説明

無線通信端末および無線通信制御方法

【課題】クロック信号の周波数を大きく変更することなく、クロック信号の高調波による受信信号への影響を抑制する。
【解決手段】制御部13により、受信信号に影響を与えるクロック信号16Sの高調波17Sが持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、PLL回路16Aの分周比を制御して前記クロック周波数を調整する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信技術に関し、特にクロック信号の高調波による受信特性への影響を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話端末などの無線通信端末では、基本的な無線通信機能に加えて、カメラ機能や地上デジタルTV放送受信機能など、各種の付加機能を搭載している。これら付加機能では、それぞれ個別の周波数のクロック信号を用いて動作しているため、これらクロック信号の高調波が無線通信で用いる受信信号の希望波周波数帯域に含まれる場合、受信感度の低下など、受信特性の劣化を発生させることになる。
【0003】
このようなクロック信号の高調波による受信特性への影響を抑制する技術として、これらクロック信号の高調波が無線通信で用いる受信信号の受信搬送波周波数と一致する場合、その高調波の周波数が受信搬送波周波数と一致しないよう、PLL回路によりクロック信号の周波数を調整する技術が提案されている(例えば、特許文献1,2など参照)。
【0004】
【特許文献1】特開2004−179861号公報
【特許文献2】特開2006−246301号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
無線通信においてデジタル変調方式を用いた場合、受信信号は、受信搬送波周波数を中心とした希望波周波数帯域を有している。したがって、前述した関連技術を用いて、クロック信号の高調波による受信特性への影響を抑制するためには、クロック信号の高調波が受信信号の希望波周波数帯域内に含まれないようにする必要がある。
この際、前述した関連技術によれば、PLL回路の分周比を予め設定されている固定値へ切り替えてクロック信号の周波数を変更することにより、高調波周波数を受信信号の希望波周波数帯域から除外している。このため、受信信号の希望波周波数帯域が広い場合には、分周比に余裕を持たせて設定する

クロック信号の周波数調整幅を大きくする必要がある。
【0006】
しかしながら、クロック信号の周波数調整幅が大きい場合、PLL回路の分周比を変更した後、クロック信号が所望周波数へ変化するまでに要するロック時間が長くなるため、希望波周波数帯域内からクロック信号の高調波が除外されるまでに要する時間も長くなり、その間に受信信号に対して影響が現れて、通信開始時に受信信号が不安定となる場合がある。
また、ロック時間を短くするためには、PLL回路内で用いるループフィルタの遮断周波数を高くする必要があり、結果としてPLL回路内で用いる位相比較周波数成分のスプリアスによる受信信号への影響が大きくなる。
【0007】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、クロック信号の周波数を大きく変更することなく、クロック信号の高調波による受信信号への影響を抑制できる無線通信端末および無線通信制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的を達成するために、本発明にかかる無線通信端末は、無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理部と、基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生部と、基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つクロック信号を生成するPLL回路を含むクロック信号生成部と、受信信号に影響を与えるクロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、分周比を制御してクロック周波数を調整する制御部とを備えている。
【0009】
また、本発明にかかる無線通信制御方法は、無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理ステップと、基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生ステップと、PLL回路が、基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つクロック信号を生成するクロック信号生成ステップと、受信信号に影響を与えるクロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、分周比を制御してクロック周波数を調整する制御ステップとを備えている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、高調波周波数を希望波周波数帯域から除外する場合と比較して、クロック周波数の調整幅を小さくできる傾向がある。このため、クロック周波数調整用のPLL回路によりクロック信号を受信搬送波周波数へ調整するまでに要するロック時間が短くて済み、通信開始時における受信信号への影響を抑制することができる。また、PLL回路のロック時間を短くするために、PLL回路内で用いるループフィルタの遮断周波数を高くする必要がなくなり、結果としてPLL回路内で用いる位相比較周波数成分のスプリアスによる受信信号への影響をも抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態にかかる無線通信端末について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。
【0012】
この無線通信端末10は、携帯電話やPDAなどの無線通信機能を有する端末装置からなり、基本的な無線通信機能に加えて、カメラ機能や地上デジタルTV放送受信機能など、各種の付加機能を搭載している。
無線通信端末10には、主な機能部として、無線処理部12、制御部13、記憶部、基準信号発生部15、クロック信号生成部16、および機能部17が設けられている。
【0013】
無線処理部12は、制御部13からの制御に応じて無線電波を送受信することにより無線通信を行う機能を有しており、特に受信処理機能として、無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数Frxの局部発振信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する機能を有している。
図2は、無線処理部の受信処理機能に関する要部を示す構成例である。ここでは、携帯電話端末で用いられる位相変調方式(PSK:Phase-shift keying)の受信処理機能が示されているが、本発明の無線処理部12つにいては、位相変調方式に限定されるものではなく他の位相変調方式を用いてもよい。
【0014】
アンテナ11で受信された受信信号11Rは、乗算器12A,12Bに入力される。このうち一方の受信信号11Rは、乗算器12Aにおいて、局部発振回路12Cから出力された、受信信号11Rの搬送波周波数Frxを持つ局部発振信号(cosωrxt)12Sと乗算されて検波され、ローパスフィルタ(LPF)12Eを介して同相系のI成分信号12Iとなる。また他方の受信信号11Rは、乗算器12Bにおいて局部発振回路12Cの局部発振信号(cosωrxt)12Sを移相器12Dでπ/2だけ移相した局部発振信号(-sinωrxt)と乗算されて検波され、ローパスフィルタ(LPF)12Fを介して直交系のQ成分信号12Qが得られる。受信信号生成部12Gは、これらI成分信号12IとQ成分信号12Qとから受信ベースバンド信号12Rを生成し、制御部13へ出力する。
【0015】
図1において、制御部13は、CPUとその周辺回路からなり、無線処理部12を制御することにより無線通信を行う機能と、分周比信号13Sによりクロック信号生成部16を制御して、クロック信号16Sの高周波17Sが持つ周波数、すなわちクロック周波数Fclkの整数倍からなる高調波周波数が、受信搬送波周波数Frxと一致するようクロック周波数Fclkを設定する機能を有している。
記憶部14は、メモリ回路からなり、制御部13での処理に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。この記憶部14では、クロック信号16Sのクロック周波数Fclkの整数倍に相当する高調波周波数のうち、無線処理部12での無線通信で用いられる受信周波数範囲で発生しうる高調波周波数や、無線通信で使用する受信チャネルごとにその受信信号の受信搬送波周波数と希望波周波数帯域を記憶している。
【0016】
基準信号発生部15は、発振回路からなり、一定の基準周波数Fsで基準信号15Sを発生させる機能を有している。
クロック信号生成部16は、PLL回路や分周回路からなり、入力された基準信号15Sに基づいて、任意のクロック周波数Fclkからなるクロック信号16Sを生成する機能を有している。
【0017】
図3は、クロック信号生成部の構成例である。ここでは、PLL回路16Aと分周回路16Eとから構成されている。PLL回路16Aは、入力された基準信号15Sの位相と分周回路16Eによりクロック信号16Sを所定の分周比で分周して得られた位相とを移相比較器16Bで比較し、その比較結果信号をループフィルタ16Cで安定化し、得られた電圧値に応じたクロック周波数Fclkを持つクロック信号16Sを電圧制御発振器(VCO)16Dで生成する。分周回路16Eは、制御部13からの分周比信号13Sに応じた分周比で、クロック信号16Sを分周して移相比較器16Bへフィードバックしている。
【0018】
図1において、機能部17は、カメラ機能や地上デジタルTV放送受信機能など、各種の付加機能を実現する回路部であり、クロック信号生成部16で生成されたクロック信号16Sに基づいて動作する。
【0019】
[第1の実施形態の動作]
次に、図4を参照して、本発明の第1の実施形態にかかる無線通信端末の動作について説明する。図4は、本発明の第1の実施形態にかかる無線通信端末のクロック周波数調整処理を示すフローチャートである。
無線通信端末10の制御部13は、新たな無線通信を行う際、図4のクロック周波数調整処理を実行する。
【0020】
制御部13は、まず、当該無線通信の受信チャネルで用いる受信搬送波周波数Frxおよび希望波周波数帯域BWを記憶部14から読み出すとともに(ステップ100)、クロック周波数Fclkからなるクロック信号16Sの高調波17Sを示す高調波周波数N×Fclk(Nは整数)を記憶部14から読み出し(ステップ101)、これら高調波周波数N×Fclkと希望波周波数帯域BWとを比較する(ステップ102)。
ここで、高調波周波数N×Fclkのいずれも希望波周波数帯域BW内に存在しない場合には(ステップ103:NO)、受信信号に対する高調波周波数N×Fclkの影響がなくクロック周波数調整が不要であることから、一連のクロック周波数調整処理を終了する。
【0021】
一方、高調波周波数N×Fclkのいずれかが希望波周波数帯域BW内に存在する場合(ステップ103:YES)、制御部13は、希望波周波数帯域BW内に存在する当該高調波周波数N×Fclkと受信搬送波周波数Frxを比較する(ステップ104)。
ここで、当該高調波周波数N×Fclkが受信搬送波周波数Frxと一致する場合には(ステップ105:NO)、受信信号に対する高調波周波数N×Fclkの影響がなくクロック周波数調整が不要であることから、一連のクロック周波数調整処理を終了する。
【0022】
一方、当該高調波周波数N×Fclkが受信搬送波周波数Frxと一致しない場合(ステップ105:YES)、制御部13は、クロック信号16Sの高周波17Sが持つ高調波周波数を、受信搬送波周波数Frxと一致させるための分周比Mを算出する(ステップ106)。この場合、Fclk=M×Fsであり、Frx=N×Fclkであるから、M=Frx/(N×Fs)で求められる。
制御部13は、このようにして分周比Mを求め、この分周比Mを示す分周比信号13Sをクロック信号生成部16へ出力し、一連のクロック周波数調整処理を終了する。
【0023】
これにより、クロック信号生成部16からは、入力された基準信号15Sを逓倍した周波数M×Fsのクロック信号16Sが出力される。このため、クロック信号16Sの高調波周波数が受信搬送波周波数Frxと一致することになる。
したがって、無線処理部12で受信搬送波周波数Frxの信号成分が除去されると同様にして、クロック信号16Sの高調波が無線処理部12で除去されるため、クロック信号16Sの高調波による受信ベースバンド信号に対する影響を抑制することが可能となる。
【0024】
図5は、クロック周波数調整前における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図であり、図5(a)は周波数帯域図、図5(b)は周波数スペクトル図である。図6は、クロック周波数調整後における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図であり、図6(a)は周波数帯域図、図6(b)は周波数スペクトル図である。
【0025】
図5に示すように、クロック周波数調整前では、クロック信号16Sの高調波として、クロック信号の高調波SP1、SP2が現れており、このうち周波数Fsp1=N×Fclkからなる高調波SP1が、受信搬送波周波数Frxを中心とする受信希望波周波数帯域BW内に存在し、周波数Fsp2の高調波SP2は受信希望波周波数帯域BW外に存在している。
このような状況において、受信信号を無線処理部12でダウンコンバートした場合、受信信号から得られた受信ベースバンド信号の周波数Fbの近くに、高調波SP1に起因したスペクトルとして、周波数Fbsp1からなるスペクトルSP1bが発生する。したがって、このスペクトルSP1bが、受信ベースバンド信号におけるエラー発生の原因となる。
【0026】
これに対して、図6に示すように、クロック周波数調整後においては、クロック信号の高調波SP1が受信搬送波周波数Frxと一致しているため、高調波SP1が受信搬送波成分と同様にして除去され、受信ベースバンド信号の周波数Fbの近くに周波数Fbsp1からなるスペクトルSP1bは発生していない。したがって、高調波SP1による、受信ベースバンド信号への影響が抑制される。
【0027】
[第1の実施形態の効果]
このように、本実施形態では、制御部により、受信信号に影響を与えるクロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、PLL回路の分周比を制御してクロック周波数を調整しているので、分周比を所定の固定値へ切り替えることにより、高調波を希望波周波数帯域から除外する場合と比較して、クロック周波数の調整幅を小さくできる傾向がある。
【0028】
このため、クロック周波数調整用のPLL回路によりクロック信号を受信搬送波周波数へ調整するまでに要するロック時間が短くて済み、通信開始時における受信信号への影響を抑制することができる。また、PLL回路のロック時間を短くするために、PLL回路内で用いるループフィルタの遮断周波数を高くする必要がなくなり、結果としてPLL回路内で用いる位相比較周波数成分のスプリアスによる受信信号への影響をも抑制できる。
【0029】
また、本実施形態では、制御部で、前記基準周波数と前記高調波の次数N(Nは2以上の整数)とで前記受信搬送波周波数を除算した値を前記分周比として設定するようにしたので、複雑な演算や制御を必要とすることなく極めて容易に、クロック周波数の高調波周波数を受信搬送波周波数と一致させることができる。
【0030】
また、本実施形態では、クロック信号の高調波周波数を予め記憶部に設定しておくようにしたので、受信搬送波周波数や希望波周波数帯域が変更された場合でも、希望波周波数帯域内における高調波の存在有無を即座に判断して、クロック周波数の調整処理を開始できる。
【0031】
また、本発明では、受信信号の希望波周波数帯域内に、基準信号のN(Nは2以上の整数)倍の高調波周波数が含まれるか否か判定し、希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれる場合にはクロック周波数の調整を行い、希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれない場合にはクロック周波数の調整を行わないようにしたので、無駄なクロック周波数調整処理を省くことが可能となる。
【0032】
[第2の実施形態]
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施形態にかかる無線通信端末について説明する。図1は、本発明の第2の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。
【0033】
本実施形態では、無線処理部12において受信信号をダウンコンバートする際の局部発振信号(受信搬送波周波数)として、基準信号15SからPLL回路で生成する場合における、クロック周波数調整方法について説明する。
なお、本実施形態では、無線処理部12における局部発信信号の生成方法と、制御部13におけるクロック周波数調整方法が異なるものの、他の構成については、第1の実施形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【0034】
本実施形態における無線処理部12は、前述した図2の局部発振回路12Cとして、前述の図3に示したようなPLL回路16Aと分周回路16Eを備え、基準信号15Sを入力して、図2に示した局部発振信号12Sを生成する。
無線通信端末10の制御部13は、新たな無線通信を行う際、前述した図4のクロック周波数調整処理を実行する。このクロック周波数調整処理のステップ106において、クロック信号生成部16での分周比Mを算出する際、制御部13は、次のようにして分周比Mを算出する。
【0035】
無線通信で用いる受信搬送波周波数をFrxとし、基準信号15Sの基準周波数をFsとし、受信搬送波周波数Frxに等しい局部発振信号12とをPLL回路で生成する際に用いる分周比をPとした場合、Frx=P×Fsが成立する。
一方、希望波周波数帯域BW内に存在する、クロック信号16Sの高調波の周波数をFsp=N×Fclkとし、クロック信号16SをPLL回路で生成する際に用いる分周比をQとした場合、Fsp=N×Q×Fsが成立する。
【0036】
このため、高調波周波数Fspを受信搬送波周波数Frxと等しくするための分周比Qとして、Q=P/Nが導出される。
したがって、制御部13は、ステップ106において、記憶部14に保存されている分周比Pとステップ102で得られた整数Nとから、分周比Qを容易に求めることが可能となる。
【0037】
[第2の実施形態の効果]
このように、本実施形態では、制御部で、基準信号から局部発信信号を生成する際の逓倍数P(Pは2以上の整数)を、高調波の次数N(Nは2以上の整数)で除算した値をPLL回路の分周比として設定するようにしたので、無線処理部で、基準信号の基準周波数をPだけ逓倍することにより局部発信信号を生成する場合でも、複雑な演算を必要とすることなく極めて容易に、高調波周波数を受信搬送波周波数と一致させるための分周比Qを求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。
【図2】無線処理部の受信処理機能に関する要部を示す構成例である。
【図3】クロック信号生成部の構成例である。
【図4】本発明の第1の実施形態にかかる無線通信端末のクロック周波数調整処理を示すフローチャートである。
【図5】クロック周波数調整前における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図である。
【図6】クロック周波数調整後における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図である。
【図7】本発明の第2の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0039】
10…無線通信端末、11…アンテナ、11R…受信信号、12…無線処理部、12A,12B…乗算器、12C…局部発振回路、12S…局部発振信号、12D…移相器、12E,12F…ローパスフィルタ、12I…I成分信号、12Q…Q成分信号、12G…受信信号生成部、12R…受信ベースバンド信号、13…制御部、13S…分周比信号、14…記憶部、15…基準信号発生部、15S…基準信号、16…クロック信号生成部、16A…PLL回路、16B…位相比較器、16C…ループフィルタ、16D…電圧制御発振器、16E…分周回路、16S…クロック信号、17…機能部、17S…高調波、Fs…基準周波数、Fclk…クロック周波数、Frx…受信搬送波周波数、BW…希望波周波数帯域、Fsp…高調波周波数。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理部と、
基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生部と、
前記基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つ前記クロック信号を生成するPLL回路を含むクロック信号生成部と、
前記受信信号に影響を与える前記クロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、前記受信搬送波周波数と一致するように、前記分周比を制御して前記クロック周波数を調整する制御部と
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項2】
請求項1に記載の無線通信端末において、
前記制御部は、前記基準周波数と前記高調波の次数N(Nは2以上の整数)とで前記受信搬送波周波数を除算した値を前記分周比として設定することを特徴とする無線通信端末。
【請求項3】
請求項1に記載の無線通信端末において、
前記無線通信で用いられる受信信号の周波数範囲内で発生しうる前記高調波の高調波周波数をそれぞれ記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記記憶部から読み出した前記各高調波周波数を前記希望波周波数帯域とそれぞれ比較することにより、前記受信信号に影響を与える高調波周波数の有無を判定する
ことを特徴とする無線通信端末。
【請求項4】
請求項1に記載の無線通信端末において、
前記制御部は、前記受信信号の希望波周波数帯域内に前記高調波周波数が含まれるか否か判定し、前記希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれる場合には前記クロック周波数の調整を行い、前記希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれない場合には前記クロック周波数の調整を行わないことを特徴とする無線通信端末。
【請求項5】
請求項1に記載の無線通信端末において、
前記無線処理部は、前記基準信号の基準周波数をP(Pは2以上の整数)だけ逓倍することにより前記局部発信信号を生成する局部発信回路を含み、
前記制御部は、前記高調波の次数N(Nは2以上の整数)で前記Pを除算した値を前記分周比として設定する
ことを特徴とする無線通信端末。
【請求項6】
無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理ステップと、
基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生ステップと、
PLL回路が、前記基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つ前記クロック信号を生成するクロック信号生成ステップと、
前記受信信号に影響を与える前記クロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、前記受信搬送波周波数と一致するように、前記分周比を制御して前記クロック周波数を調整する制御ステップと
を備えることを特徴とする無線通信制御方法。

【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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【公開番号】特開2010−50780(P2010−50780A)
【公開日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−213666(P2008−213666)
【出願日】平成20年8月22日(2008.8.22)
【出願人】(390010179)埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Fターム(参考)】