(57)【要約】【課題】基地局を介した通信と、基地局を介さずに直接、他の移動無線機と通信をおこなう二つのモードにより通信する移動無線機において、直接通信のときであっても、環境の温度変化や発信器の経年変化によらず、安定して送信周波数を生成する【解決手段】基地局の圏内で通信では、ＡＦＣ部は、受信周波数に基づいて、電圧制御発信器に印加する電圧制御値を調整する。中央処理装置は、その電圧制御値と温度センサーによって検知される温度を対にしてメモリに記憶する。基地局の圏外で他の無線機と通信するときには、中央処理装置は、メモリに記憶された電圧制御値と温度センサーのデータと、現在検知されている温度により、最適な電圧制御値を計算し、その電圧制御値に従って電圧制御発信器に制御電圧を印加して、基準周波数を生成し、それによる送信周波数により、他の移動無線機と通信する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局の圏内にあるときは、その基地局と通信をおこない、前記基地局の圏外にあるときは、他の移動無線機と通信をおこなう二つの通信モードを有する移動無線機において、
前記基地局からの受信周波数に基づいて制御電圧を印加することにより原振を調整する発信器と、
前記発信器が生成する原振に基づき送信周波数を生成する周波数合成部と、
温度を検知する温度検知部と、
記憶装置と、
中央処理装置とを有し、
前記中央処理装置は、前記基地局からの受信周波数に基づいて前記発信器に印加する制御電圧の電圧制御値と前記温度検知部により検知された温度とを対にして、前記記憶装置に記憶し、
前記基地局の圏外にあり、他の移動無線機と通信をおこなうときに、前記記憶装置に記憶された電圧制御値と温度との対を読み出し、前記温度検知部により検知された温度と、その電圧制御値と温度との対に基づいて、前記温度検知部により検知された温度に最適な電圧制御値を計算して、
前記発信器は、その最適な電圧制御値に基づく制御電圧により原振を生成して、前記周波数合成部は、その生成された原振に基づき送信周波数を生成することを特徴とする移動無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動無線機に係り、特に、基地局を介した通信と、基地局を介さずに直接、他の移動無線機と通信をおこなう二つのモードにより通信が可能な移動無線機であって、発信器の経年変化にもかかわらず、安定的に周波数を発振する用途に用いて好適な移動無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
個人の使用する携帯電話機などは、必ず基地局を経由して、他の電話機と通信をおこなうようになっているが、いわゆる業務用の無線機には、基地局を経由しての通信と、移動局間で直接通信をおこなうモードの二つを持つタイプの無線機がある。例えば、社団法人電波産業会の定めるＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses）の規格によれば、「ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７９：都道府県・市町村デジタル移動通信システム」や「ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ８１：特定小電力無線局  周波数ホッピング方式を用いる2.4GHz帯移動体識別用無線設備」などの規格により動作するように設計された無線機である。
【０００３】
このような無線機では、基地局からの電波を受信している状態では、基地局から送信される高精度の少ない受信周波数に基づいて、周波数偏差を調整して得られる送信周波数により通信をおこなっている。一方、他の移動無線機と通信をおこなうときには、自らが持つ基準信号に基づいて生成された送信周波数により通信をおこなう。
【０００４】
ところで、自らが持つ基準信号の周波数偏差は、各種の影響により変化する。主なものをあげると、以下の二つがある。
（１）原振となる基準信号を生成する水晶発信器の温度特性
（２）原振となる基準信号を生成する水晶発信器の経年変化
水晶の温度特性は、よく知られているように図８に示すような３次特性を有しており、無線機を使用する環境の温度で変化する。この対策として、水晶発振回路に環境温度に応じて周波数偏差を微調整する回路を組み込み、周波数偏差の変動を少なくしている。
【０００５】
また、水晶の発振周波数は、時間が経つにつれて変化するが、一例をあげると年に０.２ｐｍ程度の変化が生じてしまう。
【０００６】
以下の特許文献１と特許文献２には、このような経年変化や環境の温度に応じて発振周波数を補正する技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９５１３５号公報
【特許文献２】特開２００２−３０５４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような無線機においては、基地局経由により通信をおこなう場合は、受信周波数に基づく発振周波数の調整をおこなえるが、移動無線機同士で、直接通信をおこなう場合には、周波数の基準となる信号に追従して周波数補正をおこなうことができないために、使用している間に温度変化や経年変化により周波数偏差が大きくなる可能性が生じているという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、基地局を介した通信と、基地局を介さずに直接、他の移動無線機と通信をおこなう二つのモードにより通信が可能な移動無線機において、直接通信のときであっても、環境の温度変化や発信器の経年変化にもかかわらず、安定して送信周波数を生成することのできる移動無線機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の移動無線機は、基地局の圏内で通信をおこなうときには、ＡＦＣ部は、その基地局からの受信周波数に基づいて、電圧制御発信器に印加する電圧制御値を調整する。中央処理装置は、ＡＦＣ部から送信されてくる電圧制御値と温度センサーによって検知される温度を対にして、一定のタイミングでメモリに記憶する。基地局の圏外で他の無線機と通信するときには、中央処理装置は、メモリに記憶された電圧制御値と温度センサーのデータを読み出して、電圧制御値と温度センサーのデータと温度センサーにより現在検知されている温度とにより、最適な電圧制御値を計算し、その電圧制御値に従って電圧制御発信器に制御電圧を印加して、基準周波数を生成する。周波数シンセサイザは、その、基準周波数に基づき送信周波数を生成して、その送信周波数により他の移動無線機と通信する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基地局を介した通信と、基地局を介さずに直接、他の移動無線機と通信をおこなう二つのモードにより通信が可能な移動無線機において、直接通信のときであっても、環境の温度変化や発信器の経年変化にもかかわらず、安定して送信周波数を生成することのできる移動無線機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る一実施形態を、図１ないし図５を用いて説明する。
【００１３】
先ず、図２を用いて本発明の一実施形態に係る移動無線機が動作するシステム環境について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る移動無線機が動作するシステム環境の一例を示す図である。
【００１４】
本実施形態の移動無線機１００が動作するシステム環境としては、図２に示されるように、いくつかの基地局０１とそれらを統制するための統制局００が配されている。
【００１５】
基地局０１は、移動無線機１００と通信するための通信局であり、他の移動無線機との通信を仲介する。基地局０１は、一定の圏内Ｗにある移動無線機１００と通信可能である。統制局００は、基地局０１を監視しており、故障や通信状況を管理している。基地局０１が動作するためのパラメタ、例えば、送受信の周波数も統制局００から変更可能であるとする。
【００１６】
移動無線機１００は、基地局０１の圏内Ｗにあるときには、受信周波数Ｆ２、送信周波数Ｆ１により通信をおこなうものとする。移動無線機１００は、基地局０１の圏内Ｗになく、しかも、その近傍に他の移動無線機１００があるときには、その移動無線機１００と互いにＦ３の周波数により交信をおこなうものとする。
【００１７】
次に、図１および図３を用いて本発明の一実施形態に係る移動無線機の構成を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る移動無線機の構成を示すブロック図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る移動無線機の周波数生成に関連する回路の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示されるように、アンテナ１から入力された基地局の送信信号は、アンテナスイッチ２を通り、高周波受信部３を通り第一ミキサ４で第一中間周波数に変換される。そして、第一中間周波数信号は、第一中間周波数フィルタ５を通り、第二ミキサ６で第二中間周波数に変換される。また、第二中間周波数信号は、第二中間周波数フィルタ７を通り、Ａ／Ｄ変換器８でデジタル信号に変換され、ＡＦＣ（Auto Frequency Control）部１６に入力される。ＡＦＣ部１６は、受信信号の周波数に応じて、自らのローカル周波数を調整するための回路である。
【００１９】
この移動無線機から送信をするときには、中央処理装置１５から出力されたデジタルベースバンド信号は、変調ＩＣ１３で、送信する高周波周波数信号に変換され、その出力は、高周波電力増幅部１４で必要とする送信出力に変換され、アンテナスイッチ２を通り、アンテナ１に出力される。
【００２０】
受信系の第一ミキサ４や第二ミキサ６および送信系の変調ＩＣ１３に入力される第一ローカル信号、第二ローカル信号および送信ローカル信号はそれぞれ第一ローカル周波数シンセサイザ９、第二ローカル周波数シンセサイザ１０、および送信ローカルシンセサイザ１１により作られる。
【００２１】
これらの周波数シンセサイザの基準となる信号は、基準信号発生器１２から出力されるが、この基準信号発生器１２には、ＡＦＣ部１６から出力されるデジタル信号が、Ｄ／Ａ変換器１７により、基準信号発生器１２の原振を調整するためにアナログ信号になって入力される。基準信号発生器１２のより詳細な構成は、後に詳説する。
【００２２】
ＡＦＣ部１６では、受信系のＡ／Ｄ変換器８でＡ／Ｄ変換されたデジタル信号とに基づいて、第二中間周波数で周波数偏差がない状態となるように、Ｄ／Ａ変換器１７を介して基準信号発生器１２に対して、発信器の制御電圧を変更するための電圧制御値を出力するように動作する。この電圧制御値は、中央処理装置１５にも出力される。
【００２３】
また、この移動無線機１００が動作する環境温度は、温度センサー１９により検知されて、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に変更されて、中央処理装置１５に入力される。
【００２４】
中央処理装置１５は、一定のタイミングで、ＡＦＣ部１６から送られてくる電圧制御値と、温度センサー１９からＡ／Ｄ変換器１８を介して送られてる温度のデジタル値を対として、メモリ２０の中に書き込む。メモリ２０の中に書き込むときの構造は、後に詳説する。
【００２５】
移動無線機の周波数生成に関連する回路の構成は、図３に示されるようになる。
【００２６】
ＡＦＣ部１６からは、受信周波数に基づいて、電圧制御値がＤ／Ａ変換器１７と中央処理装置１５に出力される。
【００２７】
Ｄ／Ａ変換器１７は、デジタル信号をアナログ信号にして、基準信号発生部１２に出力する。基準信号発生部１２は、例えば、電圧制御温度補償水晶発信器（ＶＣＴＣＸＯ：Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator）により実現することができ、与えられた制御電圧に基づいて、基準周波数ｆを生成する。そして、制御電圧により原振を変化させることができる。基準信号発生部１２からの基準周波数ｆを各々逓倍して、第一ローカル周波数シンセサイザ９ではｆ１、第二ローカル周波数シンセサイザ１０ではｆ２、および、送信ローカルシンセサイザ１１ではＦ１,Ｆ３という所望の周波数を生成する。
【００２８】
次に、図４ないし図７を用いて本発明の一実施形態に係る移動無線機の動作について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る移動無線機の受信時の動作について基地局の圏内と圏外の場合に分けして示したフローチャートである。
図５は、本発明の一実施形態に係る移動無線機の送信時の動作について基地局の圏内と圏外の場合に分けして示したフローチャートである。
図６は、温度−電圧制御値テーブルの一例を示す図である。
図７は、電圧制御値の補間の仕方を示すグラフである。
【００２９】
本実施形態の移動無線機１００の受信時で、図１に示されるように、基地局の圏内、すなわち、基地局からの距離がＷ未満のときには、受信周波数Ｆ２で受信する。そして、基地局から送られてくる周波数は、安定していると考えられるために、周波数調整をおこなう。そのため、ＡＦＣ部１６は、その値に基づいて電圧制御値をＤ／Ａ変換器１７と、中央処理装置１５に出力する（Ｓ４０１）。一方、温度センサー１９は、現在の温度を検知し、Ａ／Ｄ変換器１８を介し、中央処理装置１５に出力する（Ｓ４０２）。そして、中央処理装置１５は、所定のタイミングでメモリ２０内の温度−電圧制御値テーブルに、その時の温度、電圧制御値を対にして書き込む（Ｓ４０３）。温度−電圧制御値テーブルは、図６に示されるように、温度、電圧制御値が対となって格納されるテーブルである。また、メモリ２０は、電源断のときにも値が消えてしまわないように不揮発メモリで構成されることが望ましい。上記のように、移動無線機１００が基地局の圏内にあるときには、様々な温度環境で学習により、温度、電圧制御値の対を得ることができるが、工場出荷時に予め持たせておいてもよい。
【００３０】
本実施形態の移動無線機１００の受信時で、図１に示されるように、基地局の圏外、すなわち、基地局からの距離がＷ以上離れているときには、受信周波数Ｆ３で受信する。
【００３１】
本実施形態の移動無線機１００の送信時で、図１に示されるように、基地局の圏内、すなわち、基地局からの距離がＷ未満のときには、現在の最新の電圧制御値に基づいて、基準信号発生部１２により基準周波数を生成し、送信ローカルシンセサイザ１１で、送信周波数Ｆ３を生成する。
【００３２】
一方、実施形態の移動無線機１００の送信時で、図１に示されるように、基地局の圏外、すなわち、基地局からの距離がＷ以上離れているときには、中央処理装置１５が、メモリ２０に格納されている温度−電圧制御値テーブルの値を読み込む（Ｓ５１０）。また、温度センサー１９は、現在の温度を検知し、Ａ／Ｄ変換器１８を介し、中央処理装置１５に出力する（Ｓ５１１）。そして、中央処理装置１５は、読み込まれた温度−電圧制御値テーブルの値と、温度に基づき最適な電圧制御値を計算する（Ｓ５１２）。
【００３３】
例えば、温度−電圧制御値テーブルの中の電圧制御値ｖ１のときの温度が、Ｔ１であり、電圧制御値ｖ２のときの温度が、Ｔ２であり、現在の温度センサーにより検知された温度が、Ｔのときには、図６に示されるように、線形補間により求めることができる。すなわち、最適電圧制御値ｖは、以下の（式１）により表される。
【００３４】
【数１】
2008211478.tif 000003
【００３５】
そして、中央処理装置１５は、ＡＦＣ部１６に最適電圧制御値に出力する（Ｓ５１３）。
【００３６】
ＡＦＣ部１６は、Ｄ／Ａ変換器１７を介して基準信号発生回路１２に出力し（５１４）、送信ローカルシンセサイザ１１で、送信周波数Ｆ１を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動無線機の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る移動無線機が動作するシステム環境の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る移動無線機の周波数生成に関連する回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る移動無線機の受信時の動作について基地局の圏内と圏外の場合に分けして示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る移動無線機の送信時の動作について基地局の圏内と圏外の場合に分けして示したフローチャートである。
【図６】温度−電圧制御値テーブルの一例を示す図である。
【図７】電圧制御値の補間の仕方を示すグラフである。
【図８】水晶発信器における温度と周波数偏差の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
００…統制局、０１…基地局、１００…移動無線機。
【００３９】
１…アンテナ、２…アンテナスイッチ、３…高周波受信部、４…第一ミキサ、５…第一中間周波数フィルタ、６…第二ミキサ、７…第二中間周波数フィルタ、８…Ａ／Ｄ変換器、９…第一ローカル周波数シンセサイザ、１０…第二ローカル周波数シンセサイザ、１１…送信ローカルシンセサイザ、１２…基準信号発生器１２、１３…変調ＩＣ、１４…高周波電力増幅部、１５…中央処理装置１５、１６…ＡＦＣ（Auto Frequency Control）部、１７…Ｄ／Ａ変換器、１９…温度センサー、１８…Ａ／Ｄ変換器、２０…メモリ。
【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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