(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡＤ変換の精度を向上することで無線受信回路の受信性能を向上する。【解決手段】無線受信回路は、アンテナ３０を介して受信された受信信号を復調する。無線受信回路は、クロック信号を発生するクロック信号発生部１１と、クロック信号発生部よりも高い周波数精度で参照信号を発生する参照信号発生部１２と、クロック信号に従って受信信号をＡＤ変換する第１ＡＤＣ１３と、クロック信号に従って参照信号をＡＤ変換する第２ＡＤＣ１４と、参照信号発生部の公称周期に対する、第２ＡＤＣの出力信号から特定される参照信号の見かけ上の周期のずれに基づいてクロック信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出部２２と、検出されたクロック信号の周波数誤差に応じた補正周波数で振動する波形を表す補正用デジタル信号を発生する補正信号発生部２４と、補正用デジタル信号を第１ＡＤＣの出力信号に乗算する乗算部２１とを具備する。【選択図】図１
2019009514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを介して受信された受信信号を復調する無線受信回路において、
クロック信号を発生するクロック信号発生部と、
前記クロック信号発生部よりも高い周波数精度で参照信号を発生する参照信号発生部と、
前記クロック信号に従って前記受信信号をＡＤ変換する第１ＡＤＣと、
前記クロック信号に従って前記参照信号をＡＤ変換する第２ＡＤＣと、
前記参照信号発生部の公称周期に対する、前記第２ＡＤＣの出力信号から特定される前記参照信号の見かけ上の周期のずれに基づいて前記クロック信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、
前記検出されたクロック信号の周波数誤差に応じた補正周波数で振動する波形を表す補正用デジタル信号を発生する補正信号発生部と、
前記補正用デジタル信号を前記第１ＡＤＣの出力信号に乗算する乗算部とを具備することを特徴とする無線受信回路。
【請求項２】
前記周波数誤差検出部は、前記第２ＡＤＣの出力信号のゼロクロス地点に基づいて、前記参照信号の見かけ上の周期を特定することを特徴とする請求項１記載の無線受信回路。
【請求項３】
アンテナを介して受信された受信信号を復調する無線受信回路において、
クロック信号を発生するクロック信号発生部と、
前記クロック信号発生部よりも高い周波数精度で参照信号を発生する参照信号発生部と、
前記受信信号に対して前記参照信号を加算した加算信号を発生する加算部と、
前記クロック信号に従って前記加算信号をＡＤ変換するＡＤＣと、
前記ＡＤＣの出力信号に含まれる前記受信信号の周波数又はそれに応じた周波数の信号成分を通過させ、前記参照信号発生部の公称周波数の信号成分を除去する第１フィルタ回路と、
前記ＡＤＣの出力信号に含まれる前記受信信号の周波数又はそれに応じた周波数の信号成分を除去し、前記参照信号発生部の公称周波数の信号成分を通過させる第２フィルタ回路と、
前記参照信号発生部の公称周期に対する、前記第２フィルタ回路の出力信号から特定される前記参照信号の見かけ上の周期のずれに基づいて前記クロック信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、
前記検出されたクロック信号の周波数誤差に応じた補正周波数で振動する波形を表す補正用デジタル信号を発生する補正信号発生部と、
前記補正用デジタル信号を前記第１フィルタ回路の出力信号に乗算する乗算部とを具備することを特徴とする無線受信回路。
【請求項４】
前記周波数誤差検出部は、前記第２フィルタ回路の出力信号のゼロクロス地点に基づいて、前記参照信号の見かけ上の周期を特定することを特徴とする請求項３記載の無線受信回路。
【請求項５】
アンテナを介して受信された受信信号を復調する無線受信回路において、
クロック信号を発生するクロック信号発生部と、
前記クロック信号発生部よりも高い周波数精度で参照信号を発生する参照信号発生部と、
前記クロック信号に従って前記受信信号をＡＤ変換する第１ＡＤＣと、
前記クロック信号に従って前記参照信号をＡＤ変換する第２ＡＤＣと、
前記参照信号発生部の公称周波数に対する、前記第２ＡＤＣの出力信号に基づいて特定される前記参照信号の見かけ上の周波数のずれに基づいて前記クロック信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、
前記検出されたクロック信号の周波数誤差に応じた補正周波数で振動する波形を表す補正用デジタル信号を発生する補正信号発生部と、
前記補正用デジタル信号を前記第１ＡＤＣの出力信号に乗算する乗算部とを具備することを特徴とする無線受信回路。
【請求項６】
アンテナを介して受信された受信信号を復調する無線受信回路において、
クロック信号を発生するクロック信号発生部と、
前記クロック信号発生部よりも高い周波数精度で参照信号を発生する参照信号発生部と、
前記受信信号に対して前記参照信号を加算した加算信号を発生する加算部と、
前記クロック信号に従って前記加算信号をＡＤ変換するＡＤＣと、
前記ＡＤＣの出力信号に含まれる前記受信信号の周波数又はそれに応じた周波数の信号成分を通過させ、前記参照信号発生部の公称周波数の信号成分を除去するフィルタ回路と、
前記参照信号発生部の公称周波数に対する、前記ＡＤＣの出力信号に基づいて特定される前記参照信号の見かけ上の周波数のずれに基づいて、前記クロック信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、
前記検出されたクロック信号の周波数誤差に応じた補正周波数で振動する波形を表す補正用デジタル信号を発生する補正信号発生部と、
前記補正用デジタル信号を前記フィルタ回路の出力信号に乗算する乗算部とを具備することを特徴とする無線受信回路。
【請求項７】
前記クロック信号発生部はＳＡＷ発振器を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち一項に記載の無線受信回路。
【請求項８】
前記参照信号発生部は水晶発振器を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち一項に記載の無線受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、スマートフォン、モバイルルータ等のモバイル端末の無線通信による通信量は、端末装置の高機能化や、動画像ファイルや楽曲ファイル等の配信コンテンツの充実に伴って、年々増加し続けている。そういった需要に対応するために、無線通信技術の開発も進んでいる。現在は、第４世代の通信規格に対応した種々の端末装置や基地局設備の普及が進み、一般に広く利用されている。
【０００３】
無線通信端末装置のアンテナを介して送受信される信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号と呼ばれる、高い周波数を持つ信号である。ダイレクトコンバージョン方式の無線通信回路では、例えば、アンテナで受信したＲＦ信号は、ＲＦ受信回路でローカル発振器の出力信号と乗算され、これによりベースバンド信号と呼ばれる、通信によってやり取りする情報そのものを含む帯域の信号へとダウンコンバートされる。ベースバンド信号は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ−デジタル変換器）によりデジタル信号に変換され、デジタル信号に変換されたベースバンド信号は、復調部により復調され、通信によってやり取りする情報そのものを表すシステムの入力データに変換される。ダイレクトコンバージョン方式の無線通信回路において、ＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートする方法は他にもあり、例えば、ＡＤＣによるアンダーサンプリングを利用することでＡＤＣを周波数変換器として機能させ、ＡＤＣでＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートすることができる。この方法は、部品点数を削減できるため無線受信回路の部品コストを抑制するのに効果的である。
【０００４】
ＡＤＣによるＡＤ変換の変換精度は、例えばＡＤＣに供給されるクロック信号のスペクトル純度に依存する。そのため、スペクトル純度の高いクロック信号を発生する発生源の使用が望まれる。スペクトル純度の高い発振信号を発生する発振器としてＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：弾性表面波）発振器がある。ＳＡＷ発振器をクロック信号の発生源として使用することで、スペクトル純度起因のＡＤ変換の精度の劣化は抑制できる。一方で、ＳＡＷ発振器は温度特性が良好ではないため、ＳＡＷ発振器から実際に出力された信号の周波数は不安定である。クロック信号の周波数の変動は、特にＡＤＣを周波数変換器として動作させる場合に、ＡＤＣの出力信号の周波数変動を引き起こし、ビットエラー率の劣化等の通信品質の劣化を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的の一つは、ＡＤＣによるＡＤ変換の精度の向上により、無線受信回路の受信性能を向上させることにある。ＡＤＣのＡＤ変換精度を向上するために、従来、スペクトル純度は高いが出力周波数が不安定である発振器を、クロック信号の発生源として使用した無線受信回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係る無線受信回路は、アンテナを介して受信された受信信号を復調する無線受信回路である。無線受信回路は、クロック信号を発生するクロック信号発生部と、前記クロック信号発生部よりも高い周波数精度で参照信号を発生する参照信号発生部と、前記クロック信号に従って前記受信信号をＡＤ変換する第１ＡＤＣと、前記クロック信号に従って前記参照信号をＡＤ変換する第２ＡＤＣと、前記参照信号発生部の公称周期に対する、前記第２ＡＤＣの出力信号から特定される前記参照信号の見かけ上の周期のずれに基づいて前記クロック信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、前記検出されたクロック信号の周波数誤差に応じた補正周波数で振動する波形を表す補正用デジタル信号を発生する補正信号発生部と、前記補正用デジタル信号を前記第１ＡＤＣの出力信号に乗算する乗算部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の周波数誤差検出部による周波数誤差の検出処理を説明する補足説明図である。
【図３】図３は、図１の周波数誤差検出部による周波数誤差の検出処理を説明する他の補足説明図である。
【図４】図４は、図１の周波数誤差検出部の他の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１、第２実施形態に係る無線受信回路について説明する。第１、第２実施形態に係る無線受信回路は、携帯電話端末装置や基地局等の高周波を扱う装置に組み込まれて使用される。第１、第２実施形態に係る無線受信回路は、ダイレクトコンバージョン方式の無線通信システムに対応する。ダイレクトコンバージョン方式に対応する無線受信回路は、高い周波数の受信信号を低い周波数のベースバンド信号に変換するために、受信信号に対してキャリア信号を乗算する乗算器と、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、デジタル信号に変換されたベースバンド信号を復調する復調部とを備える。このような無線受信回路において、ＡＤＣのサンプリング方式にアンダーサンプリング方式を採用することで、ＡＤＣを高い周波数の入力信号を低い周波数のベースバンド信号に変換する周波数変換器として動作させることができる。この無線受信回路は、部品点数を削減できるため回路コストの抑制に効果的である。しかしながら、特にＡＤＣを周波数変換器（ダウンコンバータ）としても動作させるような無線受信回路の場合、ＡＤＣに入力されるクロック信号がダウンコンバージョンにおいて受信信号に乗算されるキャリア信号に相当するため、ＡＤＣに供給されるクロック信号のスペクトル純度とクロック信号の周波数安定性とが無線受信回路の受信性能に影響を及ぼす。例えば、クロック信号のスペクトル純度が低い場合、サンプリング点がばらつき、ＡＤ変換の変換精度が悪化する。このサンプリング点のばらつきは、特にＡＤＣに入力される信号の周波数が高いときに大きい。また、クロック信号の出力周波数が公称周波数に対してシフトした場合、高い周波数の受信信号を適切な周波数のベースバンド信号に変換できなくなり、後段の復調処理が正確にできなくなってしまう。
【０００９】
第１、第２実施形態に係る無線受信回路は、クロック信号の発生源に、スペクトル純度が高い発振信号を発生するＳＡＷ発振器を用いる。ＳＡＷ発振器は圧電基板上に圧電基板上の電極形状、基板材料等に応じた周波数（公称周波数）の発振信号を発生する。ＳＡＷ発振器により発生される発振信号のスペクトル純度は、発振周波数が高い場合でも、発振周波数が低い場合に比べて大きく劣化しない。これにより、ＡＤＣに供給されるクロック信号のスペクトル純度を高くすることができる。一方で、ＳＡＷ発振器の温度変化、ＳＡＷ発振器への衝撃等により、ＳＡＷ発振器から実際に出力された信号の周波数は、公称周波数に対して変動する。この周波数変動は公称周波数の±０．０１％程度である。第１、第２実施形態に係る無線受信回路は、ＳＡＷ発振器から実際に出力されたクロック信号の周波数と公称周波数との間の周波数誤差を検出し、その周波数誤差を用いて、ＡＤＣの出力信号を補正する機能を備える。これにより、ＡＤＣの出力信号に含まれるクロック信号の周波数誤差の影響を取り除き、受信信号を適切な周波数のベースバンド信号に変換することを可能にする。
【００１０】
（第１実施形態）  
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る無線受信回路は、第１ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ；帯域通過フィルタ）４０と、クロック信号発生部１１と、参照信号発生部１２と、第１ＡＤＣ１３と、第２ＡＤＣ１４と、周波数誤差検出部２２と、補正周波数計算部２３と、補正信号発生部２４と、第１乗算器２１と、復調部２５とを有する。  
周波数誤差検出部２２、補正周波数計算部２３、補正信号発生部２４及び復調部２５はデジタル信号処理を専門としたＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタルシグナルプロセッサ）等のマイクロプロセッサ２０に実装される。もちろん、これらの機能はＤＳＰに代えてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などに実装してもよい。しかしながら、第１ＡＤＣ１３の出力信号に対する補正処理を遅延なく実行できるように、ＣＰＵに比べて演算速度が速いＤＳＰを用いることが好ましい。
【００１１】
クロック信号発生部１１はＳＡＷ発振器を有する。ＳＡＷ発振器は高周波のクロック信号を発生する。クロック信号発生部１１により発生されるクロック信号はスペクトル純度の高い正弦波である。しかしながら、ＳＡＷ発振器の発振周波数は不安定であるため、クロック信号発生部１１から実際に出力されたクロック信号の周波数（クロック信号の出力周波数と呼ぶ。）は、クロック信号発生部１１（ＳＡＷ発振器）の公称周波数に対してずれる場合がある。クロック信号発生部１１の公称周波数に対するクロック信号の出力周波数の周波数差を周波数誤差と呼ぶ。クロック信号発生部１１により発生されたクロック信号は、第１ＡＤＣ１３と第２ＡＤＣ１４とＤＳＰ２０とに供給される。クロック信号発生部１１の公称周波数は、受信信号の所望周波数とベースバンド周波数とにより決まる。受信信号の所望周波数は、典型的にはその無線信号を送信した送信端末側の送信周波数に略等価である。ベースバンド周波数は、典型的には送信端末側でキャリア信号が乗算される前の元の信号の周波数と略等価である。例えば、受信信号の所望周波数が３．３ＧＨｚ、ベースバンド周波数が１００ＭＨｚである場合、クロック信号の周波数は例えば８００ＭＨｚと決まる。したがって、クロック信号発生部１１として、公称周波数８００ＭＨｚのＳＡＷ発振器が用いられる。なお、ここでは、クロック信号発生部１１の発振源としてＳＡＷ発振器を用いたが、スペクトル純度の高い発振特性を有するのであれば、クロック信号発生部１１の発生源として他の発振器、例えばサファイア、ダイヤモンド等の振動子を用いた発振器を用いてもよい。
【００１２】
第１ＢＰＦ４０は、アンテナ３０で受信した受信信号に含まれる所望周波数の信号成分を通過させ、所望周波数以外の周波数の信号成分を除去するための性能を備える。
【００１３】
第１ＡＤＣ１３は、第１ＢＰＦ４０を通過した受信信号をアンダーサンプリングを用いて、デジタル信号に変換する。サンプリング方式にアンダーサンプリング方式を用いることで、高い周波数の受信信号は、低い周波数のベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）される。サンプリング方式にアンダーサンプリング方式を用いるため、典型的にはサンプリング周波数はクロック信号の出力周波数に一致する。第１ＡＤＣ１３に入力する受信信号はクロック信号の出力周波数に従って周波数変換される。そのため、クロック信号の出力周波数の変動は、第１ＡＤＣ１３の出力信号の周波数の変動を引き起こす。第１ＡＤＣ１３の出力信号を、クロック信号の周波数誤差が補正されていない未補正のデジタルベースバンド信号と呼ぶ。未補正のデジタルベースバンド信号の周波数は、ベースバンド周波数に対してシフトされている。
【００１４】
第１乗算器２１は、未補正のデジタルベースバンド信号に対して、補正信号発生部２４により発生された補正用デジタル信号を乗算する。これにより、未補正のデジタルベースバンド信号に含有するクロック信号の周波数誤差の影響を取り除くことが可能となる。第１乗算器２１の出力信号をクロック信号の周波数誤差が補正された補正済のデジタルベースバンド信号と呼ぶ。理想的には、補正済のデジタルベースバンド信号の周波数はベースバンド周波数に一致する。
【００１５】
復調部２５は、補正済のデジタルベースバンド信号を復調し、システムの入力データを発生する。システムは、無線通信によるデータの送受信を要求する、任意のシステムであり、例えば、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）による入出力や、それを介した種々のアプリケーションプログラムである。
【００１６】
参照信号発生部１２はクロック信号発生部１１よりも高い周波数精度でアナログ参照信号を発生する。参照信号発生部１２は水晶発振器を有する。水晶発振器は高い周波数安定性を有する。そのため、参照信号発生部１２から実際に出力されたアナログ参照信号の周波数、周期は、参照信号発生部１２の公称周波数、公称周期に一致する。参照信号発生部１２に用いられる水晶発振器は任意のものでよいが、コストを考慮して、例えば公称周波数が１０ＭＨｚの水晶発振器が用いられる。なお、ここでは、参照信号発生部１２として水晶発振器を用いたが、周波数が安定しているのであれば、参照信号発生部１２として他の発振器、例えばＰＬＬ発振器等を用いることができる。
【００１７】
第２ＡＤＣ１４はクロック信号発生部１１により発生されたクロック信号を用いて、アナログ参照信号をデジタル信号に変換する。第２ＡＤＣ１４の出力信号をデジタル参照信号と呼ぶ。後述の周波数誤差検出部２２において、クロック信号の周波数誤差を検出するために、アナログ参照信号の１周期に含まれるサンプリング点数を利用する。そのため、分解能の観点から、第２ＡＤＣ１４のサンプリング周波数は高い方がよい。典型的には、第２ＡＤＣ１４のサンプリング周波数はクロック信号の出力周波数に一致する。
【００１８】
周波数誤差検出部２２は、デジタル参照信号に基づいて、クロック信号の周波数誤差を検出する。周波数誤差検出部２２によるクロック信号の周波数誤差の検出方法については後述する。
【００１９】
補正周波数計算部２３は、周波数誤差検出部２２により検出されたクロック信号の周波数誤差に基づいて、補正周波数を計算する。以下、補正周波数計算部２３による補正周波数の計算処理の具体例を説明する。ここでは説明を簡単にするため、周波数が３．３０ＧＨｚの受信信号を公称周波数が１．００ＧＨｚのクロック信号に従ってアンダーサンプリングし、ベースバンド周波数が０．３ＧＨｚのベースバンド信号に変換する場合を考える。例えば、周波数誤差検出部２２により検出された周波数誤差が＋０．０５ＧＨｚとする。
【００２０】
補正周波数計算部２３は、クロック信号発生部１１の公称周波数と周波数誤差とに基づいてクロック信号の出力周波数を計算する。ここでは、クロック信号発生部１１の公称周波数が１．００ＧＨｚ、周波数誤差＋０．０５ＧＨｚであるため、クロック信号の出力周波数は１．０５ＧＨｚと計算される。次に、補正周波数計算部２３は、計算したクロック信号の周波数で受信信号をアンダーサンプリングしたときの第１ＡＤＣ１３から出力される未補正のデジタルベースバンド信号の周波数を計算する。具体的には、未補正のデジタルベースバンド信号の周波数は、受信信号の周波数に対するクロック信号の周波数（或いはその整数倍の周波数）の周波数差で計算できる。ここでは、受信信号の周波数が３．３０ＧＨｚ、クロック信号の出力周波数が１．０５ＧＨｚであるため、未補正のデジタルベースバンド信号の周波数は０．１５ＧＨｚ、１．２ＧＨｚ、２．２５ＧＨｚと計算される。この中から実際に使用する周波数０．１５ＧＨｚを選択する。補正周波数計算部２３は、ベースバンド周波数に対する未補正のデジタルベースバンド信号の周波数の周波数差を示す補正周波数を計算する。ここでは、ベースバンド周波数が０．３ＧＨｚ、未補正のデジタルベースバンド信号の周波数が０．１５ＧＨｚであるため、補正周波数は０．１５ＧＨｚと計算される。以上の補正周波数計算部２３による計算処理により補正周波数が計算される。
【００２１】
補正信号発生部２４は、補正周波数計算部２３により計算された補正周波数で信号する波形（正弦波）を表す補正用デジタル信号を発生する。発生された補正用デジタル信号は第１乗算器２１に出力される。ここでは、補正周波数０．１５ＧＨｚの補正用デジタル信号が第１乗算器２１に出力される。第１乗算器２１は、第１ＡＤＣ１３から出力された未補正のデジタルベースバンド信号に対して、補正信号発生部２４から出力された補正用デジタル信号を乗算する。これにより、第１乗算器２１はベースバンド周波数の補正済のデジタルベースバンド信号を発生する。ここでは、周波数０．１５ＧＨｚの未補正のデジタルベースバンド信号に対して、補正周波数が０．１５ＧＨｚの補正用デジタル信号が乗算される。その結果、第１乗算器２１により周波数０．３ＧＨｚの補正済のデジタルベースバンド信号が発生される。補正済のデジタルベースバンド信号は復調部２５により復調され、システム入力データが発生される。
【００２２】
（第１の周波数誤差検出方法）  
図２、図３は、周波数誤差検出部２２による周波数誤差の検出方法を説明するための補足説明図である。図２は、周波数誤差のない周波数１．００ＧＨｚのクロック信号に従ってサンプリングされたアナログ参照信号を示している。図３は、周波数誤差がある周波数１．０２ＧＨｚのクロック信号に従ってサンプリングされたアナログ参照信号を示している。
【００２３】
第２ＡＤＣ１４によるＡＤ変換対象であるアナログ参照信号の周波数が安定しているため、第２ＡＤＣ１４に供給されるクロック信号の周波数変動は、参照信号発生部１２の公称周期に対する、第２ＡＤＣ１４の出力信号から特定されるアナログ参照信号の見かけ上の周期のずれを発生させる。このアナログ参照信号の見かけ上の周期ずれを検出することにより、クロック信号の周波数誤差を特定することができる。アナログ参照信号の見かけ上の周期ずれを検出するために、サンプリング点数を利用する。クロック信号の周波数変動は、アナログ参照信号の所定区間に含まれるサンプリング点数の変動を生じさせる。例えば、アナログ参照信号の所定区間に含まれるサンプリング点数は、クロック信号の出力周波数が高いほど多い。
【００２４】
周波数誤差検出部２２は、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の１周期に含まれるサンプリング点数と基準サンプリング点数との差に基づいて、クロック信号の周波数誤差を検出する。デジタル参照信号におけるアナログ参照信号の見かけ上の１周期は以下のように特定することができる。アナログ参照信号が正弦波である場合、デジタル参照信号からアナログ参照信号の電圧０Ｖに対応するデジタル値、いわゆるゼロクロス地点を検出すればよい。電圧０Ｖに対応するデジタル値が「１０００」である場合、デジタル参照信号においてデジタル値「１０００」が検出されてから次にデジタル値「１０００」が検出されるまでの区間がアナログ参照信号の見かけ上の半周期に対応する。デジタル参照信号においてデジタル値「１０００」を３回示す区間はアナログ参照信号の見かけ上の１周期に対応する。基準サンプリング点数は、クロック信号発生部１１の公称周波数と参照信号発生部１２の公称周波数とにより決まるアナログ参照信号の１周期に対応する区間内のサンプリング点数である。
【００２５】
図２に示すように、公称周波数１０ＭＨｚのアナログ参照信号を、クロック信号発生部１１の公称周波数１．００ＧＨｚに従ってサンプリングし、デジタル参照信号に変換した場合、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の１周期に含まれるサンプリング点数は１０１である。周波数誤差検出部２２は、サンプリング点数「１０１点」を基準サンプリング点数のデータとして保持する。このとき、１点のサンプリング点数の変動は、１．００ＧＨｚ／１００＝０．０１ＧＨｚのクロック信号の周波数誤差に対応する。基準サンプリング点数に対するサンプリング点数の差に応じた周波数誤差を計算することができる。図３に示すように、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の１周期に含まれるサンプリング点数が「１０６点」である場合、基準サンプリング点数に対する差が＋５点であるから、クロック信号の周波数誤差が＋０．０５ＧＨｚと計算することができる。
【００２６】
なお、デジタル参照信号は離散値であるため、ゼロクロス地点がアナログ参照信号の周期開始点及び周期終了点に一致するとは限らない。この場合、デジタル参照信号においてアナログ参照信号の極性反転を検出することにより、デジタル参照信号におけるアナログ参照信号のゼロクロス地点を特定することができる。デジタル参照信号において、デジタル値「１０００」を挟む前後のデジタル値、例えば、連続する２つのサンプリング点のそれぞれのデジタル値が「０１１１」と「１００１」とであれば、その間にアナログ参照信号のゼロクロス地点があることを特定できる。デジタル参照信号が連続的に３回極性反転を示す区間がアナログ参照信号の１周期に対応する。
【００２７】
また、サンプリング点を計数する区間はアナログ参照信号の１周期に限定されない。例えば、計数する区間は、アナログ参照信号の半周期であってもよいし、１０周期であってもよい。また、計数する区間は、周期単位ではなく、例えば、デジタル参照信号において、予め設定した第１デジタル値が検出されてから予め設定した第２デジタル値が検出されるまでの区間であってもよい。このように、サンプリング点数を計数する区間は任意に設定することができる。
【００２８】
また、デジタル参照信号におけるアナログ参照信号の周期を特定するために、デジタル参照信号におけるアナログ参照信号のゼロクロス地点を特定したが、例えばピーク電圧値又は予め決めた電圧値を特定することで、デジタル参照信号におけるアナログ参照信号の１周期を特定することができる。しかしながら、アナログ参照信号が正弦波である場合、アナログ参照信号のゼロクロス地点の近傍の波形の傾きが大きく、ノイズに強い。そのため、ゼロクロス地点を特定する方法が好適である。
【００２９】
（第２の周波数誤差検出方法）  
なお、周波数誤差検出部２２によるクロック信号の周波数誤差の検出方法はこれに限定されない。参照信号発生部１２として水晶発振器を使用しているため、アナログ参照信号の周波数は安定している。また、クロック信号の出力周波数は、参照信号発生部１２の公称周波数よりも高く、サンプリング定理の条件を満たす。そのため、クロック信号の出力周波数が安定している場合、第２ＡＤＣ１４から出力されるデジタル参照信号の周波数は、第２ＡＤＣ１４に入力されるアナログ参照信号の周波数に一致する。しかしながら、クロック信号の出力周波数が安定していないのであれば、デジタル参照信号の周波数は参照信号発生部１２の公称周波数に対して必ずしも一致しない。クロック信号の周波数変動は、デジタル参照信号の周波数の参照信号発生部１２の公称周波数に対する周波数変動を引き起こす。デジタル参照信号の周波数変動は、第２ＡＤＣ１４に入力されるアナログ参照信号の見かけ上の周波数変動と等価である。そのため、デジタル参照信号によりアナログ参照信号の見かけ周波数を特定することができる。例えばクロック信号の出力周波数がクロック信号発生部１１の公称周波数に対して低い場合、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の見かけ周波数は、参照信号発生部１２の公称周波数に対して高い。同様に、クロック信号の出力周波数がクロック信号発生部１１の公称周波数に対して高い場合、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の見かけ周波数は、参照信号発生部１２の公称周波数に対して低い。このように、デジタル参照信号の周波数を検出することにより、クロック信号の周波数誤差を検出することができる。
【００３０】
図４は、図１の周波数誤差検出部２２の構成を示すブロック図である。周波数誤差検出部２２は、第２乗算器２２１、ＮＣＯ(Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：数値制御発振器)２２２、ＬＰＦ(Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過フィルタ)２２３、及び周波数誤差計算部２２４を有する。ＮＣＯ２２２は第２乗算器２２１とともにデジタルＰＬＬ回路を構成する。デジタルＰＬＬ回路は、第２ＡＤＣ１４の出力信号に基づいて、クロック信号の周波数変動に伴って変動するアナログ参照信号の見かけ上の周波数を特定する。具体的には、ＮＣＯ２２２は、第２乗算器２２１の出力信号に応じた周波数の正弦波を表すデジタル信号を発生する。第２乗算器２２１は第２ＡＤＣ１４から出力されたデジタル参照信号に対してＮＣＯ２２２から出力されたデジタル信号を乗算する。これにより、第２乗算器２２１の出力信号は、ＮＣＯ２２２から出力されたデジタル信号のデジタル参照信号に対する位相差、周波数差を示す。第２乗算器２２１の出力信号はＮＣＯ２２２に帰還されると共に、ＬＰＦ２２３を介して周波数誤差計算部２２４に入力される。第２乗算器２２１の出力信号をＮＣＯ２２２に帰還させることで、ＮＣＯ２２２は第２ＡＤＣ１４の出力信号（デジタル参照信号）に追従する。その結果、ＮＣＯ２２２は、デジタル参照信号の周波数に一致する周波数の正弦波を示すデジタル信号を発生する。このとき、第２乗算器２２１の出力信号はデジタル参照信号の周波数を示す。ＬＰＦ２２３は、第２乗算器２２１の出力信号に含まれる高い周波数のノイズ成分を除去する。周波数誤差計算部２２４は、第２乗算器２２１から出力されＬＰＦ２２３を通過したデジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の見かけ周波数と参照信号発生部１２の公称周波数とに基づいて、クロック信号の周波数誤差を計算する。具体的には、クロック信号の出力周波数は、アナログ参照信号の見かけ周波数に対する参照信号発生部１２の公称周波数の比にクロック信号発生部１１の公称周波数を乗算して得られる。例えば、参照信号発生部１２の公称周波数が１０ＭＨｚ、クロック信号発生部１１の公称周波数が１．０ＧＨｚ、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の見かけ周波数が１０．１ＭＨｚである場合、クロック信号の出力周波数は約０．９９ＧＨｚ｛（１０ＭＨｚ／１０．１ＭＨｚ）×１．０ＧＨｚ｝と計算することができる。
【００３１】
以上説明した第１実施形態に係る無線受信回路によれば、第１ＡＤＣ１３のクロック信号として、周波数が不安定な発振信号を発生するクロック信号発生部１１を用いた場合であっても、第１ＡＤＣ１３の出力信号からクロック信号の周波数誤差による影響を除去することができる。これにより、例えばクロック信号の発生源として、周波数安定性は低いがスペクトル純度が高いＳＡＷ発振器を用いることができる。第１ＡＤＣ１３に供給されるクロック信号のスペクトル純度を高くできることで、スペクトル純度が起因となるクロック・エッジのばらつきを抑制し、第１ＡＤＣ１３によるＡＤ変換の変換精度を向上させることができる。第１ＡＤＣ１３によるＡＤ変換精度の向上は、無線受信回路の受信性能を向上させる。
【００３２】
（第２実施形態）  
第１実施形態では、受信信号とアナログ参照信号とが第１ＡＤＣ１３と第２ＡＤＣ１４とによりそれぞれ個別にＡＤ変換されていたが、受信信号にアナログ参照信号を加算して得られる信号を単一のＡＤＣでＡＤ変換してもよい。図５は、第２実施形態に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る無線受信回路は、第１実施形態に係る無線受信回路から第２ＡＤＣ１４を除去し、加算器１５と第２ＢＰＦ２６と第３ＢＰＦ２７とを追加して構成される。
【００３３】
加算器１５は、第１ＡＤＣ１３の前段に配置され、受信信号に対してアナログ参照信号を加算する。アナログ参照信号が加算された受信信号（以下、単に加算信号と呼ぶ。）は第１ＡＤＣ１３に入力される。
【００３４】
第１ＡＤＣ１３は、加算器１５から出力された加算信号をアンダーサンプリングを用いて、デジタル信号に変換する。このときのサンプリング周波数はクロック信号の出力周波数に一致する。その結果、加算信号に含まれる高い周波数の受信信号成分は、低い周波数のベースバンド信号に変換される。
【００３５】
第１ＡＤＣ１３の出力信号は、第３ＢＰＦ２７を介して周波数誤差検出部２２に入力される。第３ＢＰＦ２７は、参照信号発生部１２の公称周波数を含む周波数帯域の信号を通過させ、他の周波数の信号を除去する性能を備える。同じ目的を達成できるのであれば、第３ＢＰＦ２７は、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ；低域通過フィルタ）であってもよい。これにより、第１実施形態と同様に、周波数誤差検出部２２にはデジタル参照信号が入力される。図２を参照して説明したように、周波数誤差検出部２２は、デジタル参照信号により特定されるアナログ参照信号の１周期に含まれるサンプリング点数と基準サンプリング点数との差に基づいて、クロック信号の周波数誤差を検出する。補正周波数計算部２３は、周波数誤差検出部２２により検出されたクロック信号の周波数誤差に基づいて、補正周波数を計算する。補正信号発生部２４は、補正周波数計算部２３により計算された補正周波数で振動する波形（正弦波）を表す補正用デジタル信号を発生する。
【００３６】
もちろん、周波数誤差検出部２２によるクロック信号の周波数誤差の検出方法は、図３を参照して説明した方法でもよい。デジタルＰＬＬは、入力信号から所定の周波数の信号成分を抽出するＢＰＦの機能を兼ねる。この機能を利用することで、デジタルＰＬＬは、デジタル信号に変換された加算信号から参照信号発生部１２の公称周波数及びその近傍周波数の信号成分を抽出することができる。これにより、第３ＢＰＦ２７を不要とすることができる。
【００３７】
第１ＡＤＣ１３の出力信号は、第２ＢＰＦ２６を介して第１乗算器２１に入力される。第２ＢＰＦ２６は、ベースバンド周波数を含む周波数帯域の信号を通過させ、参照信号発生部１２の公称周波数を含む周波数帯域の信号を除去するための性能を備える。同じ目的を達成できるのであれば、第２ＢＰＦ２６は、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ；高域通過フィルタ）等であってもよい。第１実施形態と同様に、第１乗算器２１には未補正のデジタルベースバンド信号が入力される。第１乗算器２１は、未補正のデジタルベースバンド信号に対して、補正信号発生部２４により発生された補正用デジタル信号を乗算し、クロック信号の周波数誤差が補正された補正済のデジタルベースバンド信号を発生する。復調部２５は、補正済のデジタルベースバンド信号を復調し、システムの入力データを発生する。
【００３８】
以上説明した第２実施形態に係る無線受信回路によれば、第１実施形態に係る無線受信回路と同様の効果を得られる。さらに、第１実施形態に係る無線受信回路と比較して、ＢＰＦ等のフィルタの数は増えるがＡＤＣの数を減らすことができ、これにより回路の部品コストを低減できるかもしれない。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１１…クロック信号発生部、１２…参照信号発生部、１３…第１ＡＤＣ、１４…第２ＡＤＣ、２０…ＤＳＰ、２１…第１乗算器、２２…周波数誤差検出部、２３…補正周波数計算部、２４…補正信号発生部、２５…復調部、３０…アンテナ、４０…第１ＢＰＦ。
【図１】
2019009514.tif 000003
【図２】
2019009514.tif 000004
【図３】
2019009514.tif 000005
【図４】
2019009514.tif 000006
【図５】
2019009514.tif 000007