(57)【要約】【課題】高価は部品が必要なる。【解決手段】ＡＦＣ回路は、例えば電源投入時に、複素平面上で、仮想周波数誤差値に応じた位相分、受信データを回転させて出力する位相回転補正器と、上記位相回転補正器からの回転データに対応する復元複素シンボルを生成するＤＦＴ処理部と、復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとに基づいて、仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを形成し、上記仮想周波数誤差値を変更することにより形成される複数の仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを比較することにより、１つの仮想周波数誤差値を選択し、選択された仮想周波数誤差値に応じて発振回路の発振周波数を変更する。【選択図】図１
2013135428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号に従って発振周波数が変わる発振回路と、
複素平面上で、仮想周波数誤差値に応じた位相分、データを回転させて出力する位相回転補正器と、
上記データ又は上記位相回転補正器からの回転データを出力する第１切り替え部と、
上記第１切り替え部からの出力を受けて、それに対応する復元複素シンボルを生成するＤＦＴ処理部と、
上記回転データが上記ＤＦＴ処理部に供給されているとき、上記ＤＦＴ処理部からの復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとに基づいて、仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを形成し、仮想周波数誤差値を変更することにより形成される複数の仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを比較することにより、１つの仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを選択し、該選択された複素シンボルに対応する仮想周波数誤差値に対応した信号を出力する判定部と、
上記データが上記ＤＦＴ処理部に供給されているとき、上記ＤＦＴ処理部からの復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとの位相差に従った信号を出力する位相測定部と、
上記判定部からの出力及び上記位相測定部からの出力を受け、いずれかの出力に基づいて、上記制御信号を形成する制御部
を有するＡＦＣ回路。
【請求項２】
上記発振回路は、上記判定部から出力された仮想周波数誤差値に対応した信号に従って、その発振周波数が変更されたあと、上記位相測定部から出力される位相差に従って、その発振周波数が調整される請求項１のＡＦＣ回路。
【請求項３】
上記仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルは、上記レプリカの複素共役と復元複素シンボルとの間で複素乗算を実行することにより得られる請求項２のＡＦＣ回路。
【請求項４】
受信信号と発振信号を受けて、発振信号に従って受信信号を周波数変換する周波数変換回路と、
上記周波数変換回路からのデータを保持するメモリと、
上記発振信号を形成する発振回路であって、制御信号に従ってその発振周波数が変わる発振回路と、
複素平面上で、仮想周波数誤差値に応じた位相分、上記データを回転させて出力する位相回転補正器と、
上記メモリのデータ又は上記位相回転補正器からの回転データを出力する第１切り替え部と、
上記第１切り替え部からの出力を受けて、それに対応する復元複素シンボルを生成するＤＦＴ処理部と、
上記回転データが上記ＤＦＴ処理部に供給されているとき、上記ＤＦＴ処理部からの復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとに基づいて、仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを形成し、上記仮想周波数誤差値を変更することにより形成される複数の仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを比較することにより、１つの仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを選択し、該選択された複素シンボルに対応する仮想周波数誤差値に従った信号を出力する判定部と、
上記メモリからのデータが上記ＤＦＴ処理部に供給されているとき、上記ＤＦＴ処理部からの復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとの位相差に従った信号を出力する位相測定部と、
上記判定部からの出力及び上記位相測定部からの出力を受け、いずれかの出力に基づいて、上記制御信号を形成する制御部
を具備する移動体通信システム。
【請求項５】
電源スイッチを有し、電源スイッチを介して電源が上記発振回路に供給されたことに応答して、上記発振回路は、上記判定部からの出力に従って、その発振周波数が変更され、発振周波数が変更された後、上記位相測定部から出力される位相差に従って、その発振周波数が調整される請求項４の移動体通信システム。
【請求項６】
上記仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルは、上記レプリカの複素共役と復元複素シンボルとの間で複素乗算を実行することにより得られる請求項５の移動体通信システム
【請求項７】
上記受信信号は、ＯＦＤＭで送信される信号である請求項６の移動体通信システム。
【請求項８】
受信信号と発振信号を受けて、発振信号に従って受信信号を周波数変換する周波数変換回路と、
上記周波数変換回路からのデータを保持するメモリと、
上記発振信号を形成する発振回路であって、制御信号に従ってその発振周波数が変わる発振回路と、
電源投入に応答して、複素平面上で、仮想周波数誤差値に応じた位相分、上記データを回転させて出力する位相回転補正器と、
上記位相回転補正器からの出力を受けて、それに対応する復元複素シンボルを生成するＤＦＴ処理部と、
上記ＤＦＴ処理部からの復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとに基づいて、仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを形成し、上記仮想周波数誤差値を変更することにより形成される複数の仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを比較することにより、１つの仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを選択し、該選択された複素シンボルに対応する仮想周波数誤差値に従った信号を出力する判定部と、
上記判定部からの出力に基づいて、上記制御信号を形成する制御部
を具備するＯＦＤＭ方式の移動体通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＦＣ（Ａｕｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路に関し、特に移動体通信システムに用いられるＡＦＣ回路に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−２２０１０５号公報（特許文献）には、位相雑音を抑制できるようにしたＯＦＤＭ受信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２０１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献では、位相雑音を抑制することを示しているが、装置に使用される部品として安価な部品を使用出来る様にすることについては、認識されていない。
【０００５】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態によれば、ＡＦＣ回路は、制御信号に従って発振周波数が変わる発振回路と、例えば電源投入時に、複素平面上で、仮想周波数誤差値に応じた位相分、受信データを回転させて出力する位相回転補正器と、上記位相回転補正器からの回転データに対応する復元複素シンボルを生成するＤＦＴ処理部と、復元複素シンボルとその位相が所定のレプリカとに基づいて、仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを形成し、上記仮想周波数誤差値を変更することにより形成される複数の仮想周波数誤差値に対応した複素シンボルを比較することにより、１つの仮想周波数誤差値を選択し、該選択された仮想周波数誤差値に応じた制御信号を出力する判定部とを有し、電源投入時には、上記判定部からの制御信号により上記発振回路の発振周波数が変更される。
【発明の効果】
【０００７】
前記一実施の形態によれば、ＡＦＣ回路として安価な発振回路を用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係わるＡＦＣ回路とその周辺のブロックを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係わる移動体通信システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に述べる複数の実施の形態で、同様な機能を果たす部分については、各図面で同じ記号を用いて、説明を省略することがある。
【００１０】
≪実施の形態１≫
まず、ＡＦＣ回路が使われる通信システムについて、移動体通信システムを例に説明する。図２は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式を採用した移動体通信システムのブロック図を示している。同図では、説明を容易にするために、受信系のみが示されている。図において、２００は半導体集積回路装置を示している。半導体集積回路装置２００は、ミキサー１００、アナログ信号をデイジタル信号に変換するアナログ／デイジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）１１０、Ａ／Ｄ変換器からの信号を処理するベースバンドプロセッサ１２０及び上記ミキサー及びベースバンドプロセッサ１２０等に発振信号を供給する発振ユニット１４０を有している。
【００１１】
上記ミキサー１００は、アンテナ１３０で受信した高周波の通信信号と、発振ユニット１４０で形成された発振信号とを受けて、高周波帯の通信信号を、低い周波数帯（ベースバンド周波数帯）の通信信号に変換し、互いに位相の異なるＩ信号とＱ信号を形成する。上記Ａ／Ｄ変換器１１０は、供給されたアナログ信号であるＩ信号及びＱ信号を、デイジタル信号に変換して、ベースバンドプロセッサ１２０へ供給する。この実施の形態では、発振ユニット１４０は、多種類の周波数の発振信号を形成し、ミキサー１００、ベースバンドプロセッサ１２０及び後で述べるアプリケーションプロセッサ１７０へ供給している。上記ベースバンドプロセッサ１２０は、供給されたＩ信号及びＱ信号に基づき、通信信号を処理して、アプリケーションプロセッサ１７０に伝える。同図では、図面が複雑になるのを避けるために、ベースバンドプロセッサ１２０とアプリケーションプロセッサ１７０との間の信号は省略している。
【００１２】
アプリケーションプロセッサ１７０は、ベースバンドプロセッサ１２０からの情報を処理し、処理結果を表示器１８０等へ供給する。表示器１８０は、アプリケーションプロセッサ１７０からの情報を表示する。１５０は、バッテリであり、電源スイッチ１８０を介して上記した各ブロックに電源電圧Ｖｃｃを供給する。すなわち、電源投入時には、電源スイッチ１８０がオン状態にされ、この電源スイッチを介して、上記した各ブロックに電源電圧が供給され、各ブロックは動作を開始する。
【００１３】
上記発振ユニット１４０で発振された発振信号は、上記ミキサー１００で周波数を変換するために使われるだけではなく、例えば、アプリケーションプロセッサ１７０に時計の機能が設けられていた場合、時間を定める基準信号としても使われる。同じくベースバンドプロセッサ１２０にも、発振信号は供給されており、ベースバンドプロセッサを動作させるためにも使われる。
【００１４】
次に、上記移動体通信システムで使われるＡＦＣ回路について説明する。図１には、ＡＦＣ回路とその周辺のブロックが、ブロック図で示されている。同図において、１はシンボルタイミング同期部、２は受信ＩＱデータ蓄積メモリＲＡＭ、９は位相回転補正器、１０及び１２は切り替えスイッチ、３は離散フーリエ変換（以下ＤＦＴとも称する）処理部、４は復調部、５は位相測定部、１１は測定及び判定部、６はデジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と称する）である。特に制限されないが、この実施の形態においては、上記した各回路ブロックは、図２に示したブロック図においては、ベースバンドプロセッサ１２０に含まれている。
【００１５】
図１において、７は発振回路であり、その一部が、発振ユニット１４０（図２）に含まれる。発振回路７は、この実施の形態では、ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）が使われている。この場合、ＴＣＸＯを構成するための水晶は、半導体集積回路装置２００の外部に設けられ、半導体集積回路装置２００には、水晶により形成された発振信号を分周する分周回路及びＰＬＬ回路８等が設けられている。また、発振回路７は、上記Ｄ／Ａ変換器６からのアナログ信号に従って、その発振周波数が変化する、いわゆる、ＶＣＯである。
【００１６】
この実施の形態においては、ＡＦＣ回路は、上記位相回転補正器９、ＤＦＴ処理部３、位相測定部５、測定および判定部１１、Ｄ／Ａ変換器６、発振回路７及び切り替えスイッチ１０及び１２を含んでいる。
【００１７】
図２で述べた上記Ａ／Ｄ変換器１１０からのＩ信号及びＱ信号は、図１では受信ＩＱ信号として示されており、上記シンボルタイミング同期部１と上記受信ＩＱデータ蓄積ＲＡＭ２に供給される。
【００１８】
ＯＦＤＭの通信信号は、シンボルと呼ばれる基本単位を時間軸上で連続的に配置することにより構成されており、ＯＦＤＭの１シンボルは、ガードインターバルと有効シンボルとを有している。図１の上記シンボルタイミング同期部１は、受信ＩＱ信号のガードインターバルを利用することにより、ＯＦＤＭの１シンボルのタイミングを特定する。特定したタイミングで、上記シンボルタイミング同期部１は、上記受信ＩＱデータ蓄積ＲＡＭ２に対して蓄積動作を指示する。これにより、少なくともＯＦＤＭの１シンボル期間以上の受信ＩＱ信号のデイジタルデータが上記受信ＩＱデータ蓄積ＲＡＭ２に蓄積（格納）される。
【００１９】
また、ＯＦＤＭにおいては、複数のサブキャリアを利用して信号が送信される。すなわち、ＯＦＤＭの通信信号は、複数のサブキャリアの信号を合成して形成された信号となる。
【００２０】
切り替えスイッチ１０が、図１において破線の様に上側を接続している場合、上記受信ＩＱデータ蓄積ＲＡＭ１に格納されたデータは、ＤＦＴ処理部３に供給される。該ＤＦＴ処理部３は、供給されたデータに対してＤＦＴ処理を行うことにより、データから各サブキャリアにおける複素シンボルを復元する。復元された複素シンボルを、以下では、復元複素シンボルと称する。復調部４は、通信信号を復調して、受信した通信信号に対応したデータを形成する。復調部４は、ＡＦＣ回路とは関係しないので、詳細な説明は省略するが、復調部４で形成されたデータは、アプリケーションプロセッサ１７０（図２）に供給され、例えば表示器１８０で表示される。
【００２１】
上記復元複素シンボルは、位相測定部５に供給される。位相測定部５は、それぞれの位相が予め定められた複数の複素シンボルのレプリカを生成し、該複数のレプリカのうち、供給された復元複素シンボルに対応するレプリカと、供給された復元複素シンボルとの間の位相差を求める。位相差は、サブキャリアの周波数と後で述べる発振回路の発振周波数との間の差、すなわち周波数誤差に比例する。上記切り替えスイッチ１０が、破線側に接続されているとき、切り替えスイッチ１２も破線側に接続されている。そのため、周波数誤差の値を表す位相測定部５の出力は、切り替えスイッチ１２を介して、Ｄ／Ａ変換器６に供給され、Ｄ／Ａ変換器６からは周波数誤差に比例したアナログ信号が出力される。
【００２２】
発振回路７は、周波数誤差に比例したアナログ信号を受けることにより、その発振周波数が変わる。これにより、アプリケーションプロセッサ１７０及びベースバンドプロセッサ１２０に供給されるところの基準クロック信号が、サブキャリアの周波数に比例する様に校正される。位相同期回路（ＰＬＬ）８では、供給される発振信号を逓倍にして、ミキサー１００へ供給する。発振信号の周波数が校正されることにより、無線部であるミキサー１００へ供給される発振信号の周波数も校正され、受信信号と合成される基準信号の周波数の校正が行われる。
【００２３】
上記位相測定部５で検出する位相差は、周波数誤差による所定の時間（ＤＦＴ処理により、複素シンボルを復元するのに必要な受信ＩＱデータ分の時間）の位相回転によるものであり、±πの範囲でなければならない。そのため、発振回路７としては、例えば、電源投入時から所望の発振周波数を安定して生成する発振回路（この実施の形態では、ＴＣＸＯ）を用いることが望ましく、高価なＴＣＸＯを用いることになる。
【００２４】
本実施の形態においては、例えば、図２の電源スイッチ１８０がオン状態にされた時、すなわち電源投入時に、上記切り替えスイッチ１０及び１２が、同図に実線で示した側に接続される。これにより、次に説明する動作が行われる。
【００２５】
まず、発振回路７に要求する所望の発振周波数と、実際に用いる発振回路７で達成されるであろう発振周波数との間の差（発振周波数誤差）を想定する。この発振周波数誤差の範囲を例えば、±２ｐｐｍとし、この範囲内で、仮の発振周波数誤差値（以下、仮想発振周波数誤差値と称する）を０ｐｐｍ、＋１ｐｐｍ、＋２ｐｐｍ、−１ｐｐｍ、−２ｐｐｍと仮定する。
【００２６】
位相回転補正器９は、上記受信ＩＱデータ蓄積ＲＡＭ２から供給されるデータを受け、複素平面上において、仮想発振周波数誤差値による回転をキャンセルする方向に、供給されたデータを強制的に回転させて、切り替えスイッチ１０を介してＤＦＴ処理部３へ供給する。例えば、仮想発振周波数誤差値として、まず＋１ｐｐｍを設定した場合には、この誤差値をキャンセルする様に、複素平面上において、データ（ＩＱデータ）を−１ｐｐｍに相当する回転量分だけ回転させ、ＤＦＴ処理部３へ供給する。次のタイミングでは、仮想発振周波数誤差値として、例えば、＋２ｐｐｍを設定し、この誤差値に対応する回転をキャンセルする方向にデータを複素平面上で回転させ、ＤＦＴ処理部３へ供給する。この様に、順次、異なる仮想発振周波数誤差値に対応させて回転させたデータを、位相回転補正部９は形成し、切り替えスイッチ１０を介して、ＤＦＴ処理部３へ供給する。
【００２７】
ＤＦＴ処理部３では、供給されたデータに対応した復元複素シンボルを、順次形成する。形成された復元複素シンボルは、測定および判定部１１に順次供給される。
【００２８】
測定および判定部１１は、それぞれ位相が予め定められた複数の複素シンボルのレプリカを形成し、供給された復元複素シンボルに対応したレプリカの複素共役と供給された復元複素シンボルとの間で複素乗算を実行し、その位相がレプリカと復元複素シンボルとの位相差となる様な複素平面上の複素シンボル（以下、測定複素シンボルと称する）を形成する。各サブキャリア毎で、所定時間の間、上記測定複素シンボルを形成する。形成した複数の測定複素シンボル間で加算平均を行い、加算平均のパワーを求める。この加算平均のパワーを、仮想発振周波数誤差値毎に求め、最も大きなパワーに対応する仮想発振周波数誤差値が、実際に用いられている発振回路の有する発振周波数誤差値であると推定し、この仮想発振周波数誤差値により生じる発振周波数の偏差を校正するアナログ信号を、測定および判定部１１は形成する。測定および判定部１１からのアナログ信号は、切り替えスイッチ１２を介して、Ｄ／Ａ変換器６へ供給され、発振周波数の校正が行われる。この様にすることにより、安価な発振回路を用いても、各サブキャリアの周波数に近い発振周波数へ補正することが可能となる。上記仮想発振周波数誤差値により生じる発振周波数の偏差は、例えば予め測定或いはシミュレーションで求めておき、その偏差を補正するためのアナログ信号の値も予め測定或いはシミュレーションで求めておけば良い。
【００２９】
図面には示されていないが、切り替えスイッチ１０および１２は、制御回路により形成される。この実施の形態では、例えば、電源投入に応答して、或いはサブキャリアの周波数と発振ユニット１４０の周波数との間の周波数差が大きくなったことに応答して、上記切り替えスイッチ１０および１２は、図１の実線側に接続され、所定時間経過したら、図１の破線側に接続される。この様にすることにより、初期段階では、仮想発振周波数誤差値を用いて発振回路の周波数の制御が行われ、以後は周波数の補正範囲は狭いが高精度となる位相測定部を用いた制御が行われる。勿論、時間による切り替えでなく、周波数誤差が小さくなったことを判定して、実線側から破線側に切り替えても良い。
【００３０】
≪変形例≫
上記測定および判定部１１において得られる複素乗算後の複素シンボルに対し、加算平均後のパワーではなく、複素乗算後の複素シンボルが持つSIR(Signal to Interference Ratio)を測定する事でも周波数誤差推定を行う事が可能である。
【００３１】
上述した実施形態および変形例では、その位相が所定の複素シンボルをレプリカとして使うことを説明した。しかしながら、その位相を仮推定する様にし、使用する複素シンボル数を増やして測定を行う事は可能であり、周波数誤差推定に使用する複素シンボルは位相が所定の複素シンボルに限定されるものではない。
【００３２】
また、シンボルタイミング同期部１、位相回転補正器４、ＤＦＴ処理部３、位相測定部５、測定および判定部１１、及び切り替えスイッチ１０及び１２は、上記ベースバンドプロセッサ１２０内に設けられているプロセッサで実現される様にしても良い。勿論、この場合には、プロセッサにより実行されるプログラムで、上述した各機能を記述することになる。
【００３３】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１  シンボルタイミング同期部
２  受信ＩＱデータ蓄積ＲＡＭ
３  位相回転補正器
４  復調部
５  位相測定部
６  Ｄ／Ａ変換器
７  発振回路
８  ＰＬＬ
９  位相回転補正器
１０  切り替えスイッチ
１１  測定および判定部
１２  切り替えスイッチ
【図１】
2013135428.tif 000003
【図２】
2013135428.tif 000004