場合には、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号による周波数誤差判定を行う（ステップＳ１６）。この周波数誤差判定では、周波数誤差検出・補正部４１が、基準発振器２１からの１０ｋＨｚのパルス波と、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号との周波数誤差を算出し、周波数誤差が所定の閾値Ｘ（ｐｐｍ）以上か否かを判定する。そして、周波数誤差が閾値Ｘ（例えば、１ｐｐｍ〜１．５ｐｐｍ程度の値）以上の場合には、基地局に追従できないレベルまで周波数誤差が発生していると判断し、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号を用いて補正値を算出し、基準発振器２１に補正値を出力して発振周波数を補正させる（ステップＳ２０）。また、補正値をメモリ４４に書き込むと共に、その時点の時刻情報（すなわち、今回の周波数補正の時刻）をメモリ４４に書き込む（ステップＳ２６）。
【００３２】
また、ステップＳ１４において、前回の周波数補正からＴ時間が経過していないと判定された場合、または、ステップＳ１６において、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号との周波数誤差が閾値Ｘ未満と判定された場合には、通常の基地局追従による周波数補正を行う。すなわち、まず、基地局信号による周波数誤差判定を行う（ステップＳ１８）。この周波数誤差判定では、周波数誤差検出・補正部４１が、基準発振器２１からの１０ｋＨｚのパルス波と、アンテナ１１により受信された基地局信号との周波数誤差を算出し、周波数誤差が所定の閾値Ａ（ｐｐｍ）以上か否かを判定する。そして、周波数誤差が閾値Ａ（例えば、１ｐｐｍ〜１．５ｐｐｍ程度の値）以上の場合には、基地局に追従できないレベルまで周波数誤差が発生していると判断し、アンテナ１１により受信された基地局信号を用いて補正値を算出し、基準発振器２１に補正値を出力して発振周波数を補正させる（ステップＳ２０）。また、補正値をメモリ４４に書き込むと共に、その時点の時刻情報（すなわち、今回の周波数補正の時刻）をメモリ４４に書き込む（ステップＳ２６）。
【００３３】
また、ステップＳ１８において、アンテナ１１により受信された基地局信号との周波数誤差が閾値Ａ未満と判定された場合には、周波数補正を行わない（ステップＳ２４）。なお、本例では、閾値Ｘと閾値Ａを同じ値にしているが、異なる値を用いても構わない。
【００３４】
以上のように、本例の移動体無線機は、基準周波数を発振して基準周波数信号を出力する基準発振器２１と、基準発振源である基地局から受信した基地局信号（第１の基準信号）を用いて基準発振器２１の発振周波数を補正する周波数誤差検出・補正部４１と、所定周波数を持つ基準信号（第２の基準信号）を出力するＧＰＳ受信機４５と、基地局信号を受信できない状態の場合には、ＧＰＳ受信機４５から出力される基準信号を用いて基準発振器２１の発振周波数の補正を行うよう周波数誤差検出・補正部４１を制御する制御部４３と、を備えている。
【００３５】
このように、本例の移動体無線機では、基準発振源である基地局からの基地局信号（第１の基準信号）を受信できない状態の場合には、ＧＰＳ受信機４５からの基準信号（第２の基準信号）を用いて基準発振器２１の発振周波数の補正を行うので、基地局と通信できない状態でも基準発振器２１の発振周波数を安定させることが可能となる。これにより、無線機が基地局と通信できない状態が長期間（例えば、数ヶ月程度）継続しても、基準発振器２１自体の経時変化の影響で送信周波数が徐々にずれて許容周波数誤差から外れてしまうことを防止できる。したがって、例えば、基地局と通信できない地域で、他の移動体無線機との通信に長期間使用する場合や、長期保存後に他の移動体無線機との通信に使用する場合などにおいて、本来の想定から外れた周波数の電波を発信してしまう危険性を抑制できる。
【００３６】
なお、上記の実施例では、基準発振器２１の発振周波数の補正を行ってからの経過時間が所定時間を超えており、かつ、基準発振器２１の発振周波数に所定レベル以上の誤差が発生している場合に、ＧＰＳ受信機４５を用いた周波数補正を行うが、これらの一方が満たされた場合に、ＧＰＳ受信機４５を用いた周波数補正を行うようにしてもよい。つまり、ＧＰＳ受信機４５を用いた周波数補正が必要なタイミングを適切に判断できればよい。これにより、ＧＰＳ受信機４５を用いた周波数補正が効果的でないタイミングで実施されることを抑制できるので、移動体無線機の処理負担を軽減することが可能となる。
【００３７】
また、上記の実施例では、第１の基準信号を送信する基準発振源として基地局を用いているが、基準発振源は基地局に限られず、周波数安定度の高い基準発振器を備えた他の無線通信装置であっても構わない。
【００３８】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記のような構成に限定されるものではなく、上記以外の構成により実現してもよいことは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式をプロセッサやメモリ等のハードウェア資源を有するコンピュータにより実現するためのプログラム、そのようなプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、基準発振源から受信した基準信号を用いて基準発振器の発振周波数を補正する種々の無線機に利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１１：アンテナ、  １２：アンテナスイッチ部、  １３：受信ＲＦ部、  １４：ミキサ、  １５：受信ＩＦ部、  １６：ミキサ、  １７：受信ベースバンド部、  １８：復調部、  １９：ＰＬＬ、  ２０：ＰＬＬ、  ２１：基準発振器、  ２２：送信ＲＦ部、  ２３：ミキサ、  ２４：変調ベースバンド部、  ２５：変調部、  ３１：周波数誤差検出・補正部、  ３２：制御回路、  ３３：制御部、  ３４：メモリ、  ４１：周波数誤差検出・補正部、  ４２：制御回路、  ４３：制御部、  ４４：メモリ、  ４５：ＧＰＳ受信機、  ４６：位相誤差検出部、  ４７：ＰＬＬ、  ４８：コンパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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