(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準周波数の生成方法において、
周波数基準信号を生成する基準信号生成工程と、
前記周波数基準信号の周波数を調整するために周波数調整を命令する調整命令工程と、
前記周波数基準信号から出力される周波数を有する二次信号を生成する二次信号生成工程と、
前記周波数調整の命令に応答して、かつ、前記周波数調整の命令とほぼ同時に、前記二次信号の同調を維持するように前記周波数調整に基づいて前記二次信号の周波数を調整する二次信号調整工程と、
二次信号調整工程は前記二次信号と前記周波数基準信号との関係を調整する関係調整工程を含むこととからなる方法。
【請求項２】
二次信号はＧＰＳ受信器に対する基準周波数信号である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
二次信号生成工程は、
送信された信号を第１の受信器で受信する信号受信工程と、
送信された信号に対する周波数同調誤差に基づいて周波数調整を決定する調整決定工程とを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
二次信号生成工程はＮ分周波数合成器を使用して実行される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
二次信号生成工程は数値制御発振器を使用して実行される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
周波数基準信号を生成するための基準発振器と、
前記基準発振器は周波数調整を受信することと、
第１の信号周波数で送信される少なくとも第１の送信信号を受信するための第１の受信器と、
第１の受信器は前記基準発振器に電気的に接続されることと、
第１の受信器は前記周波数基準信号から出力される第１の局部発振信号に基づく第１の同調周波数に同調することと、
周波数調整を生成するための周波数基準調整器と、
前記周波数基準調整器は前記基準発振器に電気的に接続されることと、
第２の信号周波数で送信される少なくとも第２の送信信号を受信するための第２の受信器と、
第２の受信器は前記周波数基準調整器に電気的に接続されることと、
第２の受信器は前記周波数基準信号から出力される第２の同調周波数に同調することと、
第２の受信器は周波数調整の指示を受信することと、第２の受信器は、前記周波数基準調整器が前記基準発振器に周波数調整の出力を行うのに応答し、かつ、該出力を行うのとほぼ同時に、第２の同調周波数を維持するように前記周波数基準信号と第２の局部発振信号との関係を調整することとを含む多重チャネル受信器。
【請求項７】
周波数基準調整器は第１の同調周波数と第１の信号周波数との間の周波数同調誤差を観測することによって周波数調整を決定する請求項６に記載の多重チャネル受信器。
【請求項８】
第２の局部発振信号は第１の局部発振信号から出力される請求項６に記載の多重チャネル受信器。
【請求項９】
周波数調整の指示はステップ・バルブと、周波数調整のための適用時間に対応する同期信号とを含む請求項６に記載の多重チャネル受信器。
【請求項１０】
基準発振器は第１の時間領域応答による周波数調整に応じて出力周波数を変更し、
第２の受信器は第１の時間領域応答にほぼ対応する第２の時間領域応答によって周波数基準信号と第２の局部発振信号との関係を調整する請求項６に記載の多重チャネル受信器。
【請求項１１】
第２の受信器は複数の受信器チャネルを備える請求項６に記載の多重チャネル受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号受信器の分野に関し、より詳細には多重チャネル受信器における自動周波数制御の動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘテロダイン無線周波数（ＲＦ）受信器は、局部発振（ｌｏｃａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）（ＬＯ）と呼ばれる１つ以上の内部生成されたＲＦ信号を使用する受信器であり、無線信号の受信に役立つ。ＬＯ信号は、受信される無線信号の無線周波数に対して固定の周波数オフセットで生成される。ＬＯ信号は、受信無線信号と混合されて、受信無線信号からＬＯのオフセットにある「中間周波数」（ＩＦ）を生成する。一部のヘテロダインＲＦ受信器では、同調ＲＦ周波数がベースバンド信号、すなわちＤＣを中心とする信号にダウンコンバート（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔ）されるように、ゼロのＩＦ周波数を使用する。周波数ゼロのＩＦで実行される処理はベースバンド処理と呼ばれる。
【０００３】
受信器内のＬＯ信号の周波数安定性により、受信器の同調ＲＦ周波数の精度が決まる。ＬＯ信号は、合成ＲＦ信号生成の処理によって生成される場合が多い。合成ＲＦ信号生成では、周波数基準生成器を利用して、一般に比較的低い周波数である周波数基準信号を生成し、特定の数を基準周波数に乗ずることによって、この基準周波数信号から無線周波数信号を出力する。合成ＲＦ信号生成器の出力周波数は、２つの技法のうちの１つによって受信器の動作中に変更することが可能である。入力信号の基準に異なる数を乗ずるように信号出力回路を再設定することによって、出力周波数を変更することが可能である。また、基準生成器の出力周波数を変更することによって、合成ＲＦ信号生成器の出力周波数を変更することも可能である。多くの場合では、信号生成回路を再設定することによって、新たに出力された出力信号が安定となり、安定なＲＦ受信器内でＬＯとして使用可能となる前に、出力信号の不安定な期間が生じる。ヘテロダイン受信器では、多くの場合、合成ＲＦ信号生成器を駆動する基準周波数発振器の出力周波数を変更することによって、受信信号のＲＦ周波数の追跡が行われる。
【０００４】
一部の無線受信器では、複数のＲＦ信号を同時に受信する必要がある。多くの場合、これらの受信器では共通の周波数基準生成器が共有されており、各受信信号に対して１つ以上のＬＯ信号を生成するために、複数のＲＦ合成器を使用する。
【０００５】
ヘテロダインＲＦ受信器は、１つ以上の受信ＲＦ信号の周波数を追跡する場合が多い。受信ＲＦ信号の周波数追跡は、内部生成されたＬＯ信号と受信されているＲＦ信号との両方における短期及び長期の周波数不安定性に適応するように行われる。受信ＲＦ信号の追跡は、通常、受信ＲＦ信号を適切に追跡するようにＬＯ信号生成器の周波数を調整することによって行われる。合成ＬＯ生成器を備える無線受信器では、ＬＯ調整中の受信を改良するために、ＬＯ合成器の周波数基準を調整することによって受信信号を追跡する場合がある。複数のＲＦ信号を受信するとともに単一の周波数基準から複数のＬＯ信号を出力する無線受信器では、周波数基準を調整することにより追跡が可能な受信ＲＦ信号は１つのみである。受信器の周波数基準を調整することによって追跡されるような、非常に安定なＲＦ周波数の信号が選択される場合が多い。これらの受信器における他のチャネルでは、通常、ＬＯ信号を生成する合成信号生成器を再設定してＬＯ周波数を変更することによって信号が追跡される。これらの受信器の基準周波数が１つの受信信号を追跡するように調整される場合、ＲＦ受信器の他のチャネルによって追跡されるその他の信号は、同調中心周波数から同調ずれ（ｏｆｆ−ｔｕｎｅｄ）する。任意の他のチャネルにおいてチャネルの追跡帯域幅を超えて同調中心周波数が変更される場合、受信信号の追跡は失敗する。この場合、そのチャネルはＲＦ信号を再捕捉する必要があり、多くの場合には、この再捕捉中に通信されるデータが喪失される、信号の「ドロップアウト」の期間がもたらされる。ＧＰＳ信号等、非常に長い再捕捉処理が必要な信号では、相当な時間に渡って喪失され、受信器の有用性を低下させ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、上述のような従来技術の問題を克服する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、多重チャネル受信器は、周波数基準信号を生成し、さらに周波数調整を受取る基準発振器を備える。受信器は第１の受信器も備える。第１の受信器は、基準発振器に電気的に接続されており、第１の信号周波数で送信される少なくとも第１の送信信号を受信する。第１の受信器は、周波数基準信号から出力される第１の局部発振信号に基づく第１の同調周波数に同調する。受信器は周波数基準調整器も備える。周波数基準調整器は、基準発振器に電気的に接続されている。受信器は第２の受信器も備える。第２の受信器は、周波数基準調整器に電気的に接続されており、第２の信号周波数で送信される少なくとも第２の送信信号を受信する。第２の受信器は、周波数基準信号から出力される第２の局部発振信号に基づく第２の同調周波数に同調する。第２の受信器は周波数調整の指示を受取り、その周波数調整の指示に応じて、周波数基準信号と第２の局部発振信号との関係を調整する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、複数の信号を受信する方法は、周波数基準信号を生成する工程と、第１の局部発振信号に基づく第１の同調周波数に第１の受信器を同調させる工程とからなる。この方法における第１の局部発振信号は、周波数基準信号に関連する。この方法には、周波数基準信号から同じく出力される第２の局部発振信号に基づく第２の同調周波数に、第２の受信器を同調させる工程が含まれる。この方法には、周波数基準信号の周波数調整を命令する工程と、周波数調整の命令に応じて、周波数基準信号と第２の局部発振信号との関係の調整を命令する工程が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、多重チャネル受信器に組み込まれた複数の受信器チャネルに関連する局部発振のうちの一部又は全てに対する周波数基準信号生成器として単一の基準発振器を使用する多重チャネル受信器を提供するとともに、その後、複数の受信器チャネルのうちの１つによって受信される信号を使用して単一の周波数基準発振器の自動周波数制御（ＡＦＣ）を実行することによって、従来技術の問題を克服する。ＡＦＣの実行のために使用される信号でとして、正確なＲＦ信号周波数で送信される送信信号を選択する。この受信器のその他の受信器チャネルでも、同じ周波数基準信号から局部発振信号が出力される。本発明の例示的な実施形態では、その他の受信器チャネルには基準発振器に適用される周波数調整の指示も供給され、それによって、それらの受信器チャネルの局部発振を、周波数基準信号に対して適用される周波数偏移に適応するように調整することが可能となる。この動作により、ＡＦＣ処理中に周波数基準発振器の出力の周波数が変更される場合であっても、他の受信器チャネルが同調周波数を維持することが可能となる。このため、受信器の周波数基準信号を正確な周波数に維持することが可能であり、送信信号を受信及び追跡する受信器チャネルに対する周波数基準信号調整の影響を最小限にしながら、新たな信号を捕捉する受信器チャネルの信号捕捉性能が改良される。ＧＰＳ信号伝送等、スペクトラム拡散信号には広範囲の捕捉処理を伴うことが多く、それらの処理は正確な周波数基準によって大いに支援され得るので、このことは、スペクトラム拡散信号を受信するために使用される多重チャネル受信器において特に有利である。その他の受信器チャネルに周波数基準信号に対して適用される周波数調整の指示を供給することによって、ＡＦＣ動作によってもたらされる周波数基準発振器の出力の周波数の偏移中に、信号を追跡している受信器チャネルが受信信号の追跡を維持することが可能となり、周波数基準信号の調整時のデータの喪失が低減または除去される。
【００１０】
本発明の特徴及び利点を、内部ＧＰＳ受信器も備えるハンドヘルド無線通信送受信機に組み込まれる本発明の例示的な実施形態を参照して説明する。そのようなハンドヘルド無線通信送受信機を使用する例示的な移動体通信システム１００を、図１に示す。例示的な移動体通信システム１００は地上通信基地局１０８を含む。地上通信基地局１０８は、基地アンテナ１０６、基地通信送受信機１０２、及び基地局ＧＰＳ受信器１０４を備える。この例示的な実施形態の基地局ＧＰＳ受信器１０４は、非常に正確な時間及び位置基準を出力するように全地球測位システム（ＧＰＳ）からの信号を処理する。ＧＰＳ受信器は、非常に安定な基地局周波数基準信号１１４を基地通信送受信機１０２に供給する。ＧＳＭシステム等、基地局１０８の他の実施形態では、基地ＧＰＳ受信器１０４の代りに、周波数の標準としてルビジウム発振器を利用する。基地通信送受信機１０２は、この基地局周波数基準信号１１４を使用して、無線リンク１１２によって通信される送信ＲＦ信号を出力する。例示的な実施形態の基地通信送受信機１０２は、ＧＰＳによって出力される周波数基準信号１１４が正確なため、ほぼ±０．２ｐｐｍの精度でＲＦ信号周波数の送信信号を生成することが可能である。基地アンテナ１０６は、これらのＲＦ信号を、無線リンク１１２によりハンドヘルド通信送受信機１１０に送信する。無線リンク１１２は、音声、データ、またはその両者を、ハンドヘルド通信送受信機１１０から通信基地局１０８又は他のハンドヘルド通信送受信機（図示せず）に通信するためにも使用される。本発明の代替の実施形態では、衛星中継器、種々の無線中継機器、またはその両者を含む無線リンク１１２が組み込まれる。他の実施形態では、衛星系通信ネットワークの一部であるか又は衛星自体に基づく基地通信送受信機を利用する。
【００１１】
例示的な実施形態のハンドヘルド通信送受信機１１０の動作は、受信器の同調周波数と、無線リンク１１２によって伝送される受信信号の信号周波数とを比較することにより、その内部周波数基準信号における周波数誤差を決定する。この例示的な実施形態では、ハンドヘルド通信送受信機１１０の通信受信回路によって観測されるように、受信信号に対する周波数同調誤差を測定することによって、ＡＦＣ処理によって補正される周波数基準信号の周波数誤差を決定する。本実施形態の基地通信送受信機１０２によって送信されるＲＦ信号は非常に正確な信号周波数を有するので、観測される受信信号周波数同調誤差はハンドヘルド受信器の周波数基準における誤差によると推定される。この例示的な実施形態のハンドヘルド通信送受信機１１０は、複数のＧＰＳ衛星１２０からＧＰＳ信号１２２を受信するための１つ以上の受信器チャネルが組み込まれたＧＰＳ受信器を備える。これらの１つ以上の受信器チャネルには、基地局１０８から受信される信号を追跡することによって調整される、共通の周波数基準信号が共有されている。
【００１２】
本発明の実施形態では、複数のＧＰＳ衛星から信号を受信し処理するために従来の技法を使用する。そのような従来の処理では、一般に、受信器においてＧＰＳ受信器チャネルの時分割を採用して物理的なチャネルの数より多くのＧＰＳ衛星を対象とする（ｃｏｖｅｒ）ことを可能とすることによって、見かけ上、受信器に存在するＧＰＳ受信器チャネルより多くのＧＰＳ衛星に対して実行される。受信器が利用可能な衛星の数と少なくとも同程度の数のＧＰＳ受信器チャネルを有する場合、各衛星を連続的に追跡し得るように各チャネルに１つの衛星を割り当てることが可能である。後述の処理は、ＧＰＳ受信器チャネルの時分割を実行する受信器に対して適用可能である。しかしながら、本発明の例示的な実施形態の動作をより明確且つ単純に説明するために、ＧＰＳ受信器チャネルの時分割に関する説明は省略する。
【００１３】
本発明の例示的な実施形態による、ハンドヘルド通信送受信機１１０に組み込まれる結合受信器２００を、図２に示す。ハンドヘルド通信送受信機１１０はまた、図示していないが、本発明の本実施形態の動作に関連しない送信器回路及び他の回路も備える。例示的な実施形態の結合受信器２００は、１つの通信受信器チャネルと、複数のＧＰＳ受信器チャネルとを有する多重チャネル受信器である。結合受信器２００は通信コンポーネント２２０を備える。通信コンポーネント２２０は、基地局１０８によって送信される信号等、通信信号の受信に用いられる受信器チャネルの機能を実行するために使用される回路である。結合受信器２００はまた、ＧＰＳ信号１２２を受信するための受信器チャネルを有するＧＰＳコンポーネント２２２や、たとえばＧＰＳアンテナ１１６の位置を決定するために使用されるＧＰＳ受信器の他の機能を実行する回路などを有する。結合受信器２００はさらに、通信受信器チャネル及びＧＰＳ受信器チャネルの両方の動作をサポートするために使用される、共有コンポーネント２２４を有する。共有コンポーネント２２２は、ハンドヘルド通信送受信機１１０の通信送信器機能のサポートを含む、図示しない他の機能にも使用される。
【００１４】
例示的な実施形態の通信コンポーネント２２０は、通信受信器合成器２０４、ＲＦ混合器２２６、通信アンテナ１１３、通信ＲＦ増幅器２４４及び通信受信器ベースバンド処理ユニット２１０を備える。例示的な実施形態の通信コンポーネント２２０は、無線通信リンク１１２に沿って送信される信号を受信するために使用される。受信ＲＦ信号は、例示的な実施形態の通信アンテナ１１３によって捕捉されると、ＲＦ混合器２２６でダウンコンバートされる前にＲＦ増幅器２４４に導かれる。
【００１５】
通信受信器合成器２０４は、受信ＲＦ信号をベースバンド信号に適切にダウンコンバートするためにＲＦ混合器２２６に供給される、ＲＦ局部発振を生成する。結合受信器２００の機能をより明確に説明するために、ダウンコンバート処理を単一の混合器として示す。フィルタリング及び増幅段等、図示しない他の回路は、ＲＦ混合器２２６の内部処理の一部であることが理解される。本発明のさらなる実施形態では、多段ダウンコンバートプロセスが利用されるか、例示的な実施形態のベースバンド出力の代りに出力としてゼロでない中間周波数が供給されるか、またはその両方である。
【００１６】
通信受信器合成器２０４は、基準発振器２０２によって生成される周波数基準信号２３６を受取り、特定の数を周波数基準信号２３６の周波数に乗ずることによって、周波数基準信号２３６から局部発振（ＬＯ）出力信号を出力する。通信受信器合成器２０４は、通信チャネルの同調周波数の変更を可能とする周波数命令２３４を、ＣＰＵ２１４から受取る。例示的な実施形態の通信周波数合成器２０４は、出力信号の周波数の設定において柔軟性の改良を可能とする「Ｎ分（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ−Ｎ）」合成器である。
【００１７】
通信受信器合成器２０４の出力信号の周波数は、基準発振器２０２の出力の周波数に基づく。基準発振器２０２の出力信号の周波数における変化は、通信受信器合成器２０４の周波数に直接反映され、したがって通信受信器の同調ＲＦ周波数に反映される。通信受信器ベースバンド処理ユニット２１０における処理により、観測された周波数誤差出力２３８がもたらされる。観測された周波数誤差出力２３８は、受信ＲＦ信号と、通信信号を受信するために使用される受信器チャネルの同調中心周波数との間で測定される差を示す。本発明の例示的な実施形態では、後述のように、この測定される誤差を使用して、基準発振器２０２の出力周波数を補正又は調整する。
【００１８】
ＧＰＳコンポーネント２２２は、ＧＰＳ基準合成器２０６、ＧＰＳアンテナ１１６、及びＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８を備える。例示的な実施形態には、単一のＧＰＳ衛星に専用の複数のＧＰＳコンポーネント２２２か、又は従来の技法を使用して複数の衛星から信号を受信するように時分割される複数のＧＰＳコンポーネント２２２が含まれる。明確且つ簡単のため、以下の説明は代表的な１組のＧＰＳコンポーネント２２２に関する。
【００１９】
ＧＰＳ基準合成器２０６は、ＣＰＵ２１４からＧＰＳ合成器周波数命令２３０を受取るる。ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８は、複数のＧＰＳ衛星１２０からＧＰＳ信号１２２を受信し処理するために使用される複数の受信器チャネルを含む。ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８は、ＧＰＳ基準合成器２０６からＧＰＳ基準信号２０９を受取り、この信号を使用して、各ＧＰＳ信号受信器チャネルに対して１つ以上の局部発振信号を出力する。ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８内で生成される局部発振出力信号の出力周波数はＧＰＳ基準合成器出力２０９から出力され、ＧＰＳ基準合成器出力２０９は、基準発振器２０２の出力から出力される。したがって、基準発振器２０２によって生成される出力信号における周波数の任意の変化は、その影響を事前に回避する処置がとられない限り、ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８内で生成される局部発振信号において等しく且つ反対の比例する量に反映される。例示的な実施形態においては、後述のように、各衛星に対する特定ののＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８は、ＣＰＵ２１４によってもたらされる基準発振器２０２の出力周波数における変化を補償するため、自動周波数制御（ＡＦＣ）ステップ命令２２８を受取る。
【００２０】
共有コンポーネント２２４は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１４、デジタル信号処理ユニット（ＤＳＰ）２１２及び基準発振器２０２を備える。例示的な実施形態のＣＰＵ２１４及びＤＳＰ２１２は、本明細書で説明するように、本発明に関連する処理や、本発明に関連しない結合受信器２００及びハンドヘルド送受信機１１０の制御及び動作における他の機能などを実行する。例示的な実施形態の基準発振器２０２は、本質的には、オフセット命令インタフェース２３２を通じて周波数調整デジタル・オフセット命令を受取る、水晶発振器（ＸＯ）、又は場合によっては温度制御される水晶発振器（ＴＣＸＯ）である。デジタル・オフセット命令は、たとえば基準発振器２０２において観測される出力周波数誤差を補償するように、周波数基準信号２３６の出力周波数を調整する。この誤差は、アンテナ１１３によって受信される非常に正確な（周波数に関して）通信信号１１２から、ＤＳＰ２１２によって決定される。基準発振器２０２は、水晶基準及びデジタル・オフセット命令に基づいて安定な周波数で維持される正弦波出力を生成する。本発明の例示的な実施形態では、製造の許容差、費用の問題及び温度感応性のために、受信通信信号の周波数精度より周波数精度の低い基準発振器２０２を利用する。例示的な実施形態では、基準発振器２０２に送信される周波数オフセット命令を変更することによって、受信通信信号に対して観測される同調周波数誤差に基づき、周波数基準信号２３６の周波数を補正又は調整する。
【００２１】
本発明の例示的な実施形態では、デジタル・データ・ストリームを伝送する、送信された通信信号１１２を利用する。結合受信器２００は、受信チャネルの同調周波数と受信信号の送信信号周波数との間の周波数同調誤差を決定するために、受信したデジタルデータ信号に対し従来の処理技法を使用する。例示的な実施形態の通信受信器ベースバンド・ユニット２１０は、受信器のシンボル・サンプリング期間に、局部発振と受信信号との間の位相誤差がベースバンド信号の位相オフセットとして予測された値内に観測されるように、位相変調された通信信号をベースバンドへ変換する。ＤＳＰ２１２及びＣＰＵ２１４の処理は、関連する技術分野において周知であるように、通信受信器合成器２０４によって生成される局部発振出力において観測された位相誤差を補正し、受信信号を適切に追跡することによって、局部発振周波数の周波数調整を決定する、周波数基準調整器として動作する。続いて、ＣＰＵ２１４は、局部発振周波数の必要な変更を実施するために、この周波数調整をデジタル周波数オフセット命令２３２の形式で基準発振器２０２に供給する。
【００２２】
基準発振器２０２によって出力される周波数基準信号２３６に対して必要な調整は、基準発振器２０２の出力周波数と通信受信器合成器２０４の出力周波数との関係の関数である。通信コンポーネント２２０の例示的な動作には、周波数基準信号２３６の周波数に４２を乗ずる通信周波数合成器２０４が含まれる。この例では、基準発振器２０２に対して供給されるデジタル周波数オフセット命令は、受信信号に対して観測された周波数誤差を４２で除したものである。このように受信信号を追跡することで基準発振器２０２に対して周波数を調整することによって、受信信号の周波数精度により基準発振器２０２の精度を確立させることが可能である。周波数の調整を、周波数の絶対値（すなわち、実施される周波数の差）として考えることも可能であり、対百万分率（ｐａｒｔｓ−ｐｅｒ−ｍｉｌｌｉｏｎ）（ｐｐｍ）で考えることも可能である。周波数誤差及び調整をｐｐｍで指定することは、共通の周波数基準信号２３６からすべて出力される異なる周波数信号の合成器を利用する受信器の動作を考慮する際、より便利な場合がある。
【００２３】
本発明の例示的な実施形態の結合受信器によって使用される基準発振器２０２を、図３に示す。基準発振器２０２は、水晶３０４によって制御される発振器回路３０２を有する。水晶は、９ビットのデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３１０によって駆動される可変容量同調ダイオード３０８と並列である。ＤＡＣの電圧出力によって、可変容量ダイオードの静電容量が変化し、それにより水晶発振器の動作周波数が調整される。ＤＡＣ出力ポートは、発振器回路に過度な負荷を与える（ｌｏａｄ  ｄｏｗｎ）ことがないように、水晶発振器の周波数で高いインピーダンスを示す。これにより、オフセット命令インタフェース２３２を通じて異なるデジタル・オフセット命令を供給することによって、基準発振器２０２の出力周波数を調整することが可能となる。
【００２４】
本発明の例示的な実施形態の結合受信器２００には、複数のＧＰＳ衛星から信号を同時に受信することが可能なＧＰＳコンポーネント２２２が組み込まれる。ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８は、ＧＰＳ基準合成器２０６によって生成されるＧＰＳ基準信号２０９を受取る。ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８の受信回路に対して安定な基準信号を供給するために、ＧＰＳ基準合成器２０６は、周波数基準信号２３６からＧＰＳ基準信号２０９を出力する。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態によって使用されるＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８は、各々が独立の局部発振を有する１つ以上の受信器チャネルを含む。ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８は、各受信器チャネルに対し、局部発振として１つ以上の数値制御発振器（ＮＣＯ）を提供する。これらＮＣＯの出力は、ＧＰＳ基準合成器２０６の周波数に基づく。ＧＰＳ基準合成器２０６の出力周波数の変化は、これらＮＣＯの周波数に直接影響を与え、したがってＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８内のＧＰＳ受信器チャネルのすべての同調周波数に影響を与える。例示的な実施形態のＡＦＣ処理の一部として基準発振器２０２の出力信号の周波数が変更されることにより、ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８によるＧＰＳ信号の受信に中断が生じ得る。例示的な実施形態のＧＰＳ信号・ベースバンド・ユニット２０８は、ＣＰＵ２１４が基準発振器２０２に対して発行する周波数変更命令と同期する、ＣＰＵ２１４からのＡＦＣステップ命令２２８を受取ることによって、周波数基準信号２３６の周波数における変化による任意の中断を回避する。ＡＦＣステップ命令２２８は、基準発振器２０２に対して適用されている周波数調整の指示である。ＧＰＳ基準合成器２０６は、周波数基準信号２３６の既知の倍数である周波数を有する信号を生成する。ＣＰＵ２１４はＧＰＳ基準合成器２０６に対して、周波数基準信号２３６の周波数に乗じる数を指定するＧＰＳ合成器命令を供給する。この数は、周波数基準信号２３６の周波数における任意の変化にも同様に乗じられるので、ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８に対して供給されるＡＦＣステップ命令２２８にも、この乗数が反映される。ＡＦＣステップ命令２２８は、ＣＰＵ２１４の制御下の基準発振器２０２の出力において周波数変更が行われる時に、ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８の各ＮＣＯに対して適用される。基準発振器２０２、ＧＰＳ基準合成器２０６、ＮＣＯ出力の出力や、通信受信器合成器２０４の出力に対して最初に決定された調整要件などに対して必要な絶対周波数偏移は、それらの信号の各々に対する絶対周波数の値が異なるために異なる。しかしながら、これらの信号のすべてに対して必要な周波数偏移は、共通の周波数基準からすべて出力されるので、同じ対百万分率（ｐｐｍ）の値に等しい。このｐｐｍ値に基づく調整の関係により、例示的な実施形態のＣＰＵにおける効率的な処理が容易になる。
【００２６】
本発明の例示的な実施形態に組み込まれるＧＰＳ受信器チャネル４００の一部を、図４に示す。ＧＰＳ受信器チャネル４００は、ＧＰＳ基準信号２０９を受取るとともに、ベースバンド回路４１４が用いる局部発振信号４１８を生成する、ＮＣＯ４０６を有する。ベースバンド回路４１４は、適切な中間周波数へ変換され、前の段によってさらに調節されたＧＰＳ信号４１６を受取る。前の段は理解を容易にするために図示しない。ベースバンド回路４１４は、受信されたＧＰＳ信号４１６が、ＧＰＳ受信器チャネルによって実施される閉ループ追跡アルゴリズムに従って適切に追跡されるように、ＧＰＳ信号４１６を従来の方法で処理し、他のデータに加えて特に、ＮＣＯ４０６に対する更新された周波数命令４０８を生成する。
【００２７】
ＮＣＯ４０６は、ＮＣＯの出力周波数が基づくＧＰＳ基準信号２０９を受取る。基準発振器２０２に対する調整によってもたらされるＧＰＳ基準信号２０９の周波数における変化に適応するために、本発明の例示的な実施形態のＧＰＳ受信器チャネル４００は、ＡＦＣステップ命令を受信する。ＡＦＣステップ命令は、変更された周波数命令４２０を生成するために周波数命令４０８に加えられる。基準発振器２０２に適用される周波数調整に応じて、ＧＰＳ基準信号２０９と、ＧＰＳ受信器チャネル４００のＮＣＯ４０６によって生成される局部発振信号との関係を調整するために、ＡＦＣステップ命令２２８が使用される。
【００２８】
ＡＦＣステップ命令２２８は２つの要素を有する。１つの要素は、ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８が適応する必要のある周波数偏移の量を含むＡＦＣステップ値４１２である。例示的な実施形態のＣＰＵ２１４は、ＧＰＳ受信器チャネル４００の設計によって必要とされるように適切にフォーマット化されたＡＦＣステップ値４１２を供給する。ＡＦＣステップ命令２２８の他方の要素は、基準発振器２０２に対して周波数調整が適用される時、したがって基準発振器２０２の出力周波数が変更又は変更を開始される時に対応する同期信号であるＡＦＣステップ・クロック４１０である。これら２つの要素を、ステップ命令ラッチ４０２への入力として供給する。ステップ命令ラッチ４０２は、ＡＦＣステップ・クロック４１０の入力により周波数調整が行われることが示されるまで、以前の値を周波数調整出力４２２として保持する。例示的な実施形態では、このことは、ＡＦＣステップ・クロック４１０の正の立ち上がりエッジによって示される。この指示があると、周波数調整出力４２２は、受信されたＡＦＣステップ値４１２を反映するように変更され、この値は加算器４０４によって周波数命令４０８に加えられる。これら２つの値の和が変更された周波数命令４２０であり、ＮＣＯ４０６に入力される周波数命令として使用される。これによって、従来から使用されており、弱いＧＰＳ信号の場合には数秒程度を要し得るＧＰＳ信号再捕捉処理を必要とすることなく、ＧＰＳ基準信号２０９の周波数における変化に適応するために必要な周波数偏移を、ＮＣＯ４０６によって変化を予測して直接行うことが可能である。
【００２９】
上述の例示的な実施形態では、基準発振器２０２の周波数オフセット命令に対する応答時間は、ＧＰＳ受信器・ベースバンド・ユニット２０８に対する受信信号の追跡ループ時定数に比して短い。これにより、局部発振信号の周波数を受信器チャネルの追跡帯域幅内に維持しながら、上述のように、ＧＰＳ局部発振、すなわちＮＣＯ４０６の出力を段階的に調整することが可能となる。そのような実施形態では、ＧＰＳ受信器チャネルを、非基準受信器チャネル、すなわち基準発振器２０２の調整に使用される信号を受信に用いられない受信器チャネルであるとみなす。本発明の他の実施形態には、基準発振器２０２のオフセット周波数命令に対する応答時間に関する短い時定数に対応する信号追跡帯域幅の非基準受信器チャネルが含まれる。これにより、基準発振器２０２の出力は受信器チャネルの局部発振信号より低速に変化するため、それらの非基準チャネルによって使用される局部発振の段階的な調整が排除される。受信器チャネルの局部発振信号による周波数基準信号２３６の変化する周波数の追跡が不適切であるため、非基準受信器チャネルによる受信信号の追跡が不適切となり、信号追跡に失敗する場合がある。
【００３０】
本発明の代替の実施形態では、ＡＦＣステップ命令２２８に応じてＮＣＯ出力周波数の変化を適切に整形する整形回路を使用する。これらの実施形態では、周波数調整命令に対する一定の時間領域応答を基準発振器２０２が有することが認識される。この整形回路では、周波数基準信号２３６において予測される変化とともに時間で変動する、したがってＮＣＯの変化に対する周波数基準入力としてより一定のＮＣＯ出力周波数を生成する、ＮＣＯ４０６に対して供給される周波数命令入力を生じる第２の時間領域応答が実施される。この整形回路によって実施される第２の時間領域応答は、周波数調整命令に対する基準発振器２０２の時間領域応答に近接するように選択される。これらの２つの時間領域応答が正確に一致することにより、最適な性能がもたらされる。ただし、しかしながら、これらの時間領域応答の一致によって基準発振器２０２の調整中に受信器チャネルの追跡帯域幅内にＮＣＯ出力が維持されることは、受信信号の追跡を維持するために適している。
【００３１】
この代替の実施形態による周波数応答整形回路５００を、図５に示す。周波数応答整形回路５００は、上述のＡＦＣステップ命令２２８の同じ２つの要素を受取る。ＡＦＣステップ命令４１２は、同様に、ＡＦＣステップ・クロック信号４１０に応答してステップ命令ラッチ４０２にラッチされる。
【００３２】
周波数応答整形回路５００は、ステップ命令ラッチ４０２に加えて、ＡＦＣステップ命令２２８の受取時にＮＣＯ４０６の出力の周波数偏移によって一致される必要のある基準発振器２０２と合成器連鎖回路（ｃｈａｉｎ）との周波数変化ステップ応答に一致する、記憶された時間領域ステップ応答を格納するルックアップＲＯＭ５０４を有する。これは、上述のＧＰＳ受信器の例では、オフセット周波数命令インタフェース２３２を通じて供給されるオフセット周波数命令に対する基準発振器２０２とＧＰＳ基準合成器２０６とのステップ応答である。本実施形態のＲＯＭ５０４の内容は、回路製造プロセスの前又は回路製造プロセス中に実行される、このステップ応答の特性によって決定される。
【００３３】
ルックアップＲＯＭ５０４の内容は、カウンタ出力５１２によってアドレス指定される。本実施形態のカウンタ出力５１２は、カウンタ５０２のカウント値に対応する複数のデータビットを含む多重データライン信号である。カウンタ５０２は、クロック入力５０８を有する。カウンタは、カウンタ出力５１２の値をゼロとして開始され、クロック入力５０８の各サイクルでカウンタ出力の値がインクリメントされる。クロック入力５０８の周期は、ルックアップＲＯＭ５０４内に格納される時間領域ステップ応答データの時間尺度に従って選択される。カウンタ５０２によって最大カウント出力５０６が生成され、最大カウント出力５０６によって、カウンタがその最大カウント値に到達したことが示される。最大カウント出力５０６がカウンタ５０２のホールド入力に供給されることによって、カウンタ出力５１２の値が維持されるように増加が停止される。
【００３４】
本実施形態のカウンタ５０２は、カウンタ出力５１２をゼロにリセットするためのリセット入力を有する。これによって、最大カウント出力５０６もデアサート（ｄｅ−ａｓｓｅｒｔ）される。これによって、カウンタ出力５１２のカウントをゼロから開始させ、その後にクロック入力５０８の各サイクルでインクリメントさせることが可能となる。本実施形態のクロック入力５０８の周期は、ＮＣＯ４０６の出力の周波数ステップにおいて必要な時間領域整形を実施させるように選択される。カウンタ５０２の出力は、ルックアップＲＯＭ５０４へのアドレス指定入力として供給される。乗算器５１４への第１の入力として、カウンタ出力５１２に含まれる現在のカウント値のアドレスに対応するルックアップＲＯＭ５０４におけるデータを生成させる。ステップ命令ラッチ４０２によって、上述のようにＡＦＣステップ命令４１２をラッチさせ、この出力を乗算器５１４への第２の入力として供給する。これによって、ルックアップＲＯＭ５０４内に格納された時間領域応答値に従って、ＡＦＣステップ命令４１２の大きさが整形される。上述のように、乗算器５１４の出力は加算器４０４に供給され、周波数命令４０８に加えられる。
【００３５】
カウンタ出力５１２は、最大カウントに到達するまで、クロック入力５０８の各サイクルで増大する。最大カウントは最大カウント出力５０６によって示され、最大カウント出力５０６はカウンタ５０２のホールド入力に供給される。これにより、カウンタ出力５１２の増加が停止され、乗算器５１４の出力は一定に保持される。
【００３６】
本発明のさらなる実施形態では、複数の受信器チャネルによって使用される種々のＬＯ周波数に対して異なる周波数生成回路設定が存在する。一実施形態では、図６に示す代替の周波数合成器連鎖回路６００を利用する。代替の周波数合成器連鎖回路６００は、結合受信器２００に類似する、基準発振器２０２ａ及び通信受信器合成器２０４を備える。基準発振器２０２ａは、通信受信器合成器２０４への入力である基準信号２３６を生成する。本発明のこの代替の実施形態では、基準発振器２０２ａの出力周波数を調整するのではなく、通信受信器合成器２０４内で異なる周波数乗算値を命令することによって、基準発振器２０２ａの周波数オフセットを補償する。したがって、基準発振器２０２が直接調整されない場合にも、通信受信器合成器２０４の出力は、受信通信信号の周波数精度によって決定される周波数精度を有する。したがって、ＧＰＳ基準合成器２０６ａが安定な入力周波数基準を有するとともに、安定な出力周波数を有する信号を生成することが可能である。これらの実施形態では、通信信号受信器において観測された周波数誤差に応じて通信受信器合成器２０４の乗算係数が調整される場合には、ＧＰＳ基準合成器２０６ａによって使用される乗算係数が調整される。続いて、上述のようにＧＰＳ基準合成器出力２０９が使用される。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態による処理フロー図７００を、図７に示す。処理フローは、工程７０２において、基準発振器２０２に供給される周波数調整を決定することによって開始される。特定の実施形態の要件に従って、この決定を即座に実行すること、又は一定の遅延時間の後に実行することが可能である。続いて、工程７０４における処理では、第２の受信器の局部発振にデータが供給される。この工程で供給されるデータは、基準発振器２０２に対して適用される周波数調整の大きさを示す。そして、処理は、工程７０６において、基準発振器に対して周波数調整を実施するように命令する。続いて、工程７０８における処理では、第２の受信器の局部発振に対する周波数調整の指示が供給される（好ましくは同時に）。上述の例示的な実施形態では、ＣＰＵ２１４によってこのデータが供給される。例示的な実施形態における周波数調整の指示は、上述のように、ＡＦＣステップ・クロック信号４１０の形式である。続いて工程７１０において、例示的な実施形態の処理では、周波数調整からもたらされる基準周波数信号の変更中に一定の周波数出力が維持されるように、第２の受信器の局部発振が再設定される。この再設定は、上述のように、段階的なプロセスであること、又は時間領域応答を伴うプロセスであることが可能である。
【００３８】
したがって、本発明の好ましい実施形態により、多重チャネル受信器における複数の受信器チャネル間での単一の周波数基準発振器のより効果的な共有が可能となる。これらの実施形態により、１つの受信器チャネルを使用して単一の周波数基準発振器に対して実行されるＡＦＣ処理において、その周波数基準発振器から局部発振を出力する他の受信器チャネルに対するＡＦＣ処理の影響を最小限とすることが可能となる。これにより、通信及びＧＰＳ信号の両方を同時に受信する多重チャネル受信器の複数の受信器チャネル等、複数の受信器チャネルに対して別々の周波数基準を不要とすることにより、コスト、サイズ及び電力が節約され、同時に、受信信号の追跡に失敗することが防止される。好ましい実施形態では、ＡＦＣ処理が周波数基準発振器の出力周波数を調整する場合、ＧＰＳ受信器における同調周波数変化はＧＰＳ受信器の追跡帯域幅未満に制限されるため、ＧＰＳ信号追跡に失敗しない。
【００３９】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組合せで実現可能である。本発明の好ましい実施形態によるシステムは、１つの情報処理システムにおいて集中方式で実現することも可能であり、いくつかの相互接続された情報処理システムを通じて異なる要素が拡散されるように分散方式で実現することも可能である。任意の種類の情報処理システム、又は本明細書で説明した方法を実行するように適合された他の装置も適切である。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組合せは、コンピュータプログラムを有する汎用コンピュータシステムであってもよく、コンピュータプログラムは、ロードされ実行されている時に、本明細書で説明した方法を実行するようにコンピュータシステムを制御する。
【００４０】
本明細書で説明した方法の実施を可能にする機能のすべてを備え、情報処理システムにロードされるとこれらの方法の実行が可能なコンピュータプログラム製品に、本発明が組み込むれることも可能である。本文脈におけるコンピュータプログラム手段又はコンピュータプログラムは、情報処理能力を有するシステムに対して、直接、もしくは以下のもの、すなわちａ）別の言語、コード又は表記法への変換及びｂ）異なる有形形態での再現のいずれか又は両方の後に特定の機能を実行させるように意図された命令のセットの、任意の言語、コード又は表記法における任意の表現を意味する。
【００４１】
各情報処理システムは、特に、１つ以上の情報処理デバイス、１つ以上のコンピュータ、またはその両方と、デバイスが機械読取可能媒体からデータ、命令、メッセージ又はメッセージパケット、及び他の機械読取可能情報の読出しを可能にする少なくとも１つの機械読取可能媒体と、を有してもよい。機械読取可能媒体には、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ及び他の永久記憶装置等の不揮発性メモリが含まれてもよい。さらに、コンピュータ媒体には、たとえば、ＲＡＭ、バッファ、キャッシュメモリ及びネットワーク回路等の揮発性記憶装置が含まれてもよい。さらに、機械読取可能媒体は、有線ネットワーク又は無線ネットワークを含むネットワークリンク、ネットワークインタフェース、またはその両方等の状態遷移する媒体における情報を含んでもよく、かかる媒体は、コンピュータによるかかる機械読取可能情報の読出しを可能とする。
【００４２】
本発明の特定の実施形態を開示したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくそれら特定の実施形態に対して変更を行い得ることを、当業者は理解するであろう。したがって、本発明の範囲は特定の実施形態に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲内にある任意の且つすべてのかかる適用、変更及び実施形態を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好ましい実施形態による移動体通信システムを示すブロック図。
【図２】本発明の好ましい実施形態による結合受信器のブロック図。
【図３】本発明の好ましい実施形態による基準発振器のブロック図。
【図４】本発明の好ましい実施形態によるＮＣＯに基づく局部発振のブロック図。
【図５】本発明の別の実施形態によるＮＣＯに基づく局部発振のブロック図。
【図６】本発明の別の実施形態による基準発振器構造のブロック図。
【図７】本発明の好ましい実施形態による多重チャネル受信器の自動周波数制御処理を示す処理フロー図。
【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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