(57)【要約】【課題】  クロック周波数・位相の調整により高調波の周波数と電界強度を変更させ、高調波が受信帯域内であっても受信感度が最大となるように、クロックの調整を行うことができる無線機器を提供する。【解決手段】  無線機器において、電波を受信した場合の受信感度を測定可能な受信部とクロック信号を発生するクロック信号発生部と、クロック信号発生部で生成したクロック信号の周波数及び位相を調整するクロック周波数・位相調整部と、クロック信号の周波数及び位相を調整するための電波を送信する送信部と、送信部とクロック周波数・位相調整部を制御する制御部と、制御部の内部または外部に備えられ、クロック信号の周波数及び位相の値を記憶する記憶部とを有し、制御部は、受信部で電波を受信する際の受信感度が最大になるように、送信部とクロック周波数・位相調整部を制御する。【選択図】      図１
2015037214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を受信するアンテナを備えた無線機器において、
電波を受信した場合の受信感度を測定可能な受信部と、
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で生成した前記クロック信号の周波数及び位相を調整するクロック周波数・位相調整部と、
前記クロック信号の周波数及び位相を調整するための電波を送信する送信部と、
前記送信部と前記クロック周波数・位相調整部を制御する制御部と、
前記制御部の内部または外部に備えられ、前記クロック信号の周波数及び位相の値を記憶する記憶部と、
を有し、
前記制御部は、前記受信部で電波を受信する際の受信感度が最大になるように、前記送信部と前記クロック周波数・位相調整部を制御することを特徴とする無線機器。
【請求項２】
前記制御部が前記送信部と前記クロック周波数・位相調整部とを制御する場合は、
前記クロック信号の周波数及び位相を順次変更しながら前記受信部で前記受信感度を測定して前記記憶部へ記憶し、前記受信感度が最大になる前記クロック信号の周波数及び位相を前記記憶部から呼び出すことを特徴とする請求項１に記載の無線機器。
【請求項３】
前記送信部は、電波を送信するアンテナに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無線機器。
【請求項４】
前記送信部は、前記クロック信号の周波数及び位相を調整するためのテストパケットを送信することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無線機器。
【請求項５】
前記制御部は、複数の前記クロック信号発生部と前記クロック周波数・位相調整部とを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線機器。
【請求項６】
電波を受信する無線受信方法において、
電波を受信した場合の受信感度を測定するステップと、
クロック信号を発生するステップと、
前記クロック信号を発生するステップで生成した前記クロック信号の周波数及び位相を調整するステップと、
前記クロック信号の周波数及び位相を調整するための電波を送信するステップと、
前記送信するステップと前記クロック信号の周波数及び位相を調整するステップとを制御するステップと、
前記クロック信号の周波数及び位相の値を記憶するステップと、
を有し、
前記制御するステップは、電波を受信する際の受信感度が最大になるように、前記送信ステップと前記クロック信号の周波数及び位相を調整するステップとを制御するステップを有することを特徴とする無線受信方法。
【請求項７】
前記送信ステップと前記クロック信号の周波数及び位相を調整するステップとを制御するステップは、
前記クロック信号の周波数及び位相を順次変更しながら前記受信感度を測定して前記記憶するステップと、前記受信感度が最大になる前記クロック信号の周波数及び位相を記憶部から呼び出すステップを有することを特徴とする請求項６に記載の無線受信方法。
【請求項８】
前記送信ステップと前記クロック信号の周波数及び位相を調整するステップとを制御するステップは、
前記クロック信号の周波数を順次変更しながら前記受信感度を測定して記憶するステップと、
前記受信感度が最大になる前記クロック信号の周波数を前記記憶部から呼び出すステップと、
前記クロック信号の位相を順次変更しながら前記受信感度を測定して記憶するステップと、
前記受信感度が最大になる前記クロック信号の位相を記憶部から呼び出すステップを有することを特徴とする請求項６に記載の無線受信方法。
【請求項９】
前記制御するステップが、複数のクロック信号発生部とクロック周波数・位相調整部に対して行われる場合は、位相調整は、最初の前記クロック周波数・位相調整部に対して行われた位相調整値を基準とすることを特徴とする請求項６、７または８のいずれかに記載の無線受信方法。
【請求項１０】
前記制御するステップは、受信周波数の変更、パケットエラーの頻発、前記受信感度の著しい悪化の少なくとも一つを検出した場合には、再度実施されることを特徴とする請求項６、７、８または９のいずれかに記載の無線受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線機器に関し、特に受信感度の劣化を低減する無線機器と無線受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線機器は、装置の小型化・動作クロックの高速化により、無線機器内部のクロック信号の高調波成分が、無線通信に使用する受信周波数の帯域において干渉し、受信感度劣化が起きることある。また装置の多機能化により、機器内部のクロック信号の数が増えるような場合では、各々のノイズが複雑に合わされることで、より大きな影響を及ぼすという場合もある。図１１、図１２は、無線機器の受信周波数と高調波の関係を示した図である。図１１では、無線通信の受信帯域とクロックの高調波が離れていて問題とはならない。しかしながら近年、無線機器の高速化に伴って受信帯域幅が非常に広くなり、図１２のように、クロックの高調波が受信帯域外へ排除できない場合がある。
【０００３】
そこで、このような干渉を防止するために、クロック信号を処理する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、リングオシレータの数を切り替えることにより、発振回路の周波数を変える技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、クロックの誤差を補正して、受信性能を向上させる技術が開示されている。
【０００６】
特許文献３では、クロックの位相調整を行い、性能劣化を抑制する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献４では、クロック位相調整に不具合があっても、システム全体の信頼性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９２９７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２７９４６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１８７４６号公報
【特許文献４】特開平０８−２２１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１―４に記載の技術では、個別のクロックに対して対処可能ではあるが、近年の無線機器の動作クロックの高速化や装置の多機能化により、各々のノイズが複雑に合わされた場合の影響に対しては、対応が困難であるという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、上述した課題を解決する無線機器と無線受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、電波を受信する無線機器において、電波を受信した場合の受信感度を測定可能な受信部と、クロック信号を発生するクロック信号発生部と、クロック信号発生部で生成したクロック信号の周波数及び位相を調整するクロック周波数・位相調整部と、クロック信号の周波数及び位相を調整するための電波を送信する送信部と、送信部とクロック周波数・位相調整部を制御する制御部と、制御部の内部または外部に備えられ、クロック信号の周波数及び位相の値を記憶する記憶部とを有し、制御部は、受信部で電波を受信する際の受信感度が最大になるように、送信部とクロック周波数・位相調整部を制御することを特徴としている。
【００１２】
また、電波を受信するアンテナを備えた無線受信方法において、電波を受信した場合の受信感度を測定するステップと、クロック信号を発生するステップと、クロック信号を発生するステップで生成したクロック信号の周波数及び位相を調整するステップと、クロック信号の周波数及び位相を調整するための電波を送信するステップと、送信するステップとクロック信号の周波数及び位相を調整するステップとを制御するステップと、クロック信号の周波数及び位相の値を記憶するステップとを有し、制御するステップは、電波を受信する際の受信感度が最大になるように、送信ステップとクロック信号の周波数及び位相を調整するステップとを制御するステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クロック周波数・位相の調整により高調波の周波数と電界強度を変更させ、高調波が受信帯域内であっても極力干渉の影響が小さくなり、受信感度が最大となるようにクロックの調整を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における無線機器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における無線機器の通常動作に至る準備段階のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における無線機器において、クロック調整の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるクロック調整時の周波数ｆと位相θの変更の順番を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における調整時間の短縮を図る動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態における調整時間の短縮を図る場合のクロック調整時の周波数ｆと位相θの変更の順番を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における無線機器の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の無線機器の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態の複数クロック信号の位相関係を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の無線機器の動作を示すフローチャートである。
【図１１】無線機器の受信周波数と高調波の関係を示した図である。
【図１２】無線機器の受信周波数と高調波の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である無線機器の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、無線機器は、無線通信および受信感度調整モードでテストパケットを受信するアンテナ２０１と、受信感度を測定・監視する受信部２０２を備えている。また、受信感度調整モード時にテストパケットを送信するアンテナ２０３及び調整モード用テストパケット送信部２０４を備えている。受信部２０２と調整モード用テストパケット送信部２０４は、全体を制御する制御部２０５に接続されている。また、制御部２０５には、制御の対象となるクロック信号発生部２０６と、制御部２０５からの指示によりクロック信号の周波数と位相の調整を行うクロック周波数・位相調整部２０７が接続されている。さらに、制御部２０５には、クロック調整にて測定した受信感度とクロック周波数・位相の設定値データを保存する調整データ格納部２０８が接続されている。
【００１８】
本発明の第１の実施形態の無線機器の動作について、図１、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の無線機器の通常動作に至る準備段階のフローチャートを示す図である。
【００１９】
第１の実施形態の無線機器は、電源が起動すると、受信部２０２および制御部２０５が、その無線機器が置かれた環境で無線通信に使用する周波数を確認する（Ｓ３０１）。確認した周波数において過去にクロック調整をした履歴があるかを、制御部２０５が調整データ格納部２０８に確認する（Ｓ３０２）。履歴があれば、調整データ格納部２０８からクロック信号の周波数・位相設定値を呼び出して、クロック周波数・位相調整部２０７にて設定し（Ｓ３０６）、通常動作を開始する（Ｓ３０７）。履歴がなければ、クロック調整モードを実行する（Ｓ３０３）。Ｓ３０１で確認した受信周波数を調整モード用テストパケット送信部２０４に設定する（Ｓ３０４）。その周波数で送信されるテストパケットを利用して受信部２０２で受信感度を測定し、制御部２０５およびクロック周波数・位相調整部２０７で周波数ｆと位相θをそれぞれ変更する。測定した受信感度・周波数ｆ・位相θの設定値を調整データ格納部２０８に保存し、これらの動作を繰り返してクロック調整を行う（Ｓ３０５）。クロック調整の動作については後述する。クロック調整が完了すると、通常動作を開始する（Ｓ３０７）。
【００２０】
次に、クロック調整の詳細な動作について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の無線機器において、クロック調整の動作を示すフローチャートである。図４は、クロック調整時の周波数ｆと位相θの変更の順番を示す図である。
【００２１】
クロック調整が開始されると、調整モード用テストパケット送信部２０４がテストパケットの送信を始める（Ｓ４０１）。制御部２０５によって、クロック信号発生部２０６より送出されるクロック信号のクロック周波数ｆ、位相θを初期値に設定する（Ｓ４０２）。ここで、初期値は、例えばｆ＝ｆｍｉｎ、θ＝θｍｉｎ＝０（位相調整なしの状態）とし、クロック信号の設定可能範囲ｆｍｉｎ≦ｆ≦ｆｍａｘ、θｍｉｎ＝０≦θ＜θｍａｘ＝２πは予め調整データ格納部２０８に保存しておく。
【００２２】
調整時には、調整モード用テストパケット送信部２０４は、受信感度点付近の任意の送信パワーでテストパケットを送信し、受信部２０２でパケットを受信する。受信部２０２がパケットエラーレート(以降ＰＥＲと記す)を測定し、ＰＥＲが任意に設定する閾値以下であれば送信パワーを上げ、閾値以上であれば送信パワーを下げる。ＰＥＲが予め決められた値となる時の受信強度を受信感度とする（Ｓ４０３）。
【００２３】
受信感度測定完了毎に、測定した受信感度の値とその時のクロック周波数ｆと位相θの設定値を調整データ格納部２０８に保存する（Ｓ４０４）。その後、位相θ=θｍａｘまで測定されたか確認する（Ｓ４０５）。測定完了していなければ、周波数ｆを固定したまま位相θを任意のΔθだけ変更し（Ｓ４０６）、受信感度測定（Ｓ４０３）と測定結果の保存（Ｓ４０４）を繰り返し実施する（Ｓ４０３）〜（Ｓ４０６）。
【００２４】
位相θ=θｍａｘまで測定完了したところで、周波数ｆ＝ｆｍａｘまで測定されたか確認する（Ｓ４０７）。測定完了していなければ、周波数ｆを任意のΔｆだけ変更し（Ｓ４０８）、受信感度測定に戻る（Ｓ４０３）。
【００２５】
このように位相変化による受信感度測定（Ｓ４０３）〜（Ｓ４０６）と周波数の変更（Ｓ４０８）を繰り返すことにより、図４の矢印が示す順番で測定され、全ての設定可能なクロック周波数と位相の組み合わせに対する受信感度を測定できる。全測定が完了すると、制御部２０５が、受信感度の最も良いクロック周波数と位相の設定値を調整データ格納部２０８から呼び出し、クロック周波数・位相調整部２０８に設定する（Ｓ４０９）。発明が解決しようとする課題の欄で述べたように、図１の無線受信機でクロックの高調波が発生していてしかも受信帯域が広い場合は、その高調波が受信帯域に含まれてしまう。受信感度が最大になるクロック周波数と位相を求めることによって、高調波の影響が最小になるクロック周波数と位相を求めることができる。
【００２６】
また、同じ受信感度となる調整ポイントが複数ある場合は、調整時に記録しておいたそのポイントの上下左右隣りのポイントを含む５ポイントの平均値を求め、平均した受信感度が高い方を選択する。値が同じ場合、さらに斜め右上,左上,右下,左下を加えた９ポイントで同様の操作を行う。それでも同じ場合は、適宜どちらかを選択する。例えば周波数の低い方を選択する。
【００２７】
このようにして、クロック周波数・位相の調整により高調波の周波数と電界強度を変更させ、高調波が受信帯域内であっても極力干渉の影響が小さくなり、受信感度が最大となるようにクロックの調整を行うことができる。
【００２８】
なお本実施形態では調整データ格納部２０８は制御部２０５の外部に設けたが、制御部の内部に設けても良い。
【００２９】
また、図５及び図６を用いて、調整時間の短縮を図る方法を説明する。
【００３０】
図５は、本発明の第１の実施形態における調整時間の短縮を図る動作のフローチャートを示す図である。図６は、調整時間の短縮を図る場合のクロック調整時の周波数ｆと位相θの変更の順番を示す図である。
【００３１】
クロック調整準備としてのテストパケット送信開始（Ｓ４１０）およびクロック周波数と位相の初期値の設定（Ｓ４１１）は、図３の（Ｓ４０１）および（Ｓ４０２）と同様の手順で動作する。調整モード用テストパケット送信部２０４がテストパケットを送信し受信部２０２で受信して受信感度を測定する（Ｓ４１２）。測定完了後、測定した受信感度の値とその時のクロック周波数ｆと位相θの設定値を調整データ格納部２０８に保存する（Ｓ４１３）。
【００３２】
まず周波数ｆ＝ｆｍａｘとなるまで測定されたか確認する（Ｓ４１４）。周波数ｆ＝ｆｍａｘまで測定完了していなければ、位相θを固定したまま周波数ｆを任意のΔｆだけ変更し（Ｓ４１５）、受信感度測定と測定結果の保存を繰り返し実施する（Ｓ４１２）〜（Ｓ４１５）、（図６のＡ部）。
【００３３】
周波数ｆ＝ｆｍａｘまで測定したら、周波数調整のための測定は完了となり、制御部２０５が受信感度が最大となる最も良い周波数条件を調整データ格納部２０８から呼び出し、クロック周波数・位相調整部２０７に設定する（Ｓ４１６）。
【００３４】
上記周波数調整時と同様に受信感度測定（Ｓ４１７）、測定結果の保存（Ｓ４１８）を実施し、次に、位相θ=θｍａｘまで測定されたか確認する（Ｓ４１９）。位相θ=θｍａｘまで測定完了していなければ、周波数ｆは固定したまま位相θを任意のΔθだけ変更し（Ｓ４２０）、受信感度測定と測定結果の保存を繰り返し実施する（Ｓ４１７）〜（Ｓ４２０）、（図６のＢ部）。
【００３５】
位相θ=θｍａｘまで測定したら、位相調整のための測定は完了となり、制御部２０５が受信感度が最大となる最も良いクロック位相条件を調整データ格納部２０８から呼び出し、クロック周波数・位相調整部２０７に設定する（Ｓ４２１）。
【００３６】
以上のように図５の簡易なクロック調整の動作は、周波数ｆと位相θの組み合わせを限定することにより、図３のクロック調整の動作に比べて、クロック調整時間の大幅な短縮を図ることができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第２の実施形態の無線機器の構成を示す図である。第２の実施形態では、例えば周波数やデューティ比等が異なる２種類以上のクロック信号を調整する。
【００３７】
図７において、無線機器は、無線通信およびクロック調整モードでテストパケットを受信するアンテナ５０１と、受信感度を測定・監視する受信部５０２を備えている。また、クロック調整モード時にテストパケットを送信するアンテナ５０３および調整モード用テストパケット送信部５０４を備えている。さらに、受信部５０２と調整モード用テストパケット送信部５０４は、全体を制御する制御部５０５に接続されている。
【００３８】
制御部５０５は、制御の対象となるクロック信号発生部−１  ５０６、クロック信号発生部−２  ５０８、さらに、以降のクロック信号発生部の数ｎに応じてクロック信号発生部−ｎ  ５１０に接続されている。また、図１と同様に、クロック信号の周波数と位相の調整を行うクロック周波数・位相調整部−１  ５０７、クロック周波数・位相調整部−２  ５０９、以降のクロック周波数・位相調整部の数ｎに応じてクロック周波数・位相調整部−ｎ  ５１１に接続されている。さらに、制御部５０５は、クロック調整にて測定した受信感度とクロック周波数・位相の設定値データを保存する調整データ格納部５１２に接続されている。
【００３９】
本発明の第２の実施形態の動作について、図７−図９を用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態の無線機器の動作を示すフローチャートである。クロック調整の動作を示すフローチャートである。図９は、本発明の第２の実施形態の複数クロック信号の位相関係を示す図である。
【００４０】
まず受信部５０２および制御部５０５がその無線機器が置かれた環境で無線通信に使用する周波数を確認する（Ｓ６０１）。確認した周波数を調整モード用テストパケット送信部５０４に設定し（Ｓ６０２）、その周波数でテストパケットの送信を開始する。調整の対象となるクロック信号の中で未調整のクロック信号があるか確認する（Ｓ６０３）。未調整クロック信号があれば、調整の対象としてその一つを選択し、クロック調整を実施する（Ｓ６０４）、（Ｓ６０５）。クロック調整モード実行後の動作は、第１の実施形態の動作（図２のＳ３０４〜Ｓ３０７）と同様の動作である。クロック調整が完了すると、再び未調整クロック信号があるか確認し、あればクロック調整を実施する。
【００４１】
クロック調整のうち、位相調整の一例について、図９を用いて説明する。
【００４２】
クロック信号発生部−２  ５０８以降のクロック調整のうちの位相調整では、クロック信号発生部−１  ５０６からの調整前クロック信号ＣＬＫ１の立ち上がり（Ｃ１）を基準位相０とする。つまり、クロック信号ＣＬＫ２およびＣＬＫ２’の位相θ２およびθ２’は、この基準位相０（Ｃ１）とＣＬＫ２の立ち上がり（Ｃ２）およびＣＬＫ２’の立ち上がり（Ｃ３）の位相差で表す。ＣＬＫ３、４・・・・ｎも同様に表す。調整の対象となるクロック信号がなくなるまで、クロック信号発生部−１  ５０６〜クロック信号発生部−ｎ  ５１０まで昇順に選択していきクロック調整を実施する。クロック信号発生部−ｎ  ５１０まで調整が完了したら、通常動作を開始する（Ｓ６０６）。以上のように、複数のクロック信号を受信感度が最大となるように個別にクロック調整していくことにより、複数のクロック信号によって複雑に発生するノイズを排除・低減できる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態として、通常動作中に再クロック調整を実施する場合を図７及び図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００４３】
通常動作中（Ｓ７０１）に、無線通信の受信を利用して、受信周波数および受信パケットエラーの度合いを監視する。受信周波数の変更およびパケットエラー頻発のどちらかが検出されると（Ｓ７０２）、クロック調整モードを実行する（Ｓ７０３）。また長い時間無線通信の受信が行われない場合、調整モード用テストパケット送信部５０４よりパケット送信が開始され、受信部５０２が受信感度を測定する。受信感度が前回のクロック調整時より著しく低下していれば（Ｓ７０２）、この時もクロック調整モードを実行する（Ｓ７０３）。クロック調整モード実行後の動作（Ｓ７０４）、（Ｓ７０５）は、第１の実施形態の動作の説明中の図３の（Ｓ３０４）〜（Ｓ３０７）と同様の動作である。クロック調整（Ｓ７０６）が完了すると、再び通常動作を開始する（Ｓ７０１）。以上のように、通常動作中に受信状態を監視することで、状態が変化しても常に最大の受信感度を保つことができる。
【００４４】
尚、本願発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ＧＨｚ程度の高い周波数の電波を受信する無線機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２０１    アンテナ
２０２    受信部
２０３    アンテナ
２０４    調整モード用テストパケット送信部（送信部）
２０５    制御部
２０６    クロック信号発生部
２０７    クロック周波数・位相調整部
２０８    調整データ格納部（記憶部）
５０１    アンテナ
５０２    受信部
５０３    アンテナ
５０４    調整モード用テストパケット送信部
５０５    制御部
５０６    クロック信号発生部−１
５０７    クロック周波数・位相調整部
５０８    クロック信号発生部−２
５０９    クロック周波数・位相調整部
５１０    クロック信号発生部−ｎ
５１１    クロック周波数・位相調整部
５１２    調整データ格納部
【図１】
2015037214.tif 000003
【図２】
2015037214.tif 000004
【図３】
2015037214.tif 000005
【図４】
2015037214.tif 000006
【図５】
2015037214.tif 000007
【図６】
2015037214.tif 000008
【図７】
2015037214.tif 000009
【図８】
2015037214.tif 000010
【図９】
2015037214.tif 000011
【図１０】
2015037214.tif 000012
【図１１】
2015037214.tif 000013
【図１２】
2015037214.tif 000014