(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御発振器を用い、所定時間毎に搬送波の周波数を切り替えるとともに、当該搬送波を変調信号によって周波数変調して送信信号とする周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置において、
前記搬送波として使用される互いに異なる複数の周波数の夫々に対応する複数の係数を記憶するメモリと、
前記搬送波の周波数を切り替える際に、切替後の搬送波周波数に対応する係数を前記メモリから読み出すメモリ制御部と、
該制御部が読み出した係数を用いて前記送信信号の振幅を補正する掛け算器と、
を備えた、前記送信信号の周波数偏移を前記搬送波の周波数に拘わらず一定の範囲内に収めるための周波数偏移平坦化部を備えていることを特徴とする周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置。
【請求項２】
前記メモリに記憶されている前記複数の係数が、前記複数の周波数のうちの少なくとも２つの周波数に関して行なった周波数偏移測定の結果を用いた線形補間によって求められたものであることを特徴とする請求項１に記載の周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置。
【請求項３】
前記掛け算器が、ディジタル変調信号の帯域制限を行なうディジタルフィルタ、帯域制限されたディジタル変調信号をアナログ変調信号に変換するディジタル／アナログ変換器、及びアナログ変調信号を通過させて前記変調信号とする低域通過フィルタから構成されるガウシアンフィルタ内で、前記ディジタルフィルタと前記ディジタル／アナログ変換器との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２の周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置。
【請求項４】
搬送波の周波数を所定時間毎に切り替えるとともに、当該搬送波を変調信号によって周波数変調する周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置から出力される送信信号の周波数偏移を、その搬送波の周波数によらず一定の範囲内に収めるように変調信号を制御する周波数ホッピングスペクトル装置の周波数偏移制御方法において、
前記搬送波が取り得る互いに異なる複数の周波数の各々に対応する係数を、予め不揮発性メモリに格納しておき、前記搬送波の周波数を切り替える際に、その周波数に応じた係数を前記不揮発性メモリから読み出し、当該読み出した係数と掛け算器とを用いて前記変調信号の振幅制御を行なうようにしたことを特徴とする周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の周波数偏移制御方法。
【請求項５】
前記メモリに記憶されている前記複数の係数を、前記複数の周波数のうちの少なくとも２つの周波数に関して行なった周波数偏移測定の結果を用いた線形補間によって求めることを特徴とする請求項４に記載の周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の周波数偏移制御方法。
【請求項６】
前記掛け算器にて、ディジタルフィルタによって帯域制限されたディジタル変調信号に前記係数を掛け算し、選られた信号をディジタル／アナログ変換器でアナログ変調信号に変換し、変換されたアナログ変調信号を低域通過フィルタに通して前記変調信号とすることを特徴とする請求項４又は５の周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の周波数偏移制御方法。
【請求項７】
搬送波の周波数を所定時間毎に切り替えるとともに、当該搬送波を変調信号によって周波数変調する周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置から出力される送信信号の周波数偏移を、その搬送波の周波数によらず一定の範囲内に収めるために用いられる、互いに異なる複数の周波数に各々対応する係数を求める方法において、
前記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置に制御用のコンピューターを接続するとともに、測定用の周波数偏移測定器を接続し、
前記コンピューターが、前記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の送信周波数を第１の周波数に固定し、
前記コンピューターが、前記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置に所定パターンの変調信号を連続的に発生させて送信信号を出力させ、
前記周波数偏移測定器が、前記送信信号の周波数偏移を第１の周波数偏移として測定して、その測定結果を前記コンピューターに供給し、
前記コンピューターが、前記送信周波数を第２の周波数に変更して固定し、
前記コンピューターが、前記所定パターンの変調信号を連続的に発生させて送信信号を出力させ、
前記周波数偏移測定器が、前記送信信号の周波数偏移を第２の周波数偏移として測定し、
前記コンピュータが、前記第１の周波数、前記第１の周波数偏移、前記第２の周波数、及び前記第２の周波数偏移を用いた線形補間により、前記搬送波の周波数の各々に対応する係数を演算して求める、
ようにしたことを特徴とする係数を求める方法。
【請求項８】
演算により求められた係数を、不揮発性メモリに一括書き込みすることを特徴とする請求項７に記載の係数を求める方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置に関し、特に搬送波の周波数（ＲＦ周波数）によらず周波数偏移（ｆdev）を一定に保つことができるスペクトル拡散通信ＧＦＳＫ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＦＳＫ変調を行なうには、通常、印加される電圧に応じて発振周波数が変化する電圧制御発振回路（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）が用いられる。即ち、ＧＦＳＫ変調送信には、送信しようとするディジタル符号に対応する変調電圧（ベースバンド信号、変調信号）をＶＣＯに加えることにより、その発振周波数を変化させる方法が一般的に用いられている。
【０００３】
ＶＣＯは、例えば、図１９に示されるような、バラクター（容量Ｄ）を含むＬＣ回路を利用して構成されている。図１９のＬＣ回路を用いたＶＣＯの発振周波数は、ｆ＝１／２π√（Ｌ（Ｃ＋Ｄ））で表され、その調整は、バラクターの容量Ｄを変化させることによって行われる。具体的には、バラクターに印加する逆方向電圧を下げれば、その容量Ｄが大きくなるので、ＶＣＯの発振周波数は低くなる。逆に、バラクターに印加する逆方向電圧を上げれば、バラクターの容量Ｄが小さくなるので、ＶＣＯの発振周波数は高くなる。
【０００４】
ところで、実際のスペクトル拡散方式のＧＦＳＫ通信では、送信信号（ＧＦＳＫ波）の周波数偏移（又は周波数偏移幅あるいは周波数偏移量）が、その通信規格により定められた範囲内になければならない。例えば、ブルートゥース（Bluetooth）規格では、周波数偏移が１４０〜１７５ｋＨｚ（＝変調指数が０．２８〜０．３５）と決められている。これは、ＧＦＳＫ波の周波数偏移が小さくなれば、ディジタル符号の「０」に対応する周波数と「１」に対応する周波数との差も小さくなるので、受信装置でＧＦＳＫ波を復調した場合に、「０」および「１」の２値の識別誤りが発生しやすくなるからである。また、ＧＦＳＫ波の周波数偏移が大きくなり、そのＧＦＳＫ波に割り当てられた周波数帯域を越えてしまうと、そのＧＦＳＫ波が、、隣接チャネルのＧＦＳＫ波と干渉し合い、通信システムに著しい障害を引き起こすことになるからである。なお、周波数偏移とは、図２０に示すように、搬送波の周波数（中心周波数ｆ０）と、送信信号（被変調信号）の２値データの「１」に対応する部分の周波数（ｆ０＋Δｆ）又は２値データの「０」に対応する部分の周波数（ｆ０−Δｆ）との差（Δｆ）をいう。
【０００５】
搬送波周波数（ＲＦ周波数）が一定不変であれば、変調信号の電圧振幅を所定の範囲内に保つことにより、送信信号の周波数偏移を規定の範囲内に収めることができる。ところが、スペクトル拡散を行うＧＦＳＫ変調方式の無線機では、ＶＣＯが、搬送波の変調のみならず、搬送波周波数そのものを変化させる周波数ホッピングも行わなければならない。このため、ＧＦＳＫ変調方式の無線機では、変調信号の振幅を所定の範囲内としただけでは、周波数偏移を規定の範囲内に収めることができない場合がある。
【０００６】
詳述すると、スペクトル拡散を行うＧＦＳＫ変調方式の無線機では、変調を行なうのみならず、周波数ホッピングを行うためにも、バラクターの容量Ｄを変化させる。つまり、ＲＦ周波数を上げるときは、容量Ｄを小さくし、ＲＦ周波数を下げるときは、容量Ｄを大きくする。ここで、ＲＦ周波数が高いときのバラクターの容量をＤｈ、低いときの容量をＤｌとすると、Ｄｈ＜Ｄｌが成り立つ。一方、変調信号の振幅電圧が一定であるとすると、変調信号の印加により発生する容量の変化ΔＤは、容量Ｄの値によらず一定である。従って、ΔＤ／Ｄｈ＞ΔＤ／Ｄｌが成立する。これは、変調信号の電圧振幅を一定とした場合、ＲＦ周波数が高いほど、送信信号の周波数偏移が大きくなることを意味する。つまり、周波数ホッピングを行うＶＣＯでは、変調電圧が一定であると、ＲＦ周波数が変化するのに従って送信信号の周波数偏移も変化する。こうして、ＧＦＳＫ変調方式の無線機では、ＲＦ周波数によっては、変調信号の電圧振幅を所定の範囲内としただけでは、周波数偏移を規定の範囲内に収めることができない場合がある。
【０００７】
実際に、ＶＣＯへ印加する変調信号が一定の場合の、ＲＦ周波数と周波数偏移との関係を測定した結果の一例を図２１に示す。
【０００８】
従来、上記のようなＶＣＯのＲＦ周波数依存特性を補償する、送信信号の周波数偏移の平坦化は、例えば特開平１−２４３７３０号公報に記載されているように、搬送波の周波数に応じて変調信号の振幅を調整することにより行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１−２４３７３０号公報に記載された技術は、搬送波の周波数に応じて変調信号の振幅を変更するために、ＶＣＯへの変調信号入力線路に、一端が接地された複数の抵抗器をそれぞれスイッチを介して接続し、搬送波の周波数に応じてそのスイッチのオン／オフを制御するというものである。しかしながら、この様な構成は、複数の抵抗器及びスイッチを必要とし複雑であるというだけでなく、スイッチののオン／オフの組み合わせを適切に決定しなければならず、制御が複雑であるという問題点もある。
【００１０】
また、特開平１−２４３７３０号公報に記載された技術は、ＶＣＯの変調感度が既知であり、周波数偏移の補正量が一義的に決定されることを前提としており、製造バラツキや、通信規格の変更等に対応できないという問題点もある。
【００１１】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みなされたもので、周波数ホッピングスペクトル拡散方式ＧＦＳＫ通信装置において、簡易な構成でありながら、搬送波の周波数に拘らずに周波数偏移を所定の範囲内に保つことができる通信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、搬送波の周波数に拘らず、周波数偏移の大きさを所定の範囲内に保つことができる周波数ホッピングスペクトル拡散方式ＧＦＳＫ通信装置の周波数偏移制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに本発明は、周波数ホッピングスペクトル拡散方式ＧＦＳＫ通信装置において、搬送波の周波数に拘らず、周波数偏移の大きさを所定の範囲内に保つために用いられる係数を一括して求めることができる方法を提供することを目的とする。
【００１４】
なお、特開平１１−２７４９５１号公報には、複数のデータを不揮発性メモリに格納しておき、そこから読み出したデータを用いてＦＳＫ信号の周波数偏移を調整する技術が開示されている。しかしながら、この公報における複数のデータとは、「０」及び「１」にそれぞれ対応するデータを意味しており、この公報には、変調信号の振幅が一定の場合に、搬送波周波数に応じて周波数偏移が変化することについては全く開示されておらず、何ら本発明を示唆するものではない。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電圧制御発振器を用い、所定時間毎に搬送波の周波数を切り替えるとともに、当該搬送波を変調信号によって周波数変調して送信信号とする周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置において、前記搬送波として使用される互いに異なる複数の周波数の夫々に対応する複数の係数を記憶するメモリと、前記搬送波の周波数を切り替える際に、切替後の搬送波周波数に対応する係数を前記メモリから読み出すメモリ制御部と、該制御部が読み出した係数を用いて前記送信信号の振幅を補正する掛け算器とを備えた、前記送信信号の周波数偏移を前記搬送波の周波数に拘わらず一定の範囲内に収めるための周波数偏移平坦化部を備えていることを特徴とする周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置が得られる。
【００１６】
上記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置において、前記メモリに記憶されている前記複数の係数は、前記複数の周波数のうちの少なくとも２つの周波数に関して行なった周波数偏移測定の結果を用いた線形補間によって求められたものである。
【００１７】
また、上記集は酢ホッピングスペクトル拡散通信装置において、前記掛け算器は、ディジタル変調信号の帯域制限を行なうディジタルフィルタ、帯域制限されたディジタル変調信号をアナログ変調信号に変換するディジタル／アナログ変換器、及びアナログ変調信号を通過させて前記変調信号とする低域通過フィルタから構成されるガウシアンフィルタ内で、前記ディジタルフィルタと前記ディジタル／アナログ変換器との間に配置されている。
【００１８】
また、本発明によれば、搬送波の周波数を所定時間毎に切り替えるとともに、当該搬送波を変調信号によって周波数変調する周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置から出力される送信信号の周波数偏移を、その搬送波の周波数によらず一定の範囲内に収めるように変調信号を制御する周波数ホッピングスペクトル装置の周波数偏移制御方法において、前記搬送波が取り得る互いに異なる複数の周波数の各々に対応する係数を、予め不揮発性メモリに格納しておき、前記搬送波の周波数を切り替える際に、その周波数に応じた係数を前記不揮発性メモリから読み出し、当該読み出した係数と掛け算器とを用いて前記変調信号の振幅制御を行なうようにしたことを特徴とする周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の周波数偏移制御方法が得られる。
【００１９】
上記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の周波数偏移制御方法において、前記メモリに記憶されている前記複数の係数は、前記複数の周波数のうちの少なくとも２つの周波数に関して行なった周波数偏移測定の結果を用いた線形補間によって求められる。
【００２０】
また、上記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の周波数偏移制御方法において、前記掛け算器にて、ディジタルフィルタによって帯域制限されたディジタル変調信号に前記係数を掛け算し、選られた信号をディジタル／アナログ変換器でアナログ変調信号に変換し、変換されたアナログ変調信号を低域通過フィルタに通して前記変調信号とすることが行なわれる。
【００２１】
さらに本発明によれば、搬送波の周波数を所定時間毎に切り替えるとともに、当該搬送波を変調信号によって周波数変調する周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置から出力される送信信号の周波数偏移を、その搬送波の周波数によらず一定の範囲内に収めるために用いられる、互いに異なる複数の周波数に各々対応する係数を求める方法において、前記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置に制御用のコンピューターを接続するとともに、測定用の周波数偏移測定器を接続し、前記コンピューターが、前記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置の送信周波数を第１の周波数に固定し、前記コンピューターが、前記周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置に所定パターンの変調信号を連続的に発生させて送信信号を出力させ、前記周波数偏移測定器が、前記送信信号の周波数偏移を第１の周波数偏移として測定して、その測定結果を前記コンピューターに供給し、前記コンピューターが、前記送信周波数を第２の周波数に変更して固定し、前記コンピューターが、前記所定パターンの変調信号を連続的に発生させて送信信号を出力させ、前記周波数偏移測定器が、前記送信信号の周波数偏移を第２の周波数偏移として測定し、前記コンピュータが、前記第１の周波数、前記第１の周波数偏移、前記第２の周波数、及び前記第２の周波数偏移を用いた線形補間により、前記搬送波の周波数の各々に対応する係数を演算して求めるようにしたことを特徴とする係数を求める方法が得られる。
【００２２】
上記係数を求める方法において、演算により求められた係数は、不揮発性メモリに一括書き込みされる。
【００２３】
【作用】
本発明は、上記目的を達成するために、（１）周波数ホッピングスペクトル拡散通信直接変調通信方式の通信装置において、（２）送信データ（変調信号）の振幅を可変とすることができる振幅制御回路（ガウシアンフィルタ）を有し、該振幅制御回路の出力を電圧制御発振器（ＶＣＯ）の入力としたこと、更には、（３）互いに異なる複数の搬送波周波数に夫々対応する振幅制御データ（係数あるいは補正値）を不揮発性の記憶媒体（ＲＡＭ）に記憶しておき、いずれかの搬送波周波数が設定されたなら該当周波数に対応する振幅制御データを読み出すようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】
上記特徴により、本発明では、簡易な構成でありながら、精度良く周波数偏移を補正または調整することができる。
【００２５】
また、本発明では、振幅制御データを、ＶＣＯの周波数偏移特性を少なくとも２つの搬送波周波数に関して測定した結果を用いて線形補間により求める。
【００２６】
これにより、振幅制御データを容易に、一括して求めることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１に、本発明の一実施の形態に係るスペクトル拡散方式ＧＦＳＫ無線機の構成を示す。このスペクトル拡散方式ＧＦＳＫ無線機１００は、ＢＢ（ベースバンド）部１１０とＲＦ部１３０とにより構成されている。ＢＢ部１１０は、送信データの制御、および受信データの復調を行う。また、ＲＦ部１３０は、無線波（ＧＦＳＫ波）の送信および受信を行う。
【００２９】
ＢＢ部１１０は、ＣＰＵ１１１、インターフェース（ＵＡＲＴ）１１２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１３、メモリーコントローラ１１４、及び無線インターフェース部１１５を有している。また、無線インターフェース部１１５は、ガウシアンフィルタ（ＧＦ）１１６とクロックリカバリー回路１１７とを有している。
【００３０】
ＣＰＵ１１１は、インタフェース１１２に接続された外部ホスト１５０により制御される。また、ＣＰＵ１１１は、メモリーコントローラ１１４を介して外部記憶装置（不揮発性メモリ、例えばフラッシュメモリ）１７０に対して読み書きを行う。外部記憶装置１７０には、後述する係数が書き込まれており、事実上、ＢＢ部１１０の一部として働く。従って、外部記憶装置１７０の代わりに、ＢＢ部１１０の内部に不揮発性メモリを設けてるようにすることもできる。
【００３１】
ホスト１５０から供給される送信データは、インタフェース１１２を介して、無線インタフェース部１１５のＧＦ１１６に供給される。ＧＦ１１６は、送信データを２レベル（２値）のアナログ信号（ベースバンド信号、変調信号）として出力する。
【００３２】
ＲＦ部１３０は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３１、クロック１３２、フェーズロックループ（ＰＬＬ）１３３、位相比較器（ＰＤ）１３４、チャージポンプ（ＣＰ）１３５、パワーアンプ（ＰＡ）１３６、送受切替器１３７、アンテナ１３８、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１３９、逓倍器１４０、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４１、アンプ１４２、及び偏移検出器１４３を有している。
【００３３】
ＢＢ部１１０のＧＦ１１６から出力されるアナログ信号は、ＲＦ部１３０から送信される送信信号の周波数偏移を制御するため、ＶＣＯ１３１に入力される。
【００３４】
ＶＣＯ１３１は、チャージポンプ１３５の制御電圧に応じた搬送波周波数（ＲＦ周波数）で発振するとともに、ＧＦ１０４から与えられる変調信号電圧に応じて、その発振周波数を高周波側または低周波数側に偏移させる。
【００３５】
ＰＬＬ１３３は、クロック１３２からのクロック信号を所定の分周比で分周して基準信号を発生するとともに、ＶＣＯ１３１の出力信号を基準信号と比較できるように分周し、得られた２つの分周信号を、位相比較器１３４へ出力する。ここで、ＶＣＯ１３１の出力信号を分周する分周比を所定時間毎に変更することにより周波数ホッピング（搬送波周波数の所定時間毎の切替）を実現する。
【００３６】
位相比較器１３４は、ＰＬＬ１３３からの２つの分周信号を比較し、その差に応じた信号をチャージポンプ１３５へ出力する。
【００３７】
チャージポンプ１３５は、位相比較器１３４の出力に応じてＶＣＯ１３１へ供給する制御電圧を変化させる。
【００３８】
以上のように、ＶＣＯ１３１、クロック１３２、ＰＬＬ１３３、位相比較器１３４、及びチャージポンプ１３５の働きにより、ＶＣＯ１３１の中心周波数は、所定時間毎に変更され、各所定時間内では所定の周波数に保たれる。
【００３９】
パワーアンプ（ＰＡ）１３６は、ＶＣＯ１３１から出力された送信信号（被変調信号）を増幅し、送受切替器１３７へ出力する。送受切替器１３７は、入力された送信信号をアンテナへ１３８へ送る。アンテナ１３８は、送受切替器１３７からの送信信号を外部へ送信する。
【００４０】
また、アンテナ１３８が受信した受信信号は、送受切替器１３７を介して低ノイズアンプ１３９に入力される。
【００４１】
低ノイズアンプ１３９は、入力された受信信号を低ノイズ増幅し、逓倍器１４０へ出力する。
【００４２】
逓倍器１４０は、入力された受信信号の周波数を逓倍し、バンドパスフィルタ１４１へ出力する。
【００４３】
バンドパスフィルタ１４１は、所定の帯域以外の周波数成分を除去し、アンプ１４２へ出力する。
【００４４】
アンプ１４２は、入力された信号を所定の増幅率で増幅して、偏移検出器１４３へ出力する。
【００４５】
偏移検出器１４３は、入力された信号からデータを検出（復調）し、検出信号をＢＢ部１１０のクロックリカバリ回路１１７へ供給する。
【００４６】
図１の無線機は、上述の通り周波数ホッピングスペクトル拡散通信方式を採用する。この方式では、図２に示すように、所定時間毎に搬送波の周波数（送信信号の中心周波数、以下ＲＦ周波数という）を切り替える（変更する）。ＲＦ周波数の切り替えは、上述したように、ＰＬＬ１３３において、ＶＣＯ１３１からの出力信号を分周する分周比を変更することにより行う。
【００４７】
ＶＣＯ１３１を用いた無線機では、ＲＦ周波数が高くなると、変調信号の電圧振幅が一定であっても、送信信号の周波数偏移が大きくなるという特性がある。そこで、このような特性を打ち消すために、本実施の形態による無線機１００では、周波数偏移量がＶＣＯ１３１への変調信号の電圧振幅により変化する特性を利用する。
【００４８】
ＲＦ周波数を一定としたときの、ＶＣＯ１３１に印加される変調信号の電圧振幅と周波数偏移との関係の一例を図３に示す。図３に示すように、変調信号の電圧振幅の増大に伴い、周波数偏移量は一次関数的に増加している。従って、図４に示すように、ＲＦ周波数が低い場合には、変調信号の電圧振幅を大きくし、ＲＦ周波数が高い場合には、変調信号の電圧振幅を小さくすることにより、ＲＦ周波数の高低に拘わらず、送信信号の周波数偏移を平坦化することができるはずである。
【００４９】
上記原理に基づき周波数偏移の平坦化を実現するには、ＲＦ周波数（チャネル）毎に、適した変調信号の電圧振幅を求めなければならない。
【００５０】
以下、ＲＦ周波数（チャネル）と変調信号の電圧振幅との関係を特定する方法について説明する。
【００５１】
まず、図５に示すように、無線機１００に対し、測定用パーソナルコンピューター（ＰＣ）５０（ホスト１５０でも可）を接続し、アンテナ１３８に代えて周波数偏移測定器５２を接続する。
【００５２】
ＰＣ５０は、ＢＢ部１１０に対して測定用のデータを与え、無線機１００に測定用データを送信するよう指示する。周波数偏移測定器５２は、無線機１００から出力される送信信号の周波数偏移量を測定し、その結果をＰＣ５０へ出力する。ＰＣ５０は、また、周波数偏移測定器５２から供給される測定結果に基づいて、周波数偏移量のキャリブレーションの計算を行う。
【００５３】
図６を参照して、具体的に、周波数偏移のキャリブレーションを行なう方法について説明する。ここでの測定は、最低ＲＦ周波数と最高ＲＦ周波数の２点についてのみ行う。なぜなら、これらの点で、周波数偏移量はそれぞれ最大値、最小値となるからである。
【００５４】
はじめに、ＰＣ５０は、無線機１００に対し、送信データとして規定パターンを連続して（繰り返し）送信するように設定する（ステップＳ６０１）。ここで、規定パターンとは、無線規格（ここでは、Bluetoothを想定）で規定されている“１１１１００００”パターンである。この規定パターンを表すアナログ信号は、図７に示すようになる。なお、“１１１１００００”パターンを用いると、ＢＢ部１１０のＧＦ１１６のフィルタ出力の最大値の測定が行える。
【００５５】
また、ＰＣ５０から無線機１００に対して送信データの設定を行う際には、規定パターンの振幅（変調電圧）もＰＣ５０に設定する。このとき、「係数」という概念を導入し、変調電圧の設定をこの係数により行なう。係数は、例えば、０〜１０２３までの値を取ることができ、その中間値である“５１２”を設定したときの変調電圧を例えば６０ｍＶｐｐとするならば、振幅電圧を０〜１２０ｍＶｐｐの範囲で変化させることができる。本実施の形態におけるキャリブレーションとは、ＲＦ周波数の各々に対応する係数を求めることを意味する。ここでは、未だ係数が求められていないので、初期値としてＲＦ周波数に関係なく、その中間値である“５１２”を設定する。なお、この係数の設定は、後述するようにＧＦ１１６のレジスタに格納することにより行われる。
【００５６】
次に、ＰＣ５０は、ＲＦ周波数を一定（最低ＲＦ周波数及び最高ＲＦ周波数のうちの一方）にするように無線機１００に指令を出す（ステップＳ６０２）。これは、無線機１００が通常通り動作すると、所定時間毎に周波数ホッピングを行ってしまい、正確な周波数偏移測定ができなくなるので、周波数ホッピングを止めるために行う。
【００５７】
以上の設定を終えると、ＰＣ５０は、無線機１００にデータの送信を開始しさせる（ステップＳ６０３）。その結果、無線機１００は、規定パターンの連続送信を開始する。
【００５８】
周波数偏移測定器５２は、無線機１００から出力される送信信号（ＧＦＳＫ波）の周波数偏移を測定する（ステップＳ６０４）。周波数偏移測定器５２は、測定を終えると測定結果をＰＣ５０に通知する。
【００５９】
ＰＣ５０は、周波数偏移測定器５２からの測定結果の通知を受けると、ＲＦ周波数が最低ＲＦ周波数のときと最高ＲＦ周波数のときの両方の測定を終えたか否か判断する（ステップＳ６０５）。そして、最低又は最高のいずれか一方のＲＦ周波数についてのみ測定を終えている場合には、ＲＦ周波数を他方の周波数（最高ＲＦ周波数又は最低ＲＦ周波数）に変更し（ステップＳ６０６）、ステップ６０１に戻って、他方のＲＦ周波数について同様の測定を行なう。
【００６０】
ＰＣ５０は、ステップＳ６０５において、最低ＲＦ周波数及び最高ＲＦ周波数の２点について測定を終えたと判断したならば、測定した２点における周波数偏移が、夫々所定の範囲内に収まっているかどうか判断する（ステップＳ６０７）。なお、ここでの所定範囲とは、無線規格に定められている許容範囲よりも狭い範囲を意味する。例えば、ブルートゥース規格では、周波数偏移の許容範囲は１４０〜１７５ｋＨｚと定められているが、ここでの所定範囲とは、その中心周波数から数ｋＨｚ程度の範囲、例えば、１６０ｋＨｚ±５ｋＨｚの範囲をいう。
【００６１】
測定した２点の周波数偏移が、ともに所望の範囲内に収まっている場合は、全てのＲＦ周波数について、係数“５１２”としてよいと判断して、ステップＳ６０８にて、各ＲＦ周波数に対応させて係数“５１２”を外部記憶装置１７０に一括書き込みを行ない（ステップＳ６０８）、キャリブレーションを終了する。
【００６２】
一方、ステップＳ６０７において、いずれか一方又は両方の周波数偏移が所定の範囲内にないと判断された場合には、後述する線形補間を用いた演算により、ＲＦ周波数（チャネル）に夫々対応する係数を求める（ステップＳ６０９）。そして、求めた係数のうち、最低ＲＦ周波数及び最高ＲＦ周波数にに対応する係数を用いて、再び、ステップＳ６０１〜６０６を実行する。
【００６３】
その後、ステップＳ６０９にて求めた係数を用いて行なった周波数偏移測定の結果が、所定の範囲内に入っているとステップＳ６０７において判断されると、ステップＳ６０９にて求めた係数を、各ＲＦ周波数に対応させて、外部記憶装置１７０に一括書き込みを行い（ステップＳ６０８）、キャリブレーションを終了する。
【００６４】
ステップＳ６０９にて求めた係数を用いて行なった周波数偏移測定の結果が、所定の範囲内に入っていないと再びステップＳ６０７において判断された場合は（このような場合はほとんど発生しないが）、今回の測定結果を用いて係数を求め直す（ステップＳ６０９）。その後、ステップＳ６０７にて、周波数偏移測定の結果が所定の範囲内となったと判定されるまで上記動作を繰り返す。
【００６５】
以上のようにして、本実施の形態によるキャリブレーション方法では、わずか２点の周波数偏移測定を行なうだけで、全ＲＦ周波数に対応する係数を一括して求めることができる。
【００６６】
なお、図１のフローチャートにおいて、太枠で画かれたステップ６０１，６０２，６０３，６０８，及び６０９は、ＰＣ５０から無線機１００に対して制御を行っているステップ（外部から無線機１００を制御するステップ）であり、ＨＣＩコマンドを用いることにより実現できる。即ち、無線機１００の外部からの操作により、キャリブレーションを行なうことができる。なお、ＨＣＩとは、ホストコントローラインターフェースの略で、ホスト１５０とホストコントローラ（ここでは、無線機が相当する）との通信を受け持つプロトコルのことをいう。また、ＨＣＩコマンドとは、ホスト１５０からホストコントローラに対して命令するコマンドのことをいう。
【００６７】
次に、ステップＳ６０９にて行なう、係数の計算の方法を、図８、図９（ａ）及び（ｂ）を参照して詳細に説明する。
【００６８】
変調電圧が一定の場合の、ＶＣＯ１３１のＲＦ周波数と周波数偏移との関係を実測した結果の一例を図８に示す。図８に示すように、一般にＲＦ周波数に対して周波数偏移は、一次関数的に変化する。従って、ＲＦ周波数が最低の場合と最高の場合とを測定すれば、その間の特性は、線形補間により求めることができる。即ち、周波数偏移測定器５２を用いて測定した結果に対して線形補間を施せば、無線機１００のＲＦ周波数に対する周波数偏移特性が得られる。その結果を図９（ａ）に示す。図９（ａ）において、最低ＲＦ周波数のときの周波数偏移をｆａ最高ＲＦ周波数のときの周波数偏移をｆｂとし、目標周波数偏移をｆ０とする。また、最低ＲＦ周波数に対応する現在の係数をＣａ、最高ＲＦ周波数に対応する現在の係数をＣｂとする。
【００６９】
最低ＲＦ周波数に対応する新たな係数Ｃａ’と、最高ＲＦ周波数に対応する新たな係数Ｃｂ’は、それぞれ以下の数１式によって求められる。
【００７０】
【数１】
0003947915.tif 000002
また、上記２点以外の各ＲＦ周波数（チャネル）に対応する係数は以下の数２式によって決定される。
【００７１】
【数２】
0003947915.tif 000003
以上の２式により、各ＲＦ周波数目標周波数偏移に設定するためのすべてのチャネルの係数を一括して決定することができる。
【００７２】
以下、具体的数値を例に挙げて説明する。ここでは、Ｆmin＝２４０２ＭＨｚ、Ｆmax＝２４８０ＭＨｚ、Ｃａ＝５１２、Ｃｂ＝５１２、ｆａ＝１４０ｋＨｚ、ｆｂ＝１７５ｋＨｚ、ｆ０＝１６０ｋＨｚとする。なお、係数は、上述したように０〜１０２３まで変化できるものとする。
【００７３】
まず、最小ＲＦ周波数に対応する係数Ｃａ’及び最大ＲＦ周波数に対応する係数Ｃｂ’が、数式１を用いて下記の数３式のとおり求められる（小数点以下四捨五入）。
【００７４】
【数３】
0003947915.tif 000004
続いて、他のＲＦ周波数に夫々対応する係数は、数式２を用いて以下数４式のように求められる（小数点以下四捨五入）。
【００７５】
【数４】
0003947915.tif 000005
以上のようにしても求められた係数を用いて周波数偏移を測定し直すと、図９（ｂ）に示すように、ＲＦ周波数に拘らず、周波数偏移は、ｆ０で一定となる。
【００７６】
各ＲＦ周波数と得られた係数との関係を図１０に示す。図１０に示すように、得られた係数は、搬送波の周波数が増加するにしたがって単調に減少する。
【００７７】
なお、係数は、デジタル的に変化する（整数値をとる）ので、その分解能（係数が取り得る値の範囲）が小さいと、送信信号の周波数偏移を所定の範囲内に収めることが出来ない、即ち、各ＲＦ周波数に対応する係数を求めることができなくなる可能性がある。特に、変調電圧が一定の場合に、ＲＦ周波数の変化に対する送信信号の周波数偏移の変化率が大きい無線機１００の場合には、その可能性が高い。したがって、係数の分解能は、できるだけ高いほうが望ましい。
【００７８】
以上のようにして求められた係数は、上述したように、一括して、外部記憶装置１７０に書き込まれる。これは、図１１に示すように、外部記憶装置１７０のアドレスを各ＲＦ周波数に連続して割り当て、図１２に示すような一括書き込み命令を用いることにより実行される。図１２に示す一括書き込み命令は、書込命令、書き込むデータの長さ、書込開始アドレス及びその後に続く、各ＲＦ周波数に対応する係数を含んでいる。
【００７９】
外部記憶装置１７０に書き込まれた係数は、ＲＦ周波数切替の度に、切替後のＲＦ周波数に対応する係数が読み出され、ＧＦ１１６のレジスタに設定される。次に図１４を参照して、ＧＦ１１６の内部構成について説明する。図１４に示すように、ＧＦ１１６は、デジタルフィルタ４０１、レジスタ４０２、掛け算器４０３、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）４０４、及びローパスフィルタ４０５を有している。なお、レジスタ４０２は、上述した周波数偏移を測定する際に係数“５１２”を格納していたものである。
【００８０】
デジタルフィルタ４０１は、入力されるデジタルデータに対して帯域制限をかける。レジスタ４０２は、ＣＰＵ１１１の制御によりＲＡＭ１１３から読み出された切替後のＲＦ周波数（チャネル）に対応する係数を格納する。掛け算器４０３は、デジタルフィルタ４０１からの帯域制限されたデジタルデータにレジスタ４０２に格納された係数を掛け算する。ＤＡＣ４０３は、掛け算器４０３から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換する。ローパスフィルタ４０５は、ＤＡＣ４０４からのアナログ信号の高周波信号を除去し、変調信号としてＶＣＯ１３１へ出力する。こうして、各ＲＦ周波数に対応する係数をデジタルデータに掛け算することにより、変調信号の電圧振幅を各ＲＦ周波数に対応させて調整することができる。
【００８１】
ＧＦ１１６から出力される変調信号の電圧は、係数を変化させない初期状態（係数＝“５１２”）の電圧振幅が、例えば、６０ｍＶｐｐであるとすると以下数５式のようになる。
【００８２】
【数５】
0003947915.tif 000006
以上の変調信号電圧振幅についての計算結果をグラフにすると図１５のようになる。この結果を、ＲＦ周波数と周波数偏移との関係として表すと図１６のようになる。また、各ＲＦ周波数に対応する係数と、ＧＦ出力電圧振幅及びその初期状態電圧に対する倍率との関係を図１７に示しておく。
【００８３】
次に、上述のようにして求められた係数が外部記憶装置１７０に書き込まれ多後の無線機１００の動作について説明する。
【００８４】
無線機１００は、ホスト１５０から送信データが入力されると、図１８に示すように所定時間毎にＲＦ周波数を変更する周波数ホッピングを実施する。その際、ＣＰＵ１１１は、送信に使用すべきＲＦ周波数（送信チャネル）を決定する毎に、その後決定したＲＦ周波数でのデータ送信を始めるまでの間に（図１８においてハッチングを施した部分で）、決定した送信チャネルに対応する係数を外部記憶装置１７０から読み出してＧＦ１１６のレジスタ４０２に格納する。例えば、無線機１００が、ブルートゥース規格のデータパケットをホスト１５０から受け取った場合には、ＣＰＵ１１は、受け取ったパケット内のチャネル指定を行うデータ部を読み出し、指定されたチャネル（ＲＦ周波数）に応じた係数を外部記憶装置１７０から読み出してレジスタ４０２に格納する。、これにより無線機１００は、送信するＲＦ周波数に応じて変調電圧振幅を制御することができ、どのＲＦ周波数を使用する場合においても周波数偏移を所定の範囲内とすることができる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、周波数ホッピングスペクトル拡散通信装置において、各ＲＦ周波数に対応する、変調信号の電圧振幅を制御するための係数を不揮発性メモリに格納し、それを使って掛け算器で変調信号の電圧振幅を制御するようにしたことで、簡易な構成でありながら、ＲＦ周波数によらず周波数偏移を一定に保つことができる。
【００８６】
また、本発明によれば、使用されるＲＦ周波数のうち、少なくとも２つの周波数を用いて周波数偏移を測定し、その結果を用いて線形補間により他のＲＦ周波数の周波数偏移を制御するための係数を求めるようにしたことで、全ての係数を一括して求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る周波数ホッピングスペクトル拡散方式のＧＦＳＫ無線機のブロック図である。
【図２】周波数ホッピングを説明するためのタイミングチャートである。
【図３】ＲＦ周波数を一定にしたときの変調信号電圧振幅と周波数偏移との関係を表すグラフである。
【図４】周波数偏移を平坦化する際の、ＲＦ周波数と変調信号電圧振幅との関係を表すグラフである。
【図５】図１の無線機に関して、周波数偏移測定を行うための装置構成を示すブロック図である。
【図６】線形補間による周波数偏移キャリブレーションを説明するためのフローチャートである。
【図７】規定パターンから得られるアナログ信号を示す図である。
【図８】変調信号電圧振幅が一定のときのＲＦ周波数と周波数偏移との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、係数が一定の場合に周波数偏移測定結果から得られるＲＦ周波数と周波数偏移との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、周波数遷移測定結果から求めた新たな係数を用いた場合のＲＦ周波数と周波数偏移との関係を示すグラフである。
【図１０】Ｒｆ周波数と係数との関係を示すグラフである。
【図１１】外部記憶装置の記憶内容を説明するための図である。
【図１２】外部記憶装置への一括書き込みを行う一括書き込み命令のフォーマットの一例を示す図である。
【図１３】ＲＦ周波数と変調信号電圧振幅との関係を示す図である。
【図１４】図１の無線機に使用されるＧＦの構成を示すブロック図である。
【図１５】計算により求めた変調信号電圧振幅と周波数偏移との関係を示すグラフである。
【図１６】図１５の関係をＲＦ周波数と周波数偏移との関係に置き直した場合のグラフである。
【図１７】図１５と図１６とに示す関係を表すグラフである。
【図１８】周波数ホッピングと変調電圧振幅調整のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】ＶＣＯに使われる一般的なＬＣ回路の回路図である。
【図２０】周波数偏移を説明するための図である。
【図２１】変調信号電圧振幅が一定のときのＲＦ周波数と周波数偏移との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１００      スペクトル拡散方式ＧＦＳＫ無線機
１１０      ＢＢ（ベースバンド）部
１１１      ＣＰＵ
１１２      インタフェース部（ＵＡＲＴ）
１１３      ＲＡＭ
１１４      メモリーコントローラ
１１５      無線インターフェース部
１１６      ガウシアンフィルタ（ＧＦ）
１１７      クロックリカバリー回路
１３０      ＲＦ部
１３１      電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１３２      クロック
１３３      ＰＬＬ
１３４      位相比較器（ＰＤ）
１３５      チャージポンプ（ＣＰ）
１３６      パワーアンプ（ＰＡ）
１３７      送受切替器
１３８      アンテナ
１３９      低ノイズアンプ（ＬＮＡ）
１４０      逓倍器
１４１      バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１４２      アンプ
１４３      偏移検出器
１５０      外部ホスト
１７０      外部記憶装置（Ｆｌａｓｈ）
【図１】
0003947915.tif 000007
【図２】
0003947915.tif 000008
【図３】
0003947915.tif 000009
【図４】
0003947915.tif 000010
【図５】
0003947915.tif 000011
【図６】
0003947915.tif 000012
【図７】
0003947915.tif 000013
【図８】
0003947915.tif 000014
【図９】
0003947915.tif 000015
【図１０】
0003947915.tif 000016
【図１１】
0003947915.tif 000017
【図１２】
0003947915.tif 000018
【図１３】
0003947915.tif 000019
【図１４】
0003947915.tif 000020
【図１５】
0003947915.tif 000021
【図１６】
0003947915.tif 000022
【図１７】
0003947915.tif 000023
【図１８】
0003947915.tif 000024
【図１９】
0003947915.tif 000025
【図２０】
0003947915.tif 000026
【図２１】
0003947915.tif 000027