無線通信システム
【課題】無線端末のＶＣ−ＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の経年変化による基準発振周波数のずれを補正する。
【解決手段】ＰＬＬ２６０ａにおいて長波標準電波受信部１２０で受信した長波標準電波信号の周波数（４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚ）と同じ周波数にリファレンスカウンタ２６１ａを設定し、またフラクショナルＮデバイダー２６４についてもリファレンスカウンタ２６１ａの周波数（リファレンス周波数）にＶＣＯ（電圧制御発振器）２８０が出力する局部発振周波数を分周する。長波標準電波信号とリファレンス周波数との位相差を検出し、位相差を補正する周波数制御電圧を制御し、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の基準発振周波数のずれを補正する。また、無線端末１００が長波標準電波信号を受信していないときには、記憶部１１３に記憶されている周波数制御電圧により、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の基準発振周波数のずれを補正する。
【解決手段】ＰＬＬ２６０ａにおいて長波標準電波受信部１２０で受信した長波標準電波信号の周波数（４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚ）と同じ周波数にリファレンスカウンタ２６１ａを設定し、またフラクショナルＮデバイダー２６４についてもリファレンスカウンタ２６１ａの周波数（リファレンス周波数）にＶＣＯ（電圧制御発振器）２８０が出力する局部発振周波数を分周する。長波標準電波信号とリファレンス周波数との位相差を検出し、位相差を補正する周波数制御電圧を制御し、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の基準発振周波数のずれを補正する。また、無線端末１００が長波標準電波信号を受信していないときには、記憶部１１３に記憶されている周波数制御電圧により、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の基準発振周波数のずれを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける周波数補正に係り、特に長波標準電波に追従して自局周波数の補正を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や業務用などの各種の無線通信システムにおいては、無線通信システム毎に周波数と周波数との最大誤差（以下、周波数安定度という）が規定されている。このため、携帯電話や業務用などの一般的な無線通信システムでは、基地局に高精度の基準発振器を設け、無線端末が基地局から送信される基準となる周波数（以下、基準発振周波数という）を受信し、基地局の基準発振周波数に追従する自動周波数制御（以下、ＡＦＣという）行い、自局の基準発振周波数を補正している。
【０００３】
基地局と通信する無線端末で行っている従来の周波数補正について説明する。従来の実施形態に係る無線端末の機能構成を図４に示す。従来の実施形態の無線端末２００は、受信増幅部２１０、ＭＩＸ（Mixer：周波数混合回路）２２０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理部）２３０、ＬＰＦ（Low Pass Filter：低域通過濾波器）２４０、ＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled−Temperature Compensated Crystal Oscillator：電圧制御温度補償水晶発振器）２５０、ＰＬＬ（Phase locked loop：可変周波数発振器）２６０、ＬＰＦ（Loop Filter：ループフィルタ）２７０、及びＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）２８０から構成されている。受信増幅部２１０には、ＡＭＰ（Amplifier：アンプ）２１１を備えている。ＤＳＰ２３０は、位相誤差検出器２３１、記憶部２３２、Ｄ／Ａ変換器２３３、及び信号処理部２３４から構成されている。ＰＬＬ２６０は、リファレンスカウンター（分周器）２６１、ＰＤ（Phase Detector：位相検出器）２６２、ＣＰ（Charge Pump：チャージポンプ）２６３、及びフラクショナルＮデバイダー２６４から構成されている。
【０００４】
次に、無線端末２００を構成する部位の機能について説明する。受信増幅部２１０は、無線端末２００が送信または待受けでないときに基地局から送信される基準発振周波数などの電波を受信すると、受信した基準発振周波数などの電波をＩＦ帯周波数に変換し、ＩＦ帯周波数をＡＭＰ２１１で増幅を行う部位である。ＭＩＸ２２０は、受信増幅部２１０から出力される増幅されたＩＦ帯周波数と、ＶＣＯから出力される周波数（以下、局部発振周波数という）を入力し、受信ＩＦ信号と局部発振周波数の混合信号（以下、受信ＩＦ信号という）を生成する部位である。ＤＳＰ２３０は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号の処理を行う部位である。位相誤差検出器２３１は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号から位相誤差を検出し、その位相誤差に応じたＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を出力する部位である。記憶部２３２は、ＲＡＭやＲＯＭからなる主記憶の部位で、位相誤差検出器２３１から出力されるＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を記憶する。記憶部２３２に記憶されている周波数制御電圧のデジタル信号は、無線端末２００が送信または待受けのときに、ＤＳＰ２３０からの指令によりＤ／Ａ変換器２３３に出力される。Ｄ／Ａ変換器２３３は、位相誤差検出器２３１から出力される周波数制御電圧のデジタル信号、または記憶部２３２に記憶されている周波数制御電圧のデジタル信号をアナログ信号に変換する部位である。信号処理部２３４は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号について信号処理を行い、ＤＡＴＡ／ＣＬＫ／ＬＥの信号をＰＬＬ２６０に出力する部位である。ＬＰＦ２４０は、Ｄ／Ａ変換器２３３から出力される周波数制御電圧のアナログ信号について、低域通過濾波を行う部位である。ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０は、一定の周波数を保つために温度変化に対する補償を行い、ＬＰＦ２４０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号により基準発振周波数を制御する水晶発振器である。
【０００５】
リファレンスカウンタ２６１は、無線通信システムのチャンネル間隔やロックアップ時間を考慮して、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の発振周波数に基づいてＰＤ２６２が使用するリファレンス周波数を設定する部位である。フラクショナルＮデバイダー２６４は、ＶＣＯ２８０が出力する局部発振周波数がリファレンス周波数と同じになるように局部発振周波数を分周する部位である。ＰＤ２６２は、リファレンスカウンタ２６１のリファレンス周波数と、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周された局部発振周波数との位相差を検出し、位相差に応じたＶＣＯ２８０の周波数制御電圧を出力する部位である。ＣＰ２６３は、ＰＤ２６２が出力する電圧を昇圧させる部位である。ＬＰＦ２７０は、ＣＰ２６３が出力する電圧を低域濾波し、ＶＣＯ２８０に帰還させる部位である。ＶＣＯ２８０は、ＰＤ２６２が出力する電圧に応じて、正確な局部発振周波数を生成する部位である。
【０００６】
無線端末２００は、図４に示すような構成を備えることで、例えば、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０が出力する基準発振周波数が１９．２ＭＨｚであるときは、リファレンスカウンタ２６１に１／１９２０が設定されると、リファレンス周波数は１０ｋＨｚ（＝１９．２ＭＨｚ×１／１９２０）の基準発振周波数（ｆｓ）となる。また、ＶＣＯ２８０が出力する局部発振周波数は、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周されて、ＰＤ２６２にフィードバックされ、ＶＣＯ２８０の局部発振周波数（ｆｏ）はリファレンス周波数と同じ１０ｋＨｚとなる。このようにして、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０を基に得られた正確な１０ｋＨｚの信号と、ＶＣＯ２８０から出力される１０ｋＨｚの信号とが、ＰＤ２６２で精密に比較される。そして比較された結果、誤差があればそれをなくすようにＰＤ２６２から周波数制御電圧のアナログ信号がＣＰ２６３とＬＰＦ２７０を通してＶＣＯ２８０に出力される。ＶＣＯ２８０は、ＬＰＦ２７０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号に応答し、正確な局部発振周波数を生成する。
【０００７】
このような無線端末２００で構成された無線通信システムにおいては、基地局で高精度な基準発振器を備え、基地局から精度のよい基準発振周波数を受信することで、無線端末２００はＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の経年変化による基準発振周波数のずれを補正することができる。このように従来の無線端末２００では高精度の基準発振器を備える必要がない。しかし、基地局には高精度の基準発振器を備える必要があり、また、基地局を介さない通話（端末同士の通話）では、適用できなかった。
【０００８】
無線端末が自局の基準発振周波数の補正を行う技術として下記の特許文献１と特許文献２がある。特許文献１は、ＶＣＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の非同期時の制御値を、温度レベル毎に基地局送信波を基準として補正値を求めることで、ＶＣＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の経年変化による原振のずれを自動で補正する周波数追従方法を提供している。特許文献２は、基地局から信号を受信できない場合に、時刻情報パルスである標準電波を受信し、この標準電波と水晶振動子から基準クロックを生成し、この基準クロックに基づいてＶＣＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の経年劣化による周波数のずれを補正する周波数制御装置を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３０５４４２
【特許文献２】特開２００８−１９９５２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の実施形態の無線通信システムの周波数補正では、無線端末２００が基地局から基準発振周波数の電波を受信して基地局の基準発振周波数に追従するので、基地局に高精度の基準発振器が必要となる。また、特許文献１の周波数追従方法では、移動局が基地局からの送信波に同期して受信を行っているので、基地局には高精度の基準発振器が必要となる。特許文献２の周波数制御装置では、基地局を介さない時刻情報パルスである標準電波による周波数制御を行うので、基地局に高精度の基準発振器は必要ないが、受信した標準電波と水晶振動子から基準クロックを生成するので、無線端末に高精度の水晶振動子を搭載する必要がある。しかし、高精度の基準発振器は高価であり、また、標準電波の復調処理が必要となるため、無線端末を安価で提供できないという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる無線通信システム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】
本発明の無線通信システムは、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基地局が高精度の基準発振器を備えることなく、自局内で基準発振周波数の補正を容易に行うことができる無線通信システム、無線通信システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る長波標準電波の被変調波形を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線端末の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る長波標準電波追従周波数補正手順を示すフローチャートである。
【図４】従来の実施形態に係る無線端末の機能構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る、長波標準電波追従周波数補正について説明する。
【００１６】
まず、本発明の実施形態で利用する長波標準電波信号について説明する。長波標準電波信号は、時間と周波数の標準を知らせするために送信される電波であり、時刻に関する情報としてタイムコードを送信している。長波標準電波信号は、１Ｈｚのタイムコードを４０ｋＨｚもしくは６０ｋＨｚの搬送波に１０：１でＡＭ変調をかけたもので、１秒を１ビット、６０ビット（１分）を１フレームとするシリアルのデジタル信号である。タイムコードは分、時、曜日、通算日（１年）、西暦年、うるう秒情報等をＢＣＤで表現している。このタイムコードは、図1に示すように３種類のデューティ比からなり、２０%デューティはマーカー（Ｍ）及びポジションマーカ（Ｐ０〜Ｐ５）、５０%デューティは２進数の１、８０%デューティは２進数の０を表している。マーカー（Ｍ）は、正分（毎分０秒）の立ち上がりに対応し、ポジションマーカーＰ０は、通常（非うるう秒時）は５９秒の立ち上がりに対応する。また、ポジションマーカーＰ１〜Ｐ５は、それぞれ、９秒、１９秒、２９秒、３９秒、４９秒の立ち上がりに対応する。長波標準電波信号は、大鷹鳥谷山（おおたかどややま）標準電波送信所から４０ｋＨｚ、羽金山（はがねやま）標準電波送信所から６０ｋＨｚの長波で送信されている。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係る無線端末の機能構成について、図２の無線端末１００の機能ブロック図を用いて説明する。本発明の無線端末１００は、従来の無線端末２００と同じ機能については、同じ符号を付している。本発明の実施形態の無線端末１００は、受信増幅部２１０、ＭＩＸ（Mixer：周波数混合回路）２２０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：中央制御装置）１１０、ＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled−Temperature Compensated Crystal Oscillator：電圧制御温度補償水晶発振器）２５０、ＰＬＬ（Phase locked loop：可変周波数発振器）２６０ａ、ＬＰＦ（Loop Filter：ループフィルタ）２７０、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）２８０、長波標準電波受信部１２０、ＲＦ−ＡＭＰ（Next Stage RF Amplifier：次段高周波アンプ）１３０、ＢＰＦ（Band-pass filter：バンドパスフィルタ）１４０、ＬＩＭ−ＡＭＰ（Limiter Amplifier：リミッタアンプ）１５０、ＰＤ（Phase Detector：位相検出器）１６０、検波器１７０、及びＬＰＦ（Low Pass Filter：低域通過濾波器）１８０から構成されている。受信増幅部２１０には、ＡＭＰ（Amplifier：アンプ）２１１を備えている。ＤＳＰ１１０は、信号処理部１１１、制御部１１２、記憶部１１３、Ａ／Ｄ変換器１１４、及びＤ／Ａ変換器１１５から構成されている。ＰＬＬ２６０ａは、リファレンスカウンター（分周器）２６１ａ、ＰＤ（Phase Detector：位相検出器）２６２ａ、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂ、ＣＰ（Charge Pump：チャージポンプ）２６３、及びフラクショナルＮデバイダー２６４から構成されている。長波標準電波受信部１２０は、長波標準電波受信アンテナ１２１、及びＡＮＴ共振器１２２から構成されている。
【００１８】
次に、無線端末１００を構成する部位の機能について説明する。図２に示す本発明の実施形態における無線端末１００において、図４に示す従来の実施形態における無線端末２００と同じ符号を付している部位の機能は同じであるので、本発明の実施形態における無線端末１００に追加または変更された部位の機能について説明する。リファレンスカウンタ２６１ａは、無線端末１００が長波標準電波追従周波数補正を行うときには、４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号のうち、ＡＮＴ共振器１２２によって切り替えられている周波数が設定される部位である。また、リファレンスカウンタ２６１ａが４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号に切り替えられることにより、フラクショナルＮデバイダー２６４はＶＣＯ２８０が出力する局部発振周波数がリファレンス周波数と同じになるように局部発振周波数を分周する。ＰＤ２６２ａは、リファレンスカウンタ２６１ａのリファレンス周波数と、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周された局部発振周波数との位相差を検出し、位相差に応じたＶＣＯ２８０の周波数制御電圧を出力する部位である。また、ＰＤ２６２ａには、ＰＬＬの状態モニタ出力であるFtest／ＬＤ端子２６２ｂを備え、制御部１１２より、ロック検出、リファレンス周波数の出力、フラクショナルＮデバイダー出力等の出力切り替えを行う。通常、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂは、ロック検出に設定されているが、長波標準電波信号の受信時には、リファレンス周波数の出力モニタに切り替えられる。
【００１９】
ＤＳＰ１１０は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号の処理を行う部位である。また、ＤＳＰ１１０は、長波標準電波信号が受信できないときに、ＬＰＦ１８０を経由してＶＣ−ＴＣＸＯ２５０を制御する電圧を出力する装置である。制御部１１２は、ＤＳＰ１１０全体を制御する部位である。記憶部１１３は、ＲＡＭやＲＯＭからなる主記憶の部位である。Ａ／Ｄ変換器１１４は、制御部１１２からの指令によりＬＰＦ１８０を経由してＰＤ１６０から出力されるＶＣＯ２８０の周波数制御電圧のアナログ信号を、デジタル信号に変換し、記憶部１１３に記憶する部位である。Ｄ／Ａ変換器１１５は、制御部１１２からの指令により無線端末１００が長波標準電波信号を受信できないときに、記憶部１１３に記憶されている周波数制御電圧のデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＬＰＦ１８０を経由してＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力する部位である。
【００２０】
長波標準電波受信部１２０は、長波標準電波受信アンテナ１２１によって受信された４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号のうち、ＡＮＴ共振器１２２によって切り替えられている周波数の長波標準電波信号を受信する部位である。ＡＮＴ共振器１２２をどちらの長波標準電波信号に切り替えるかは、ＤＳＰ１１０の制御部１１２からの指令に基づいて行われる。ＲＦ−ＡＭＰ１３０は、長波標準電波受信部１２０から出力される長波標準電波信号を増幅させる部位である。ＢＰＦ１４０は、ＲＦ−ＡＭＰ１３０から出力される長波標準電波信号について、必要な範囲の周波数のみを通す濾波を行う部位である。ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０は、ＢＰＦ１４０から出力される長波標準電波信号を包絡線成分のない４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの単信キャリアに成形して、長波標準電波信号の搬送波を取り出す部位である。ＰＤ１６０は、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の周波数と、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂがリファレンス周波数出力のときにＰＤ２６２ａから出力されるリファレンス周波数との位相を比較し、位相差に応じたＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧を出力する部位である。検波器１７０は、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の受信レベルを検出し、長波標準電波信号を受信しているかを判定するために、受信レベルが予め決められている閾値以上かを判定し、その判定結果をＤＳＰ１１０の制御部１１２に出力する部位である。ＬＰＦ１８０は、ＤＳＰ１１０のＤ／Ａ変換器１１５から出力される電圧のアナログ信号、またはＰＤ１６０から出力される電圧のアナログ信号について低域通過濾波を行いＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力する部位である。
【００２１】
次に、無線端末１００おける長波標準電波追従周波数補正手順について説明する。以下、図３に示す長波標準電波追従周波数補正手順のステップ順に説明する。
【００２２】
（ステップＳ１０１）
長波標準電波受信部１２０において、長波標準電波受信アンテナ１２１によって受信された４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号のうち、ＡＮＴ共振器１２２によって切り替えられている周波数の長波標準電波信号を受信し、ＲＦ−ＡＭＰ１３０に出力する。
【００２３】
（ステップＳ１０２）
次に、ＲＦ−ＡＭＰ１３０において、長波標準電波受信部１２０から出力される長波標準電波信号を増幅し、ＢＰＦ１４０に出力する。
【００２４】
（ステップＳ１０３）
次に、ＢＰＦ１４０において、ＲＦ−ＡＭＰ１３０から出力される長波標準電波信号に対して必要な範囲の周波数のみを通す濾波を行い、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０に出力する。
【００２５】
（ステップＳ１０４）
次に、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０において、ＢＰＦ１４０から出力される長波標準電波信号を包絡線成分のない４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの単信キャリアに成形してから搬送波を取り出し、ＰＤ１６０と検波器１７０に出力する。
【００２６】
（ステップＳ１０５）
次に、検波器１７０において、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の受信レベルを検出し、制御部１１２に出力する。
【００２７】
（ステップＳ１０６）
次に、制御部１１２は、受信レベルが予め決められている閾値以上かの判定を行う。
【００２８】
（ステップＳ１０７）
次に、受信レベルの判定結果により受信レベルが予め決められている閾値以上でないときは長波標準電波信号を受信していないので、別の長波標準電波周波数に切り替え、ステップＳ１０１を再度、実行する。そして、両周波数４０ｋＨｚ／６０ｋＨｚとも受信していない場合、制御部１１２は、記憶部１１３に記憶されているＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を取り出し、Ｄ／Ａ変換器１１５にてアナログ信号に変換し、ＬＰＦ１８０に出力する。
【００２９】
（ステップＳ１０８）
次に、受信レベルの判定結果により受信レベルが予め決められている閾値以上であるときは長波標準電波信号を受信しているので、制御部１１２は、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂをリファレンス周波数出力に切り替え、ＰＤ１６０にリファレンス周波数を出力する。
【００３０】
（ステップＳ１０９）
次に、ＰＤ１６０は、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の周波数と、ＰＤ２６２ａから出力されるリファレンス周波数との位相を比較し、位相差に応じたＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧をＬＰＦ１８０に出力する。但し、長波標準電波信号を受信していないときには、制御部１１２はFtest／ＬＤ端子２６２ｂをロック検出出力とするのでリファレンス周波数は出力されない。また、ＰＤ１６０はＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧をＬＰＦ１８０に出力しないように制御する。
【００３１】
（ステップＳ１１０）
次に、ＬＰＦ１８０は、ＰＤ１６０またはＤＳＰ１１０のＤ／Ａ変換器１１５から出力される周波数制御電圧のアナログ信号について低域通過濾波を行いＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力する。更に、ＬＰＦ１８０が、ＰＤ１６０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号をＤＳＰ１１０に出力すると、制御部１１２からの指令によりＡ／Ｄ変換器１１４は、周波数制御電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換し、記憶部１１３に記憶する。
【００３２】
（ステップＳ１１１）
次に、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０は、ＬＰＦ１８０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号に基づいて基準発振周波数の制御を行い、基準発振周波数をＰＬＬ２６０ａに出力する。
【００３３】
（ステップＳ１１２）
次に、ＰＬＬ２６０ａのＰＤ２６２ａは、リファレンスカウンタ２６１ａのリファレンス周波数と、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周された局部発振周波数との位相差を検出する。そして、ＰＤ２６２ａは、この位相差を補正する周波数制御電圧のアナログ信号を求め、ＣＰ２６３に出力する。ＣＰ２６３は、この周波数制御電圧のアナログ信号を昇圧し、ＬＰＦ２７０に出力する。
【００３４】
（ステップＳ１１３）
次に、ＬＰＦ２７０は、ＰＬＬ２６０ａのＣＰ２６３が出力する周波数制御電圧のアナログ信号を低域濾波し、ＶＣＯ２８０に帰還させる。
【００３５】
（ステップＳ１１４）
次に、ＶＣＯ２８０は、ＬＰＦ２７０を経由してＰＤ２６２ａが出力する周波数制御電圧のアナログ信号に基づいて局部発振周波数の制御を行い、局部発振周波数をＭＩＸ２２０とフラクショナルＮデバイダー２６４に出力する。
【００３６】
（ステップＳ１１５）
次に、ＭＩＸ２２０は、受信増幅部２１０から出力されるＲＦ帯周波数と、ＶＣＯ２８０から出力される局部発振周波数から受信ＩＦ信号を生成し、ＤＳＰ１１０の信号処理部１１１に出力する。
【００３７】
以上のような実施形態によれば、無線端末１００が長波標準電波信号を受信しているときには、ＰＬＬ２６０ａにおいてリファレンスカウンタ２６１ａを長波標準電波信号と同じ周波数に設定し、またフラクショナルＮデバイダー２６４についてもＶＣＯ２８０の局部発振周波数をリファレンスカウンタ２６１ａと同じ周波数に分周することで、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０が出力する基準発振周波数を長波標準電波信号で補正することができる。また、無線端末１００が長波標準電波信号を受信していないまたは送信や待受けのときには、ＤＳＰ１１０の記憶部１１３に記憶されているＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を取り出し、Ｄ／Ａ変換器１１５にてアナログ信号に変換し、ＬＰＦ１８０を経由してＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力することができる。このような無線通信システムでは、端末が高精度の基準発振器を備えることなく、安価な汎用ロジックとＤＳＰだけでＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の経年変化による基準発振周波数のずれを補正する無線通信システムを提供できる。
【００３８】
具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３９】
以上をまとめると、本発明は次のような特徴を有する。
(１) 本発明の無線通信システムは、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(２) 本発明の無線通信システムは、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、前記長波標準電波信号を受信しているかを判定する長波標準電波信号受信判定手段とを備え、前記長波標準電波信号受信判定手段により前記長波標準電波信号を受信していると判定したときに、前記長波標準電波信号受信手段が受信している前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(３) （２）の本発明の無線通信システムは、前記周波数制御電圧を記憶する周波数制御電圧記憶手段を備え、前記長波標準電波信号受信判定手段により前記長波標準電波信号を受信していると判定したときに、前記周波数制御電圧記憶手段により前記周波数制御電圧を記憶することを特徴としている。
(４) （２）または（３）の本発明の無線通信システムは、前記長波標準電波信号受信判定手段により前記長波標準電波信号を受信していないと判定したときに、前記周波数制御電圧記憶手段から取り出した前記周波数制御電圧で前記電圧制御温度補償水晶発振器を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(５) 本発明の無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法は、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法であって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信工程と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定工程と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出工程と、前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(６) 本発明の無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法は、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法であって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信工程と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定工程と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出工程と、前記長波標準電波信号を受信しているかを判定する長波標準電波信号受信判定工程とを備え、前記長波標準電波信号受信判定工程により前記長波標準電波信号を受信していると判定したときに、前記長波標準電波信号受信工程が受信している前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、無線通信システムに好適であるが、無線通信システムに限られるものではなく、基準発振周波数の補正を行うシステム一般に適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１００・・・・・・・・無線端末
１１０・・・・・・・・ＤＳＰ
１１１・・・・・・・・信号処理部
１１２・・・・・・・・制御部
１１３・・・・・・・・記憶部
１１４・・・・・・・・Ａ／Ｄ変換器
１１５・・・・・・・・Ｄ／Ａ変換器
１２０・・・・・・・・長波標準電波受信部
１２１・・・・・・・・長波標準電波受信アンテナ
１２２・・・・・・・・ＡＮＴ共振器
１３０・・・・・・・・ＲＦ−ＡＭＰ
１４０・・・・・・・・ＢＰＦ
１５０・・・・・・・・ＬＩＭ−ＡＭＰ
１６０・・・・・・・・ＰＤ
１７０・・・・・・・・検波器
１８０・・・・・・・・ＬＰＦ
２００・・・・・・・・無線端末
２１０・・・・・・・・受信増幅部
２１１・・・・・・・・ＡＭＰ
２２０・・・・・・・・ＭＩＸ
２３０・・・・・・・・ＤＳＰ
２３１・・・・・・・・位相誤差検出器
２３２・・・・・・・・記憶部
２３３・・・・・・・・Ｄ／Ａ変換器
２３４・・・・・・・・信号処理部
２４０・・・・・・・・ＬＰＦ
２５０・・・・・・・・ＶＣ−ＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）
２６０・・・・・・・・ＰＬＬ
２６０ａ・・・・・・・ＰＬＬ
２６１・・・・・・・・リファレンスカウンタ
２６１ａ・・・・・・・リファレンスカウンタ
２６２・・・・・・・・ＰＤ
２６２ａ・・・・・・・ＰＤ
２６２ｂ・・・・・・・Ftest／ＬＤ端子
２６３・・・・・・・・ＣＰ
２６４・・・・・・・・フラクショナルＮデバイダー
２７０・・・・・・・・ＬＰＦ
２８０・・・・・・・・ＶＣＯ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける周波数補正に係り、特に長波標準電波に追従して自局周波数の補正を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や業務用などの各種の無線通信システムにおいては、無線通信システム毎に周波数と周波数との最大誤差（以下、周波数安定度という）が規定されている。このため、携帯電話や業務用などの一般的な無線通信システムでは、基地局に高精度の基準発振器を設け、無線端末が基地局から送信される基準となる周波数（以下、基準発振周波数という）を受信し、基地局の基準発振周波数に追従する自動周波数制御（以下、ＡＦＣという）行い、自局の基準発振周波数を補正している。
【０００３】
基地局と通信する無線端末で行っている従来の周波数補正について説明する。従来の実施形態に係る無線端末の機能構成を図４に示す。従来の実施形態の無線端末２００は、受信増幅部２１０、ＭＩＸ（Mixer：周波数混合回路）２２０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理部）２３０、ＬＰＦ（Low Pass Filter：低域通過濾波器）２４０、ＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled−Temperature Compensated Crystal Oscillator：電圧制御温度補償水晶発振器）２５０、ＰＬＬ（Phase locked loop：可変周波数発振器）２６０、ＬＰＦ（Loop Filter：ループフィルタ）２７０、及びＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）２８０から構成されている。受信増幅部２１０には、ＡＭＰ（Amplifier：アンプ）２１１を備えている。ＤＳＰ２３０は、位相誤差検出器２３１、記憶部２３２、Ｄ／Ａ変換器２３３、及び信号処理部２３４から構成されている。ＰＬＬ２６０は、リファレンスカウンター（分周器）２６１、ＰＤ（Phase Detector：位相検出器）２６２、ＣＰ（Charge Pump：チャージポンプ）２６３、及びフラクショナルＮデバイダー２６４から構成されている。
【０００４】
次に、無線端末２００を構成する部位の機能について説明する。受信増幅部２１０は、無線端末２００が送信または待受けでないときに基地局から送信される基準発振周波数などの電波を受信すると、受信した基準発振周波数などの電波をＩＦ帯周波数に変換し、ＩＦ帯周波数をＡＭＰ２１１で増幅を行う部位である。ＭＩＸ２２０は、受信増幅部２１０から出力される増幅されたＩＦ帯周波数と、ＶＣＯから出力される周波数（以下、局部発振周波数という）を入力し、受信ＩＦ信号と局部発振周波数の混合信号（以下、受信ＩＦ信号という）を生成する部位である。ＤＳＰ２３０は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号の処理を行う部位である。位相誤差検出器２３１は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号から位相誤差を検出し、その位相誤差に応じたＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を出力する部位である。記憶部２３２は、ＲＡＭやＲＯＭからなる主記憶の部位で、位相誤差検出器２３１から出力されるＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を記憶する。記憶部２３２に記憶されている周波数制御電圧のデジタル信号は、無線端末２００が送信または待受けのときに、ＤＳＰ２３０からの指令によりＤ／Ａ変換器２３３に出力される。Ｄ／Ａ変換器２３３は、位相誤差検出器２３１から出力される周波数制御電圧のデジタル信号、または記憶部２３２に記憶されている周波数制御電圧のデジタル信号をアナログ信号に変換する部位である。信号処理部２３４は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号について信号処理を行い、ＤＡＴＡ／ＣＬＫ／ＬＥの信号をＰＬＬ２６０に出力する部位である。ＬＰＦ２４０は、Ｄ／Ａ変換器２３３から出力される周波数制御電圧のアナログ信号について、低域通過濾波を行う部位である。ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０は、一定の周波数を保つために温度変化に対する補償を行い、ＬＰＦ２４０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号により基準発振周波数を制御する水晶発振器である。
【０００５】
リファレンスカウンタ２６１は、無線通信システムのチャンネル間隔やロックアップ時間を考慮して、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の発振周波数に基づいてＰＤ２６２が使用するリファレンス周波数を設定する部位である。フラクショナルＮデバイダー２６４は、ＶＣＯ２８０が出力する局部発振周波数がリファレンス周波数と同じになるように局部発振周波数を分周する部位である。ＰＤ２６２は、リファレンスカウンタ２６１のリファレンス周波数と、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周された局部発振周波数との位相差を検出し、位相差に応じたＶＣＯ２８０の周波数制御電圧を出力する部位である。ＣＰ２６３は、ＰＤ２６２が出力する電圧を昇圧させる部位である。ＬＰＦ２７０は、ＣＰ２６３が出力する電圧を低域濾波し、ＶＣＯ２８０に帰還させる部位である。ＶＣＯ２８０は、ＰＤ２６２が出力する電圧に応じて、正確な局部発振周波数を生成する部位である。
【０００６】
無線端末２００は、図４に示すような構成を備えることで、例えば、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０が出力する基準発振周波数が１９．２ＭＨｚであるときは、リファレンスカウンタ２６１に１／１９２０が設定されると、リファレンス周波数は１０ｋＨｚ（＝１９．２ＭＨｚ×１／１９２０）の基準発振周波数（ｆｓ）となる。また、ＶＣＯ２８０が出力する局部発振周波数は、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周されて、ＰＤ２６２にフィードバックされ、ＶＣＯ２８０の局部発振周波数（ｆｏ）はリファレンス周波数と同じ１０ｋＨｚとなる。このようにして、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０を基に得られた正確な１０ｋＨｚの信号と、ＶＣＯ２８０から出力される１０ｋＨｚの信号とが、ＰＤ２６２で精密に比較される。そして比較された結果、誤差があればそれをなくすようにＰＤ２６２から周波数制御電圧のアナログ信号がＣＰ２６３とＬＰＦ２７０を通してＶＣＯ２８０に出力される。ＶＣＯ２８０は、ＬＰＦ２７０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号に応答し、正確な局部発振周波数を生成する。
【０００７】
このような無線端末２００で構成された無線通信システムにおいては、基地局で高精度な基準発振器を備え、基地局から精度のよい基準発振周波数を受信することで、無線端末２００はＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の経年変化による基準発振周波数のずれを補正することができる。このように従来の無線端末２００では高精度の基準発振器を備える必要がない。しかし、基地局には高精度の基準発振器を備える必要があり、また、基地局を介さない通話（端末同士の通話）では、適用できなかった。
【０００８】
無線端末が自局の基準発振周波数の補正を行う技術として下記の特許文献１と特許文献２がある。特許文献１は、ＶＣＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の非同期時の制御値を、温度レベル毎に基地局送信波を基準として補正値を求めることで、ＶＣＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の経年変化による原振のずれを自動で補正する周波数追従方法を提供している。特許文献２は、基地局から信号を受信できない場合に、時刻情報パルスである標準電波を受信し、この標準電波と水晶振動子から基準クロックを生成し、この基準クロックに基づいてＶＣＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）の経年劣化による周波数のずれを補正する周波数制御装置を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３０５４４２
【特許文献２】特開２００８−１９９５２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の実施形態の無線通信システムの周波数補正では、無線端末２００が基地局から基準発振周波数の電波を受信して基地局の基準発振周波数に追従するので、基地局に高精度の基準発振器が必要となる。また、特許文献１の周波数追従方法では、移動局が基地局からの送信波に同期して受信を行っているので、基地局には高精度の基準発振器が必要となる。特許文献２の周波数制御装置では、基地局を介さない時刻情報パルスである標準電波による周波数制御を行うので、基地局に高精度の基準発振器は必要ないが、受信した標準電波と水晶振動子から基準クロックを生成するので、無線端末に高精度の水晶振動子を搭載する必要がある。しかし、高精度の基準発振器は高価であり、また、標準電波の復調処理が必要となるため、無線端末を安価で提供できないという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる無線通信システム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】
本発明の無線通信システムは、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基地局が高精度の基準発振器を備えることなく、自局内で基準発振周波数の補正を容易に行うことができる無線通信システム、無線通信システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る長波標準電波の被変調波形を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線端末の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る長波標準電波追従周波数補正手順を示すフローチャートである。
【図４】従来の実施形態に係る無線端末の機能構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る、長波標準電波追従周波数補正について説明する。
【００１６】
まず、本発明の実施形態で利用する長波標準電波信号について説明する。長波標準電波信号は、時間と周波数の標準を知らせするために送信される電波であり、時刻に関する情報としてタイムコードを送信している。長波標準電波信号は、１Ｈｚのタイムコードを４０ｋＨｚもしくは６０ｋＨｚの搬送波に１０：１でＡＭ変調をかけたもので、１秒を１ビット、６０ビット（１分）を１フレームとするシリアルのデジタル信号である。タイムコードは分、時、曜日、通算日（１年）、西暦年、うるう秒情報等をＢＣＤで表現している。このタイムコードは、図1に示すように３種類のデューティ比からなり、２０%デューティはマーカー（Ｍ）及びポジションマーカ（Ｐ０〜Ｐ５）、５０%デューティは２進数の１、８０%デューティは２進数の０を表している。マーカー（Ｍ）は、正分（毎分０秒）の立ち上がりに対応し、ポジションマーカーＰ０は、通常（非うるう秒時）は５９秒の立ち上がりに対応する。また、ポジションマーカーＰ１〜Ｐ５は、それぞれ、９秒、１９秒、２９秒、３９秒、４９秒の立ち上がりに対応する。長波標準電波信号は、大鷹鳥谷山（おおたかどややま）標準電波送信所から４０ｋＨｚ、羽金山（はがねやま）標準電波送信所から６０ｋＨｚの長波で送信されている。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係る無線端末の機能構成について、図２の無線端末１００の機能ブロック図を用いて説明する。本発明の無線端末１００は、従来の無線端末２００と同じ機能については、同じ符号を付している。本発明の実施形態の無線端末１００は、受信増幅部２１０、ＭＩＸ（Mixer：周波数混合回路）２２０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：中央制御装置）１１０、ＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled−Temperature Compensated Crystal Oscillator：電圧制御温度補償水晶発振器）２５０、ＰＬＬ（Phase locked loop：可変周波数発振器）２６０ａ、ＬＰＦ（Loop Filter：ループフィルタ）２７０、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）２８０、長波標準電波受信部１２０、ＲＦ−ＡＭＰ（Next Stage RF Amplifier：次段高周波アンプ）１３０、ＢＰＦ（Band-pass filter：バンドパスフィルタ）１４０、ＬＩＭ−ＡＭＰ（Limiter Amplifier：リミッタアンプ）１５０、ＰＤ（Phase Detector：位相検出器）１６０、検波器１７０、及びＬＰＦ（Low Pass Filter：低域通過濾波器）１８０から構成されている。受信増幅部２１０には、ＡＭＰ（Amplifier：アンプ）２１１を備えている。ＤＳＰ１１０は、信号処理部１１１、制御部１１２、記憶部１１３、Ａ／Ｄ変換器１１４、及びＤ／Ａ変換器１１５から構成されている。ＰＬＬ２６０ａは、リファレンスカウンター（分周器）２６１ａ、ＰＤ（Phase Detector：位相検出器）２６２ａ、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂ、ＣＰ（Charge Pump：チャージポンプ）２６３、及びフラクショナルＮデバイダー２６４から構成されている。長波標準電波受信部１２０は、長波標準電波受信アンテナ１２１、及びＡＮＴ共振器１２２から構成されている。
【００１８】
次に、無線端末１００を構成する部位の機能について説明する。図２に示す本発明の実施形態における無線端末１００において、図４に示す従来の実施形態における無線端末２００と同じ符号を付している部位の機能は同じであるので、本発明の実施形態における無線端末１００に追加または変更された部位の機能について説明する。リファレンスカウンタ２６１ａは、無線端末１００が長波標準電波追従周波数補正を行うときには、４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号のうち、ＡＮＴ共振器１２２によって切り替えられている周波数が設定される部位である。また、リファレンスカウンタ２６１ａが４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号に切り替えられることにより、フラクショナルＮデバイダー２６４はＶＣＯ２８０が出力する局部発振周波数がリファレンス周波数と同じになるように局部発振周波数を分周する。ＰＤ２６２ａは、リファレンスカウンタ２６１ａのリファレンス周波数と、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周された局部発振周波数との位相差を検出し、位相差に応じたＶＣＯ２８０の周波数制御電圧を出力する部位である。また、ＰＤ２６２ａには、ＰＬＬの状態モニタ出力であるFtest／ＬＤ端子２６２ｂを備え、制御部１１２より、ロック検出、リファレンス周波数の出力、フラクショナルＮデバイダー出力等の出力切り替えを行う。通常、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂは、ロック検出に設定されているが、長波標準電波信号の受信時には、リファレンス周波数の出力モニタに切り替えられる。
【００１９】
ＤＳＰ１１０は、ＭＩＸ２２０から出力される受信ＩＦ信号の処理を行う部位である。また、ＤＳＰ１１０は、長波標準電波信号が受信できないときに、ＬＰＦ１８０を経由してＶＣ−ＴＣＸＯ２５０を制御する電圧を出力する装置である。制御部１１２は、ＤＳＰ１１０全体を制御する部位である。記憶部１１３は、ＲＡＭやＲＯＭからなる主記憶の部位である。Ａ／Ｄ変換器１１４は、制御部１１２からの指令によりＬＰＦ１８０を経由してＰＤ１６０から出力されるＶＣＯ２８０の周波数制御電圧のアナログ信号を、デジタル信号に変換し、記憶部１１３に記憶する部位である。Ｄ／Ａ変換器１１５は、制御部１１２からの指令により無線端末１００が長波標準電波信号を受信できないときに、記憶部１１３に記憶されている周波数制御電圧のデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＬＰＦ１８０を経由してＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力する部位である。
【００２０】
長波標準電波受信部１２０は、長波標準電波受信アンテナ１２１によって受信された４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号のうち、ＡＮＴ共振器１２２によって切り替えられている周波数の長波標準電波信号を受信する部位である。ＡＮＴ共振器１２２をどちらの長波標準電波信号に切り替えるかは、ＤＳＰ１１０の制御部１１２からの指令に基づいて行われる。ＲＦ−ＡＭＰ１３０は、長波標準電波受信部１２０から出力される長波標準電波信号を増幅させる部位である。ＢＰＦ１４０は、ＲＦ−ＡＭＰ１３０から出力される長波標準電波信号について、必要な範囲の周波数のみを通す濾波を行う部位である。ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０は、ＢＰＦ１４０から出力される長波標準電波信号を包絡線成分のない４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの単信キャリアに成形して、長波標準電波信号の搬送波を取り出す部位である。ＰＤ１６０は、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の周波数と、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂがリファレンス周波数出力のときにＰＤ２６２ａから出力されるリファレンス周波数との位相を比較し、位相差に応じたＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧を出力する部位である。検波器１７０は、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の受信レベルを検出し、長波標準電波信号を受信しているかを判定するために、受信レベルが予め決められている閾値以上かを判定し、その判定結果をＤＳＰ１１０の制御部１１２に出力する部位である。ＬＰＦ１８０は、ＤＳＰ１１０のＤ／Ａ変換器１１５から出力される電圧のアナログ信号、またはＰＤ１６０から出力される電圧のアナログ信号について低域通過濾波を行いＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力する部位である。
【００２１】
次に、無線端末１００おける長波標準電波追従周波数補正手順について説明する。以下、図３に示す長波標準電波追従周波数補正手順のステップ順に説明する。
【００２２】
（ステップＳ１０１）
長波標準電波受信部１２０において、長波標準電波受信アンテナ１２１によって受信された４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波標準電波信号のうち、ＡＮＴ共振器１２２によって切り替えられている周波数の長波標準電波信号を受信し、ＲＦ−ＡＭＰ１３０に出力する。
【００２３】
（ステップＳ１０２）
次に、ＲＦ−ＡＭＰ１３０において、長波標準電波受信部１２０から出力される長波標準電波信号を増幅し、ＢＰＦ１４０に出力する。
【００２４】
（ステップＳ１０３）
次に、ＢＰＦ１４０において、ＲＦ−ＡＭＰ１３０から出力される長波標準電波信号に対して必要な範囲の周波数のみを通す濾波を行い、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０に出力する。
【００２５】
（ステップＳ１０４）
次に、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０において、ＢＰＦ１４０から出力される長波標準電波信号を包絡線成分のない４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの単信キャリアに成形してから搬送波を取り出し、ＰＤ１６０と検波器１７０に出力する。
【００２６】
（ステップＳ１０５）
次に、検波器１７０において、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の受信レベルを検出し、制御部１１２に出力する。
【００２７】
（ステップＳ１０６）
次に、制御部１１２は、受信レベルが予め決められている閾値以上かの判定を行う。
【００２８】
（ステップＳ１０７）
次に、受信レベルの判定結果により受信レベルが予め決められている閾値以上でないときは長波標準電波信号を受信していないので、別の長波標準電波周波数に切り替え、ステップＳ１０１を再度、実行する。そして、両周波数４０ｋＨｚ／６０ｋＨｚとも受信していない場合、制御部１１２は、記憶部１１３に記憶されているＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を取り出し、Ｄ／Ａ変換器１１５にてアナログ信号に変換し、ＬＰＦ１８０に出力する。
【００２９】
（ステップＳ１０８）
次に、受信レベルの判定結果により受信レベルが予め決められている閾値以上であるときは長波標準電波信号を受信しているので、制御部１１２は、Ftest／ＬＤ端子２６２ｂをリファレンス周波数出力に切り替え、ＰＤ１６０にリファレンス周波数を出力する。
【００３０】
（ステップＳ１０９）
次に、ＰＤ１６０は、ＬＩＭ−ＡＭＰ１５０から出力される長波標準電波信号の搬送波の周波数と、ＰＤ２６２ａから出力されるリファレンス周波数との位相を比較し、位相差に応じたＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧をＬＰＦ１８０に出力する。但し、長波標準電波信号を受信していないときには、制御部１１２はFtest／ＬＤ端子２６２ｂをロック検出出力とするのでリファレンス周波数は出力されない。また、ＰＤ１６０はＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧をＬＰＦ１８０に出力しないように制御する。
【００３１】
（ステップＳ１１０）
次に、ＬＰＦ１８０は、ＰＤ１６０またはＤＳＰ１１０のＤ／Ａ変換器１１５から出力される周波数制御電圧のアナログ信号について低域通過濾波を行いＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力する。更に、ＬＰＦ１８０が、ＰＤ１６０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号をＤＳＰ１１０に出力すると、制御部１１２からの指令によりＡ／Ｄ変換器１１４は、周波数制御電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換し、記憶部１１３に記憶する。
【００３２】
（ステップＳ１１１）
次に、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０は、ＬＰＦ１８０から出力される周波数制御電圧のアナログ信号に基づいて基準発振周波数の制御を行い、基準発振周波数をＰＬＬ２６０ａに出力する。
【００３３】
（ステップＳ１１２）
次に、ＰＬＬ２６０ａのＰＤ２６２ａは、リファレンスカウンタ２６１ａのリファレンス周波数と、フラクショナルＮデバイダー２６４で分周された局部発振周波数との位相差を検出する。そして、ＰＤ２６２ａは、この位相差を補正する周波数制御電圧のアナログ信号を求め、ＣＰ２６３に出力する。ＣＰ２６３は、この周波数制御電圧のアナログ信号を昇圧し、ＬＰＦ２７０に出力する。
【００３４】
（ステップＳ１１３）
次に、ＬＰＦ２７０は、ＰＬＬ２６０ａのＣＰ２６３が出力する周波数制御電圧のアナログ信号を低域濾波し、ＶＣＯ２８０に帰還させる。
【００３５】
（ステップＳ１１４）
次に、ＶＣＯ２８０は、ＬＰＦ２７０を経由してＰＤ２６２ａが出力する周波数制御電圧のアナログ信号に基づいて局部発振周波数の制御を行い、局部発振周波数をＭＩＸ２２０とフラクショナルＮデバイダー２６４に出力する。
【００３６】
（ステップＳ１１５）
次に、ＭＩＸ２２０は、受信増幅部２１０から出力されるＲＦ帯周波数と、ＶＣＯ２８０から出力される局部発振周波数から受信ＩＦ信号を生成し、ＤＳＰ１１０の信号処理部１１１に出力する。
【００３７】
以上のような実施形態によれば、無線端末１００が長波標準電波信号を受信しているときには、ＰＬＬ２６０ａにおいてリファレンスカウンタ２６１ａを長波標準電波信号と同じ周波数に設定し、またフラクショナルＮデバイダー２６４についてもＶＣＯ２８０の局部発振周波数をリファレンスカウンタ２６１ａと同じ周波数に分周することで、ＶＣ−ＴＣＸＯ２５０が出力する基準発振周波数を長波標準電波信号で補正することができる。また、無線端末１００が長波標準電波信号を受信していないまたは送信や待受けのときには、ＤＳＰ１１０の記憶部１１３に記憶されているＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の周波数制御電圧のデジタル信号を取り出し、Ｄ／Ａ変換器１１５にてアナログ信号に変換し、ＬＰＦ１８０を経由してＶＣ−ＴＣＸＯ２５０に出力することができる。このような無線通信システムでは、端末が高精度の基準発振器を備えることなく、安価な汎用ロジックとＤＳＰだけでＶＣ−ＴＣＸＯ２５０の経年変化による基準発振周波数のずれを補正する無線通信システムを提供できる。
【００３８】
具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３９】
以上をまとめると、本発明は次のような特徴を有する。
(１) 本発明の無線通信システムは、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(２) 本発明の無線通信システムは、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、前記長波標準電波信号を受信しているかを判定する長波標準電波信号受信判定手段とを備え、前記長波標準電波信号受信判定手段により前記長波標準電波信号を受信していると判定したときに、前記長波標準電波信号受信手段が受信している前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(３) （２）の本発明の無線通信システムは、前記周波数制御電圧を記憶する周波数制御電圧記憶手段を備え、前記長波標準電波信号受信判定手段により前記長波標準電波信号を受信していると判定したときに、前記周波数制御電圧記憶手段により前記周波数制御電圧を記憶することを特徴としている。
(４) （２）または（３）の本発明の無線通信システムは、前記長波標準電波信号受信判定手段により前記長波標準電波信号を受信していないと判定したときに、前記周波数制御電圧記憶手段から取り出した前記周波数制御電圧で前記電圧制御温度補償水晶発振器を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(５) 本発明の無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法は、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法であって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信工程と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定工程と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出工程と、前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
(６) 本発明の無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法は、無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムの長波標準電波追従周波数補正方法であって、長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信工程と、可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定工程と、前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出工程と、前記長波標準電波信号を受信しているかを判定する長波標準電波信号受信判定工程とを備え、前記長波標準電波信号受信判定工程により前記長波標準電波信号を受信していると判定したときに、前記長波標準電波信号受信工程が受信している前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴としている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、無線通信システムに好適であるが、無線通信システムに限られるものではなく、基準発振周波数の補正を行うシステム一般に適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１００・・・・・・・・無線端末
１１０・・・・・・・・ＤＳＰ
１１１・・・・・・・・信号処理部
１１２・・・・・・・・制御部
１１３・・・・・・・・記憶部
１１４・・・・・・・・Ａ／Ｄ変換器
１１５・・・・・・・・Ｄ／Ａ変換器
１２０・・・・・・・・長波標準電波受信部
１２１・・・・・・・・長波標準電波受信アンテナ
１２２・・・・・・・・ＡＮＴ共振器
１３０・・・・・・・・ＲＦ−ＡＭＰ
１４０・・・・・・・・ＢＰＦ
１５０・・・・・・・・ＬＩＭ−ＡＭＰ
１６０・・・・・・・・ＰＤ
１７０・・・・・・・・検波器
１８０・・・・・・・・ＬＰＦ
２００・・・・・・・・無線端末
２１０・・・・・・・・受信増幅部
２１１・・・・・・・・ＡＭＰ
２２０・・・・・・・・ＭＩＸ
２３０・・・・・・・・ＤＳＰ
２３１・・・・・・・・位相誤差検出器
２３２・・・・・・・・記憶部
２３３・・・・・・・・Ｄ／Ａ変換器
２３４・・・・・・・・信号処理部
２４０・・・・・・・・ＬＰＦ
２５０・・・・・・・・ＶＣ−ＴＣＸＯ（電圧制御温度補償水晶発振器）
２６０・・・・・・・・ＰＬＬ
２６０ａ・・・・・・・ＰＬＬ
２６１・・・・・・・・リファレンスカウンタ
２６１ａ・・・・・・・リファレンスカウンタ
２６２・・・・・・・・ＰＤ
２６２ａ・・・・・・・ＰＤ
２６２ｂ・・・・・・・Ftest／ＬＤ端子
２６３・・・・・・・・ＣＰ
２６４・・・・・・・・フラクショナルＮデバイダー
２７０・・・・・・・・ＬＰＦ
２８０・・・・・・・・ＶＣＯ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、
長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、
可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、
前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、
前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１】
無線端末の基準発振周波数の補正を行う無線通信システムであって、
長波標準電波信号を受信する長波標準電波信号受信手段と、
可変周波数発振器のリファレンス周波数を長波標準電波信号の周波数に設定するリファレンス周波数設定手段と、
前記長波標準電波信号の周波数と前記リファレンス周波数との位相差を検出する位相検出手段と、
前記位相差に基づいて電圧制御温度補償水晶発振器の周波数制御電圧を制御することで前記基準発振周波数を補正することを特徴とする無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１０９５１６（Ｐ２０１１−１０９５１６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３９３３（Ｐ２００９−２６３９３３）
【出願日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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