(57)【要約】無線周波数送信機及び受信機における標準の周波数発生回路は、第１の基準周波数信号を出力するように動作する第１の電圧制御発振器と、第２の基準周波数信号を出力するように動作する第２の電圧制御発振器とを含む。また、位相同期ループ回路は、第１及び第２の基準周波数信号を受信するように接続され、第１の基準周波数信号から発生される一組の出力基準周波数信号の第１サブセット、及び第２の基準周波数信号から発生される出力基準周波数信号の第２サブセットとを有する一組の出力基準周波数信号を出力するように動作する一組の切替可能な分周器を含む。さらに、位相同期ループ回路は、外部の基準周波数信号及びフィードバック基準周波数信号を受信するように接続され、かつ、所望の第１及び第２の基準周波数信号を維持するために、受信した外部の基準周波数信号及びフィードバック基準周波数信号に従って第１及び第２の電圧制御発振器へ制御電圧を供給するように動作するＶＣＯ制御手段を含む。第１及び第２の基準周波数信号は、一組の出力基準周波数信号における出力基準周波数信号の周波数に等しくない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数送信機及び受信機における位相同期ループ回路であって、
第１の基準周波数信号を出力するように動作する第１の電圧制御発振器と、
第２の基準周波数信号を出力するように動作する第２の電圧制御発振器と、
前記第１及び第２の基準周波数信号を受信するように接続され、前記第１の基準周波数信号から発生される出力基準周波数信号の第１サブセット、及び前記第２の基準周波数信号から発生される出力基準周波数信号の第２サブセットとを有する一組の出力基準周波数信号を出力するように動作する一組の切替可能な分周器と、
外部の基準周波数信号及びフィードバック基準周波数信号を受信するように接続され、かつ、所望の第１及び第２の基準周波数信号を維持するために、受信した該外部の基準周波数信号及びフィードバック基準周波数信号に従って前記第１及び第２の電圧制御発振器へ制御電圧を供給するように動作するＶＣＯ制御手段と
を含み、
前記第１及び第２の基準周波数信号は、
前記一組の出力基準周波数信号における該出力基準周波数信号の周波数と異なり、
前記一組の分周器は、
前記第１及び第２の基準周波数信号を選択的に受信し、かつ、送信機用にハイバンドの出力基準周波数信号を出力するための第１の分周器と、
前記第２の基準周波数信号を受信し、かつ、前記送信機用にローバンドの出力基準周波数信号を出力するための第２の分周器と、
前記第１及び第２の基準周波数信号を選択的に受信し、かつ、受信機用に局部発振器における出力基準周波数信号の出力及び前記ＶＣＯ制御手段に供給するためのフィードバック信号の出力を行うための第３の分周器と
を含むことを特徴とする位相同期ループ回路。
【請求項２】
前記一組の出力基準周波数信号は、
ＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ１９００の移動通信における標準規格で必要とされる周波数に対応する周波数を
含むことを特徴とする請求項１に記載の位相同期ループ回路。
【請求項３】
前記第１及び第２の電圧制御発振器は、位相同期ループによって選択的に制御される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位相同期ループ回路。
【請求項４】
前記一組の分周器は、
該分周器の係数値を変更するように動作することで、前記第１及び第２の電圧制御発振器に周波数変調を引き起こす
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の位相同期ループ回路。
【請求項５】
前記係数値は、固定された部分と、時間で変化する部分とを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の位相同期ループ回路。
【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関する。特に、本発明は、移動通信システムにおいて、基準周波数信号を発生させるためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＳＭタイプの移動通信システムにおいては、８５０ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ及び１９００ＭＨｚといった４つの共通周波数帯域で送信及び受信できることが必要とされている。すなわち、９００ＭＨｚ帯域と１８００ＭＨｚ帯域における周波数発生源が必要となる。
【０００３】
通常、現行の周波数発生源は、それぞれ約１ＧＨｚ、２ＧＨｚ及び４ＧＨｚで動作する３つの異なる電圧制御発振器（ＶＣＯ）を使用している。送信に使用される各ＶＣＯは、送信チャネルとして必要とされる同一周波数で動作する。また、受信に使用されるＶＣＯは、受信周波数の２倍で動作するが、これは、同相及び直交位相の局部発振器（ＬＯ）の信号を提供するために、よく知られるデジタル分周器回路を使用できるようにするためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）に実装される場合、１ＧＨｚ及び２ＧＨｚのＶＣＯによって使用されるＩＣのシリコンエリアは、ＡＳＩＣのコストを大きく増加させる。また、これらのＶＣＯへのフィードバックについても大きな問題となる。これは、ＶＣＯが送信機信号と同じ周波数で動作するためである。
【０００５】
よく知られている従来例の１つは、必要となる全ての周波数を、周波数分周器回路に結合された単体のＶＣＯを使用することで発生している。例えば、ＶＣＯは、４ＧＨｚ帯域で動作し、より低い周波数を提供するため、必要に応じて２分周又は４分周に周波数を分周する。しかしながら、これは、必要となるＶＣＯの調整範囲を拡大するものにすぎず、ＡＳＩＣ内で使用できるようにするための直接的な技術ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、例えば、無線周波数送信機及び受信機における位相同期ループ回路として実現できる。位相同期ループ回路は、第１の基準周波数信号を出力するように動作する第１の電圧制御発振器と、第２の基準周波数信号を出力するように動作する第２の電圧制御発振器とを含む。また、位相同期ループ回路は、第１及び第２の基準周波数信号を受信するように接続され、第１の基準周波数信号から発生される一組の出力基準周波数信号の第１サブセット、及び第２の基準周波数信号から発生される出力基準周波数信号の第２サブセットとを有する一組の出力基準周波数信号を出力するように動作する一組の切替可能な分周器を含む。さらに、位相同期ループ回路は、外部の基準周波数信号及びフィードバック基準周波数信号を受信するようにに接続され、かつ、所望の第１及び第２の基準周波数信号を維持するために、受信した外部の基準周波数信号及びフィードバック基準周波数信号に従って第１及び第２の電圧制御発振器へ制御電圧を供給するように動作するＶＣＯ制御手段を含む。第１及び第２の基準周波数信号は、一組の出力基準周波数信号における出力基準周波数信号の周波数に等しくない。一組の分周器は、第１及び第２の基準周波数信号を選択的に受信し、かつ、送信機用にハイバンドの出力基準周波数信号を出力するための第１の分周器と、第２の基準周波数信号を受信し、かつ、送信機用にローバンドの出力基準周波数信号を出力するための第２の分周器とを含む。また、一組の分周器は、第１及び第２の基準周波数信号を選択的に受信し、かつ、受信機用に局部発振器の出力基準周波数信号の出力及び前記ＶＣＯ制御手段に供給するためのフィードバック信号の出力を行うための第３の分周器を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す図である。ここでは、移動通信ネットワークで使用される移動局での使用に適した送信機及び受信機への信号の提供について説明する。図１に示す実施形態は、位相同期ループ（ＰＬＬ）回路を含む。ＰＬＬ回路は、第１の電圧制御発振器（ＶＣＯ Ａ）２及び第２の電圧制御発振器（ＶＣＯ Ｂ）４を含む。ＶＣＯ２、４は、加算器６に出力信号を出力する。加算器６は、切替可能な分周器８に信号を供給する。以下で詳細に説明されるように、ＶＣＯ２及びＶＣＯ４は、独立して使用される。また、加算器６の出力は、選択された動作中のＶＣＯによる出力と同等の出力である。切替可能な分周器８は、加算器６からの信号を１又は２で分周するように動作可能である。切替可能な分周器８の出力は、さらに分周器１０に供給される。分周器１０は、２で信号を分周するように動作可能である。分周器１０の出力は、プログラマブル分周器１２に供給される。プログラマブル分周器１２は、基準周波数２０と比較するため、位相検出器１４に出力を供給する。位相検出器１４の出力は、ループフィルタ１６に供給される。ループフィルタ１６は、順に、それぞれ第１及び第２のＶＣＯ２、４にフィルタ制御信号を供給する。ＰＬＬは、よく知られている方法で、ＶＣＯ２、４の出力を安定させるように動作する。本発明の実施形態によれば、ＶＣＯは、所望の周波数の２倍又は４倍の周波数で作動される。また、これらの周波数は、常に、分周器１０、８によって固定された２分周又は４分周に分周される。これは、プログラマブル分周器１２の入力に提供される周波数がＶＣＯに必要とされる周波数で作動され、かつ、分周器８、１０が存在していない場合の周波数と同じであることを意味する。
【０００８】
プログラマル分周器１２は、動作中のＶＣＯを、Ｎｐｄ＊Ｆｒｅｆによる必要な出力周波数の２倍又は４倍に固定するように動作する。ここで、Ｎｐｄはプログラマル分周器１２の係数を示し、Ｆｒｅｆは基準周波数を示す。
【０００９】
固定され、かつ、プログラム可能な分周器は、一組の分周器を提供する。これらの分周器は、ＶＣＯの出力を調整するために使用される。分周器の係数（サイズ）は、固定されるか、或いは可変にされうる（例えば、１／２又は１／４となる。）。適切に変更すると、ＶＣＯは、周波数変調される。可変の係数は、可変の信号、又は、可変及び固定された信号の適切な結合によって与えられる。例えば、係数は、固定の小数点０．１の周辺で変わるようにしてもよい。
【００１０】
第２のＶＣＯ４の出力は、分周器２６にも供給される。分周器２６は、ＶＣＯの出力を４分周するように作動される。分周器の出力は、バッファ２８を介して、移動局の電力増幅器（不図示）へ供給される。これにより、ローバンド送信機の信号周波数が提供される。同様に、加算器６の出力は、分周器２２に供給される。分周器２２は、加算された信号を２分周するように動作する。分周された信号は、バッファ２４を介して、移動局の電力増幅器に供給される。これにより、ハイバンド送信機の信号周波数が提供される。
【００１１】
図１に示す実施形態によれば、ＶＣＯ２、４は、両方とも約４ＧＨｚの出力信号を出力するように調整される。これにより、ハイバンド送信機への信号周波数は２ＧＨｚとなり、ローバンド送信機への信号周波数は１ＧＨｚとなる。
【００１２】
また、回路は、局部発振器（ＬＯ）からの信号を移動局の受信機（不図示）に提供するように動作する。これは、切替可能な分周器８の出力を直交位相のスプリッタ及び分周器３０に供給することによって実現される。直交位相のスプリッタ及び分周器３０は、入力信号の周波数の半分となる信号を発生するように作動される。また、この信号は、受信機へ供給するために同相及び直交位相の信号を含む。
【００１３】
例示すると、分周器３０は、単方向への出力接続を含む。この出力接続は、約１ＧＨｚか約２ＧＨｚの何れか一方のＬＯ信号を伝送する。これは、受信機の混合器がそれら両方の帯域を扱うのに十分な帯域幅を有するのであれば実現可能である。上述したような受信機でない場合、各帯域に対応するそれぞれの受信機が使用される。この場合、ＬＯ信号は、分割され、かつ、必要に応じて各受信機に送信される。
【００１４】
プログラマブル分周器への入力及び回路２４、２８の出力で測定される周波数変調の特性がＮｐｄによって決定されることが、本発明の特徴となる。これは、あたかも必要とされる最終的な周波数でＶＣＯが作動し、かつ、固定の分周器１０、８、２２、２６が省略されているときと、全く同様の方法で実行される。ＶＣＯの出力で測定された周波数変調は、正確でないことは明らかであろう。これは、ＦＭ変調のピーク偏差が必要な値の２倍又は４倍の値となるためである。本発明の実施形態による利益は、プログラマル分周器の入力での変調信号がＮｐｄの様々な値によって定義されることである。Ｎｐｄは、ＶＣＯの従来の技術における最終的な周波数に等しくなるように、同様の結果を正確に出力させる。
【００１５】
ＶＣＯ Ａ及びＶＣＯ Ｂ間の動作帯域の割り当ては、各ＶＣＯで必要な範囲の調整を最小限に抑えるように手配されうる。図４は、３６００Ｍｈｚから４０００Ｍｈｚのシステムでの基準周波数に使用されるＶＣＯ Ａ２と、３３００Ｍｈｚから３６５０Ｍｈｚのシステムでの基準周波数に使用されるＶＣＯ Ｂとを示す図である。
【００１６】
ＰＬＬのループ動作は、２分周又は４分周によって開ループ利得を減少させるよう、固定の分周器から影響を受けるであろう。これは、通常、重要ではないが、４ＧＨｚのＶＣＯの調整感度は、通常、それぞれ２ＧＨｚのＶＣＯで約２倍又は１ＧＨｚのＶＣＯで約４倍となる。したがって、本発明の実施形態による全ループ利得は、大きく変わるわけではない。
【００１７】
このように、本発明の実施形態は、必要とされる調整範囲の全体をカバーする２つのＶＣＯ ２、４を実現する。位相同期ループ回路のプログラマブル分周器には、必要な周波数と同じ周波数の信号が表れることになる（すなわち、この周波数は、名目上のＧＳＭチャネルの中心周波数に関連するものである）。これにより、あたかもＶＣＯが２倍又は４倍の周波数で動作する代わりに、必要な周波数で動作しているように回路が動作する。
【００１８】
図２は、代替的な回路配置を示している。この回路配置では、２分周を行う分周器７及びゲート９、２１によって切替可能な分周器８が実現されている。各ゲートは、他の回路に転送される入力信号を選択するように動作する。ＶＣＯ ２、４からの信号伝達経路は、ゲート６、９、２１を切り替えることによって決定される。これは、的確なＶＣＯが使用時に送信周波数又は受信周波数に使用されるためである。
【００１９】
図２に示す回路配置は、配置及びサイズに関して効果的である。
【００２０】
図３は、第３の実施形態を示す図である。ここでは、ＰＬＬが実質的にＶＣＯから出力される周波数、すなわち、４ＧＨｚで動作する。フラクショナルＮ方式のＰＬＬの場合、これは、係数を２、４とすることで、分周後の信号の分解能をより高くできる。
【００２１】
本発明を使用することで、ＶＣＯの調整範囲は、比較的小さくなり、容易に実装しうる。これにより、小さいサイズの４ＧＨｚの回路を用いることで、１ＧＨｚのＶＣＯと比較して十分にコストを削減しうる。さらに、ＶＣＯの周波数は、最終的な出力される周波数とは異なる。これは、出力信号とＶＣＯとの間で発生するカップリング効果を低減させるのに有効である。また、本発明は、異なる構成間で制御の互換性を維持するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態において、使用されるＶＣＯによって提供される基準周波数の範囲を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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