(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナから受信されたFM信号を復調し、局部発振器周波数を発生する局部発振器を用いてアナログ・ベースバンド信号を与える受信器と、
前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・サンプルのストリームに変換し、該ディジタル・サンプルの各々を補償値によって補償し、該ディジタル・サンプル・ストリームをデコードしてディジタル・データ・ストリームを与えるディジタル信号プロセッサとを含み、
前記局部発振器は、当該局部発振器に対する所望の周波数と異なる局部発振器周波数を発生し、
前記補償値は、前記所望の周波数と前記局部発振周波数との間の差に関係する値であって、非揮発性メモリに記憶されており、
前記ディジタル信号プロセッサは、前記非揮発性メモリから前記補償値を読み取って前記ディジタル・サンプルを補償する、
無線データ・モデム。
【請求項２】
FM信号は割り当てられた送信周波数範囲の割り当てられたチャネルで受信される請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項３】
FM信号は送信器に結合されたアンテナにより放射される請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項４】
局部発振器周波数は複数の周波数を与えるクリスタルを用いたプログラマブル周波数シンセサイザにより与えられる請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項５】
ディジタル入力ストリームのエンコードはシンボル・クロック獲得、フィルタリング、検出、順方向エラー補正除去、及びフレーミング情報除去を含む請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項６】
ディジタル信号プロセッサに結合され前記ディジタル・データ・ストリームを前記ディジタル信号プロセッサに与えるマイクロプロセッサを更に含む請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサは無線モデムから外部装置へのインタフェースを与える請求の範囲第６項記載の無線データ・モデム。
【請求項８】
前記マイクロプロセッサはPCMCIAインタフェースを与える請求の範囲第６項記載の無線データ・モデム。
【請求項９】
前記局部発振器はクリスタルを用いる請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項１０】
送信局部発振器周波数を送信アナログ・ベースバンド信号で変調してアンテナにより放射される送信FM信号を与える送信器を更に含み、
前記ディジタル信号プロセッサが送信ディジタル入力ストリームを入力し、該送信ディジタル入力ストリームをエンコードして送信ディジタル・サンプルのストリームを生成し、該ディジタル・サンプルのストリームを変換してアナログ・ベースバンド信号を送信する請求の範囲第１項記載の無線データ・モデム。
【請求項１１】
アンテナが２重化装置により受信器と送信器との間で切り替えられる請求の範囲第10項記載の無線データ・モデム。
【請求項１２】
局部発振器により局部発振器周波数で発生される信号で受信されたFM信号を復調してベースバンド信号を生成するステップと、
該ベースバンド信号をディジタル化して複数のディジタル・サンプルを生成するステップと、
該ディジタル化されたサンプルを補償値によって補償するステップと、
補償されディジタル化された前記サンプルをデコードしてディジタル・データ・ストリームを生成し出力するステップとを含み、
前記局部発振器は、当該局部発振器に対する所望の周波数と異なる局部発振器周波数を発生し、
前記補償値は、前記所望の周波数と前記局部発振周波数との間の差に関係する値であって、非揮発性メモリに記憶されており、
前記補償するステップにおいて、前記非揮発性メモリから前記補償値を読み取られて前記ディジタル・サンプルが補償される、
RF信号受信方法。
【請求項１３】
FM信号を受信するステップと、
局部発振器周波数で局部発振器信号を発生するステップと、
受信されたFM信号を局部発振器信号と混合してベースバンド信号を生成するステップと、
ベースバンド信号を１以上のディジタル・データ・サンプルに変換するステップと、
各ディジタル・データ・サンプル補償値で補償するステップと、
前記ディジタル・データ・サンプルをデコードしてデータ・ストリームを生成するステップとを含み、
前記局部発振器は、当該局部発振器に対する所望の周波数と異なる局部発振器周波数を発生し、
前記補償値は、前記所望の周波数と前記局部発振周波数との間の差に関係する値であって、非揮発性メモリに記憶されており、
前記補償するステップにおいて、前記非揮発性メモリから前記補償値を読み取られて前記ディジタル・データ・サンプルが補償される、
FM信号を受信する方法。
【請求項１４】
DSPが読み取り可能なプログラムを内蔵するDSPにより使用可能な媒体であって、前記DSPが読み取り可能なプログラムはDSPにおいて実行されるとき、DSPに、
ベースバンド信号を１以上のディジタル・データ・サンプルに変換するステップと、
各ディジタル・データ・サンプルを補償値によって補償するステップと、
前記ディジタル・データ・サンプルをデコードしてデータ・ストリームを生成するステップとを実行させ、
前記ベースバンド信号は、局部発振器を用いて与えられたものであり、
前記局部発振器は、当該局部発振器に対する所望の周波数と異なる局部発振器周波数を発生し、
前記補償値は、前記所望の周波数と前記局部発振周波数との間の差に関係する値であって、非揮発性メモリに記憶されており、
前記DSPは、前記非揮発性メモリから前記補償値を読み取って前記ディジタル・データ・サンプルを補償する、
DSPに使用可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
関連出願
この出願は本出願人の出願に関わる以下の出願に関連する。
米国出願番号97/07538（出願人整理番号RA9−95−078）「FM無線送信器における搬送波周波数補償装置、その方法、及びDSPに使用可能な媒体」
米国出願番号97/07591（出願人整理番号RA9−96−038）「FM無線機における搬送波周波数補償装置、その方法、及びDSPに使用可能な媒体」
技術分野
本発明はディジタル制御による無線通信装置に関するものであり、更に具体的にはFMラジオの搬送波周波数におけるエラー補償に関するものである。
背景技術
殆どの無線用モデムはアンテナを介して空気インタフェースからデータ信号を受信し、また空気インタフェースへデータ信号を送信するのに用いる局部発振器周波数を発生するためにクリスタル制御発振器を利用している。クリスタル制御発振器は法令により必要とされる場合、（例えば放送用および市民バンド送信器）、少数の周波数においてだけ運用されるものと予期される場合、およびスペースが問題となる場合（すなわち、スペースを取る同調回路を都合良く使用できないためよりコンパクトなクリスタルと置き換える事ができる場合）に用いられる。クリスタル部品の特性変動のため特定のクリスタル部品に関して通常は周波数のずれがある。
FM無線送信器や受信器が大量に製造される場合、クリスタル発振器部品のばらつきのためクリスタルに本来相違があるので各装置の搬送波周波数が変動することになる。送信器の場合、これは送信信号の周波数を離調させる。FM無線送信器を用いる無線データ・モデムでは搬送波周波数に誤差が生じるとデータ・エラー・マージンを失わせ、ビット・エラー率が高くなって、より多くのデータ・フレームがエラーのある状態で送信されることになって、より大くの再試行を必要とし、無線データ・モデムのユーザにスループットが遅く感じられる結果となる。このエラー・マージンの損失はRD−LAPのような４レベルデータ符号化システムにおいて特に重大である。
受信器においては受信器の周波数と送信基地の周波数が一致しないと受信された復調信号がDCバイアスのオフセットを持つようになる。周波数の不一致は送信器、受信器、またはそれら両者のクリスタル発振器部品のばらつきにより生じることがある。FM無線受信器を用いる無線データ・モデムでは、搬送波周波数と受信器の局部発振器周波数との不一致があると、データ・エラー・マージンの損失が生じ、ビット・エラー率が高くなってより多くのデータ・フレームがエラーのある状態で送信されることになり、より多くの再試行を必要とし、無線データ・モデムのユーザにスループットが遅く感じられる結果となる。このエラー・マージンの損失はRD−LAPのような４レベルデータ符号化システムにおいて特に重大である。
この問題は送信器においてハードウエア手法を用いてクリスタル安定化およびツイーキング（tweaking）したり、周波数変動が少ないより正確なかつより高価な発振器部品を指定したりすることによってこれまでは低減されてきた。同様にこの問題は受信器においてハードウエア手法を用いてクリスタル安定化およびツイーキングしたり、周波数変動が少ないより正確なかつより高価な発振器部品を指定したりすることによってこれまでは低減されてきた。ツイーキングは通常手作業で行われるので費用がかさみ、時間がかかり、エラーを生じがちなプロセスである。周波数のずれが小さいクリスタル発振器部品を使用するとそのコストが高くなり、無線データ・モデムのコストを増大させる。
搬送波周波数のエラーの問題は受信器において自動周波数追跡能力を組み込むことによっても低減されている。これらの手法はある時間にわたって受信信号の内容を解析して受信器を補償するように調整する。しかしながらこれらの手法は問題を完全には解決しない。それはフレームの最初のデータがエラー状態で受信されるかまたは全く受信されないことがあり、その一方で追跡手段は受信された搬送波周波数信号にロックまたは整定しようとするからである。このため最初のデータ・フレームが失われてデータ・スループットを低下させることになる。
この分野においてこれらの未解決の問題および欠点は明らかに認識されており、これらは以下に述べる態様で本発明により解決される。
発明の開示
上述の問題解決の必要性は搬送波周波数補償装置、方法、及びDSPに使用可能な媒体を提供することにより本発明により満たされる。FM信号はアンテナから受信され、受信されたFM信号は受信器に与えられる。受信器はFM信号を搬送波周波数で取り込みベースバンド信号を出力する。このベースバンド信号はDSPにより処理されて、このDSPが搬送波周波数補償およびデコードを行ってデータ・ストリームを生じ、このデータ・ストリームがマイクロプロセッサによりホスト装置に与えられる。FM搬送波周波数とFM信号を復調するのに用いた周波数との周波数差が得られたベースバンド信号のシフトを与えることがある。DSPは受信補償値を使用しそれを受信された各信号サンプルに適用することによってこの周波数差を補償する。送信に当たって送信すべきデータはマイクロプロセッサを介してホスト装置からDSPに与えられる。DSPはデータのエンコードおよび搬送波周波数補償を行ってベースバンド信号を送信器に与え、送信器はベースバンド信号を変調して所望の搬送波周波数のFM信号を発生する。所望のFM搬送波周波数とベースバンド信号を変調するのに用いた周波数との周波数差は受信システムにおけるエラーを生じる可能性がある。DSPは送信補償値を用いてこれをエンコードされた各信号サンプルに適用することによってこの周波数差を補償する。
本発明の目的はエラーを生じる可能性が低いFM通信を提供することにある。
本発明の目的の１つは送信再試行の回数を低減したFM通信を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は高いスループットを与えるFM通信を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は無線システムを低コストで作ることを可能ならしめる搬送波周波数エラー補償を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は通信時間に与える影響を最小にしたFM通信を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は自動周波数補正機構への依存度が少ない搬送波周波数エラー補償を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は、フレームの最初にあるデータがより少ないエラーで受信されるようにした自動周波数補正機構への依存度が少ない搬送波周波数エラー補償を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は、より大きな許容誤差の低コストの部品でFM無線データ・モデムを大量に製造することを可能にする搬送波周波数エラー補償を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、送信および受信搬送波周波数補償を与える無線データ・モデムを有するコンピュータ・システムを表す図である。
第２図は、FM無線信号を受信するときにおける搬送波周波数エラーの補償を表す図である。
第３図は、FM無線信号を送信するときにおける搬送波周波数エラーの補償を表す図である。
第４図は、汎用DSPにおけるディジタル信号処理をより詳細に示す図である。
第５図は、FM無線信号を受信及び送信するときに搬送波周波数エラーの補償を与えるFM無線データ・モデムを表す図である。
第６図は、本発明によりFM無線信号を受信する方法を表す図である。
第７図は、本発明によりFM無線信号を送信する方法を表す図である。
第８図は、FM無線に関して補償値を決定して格納するための構成を表す図である。
第９図は、局部発振器クリスタルの周波数エラーを表す図である。
第10図は、ベースバンド信号シフトと搬送波周波数との間の関係を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図にホスト装置100および無線モデム101の概略が示されている。無線モデム101はコンピュータまたは他の装置が外部データ源からのデータを送信または受信できるようにする点において有線モデムと類似している。ホスト装置100はラップトップ、パームトップ、パーソナル・ディジタル・アシスタント（PDA）、PC、メインフレーム、ベース・ステーション、スイッチ、またはその他の処理装置等のコンピュータであって良い。無線モデム101はPCMCIAスロットのようなアダプタ・カードまたはスロットとして内蔵されても良く、または独立したハウジングに収納されても良い。本発明は無線通信に用いられる搬送周波数に周波数補償を与える。周波数補償は無線システムが信号を送信または受信しているときに適用されても良い。本発明は、セルラー・ディジタル・パケット・データ（CDPD）、AMPSデータ、セルラー・データ、ラジオ・データ・リンク・アクセス・プロトコル（RDLAP）、およびモトローラ・データ通信（MDC）を含む任意のFM無線システムで使用されうるが、これらに限られるものではない。
好適な実施例において無線モデムは３つの主要要素、すなわちマイクロプロセッサ103、ディジタル信号プロセッサ（DSP）105およびアンテナを含む無線機107から成る。メモリ（すなわち好適な実施例ではスタティック・ランダム・アクセス・メモリRAM（SRAM）、フラッシュ・メモリ、DRAMの何れかまたはすべて）および付随する回路を含むマイクロプロセッサ103はホスト・コンピュータ100またはデータの送受信を望む他の装置とのインタフェースの役割を持つ。マイクロプロセッサ103は、バッファ作用、モデム管理機能、DSPコンフィギュレーション、ブーティングまたはスタートアップ、無線機コンフィギュレーション、ブーティングまたはスタートアップ、およびメッセージ作製、プロトコル管理等のその他の機能を与えることもできる。マイクロプロセッサ103は又チャネルおよび周波数割り振りを制御し、クリスタルを用いた周波数シンセサイザまたは発生器を制御してRF信号の変調および復調に必要な周波数で信号を与えさせる。マイクロプロセッサ103は又CDPD  MAC（メディア・アクセス・コントロール）レイヤー、RD−LAPサービス・サブレイヤー等プロトコル・スタックの追加のレイヤーも与える。マイクロプロセッサ・インタフェースはモデムがホスト装置からデータ及びコマンドを受信し、ホスト装置にデータ及びステータス情報を与えることを可能にする。
DSP105は送信される信号のエンコードおよび搬送波周波数補償を含む送信機能を与える。DSP105は又受信される信号のデコードおよび搬送波周波数補償を含む受信機能を与える。好適な実施例においてDSP105は送信された信号および受信された信号に搬送波周波数補償を与える処理を行う。DSP機能はDSPパイプラインにおけるデータまたはデータ・ストリームに対してDSPが行う１つ以上の命令である。これらの命令はDSPに付随するメモリまたは無線モデムに付随するメモリから得ることができる。マイクロプロセッサは非揮発性メモリから揮発性メモリまたはDSPメモリへDSP命令をロードするのを援助し、またホスト装置から命令をロードすることさえも行うことができる。従って、DSP命令はソフトウエア命令を担持する任意の媒体に配分されうる。DSP命令は無線モデムまたはDSP内に載置された非揮発性メモリ、あるいはDSPによりアクセス可能なROM,EEPROM、フラッシュメモリ、またはその他任意のメモリに格納されうる。DSP105の機能は以下に詳細に説明される。
好適な実施例において無線機107は信号を変調するための送信器および信号を復調するための受信器から成る。送信器及び受信器は２重化装置を介して共通のアンテナを共用する事ができる。送信器はベースバンド信号及び局部発振器信号を用いて搬送波周波数でFM信号を発生する役割を持つ（すなわち、ベースバンド信号に従って搬送波周波数を変調する）。受信器は局部発振器信号を用いてFM信号からベースバンド信号を発生する役割を持つ（すなわち、変化する搬送波周波数を用いてFM信号を復調してベースバンド信号を発生する）。無線機107または通信回路はネットワークまたは接続（すなわち、好適な実施例の無線またはセルラー・ネットワーク）への物理的アクセスを与える。無線機107はセルラー・モデムにおいて一般に行われているように自分自身のバッテリを持っていても良い。空気インタフェースから電磁波通信を送受信するためにアンテナが用いられる。送信器及び受信器は以下に説明される。
好適な実施例において無線モデムはホスト装置のPCMCIAスロットに挿入される。従って、無線モデムはモデムに外部インタフェースを与えるためのPCMCIAコネクタ及びPCMCIAインタフェース・ロジックから成る。モデムの種々の要素（例えば、バッテリ、アンテナ、無線機）はPCMCIAカードの外部に置かれても良い事に注意されたい。また受信器及び送信器の両方に指定周波数の局部発振器信号が示されていることに注意されたい。しかしながら、信号クリスタルは複数の周波数及びチャネルのための局部発振器信号を発生するのにも用いられ得る事に注意されたい。本発明はただ１つのRF段で図示されているが、例えばスーパーへテロダイン受信器において普通に行われように複数の段が用いられても良いことにも注意されたい。従って、IF段、フィルタ及び増幅器は図示されず、また説明もされない。
周波数変調（FM）はベースバンド信号の平均値に比例して搬送波周波数、または中間周波数（多重チャネルの場合）を変化させる。FMを用いて搬送波周波数はベースバンド信号により変調される。殆どの無線モデムはアンテナを介して空気インタフェースへと、またこれからデータ信号を送受信するのに用いられる局部発振器周波数を発生するクリスタル制御発振器を利用している。クリスタル部品のばらつきのために個々のクリスタル発振器要素には周波数変動が通常付随する。第９図に示されるように所与のクリスタル部品はΔｃで示される周波数のずれを持つ。クリスタル部品は多くの周波数の信号を発生するのに用いることができる。従って、１つのクリスタルを種々の周波数の複数の局部発振器信号を与えるのに用いることができる。周波数のずれを最小にするために同調型の要素で回路を作ってこの回路が周波数のずれを最小にするように手作業で同調できるようにされる。これは装置毎のクリスタル毎に周波数のずれが異なるようなFM無線機要素を大量生産する場合にも行われる。クリスタル部品のコストはずれの量（すなわちΔｃの大きさ）に直接的に依存する。Δｃが小さいほどコストは高くなる。クリスタル部品のコストにくわえて同調型要素のコストに労働集約的なツイーキング工程が付加されなければならない。
受信信号に対する搬送波周波数補償
本発明は変調に用いられる周波数とFM信号を復調するのに用いられる周波数との間のどのような差をも補償する。従って、受信されたFM信号の搬送波周波数と無線モデムの局部発振器周波数との間の差の補償が与えられる。第２図はFM信号の受信のための信号経路を示している。FM信号はアンテナ109から受信され、受信されたFM信号は受信器201に与えられる。受信器201は搬送波周波数でFM信号を取り込み、ベースバンド信号を出力する。このベースバンド信号は次にDSP105で処理されてデータ・ストリームを作り出し、これはマイクロプロセッサ103によりホスト装置に与えられる。受信器201は搬送波周波数でFM信号を取り込み、ベースバンド信号を出力する。これは第２図においてミキサ及び局部発振器を用いて図示されているが増幅器及びフィルタは図を明瞭にするために省略されている。受信されたFM変調信号からベースバンド信号を生成するためにその他の手法が用いられ得ることに注意されたい。従って、１以上のベースバンド信号を生成する事ができる中間周波数（IF）処理により複数のミキサ段が用いられ得る。IF段、増幅器及びフィルタは図を明瞭にするために省略されている。
搬送周波数でFM信号を受信するとき、FM搬送波周波数と局部発振器周波数との差はこの２つの周波数の差に比例する電圧を生成する事に注意されたい。FM信号を復調するとFM信号の変化する搬送波周波数からベースバンド信号が回復される。これがFM変調である。しかしながら、受信用局部発振器周波数（すなわち、復調するのに用いられる周波数）が送信用局部発振器により用いられる周波数（すなわち、変調するのに用いられる周波数）と同じでないならばベースバンド信号に予期しない差またはシフトが生じ、これは送信器の局部発振器と受信器の局部発振器との間の周波数差に比例する。これは第10図に示されている。FM信号が搬送波周波数fc（すなわち、送信器の局部発振器によりfcで発生される）であるものとすると、受信器の局部発振器周波数次第によりFM受信器により発生されるベースバンド信号はシフトされることがある（すなわち、予期しないDCバイアスを持つ）。第10図に示されるようにfLO＝fcであるならばベースバンド信号Ｃが発生される。fLO＝ｆｃ＋Δc/2であるならば、ベースバンド信号はＡで示されるようにシフトされる。fLO＝ｆｃ−Δc/2であるならば、ベースバンド信号はＢで示されるようにシフトされる。送信器の局部発振器信号と受信器の局部発振器信号との間に周波数差があるとベースバンド信号にDCオフセットが生じる（ベースバンド信号をシフトする）。
本発明はこのようなシフトを補償する。好適な実施例においてこれは受信補償値を用いてDSPで行われる。DSPは搬送波周波数と受信器の局部発振器周波数とのあいだの周波数誤差を調整する。受信補償値はDSPまたはDSPに付随するメモリ或いはDSPによりアクセス可能な非揮発性（NVM）メモリに格納され得る。受信補償値の決定について以下に説明される。第４図は搬送波周波数補償を有するFM信号送信及び受信のためのDSP機能を図示する。第４図に示されるように受信器からのベースバンド信号はA/D変換器415により１以上のディジタル・サンプルに変換される。ディジタル・サンプルは任意のビット長であって良いが典型的には８または16ビットであり、これは受信補償値によって調整される。受信補償値は無線システムに使用されているクリスタルの特性に応じて各サンプルに加えられるかまたはこれから差し引かれても良い。この調整を行うのに任意の形式の２進演算が使用されうる事に注意されたい。この調整は受信されたFM信号を復調するのに用いられる局部発振器周波数とFM信号を変調するのに用いられる局部発振器との間の周波数差の如何に関わらずベースバンド信号を所望の範囲にシフトするものと考えることができる（すなわち、第10図のＣ）。補償されたディジタル・サンプルは次に第４図のデコーダ419に示される標準的なデコード機能を用いてデコードされる。シンボル・クロック421及びRx獲得／定常状態423は共に作用して装置のシンボル・クロックを基地局（送信器）のシンボル・クロックに同期させる。DC見積もり器425は受信信号を追跡しある時間のわたる平均dcバイアス・レベルを与える。検出器429はディジタル・データを出力し、これは伝送エラー及び無線伝送のために付加された順方向エラー補正エンコーディング／フレーミング情報をすべて除去するように処理される。データはマイクロプロセッサにより次いでホスト装置に与えられる。
FM信号を受信して処理する方法が第６図に示されている。搬送波周波数を有するFM信号は局部発振器信号を用いてステップ601において復調され、ベースバンド信号を生成する。ステップ603においてベースバンド信号がディジタル化または変換されて１以上のディジタル・サンプルにされる。ステップ605において各ディジタル・サンプルが受信補償値により調整される。ステップ607において補償されたディジタル・サンプル・ストリームがデコードされてディジタル・データ・ストリームを出力する。
送信信号に対する搬送波周波数補償
受信したFM信号の搬送波周波数補償が上で述べられた。搬送波周波数補償は送信されるFM信号に対しても行うことができる。送信器に送られるベースバンド信号のdcバイアス・レベルは通常は設計点または所望のレベルに固定される。しかしながらDCバイアス・レベルは局部発振器と送信されるFM信号の所望の搬送波周波数との間の周波数差に基づいて調整されうる。第３図は本発明のFM無線モデムを介して送信されるFM信号の信号経路を示す。送信されるべきデータはホスト装置から無線モデムに与えられ、更にマイクロプロセッサまたはマイクロ・コントローラ103に与えられる。マイクロプロセッサ103はこのデータをDSP301に与える。マイクロプロセッサはメッセージ・フォーマット化及びフレーム化機能を与えるものでも良い。DSP301はエンコード及び搬送波周波数補償機能を実行してアナログ形式のベースバンド信号を与える。送信器303はアナログ・ベースバンド信号を局部発振器周波数の局部発振器信号で変調または混合し搬送波周波数のFM信号を生成し、これがアンテナ109から放射される。
DSP301は所望の送信搬送波周波数と局部発振器周波数との周波数誤差を調整する。送信補償値はDSPまたはDSPに付随するメモリ、或いはDSPまたはマイクロコントローラによりアクセス可能なNVMに格納されて良い。送信補償値の決定について以下に述べる。上述のようにFM信号を搬送波周波数で送信するとき実際に送信されるFM搬送周波数とチャネルの所望のFM周波数との差は受信器においてこれら２つの周波数の差に比例する電圧を発生する事ができる。従って、受信システムがFcの搬送周波数を期待しているが送信器がｆｃ＋Δまたはｆｃ−Δで送信しているならば（すなわちこれらの周波数の局部発振器を用いて）受信器においてエラーまたはエラー・マージンの損失が生じる。これは受信器が搬送波周波数エラー補償を与えるときに生じることがある。それは、受信補償は反応するのに時間をとり、その間にデータが失われることがあるためである。
しかしながら、送信器の局部発振器周波数が所望の搬送波周波数と同じ周波数でないならば、アナログ・ベースバンド信号のDCバイアス値が所望の周波数で送信するように調整されうる。ベースバンドを送信器の局部発振器周波数と所望の搬送波周波数との周波数差に比例してシフトすることによって所望の搬送波周波数でFM信号が発生される。これは第10図に示されている。従って、送信器が所望の搬送波周波数に等しい局部発振器周波数を用いるならばfLO＝fcとなり、ベースバンド信号は何らの補償またはシフトなしに用いられる。送信器が所望の搬送波周波数より高い局部発振器周波数を用いているならばfLO＝ｆｃ＋Δc/2となる。この場合、ベースバンド信号はＡで示されるようにシフト・ダウンされ、このためベースバンド信号のDCバイアスは減少し、発生されるFM信号は予期した搬送波周波数を持つようになる。送信器が所望の搬送波周波数より低い局部発振器周波数を用いているならば（すなわちfLO＝ｆｃ−Δc/2）、ベースバンド信号はＢで示されるようにシフト・アップされ、このためベースバンド信号のDCバイアスは増加し、発生されるFM信号は予期した搬送波周波数を持つようになる。DCバイアス信号を加えたり差し引いたりすることによりベースバンド信号をシフトする事によって送信される搬送波周波数に周波数シフトが与えられる。
好適な実施例において搬送波周波数補償は送信補償値を用いてDSPにおいてなされる。送信補償値はそれを決定する１つの手法と共に以下に説明される。第４図に示されるように送信のためのデータはマイクロプロセッサからエンコーダ400に与えられる。第４図に示されるエンコーダは、ヘッダー及び巡回冗長コード（CRC）をデータに付加させるフレーミング401を含む。シンボル同期及びフレーム同期などの一定のパターンが受信器におけるデコード動作を助けるために付加されても良い。チャネル・ステータス・データがデータに埋め込まれても良い。順方向エラー補正403（例えばリード・ソロモン）が利用されるか、或いは他のエラー検出・訂正情報、エラー検出情報またはエラー訂正情報がデータ／シンボル・ストリームに付加されても良い。所望の通信プロトコルに応じてトレリス・コーディング（コンボリューション・コーディング）またはその他のコーディング方法が利用されても良い。所望の波形整形を行うためにデータ／シンボル・ストリームにディジタル・フィルター405が適用される。ディジタル・サンプルは任意のビット長であって良いが典型的には８または16ビットであり、これは補償器409において送信補償値により調整される。送信補償値は無線モデムに用いられるクリスタルの特性に応じて各サンプルに対し加減されうる。この調整を行うのに任意の形式の２進演算が使用されうる事に注意されたい。この調整は受信された局部発振器周波数と所望の送信器搬送波周波数との間の周波数に基づいてベースバンド信号を所望の範囲にシフトするものと考えることができる。ディジタル・サンプルは次いでD/A変換器411に与えられる。補償されたディジタル・サンプルが適当なDCバイアス・レベルを有するアナログ・ベースバンド信号に変換されて所望の送信搬送波周波数を発生する。ベースバンド信号は次に局部発振器信号を用いて送信器により変調され所望の搬送周波数のFM信号を生成し、これがアンテナにより放射される。
FM信号を送信する方法が第７図に示されている。送信されるべきデータはステップ701で入力される。データはステップ703でエンコードされて信号サンプルを生成する。各サンプルはステップ705で送信補償値により補償される。ステップ707においてサンプルはアナログ・ベースバンド信号に変換される。ベースバンド信号は次にステップ709で局部発振器信号を変調するのに用いられ、FM信号がステップ711で送信される。
トランシーバ動作
本発明は上述のようにFM信号を送受信するときに搬送波周波数差を補償するために用いられ得る。本発明がFM信号を送受信する間に搬送波周波数補償を行う無線モデムにおいても利用できることに注意すべきである。この両方を行うDSPが第４図に示されている。２重化装置を用いてアンテナを共用するか、または送信器と受信器が別々のアンテナを使用するようにすることができる。好適な実施例において搬送波周波数補償は送信信号及び受信信号の両方に対して行われることに注意されたい。搬送波周波数補償値（すなわち受信補償値及び送信補償値）は好適な実施例では別のものである。
補償値の決定
FM通信信号を送受信するために補償値を使用することが以上に述べられた。無線モデムにおいてこれらの値を決定し、これらの値を格納する１つの手法について以下に記述する。
第８図は無線モデムにおいて補償値を決定しこれを保存するためのテスト・ステップを示す。テスト環境は送受信器801及びテスト・コントローラ805を含み、テスト・コントローラは好適な実施例において適当な装備を有するPCである。テスト・コントローラ805は無線モデムのメモリに書き込み、メモリから読み出しすることができ、ホスト装置としてデータを送受信することができる。図に示されたようにテスト・コントローラ805は送受信器801を制御するためにも使用されうる。送受信器801はテストされる装置（DUT）803のためにFM信号を発生し、FM無線信号をDUT803から受信するのに用いられる。
DUTがFM信号を送信するときに用いられる送信補償値を決定するために、以下の手順が実施される。
１）テスト・コントローラがDUTにテスト信号の送信を指令する。
２）テスト受信器がDUT搬送波周波数を測定する。
３）送信周波数が正しいものとなったことをテスト受信器が検出するまで（またはテスト・コントローラに示すか決定するまで）テスト・コントローラがDUTのDSPにおいて送信補償値を変化させる。
４）テスト・コントローラがDUTの非揮発性メモリに送信補償値を保存する。
DUTがFM信号を受信するときに用いられる受信補償値を決定するために、以下の手順が実施される。
１）テスト送信器がテスト搬送波周波数でFM信号を発生する。
２）テスト・コントローラがDUTのDSPにあるDC見積もり器から補正値を読み出す。
３）テスト・コントローラが補正値読みとりが０になるまでDUTのDSPにおいて受信補償値を変化させる。
４）テスト・コントローラがDUTの非揮発性メモリに受信補償値を保存する。
上記説明から判るように校正及び補償決定手順は無線モデムが製造されるときにモデムに都合良く適用される。周波数誤差が一旦決められると、補償値が決定されDSPがアクセスできるように格納される。補償値（すなわちDCバイアス・レベル）は製造される各装置毎に決定されうる。補償値は次いで各無線の搬送周波数における誤差またはオフセットを補償するために用いられる。従って、本発明は搬送波周波数の変動がより少ない無線モデムを提供する。更に、発振器の要素が広い周波数範囲にわたって動作する場合でも周波数誤差補償がこのようにして行われるので、低コストの発振器部品を使用することができる。この手法はより不正確でより廉価なクリスタル発振器部品を仕様に指定した上でより正確な製品を大量に製造することを可能にする。更に、この手法は搬送周波数の源（すなわち送信器側）、送信先（すなわち受信側）またはその両方（送信器及び受信器）で搬送波周波数変動を除去する。正しい周波数で送信することにより受信器において自動周波数補正機構への依存度が低くなり、送信されたフレームの最初にあるデータがより少ないエラーで受信される。同様に、どのような搬送周波数誤差に対しても受信信号を補償することにより受信器における自動周波数補正機構への依存度が低くなり、送信されたフレームの最初にあるデータがより少ないエラーで受信される。
本発明は特定の好適な実施例に従って詳細に説明されたが、当業者がこれに変更を加えることができることは勿論である。従って、本明細書の特許請求の範囲はこのような変更及び修正のすべてが本発明の真の精神及び範囲に含まれる事を意図するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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