(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＬＬに供給する基準周波数の補正制御を行う自動周波数制御システムにおいて、
一度の補正に一定時間を要する前記基準周波数を発生する周波数制御機能付き発振器と、
前記基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合には、前記周波数誤差を前記最大補正幅で除算し、商、余りを求め、前記商を補正回数とし、前記周波数制御機能付き発振器に前記最大補正幅を順次補正回数だけ設定し、最後に前記余りの補正幅を設定する最大補正幅設定部とを備えることを特徴とする自動周波数制御システム。
【請求項２】
前記最大補正幅設定部は、前記基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合でも、電源投入直後には、前記周波数制御機能付き発振器に一度に前記周波数誤差を設定することを特徴とする、請求項１に記載の自動周波数制御システム。
【請求項３】
前記最大補正幅設定部は、前記周波数制御機器付き発振器が前記基準周波数の引き込み動作を行っている間も、前記基準周波数の変動に追従して補正の繰り返し数を見直すことを特徴とする、請求項１に記載の自動周波数制御システム。
【請求項４】
前記最大補正幅は受信特性に影響のない程度の大きさであり、不揮発性メモリに格納されることを特徴とする、請求項１に記載の自動周波数制御システム。
【請求項５】
ＰＬＬに供給する基準周波数の補正制御を行う自動周波数制御補正方法において、
一度の補正に一定時間を要する前記基準周波数を発生する工程と、
前記基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合には、前記周波数誤差を前記最大補正幅で除算し、商、余りを求め、前記商を補正回数とし、前記周波数制御機能付き発振器に前記最大補正幅を順次補正回数だけ設定し、最後に前記余りの補正幅を設定する工程とを備えることを特徴とする自動周波数制御補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はディジタル移動体通信に用いられている自動周波数制御システムに関する。特に、本発明は、大きくズレている基準周波数の補正により回線切断を防止し、より短い収束時間で基準周波数を補正する自動周波数制御システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は本発明の前提となる携帯電話装置の概略構成を示すブロック図である。なお、全図を通して同一の構成要素には同一の番号、符号を付して説明を行う。
本図に示すように、携帯電話装置には制御部８が設けられ、制御部８はＣＰＵ（中央演算装置）又はハードで構成され、携帯電話装置の全制御を行う。
【０００３】
さらに、携帯電話装置には共用部１が設けられ、共用部１は送受共用アンテナの送受干渉を防止する。
共用部１には受信部２及び送信部４の双方が接続される。
受信部２は基地局（図示しない）から送信される無線チャンネル上の搬送波周波数の信号を、共用部１を介して、受信する。
【０００４】
送信部４は無線チャンネル上の搬送波周波数の信号を、共用部１を介して、基地局に送信する。
さらに、受信部２及び送信部４の双方には周波数発生部３が接続され、周波数発生部３はＰＬＬ（フェーズロックループ）により基準周波数の周波数精度に等しい精度で無線チャンネル帯の周波数を発生し、この無線周波数帯の周波数の信号を受信部２及び送信部４に供給し、受信部２は基地局から受信した無線チャンネル上の搬送波周波数の信号を中間周波数の信号に置き換え、送信部４は変調信号を無線チャンネル上の搬送波周波数の信号に変換する。
【０００５】
周波数発生部３にはＴＣＸＯ（周波数制御機能付きの発信器）６が接続され、ＴＣＸＯ６は周波数発生部３に基準周波数を供給する。
受信部２には復調部５が接続され、復調部５は受信部２から供給される中間周波数の信号を音声信号に復調する。
送信部４には変調部９が接続され、変調部９は送信部４に変調信号を出力する。
【０００６】
制御部８には送受器１０が接続され、送受器１０は入力される音声情報を音声信号に変換し、制御部８を介して、変調部９に出力しディジタル変調させ、さらに、復調部５で復調された音声信号を、制御部８を介して、入力し音声情報に変換して出力する。
さらに、受信部２の出力側にはＡＦＣ部（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動周波数制御）７が設けられ、ＡＦＣ部７は受信部２から中間周波数信号を入力しさらにＴＣＸＯ６から基準周波数の信号を入力し中間周波数を期待値と比較し、基準周波数のズレを計算し、計算した結果を制御部８に渡し、制御部８からＴＣＸＯ６に対して上記ズレ量をキャンセルする方向にＴＣＸＯ６の制御電圧を制御し基準周波数の周波数精度を維持する。
【０００７】
ここで、ＡＦＣ部７を設ける理由について以下に説明する。
ディジタル移動体通信システムでは、受信局側の周波数が僅かにズレただけでも受信できなくなるために、ディジタルの携帯電話装置の基準周波数は、温度変化などに対しても極めて高精度の周波数精度を必要とする。
一方、携帯電話装置自体に高精度の基準周波数発振器を持たせることは、小型化、軽量化の面では不利である。
【０００８】
このため、高精度の周波数精度を確保するために、ディジタルの携帯電話装置では、周波数精度、安定度が極めて高度な基地局の基準周波数に一致させるために、ＡＦＣ制御を行う。
図６は図５における従来のＡＦＣ部７の動作を説明する説明するフローチャートである。
【０００９】
ステップＳ１０１において、携帯電話装置に電源が投入されると、フローの動作が始まる。
ステップＳ１０２において、次にＡＦＣ部７の制御を開始し、周波数誤差（基準周波数のズレ）を演算する。
この演算では、ＴＣＸＯ６から基準周波数を入力し一定時間のウインドウを作り出す、そして受信部２から入力される中間周波数が、上記ウインドウ内に何カウントされるかを計算する。カウントされた結果と期待値を比較して基準周波数のズレを計算する。
【００１０】
ステップＳ１０３において、ＡＦＣ部７が完了すると、完了した周波数補正値をＴＣＸＯ６に設定する。
この設定では、計算した結果を制御部８に渡し、制御部８からＴＣＸＯ６に設定が行われる。ＴＣＸＯ６では基準周波数のズレ量をキャンセルする方向に制御電圧を制御し、基準周波数の周波数精度を維持することになる。
【００１１】
ステップＳ１０４において、処理を終了する。なお、処理が終了した後は、再びステップＳ１０１に戻り、ＡＦＣ部７のフロー制御を行い、携帯電話装置の電源が落ちるまでの間、常に動作し続ける。
このようにして、無線チャンネル帯の周波数精度に合わせることを可能にしている。
【００１２】
上記の従来技術のＡＦＣ部７については、例えば、特願平１１−２７３８９９号、特願２０００−１９３９３４号に記載されている。
【００１３】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上記携帯電話装置のＡＦＣ部７にはＡＦＣ演算を終了し基準周波数のズレ量を判定した結果を、そのままＴＣＸＯ６に設定しているために、基準周波数のズレ量が大きかった場合などは、大きく周波数が変動することになる。この結果、今まで受信できていたのに、ＡＦＣ制御を行うことで、逆に回線が切れてしまうおそれがあるという問題がある。
【００１４】
回線が切れてしまう原因として携帯電話装置が送信不可能になる、若しくは受信不可能になることが考えられるが、ここでは受信不可能になり回線が切れる場合について、以下に、説明する。
図７は回線が切れて基地局と通信ができなくなる状態を説明する図である。本図には、遅延検波により中間周波数を３６等分（１象限９等分）する信号で、位相差を計算した場合のＩＱ平面図が示される。
【００１５】
なお、ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ）においてシンボルレートは２１ＫＨｚであるので３６等分した場合の１区間の周波数は２１ＫＨｚ／３６≒約５８３．３Ｈｚとなる。
図７に示すように、中間周波数を３６等分する遅延検波回路構成にした場合、原理的にはその象限を越えない範囲であれば復調可能となる。例えば、図７における０〜８の間の位相差を算出すれば復調データ−π／４と復調できる。
【００１６】
しかし、この象限を越えた場合、例えば、今、図７中の４のポイントであった場合に９の位相にずれるような中間周波数のズレがあった場合には象限をまたいでしまうために復調不可能となる。
言い換えると、ＡＦＣ部７の制御を行った際に、象限をまたぐ大きさの周波数補正を行った場合は受信不可能となる場合がある。
【００１７】
具体的な例でいうと、９→４に引き込んだ場合の中間周波数のズレは、５８３．３Ｈｚ×（９−４）≒約２９１７Ｈｚとなり、中間周波数を上記２８１７Ｈｚ以上ずらすような基準周波数の引き込み動作を行うと、回線が切れてしまう場合があり、基地局との通信ができなくなる。
すなわち、ＡＦＣ部７での演算を終了し、基準周波数のズレ量を判定した結果を、そのままＴＣＸＯ６に設定しているために、基準周波数のズレ量が大きかった場合などは、大きく基準周波数が変動することになる。その結果、今まで受信できていたのに、ＡＦＣ部７の制御を行うことで、逆に回線が切れてしまうおそれがある。
【００１８】
この解決策として、ＡＦＣ部７で演算した結果に対して、一度にＴＣＸＯ６に補正をかけるのではなく、ある一定量ずつ補正をかけるという手段が考えられるが、基準周波数が収束するのに時間を要するために、良い解決策とは言えないという問題がある。
したがって、本発明は上記問題点に鑑みて、基準周波数が大きくズレている場合にも、基準周波数の収束時間を長くすることなく、回線が切れず、基地局との通信を可能にする自動周波数制御の補正システム及び方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記問題点を解決するために、ＰＬＬに供給する基準周波数の補正制御を行う自動周波数制御システムにおいて、一度の補正に一定時間を要する前記基準周波数を発生する周波数制御機能付き発振器と、前記基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合には、前記周波数誤差を前記最大補正幅で除算し、商、余りを求め、前記商を補正回数とし、前記周波数制御機能付き発振器に前記最大補正幅を順次補正回数だけ設定し、最後に前記余りの補正幅を設定する最大補正幅設定部とを備える。
【００２０】
この手段により、最大補正幅で繰り返し、基準周波数を補正するので、基準周波数が大きくズレている場合にも、基準周波数の収束時間を長くすることなく、回線が切れず、基地局との通信を可能にする。
【００２１】
好ましくは、前記最大補正幅設定部は、前記基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合でも、電源投入直後には、前記周波数制御機能付き発振器に一度に前記周波数誤差を設定する。
この手段により、基準周波数の収束時間を早めることで、電源投入直後、すばやく基地局との通信を行えるようにする。
【００２２】
好ましくは、前記最大補正幅設定部は、前記周波数制御機器付き発振器が前記基準周波数の引き込み動作を行っている間も、前記基準周波数の変動に追従して補正の繰り返し数を見直す。
この手段により、基準周波数を引き込んでいる間に基準周波数の変動があった場合に、変動に追従して補正回数を見直すことが可能になる。
【００２３】
好ましくは、前記最大補正幅は受信特性に影響のない程度の大きさであり、不揮発性メモリに格納される。
この手段により、携帯電話装置の復調部、周波数制御機器付き発振器の精度が変わった場合においても、パラメータである最大補正幅を不揮発性メモリに格納することができ、安定した補正幅を得ることができ、かつ柔軟な対応が可能になる。
【００２４】
さらに、本発明は、ＰＬＬに供給する基準周波数の補正制御を行う自動周波数制御補正方法において、一度の補正に一定時間を要する前記基準周波数を発生する工程と、前記基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合には、前記周波数誤差を前記最大補正幅で除算し、商、余りを求め、前記商を補正回数とし、前記周波数制御機能付き発振器に前記最大補正幅を順次補正回数だけ設定し、最後に前記余りの補正幅を設定する工程とを備えることを特徴とする自動周波数制御補正方法を提供する。
【００２５】
この手段により、上記発明と同様に、最大補正幅で繰り返し、基準周波数を補正するので、基準周波数が大きくズレている場合にも、基準周波数の収束時間を長くすることなく、回線が切れず、基地局との通信を可能にする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る携帯電話装置の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、図６と比較して、ＡＦＣ部７には、本発明の特徴部である最大補正幅設定部７Ａ、不揮発性メモリ７Ｂが設けられる。
【００２７】
図２は図１におけるＡＦＣ部７の最大補正幅設定部７Ａの動作を説明するフローチャートである。
ステップＳ２０１において、制御部８よりＡＦＣ演算命令が発行されると、本発明のフローが開始する。
ステップＳ２０２において、ＡＦＣ部７において基準周波数と中間周波数の関係から基準周波数の誤差量を演算する。
【００２８】
ステップＳ２０３において、ＡＦＣ部７の最大補正幅設定部７Ａにおいて前記周波数誤差量（δ）が最大補正幅（ＭＡＸ）より大きいか否かの判断を行う。
ステップＳ２０４において、小さい場合は、ＴＣＸＯ６に補正値を設定する。
【００２９】
ステップＳ２０５において、ＡＦＣ部７、最大補正幅設定部７Ａの処理を停止する。
ステップＳ２０６において、δ＞ＭＡＸとの判断の場合には、δを以下のように分割する。すなわち、周波数誤差（δ）／最大補正幅（ＭＡＸ）の演算を行い、商ｍを補正回数ｍとして求める。また、δ／ＭＡＸの余り（ｎ）も同様に求める。
【００３０】
ステップＳ２０７において、最大補正幅設定部７Ａは、最大補正幅（ＭＡＸ）の値でｍ回ＴＣＸＯ６の電圧の補正を行う。
ステップＳ２０８において、最後に余りｎの補正幅の値でＴＣＸＯ６の電圧の補正を行い、ステップＳ２０５に進む。
図３は最大補正幅設定部７Ａによる補正幅の設定の具体例を説明する図である。
【００３１】
本図に示すように、００ｈ（０ｄ）〜ＦＦｈ（２５５ｄ）の８ビットイメージはＴＣＸＯ６の補正範囲を表したものであり、例えば、８０ｈ（１２８ｄ）は基準周波数の誤差が無い状態の値を示しているとする。
ＡＦＣ部７にて周波数誤差（δ）を演算した結果、従来技術共用部１のように、一度で、５２ｈ（８２ｄ）から８０ｈ（１２８ｄ）まで引き込む必要があった場合に、まずＡＦＣ部７により、現在の値５２ｈ（８２ｄ）より収束目標である８０ｈ（１２８ｄ）までの距離が演算される。
【００３２】
つまり、
δ
＝８０ｈ（１２８ｄ）−５２ｈ（８２ｄ）＝４６ｄ
が演算される。
これに対し本発明では、δを以下のように分割する。すなわち、例えば、最大補正幅を１０ｄだとすると、最大補正幅設定部７Ａでは、４６ｄは１０ｄよりも大きいと判断し、最大補正幅で補正値を除算する。
【００３３】
４６ｄ／１０ｄ＝４、余り６となる。
ここで、演算した商４は最大補正幅でＴＣＸＯ６に対して補正する回数を示し、余りは残りの補正幅を示すことになる。
図３の例でいうと、５回の補正回数で収束することになる。
次に、図３の例において、ＴＣＸＯ６の一度の補正に要する時間をｔｄとし、基準周波数が収束するまでに要する時間Ｔを求めると、本発明では、
【００３４】
Ｔ＝ｔｄ×（４＋１）＝５ｔｄ
となる。ここで、（  ）内の４、１の値は、最大補正幅にて４回の補正、残りは余り６の補正幅で１回の計５回の補正が必要になることを意味している。
これに対して、従来技術２では、１回の補正幅を「２」として場合、
Ｔ＝ｔｄ×（２３＝４６／２）＝２３ｔｄ
となり、基準周波数の収束時間が長くなる。
【００３５】
以上のように、受信特性に影響のない最大の補正幅（最大補正幅ＭＡＸ）でＡＦＣ制御の引き込み動作を行うことにより、基準周波数が大きくズレている場合においても、基準周波数の収束時間を長くすることなく、安定な補正幅で基準周波数を収束することが可能になる。
なお、最大補正幅ＭＡＸの値は、携帯電話装置における復調部５の精度、使用するＴＣＸＯ６の精度によって変わって来るため、携帯電話装置を開発した後に受信特性に影響のでない最大の補正幅を予め実験等で確認しておき、図１におけるＡＦＣ部７の不揮発性メモリ７Ｂ等に格納しておく。
【００３６】
これにより、携帯電話装置の復調部５、ＴＣＸＯ６の精度が変わった場合においても、パラメータである最大補正幅を不揮発性メモリ７Ｂに格納することができ、安定した補正幅を得ることができ、かつ柔軟な対応が可能になる。
図４は図２の第１の変形例であって、ＡＦＣ部７の最大補正幅設定部７Ａの動作を説明するフローチャートである。
【００３７】
本図に示すように、図２と比較して、ステップＳ３０３において、携帯電話装置が電源投入直後か否かを判断する処理が入っている点である。
電源投入直後の携帯電話装置における基準周波数は、当然のことながらそれまで基地局と通信をしていないために大きくずれている可能性があり、ＡＦＣ制御を行い、基準周波数を合わせないと通信できないおそれがある。
【００３８】
そこで、電源投入直後においては、ＡＦＣ部７での収束時間をなるべく早くすることが求められ、ステップＳ３０３において、電源投入直後と判断すると、ＡＦＣ部７での演算結果である周波数誤差δを直接ＴＣＸＯ６に設定して、基準周波数の収束時間を早めることで、電源投入直後、すばやく基地局との通信を行えるようにする。
【００４０】
基準周波数の引き込み動作を行っている最中においても基準周波数の変動を監視する。
基準周波数を引き込んでいる間に基準周波数の変動があった場合に、上記変動に追従して補正回数を見直すことが可能になる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一度の補正に一定時間を要する基準周波数を発生し、基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合には、周波数誤差を最大補正幅で分割して基準周波数を最大補正幅で補正する補正回数と、最大補正幅よりも小さい余りの補正幅を求めるようにしたので、最大補正幅で繰り返し、基準周波数を補正するので、基準周波数が大きくズレている場合にも、基準周波数の収束時間を長くすることなく、回線が切れず、基地局との通信を可能にする。
【００４２】
さらに、最大補正幅設定部は、基準周波数の周波数誤差が最大補正幅よりも大きい場合でも、電源投入直後には、周波数制御機能付き発振器に一度に周波数誤差を設定するようにしたので、基準周波数の収束時間を早めることで、電源投入直後、すばやく基地局との通信を行えるようになる。
さらに、最大補正幅設定部は、周波数制御機器付き発振器が基準周波数の引き込み動作を行っている間も、基準周波数の変動に追従して補正の繰り返し数を見直すようにしたので、基準周波数を引き込んでいる間に基準周波数の変動があった場合に、変動に追従して補正回数を見直すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明に係る携帯電話装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  図２は図１におけるＡＦＣ部７の最大補正幅設定部７Ａの動作を説明するフローチャートである。
【図３】  図３は最大補正幅設定部７Ａによる補正幅の設定の具体例を説明する図である。
【図４】  図４は図２の第１の変形例であって、ＡＦＣ部７の最大補正幅設定部７Ａの動作を説明するフローチャートである。
【図５】  図５は本発明の前提となる携帯電話装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】  図６は図５における従来のＡＦＣ部７の動作を説明する説明するフローチャートである。
【図７】  図７は回線が切れて基地局と通信ができなくなる状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…共用部
２…受信部
３…周波数発生部
４…送信部
５…復調部
６…ＴＣＸＯ
７…ＡＦＣ部
７Ａ…最大補正幅設定部
７Ｂ…不揮発性メモリ
８…制御部
９…変調部
１０…送受器
【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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