(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号を出力するクロック回路と、
前記クロック信号を入力してカウント値を更新するカウント回路と、
前記クロック信号の周期の整数倍の周期の基準タイミング信号を取得し、当該基準タイミング信号の周期のａ倍（ａは２以上、かつ前記クロック信号の周期の最大誤差をσmax としたときに｜１／(2σmax)｜未満を満たす整数）の時間間隔である２時点間の前記カウント回路のカウント値の増分と、該２時点間の時間とを対応させて記録する記憶回路と、
前記カウント回路が、前記２時点間に対応するカウント値だけ増分した時点を中心とする所定の期間に基準タイミング信号を取得し、基準タイミング信号を受信した時点の前記カウント回路のカウント値を前記２時点間に対応するカウント値として記録し、前記２時点間の時間を周期とするタイミング信号を前記カウント回路のカウント値の増分を契機として発生させ、さらに該タイミング信号を発生させる時点を中心とする所定の期間だけ継続して前記基準タイミング信号を取得し、前記基準タイミング信号を取得した時点から前記カウント値の増分を計数し直す制御手段と
を備えたことを特徴とするタイミング信号発生回路。
【請求項２】
請求項１に記載のタイミング信号発生回路において、
前記記憶回路は、前記基準タイミング信号の遷移で示される前記２時点間のカウント回路のカウント値の増分と、前記２時点間の時間との対応を複数個記録する構成であり、
前記制御手段は、記録される複数の２時点間の時間は公比ｒが２以上の整数である等比級数で表され、前記カウント回路の計数を継続して行い、最小の時間間隔に対応するカウント値の記録からはじめ、次の時間間隔に対応するカウント値を、当該の時間間隔に対応するカウント値の前記等比級数の公比ｒ倍として推定し、前記カウント回路のカウント値が推定したカウント値となる時点を中心に所定の期間だけ継続して前記基準タイミング信号を取得し、前記基準タイミング信号を取得した時点の前記カウント回路のカウント値を前記推定値に代わる値として記録し、前記複数の２時点間の時間の中から任意の１つを選択し、その任意の２時点間の時間を周期とするタイミング信号を前記カウント回路のカウント値の増分を契機として生成する構成である
ことを特徴とするタイミング信号発生回路。
【請求項３】
請求項１に記載のタイミング信号発生回路において、
前記記憶回路は、前記基準タイミング信号の遷移で示される所定の２時点間のカウント回路のカウント値の増分と、前記２時点間の時間との対応を複数個記録する構成であり、
前記制御手段は、記録される複数の２時点間の時間は公比ｒが２以上の整数である等比級数で表され、前記カウント回路の計数を継続して行い、最小の時間間隔に対応するカウント値の記録からはじめ、次の時間間隔に対応するカウント値を、当該の時間間隔に対応するカウント値の前記等比級数の公比倍として推定し、前記カウント回路のカウント値が推定したカウント値となる時点を中心に所定の期間だけ継続して前記基準タイミング信号を取得し、前記基準タイミング信号を取得した時点の前記カウント回路のカウント値を前記推定値に代わる値として記録し、前記基準タイミング信号の遷移で示される任意の２時点間の時間を周期とするタイミング信号を、前記複数の２時点間の時間とカウント値の増分との対応関係から推定したカウント値の増分を契機として生成する構成である
ことを特徴とするタイミング信号発生回路。
【請求項４】
請求項３に記載のタイミング信号発生回路において、
前記推定したカウンタ値の増分は、目的とする２時点間の時間間隔を、基準タイミング信号の周期の整数ａ倍で表し、該整数ａ倍を前記等比級数の公比ｒを基数とする数表現に変換し、この数表現の各桁の整数と、前記複数のカウント値のうち対応するタイミング信号の時間間隔を表す等比級数表現のべき数が、数表現の各桁を表すべき数と同一である前記カウント値との積をとり、数表現の全ての桁に対する前記積の総和とする
ことを特徴とするタイミング信号発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内蔵する低精度のクロック信号を用いて所定の時間間隔のタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路において、必要に応じて外部から与えられる高精度の基準タイミング信号に基づいてそのタイミング信号を補正し、正確なタイミング信号を出力するタイミング信号発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、第１の従来のタイミング信号発生回路の構成例を示す（特許文献１）。図１１は、第１の従来のタイミング信号発生回路の動作例を示す。
【０００３】
図において、カウンタ回路７１は、図外のクロック回路からクロック信号を入力してカウント値を順次更新し、そのカウント値を補正手段７２および時計手段７３に出力する。補正手段７２は、外部から供給される基準タイミング信号の入力でカウント値を保持し、カウンタ回路７１のカウント値をリセットする。補正手段７２が保持したカウント値は時計手段７３に与えられ、時計手段７３はカウンタ回路７１から入力するカウント値が補正手段７２に保持されたカウント値になったときにタイミング信号を出力する。
【０００４】
ここで、クロック回路のクロック周波数が製造バラツキなどのために正規の値からズレている場合、カウンタ回路７１のカウント値も正規の値からズレてくる。例えば、クロック周波数が正規であれば基準タイミング信号の入力間隔に対するカウント値がｎ1 になるときに、クロック周波数誤差のためのカウント値がｎ2 であれば、そのカウント値のズレをクロック周波数ズレとして推定することができる。したがって、クロック信号のカウント値がｎ2 をなったときにタイミング信号を出力することにより、基準タイミング信号が供給されない場合でも正確なタイミング信号を発生させることができる。
【０００５】
しかし、図１０に示すタイミング信号発生回路は、クロック周波数のズレの影響を含むカウント値（上記の例ではｎ1 ではなくｎ2 ）を基にタイミング信号を発生させる構成であり、生起させたい時間間隔に相当するカウント値を事前に計測する必要がある。例えば図１２に示すように、基準タイミング信号の３周期ごとにタイミング信号を発生させる場合には、３周期分のカウント値（３ｎ1 ）に対して誤差を含むカウント値ｎ3 を計測し、カウント値ｎ3 ごとにタイミング信号を発生させることになる。このため、予め計測したカウント値以外の任意の時間間隔のタイミング信号を自由に発生させることができなかった。
【０００６】
図１３は、第２の従来のタイミング信号発生回路の動作例を示す（特許文献２）。
本従来例は、基準タイミング信号を常時受信状態にするのではなく、クロック周波数との誤差をもとに次の周期における受信開始タイミングと受信期間を決定し、この基準タイミング信号参照期間ごとに間欠受信することにより消費電力の低減を図るものである。これは、基準タイミング信号の周期が比較的短く、クロック周波数による１周期ごとの誤差が小さいために、基準タイミング信号参照期間内で基準タイミング信号を確実に取得できることによる。
【０００７】
しかし、図１２に示す場合と同様に、生起させたいタイミング信号の時間間隔が基準タイミング信号の複数周期分になるとき、図１４に示すように、クロック周波数の誤差が累積するため基準タイミング信号参照期間を長くとる必要がある。このとき、基準タイミング信号参照期間内に狙いとする基準タイミング信号の前後の基準タイミング信号も含まれる状態になると、本来の生起させたいタイミングに対して、基準タイミング信号の１周期分ずれたタイミング信号が生成されることになる。
【０００８】
そのため、図１３に示す場合のように、基準タイミング信号の１周期ごとに基準タイミング信号参照期間を設けて基準タイミング信号を追尾しながら、基準タイミング信号参照期間を広げることなく基準タイミング信号の複数周期に相当するタイミング信号を生成する方法が考えられる。
【特許文献１】特開２００２−１３９５８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
第１の従来のタイミング信号発生回路は、生起させたいタイミング信号の時間間隔に相当するカウント値を事前に計測しておく必要があるため、任意の時間間隔のタイミング信号を自由に発生させることが困難であった。
【００１０】
第２の従来のタイミング信号発生回路は、生起させたいタイミング信号の時間間隔が基準タイミング信号の複数周期に相当するとき、クロック周波数の誤差の累積による影響を回避するために基準タイミング信号を１周期ごとに追尾する必要があり、基準タイミング信号の間欠受信による消費電力の低減効果が薄れる問題があった。
【００１１】
本発明は、種々の時間間隔のタイミング信号を低コストで正確に発生させることができるタイミング信号発生回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のタイミング信号発生回路は、クロック信号を出力するクロック回路と、クロック信号を入力してカウント値を更新するカウント回路と、クロック信号の周期の整数倍の周期の基準タイミング信号を取得し、当該基準タイミング信号の周期のａ倍（ａは２以上、かつクロック信号の周期の最大誤差をσmax としたときに｜１／(2σmax)｜未満を満たす整数）の時間間隔である２時点間のカウント回路のカウント値の増分と、該２時点間の時間とを対応させて記録する記憶回路と、カウント回路が、２時点間に対応するカウント値だけ増分した時点を中心とする所定の期間に基準タイミング信号を取得し、基準タイミング信号を受信した時点のカウント回路のカウント値を２時点間に対応するカウント値として記録し、２時点間の時間を周期とするタイミング信号をカウント回路のカウント値の増分を契機として発生させ、さらに該タイミング信号を発生させる時点を中心とする所定の期間だけ継続して基準タイミング信号を取得し、基準タイミング信号を取得した時点からカウント値の増分を計数し直す制御手段とを備える。
【００１３】
また、本発明のタイミング信号発生回路において、記憶回路は、基準タイミング信号の遷移で示される２時点間のカウント回路のカウント値の増分と、２時点間の時間との対応を複数個記録する構成であり、制御手段は、記録される複数の２時点間の時間は公比ｒが２以上の整数である等比級数で表され、カウント回路の計数を継続して行い、最小の時間間隔に対応するカウント値の記録からはじめ、次の時間間隔に対応するカウント値を、当該の時間間隔に対応するカウント値の等比級数の公比ｒ倍として推定し、カウント回路のカウント値が推定したカウント値となる時点を中心に所定の期間だけ継続して基準タイミング信号を取得し、基準タイミング信号を取得した時点のカウント回路のカウント値を推定値に代わる値として記録し、複数の２時点間の時間の中から任意の１つを選択し、その任意の２時点間の時間を周期とするタイミング信号をカウント回路のカウント値の増分を契機として生成する構成である。
【００１４】
また、本発明のタイミング信号発生回路において、記憶回路は、基準タイミング信号の遷移で示される所定の２時点間のカウント回路のカウント値の増分と、２時点間の時間との対応を複数個記録する構成であり、制御手段は、記録される複数の２時点間の時間は公比ｒが２以上の整数である等比級数で表され、カウント回路の計数を継続して行い、最小の時間間隔に対応するカウント値の記録からはじめ、次の時間間隔に対応するカウント値を、当該の時間間隔に対応するカウント値の等比級数の公比倍として推定し、カウント回路のカウント値が推定したカウント値となる時点を中心に所定の期間だけ継続して基準タイミング信号を取得し、基準タイミング信号を取得した時点のカウント回路のカウント値を推定値に代わる値として記録し、基準タイミング信号の遷移で示される任意の２時点間の時間を周期とするタイミング信号を、複数の２時点間の時間とカウント値の増分との対応関係から推定したカウント値の増分を契機として生成する構成である。
【００１５】
また、推定したカウンタ値の増分は、目的とする２時点間の時間間隔を、基準タイミング信号の周期の整数ａ倍で表し、該整数ａ倍を等比級数の公比ｒを基数とする数表現に変換し、この数表現の各桁の整数と、複数のカウント値のうち対応するタイミング信号の時間間隔を表す等比級数表現のべき数が、数表現の各桁を表すべき数と同一であるカウント値との積をとり、数表現の全ての桁に対する積の総和とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタイミング信号発生回路は、設定するタイミング信号の時間間隔に応じた基準タイミング信号を受信する際にクロック信号をカウントし、所定の参照期間においてその時間間隔に対応する基準タイミング信号を受信する。これにより、基準タイミング信号を追尾する必要がなく、低コストで正確なタイミング信号を発生させることができる。
【００１７】
また、本発明のタイミング信号発生回路は、種々の時間間隔のタイミング信号を低コストで正確に発生させることができる。これにより、様々な周期で動作させる必要がある通信端末などに本発明のタイミング信号発生回路を適用することにより、消費電力を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（タイミング信号発生回路の構成例）
図１は、本発明のタイミング信号発生回路を含む通信端末の構成例を示す。
図において、通信端末は、本発明のタイミング信号発生回路１０、基準タイミング信号生成回路２０および制御回路３０により構成される。基準タイミング信号生成回路２０は、タイミング信号発生回路１０から基準タイミング信号要求制御信号ａを受けると、受信信号から基準タイミング信号ｂを生成してタイミング信号発生回路１０に提供する。タイミング信号発生回路１０は、基準タイミング信号ｂを参照し、制御回路３０から入力するタイミング設定信号ｃに応じた時間間隔で、内部のクロック信号から発生させたタイミング信号ｄを制御回路３０に提供する。
【００１９】
タイミング信号発生回路１０は、クロック回路１１、カウント回路１２，１３、記憶回路１４、タイミング信号制御回路１５により構成される。クロック回路１１は、内蔵する発振回路によりクロック信号を生成する。カウント回路１２，１３は、クロック信号の遷移を契機としてカウント値を更新し、これを保持する。記憶回路１４は、所定の時点におけるカウント値をその時点を示す情報とともに格納し、当該カウント値はタイミング信号制御回路１５からの要求により読み出される構成である。
【００２０】
図２は、本発明のタイミング信号発生回路１０の基本的な動作例を示す。
タイミング信号発生回路１０は、手順１および手順２の処理を行う。手順１は、所定のタイミングで出力する基準タイミング信号要求制御信号ａに対応する基準タイミング信号ｂを取得し、内部のクロック信号から発生するタイミング信号の時間間隔を補正する。手順２は、手順１で得られた補正されたタイミング信号に基づき、タイミング設定信号ｃで要求される時間間隔のタイミング信号ｄを生成する。なお、手順１は、手順２を行う際に毎回行う必要はない。タイミング信号発生回路１０の電源投入時に1 回、あるいは温度などの環境変動が著しい場合には、定期的に行うだけでよい。
【００２１】
まず、手順１における基準タイミング信号の参照タイミングについて、図３を参照して説明する。手順１では、所定の時間間隔の基準タイミングに対応するカウント値を記録する。
【００２２】
クロック回路１１が生成するクロック信号の正規の周期をＴc (s) 、製造ばらつきによる周期の相対誤差をσとする。このとき誤差を含むクロック信号の周期はＴc(１＋σ)(s)と表される。基準タイミング信号の時間間隔Ｔf (s) は、Ｔc の整数ｎ倍で
Ｔf ＝ｎ・Ｔc 
の関係があるものとする。なお、カウント回路１２，１３のカウント値は、クロック信号の遷移（立ち上がり、または立下りとする) を契機として更新される。また、カウント値は整数ｎに比べて十分に大きな値までとりうるものとする。
【００２３】
時刻０において、基準タイミング信号が０から１に遷移し、時間Ｔp だけ経過した後に１から０に遷移するものとする。以後、同様な信号遷移が、Ｔf 間隔で発生するものとする。すなわち、時刻Ｔf, 2Ｔf,…で０から１に遷移し、時刻Ｔf ＋Ｔp, 2Ｔf ＋Ｔp,…で１から０に遷移するのものとする。なお、Ｔp はクロック信号の周期Ｔc に比べて十分小さいものとする。また、時刻０において、クロック回路１１およびカウント回路１２，１３は既に動作しているものとし、カウント値を０、基準タイミングとの位相誤差をφs(s)とする。また、クロック信号の周期の相対誤差σは、時間変動せず、製造時の固定誤差のみ存在するものと仮定する。
【００２４】
タイミング信号発生回路１０は、時刻０から、タイミング信号の発生間隔の補正を開始する。時刻０からカウント回路１２，１３の計数を開始し、時刻０から数えてａ番目の基準タイミング信号に対応するカウント値が、
（ａｎ−[ｎ/2] ）から（ａｎ＋[ｎ/2] ）          …(1)                     で示される期間のみ基準タイミング信号を取得し、この期間中で基準タイミング信号が０から１に遷移した時点のカウント値をＮ0 として保持する。なお、記号 [＊] は、＊以上の最小の整数とする。
【００２５】
ａは、クロック信号の周期の相対誤差のうち想定される最大値をσmax としたときに、    ａ＜｜１／(2σmax)｜            …(2) 
を満たす整数とする。
【００２６】
このとき、 (1)式の期間内で１つの基準タイミング信号のみを検出することができ、これが時刻０から数えてａ番目の基準タイミング信号となる。このときのカウント値Ｎ0 は正規の時間間隔にして
ａＴf ＝ａ・ｎ・Ｔc 
に対応する。
【００２７】
ここで、(1) 式の期間内で検出される基準タイミング信号が時刻０から数えてａ番目であり、（ａ±１）番目でないことについて説明する。カウント値がａｎに遷移した時点と、時刻０から数えて、ａ番目の基準タイミング信号が０から１に遷移した時点の時間差は、図９でｉ＝０の場合を考慮するとφe (s) となり、下記が成り立つ。
ａｎＴc ＋φs ＝ａｎＴc(１＋σ）＋φe     …(3) 
∴｜φe ｜＝｜ａｎＴc σ＋φs ｜
≒｜ａｎＴc σ｜   (∵φs <<｜ａｎＴc σ｜)   …(4) 
【００２８】
一方、
｜ａｎＴc σ｜＜｜ａｎＴc σmax ｜        …(5) 
であり、(2) 式から
｜ａｎＴc σmax ｜＜ｎＴc ／２            …(6) 
であるので、 (4),(5),(6)式から
｜φe ｜＜ｎＴc ／２                      …(7) 
となる。すなわち、誤差は基準タイミング信号の周期Ｔf(＝ｎＴc)(s) の１／２以下となる。よって、カウント回路のカウント値がａｎの前後ｎ／２の期間にわたって、基準タイミング信号を取得した場合、期間内に取得される基準タイミング信号は時刻０から数えてａ番目のものであり、かつこれに限る。
【００２９】
この時刻０から数えてａ番目の基準タイミング信号に対応するカウント値Ｎ0 を取得するコスト（延べ稼働時間、消費電力）について、第２の従来技術で説明した基準タイミング信号を１周期ごとに追尾しながらａ回、間欠受信する場合との差異について説明する。
【００３０】
図３(b) に示すように、ａ番目の基準タイミング信号を受信するときに (1)式に示す期間のみ受信処理を行う場合、受信動作の起動時間をＴr とすると、総受信時間Ｔt1(s) は、
Ｔt1＝２[ｎ/2] Ｔc(１＋σ) ＋Ｔr 
≒ｎＴc(１＋σ) ＋Ｔr                     …(8) 
となる。一方、図３(a) に示すように、基準タイミング信号をａ回検出する場合、１回当たりの検出に要する時間範囲を２ｎ｜σmax｜とすると、総受信時間Ｔt2(s) は、
Ｔt2＝ａ｛２ｎ｜σmax｜Ｔc(１＋σ)＋Ｔr ｝    …(9) 
となる。
【００３１】
この総受信時間Ｔt1，Ｔt2を比較すると、
Ｔt1／Ｔt2＝(1＋Ｔr／ｎＴc(１＋σ))／(ａ(2｜σmax｜＋Ｔr／ｎＴc(１＋σ))) 
…(10)
となり、ａを (2)式を満たす最大整数として１／(2σmax)で近似すると、
Ｔt1／Ｔt2＝(1＋Ｔr／ｎＴc(１＋σ))／(1＋(1／(2σmax))Ｔr／ｎＴc(１＋σ))
<<１                                …(11)
となる。
【００３２】
このように、ａ番目の基準タイミング信号を検出する場合の受信時間は、基準タイミング信号をａ回検出する場合の総受信時間に比べて短くなることがわかる。ただし、その短縮率は、クロック信号の周期の最大誤差σmax と、１回当たりの起動時間Ｔr と基準タイミング信号の比（Ｔr／ｎＴc(１＋σ))に応じて変化する。
【００３３】
具体的数値例を示す。タイミング信号発生回路１０のクロック回路１１として水晶発振器を用い、その周波数を32.768ｋHz（周期Ｔc ：１／32768 (s))、周波数の製造ばらつきの最大値σmax を 100ppm 、実際の製造ばらつきσを50ppm とする。基準タイミング信号の周期Ｔf を１秒とする。 (2)式は
ａ＜｜１／(2σmax)｜＝１／(2×100×10-6）＝5000
となるのでａを4000とする。すなわち、基準タイミング信号を4000回ごとに検出し、カウント値Ｎ0 を取得する。また、受信動作の起動時間Ｔr を１(ms)とする。以上を整理すると表１のようになる。
【００３４】
【表１】
0005102112.tif 000002
【００３５】
ａ番目の基準タイミング信号を検出する場合の総受信時間Ｔt1(s) は、 (8)式から
Ｔt1＝ 32768×(1／32768)×(１＋50×10-6）＋１×10-3
≒１ (s)
となる。基準タイミング信号をａ回検出する場合の総受信時間Ｔt2(s) は、 (9)式から
Ｔt2＝4000｛２×32768×(1／32768)×(100×10-6)×(１＋50×10-6）＋１×10-3｝
≒４ (s)
となる。このように、ａ番目の基準タイミング信号を検出する場合の総受信時間Ｔt1(s) は、基準タイミング信号をａ回検出する必要がある従来方法に対して約１／４の時間に削減でき、低消費電力化が実現する。
【００３６】
なお、上記の数値例において(10)式をａの関数として表すと図４のようになる。ａの値が 850以上であれば、ａ番目の基準タイミング信号を検出する場合の総受信時間Ｔt1(s) の方が短くなることがわかる。
【００３７】
（図２に示す手順１，手順２の第１の実施例）
手順１では、種々の時間間隔の基準タイミング信号に対応するカウント回路のカウント値を記録する。取得タイミングは、低コストで正確にデータを収集できる等比級数的な時間配置とする。取得タイミングを模式的に図５に示す。
【００３８】
まず、図３に示すように、時刻０から数えてａ番目の基準タイミング信号を取得し、このときのカウント値Ｎ0 を記録する。
【００３９】
次に、カウント回路１２のカウント値が、（ｒＮ0 −ｒ) から（ｒＮ0 ＋ｒ−１）で示される期間、すなわち時間にして２ｒＴc(１＋σ）(s) の期間のみ、基準タイミング信号の取得を連続して行う。そしてこの期間中で最初に基準タイミング信号が０から１に遷移した時点のカウント回路１２のカウント値をＮ1 として記録する。ここでｒは２以上の任意の整数とする。
【００４０】
次に、カウント回路１２のカウント値が、（ｒＮ1 −ｒ) から（ｒＮ1 ＋ｒ−１）で示される期間、基準タイミング信号の取得を連続して行い、この期間中で最初に基準タイミング信号が０から１に遷移した時点のカウント値をＮ2 として記録する。
以後同様にして、カウント回路１２のカウント値が、（ｒＮk −ｒ) から（ｒＮk ＋ｒ−１）で示される期間、基準タイミング信号の取得を連続して行い、この期間中で最初に、基準タイミング信号が０から１に遷移した時点のカウント値をＮk+1 として記録する。ここで取得された基準タイミング信号は、時刻０から数えてａｒk+1 番目である。
【００４１】
以上の動作をカウント回路１２のカウント値の(e＋1)番目の値Ｎe が得られるまで繰り返し、表２のような基準タイミング信号の時間間隔と実際のカウント値との対応関係を得る。
【００４２】
【表２】
0005102112.tif 000003
【００４３】
ここで、取得した基準タイミング信号が時刻０から数えてａｒk+1 番目であることについて説明する。
【００４４】
まず、取得したカウント値Ｎi の誤差について説明する。Ｎi 取得時の基準クロック信号と、自走クロック信号の位相関係を図９に示す。時刻０と、時刻ａｒiＴfでは、自走クロック信号の位相が、基準クロックの位相とそれぞれ、φs (s),φe (s) だけ異なるものとする。その結果、
ａｒiｎＴc ＋φs ＝ＮiＴc(１＋σ) ＋φe        …(12)
Ｎi ＝ <(ａｒiｎＴc ＋φs)/Ｔc(１＋σ)>        …(13)
∴φs −φe ＝ＮiＴc(１＋σ)−ａｒiｎＴc                                                 ＝Ｔc(１＋σ)(<ａｒiｎ/(１＋σ)＋φs/Ｔc(１＋σ)>
−ａｒiｎ/(１＋σ))              …(14)
ここで、φs/Ｔc(１＋σ) ＜１なので、
｜<ａｒiｎ/(１＋σ)＋φs/Ｔc(１＋σ)>−ａｒiｎ/(１＋σ)｜＜１
となり、
φs−φe ＜Ｔc(１＋σ)                         …(15)
となる。なお、記号 <＊> は、＊以下の最大の整数とする。
【００４５】
カウント回路におけるカウント値Ｎi は、実際の時間ＮiＴc(１＋σ)に相当する。一方, これに対応する基準タイミング信号の時間間隔はａｒiｎＴcとなる。したがって、誤差は
｜ＮiＴc(１＋σ)−ａｒiｎＴc ｜＝｜φs −φe ｜      …(16)
となり、(15),(16) 式から
｜ＮiＴc(１＋σ)−ａｒiｎＴc ｜＜Ｔc(１＋σ)         …(17)
となる。よって、カウンタ回路のカウント値Ｎi として取得されたタイミング信号の時間間隔は、クロック信号１周期分の誤差を含む。
【００４６】
次に、Ｎi を用いて推定したタイミング信号時間間隔ｒＮi の誤差について説明する。基準タイミング信号の時間間隔ａｒiｎＴcに対して取得したカウント値をＮi とする。基準タイミング信号の時間間隔ａｒi+1ｎＴcに相当するカウント値Ｎi+1 を、ｒＮi として推定すると、その誤差はＮi の場合の誤差のｒ倍となる。すなわち、
｜ｒＮiＴc(１＋σ)−ａｒi+1ｎＴc｜＝ｒ｜ＮiＴc(１＋σ)−ａｒiｎＴc｜
＜ｒＴc(１＋σ)       …(18)
となる。よって、推定したタイミングで基準タイミング信号を取得しようとすると、最大でクロック信号周期のｒ倍の誤差を経験する。そこで基準タイミング信号を取得する時刻に幅を持たせ、推定した時刻を中心にカウント値がｒだけ前後する範囲とする。この結果、この期間中に取得される基準タイミング信号は時刻０から数えて第ａｒi+1 番目のものとなり、これに限る。
【００４７】
次に、図２の手順２において、制御回路３０からの要求に応じ、所定の時間間隔のタイミング信号を生成する仕組みについて説明する。なお、所定の時間間隔とは、基準タイミング信号の時間間隔Ｔf の所定の整数倍であり、表２のパラメータを用いてａｒkＴf（ｋ＝０，１，２，…，ｅ）で表される値とする。本発明では、タイミング信号を生成する合間では、基準タイミング信号を取得しないが、タイミング信号を生成した時点においては、基準タイミング信号を取得し、カウント値の補正を随時行うものとする。
【００４８】
タイミング信号を生成する手順は、ターゲットとする時間間隔ｂＴｆに応じて以下となる。ここで、ｂ＝ａｒk （ｋ＝０，１，２，…，ｅ）とする。
(1) 表２第２列から、ターゲットとする時間間隔ｂＴｆに対応するカウント値を選択する。これをＮx とする。
(2) 基準タイミング信号を取得する。そして取得した時点で、カウント回路１２，１３のカウント値を０とし、以後、クロック信号の遷移（立ち上がり、または立下りのどちらかとする) に従い、カウント回路１２，１３の計数を同時に行う。
(3) カウント回路１２のカウント値がカウント値Ｎx となった時点で、タイミング信号を生成する。
(4) タイミング信号を生成するのと同時に、カウント回路１２のカウント値がカウント値Ｎx で示される値の前２、後ろ１の期間にわたり、基準タイミング信号の取得を行う。そして実際に基準タイミング信号が得られた時点で、カウント回路１３のカウント値を０に非同期リセットする。
(5) カウント回路１２，１３の役割を交代し、上記(2) から繰り返す。
タイミング信号発生回路は、図２の手順１において、基準タイミング信号をあるタイミングで取得する必要がある。取得には多大な消費電力を要するため、可能な限り取得時間は短いほうがよい。本実施形態では、以下に説明するように、基準タイミング取得時間を著しく短くすることができる。
【００４９】
仮に、時間間隔ａｒkＴf(＝ａｒkｎＴc) (s)のタイミング信号を発生させる場合を想定する。本実施形態によれば、図２の手順１における基準タイミング信号の総受信時間Ｔt1 (s)は
Ｔt1＝（２[ｎ/2]＋２ｒｋ)Ｔc(１＋σ)＋(ｋ＋１)Ｔr 
≒（ｎ＋２ｒｋ)Ｔc(１＋σ)＋(ｋ＋１)Ｔr         …(19)
となる。
【００５０】
一方、時間間隔ａｒkｎＴc (s)内の全ての基準タイミング信号を取得して順次カウントする従来の方法では、基準タイミング信号の時間経過と、クロック信号の時間経過を間断なく追尾する必要があるので、総受信時間Ｔr2 (s)は
Ｔt2＝ａｒk(２ｎ｜σmax｜Ｔc(１＋σ)＋Ｔr ）        …(20)
となる。
【００５１】
本実施形態では、(19)式に示すように総受信時間Ｔt1がターゲットとする時間間隔
ａｒkＴfに対し対数関数的に増加するのに対して、従来の方法は(13)式に示すように線形に増加する。したがって、ターゲットとする時間間隔が大きい場合、本実施形態では、総受信時間を著しく削減し、消費電力を低減することができる。
【００５２】
具体的数値例を示す。タイミング信号発生回路１０のクロック回路１１として水晶発振器を用い、その周波数を32.768ｋHz（周期Ｔc ：１／32768 (s))、周波数の製造ばらつきの最大値σmax を 100ppm 、実際の製造ばらつきσを50ppm とする。基準タイミング信号の周期Ｔf を１秒とする。 (2)式は
ａ＜｜１／(2σmax)｜＝１／(2×100×10-6）＝5000
となるのでａを4000とする。指数関数的に配置した基準タイミング信号の参照時点をａ＝4000、ｒ＝２、ｅ＝５とし、発生させたいタイミング信号の時間間隔をａｒe Ｔf とする。このため、手順１では最大で
ａｒe Ｔf ＝4000×２5 ×１＝128000 (s)
までの時間間隔で基準タイミング信号を参照するものとする。また、受信動作の起動時間Ｔr を１msとする。また、時刻０におけるクロック信号と基準タイミング信号の位相差を    φ＝Ｔc(１＋σ)／10
とする。以上を整理すると表３のようになる。
【００５３】
【表３】
0005102112.tif 000004
【００５４】
手順１における基準タイミング信号の取得タイミングは、カウンタ回路のカウント値の範囲として表４の第２列のように計算される。また、それぞれの基準タイミング信号の取得時間は表４の第４列のようになる。さらに、それぞれのカウント値の範囲において、基準タイミング信号を契機として取得される実際のカウント値は表４の第６列のようになる。
【００５５】
【表４】
0005102112.tif 000005
【００５６】
本実施形態による手順１の基準タイミング信号の総受信時間は、表４の第４列を合計して約１秒となる。一方、基準タイミング信号をすべて検出する場合の総受信時間Ｔt2(s) は、(20)式から
Ｔt2＝4000×25×｛２×32768×(1／32768)×(100×10-6)×(１＋50×10-6）
＋１×10-3｝
≒154 (s) 
となる。
【００５７】
このように、本実施形態による総受信時間は、基準タイミング信号を128000回検出する必要がある従来方法に対して約１／154 の時間に削減でき、基準タイミング信号のソースである外部受信回路の受信時間を低減し、関連する回路の消費電力を大幅に削減することができる。
【００５８】
なお、上記の数値例において(19)式と(20)式の比（Ｔt1／Ｔt2）をａｒk の関数として表すと図６のようになる。ａｒk が増加するにつれて、本実施形態の総受信時間Ｔt1(s) が一段と短くなり、総受信時間の短縮効果が高まることがわかる。
【００５９】
（図２に示す手順１，手順２の第２の実施例）
本実施例では、図７に示すように、タイミング信号を発生させたい時間間隔ｂＴf が与えられているものとする。ｂは１以上の任意の整数とする。手順１の処理は第１の実施例と同様である。
【００６０】
本実施例におけるタイミング信号を生成する手順は、ターゲットとする時間間隔ｂＴｆに応じて以下となる。
(a) ０≦ｂ＜ａの場合
(1) <ｂＮ0／ａ> を計算し、これをＮx とする。ただし、 <ｂＮ0／ａ> はｂＮ0／ａ以下の最大の整数とする。
(2) 基準タイミング信号の取得を行う。そして取得した時点で、カウント回路１２，１３のカウント値を０とし、以後、クロック信号の遷移( 立ち上がり、または立下りのどちらかとする) に従い、カウント回路１２，１３の計数を同時に行う。
(3) カウント回路１２のカウント値がカウント値Ｎx となった時点で、タイミング信号を生成する。
(4) タイミング信号を生成するのと同時にカウント回路１２のカウント値が、カウント値Ｎx で示される値の前後１の期間にわたり、基準タイミング信号の取得を行う。そして実際に基準タイミング信号が得られた時点で、カウント回路１３のカウント値を０に非同期リセットする。
(5) カウント回路１２，１３の役割を交代し、(2) から繰り返す。
【００６１】
(b) ａｒk ≦ｂ＜ａｒk+1 の場合
(1)  <ｂＮk+1／ａｒk+1>を計算し、これをＮx とする。ただし、 <ｂＮk+1／ａｒk+1>はｂＮk+1／ａｒk+1以下の最大の整数とする。
(2) 基準タイミング信号の取得を行う。そして取得した時点で、カウント回路１２，１３のカウント値を０とし、以後、クロック信号の遷移( 立ち上がり、または立下りのどちらかとする) に従い、カウント回路１２，１３の計数を同時に行う。
(3) カウント回路１２のカウント値がカウント値Ｎx となった時点で、タイミング信号を生成する。
(4) タイミング信号を生成するのと同時にカウント回路１２のカウント値が、カウント値Ｎx で示される値の前後１の期間にわたり、基準タイミング信号の取得を行う。そして実際に基準タイミング信号が得られた時点で、カウント回路１３のカウント値を０に非同期リセットする。
(5) カウント回路１２，１３の役割を交代し、(2) から繰り返す。
【００６２】
タイミング信号発生回路は、図２の手順１において、基準タイミング信号をあるタイミングで取得する必要がある。取得には多大な消費電力を要するため、可能な限り取得時間は短いほうがよい。本実施形態では、以下に説明するように、基準タイミング取得時間を著しく短くすることができる。
【００６３】
時間間隔ｂＴf(＝ｂｎＴc) (s)のタイミング信号を発生させる場合を想定する。本実施形態によれば、図２の手順１における基準タイミング信号の総受信時間Ｔt1 (s)は、
(a) ０≦ｂ＜ａ
Ｔt1＝（２[ｎ/2]Ｔc(１＋σ)＋Ｔr  
≒ｎＴc(１＋σ)＋Ｔr                                …(21-1)
(b) ark≦ｂ＜ark+1
Ｔt1＝（２[ｎ/2]＋２ｒ(k＋1))Ｔc(１＋σ)＋(k＋2)Ｔr 
≒（ｎ＋２ｒ(k＋1))Ｔc(１＋σ)＋(k＋2)Ｔr           …(21-2)
となる。
【００６４】
一方、時間間隔ｂｎＴc (s) 内の全ての基準タイミング信号を取得して順次カウントする従来の方法では、基準タイミング信号の時間経過と、クロック信号の時間経過を間断なく追尾する必要があるので、総受信時間Ｔr2 (s)は
Ｔt2＝ｂ(２ｎ｜σmax｜Ｔc(１＋σ)＋Ｔr ）        …(22)
となる。
【００６５】
具体的数値例を示す。タイミング信号発生回路１０のクロック回路１１として水晶発振器を用い、その周波数を32.768ｋHz（周期Ｔc ：１／32768 ）、周波数の製造ばらつきの最大値σmax を 100ppm 、実際の製造ばらつきσを50ppm とする。基準タイミング信号の周期Ｔf を１秒とする。 (2)式は
ａ＜｜１／(2σmax)｜＝１／(2×100×10-6）＝5000
となるのでａを4000とする。発生させたいタイミング信号の時間間隔ｂＴf は、
ｂ＝86400 ×１(s) ＝24 [h]
とする。指数関数的に配置した基準タイミング信号の参照時点をａ＝4000、ｒ＝２で表すと、
ａｒ4 ＜ｂ＜ａｒ5 
となる。このため、手順１では最大で
ａｒe Ｔf ＝4000×２5 ×１＝128000 (s)
までの時間間隔で基準タイミング信号を参照するものとする。また、時刻０におけるクロック信号と基準タイミング信号の位相差を
φ＝Ｔc(１＋σ)／10
とする。以上を整理すると表５のようになる。
【００６６】
【表５】
0005102112.tif 000006
【００６７】
手順１における基準タイミング信号の取得タイミングは、カウンタ回路のカウント値の範囲として表４の第２列のように計算される。また、それぞれの基準タイミング信号の取得時間は表４の第４列のようになる。さらに、それぞれのカウント値の範囲において、基準タイミング信号を契機として取得される実際のカウント値は表４の第６列のようになる。
【００６８】
本実施形態による手順１の基準タイミング信号の総受信時間は、表４の第４列を合計して約１秒となる。一方、基準タイミング信号をすべて検出する場合の総受信時間Ｔt2(s) は、(22)式から
Ｔt2＝ 86400×｛２×32768×(1／32768)×(100×10-6)×(１＋50×10-6）
＋１×10-3｝
≒104 (s) 
となる。
【００６９】
このように、本実施形態による総受信時間は、基準タイミング信号を 86400回検出する必要がある従来方法に対して約１／104 の時間に削減でき、基準タイミング信号のソースである外部受信回路の受信時間を低減し、関連する回路の消費電力を大幅に削減することができる。
【００７０】
なお、上記の数値例において(19)式と(20)式の比（Ｔt1／Ｔt2）をｂの関数として表すと図８のようになる。ｂが増加するにつれて、本実施形態の総受信時間Ｔt1(s) が一段と短くなり、総受信時間の短縮効果が高まることがわかる。
【００７１】
（図３に示す手順１，手順２の第３の実施例）
本実施例では、第２の実施例のようにタイミング信号を発生させたい時間間隔ｂＴf が与えられているときに、整数ｂを公比ｒを基数とする表現｛ｘw-1 、ｘw-2 、…、ｘ0 ｝に変換する。ただしｘw-1 を最上位桁、ｘ0 を最下位桁とする。すなわち
ｂ＝Σｘkｒk （ｋ＝０，１，…，ｗ−１）      …(23)
とする。手順１の処理は第１の実施例と同様である。
【００７２】
本実施例におけるタイミング信号を生成する手順は、ターゲットとする時間間隔ｂＴｆに応じて以下となる。
(1) 手順１で取得した表２のカウント値を用いて、ｂの数表現｛ｘw-1 、ｘw-2 、…、ｘ0 ｝に対する数値Ｎx を計算する。
Ｎx ＝ΣｘkＮK （ｋ＝０，１，…，ｗ−１）    …(24)
(2) 基準タイミング信号の取得を行う。そして取得した時点で、カウント回路１２，１３のカウント値を０とし、以後、クロック信号の遷移（立ち上がり、または立下りのどちらかとする) に従い、カウント回路１２，１３の計数を同時に行う。
(3) カウント回路１２のカウント値がカウント値Ｎx となった時点で、タイミング信号を生成する。
(4) タイミング信号を生成するのと同時にカウント回路１２のカウント値が、カウント値Ｎx で示される値の前後１の期間にわたり、基準タイミング信号の取得を行う。そして実際に基準タイミング信号が得られた時点で、カウント回路１３のカウント値を０に非同期リセットする。
(5) カウント回路１２，１３の役割を交代し、(1) から繰り返す。
【００７３】
本実施例では、タイミング信号を発生させるためのカウント値Ｎx を、第２の実施例に比べ容易に計算することができる。第２の実施例では、Ｎx の計算に除算を必要とする。一方、本実施例では (23),(24)式に示すように乗算と加算だけで済む。このため、非常に簡単な計算とすることができる。特に公比ｒを２とした場合は、デジタル演算処理の２値表現と合致するため、乗算をビットシフト演算で置き換えることができ、処理をさらに簡単化することができる。その他の処理は第３の実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のタイミング信号発生回路を含む通信端末の構成例を示す図。
【図２】本発明のタイミング信号発生回路の基本的な動作例を示すタイムチャート。
【図３】手順１における基準タイミング信号の取得タイミングを説明するタイムチャート。
【図４】手順１における基準タイミング信号の総受信時間を示す図。
【図５】本発明のタイミング信号発生回路の第１の実施例を示すタイムチャート。
【図６】第１の実施例における基準タイミング信号の総受信時間を示す図。
【図７】本発明のタイミング信号発生回路の第２の実施例を示すタイムチャート。
【図８】第２の実施例における基準タイミング信号の総受信時間を示す図。
【図９】本発明のタイミング信号発生回路における基準タイミング信号とクロック信号の関係を説明するタイムチャート。
【図１０】第１の従来のタイミング信号発生回路の構成例を示す図。
【図１１】第１の従来のタイミング信号発生回路の動作例を示す図。
【図１２】第１の従来のタイミング信号発生回路の動作例を示す図。
【図１３】第２の従来のタイミング信号発生回路の動作例を示す図。
【図１４】第２の従来のタイミング信号発生回路の動作例を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
１０  タイミング信号発生回路
１１  クロック回路
１２，１３  カウント回路
１４  記憶回路
１５  タイミング信号制御回路
２０  基準タイミング信号生成回路
３０  制御回路
【図１】
0005102112.tif 000007
【図２】
0005102112.tif 000008
【図３】
0005102112.tif 000009
【図４】
0005102112.tif 000010
【図５】
0005102112.tif 000011
【図６】
0005102112.tif 000012
【図７】
0005102112.tif 000013
【図８】
0005102112.tif 000014
【図９】
0005102112.tif 000015
【図１０】
0005102112.tif 000016
【図１１】
0005102112.tif 000017
【図１２】
0005102112.tif 000018
【図１３】
0005102112.tif 000019
【図１４】
0005102112.tif 000020