(57)【要約】【課題】安価な構成で送受信する無線信号の位相補正を行い、通信品質を向上させる。【解決手段】無線信号により通信を行なう無線通信端末１において、この無線通信端末１の移動速度を測定する速度検出手段９と、測定した前記移動速度より算出する無線信号の位相のずれ量に基づき無線信号の位相の補正量を決定する制御手段６と、制御手段６により決定された位相の補正量に基づき、無線信号の位相の補正を行なう位相補正手段７，８と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号により通信を行なう無線通信端末において、
前記無線通信端末の移動速度を測定する速度検出手段と、
測定した前記移動速度より算出する前記無線信号の位相のずれ量に基づき前記無線信号の位相の補正量を決定する制御手段と、
前記制御手段により決定された位相の補正量に基づき、前記無線信号の位相の補正を行なう位相補正手段と、
を有することを特徴とする無線通信端末。
【請求項２】
前記位相補正手段は、所定の周波数のローカル信号を発振する発振器を備え、
前記無線通信端末の移動速度に基づき、前記ローカル信号の周波数を変えることによって、希望信号の位相補正を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記速度検出手段は、全地球測位システムを利用して前記無線通信端末の移動速度を検出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記速度検出手段は、前記無線信号の変調精度に基づいて前記無線通信端末の移動速度を検出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記制御手段は、前記位相の微調整を行なう第１位相補正部と、
前記第１位相補正部により微調整が行われた前記位相の補正を行なう第２位相補正部を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項６】
前記無線信号は、外部より受信する受信信号である、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項７】
前記無線信号は、外部へ送信する送信信号である、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項８】
前記無線通信端末の移動速度を測定する速度検出手段と、
測定した前記移動速度より算出する前記無線信号の位相のずれ量に基づき前記無線信号の位相の補正量を決定する制御手段と、
前記制御部により決定された位相の補正量に基づき、前記無線信号の位相の補正を行なう位相補正手段と、
を有することを特徴とする位相補正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号に対する位相のずれの補正を行なう無線通信端末及び位相補正回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送受信する無線信号の位相のずれの補正は、複数種類の回路の中から位相のずれ度に適した補正回路を選択する（以下、回路のマッチングという）手法により行われていた。
【０００３】
また、ドップラーシフト等による位相のずれに対応するため、温度補償水晶発振器（TCXO：Temperature-Compensated Crystal Oscillator）等に印加されるコントロール電圧を制御することにより、位相の補正を自動的に行なうＡＦＣ（Auto Frequency Control）回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−７５１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記回路のマッチングでは、補正回路の種類は限られており、一意的に位相が補正されるので、送受信する無線信号の位相のずれに対応した補正回路がない場合、位相の補正を行なうことができなかった。さらに、回路のマッチングでは、各個体のずれ（無線通信端末の移動）に起因する位相のずれや瞬時的に変動する位相を補正することはできなかった。
【０００５】
特許文献１に記載されたようなＡＦＣ回路による補正は、一般に、ＤＡ（Digital Analog）コンバータから出力されるコントロール電圧によって行われるが、分解能が非常に粗く、コンスタレーション（受信した電波を復調した際に、Ｘ−Ｙ平面にマッピングされた各シンボルデータのことで、その配置により受信状況を把握できる。）上の、あるシンボルの位相誤差を補正することは難しかった。無線信号の位相の補正精度を高めるためには、ＤＡコンバータから出力されるコントロール電圧信号の分解能を上げる必要がある。しかし、分解能を上げるためには、高価なＤＡコンバータを使用する必要があるが、消費電流の増大及び装置の大型化というトレードオフの関係にあった。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、安価な構成で送受信する無線信号の位相補正を行い、通信品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、無線信号により通信を行なう無線通信端末において、この無線通信端末の移動速度を測定する速度検出手段と、測定した前記移動速度より算出する無線信号の位相のずれ量に基づき無線信号の位相の補正量を決定する制御手段と、制御手段により決定された位相の補正量に基づき、無線信号の位相の補正を行なう位相補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、周波数分解能の高い高価な発振器を備えることなく、無線通信端末の移動速度の測定結果に基づいて、送受信する無線信号の位相の補正を行なうことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、安価な構成で送受信する無線信号の位相補正を実現し、通信品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、下記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、説明に用いた各図における寸法、形状及び配置関係等も概略的なものである。
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。
本例においては、無線通信端末に例えばＧＰＳ（Global Positioning System）などの移動速度を検出する装置を備え、無線通信端末の移動速度より算出する無線信号の位相ずれ量に基づき、ローカル信号の周波数を変えることにより送受信する希望信号の位相を補正し、通信環境の向上を行なうようにしたものである。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信端末の構成例を示した図である。本例の無線通信端末１は、無線信号を送受信するアンテナ１９と、このアンテナ１９を介して外部と通信を行なう通信回路２と、この通信回路２で送受信する無線信号の位相を補正するための信号（以下、補正信号という）を生成する補正回路３とから構成されている。
【００１３】
通信回路２は、受信系の信号を増幅する増幅器２０及び送信系の信号を増幅する増幅器２３を含むフロントエンド部４、無線信号の変調及び復調を行なうベースバンド部５、受信系の複数の信号を混合するミキサ（混合器）２１及び送信系の複数の信号を混合するミキサ２２で構成してある。
【００１４】
フロントエンド部４は、図示しない分配器（デュープレクサ）又はスイッチ等を備え、受信信号と送信信号の切り換え、すなわち受信系と送信系の切り換えを行っている。またベースバンド部５は、無線通信端末１本体の移動速度を検出する速度検出手段９を含んで構成してある。この速度検出手段９は、検出した無線通信端末１の移動速度を補正回路３に入力する。なお、この速度検出手段９は、例えばＧＰＳのようにリアルタイムで移動速度を検出できる装置であればよい。さらに、速度検出手段９は、アンテナ１９で受信した無線信号の変調精度を検波し、その変調精度の特性に基づき無線通信端末１の移動速度を検出するような構成としてもよい。
【００１５】
補正回路３は、ＤＡ（Digital Analog）コンバータ１７、水晶発振器１８、制御手段６、第１位相補正部７、第２位相補正部８及び無線信号の送信時と受信時で切り替えられるスイッチ２４で構成されている。
【００１６】
この補正回路３では、ＰＬＬ（Phase-Locked Loop）機能を内蔵した第２位相補正部８に、追加機能としてさらに送受信信号のコンスタレーションの補正を行なう第１位相補正部７を設けている。通常の回路では、その補正の分解能は、ＤＡコンバータ１７の分解能に依存する。仮に第１位相補正部７がない場合、ＤＡコンバータ１７の出力信号が１０ｂｉｔ、水晶発振器１８の出力電圧の範囲が２Ｖとすると、２Ｖ／１０２４＝０．００２Ｖ／ｂｉｔの分解能となる。一般的に、水晶発振器１８の可変範囲は、５０ｐｐｍ／Ｖ程度であり、１０ｂｉｔのＤＡコンバータ１７を使用すると、０．１ｐｐｍ／ｂｉｔとなる。これでは、送受信信号の補正をするためには粗すぎる。そこで、上記第１位相変調部７に、近年、技術的に確立をされてきた高分解能を実現できる位相補正手段を採用し、位相の補正を行なう。
【００１７】
制御手段６は、制御回路１０と、予め無線通信端末１の移動速度と無線信号の位相のずれの関係を記憶しておく記憶部１１とで構成されており、制御回路１０は、記憶部１１を参照して第１位相補正部７を制御する。
【００１８】
また、第１位相補正部７は、Ｒ分周器１２、位相比較器１３、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１４、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１５及びＮ分周器２６を備え、ＰＬＬ回路の一例として機能するように構成されており、水晶発振器１８から発振される信号（以下、基準信号という）の位相を変更する。また、第１位相補正部７は、位相が変更された後の基準信号を第２位相補正部８に出力するように接続してある。さらに、第１位相補正部７は、上記のとおり高分解能を実現できる位相補正手段であればよいからこの例に限られるものではなく、例えば、ΣΔＰＬＬ、ＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）等の位相補正手段を採用できる。また、第２位相補正部８に十分な分解能があれば、第１位相補正部７を備えず制御手段６によって第２位相補正部８を制御してもよい。
【００１９】
また、第２位相補正部８は、上記のとおりＰＬＬ機能を内蔵したシンセサイザ１６を備えており、このシンセサイザ１６は、第１位相補正部７で位相が変更された後の信号を所定の周波数チャネルになるように周波数をロック（固定）する。
【００２０】
また、スイッチ２４は、切り替え端子ａ，ｂの切り替えを行なうことにより、第２位相補正部８から出力される信号を受信系のミキサ２１及び送信系のミキサ２２のどちらに入力するか選択する。
【００２１】
次に、無線通信端末１が無線信号を受信する受信系及び無線信号を送信する送信系それぞれの場合の無線信号の位相補正に関する信号処理について、詳細に説明する。
【００２２】
まず、図１において、スイッチ２４が切り替え端子aに接続している場合、つまり受信系における信号処理について説明する。
【００２３】
始めにアンテナ１９より受信した無線信号は、フロントエンド４に入力される。そして、フロントエンド４に入力された無線信号は、増幅器２０で増幅され、ミキサ２１に入力される。
【００２４】
一方、ＤＡコンバータ１７から水晶発振器１８の送信周波数を制御するための制御信号が水晶発振器１８に入力される。水晶発振器１８は、所与の周波数の周期信号である基準信号を第１位相補正部７のＲ分周器１２へ出力する。Ｒ分周器１２に入力された基準信号は、Ｒ分周器１２の分周値Ｒ（Ｒは、整数）に基づき分周され、位相比較器１３に入力される。
【００２５】
位相比較器１３において、Ｒ分周器１２から入力された信号は、Ｎ分周器２６から入力される信号（後述）と比較され、その結果に応じたチャージポンプ電流がＬＰＦ１４に入力される。ＬＰＦ１４はスムージングフィルタであり、高周波成分を除去し、波形のシェーピングを行なう。ＬＰＦを通過したチャージポンプ電流は、ＶＣＯ１５に入力されて電圧信号に変換され、さらに、その電圧値に応じた周波数の信号に変換され、第２位相補正部８のシンセサイザ１６に入力される。ちなみに、シンセサイザ１６に入力される信号は、上述した第１位相補正部７の処理（主に、Ｒ分周器１２及びＮ分周器２６）により、基準信号の周波数をＮ／Ｒ倍した信号である。
【００２６】
Ｎ分周器２６に入力された信号は、Ｎ分周器２６の分周値Ｎ（Ｎは、整数又は分数）に基づき分周され、位相比較器１３に入力される。ただし、Ｒ分周器１２及びＮ分周器２６の分周値は、制御回路１０により制御される。制御回路１０で行われるＮ分周器１２及びＲ分周器２６の制御方法の詳細については後述する。
【００２７】
一方、シンセサイザ１６に入力された信号の周波数は、所望の周波数チャネルにロックされ、周波数がロックされた信号（上記補正信号に相当）は、ミキサ２１に出力される。
【００２８】
ミキサ２１において、シンセサイザ１６から出力される補正信号に基づいて、アンテナ１９より受信した無線信号は、周波数変換される。つまり、アンテナ１９より受信した無線信号（希望信号）は、補正信号（ローカル信号）を混合されることにより、周波数変換される。そして、ミキサ２１で周波数変換された無線信号はベースバンド部５へ出力される。ミキサ２１より出力された周波数変換された無線信号は、ベースバンド部５で復調され、入出力端子２５より情報が取得される。
【００２９】
次に、Ｒ分周器１２の分周値Ｒ及びＮ分周器２６の分周値Ｎの制御方法について説明する。ベースバンド部５に含まれる速度検出手段９は、無線通信端末１の移動速度をリアルタイムで検出し、移動速度に関する情報を制御手段６へ入力する。制御手段６は、記憶部１１に予め記憶されている情報に基づき、速度検出手段から出力された移動速度から無線信号の位相のずれを決定する。そして、制御手段６の制御回路１０は、無線信号の位相のずれに基づきＲ分周器１２とＮ分周器２６の各分周値を算出し、Ｒ分周器１２の分周値ＲとＮ分周器２６の分周値Ｎを変更する。
【００３０】
そして、Ｒ分周器１２の分周値Ｒ及びＮ分周値２６の分周値Ｎが変更されると、ＶＣＯ１５からシンセサイザ１６を介してミキサ２１に入力される補正信号の位相が変更される。このため、ミキサ２１から出力される周波数変換された無線信号の位相も変更される。
【００３１】
このように、無線通信端末１のリアルタイムの移動速度に基づき、制御手段６は、分周値Ｒ及び分周値Ｎを変化させ、補正信号の位相を制御する。これにより、ミキサ２１から出力される周波数変換された無線信号の周波数の調整、即ち受信した無線信号の位相の補正をリアルタイムで行なう。
【００３２】
次に、図１において、スイッチ２４が切り替え端子ｂに接続している場合、つまり送信系の信号処理について説明する。
【００３３】
まず、送信する所定情報を含む信号（以下、送信信号という）が、入出力端子２５からベースバンド部５に入力される。ここで、ペースバンド部５に入力された情報信号は、変調される。そして、変調された送信信号（以下、変調信号という）は、ミキサ２２に入力される。
【００３４】
一方、ＤＡコンバータ１７から水晶発振器１８の送信周波数を制御するための制御信号が水晶発振器１８に入力される。水晶発振器１８は、所与の周波数の周期信号である基準信号を第１位相補正部７のＲ分周器１２へ出力する。Ｒ分周器１２に入力された基準信号は、Ｒ分周器１２の分周値Ｒに基づき分周される。ただし、Ｒ分周器１２の分周値Ｒの制御方法については、上述したとおりである。
【００３５】
そして、Ｒ分周器１２から出力された信号は、位相比較器１３に入力される。位相比較器１３において、Ｒ分周器１２から入力される信号は、Ｎ分周器２６から入力される信号と比較され、その結果に応じたチャージポンプ電流がＬＰＦ１４に入力される。ＬＰＦ１４を経たチャージポンプ電流は、ＶＣＯ１５に入力され電圧信号に変換される。この電圧信号は、その電圧値に応じた周波数の信号に変換される。この電圧値に応じた周波数の信号は、第２位相補正部８のシンセサイザ１６に入力される。
【００３６】
ここで、Ｎ分周器２６に入力された信号は、Ｎ分周器２６の分周値Ｎに基づき分周され、位相比較器１３に入力される。ただし、Ｎ分周器２６の分周値Ｎの制御方法については、上述したとおりである。
【００３７】
一方、シンセサイザ１６に入力された信号の周波数は、所望の周波数チャネルにロック（固定）され、周波数がロックされた信号（上記補正信号に相当）は、ミキサ２２に入力される。
【００３８】
ミキサ２２において、シンセサイザ１６から出力される補正信号（すなわちローカル信号）に基づいて、ベースバンド部５から出力される変調信号は、周波数変換される。つまり、ベースバンド部５から出力される変調信号（希望信号）は、補正信号（ローカル信号）を混合されることにより、周波数変換される。そして、ミキサ２２で周波数変換された変調信号は、フロントエンド部４の増幅器２３に入力される。ここで、周波数変換された変調信号は、フロントエンド４の増幅器２３で増幅され、アンテナ１９を介して外部に送信される。
【００３９】
このように、送信系においても受信系と同様、無線通信端末１のリアルタイムの移動速度に基づき、制御手段６は、分周値Ｒ及び分周値Ｎを変化させ、補正信号の位相を制御する。これにより、ミキサ２２から出力される周波数変換された変調信号の周波数の調整、即ち送信する無線信号の位相の補正をリアルタイムで行なう。
【００４０】
以上説明したように、速度検出手段９により無線通信端末１の移動速度をリアルタイムで検出し、その移動速度に基づき無線信号（送受信系）の位相の補正をリアルタイムで行なう。それにより、無線端末装置１は、位相のずれが補正された高品質の通信が行なえるという効果を奏する。
【００４１】
また、無線通信端末１の位相補正に関する分解能は、第１位相補正部７の周波数分解能に依存するので、周波数分解能の高い高価なＤＡコンバータを使用する必要がない。そのため、安価に無線通信端末を設計することができるだけではなく、小型で消費電力の少ない無線通信端末を設計できるという効果を奏する。
【００４２】
特に、隣のシンボルが近接しているような高次変調の変調方式に対して本実施形態のような補正が必要とされており、例えば既存の高周波集積回路（RFIC：Radio Frequency Integrated Circuit）でサポートされないような場合に付随的に使用すると好適である。
【００４３】
次に、本発明の無線通信端末を携帯電話端末に適用した例について説明する。図２は、携帯電話端末の内部構成例を示すブロック図である。
【００４４】
携帯電話端末３０は、アンテナ１９、通信回路２、補正回路３及び制御部３７を備える。
【００４５】
さらに、携帯電話端末３０は、液晶ディスプレイなどで構成された表示部３４、操作キーなどで構成された操作部３５、音声処理部３１、スピーカ３２、マイク３３、メモリ３６及び各ブロックに電源を供給する電源部３８を備える。ただし、これらの構成要素については、本発明の本質と関係はないので、詳細な説明は省略する。
【００４６】
さらに、携帯電話端末３０内の各ブロックは、制御ライン３９を介して制御部１９などと接続してあり、またデータライン４０を介してデータ転送を行なえる構成としてある。
【００４７】
携帯電話端末３０において、アンテナ１９は通信回路２と接続されており、無線電話用の基地局と無線通信を行なうための無線信号を送受信する。通信回路２は、制御部３７等の制御により、基地局との間で無線通信を行なうようにしてある。また通信回路２には、補正回路３が接続されている。補正回路３は、携帯電話端末３０の移動速度に基づいて通信回路２に入力される、送受信するための信号の位相を補正するようにしている。
【００４８】
また、通信回路２で通話用の通信を行なう際には、受信した音声データを音声処理部３１に供給して所定の受信処理を行ってからスピーカ３２に出力し、また、マイク３３が拾った音を音声処理部３１で処理し音声データを通信回路２に供給して基地局に送信する。
【００４９】
次に、図２を参照して、携帯電話端末３０による無線信号の補正処理について説明する。
【００５０】
まず、アンテナ１９より受信した無線信号は、通信回路２に入力される。このとき、補正回路３では、携帯電話端末３０の移動速度に基づき、受信した無線信号の位相のずれを算出することにより、補正信号が生成される。
【００５１】
この補正信号は、通信回路２に入力され、受信した無線信号は、補正信号に基づき位相の補正が行われる。
【００５２】
また、上記送信信号が、通信回路２に入力された場合、上記補正信号に基づき送信信号の位相の補正が行われる。
【００５３】
以上説明したように、本発明の無線通信端末を適用した携帯電話端末３０は、例えば新幹線等の高速移動車両において、通話、メールの送受信、ＷＷＷ（World Wide Web）による情報の送受信等を行なう際、補正回路３の機能により、高速移動に伴うドップラーシフトの影響を受けず外部と通信を行なうことができる。そのため、携帯電話端末３０は、位相のずれが補正された高品質の通信が行なえるという効果を奏する。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施の形態の例に限られるものではなく、携帯電話端末の他、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯型パーソナルコンピュータ、他携帯可能な無線通信端末、ラジオ、トランシーバ、カーナビゲーションシステム、のような送受信する電波がドップラーシフト等による位相のずれの影響を受ける可能性のある端末に適用することができ、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信端末を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無線通信端末を適用した携帯電話端末の内部構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…無線通信端末、２…通信回路、３…補正回路、４…フロントエンド部、５…ベースバンド部、６…制御手段、７…第１位相補正部、８…第２位相補正部、９…速度検出手段、１０…制御回路、１１…記憶部、１２…Ｒ分周器、１３…位相比較器、１４…ＬＰＦ、１５…ＶＣＯ、１６…シンセサイザ、１７…ＤＡコンバータ、１８…水晶発振器、１９…アンテナ、２０…増幅器、２１…ミキサ、２２…ミキサ、２３…増幅器、２４…スイッチ、２６…Ｎ分周器、３０…携帯電話端末、３１…音声処理部、３２…スピーカ、３３…マイク、３４…表示部、３５…操作部、３６…メモリ、３７…制御部、３８…電源部、３９…制御ライン、４０…データライン
【図１】
2009060470.tif 000003
【図２】
2009060470.tif 000004