(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調方式の送受信を行い、受信時にプリアンブル信号を検出して受信信号の周波数を検出し周波数制御をする無線装置であって、
無線装置の基準周波数を設定する基準設定手段と、
前記受信信号の受信周波数から前記基準設定手段で設定された基準周波数を補正する補正手段と、
前記受信信号の電界強度検出する強度検出手段と、
伝送速度等の諸条件を設定することで決まる感度幅である受信可能周波数範囲を設定する感度幅設定手段と、
前記補正手段の補正前後および補正後一定時間経過後の受信電界強度のレベル差を判定する差分検出手段とを備え、
前記補正手段は、１回の補正値を、
前記強度検出手段で検出された受信強度が一定強度以上であれば、前記基準周波数が受信周波数と同値となるように補正し、
前記強度検出手段で検出された受信強度が一定強度以下であれば、前記受信可能周波数範囲内で前記基準周波数が前記受信周波数に近づくように補正するとともに、
前記差分検出手段は、
受信電界強度のレベル差から補正後にレベルが上昇している場合に、補正値が適正方向と判断し補正を行い、
レベルが減少している場合に、補正値が不適正方向と判断し感度幅以内の補正値で補正を前記補正手段で判定して行う無線装置。
【請求項２】
補正手段の補正を受信毎に補正値を付加する付加手段を備え、
前記付加手段は、
同一データの継続受信においては補正を付加し、新規データの受信においては受信毎に補正をおこなうようにし、付加する補正値および補正値合計値が前記補正手段で判定した補正限度値内に制御する請求項１記載の無線装置。
【請求項３】
補正手段で設定された補正値と感度幅設定手段で設定された感度幅とを比較し、前記補正値が前記感度幅を超える場合には、前記補正値は前記感度幅の１／２とした請求項１また
は２記載の無線装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線装置を搭載したマイコン搭載機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置が受信する際に、受信信号の周波数を設定周波数から補正して受信するＡＦＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃｏｎｔｒｏｌ）制御をおこなう無線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線装置におけるＡＦＣ制御では、外来ノイズ等が隣接チャネルや近傍に発生した場合であっても、そのノイズを検出して受信周波数補正をおこなう。また、補正をおこなう方法としては、周波数補正可能範囲は、無線装置の基準発振器の調整可能範囲に制限されることが多く、即座に周波数を調整するために周波数の引き込み幅が大きくなっていた。
【０００３】
また、従来のＡＦＣ制御では、受信電界強度のレベルが最大になるように周波数制御をおこなう方法もある。
【０００４】
例えば、ある程度の周波数ズレがある場合でもＤＣオフセット量の検出で、フレーム同期ワード検出を可能とし、迅速な周波数制御を可能とすることを目的として図５で示すような無線装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図５において、フレーム同期ワードの検出処理および周波数ズレに応じたＤＣオフセット量を検出するＦＳＷ同期検出部７、前記ＤＣオフセット成分を減算するＤＣオフセット調整期８、ＤＣオフセット成分が除去された信号から目的とするシンボルを検出するシンボル検出器９と、基準周波数信号を供給するＴＣＸＯ１０と、そのＴＣＸＯ１０の発振周波数を制御するための諸データを設定するＴＣＸＯ調整データ設定器１１と、前記ＦＳＷ同期検出器７からＤＣオフセット成分情報を供給し、前記ＴＣＸＯ調整データ設定器１１にＴＣＸＯ調整データを供給するＡＦＣ制御部１２と、前記ＦＳＷ同期検出器７からＦＳＷ検出タイミング情報を供給し、前記ＴＣＸＯ調整データ設定器１１に出力タイミング信号を供給するシンボルカウンタ１３とを備えている。
【０００６】
以下に、その動作について説明する。
【０００７】
アンテナ１から入力された受信信号の周波数ズレをＦＳＷ同期検出部７でＤＣオフセット量として検出し、ＡＦＣ制御部１２が基準周波数を供給するＴＣＸＯ１０の発振周波数を制御するＤＣオフセット成分の調整データを算出する。
【０００８】
次にＡＦＣ制御部１２が、ＴＣＸＯ調整データ設定器１１に周波数の調整データを供給し、ＴＣＸＯ調整データ設定器１１がＴＣＸＯ１０の補正をおこなうことで周波数を制御する。その際、ＡＦＣ制御１２が算出したＤＣオフセットの調整データをＤＣオフセット調整期８に供給し、ＦＳＷ同期検出７の信号からＤＣオフセット成分を減算する。
【０００９】
次にシンボルカウンタ１３からの出力タイミングによりシンボルカウンタ１３の計数に基づいてフレーム同期ワードに続くデータビットの開始にタイミングを合わせて前記ＡＦＣ制御器１２において生成した周波数ずれ情報に基づいてＴＣＸＯ１０の発振周波数を制御する。
【００１０】
この方法により、周波数がある程度ズレている場合であっても、迅速な同期確立とデータ復調が可能となり、データの先頭データの欠如や欠落を防止することができる。
【特許文献１】特開２００７−２０１９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した無線装置では、プリアンブル信号にてＡＦＣ制御をおこなう場合、自然界におけるノイズおよび無線装置を組み込みするマイコン搭載機器のマイコンからのノイズにより、プリアンブルを誤検出する場合があり、その際に全く異なった周波数へ受信周波数を設定するなども発生していた。
【００１２】
また、外来ノイズ等が隣接チャネルや近傍に発生した場合に、そのノイズに受信周波数補正が引き込みされ、本来の受信信号を受信する際に、受信感度が基準以下となる周波数となるため受信できないという課題があった。その際、周波数補正可能範囲は、無線装置の基準発振器の調整可能範囲に制限されるため、受信性能や感度による制限がされていなかったため発生していた。
【００１３】
また、従来のＡＦＣ制御では、受信電界強度のレベルにより引き込みをおこなうために、外来ノイズ等により最大受信レベルを検出し、誤って受信不可の周波数に引き込みをするという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、周波数制御時に１回の補正幅を自身の受信性能の範囲内に抑制し、必要な場合に複数回の補正をおこなうことで、外来ノイズ等により、誤った周波数に受信周波数が引き込まれるために本来の信号が受信できないということを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明においては、周波数変調方式の送受信を行い、受信時にプリアンブル信号を検出して受信信号の周波数を検出し周波数制御をする無線装置であって、無線装置の基準周波数を設定する基準設定手段と、前記受信信号の受信周波数から前記基準設定手段で設定された基準周波数を補正する補正手段と、前記受信信号の電界強度検出する強度検出手段と、伝送速度等の諸条件を設定することで決まる感度幅である受信可能周波数範囲を設定する感度幅設定手段とを備える構成とした。
【００１６】
これによって、前記補正手段は、１回の補正値を前記強度検出手段で検出された受信強度が一定強度以上であれば、前記基準周波数が受信周波数と同値となるように補正し、  前記強度検出手段で検出された受信強度が一定強度以下であれば、前記受信可能周波数範囲内で前記基準周波数が前記受信周波数に近づくように補正し、抑制することでノイズによる受信不可能な受信周波数への誤設定を抑止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上で説明したように、本発明によれば、補正手段の補正値と感度設定手段の感度幅とを比較し、無線装置自身の受信性能を維持する受信感度幅の範囲内に１回の周波数制御量を抑制することで、自然界の低ノイズやマイコン搭載機器の発生するノイズによる周波数誤検出や単発的なノイズによる誤検出で受信不可能な周波数への制御を防止するとともに隣接チャネルによる影響があっても本来の信号を検出することができ、即座に受信周波数の引き込みを戻すこともできる。その結果、無線装置をマイコン搭載機器に実装した場合でもマイコンのノイズによるプリアンブル誤検出時の周波数誤制御を防止し、フェージングや妨害波による受信不可能な受信周波数への引き込みも抑止することができる。また、受信感度を維持しながら補正をおこなうことができるため、必要な場合に複数回の補正をすることで周波数制御の応答性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１の発明は、周波数変調方式の送受信を行い、受信時にプリアンブル信号を検出して受信信号の周波数を検出し周波数制御をする無線装置であって、無線装置の基準周波数を設定する基準設定手段と、前記受信信号の受信周波数から前記基準設定手段で設定された基準周波数を補正する補正手段と、前記受信信号の電界強度検出する強度検出手段と、伝送速度等の諸条件を設定することで決まる感度幅である受信可能周波数範囲を設定する感度幅設定手段とを備えることにより、前記補正手段は、前記強度検出手段で受信強度のレベルが一定強度以下の場合に、前記受信可能周波数範囲内で前記基準周波数が前記受信周波数に近づくように１回の補正を行う。
【００１９】
これによって、受信電界強度が低い場合には、次信号でも即座に信号検出が可能なように基準感度特性の感度幅内の周波数補正に抑制することで、無線装置を実装した機器が発生するマイコン等のノイズおよび自然界の低ノイズによる周波数誤検出や単発的なノイズによる誤検出およびフェージングや妨害波による受信不可能な受信周波数への設定を防止することができ、必要な場合に複数回の補正を繰り返すことで最適な受信周波数に設定することができる。
【００２０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記補正手段の補正前後および補正後一定時間経過後の受信電界強度のレベル差を判定する差分検出手段とを備えることにより、前記差分検出手段は、受信電界強度のレベル差から補正後にレベルが上昇している場合に、補正値が適正方向と判断し補正を行い、レベルが減少している場合に、補正値が不適正方向と判断し感度幅以内の補正値で補正を前記補正手段で判定しておこなう。
【００２１】
これによって、補正手段の補正前後による受信電界強度のレベル差により、補正値の度合いを変えることで、即時周波数補正をおこなうことができるとともに誤った単発ノイズによる場合には感度幅以内の補正に止めることで、次信号による周波数検出を正確で即時におこなうことができる。
【００２２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記補正手段の補正を受信毎に補正値を付加する付加手段を備えることにより、同一データの継続受信においては補正を付加し、新規データの受信においては受信毎に補正をおこなうようにし、付加する補正値および補正値合計値が前記補正手段で判定した補正限度値内に制御する。
【００２３】
これによって、ノイズ等の影響によりプリアンブル信号により複数回の周波数補正をおこなう場合に、周波数の補正を１回の補正限度および補正を繰返した場合に、初期値から合計の補正値の幅を制限することで誤った周波数への補正制御を防止することができる。
【００２４】
第４の発明は、特に第１から第３のいずれかの発明において、前記補正手段の補正値と前記感度設定手段の感度幅とを比較し、感度幅を超える補正値の場合には感度幅の１／２の補正値としたことにより、周波数制御が感度幅の中心に周波数を引き込みする動作を行うため、誤って１／２の感度幅に周波数を移動した場合でも、本来の正しい次信号を感度幅内で受信することができ、即時に受信を可能にすることができる。
【００２５】
第５の発明は、請求項１から４のいずれか記載の無線装置をマイコン搭載機器に搭載することで、マイコン搭載機器は、自身のマイコンが発生するノイズを無線装置が受信し、プリアンブルを誤検出しても周波数の誤制御を抑制できる。また、マイコン搭載機器が移動機器である場合などの設置環境を特定できない場合でも、外来ノイズによるプリアンブル誤検出に対応できる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の無線装置の構成図を示すものである。
【００２８】
図１において、この例では、携帯電話１００Ａに携帯電話の制御用マイコン２０１と、無線装置１００が搭載した機器として示す。無線装置１００が他の無線装置と通信をおこなうためのアンテナ１０１と、信号を送受信する送受信回路１０２と、送受信回路１０２の出力信号から周波数を検出する周波数検出手段１０３と、送受信回路１０２の出力信号から受信電界強度を検出する強度検出手段１０５と、伝送速度や受信シンボル数等の諸設定をおこなう伝送速度設定手段１０４と、伝送速度設定手段１０４の内容から予め確定している基準感度特性から感度幅を設定する感度幅設定手段１０８と、無線装置１００の基準となる周波数設定を保持する基準周波数設定手段１０６と、周波数検出手段１０３で測定した周波数から基準周波数に補正をおこない、感度幅設定手段１０８と補正手段１０７と強度検出手段１０５の諸データから補正の制限をおこなう補正手段１０７とから構成される。
【００２９】
図２は、無線装置１００が受信する受信データを示すもので、信号の検出同期を調整するプリアンブル信号Ｓ１と、フレーム同期ワード検出をおこなうＦＳＷ信号Ｓ２と、受信信号の通信データであるデータ部Ｓ３とから構成される。また、受信信号のプリアンブル信号部の拡大図に示す０、１は信号符号で周波数検出に必要な最小単位であり、符号０、１毎に周波数検出Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３をおこなう場合の例を示している。
【００３０】
図３は、無線装置１００の基準感度特性を示すもので、シンボル数２値の低伝送速度の場合の基準感度特性Ｋ１と、その時の受信可能な周波数幅を示す感度幅Ｋ１１を示している。同様に、シンボル数が異なる例として、シンボル数４値の高伝送速度の場合の基準感度特性Ｋ２と、その時の受信可能な周波数幅を示す感度幅Ｋ２１の場合の例も併せて示している。
【００３１】
次に、このような構成の無線装置１００の動作、作用について説明する。
【００３２】
ここで、携帯電話１００Ａは、制御用マイコン２０１の動作により、周辺に約−９０〜−１００ｄＢｍのノイズを放射する状況として説明をおこなう。
【００３３】
まず、無線装置１００のアンテナ１０１は信号を受信し、送受信回路１０２は、受信信号の抽出を行い、周波数検出手段１０３および強度検出手段１０５へ出力する。強度検出手段１０５は、受信した信号の電界強度を検出し、その検出レベルを補正手段１０７に出力する。
【００３４】
無線装置１００は、事前に無線通信をおこなうために伝送速度およびシンボル数、チャネル間隔等の無線通信に必要な諸設定を伝送速度設定手段１０４（ここでは図２のシンボル数４値の高伝送速度で無線通信を行うものとする）で行い、伝送速度設定手段１０４の設定内容により、無線装置１００の基準感度特性が特定されるため、その特性における受信可能な感度幅を感度幅設定手段１０８に設定する。
【００３５】
次に、無線装置１００は、基準周波数設定手段１０６に無線通信をおこなう基準周波数を事前に設定し、周波数検出手段１０３が、伝送速度設定手段１０４で設定した諸データの内容により、受信信号の周波数を検出する。
【００３６】
補正手段１０７は、送受信回路１０２で図２に示すプリアンブル信号の一部（一定以上
のデータ数）を検出した際に受信信号であると判断し、周波数検出手段１０３が、図２に示す周波数検出Ｆ１のタイミングで周波数を検出する。そして、補正手段１０７は、現時点で設定されている基準受信周波数と周波数検出手段１０３で検出した周波数との差分を求め、周波数の検出と同時に測定した強度検出手段１０５の検出レベルが一定値以上（例えば周辺ノイズの−１００ｄＢｍ以上）であれば、基準周波数設定手段１０６は基準受信周波数をその差分だけ補正して設定する。
【００３７】
また、周波数の検出と同時に測定した強度検出手段１０５の検出レベルが一定値以下（例えば周辺ノイズの−１００ｄＢｍ以下）ならば、基準周波数設定手段１０６は基準受信周波数を感度幅設定手段１０８の設定された周波数範囲内で補正して設定する。
【００３８】
なお、図２に示す周波数検出Ｆ１のタイミングのみで受信周波数の検出できない場合には、図２の周波数検出Ｆ２やＦ３のタイミングで受信周波数の検出をおこなうことも可能である。
【００３９】
ここで、基準受信周波数の補正について詳細を述べると、例えば、携帯電話１００Ａのマイコン２０１が放射するノイズが図３に示す基準感度２以下‐１００ｄＢｍ放射している場合、補正手段１０７が補正する際に、送受信回路１０２でノイズにより検出信号がプリアンブル信号と同様の信号が誤検出された場合に、強度検出手段１０５で測定した検出レベルが受信感度−１００ｄＢｍ以下となるため、感度幅設定手段１０８で設定されている図３に示す感度幅Ｋ２１の１／２周波数範囲以内の補正をおこなう。
【００４０】
ここでは、強度検出手段１０５で一定値以下のレベルの場合の補正手段１０７の補正値を感度幅Ｋ２１の１／２の周波数範囲として示すが、通信性能に合わせて感度幅Ｋ２１の範囲内であってもよい。
【００４１】
ここで感度幅Ｋ２１は基準感度特性Ｂにおいて設定されている基準受信周波数を中心として基準のエラービットレートを確保できる受信周波数の範囲であり、この範囲内であれば安定して信号の受信ができる。逆にこの範囲外では、受信ができない。
【００４２】
このようにマイコン２０１が放射するノイズや自然界の周辺ノイズにより、送受信回路１０２でプリアンブル信号を誤検出した場合であっても、感度幅Ｋ２１の１／２となる範囲内に周波数補正値を限定することで、補正後も本来の受信信号が感度幅内にある場合、確実に受信できるとともに、自然界のノイズによる影響で感度幅を超える範囲に受信周波数を設定することで受信エラーとなることを防止する。
【００４３】
また、その補正手段１０７が補正する際に送受信回路１０２でプリアンブルが検出されている場合で、強度検出手段１０５で測定した検出レベルが受信感度以上の場合に、感度幅設定手段１０８で設定されている周波数幅に関係なく補正をおこなう。ただし、受信周波数の補正範囲は、通信をおこなうために規定されている誤差範囲（例えば±４ｐｐｍ）内としておこなう。
【００４４】
このように補正手段１０７における補正方法を選択することで、自然界のノイズ等の影響による周波数の誤制御を防止する。
【００４５】
ここでは、４値高伝送速度の場合としたが、２値低伝送速度の場合には、基準感度特性Ｋ１、感度幅Ｋ１１として使用することで動作、作用は同じである。また、その他の値を設定しても基準感度特性および感度幅を正確に設定することでも同じである。
【００４６】
また、自然界のノイズや携帯電話１００Ａの搭載しているマイコン２０１による放射の
イズによるプリアンブル誤検出を例にしているが、無線装置１００が組み込みされる電子機器や通信機器であっても内部部品や回路のノイズによる影響を抑制する動作、作用は同じである。
【００４７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２の無線装置の構成図を示すものである。
【００４８】
図４において、差分検出手段１０９は、補正手段１０７における補正前後の強度検出手段１０５の検出する電界強度の差分を検出する。また、付加手段１１０は、基準周波数設定１０６の値からの補正をおこなうのではなく、受信信号に対して複数回補正を補正手段１０７でおこなう場合に、前回補正値からの差分を毎回継続付加する。その他の構成は、実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
【００４９】
次に、このような構成の無線装置の動作、作用について説明する。
【００５０】
差分検出手段１０９は、受信信号を送受信回路１０２で信号から強度検出手段１０５で電界強度を測定するレベルを補正手段１０７の補正前後の値を比較する。比較することで補正前から補正後に電界強度レベルが増加している場合は、補正値が適正であると判断し、補正前から補正後に電界強度レベルが減少している場合は、単発的なノイズを検出して信号が継続していないと判断し、補正値が不適性であるため、補正値を感度幅設定手段１０８で設定している感度幅の１／２の値でおこなう。
【００５１】
例えば、付加手段１１０は、補正手段１０７でおこなう補正値を基準周波数設定手段１０６に対して、図２の周波数検出Ｆ１で補正を行い、さらに周波数検出Ｆ２で補正をおこなうその補正値は、周波数検出Ｆ１＋Ｆ２で継続的に補正値を付加して周波数の制御を目的周波数にする。また、補正手段１０７の補正値と感度幅設定１０８の感度幅値とから比較することで継続補正値と１回の補正値の制限を行い、１回の異常な周波数補正及び継続的な周波数補正においても通信規格値内の周波数範囲内に抑制することで周波数誤制御を防止する。
【００５２】
その他の動作、作用に付いては実施の形態１と同じなので説明は省略をする。
【００５３】
以上のように、本実施の形態においては、補正前後の電界強度から補正値の最適化をおこなうことで、周波数の誤制御を防止するとともに単発ノイズによる信号検出した場合でも次信号の受信を可能とすることができる。
【００５４】
また、補正手段１０７に付加手段１１０で補正値を継続補正することで、誤制御を防止するとともに１回の補正値と合計の補正値を補正手段１０７でそれぞれの制限範囲に抑制することができ、誤検出防止と受信性能の向上ができる。
【００５５】
ここでは、補正値を１／２の感度幅として例を示すが、感度幅内の補正値であっても動作、作用は同じである。
【００５６】
なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【００５７】
また、本実施の形態では無線装置１００、１００Ｂは、これに限らず、送受信をおこなう通信機、携帯電話、携帯音楽プレーヤや携帯パソコン、携帯情報端末、ＩＣカード、鍵などに搭載することでも有効である。
【００５８】
本実施の形態で説明した受信電界強度をＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を用いておこなうことであっても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明は、ＦＳＫなどのデジタル無線通信をおこなう無線装置において周波数の検出及び自動周波数補正をおこなう場合に正確で安全な制御を行い、高品質な通信をおこなうことができる。
【００６０】
これは最近のノイズの多い環境下で通信機器や携帯電話などの使用が増加傾向であっても安心して利用できるだけでなく、即時性や応答性を必要とするセキュリティ、非常時通報にも利用でき、ビル、工場のような産業用途の機械や設備の通信機器への用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１の無線装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１の無線装置の受信データフォーマット図
【図３】本発明の実施の形態１の無線装置の基準感度特性例図
【図４】本発明の実施の形態２の無線装置の構成図
【図５】従来の無線装置における構成図
【符号の説明】
【００６２】
１、１０１  アンテナ
２  第１混合器
３  第１帯域フィルタ
４  第２混合器
５  第２帯域フィルタ
６  検波器
７  フレーム同期ワード検出器
８  ＤＣオフセット調整器
９  シンボル検出器
１０  ＴＣＸＯ
１１  ＴＣＸＯデータ設定器
１２  ＡＦＣ制御器
１３  シンボル検出器
１４  第１局部発振器
１５  第２局部発振器
１００、１００Ｂ  無線装置
１０２  送受信回路
１０３  周波数検出手段
１０４  伝送速度設定手段
１０５  強度検出手段
１０６  基準周波数設定手段
１０７  補正手段
１０８  感度幅設定手段
１０９  差分検出手段
１１０  付加手段
【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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