(57)【要約】【課題】狭帯域でのデジタル移動通信システムにおいて、ＡＦＣ制御の際のプルインレンジ（引き込み周波数帯域幅）を拡大する。【解決手段】ＡＦＣ回路は、ＡＦＣ制御を行った際（ステップ２０６〜２０９）に、＋方向（基準発振器の出力周波数を増加させる方向）に制御したのか−方向（減少させる方向）に制御したのかを移動情報として記憶しおく（ステップ２１０）。そして、ＡＦＣ回路は、一定期間内に同期が検出されなかった場合（ステップ２１１）、基準発振器のずれが引き込み範囲を超えてしまったものと判定して、基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値をこの移動情報に基づいて切り替える（ステップ２０１、２０３、２０４、２０５）。そのため、従来のＡＦＣ制御方法では、引き込み範囲外となってしまうような受信周波数のずれを引き込みことが可能となりプルインレンジを拡大することが可能となる。【選択図】図２
2006279783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信装置における受信周波数を基地局の送信周波数と合わせるためのＡＦＣ制御方法であって
受信Ｉ、Ｑデータから受信周波数のずれ量を算出するステップと、
算出された前記受信周波数のずれ量に基づいて基準発振器の出力周波数を制御するとともに前記基準発信器の出力周波数を増加させる方向に制御したのか減少させる方向に制御したのかを示す移動情報を記憶するステップと、
一定期間内に同期が検出できなかったと判定されると、記憶されている前記移動情報が出力周波数を増加させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分増加させ、記憶されている前記移動情報が出力周波数を減少させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分減少させるステップと、を備えているＡＦＣ制御方法。
【請求項２】
移動通信装置における受信周波数を基地局の送信周波数と合わせるためのＡＦＣ回路において
受信Ｉ、Ｑデータから受信周波数のずれ量を算出し、算出された前記受信周波数のずれ量に基づいて基準発振器の出力周波数を制御するとともに前記基準発信器の出力周波数を増加させる方向に制御したのか減少させる方向に制御したのかを示す移動情報を記憶しておき、一定期間内に同期が検出できなかった判定されると、記憶されている前記移動情報が出力周波数を増加させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分増加させ、記憶されている前記移動情報が出力周波数を減少させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分減少させることを特徴とするＡＦＣ回路。
【請求項３】
受信周波数を基地局の送信周波数と合わせるためのＡＦＣ制御を行う移動通信装置であって、
入力された制御電圧により周波数が制御された信号を局部発振信号として出力する基準発振器と、
受信Ｉ、Ｑデータから受信周波数のずれ量を算出し、算出された前記受信周波数のずれ量に基づいて前記基準発振器の出力周波数を制御するとともに前記基準発信器の出力周波数を増加させる方向に制御したのか減少させる方向に制御したのかを示す移動情報を記憶しておき、一定期間内に同期が検出できなかった判定されると、記憶されている前記移動情報が出力周波数を増加させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分増加させ、記憶されている前記移動情報が出力周波数を減少させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分減少させることを特徴とするＡＦＣ回路と、
を備えた移動通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムにおける移動通信装置に関し、特に移動通信装置における受信周波数を基地局の送信周波数と合わせるためのＡＦＣ（Automatic Frequency Control）制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信システムに用いられる通信方式として、干渉や妨害に強いＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信方式が注目されている。このＣＤＭＡ通信システムとは、送信側では送信したいユーザ信号を拡散符号により拡散して送信し、受信側ではその拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより元のユーザ信号を得る通信システムである。
【０００３】
そのため、ＣＤＭＡ通信システムでは、送信側と受信側の拡散符号系列の位相の同期をとらなければ受信側において逆拡散を行うことができない。このため移動通信装置である移動局では、基地局から受信した信号の復調を行う際に用いられる局部発振信号の周波数を生成するための基準発振器として非常に周波数精度の高いＶＣＴＣＸＯ（Voltage controlled Temperature Controlled Xtal Oscillator：電圧制御温度補償型水晶発振器）を用いるとともに、その局部発振信号の周波数を制御して、基地局の送信周波数と移動局の受信周波数と合わせるためのＡＦＣ（Automatic Frequency Control）制御が行われている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
このＡＦＣ制御では、コスタスループ等によるＩ、Ｑの位相情報からシンボルのズレを求め、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子を制御して受信周波数を補正する。
【０００５】
しかし、狭い帯域化において情報を伝送する場合、帯域と伝送速度は相反する関係にあるため必然的に伝送速度は低下の方向に向かう。このため、多値化変調によって、伝送速度を可能な限りアップすることになるがシステムとしてのボーレートは、システム伝送速度の低下に比例し低い値となる。仮に、６．２５ｋＨｚの帯域幅で、送信可能なデータ伝送速度を検討した場合、ベースバンド帯域制限に使用されるルートナイキストフィルタのロールオフ率等を考慮すると高々４．８ｋボー程度が限界となる。４．８ｋのボーレートは角速度４．８ｋと等価であるため、このようなシステムに上述したＩ、Ｑの位相ズレを補正する方法を適用すると、９０度のズレは周波数で１２００Ｈｚとなり、これがガウス平面状での１象限分の周波数変動ということになる。このため、上記のような補正方法の場合この１２００Ｈｚ（±６００Ｈｚ）がＡＦＣとして引込みを行える限界値となる。これに対し、ＶＣＴＣＸＯ等の水晶部品の安定度は０．９ｐｐｍ程度が限界であるのが現状でありこのような部品を使用してシステム設計を行った場合、４００ＭＨzの無線周波数を使用すると、周波数変動は約３６０Ｈｚ（４００Ｍ×０．９ｐｐｍ）となる。そして、この周波数変動が基地局と移動局との間で発生した場合、基地局と移動局との間では最大で約７２０Ｈｚの周波数変動が発生してしまうことになり、移動局では周波数変動を引き込むことができないことになる。
【特許文献１】特開２００３−６９４８７号公報
【特許文献２】特開２００３−６９４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のＡＦＣ制御方法では、狭帯域可により伝送速度が低下するとＡＦＣプルインレンジ（引き込み周波数帯域幅）が狭くなってしまい、基地局と移動局との間の周波数変動を引き込むことができないという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、狭帯域でのデジタル移動通信システムにおいてコスタスループ等によるＩ、Ｑの位相情報からシンボルのずれ量を求め、ＶＣＸＯ等のアナログ素子を制御して受信周波数を自動的に補正する回路方式においてそのプルインレンジ（引き込み周波数帯域幅）を拡大することが可能なＡＦＣ制御方法とＡＦＣ回路および移動通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のＡＦＣ制御方法は、移動通信装置における受信周波数を基地局の送信周波数と合わせるためのＡＦＣ制御方法であって
受信Ｉ、Ｑデータから受信周波数のずれ量を算出するステップと、
算出された前記受信周波数のずれ量に基づいて基準発振器の出力周波数を制御するとともに前記基準発信器の出力周波数を増加させる方向に制御したのか減少させる方向に制御したのかを示す移動情報を記憶するステップと、
一定期間内に同期が検出できなかったと判定されると、記憶されている前記移動情報が出力周波数を増加させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分増加させ、記憶されている前記移動情報が出力周波数を減少させる方向に制御したことを示している場合、前記基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分減少させるステップとを備えている。
【０００９】
本発明によれば、ＡＦＣ制御を行った際に、基準発振器の出力周波数を増加させる方向に制御したのか減少させる方向に制御したのかを移動情報として記憶しおき、一定期間内に同期が検出されなかった場合には、基準発振器のずれが引き込み範囲を超えてしまったものと判定して、基準発振器へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値をこの移動情報に基づいて切り替えるようにしたものである。そのため、従来のＡＦＣ制御方法では、引き込み範囲外となってしまうような受信周波数のずれを引き込みことが可能となりプルインレンジを拡大することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＦＣ制御を行った際に、基準発振器の出力周波数を移動させた方向を移動情報として記憶しおき、一定期間内に同期が検出されなかった場合には、この移動情報に基づいて、基準発振器へ出力する制御電圧の中央値を切り替えるようにしているので、プルインレンジを拡大することが可能になるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述したように、ＶＣＴＣＸＯ等の水晶部品の安定度は０．９ｐｐｍ程度であるのに対し、ＶＣＴＣＸＯの制御電圧と周波数偏移幅は数１０ｋと十分に広く１２００Ｈｚ程度のズレを引き込むだけの能力は十分に備えていることとなる。そのため、本発明では、従来のＩ、Ｑの位相ズレからＶＣＸＯを制御する方式を使用しつつＶＣＸＯの持つ能力を利用してＡＦＣプルインレンジの拡大を図る。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
先ず、本発明の一実施形態のＡＦＣ制御方法を実現するための移動局の構成について図１を参照して説明する。本実施形態における移動局は、図１に示されるように、ＲＦ部１０１と、ミキサ１０２と、Ａ／Ｄ変換器１０３と、ミキサ１０４、１０５と、移相器１０６と、検波部１０７と、ＡＦＣ回路１０８と、基準発振器として機能するＶＣＴＣＸＯ１０９とを備えている。
【００１４】
ＲＦ部１０１は、アンテナにおいて受信された信号のうちから特定の周波数の信号のみを選択し増幅して高周波数信号として出力している。ミキサ１０２は、ＲＦ部１０１からの高周波信号とＶＣＴＣＸＯ１０３によって生成された局部発振信号とを乗算することにより高周波信号をチップレートのベースバンド信号に変換している。ＴＣＸＯ１０９は、ＡＦＣ回路１０８からの制御電圧により周波数が制御された信号を局部発振信号として出力している。Ａ／Ｄ変換器１０３は、ミキサ１０２によって生成されたチップレートのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換することによりデジタル信号に変換している。
【００１５】
そして、Ａ／Ｄ変換器１０３により変換されたデジタル信号は、ミキサ１０４、１０５により位相がπ／２異なる信号をそれぞれ乗算されることによりＩ、Ｑ信号に変換される。そして、このＩ、Ｑ信号は、検波部１０７により復調されることによりそれぞれ受信Ｉ、Ｑデータとなる。
【００１６】
ＡＦＣ回路１０８は、検波部１０７からのＩ、Ｑデータから受信周波数のずれ量を検出して、検出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、ＶＣＴＣＸＯ１０９に出力する制御電圧を調整することにより、ＶＣＴＣＸＯ１０９の出力周波数の制御を行っている。
【００１７】
そして、ＡＦＣ回路１０８は、ＶＣＴＣＸＯ１０９の出力周波数を増加させる方向（＋方向）に制御したのか減少させる方向（−方向）に制御したのかを示す移動情報を記憶しておき、一定期間内に同期が検出できなかった判定されると、記憶されている移動情報が出力周波数を増加させる方向に制御したことを示している場合、ＶＣＴＣＸＯ１０９へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分増加させ、記憶されている移動情報が出力周波数を減少させる方向に制御したことを示している場合、ＶＣＴＣＸＯ１０９へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を一定の周波数分減少させる。
【００１８】
次に、図１中のＡＦＣ回路１０８において行われる本実施形態のＡＦＣ制御方法を図２のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００１９】
先ず、ＡＦＣ回路１０８が実行されると、最初に過去の移動情報の有無を確認する（ステップ２０１）。ここで、移動情報とは、ＡＦＣとしてＶＣＴＣＸＯ１０９の出力周波数を＋、−のどちらの方向に制御したかを表す情報である。ただし、一番最初にＡＦＣ回路１０８が実行された場合、移動情報は記憶されていないため、通常の初期値がＶＣＴＣＸＯ１０９へ出力する制御電圧の中央値として設定される（ステップ２０２）。
【００２０】
次に、ＡＦＣ回路１０８は、検波部１０７からの受信Ｉ、Ｑデータのサインビットを確認し、受信Ｉ、Ｑデータがガウス平面上の何象限に存在するかを確認し、第２〜４象限にいる場合は、象限情報を第１象限へ折り返すような変換を行い、全ての受信シンボルを１象限に集める。そして、ＡＦＣ回路１０８は、第１象限に折り返したＩ、Ｑデータのアークタンジェントを求め受信シンボル角度を算出する（ステップ２０６）。そして、ＡＦＣ回路１０８は、算出された受信シンボル角度と４５度との差の絶対値から、受信周波数のずれ量を求める（ステップ２０７）。
【００２１】
ここで、受信シンボル角度から受信周波数のずれ量を求める方法の詳細を図３、図４に示す。
【００２２】
ＣＤＭＡ通信システムでは、拡散変調の前に行われる１次変調の変調方式としてＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：直交ＰＳＫ）が用いられているため、それぞれのシンボルは２ビットのデータとなっていて、（０、０）、（０、１）、（１、０）、（１、１）のいずれかの値をとるようになっている。そして、これらの値をベクトル図上に示したものを図３に示す。ここで、横軸は同相成分（Ｉ：In-phase component）の大きさを示していて、縦軸は直交成分（Ｑ：Quadrature component）の大きさを示している。例えば、受信周波数誤差が全くない理想的な状態の場合、第１象限上の受信シンボル（０、０）のシンボル角度は４５度となる。そのため、第２〜４象限上の受信シンボルを第１象限に折り返した場合にも、受信シンボル角度は４５度となる。
【００２３】
ここで、図４に示すように、ある受信シンボル４０１のＩ成分がａ、Ｑ成分がｂという値だとした場合、受信シンボル４０２の受信シンボル角度θは、θ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）により算出される。
【００２４】
ＡＦＣ回路１０８は、求めた受信周波数のずれ量の情報を、ＶＣＴＣＸＯ１０９を制御するための制御情報へと変換した後、その情報が不確定要素により瞬時的に変動したものであっても制御に影響を与えないようにフィルタリング処理を行う（ステップ２０８）。そして、フィルタリングされた制御情報は積分器（図示せず）に加えられ、ＶＣＴＣＸＯ１０９の制御電圧としてＡＦＣ制御が行われることになる（ステップ２０９）。この時、ＡＦＣ回路１０８は、移動情報として、ＶＣＴＣＸＯ１０９の制御電圧を＋の方向（出力周波数を増加させる方向）に制御したのか、−の方向（出力周波数を減少させる方向）に制御したのかを記憶する（ステップ２１０）。
【００２５】
そして、一定期間内に同期がとれたか（同期が検出されたか）否かを判定し（ステップ２１１）、同期がとれた場合にはステップ２０６〜２１０の処理を継続することでＡＦＣ制御が行われ、受信周波数のずれが減少する。ここで、同期がとれたか否かの判定方法については、特に限定されず、後段に配置されるＣＯＤＥＣ等で同期ワードが検出されたことを判定基準としても良い。
【００２６】
そして、ステップ２１１の処理において、一定期間同期が検出されなかった場合、ＡＦＣ回路１０８は、ＶＣＴＣＸＯ１０９のずれが引込範囲を超えてしまったと判断し、ＶＣＴＣＸＯ１０９へ出力する制御電圧の中央値として設定する初期値を切替るようにする。具体的には、ＡＦＣ回路１０８は、ステップ２１１において同期が検出できないと判定した場合、移動情報の有無を判定し（ステップ２０１）、移動情報が存在する場合には、その移動方向を判定する（ステップ２０３）。そして、ＡＦＣ回路１０８は、移動方向が＋方向の場合、＋側に６００Ｈｚずれた初期値を設定し（ステップ２０４）、移動方向が−方向の場合、−側に６００Ｈｚずれた初期値を設定する（ステップ２０５）。
【００２７】
このように制御が行われることにより、従来のＡＦＣ制御方法では、±６００Ｈｚの受信周波数ずれまでしか引き込めなかったものが、±１２００Ｈｚまで引込範囲を伸ばすことが可能となる。つまり、従来のＡＦＣ制御する方法では、シンボルレートの１／４の範囲しかＡＦＣとして引き込むことはできなかったが、本実施形態のＡＦＣ制御方法によれば、引込範囲をシンボルレートの１／２まで拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態のＡＦＣ制御方法を実現するための移動通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中のＡＦＣ回路１０８によるＡＦＣ制御方法を示すフローチャートである。
【図３】受信周波数誤差が無い理想的な状態での受信シンボルを示す図である。
【図４】受信シンボル角を算出する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１    ＲＦ部
１０２    ミキサ
１０３    Ａ／Ｄ変換器
１０４、１０５    ミキサ
１０６    移相器
１０７    検波部
１０８    ＡＦＣ回路
１０９    ＶＣＴＣＸＯ
２０１〜２１１    ステップ
４０１    受信シンボル
【図１】
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【図２】
2006279783.tif 000004
【図３】
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【図４】
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