発振装置、受信装置および発振制御方法
【課題】発振周波数の制御の精度を向上させる。
【解決手段】検出部１１は、基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出する。コード生成部１２ａは、検出部１１による周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよびＤＡＣ１２ｂが電圧制御発振器１３に印加する電圧との対応関係を設定する。また、コード生成部１２ａは、設定した対応関係に基づいて、周波数オフセットを補正する所定ビット数のコードを生成する。ＤＡＣ１２ｂは、コード生成部１２ａが生成したコードと上記の対応関係に基づいて、電圧制御発振器１３に電圧を印加する。電圧制御発振器１３は、ＤＡＣ１２ｂにより印加された電圧に応じた発振周波数の発振信号を出力する。
【解決手段】検出部１１は、基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出する。コード生成部１２ａは、検出部１１による周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよびＤＡＣ１２ｂが電圧制御発振器１３に印加する電圧との対応関係を設定する。また、コード生成部１２ａは、設定した対応関係に基づいて、周波数オフセットを補正する所定ビット数のコードを生成する。ＤＡＣ１２ｂは、コード生成部１２ａが生成したコードと上記の対応関係に基づいて、電圧制御発振器１３に電圧を印加する。電圧制御発振器１３は、ＤＡＣ１２ｂにより印加された電圧に応じた発振周波数の発振信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振装置、受信装置および発振制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、送信装置（例えば、無線基地局）が受信装置（例えば、移動局）にデータを無線送信する無線通信システムが広く利用されている。無線通信システムでは、送信装置は、所定の周波数帯域（システム帯域）の一部または全部を用いて無線送信を行う。受信装置は、送信装置からの受信信号に同期した発振信号を内部で発生させることで、受信信号からデータを抽出する。
【０００３】
ここで、受信装置が受信する無線信号の周波数は、通信相手である送信装置によって異なることがあり、また、無線伝搬路の状態に応じて変動することもある。そこで、受信装置は、内部の発振信号の周波数について自動周波数制御（ＡＦＣ：Automatic Frequency Control）による合わせ込みを行うことが考えられる。ＡＦＣでは、基準信号（例えば、発振信号をフィードバックしたフィードバック信号）の周波数と受信信号の周波数とを比較して周波数差（周波数オフセット）を検出し、検出した周波数オフセットに基づいて発振周波数を調整する。
【０００４】
所望の周波数の発振信号を得る方法としては、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）を用いるものがある。この方法では、受信装置は、検出した周波数オフセットを電圧に変換し、得られた電圧を電圧制御発振器に印加する。これにより、電圧制御発振器の発振周波数が調整される。
【０００５】
なお、受信装置では、周波数の合わせ込みと併せて位相の合わせ込みを行うこともできる。位相の合わせ込みには、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を用いる。周波数や位相の合わせ込みに関しては、合わせ込みの所要時間を短縮する技術が知られている。具体的には、開ループと閉ループの２段階の位相調整を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１８４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、周波数オフセットの検出をデジタル処理で行うとすると、検出された周波数オフセットから電圧への変換は、デジタル−アナログ変換処理を伴う。この実現方法としては、周波数オフセットの検出量（例えば、−１０ｐｐｍ（Parts Per Million）〜＋１０ｐｐｍの範囲の値）を所定ビット数のコード（例えば、０〜２５５を示す８ビットのコード）に変換し、このコードをデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）を用いて電圧に変換するという方法が考えられる。
【０００７】
しかし、一般に用いられるＤＡＣでは、入力コードに対する出力電圧の関係が設計時の仕様で予め決められている。このため、上記変換方法を用いた場合、デジタル−アナログ変換処理の分解能がボトルネックとなって、発振周波数の合わせ込み精度を十分に上げることができないという問題がある。すなわち、入力コードのビットを「１」だけ変化させたときのＤＡＣの出力電圧の変化量が、発振周波数の合わせ込み精度の限界を決めてしまう。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、発振周波数の制御の精度を向上させることができる発振装置、受信装置および発振制御方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出し、周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、所定ビット数のコードを電圧に変換し、この電圧を電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御する発振装置が提供される。この発振装置は、電圧制御部を有する。電圧制御部は、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係を設定する。
【００１０】
このような発振装置によれば、電圧制御部により、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係が設定される。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、受信信号に基づいて自動周波数制御を行う受信装置が提供される。この受信装置は、検出部、電圧制御部および電圧制御発振器を有する。検出部は、基準信号の受信信号に対する周波数オフセットを検出する。電圧制御部は、検出部で検出された周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、この所定ビット数のコードを電圧に変換すると共に、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係を設定する。電圧制御発振器は、電圧制御部で得た電圧に基づいて発振周波数を制御する。
【００１２】
このような受信装置によれば、検出部により、基準信号の受信信号に対する周波数オフセットが検出される。そして、電圧制御部により、検出部で検出された周波数オフセットが所定ビット数のコードに変換され、この所定ビット数のコードが電圧に変換されると共に、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係が設定される。更に、電圧制御発振器により、電圧制御部で得た電圧に基づいて発振周波数が制御される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、上記発振装置と同様の処理を行う発振制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記発振装置、受信装置および発振制御方法によれば、発振周波数の制御の精度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】
【００１５】
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の概要を示す図である。図１に示す発振装置１０は、電圧制御発振器が出力する発振信号を入力信号に周波数同期させる。
【００１６】
発振装置１０は、検出部１１、電圧制御部１２および電圧制御発振器１３を有する。
検出部１１は、基準信号の受信信号に対する周波数オフセットを検出する。検出部１１は、周波数オフセットの検出をデジタル処理により行う。検出部１１は、検出した周波数オフセットを電圧制御部１２に出力する。
【００１７】
電圧制御部１２は、コード生成部１２ａおよびＤＡＣ１２ｂを有する。
コード生成部１２ａは、検出部１１から周波数オフセットを取得すると、ＤＡＣ１２ｂが出力する電圧範囲と所定ビットのコードとの対応関係を設定する。また、コード生成部１２ａは、周波数オフセットに対応する所定ビットのコードを生成する。コード生成部１２ａは、生成したコードをＤＡＣ１２ｂに出力する。
【００１８】
ＤＡＣ１２ｂは、コード生成部１２ａからコードを取得すると、このコードおよびコード生成部１２ａが設定した電圧範囲に対応した電圧を電圧制御発振器１３に出力する。
電圧制御発振器１３は、ＤＡＣ１２ｂにより印加された電圧に基づいて発振周波数を制御して、発振信号を出力する。なお、この発振信号は、検出部１１にフィードバックされ、基準信号として用いられる。
【００１９】
発振装置１０によれば、検出部１１により、例えば、−１０ｐｐｍ〜＋１０ｐｐｍの範囲で周波数オフセットが検出され、この周波数オフセットに対応するＤＡＣ１２ｂの出力電圧の範囲が、０．５Ｖ〜２．５Ｖに設定されている。また、コード生成部１２ａが生成するコードは、例えば、０〜２５５の範囲内の数値を示す８ビットのコードであるものとする。この時、例えば、検出部１１が周波数オフセットの範囲が、０ｐｐｍ〜＋５ｐｐｍの範囲内であると確定すると、ＤＡＣ１２ｂの出力電圧の範囲が、１．５Ｖ〜２．０Ｖに設定される。そして、コード生成部１２ａは、この周波数オフセット範囲および出力電圧範囲を、８ビットのコードに対応付ける。
【００２０】
このように、コード生成部１２ａが所定ビットのコードにより対応付ける電圧範囲を可変とすることで、ＤＡＣ１２ｂへの入力コードを「１」だけ変化させたときのＤＡＣ１２ｂの出力電圧の変化量を細かく設定することができる。すなわち、電圧制御発振器１３に印加する電圧の分解能を向上することができ、発振周波数の制御の精度を向上することができる。
【００２１】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。図２に示す移動通信システムは、無線基地局と移動局とが無線通信を行うシステムである。この移動通信システムは、無線基地局２０および移動局１００を有する。
【００２２】
無線基地局２０は、移動局１００と無線通信を行う通信装置である。
移動局１００は、無線基地局２０と無線通信が可能な無線端末装置である。
無線基地局２０と移動局１００との間のデータ伝送方式には、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が用いられる。この方式では、無線基地局２０は、移動局１００を含む複数の移動局の周波数リソースを管理しており、移動局１００との通信に利用する周波数を割り当てる。そして、無線基地局２０は、割り当てた周波数を用いて移動局１００と通信を行う。
【００２３】
移動局１００は、局部発振器を備えている。移動局１００は、無線基地局２０からの受信信号を局部発振器から出力される受信信号とほぼ同一周波数の発振信号を用いて無線基地局２０からの受信信号をＲＦ（Radio Frequency）帯からベースバンド帯まで周波数変換する。局部発振器は、電圧制御型温度補償水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ：Voltage Controlled - Temperature Compensated Xtal Oscillator）および高周波への周波数変換用ＰＬＬ回路を含んでおり、ＶＣ−ＴＣＸＯの安定な基準周波数を周波数変換用ＰＬＬ回路で逓倍することで、高精度な発振信号の出力が可能である。
【００２４】
ここで、移動局１００の局部発振器の発振周波数に生じる誤差を補正するためにＡＦＣを行う。ＡＦＣは、無線基地局２０からの受信信号におけるキャリア周波数ずれ（ＣＦＯ：Center Frequency Offset）検出処理の結果を局部発振器にフィードバックすることによって行われる。移動局１００は、以下の方法により、ＣＦＯを検出可能である。
【００２５】
第１の方法は、ベースバンド信号に含まれる所定のＰｒｅａｍｂｌｅ信号に含まれる高精度な周波数リファレンス領域の信号をフーリエ変換し、既知周波数と周波数軸上でパターンマッチングを行う方法である。この方法を用いることで、キャリア周波数間隔の整数倍のＣＦＯ（ＩＣＦＯ：Integer CFO）を検出することができる。
【００２６】
第２の方法は、ベースバンド信号に含まれるＣＰ（Cyclic Prefix、或いは、ガードインターバルともいう）に基づく自己相関演算により、位相回転量を算出する方法である。この方法を用いることで、キャリア周波数間隔の小数倍（−０．５〜０．５倍）のＣＦＯ（ＦＣＦＯ：Fractional CFO）を検出することができる。
【００２７】
そして、ＩＣＦＯとＦＣＦＯとの和からＣＦＯを取得することができる。
移動局１００は、上記第１の方法と第２の方法とを組み合わせてＡＦＣを行うことで、局部発振器の発振周波数を受信信号の周波数に同調する。
【００２８】
次に、上記のような移動局１００の構成に関して説明する。
図３は、第１の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。移動局１００は、アンテナ１１０、受信部１２０、ミキサ１３０、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１４０、ＩＣＦＯ検出部１５０、ＦＣＦＯ検出部１６０、電圧制御部１７０、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０および高周波変換ＰＬＬ１９０を有する。
【００２９】
アンテナ１１０は、無線基地局２０から受信する受信信号を受信部１２０に出力する。
受信部１２０は、アンテナ１１０から受信信号を取得する。受信部１２０は、ＲＦ帯の帯域フィルタで所望の帯域外からの干渉波の抑制や所望信号の増幅処理等を行い、所望ＲＦ帯域の信号をミキサ１３０に出力する。
【００３０】
ミキサ１３０は、受信部１２０から取得した受信信号を、高周波変換ＰＬＬ１９０から入力される発振信号と乗算してベースバンド帯の周波数に変換する。ミキサ１３０は、乗算結果の信号をＬＰＦ１４０に出力する。
【００３１】
ＬＰＦ１４０は、ミキサ１３０から取得した信号からベースバンド信号を取り出し、ＩＣＦＯ検出部１５０およびＦＣＦＯ検出部１６０に出力する。
ＩＣＦＯ検出部１５０は、取得したベースバンド信号に含まれるＰｒｅａｍｂｌｅ信号の周波数リファレンス領域をフーリエ変換し、既知の周波数と周波数軸上でパターンマッチングすることでＩＣＦＯを検出する。ＩＣＦＯ検出部１５０は、検出したＩＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００３２】
ＦＣＦＯ検出部１６０は、取得したベースバンド信号に含まれるＣＰを用いた自己相関演算に基づいてＦＣＦＯを検出する。ＦＣＦＯ検出部１６０は、検出したＦＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００３３】
電圧制御部１７０は、ＩＣＦＯ検出部１５０から取得したＩＣＦＯとＦＣＦＯ検出部１６０から取得したＦＣＦＯとに基づいて、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の基準周波数を決定する制御電圧を出力する。電圧制御部１７０は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に入力する制御電圧を所定ビット数のコード値によりデジタル制御する。電圧制御部１７０は、制御部１７１およびＤＡＣ１７２を有する。
【００３４】
制御部１７１は、取得したＩＣＦＯおよびＦＣＦＯに基づいて、ＤＡＣ１７２への制御電圧値を特定する値として所定ビット数のデジタルデータを生成し、ＤＡＣ１７２に出力する。このとき、まず、制御部１７１は、ＩＣＦＯに基づいてＤＡＣ１７２に印加するリファレンス電圧範囲の絞り込みを行い、絞り込み後のリファレンス電圧範囲に変更する。そして、制御部１７１は、決定したリファレンス電圧の範囲を所定ビット数の制御コード値に対応付ける。更に、制御部１７１は、ＩＣＦＯおよびＦＣＦＯに基づいて、ＣＦＯを取得する。そして制御部１７１は、ＣＦＯを補正するための制御電圧値として出力するコード値を決定し、決定したコード値をＤＡＣ１７２に出力する。
【００３５】
ＤＡＣ１７２は、制御部１７１によりリファレンス電圧範囲が変更される。ＤＡＣ１７２は、制御部１７１が出力したコード値を受け付けると、印加されたリファレンス電圧範囲内のコード値に対応する電圧値で、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に制御電圧を出力する。
【００３６】
ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０は、電圧制御型のＶＣ−ＴＣＸＯである。ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０は、電圧制御部１７０から入力される制御電圧に基づいて基準信号の発振周波数を制御し、ＣＦＯを補正した目標周波数の基準信号を生成して高周波変換ＰＬＬ１９０に出力する。
【００３７】
高周波変換ＰＬＬ１９０は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０から入力される基準信号に基づいて、所望の周波数の発振信号を生成し、ミキサ１３０に出力する。
図４は、第１の実施の形態の電圧制御部の機能を示すブロック図である。制御部１７１は、シーケンス制御部１７１ａ、リファレンス電圧制御部１７１ｂ、制御コード生成部１７１ｃおよびＤＡＣ１７２を有する。図３における制御部１７１は、シーケンス制御部１７１ａ、リファレンス電圧制御部１７１ｂおよび制御コード生成部１７１ｃを含む。
【００３８】
シーケンス制御部１７１ａは、ＩＣＦＯおよびＦＣＦＯを取得する。シーケンス制御部１７１ａは、リファレンス電圧制御部１７１ｂに取得したＩＣＦＯを出力する。また、シーケンス制御部１７１ａは、リファレンス電圧制御部１７１ｂからＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲を変更した旨の通知を受け付けると、ＩＣＦＯおよびＦＣＦＯから取得したＣＦＯを制御コード生成部１７１ｃに出力する。
【００３９】
リファレンス電圧制御部１７１ｂは、シーケンス制御部１７１ａから取得したＩＣＦＯに基づいてＤＡＣ１７２に印加するリファレンス電圧範囲を、予め印加された基準電圧（ＧＮＤ）から上限電圧の範囲内で変更する。
【００４０】
制御コード生成部１７１ｃは、シーケンス制御部１７１ａから取得するＣＦＯに基づいて、ＣＦＯを補正した基準信号をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力させるためにＤＡＣ１７２に出力する制御電圧値として所定ビット数のコード値を生成する。そして、制御コード生成部１７１ｃは、生成したコード値をＤＡＣ１７２に出力する。
【００４１】
ＤＡＣ１７２に関しては、図３における機能と同一であるため説明を省略する。
図５は、第１の実施の形態のリファレンス電圧制御部の具体例を示す図である。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、抵抗分圧により上限電圧（Ｈｉｇｈ）と下限電圧（Ｌｏｗ）とをＤＡＣ１７２に印加することでリファレンス電圧を調整する。本実施の形態では、リファレンス電圧制御部１７１ｂはＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲を、更に、０．５〜１．５Ｖ、１．０〜２．０Ｖおよび１．５〜２．５Ｖの３つの範囲のいずれかに調整可能とする。
【００４２】
また、ＤＡＣ１７２は、上記３つの範囲に対して、８ビットの分解能を有している。そして、制御コード生成部１７１ｃは、ＤＡＣ１７２に対して、８ビットで表される制御コード値を出力するものとする。
【００４３】
図６は、第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯの電圧特性を示す図である。電圧特性２００は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０が出力可能な基準信号の発振周波数に対する、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧の線形特性を示している。電圧特性２００は、横軸が補正可能なＣＦＯ、縦軸が入力する制御電圧値（図中“電圧（Ｖ）”と表記）である。横軸のＣＦＯは、ｐｐｍ単位で表され、補正前発振周波数に対して、−１０ｐｐｍから１０ｐｐｍの補正範囲で補正した補正後発振周波数を示す。縦軸の制御電圧値は、Ｖ単位で表され、横軸で示されるＣＦＯを補正した発振周波数をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０が出力するために必要な制御電圧を示している。すなわち、補正前発振周波数に対して−１０ｐｐｍのＣＦＯ補正には、０．５Ｖの制御電圧の入力が必要であり、１０ｐｐｍのＣＦＯ補正には、２．５Ｖの制御電圧の入力が必要である。
【００４４】
更に、電圧特性２００には、該当の制御電圧値をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力するために必要となるＤＡＣ１７２への制御コード値が示されている。電圧特性２００では、ＤＡＣ１７２が下限の制御電圧値０．５Ｖを出力するために必要なコード値が０であることを示している。また、電圧特性２００では、ＤＡＣ１７２が上限の制御電圧値２．５Ｖを出力するために必要なコード値が２５５であることを示している。このように、ＤＡＣ１７２に対して、制御コード値として８ビットで表されるコード値０〜２５５を入力することにより、０．５〜２．５Ｖのリファレンス電圧の範囲を２５６に等分割した制御電圧値の出力を指定することができる。
【００４５】
次に、電圧制御部１７０が保持するコード変換テーブルに関して説明する。
図７は、第１の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、ＣＦＯに応じたＤＡＣ１７２への制御コード値が設定される。コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、電圧制御部１７０が有するメモリ（図３では図示せず）に予め格納される。コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、リファレンス電圧制御部１７１ｂおよび制御コード生成部１７１ｃによって参照され、ＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲の決定や、ＤＡＣ１７２に出力する制御コード値の決定に用いられる。コード変換テーブル１７０ａは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、０．５〜１．５Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｂは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．０〜２．０Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｃは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．５〜２．５Ｖの場合に参照される。
【００４６】
コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、Ｎｏ．を示す項目、ＣＦＯ（ｐｐｍ）を示す項目、ｃｏｄｅを示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられて、１つのコード変換に関する情報を構成する。
【００４７】
Ｎｏ．を示す項目には、項目番号が設定される。ＣＦＯ（ｐｐｍ）を示す項目には、周波数オフセットを示す量であるＣＦＯがｐｐｍを単位として設定される。ｃｏｄｅを示す項目には、ＣＦＯに対するＤＡＣ１７２への制御コード値が設定される。
【００４８】
コード変換テーブル１７０ａには、例えば、Ｎｏ．が“２”、ＣＦＯ（ｐｐｍ）が“−９．９６１”、ｃｏｄｅが“１”という情報が設定される。これは、−９．９６１ｐｐｍの周波数補正を行うためには、ＤＡＣ１７２に対して制御コード値１を入力する必要があることを示している。
【００４９】
なお、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧を決定する際には、ＩＣＦＯに基づいてコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの内のいずれにＦＣＦＯをも考慮したＣＦＯ補正値が含まれるかを推定する。そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、推定したコード変換テーブルに対応するリファレンス電圧の上限および下限をＤＡＣ１７２に印加する。例えば、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯが７ｐｐｍである場合、コード変換テーブルとしてコード変換テーブル１７０ｃを選択し、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧の下限を１．５Ｖ、上限を２．５Ｖと決定する。また、例えば、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯが−５ｐｐｍ〜５ｐｐｍの間にある場合には、予め定められた所定の条件によってコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃのいずれかを選択する。
【００５０】
次に、以上のような構成およびデータ構造を備える移動局１００において実行されるＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧の決定処理の詳細を説明する。
なお、以下の説明では、分かり易くするために、１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとする。
【００５１】
図８は、第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１１］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２へ印加するリファレンス電圧の初期値として、その下限を０．５Ｖ、上限を２．５Ｖに設定する。
【００５２】
［ステップＳ１２］アンテナ１１０は、無線基地局２０から取得する受信信号を受信部１２０に出力する。そして、受信信号は、受信部１２０、ミキサ１３０およびＬＰＦ１４０を介してベースバンド信号に変換され、ＩＣＦＯ検出部１５０およびＦＣＦＯ検出部１６０に出力される。
【００５３】
［ステップＳ１３］ＩＣＦＯ検出部１５０は、取得したベースバンド信号に含まれるＰｒｅａｍｂｌｅ信号の周波数リファレンス領域を高速フーリエ変換する。そして、ＩＣＦＯ検出部１５０は、既知の周波数パターンと上記高速フーリエ変換の結果に基づく周波数パターンとのパターンマッチングを行う。
【００５４】
［ステップＳ１４］ＩＣＦＯ検出部１５０は、上記ステップＳ１３のパターンマッチングの結果に基づいてＩＣＦＯを検出する。ＩＣＦＯ検出部１５０は、検出したＩＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００５５】
［ステップＳ１５］シーケンス制御部１７１ａは、ＩＣＦＯ検出部１５０から取得したＩＣＦＯをリファレンス電圧制御部１７１ｂに出力する。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、取得したＩＣＦＯに基づいて、コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの内、ＦＣＦＯをも考慮したＣＦＯを補正可能なものを推定して、いずれかを選択する。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、例えば、ＩＣＦＯが−２ｐｐｍ〜２ｐｐｍの範囲にある場合には、コード変換テーブル１７０ｂを選択し、リファレンス電圧範囲を１．０〜２．０Ｖとする。また、シーケンス制御部１７１ａは、例えば、ＩＣＦＯが−２ｐｐｍよりも小さい場合、コード変換テーブル１７０ａを選択し、ＩＣＦＯが２ｐｐｍよりも大きい場合、コード変換テーブル１７０ｃを選択する。そして、選択したコード変換テーブルに応じたリファレンス電圧範囲を決定する。
【００５６】
［ステップＳ１６］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、上記ステップＳ１５で選択したリファレンス電圧範囲に基づいて、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧の上下限を変更する。
【００５７】
［ステップＳ１７］ＦＣＦＯ検出部１６０は、ベースバンド信号に含まれるＣＰを用いた自己相関演算により受信信号の位相回転量を算出する。
［ステップＳ１８］ＦＣＦＯ検出部１６０は、上記ステップＳ１８の演算結果に基づいて、ＦＣＦＯを検出する。ＦＣＦＯ検出部１６０は、検出したＦＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００５８】
［ステップＳ１９］シーケンス制御部１７１ａは、取得したＩＣＦＯおよびＦＣＦＯに基づいて、ＣＦＯを取得する。そして、シーケンス制御部１７１ａは取得したＣＦＯを制御コード生成部１７１ｃに出力する。制御コード生成部１７１ｃは、シーケンス制御部１７１ａから取得したＣＦＯとコード変換テーブルに基づいて、ＤＡＣ１７２に出力する制御コード値を決定する。そして、制御コード生成部１７１ｃは、この制御コード値をＤＡＣ１７２に出力する。
【００５９】
［ステップＳ２０］ＤＡＣ１７２は、制御コード生成部１７１ｃから取得した制御コード値に基づいて、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に制御電圧を出力する。
なお、上記ステップＳ１７およびステップＳ１８は、ステップＳ１３およびステップＳ１４と並列に実行されても構わないし、ステップＳ１３およびステップＳ１４よりも前に実行されても構わない。
【００６０】
また、上記ステップＳ１１〜ステップＳ２０の手順を繰り返し行うことで、周波数合わせ込みの精度を向上することもできる。
更に具体的に説明するため、以下の説明では、１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとし、無線基地局２０と移動局１００との間のＣＦＯを５．５ｐｐｍとする。すなわち、ＩＣＦＯが５ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍである。
【００６１】
図９は、第１の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。電圧特性２０１は、初期設定のリファレンス電圧に対して、ＩＣＦＯ検出部１５０が検出したＩＣＦＯが５ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。すなわち、ＩＣＦＯが５ｐｐｍであるのに対して、ＤＡＣ１７２の制御電圧値としては２．０Ｖが選択され、そのためにＤＡＣ１７２への制御コード値を１９２とすることを示している。
【００６２】
ここで、電圧特性２０１におけるＣＦＯ補正の分解能は、２０／２５６≒０．０７８（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブル１７０ｃを選択し、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧を１．５〜２．５Ｖに設定する。電圧特性２０２は、この場合のＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の電圧特性を示している。電圧特性２０２では、ＩＣＦＯが５ｐｐｍに対応するＤＡＣ１７２への制御コード値が１２８であることを示している。
【００６３】
図１０は、ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。図１０では、図９の電圧特性２０２に引き続きＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が１．５〜２．５Ｖに設定されている場合を示している。電圧特性２０３では、ＩＣＦＯが５ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍ、すなわち、ＣＦＯが５．５ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。制御コード生成部１７１ｃは、ＣＦＯが５．５ｐｐｍに対して、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧値としては２．０５Ｖであり、そのためにＤＡＣ１７２に制御コード値１３３を入力することを示している。
【００６４】
ここで、電圧特性２０２，２０３におけるＣＦＯ補正の分解能は、１０／２５６≒０．０３９（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
このように、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯから周波数補正に用いるＤＡＣ１７２のリファレンス電圧範囲の絞り込みを行う。そして、制御コード生成部１７１ｃは、絞り込み後のリファレンス電圧範囲に対応付けた制御コード値をＤＡＣ１７２に出力する。ＤＡＣ１７２は、絞り込まれたリファレンス電圧範囲内で制御コード値に応じた制御電圧をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力する。これにより、制御コードのビット数を変更することなく、ＤＡＣ１７２が出力する制御電圧の分解能を向上することができる。また、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０による基準信号の発振周波数の補正分解能を向上することができる。
【００６５】
なお、カバーする電圧範囲を狭めることが可能なコード変換テーブル（例えば、コード変換テーブル１７０ｂ）については、更に狭いリファレンス電圧範囲におけるコード変換の対応付けを行うことで、この領域における制御電圧の分解能を更に向上することもできる。
【００６６】
また、ＤＡＣ１７２の制御電圧の分解能向上に当たって、ＤＡＣ１７２に入力するコード値のビット数増大を伴わないため、回路規模の増大を抑止することができる。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【００６７】
第２の実施の形態に係る移動通信システムは、図２に示した第１の実施の形態に係る移動通信システムと同様のシステム構成によって実現できる。また、第２の実施の形態に係る移動局は、図３に示した移動局１００と同様のモジュール構成によって実現できる。ただし、ＤＡＣへのリファレンス電圧の制御範囲が異なる。以下、第１の実施の形態で用いた符号と同様の符号を用いて第２の実施の形態を説明する。
【００６８】
図１１は、第２の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇは、ＣＦＯに応じたＤＡＣ１７２への入力コード値が設定される。コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇは、図７のコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃに加えて、電圧制御部１７０が有するメモリに予め格納される。コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇは、リファレンス電圧制御部１７１ｂによって参照され、ＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲の決定や、ＤＡＣ１７２に出力する制御コード値の決定に用いられる。コード変換テーブル１７０ｄは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、０．５〜１．０Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｅは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．０〜１．５Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｆは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．５〜２．０Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｇは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、２．０〜２．５Ｖの場合に参照される。なお、コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇの構成に関しては、図７のコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃと同一であるため、説明を省略する。
【００６９】
このように、第２の実施の形態では、リファレンス電圧範囲を更に細かく区分したコード変換テーブルを追加で用意し、ＩＣＦＯの値に基づいた所定の条件に該当する場合には、追加したコード変換テーブルを選択するようにする。
【００７０】
なお、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の電圧特性は、第１の実施の形態における図６の電圧特性２００と同様である。
更に、以下の説明では、分かり易くするために、第１の実施の形態と同様に１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとする。
【００７１】
次に、以上のような構成およびデータ構造を備える移動局１００において実行されるＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧の決定処理の詳細を説明する。
図１２は、第２の実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１２に示す処理をステップ番号に沿って説明する。なお、ステップＳ１１〜ステップＳ１４およびステップＳ１７〜ステップＳ２０の処理内容は、図８において同一の符号を付して示した処理の内容と同一であるため、説明を省略する。
【００７２】
［ステップＳ１５ａ］シーケンス制御部１７１ａは、ＩＣＦＯ検出部１５０から取得したＩＣＦＯをリファレンス電圧制御部１７１ｂに出力する。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、取得したＩＣＦＯに対応する制御電圧値が、リファレンス電圧制御部１７１ｂによる抵抗分圧の境界（１．０Ｖ、１．５Ｖ、２．０Ｖ）付近であるか否かを判定する。境界付近である場合、処理がステップＳ１６ａに移される。境界付近でない場合、処理がステップＳ１６ｂに移される。
【００７３】
［ステップＳ１６ａ］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブルとして、広いリファレンス電圧範囲に対応するコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃのいずれかを選択する。そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２に対して、選択したコード変換テーブルに応じたリファレンス電圧の上下限を設定する。
【００７４】
［ステップＳ１６ｂ］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブルとして、狭いリファレンス電圧範囲に対応するコード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇのいずれかを選択する。そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２に対して、選択したコード変換テーブルに応じたリファレンス電圧の上下限を設定する。
【００７５】
なお、ステップＳ１５ａにおける境界付近であるか否かの判定は、例えば、ＩＣＦＯを考慮した場合に、選択したリファレンス電圧の範囲で補正可能であるか否かを推定することによって行うことができる。例えば、ＩＣＦＯが、各境界で±０．１Ｖの範囲（本例では、±１ｐｐｍに相当）を許容範囲として、上記各抵抗分圧付近のこの許容範囲に対応する値であるか否かを判定する。この場合、以下の場合に抵抗分圧の境界付近であると判定される。（１）ＩＣＦＯが、−６〜−４ｐｐｍの場合に制御電圧値１．０Ｖ付近であると判定される。（２）ＩＣＦＯが、−１〜＋１ｐｐｍの場合に制御電圧値１．５Ｖ付近であると判定される。（３）ＩＣＦＯが、＋４〜＋６ｐｐｍの場合に制御電圧値２．０Ｖ付近であると判定される。
【００７６】
このように、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧範囲をより狭い範囲に設定するようにする。これにより、所定の条件下では、ＤＡＣ１７２が出力する制御電圧の分解能を更に向上することができる。
【００７７】
更に具体的に説明するため、以下の説明では、１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとし、無線基地局２０と移動局１００との間のＣＦＯを７．５ｐｐｍとする。すなわち、ＩＣＦＯが７ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍである。
【００７８】
図１３は、第２の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。電圧特性２０４は、初期設定のリファレンス電圧に対して、ＩＣＦＯ検出部１５０が検出したＩＣＦＯが７ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。すなわち、ＩＣＦＯが７ｐｐｍであるのに対して、ＤＡＣ１７２の制御電圧値としては２．２Ｖが選択され、そのためには、ＤＡＣ１７２への制御コード値を２１８とすることを示している。
【００７９】
ここで、電圧特性２０４におけるＣＦＯ補正の分解能は、２０／２５６≒０．０７８（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブル１７０ｇを選択し、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧を２．０〜２．５Ｖに設定する。電圧特性２０５は、この場合のＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の電圧特性を示している。電圧特性２０５では、ＩＣＦＯ７ｐｐｍに対応するＤＡＣ１７２への制御コード値が１０２であることを示している。
【００８０】
図１４は、ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。図１４では、図１３の電圧特性２０５に引き続きＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が２．０〜２．５Ｖに設定されている場合を示している。電圧特性２０６では、ＩＣＦＯが７ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。制御コード生成部１７１ｃは、ＣＦＯが７．５ｐｐｍに対して、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧値としては２．２５Ｖであり、そのためにＤＡＣ１７２に制御コード値１２８を入力することを示している。
【００８１】
ここで、電圧特性２０５，２０６におけるＣＦＯ補正の分解能は、５／２５６≒０．０１９５（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
このように、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯから周波数補正に用いるＤＡＣ１７２のリファレンス電圧範囲の選択の際に、ＩＣＦＯの値に応じて狭いリファレンス電圧範囲を選択するようにする。そして、制御コード生成部１７１ｃは、絞り込み後のリファレンス電圧範囲に制御コード値の対応付けを行い、ＣＦＯを補正するための制御コード値をＤＡＣ１７２に出力する。ＤＡＣ１７２は、絞り込まれたリファレンス電圧範囲内で制御コード値に応じた制御電圧をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力する。これにより、制御コードのビット数を変更することなく、第１の実施の形態に比べてＤＡＣ１７２が出力する制御電圧の分解能を向上することができる。また、これに伴って、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０による基準信号の発振周波数の補正分解能を向上することができる。
【００８２】
図１５は、狭いリファレンス電圧範囲を選択可能なＩＣＦＯの範囲を示す模式図である。図１５では、ＣＦＯに関して、より高い分解能を実現することができる範囲を示している。図１５には、ＣＦＯが−１０ｐｐｍから１０ｐｐｍまでの範囲が５ｐｐｍ刻みで示されている。各ＣＦＯを補正するＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧値も括弧内に共に示されている。
【００８３】
このように、検出したＩＣＦＯが抵抗分圧の境界（１．０Ｖ、１．５Ｖ、２．０Ｖ）付近にない場合、すなわち、範囲ａ〜ｄのいずれかに存在する場合には、コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇを用いることで、より高い分解能を実現することができる。ただし、範囲ａ〜ｄに関しては、環境や要求精度に応じて任意に設定可能である。
【００８４】
なお、上記の移動局１００は、無線基地局２０からの受信信号を直接ベースバンド信号に変換するものとしたが、受信信号を段階的に中間周波数帯に変換する無線受信機において基準信号の周波数を補正する場合にも本実施の形態を適用可能である。
【００８５】
以上、本件の発振回路、受信装置および発振制御方法を図示の実施の形態に基づいて説明したが、これらに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。また、本発明は前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施の形態の概要を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態の電圧制御部の機能を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態のリファレンス電圧制御部の具体例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯの電圧特性を示す図である。
【図７】第１の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。
【図１０】ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。
【図１４】ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。
【図１５】狭いリファレンス電圧範囲を選択可能なＩＣＦＯの範囲を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 発振装置
１１ 検出部
１２ 電圧制御部
１２ａ コード生成部
１２ｂ ＤＡＣ
１３ 電圧制御発振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振装置、受信装置および発振制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、送信装置（例えば、無線基地局）が受信装置（例えば、移動局）にデータを無線送信する無線通信システムが広く利用されている。無線通信システムでは、送信装置は、所定の周波数帯域（システム帯域）の一部または全部を用いて無線送信を行う。受信装置は、送信装置からの受信信号に同期した発振信号を内部で発生させることで、受信信号からデータを抽出する。
【０００３】
ここで、受信装置が受信する無線信号の周波数は、通信相手である送信装置によって異なることがあり、また、無線伝搬路の状態に応じて変動することもある。そこで、受信装置は、内部の発振信号の周波数について自動周波数制御（ＡＦＣ：Automatic Frequency Control）による合わせ込みを行うことが考えられる。ＡＦＣでは、基準信号（例えば、発振信号をフィードバックしたフィードバック信号）の周波数と受信信号の周波数とを比較して周波数差（周波数オフセット）を検出し、検出した周波数オフセットに基づいて発振周波数を調整する。
【０００４】
所望の周波数の発振信号を得る方法としては、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）を用いるものがある。この方法では、受信装置は、検出した周波数オフセットを電圧に変換し、得られた電圧を電圧制御発振器に印加する。これにより、電圧制御発振器の発振周波数が調整される。
【０００５】
なお、受信装置では、周波数の合わせ込みと併せて位相の合わせ込みを行うこともできる。位相の合わせ込みには、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を用いる。周波数や位相の合わせ込みに関しては、合わせ込みの所要時間を短縮する技術が知られている。具体的には、開ループと閉ループの２段階の位相調整を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１８４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、周波数オフセットの検出をデジタル処理で行うとすると、検出された周波数オフセットから電圧への変換は、デジタル−アナログ変換処理を伴う。この実現方法としては、周波数オフセットの検出量（例えば、−１０ｐｐｍ（Parts Per Million）〜＋１０ｐｐｍの範囲の値）を所定ビット数のコード（例えば、０〜２５５を示す８ビットのコード）に変換し、このコードをデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）を用いて電圧に変換するという方法が考えられる。
【０００７】
しかし、一般に用いられるＤＡＣでは、入力コードに対する出力電圧の関係が設計時の仕様で予め決められている。このため、上記変換方法を用いた場合、デジタル−アナログ変換処理の分解能がボトルネックとなって、発振周波数の合わせ込み精度を十分に上げることができないという問題がある。すなわち、入力コードのビットを「１」だけ変化させたときのＤＡＣの出力電圧の変化量が、発振周波数の合わせ込み精度の限界を決めてしまう。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、発振周波数の制御の精度を向上させることができる発振装置、受信装置および発振制御方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出し、周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、所定ビット数のコードを電圧に変換し、この電圧を電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御する発振装置が提供される。この発振装置は、電圧制御部を有する。電圧制御部は、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係を設定する。
【００１０】
このような発振装置によれば、電圧制御部により、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係が設定される。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、受信信号に基づいて自動周波数制御を行う受信装置が提供される。この受信装置は、検出部、電圧制御部および電圧制御発振器を有する。検出部は、基準信号の受信信号に対する周波数オフセットを検出する。電圧制御部は、検出部で検出された周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、この所定ビット数のコードを電圧に変換すると共に、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係を設定する。電圧制御発振器は、電圧制御部で得た電圧に基づいて発振周波数を制御する。
【００１２】
このような受信装置によれば、検出部により、基準信号の受信信号に対する周波数オフセットが検出される。そして、電圧制御部により、検出部で検出された周波数オフセットが所定ビット数のコードに変換され、この所定ビット数のコードが電圧に変換されると共に、周波数オフセットの検出状況に基づいて、所定ビット数のコードと周波数オフセットおよび上記電圧との対応関係が設定される。更に、電圧制御発振器により、電圧制御部で得た電圧に基づいて発振周波数が制御される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、上記発振装置と同様の処理を行う発振制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記発振装置、受信装置および発振制御方法によれば、発振周波数の制御の精度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】
【００１５】
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の概要を示す図である。図１に示す発振装置１０は、電圧制御発振器が出力する発振信号を入力信号に周波数同期させる。
【００１６】
発振装置１０は、検出部１１、電圧制御部１２および電圧制御発振器１３を有する。
検出部１１は、基準信号の受信信号に対する周波数オフセットを検出する。検出部１１は、周波数オフセットの検出をデジタル処理により行う。検出部１１は、検出した周波数オフセットを電圧制御部１２に出力する。
【００１７】
電圧制御部１２は、コード生成部１２ａおよびＤＡＣ１２ｂを有する。
コード生成部１２ａは、検出部１１から周波数オフセットを取得すると、ＤＡＣ１２ｂが出力する電圧範囲と所定ビットのコードとの対応関係を設定する。また、コード生成部１２ａは、周波数オフセットに対応する所定ビットのコードを生成する。コード生成部１２ａは、生成したコードをＤＡＣ１２ｂに出力する。
【００１８】
ＤＡＣ１２ｂは、コード生成部１２ａからコードを取得すると、このコードおよびコード生成部１２ａが設定した電圧範囲に対応した電圧を電圧制御発振器１３に出力する。
電圧制御発振器１３は、ＤＡＣ１２ｂにより印加された電圧に基づいて発振周波数を制御して、発振信号を出力する。なお、この発振信号は、検出部１１にフィードバックされ、基準信号として用いられる。
【００１９】
発振装置１０によれば、検出部１１により、例えば、−１０ｐｐｍ〜＋１０ｐｐｍの範囲で周波数オフセットが検出され、この周波数オフセットに対応するＤＡＣ１２ｂの出力電圧の範囲が、０．５Ｖ〜２．５Ｖに設定されている。また、コード生成部１２ａが生成するコードは、例えば、０〜２５５の範囲内の数値を示す８ビットのコードであるものとする。この時、例えば、検出部１１が周波数オフセットの範囲が、０ｐｐｍ〜＋５ｐｐｍの範囲内であると確定すると、ＤＡＣ１２ｂの出力電圧の範囲が、１．５Ｖ〜２．０Ｖに設定される。そして、コード生成部１２ａは、この周波数オフセット範囲および出力電圧範囲を、８ビットのコードに対応付ける。
【００２０】
このように、コード生成部１２ａが所定ビットのコードにより対応付ける電圧範囲を可変とすることで、ＤＡＣ１２ｂへの入力コードを「１」だけ変化させたときのＤＡＣ１２ｂの出力電圧の変化量を細かく設定することができる。すなわち、電圧制御発振器１３に印加する電圧の分解能を向上することができ、発振周波数の制御の精度を向上することができる。
【００２１】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。図２に示す移動通信システムは、無線基地局と移動局とが無線通信を行うシステムである。この移動通信システムは、無線基地局２０および移動局１００を有する。
【００２２】
無線基地局２０は、移動局１００と無線通信を行う通信装置である。
移動局１００は、無線基地局２０と無線通信が可能な無線端末装置である。
無線基地局２０と移動局１００との間のデータ伝送方式には、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が用いられる。この方式では、無線基地局２０は、移動局１００を含む複数の移動局の周波数リソースを管理しており、移動局１００との通信に利用する周波数を割り当てる。そして、無線基地局２０は、割り当てた周波数を用いて移動局１００と通信を行う。
【００２３】
移動局１００は、局部発振器を備えている。移動局１００は、無線基地局２０からの受信信号を局部発振器から出力される受信信号とほぼ同一周波数の発振信号を用いて無線基地局２０からの受信信号をＲＦ（Radio Frequency）帯からベースバンド帯まで周波数変換する。局部発振器は、電圧制御型温度補償水晶発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ：Voltage Controlled - Temperature Compensated Xtal Oscillator）および高周波への周波数変換用ＰＬＬ回路を含んでおり、ＶＣ−ＴＣＸＯの安定な基準周波数を周波数変換用ＰＬＬ回路で逓倍することで、高精度な発振信号の出力が可能である。
【００２４】
ここで、移動局１００の局部発振器の発振周波数に生じる誤差を補正するためにＡＦＣを行う。ＡＦＣは、無線基地局２０からの受信信号におけるキャリア周波数ずれ（ＣＦＯ：Center Frequency Offset）検出処理の結果を局部発振器にフィードバックすることによって行われる。移動局１００は、以下の方法により、ＣＦＯを検出可能である。
【００２５】
第１の方法は、ベースバンド信号に含まれる所定のＰｒｅａｍｂｌｅ信号に含まれる高精度な周波数リファレンス領域の信号をフーリエ変換し、既知周波数と周波数軸上でパターンマッチングを行う方法である。この方法を用いることで、キャリア周波数間隔の整数倍のＣＦＯ（ＩＣＦＯ：Integer CFO）を検出することができる。
【００２６】
第２の方法は、ベースバンド信号に含まれるＣＰ（Cyclic Prefix、或いは、ガードインターバルともいう）に基づく自己相関演算により、位相回転量を算出する方法である。この方法を用いることで、キャリア周波数間隔の小数倍（−０．５〜０．５倍）のＣＦＯ（ＦＣＦＯ：Fractional CFO）を検出することができる。
【００２７】
そして、ＩＣＦＯとＦＣＦＯとの和からＣＦＯを取得することができる。
移動局１００は、上記第１の方法と第２の方法とを組み合わせてＡＦＣを行うことで、局部発振器の発振周波数を受信信号の周波数に同調する。
【００２８】
次に、上記のような移動局１００の構成に関して説明する。
図３は、第１の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。移動局１００は、アンテナ１１０、受信部１２０、ミキサ１３０、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１４０、ＩＣＦＯ検出部１５０、ＦＣＦＯ検出部１６０、電圧制御部１７０、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０および高周波変換ＰＬＬ１９０を有する。
【００２９】
アンテナ１１０は、無線基地局２０から受信する受信信号を受信部１２０に出力する。
受信部１２０は、アンテナ１１０から受信信号を取得する。受信部１２０は、ＲＦ帯の帯域フィルタで所望の帯域外からの干渉波の抑制や所望信号の増幅処理等を行い、所望ＲＦ帯域の信号をミキサ１３０に出力する。
【００３０】
ミキサ１３０は、受信部１２０から取得した受信信号を、高周波変換ＰＬＬ１９０から入力される発振信号と乗算してベースバンド帯の周波数に変換する。ミキサ１３０は、乗算結果の信号をＬＰＦ１４０に出力する。
【００３１】
ＬＰＦ１４０は、ミキサ１３０から取得した信号からベースバンド信号を取り出し、ＩＣＦＯ検出部１５０およびＦＣＦＯ検出部１６０に出力する。
ＩＣＦＯ検出部１５０は、取得したベースバンド信号に含まれるＰｒｅａｍｂｌｅ信号の周波数リファレンス領域をフーリエ変換し、既知の周波数と周波数軸上でパターンマッチングすることでＩＣＦＯを検出する。ＩＣＦＯ検出部１５０は、検出したＩＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００３２】
ＦＣＦＯ検出部１６０は、取得したベースバンド信号に含まれるＣＰを用いた自己相関演算に基づいてＦＣＦＯを検出する。ＦＣＦＯ検出部１６０は、検出したＦＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００３３】
電圧制御部１７０は、ＩＣＦＯ検出部１５０から取得したＩＣＦＯとＦＣＦＯ検出部１６０から取得したＦＣＦＯとに基づいて、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の基準周波数を決定する制御電圧を出力する。電圧制御部１７０は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に入力する制御電圧を所定ビット数のコード値によりデジタル制御する。電圧制御部１７０は、制御部１７１およびＤＡＣ１７２を有する。
【００３４】
制御部１７１は、取得したＩＣＦＯおよびＦＣＦＯに基づいて、ＤＡＣ１７２への制御電圧値を特定する値として所定ビット数のデジタルデータを生成し、ＤＡＣ１７２に出力する。このとき、まず、制御部１７１は、ＩＣＦＯに基づいてＤＡＣ１７２に印加するリファレンス電圧範囲の絞り込みを行い、絞り込み後のリファレンス電圧範囲に変更する。そして、制御部１７１は、決定したリファレンス電圧の範囲を所定ビット数の制御コード値に対応付ける。更に、制御部１７１は、ＩＣＦＯおよびＦＣＦＯに基づいて、ＣＦＯを取得する。そして制御部１７１は、ＣＦＯを補正するための制御電圧値として出力するコード値を決定し、決定したコード値をＤＡＣ１７２に出力する。
【００３５】
ＤＡＣ１７２は、制御部１７１によりリファレンス電圧範囲が変更される。ＤＡＣ１７２は、制御部１７１が出力したコード値を受け付けると、印加されたリファレンス電圧範囲内のコード値に対応する電圧値で、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に制御電圧を出力する。
【００３６】
ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０は、電圧制御型のＶＣ−ＴＣＸＯである。ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０は、電圧制御部１７０から入力される制御電圧に基づいて基準信号の発振周波数を制御し、ＣＦＯを補正した目標周波数の基準信号を生成して高周波変換ＰＬＬ１９０に出力する。
【００３７】
高周波変換ＰＬＬ１９０は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０から入力される基準信号に基づいて、所望の周波数の発振信号を生成し、ミキサ１３０に出力する。
図４は、第１の実施の形態の電圧制御部の機能を示すブロック図である。制御部１７１は、シーケンス制御部１７１ａ、リファレンス電圧制御部１７１ｂ、制御コード生成部１７１ｃおよびＤＡＣ１７２を有する。図３における制御部１７１は、シーケンス制御部１７１ａ、リファレンス電圧制御部１７１ｂおよび制御コード生成部１７１ｃを含む。
【００３８】
シーケンス制御部１７１ａは、ＩＣＦＯおよびＦＣＦＯを取得する。シーケンス制御部１７１ａは、リファレンス電圧制御部１７１ｂに取得したＩＣＦＯを出力する。また、シーケンス制御部１７１ａは、リファレンス電圧制御部１７１ｂからＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲を変更した旨の通知を受け付けると、ＩＣＦＯおよびＦＣＦＯから取得したＣＦＯを制御コード生成部１７１ｃに出力する。
【００３９】
リファレンス電圧制御部１７１ｂは、シーケンス制御部１７１ａから取得したＩＣＦＯに基づいてＤＡＣ１７２に印加するリファレンス電圧範囲を、予め印加された基準電圧（ＧＮＤ）から上限電圧の範囲内で変更する。
【００４０】
制御コード生成部１７１ｃは、シーケンス制御部１７１ａから取得するＣＦＯに基づいて、ＣＦＯを補正した基準信号をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力させるためにＤＡＣ１７２に出力する制御電圧値として所定ビット数のコード値を生成する。そして、制御コード生成部１７１ｃは、生成したコード値をＤＡＣ１７２に出力する。
【００４１】
ＤＡＣ１７２に関しては、図３における機能と同一であるため説明を省略する。
図５は、第１の実施の形態のリファレンス電圧制御部の具体例を示す図である。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、抵抗分圧により上限電圧（Ｈｉｇｈ）と下限電圧（Ｌｏｗ）とをＤＡＣ１７２に印加することでリファレンス電圧を調整する。本実施の形態では、リファレンス電圧制御部１７１ｂはＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲を、更に、０．５〜１．５Ｖ、１．０〜２．０Ｖおよび１．５〜２．５Ｖの３つの範囲のいずれかに調整可能とする。
【００４２】
また、ＤＡＣ１７２は、上記３つの範囲に対して、８ビットの分解能を有している。そして、制御コード生成部１７１ｃは、ＤＡＣ１７２に対して、８ビットで表される制御コード値を出力するものとする。
【００４３】
図６は、第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯの電圧特性を示す図である。電圧特性２００は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０が出力可能な基準信号の発振周波数に対する、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧の線形特性を示している。電圧特性２００は、横軸が補正可能なＣＦＯ、縦軸が入力する制御電圧値（図中“電圧（Ｖ）”と表記）である。横軸のＣＦＯは、ｐｐｍ単位で表され、補正前発振周波数に対して、−１０ｐｐｍから１０ｐｐｍの補正範囲で補正した補正後発振周波数を示す。縦軸の制御電圧値は、Ｖ単位で表され、横軸で示されるＣＦＯを補正した発振周波数をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０が出力するために必要な制御電圧を示している。すなわち、補正前発振周波数に対して−１０ｐｐｍのＣＦＯ補正には、０．５Ｖの制御電圧の入力が必要であり、１０ｐｐｍのＣＦＯ補正には、２．５Ｖの制御電圧の入力が必要である。
【００４４】
更に、電圧特性２００には、該当の制御電圧値をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力するために必要となるＤＡＣ１７２への制御コード値が示されている。電圧特性２００では、ＤＡＣ１７２が下限の制御電圧値０．５Ｖを出力するために必要なコード値が０であることを示している。また、電圧特性２００では、ＤＡＣ１７２が上限の制御電圧値２．５Ｖを出力するために必要なコード値が２５５であることを示している。このように、ＤＡＣ１７２に対して、制御コード値として８ビットで表されるコード値０〜２５５を入力することにより、０．５〜２．５Ｖのリファレンス電圧の範囲を２５６に等分割した制御電圧値の出力を指定することができる。
【００４５】
次に、電圧制御部１７０が保持するコード変換テーブルに関して説明する。
図７は、第１の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、ＣＦＯに応じたＤＡＣ１７２への制御コード値が設定される。コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、電圧制御部１７０が有するメモリ（図３では図示せず）に予め格納される。コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、リファレンス電圧制御部１７１ｂおよび制御コード生成部１７１ｃによって参照され、ＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲の決定や、ＤＡＣ１７２に出力する制御コード値の決定に用いられる。コード変換テーブル１７０ａは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、０．５〜１．５Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｂは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．０〜２．０Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｃは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．５〜２．５Ｖの場合に参照される。
【００４６】
コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、Ｎｏ．を示す項目、ＣＦＯ（ｐｐｍ）を示す項目、ｃｏｄｅを示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられて、１つのコード変換に関する情報を構成する。
【００４７】
Ｎｏ．を示す項目には、項目番号が設定される。ＣＦＯ（ｐｐｍ）を示す項目には、周波数オフセットを示す量であるＣＦＯがｐｐｍを単位として設定される。ｃｏｄｅを示す項目には、ＣＦＯに対するＤＡＣ１７２への制御コード値が設定される。
【００４８】
コード変換テーブル１７０ａには、例えば、Ｎｏ．が“２”、ＣＦＯ（ｐｐｍ）が“−９．９６１”、ｃｏｄｅが“１”という情報が設定される。これは、−９．９６１ｐｐｍの周波数補正を行うためには、ＤＡＣ１７２に対して制御コード値１を入力する必要があることを示している。
【００４９】
なお、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧を決定する際には、ＩＣＦＯに基づいてコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの内のいずれにＦＣＦＯをも考慮したＣＦＯ補正値が含まれるかを推定する。そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、推定したコード変換テーブルに対応するリファレンス電圧の上限および下限をＤＡＣ１７２に印加する。例えば、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯが７ｐｐｍである場合、コード変換テーブルとしてコード変換テーブル１７０ｃを選択し、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧の下限を１．５Ｖ、上限を２．５Ｖと決定する。また、例えば、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯが−５ｐｐｍ〜５ｐｐｍの間にある場合には、予め定められた所定の条件によってコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃのいずれかを選択する。
【００５０】
次に、以上のような構成およびデータ構造を備える移動局１００において実行されるＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧の決定処理の詳細を説明する。
なお、以下の説明では、分かり易くするために、１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとする。
【００５１】
図８は、第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１１］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２へ印加するリファレンス電圧の初期値として、その下限を０．５Ｖ、上限を２．５Ｖに設定する。
【００５２】
［ステップＳ１２］アンテナ１１０は、無線基地局２０から取得する受信信号を受信部１２０に出力する。そして、受信信号は、受信部１２０、ミキサ１３０およびＬＰＦ１４０を介してベースバンド信号に変換され、ＩＣＦＯ検出部１５０およびＦＣＦＯ検出部１６０に出力される。
【００５３】
［ステップＳ１３］ＩＣＦＯ検出部１５０は、取得したベースバンド信号に含まれるＰｒｅａｍｂｌｅ信号の周波数リファレンス領域を高速フーリエ変換する。そして、ＩＣＦＯ検出部１５０は、既知の周波数パターンと上記高速フーリエ変換の結果に基づく周波数パターンとのパターンマッチングを行う。
【００５４】
［ステップＳ１４］ＩＣＦＯ検出部１５０は、上記ステップＳ１３のパターンマッチングの結果に基づいてＩＣＦＯを検出する。ＩＣＦＯ検出部１５０は、検出したＩＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００５５】
［ステップＳ１５］シーケンス制御部１７１ａは、ＩＣＦＯ検出部１５０から取得したＩＣＦＯをリファレンス電圧制御部１７１ｂに出力する。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、取得したＩＣＦＯに基づいて、コード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの内、ＦＣＦＯをも考慮したＣＦＯを補正可能なものを推定して、いずれかを選択する。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、例えば、ＩＣＦＯが−２ｐｐｍ〜２ｐｐｍの範囲にある場合には、コード変換テーブル１７０ｂを選択し、リファレンス電圧範囲を１．０〜２．０Ｖとする。また、シーケンス制御部１７１ａは、例えば、ＩＣＦＯが−２ｐｐｍよりも小さい場合、コード変換テーブル１７０ａを選択し、ＩＣＦＯが２ｐｐｍよりも大きい場合、コード変換テーブル１７０ｃを選択する。そして、選択したコード変換テーブルに応じたリファレンス電圧範囲を決定する。
【００５６】
［ステップＳ１６］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、上記ステップＳ１５で選択したリファレンス電圧範囲に基づいて、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧の上下限を変更する。
【００５７】
［ステップＳ１７］ＦＣＦＯ検出部１６０は、ベースバンド信号に含まれるＣＰを用いた自己相関演算により受信信号の位相回転量を算出する。
［ステップＳ１８］ＦＣＦＯ検出部１６０は、上記ステップＳ１８の演算結果に基づいて、ＦＣＦＯを検出する。ＦＣＦＯ検出部１６０は、検出したＦＣＦＯを電圧制御部１７０に出力する。
【００５８】
［ステップＳ１９］シーケンス制御部１７１ａは、取得したＩＣＦＯおよびＦＣＦＯに基づいて、ＣＦＯを取得する。そして、シーケンス制御部１７１ａは取得したＣＦＯを制御コード生成部１７１ｃに出力する。制御コード生成部１７１ｃは、シーケンス制御部１７１ａから取得したＣＦＯとコード変換テーブルに基づいて、ＤＡＣ１７２に出力する制御コード値を決定する。そして、制御コード生成部１７１ｃは、この制御コード値をＤＡＣ１７２に出力する。
【００５９】
［ステップＳ２０］ＤＡＣ１７２は、制御コード生成部１７１ｃから取得した制御コード値に基づいて、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に制御電圧を出力する。
なお、上記ステップＳ１７およびステップＳ１８は、ステップＳ１３およびステップＳ１４と並列に実行されても構わないし、ステップＳ１３およびステップＳ１４よりも前に実行されても構わない。
【００６０】
また、上記ステップＳ１１〜ステップＳ２０の手順を繰り返し行うことで、周波数合わせ込みの精度を向上することもできる。
更に具体的に説明するため、以下の説明では、１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとし、無線基地局２０と移動局１００との間のＣＦＯを５．５ｐｐｍとする。すなわち、ＩＣＦＯが５ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍである。
【００６１】
図９は、第１の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。電圧特性２０１は、初期設定のリファレンス電圧に対して、ＩＣＦＯ検出部１５０が検出したＩＣＦＯが５ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。すなわち、ＩＣＦＯが５ｐｐｍであるのに対して、ＤＡＣ１７２の制御電圧値としては２．０Ｖが選択され、そのためにＤＡＣ１７２への制御コード値を１９２とすることを示している。
【００６２】
ここで、電圧特性２０１におけるＣＦＯ補正の分解能は、２０／２５６≒０．０７８（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブル１７０ｃを選択し、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧を１．５〜２．５Ｖに設定する。電圧特性２０２は、この場合のＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の電圧特性を示している。電圧特性２０２では、ＩＣＦＯが５ｐｐｍに対応するＤＡＣ１７２への制御コード値が１２８であることを示している。
【００６３】
図１０は、ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。図１０では、図９の電圧特性２０２に引き続きＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が１．５〜２．５Ｖに設定されている場合を示している。電圧特性２０３では、ＩＣＦＯが５ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍ、すなわち、ＣＦＯが５．５ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。制御コード生成部１７１ｃは、ＣＦＯが５．５ｐｐｍに対して、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧値としては２．０５Ｖであり、そのためにＤＡＣ１７２に制御コード値１３３を入力することを示している。
【００６４】
ここで、電圧特性２０２，２０３におけるＣＦＯ補正の分解能は、１０／２５６≒０．０３９（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
このように、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯから周波数補正に用いるＤＡＣ１７２のリファレンス電圧範囲の絞り込みを行う。そして、制御コード生成部１７１ｃは、絞り込み後のリファレンス電圧範囲に対応付けた制御コード値をＤＡＣ１７２に出力する。ＤＡＣ１７２は、絞り込まれたリファレンス電圧範囲内で制御コード値に応じた制御電圧をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力する。これにより、制御コードのビット数を変更することなく、ＤＡＣ１７２が出力する制御電圧の分解能を向上することができる。また、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０による基準信号の発振周波数の補正分解能を向上することができる。
【００６５】
なお、カバーする電圧範囲を狭めることが可能なコード変換テーブル（例えば、コード変換テーブル１７０ｂ）については、更に狭いリファレンス電圧範囲におけるコード変換の対応付けを行うことで、この領域における制御電圧の分解能を更に向上することもできる。
【００６６】
また、ＤＡＣ１７２の制御電圧の分解能向上に当たって、ＤＡＣ１７２に入力するコード値のビット数増大を伴わないため、回路規模の増大を抑止することができる。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【００６７】
第２の実施の形態に係る移動通信システムは、図２に示した第１の実施の形態に係る移動通信システムと同様のシステム構成によって実現できる。また、第２の実施の形態に係る移動局は、図３に示した移動局１００と同様のモジュール構成によって実現できる。ただし、ＤＡＣへのリファレンス電圧の制御範囲が異なる。以下、第１の実施の形態で用いた符号と同様の符号を用いて第２の実施の形態を説明する。
【００６８】
図１１は、第２の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇは、ＣＦＯに応じたＤＡＣ１７２への入力コード値が設定される。コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇは、図７のコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃに加えて、電圧制御部１７０が有するメモリに予め格納される。コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇは、リファレンス電圧制御部１７１ｂによって参照され、ＤＡＣ１７２へのリファレンス電圧範囲の決定や、ＤＡＣ１７２に出力する制御コード値の決定に用いられる。コード変換テーブル１７０ｄは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、０．５〜１．０Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｅは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．０〜１．５Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｆは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、１．５〜２．０Ｖの場合に参照される。コード変換テーブル１７０ｇは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が、２．０〜２．５Ｖの場合に参照される。なお、コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇの構成に関しては、図７のコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃと同一であるため、説明を省略する。
【００６９】
このように、第２の実施の形態では、リファレンス電圧範囲を更に細かく区分したコード変換テーブルを追加で用意し、ＩＣＦＯの値に基づいた所定の条件に該当する場合には、追加したコード変換テーブルを選択するようにする。
【００７０】
なお、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の電圧特性は、第１の実施の形態における図６の電圧特性２００と同様である。
更に、以下の説明では、分かり易くするために、第１の実施の形態と同様に１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとする。
【００７１】
次に、以上のような構成およびデータ構造を備える移動局１００において実行されるＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧の決定処理の詳細を説明する。
図１２は、第２の実施の形態におけるＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１２に示す処理をステップ番号に沿って説明する。なお、ステップＳ１１〜ステップＳ１４およびステップＳ１７〜ステップＳ２０の処理内容は、図８において同一の符号を付して示した処理の内容と同一であるため、説明を省略する。
【００７２】
［ステップＳ１５ａ］シーケンス制御部１７１ａは、ＩＣＦＯ検出部１５０から取得したＩＣＦＯをリファレンス電圧制御部１７１ｂに出力する。リファレンス電圧制御部１７１ｂは、取得したＩＣＦＯに対応する制御電圧値が、リファレンス電圧制御部１７１ｂによる抵抗分圧の境界（１．０Ｖ、１．５Ｖ、２．０Ｖ）付近であるか否かを判定する。境界付近である場合、処理がステップＳ１６ａに移される。境界付近でない場合、処理がステップＳ１６ｂに移される。
【００７３】
［ステップＳ１６ａ］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブルとして、広いリファレンス電圧範囲に対応するコード変換テーブル１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃのいずれかを選択する。そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２に対して、選択したコード変換テーブルに応じたリファレンス電圧の上下限を設定する。
【００７４】
［ステップＳ１６ｂ］リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブルとして、狭いリファレンス電圧範囲に対応するコード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇのいずれかを選択する。そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２に対して、選択したコード変換テーブルに応じたリファレンス電圧の上下限を設定する。
【００７５】
なお、ステップＳ１５ａにおける境界付近であるか否かの判定は、例えば、ＩＣＦＯを考慮した場合に、選択したリファレンス電圧の範囲で補正可能であるか否かを推定することによって行うことができる。例えば、ＩＣＦＯが、各境界で±０．１Ｖの範囲（本例では、±１ｐｐｍに相当）を許容範囲として、上記各抵抗分圧付近のこの許容範囲に対応する値であるか否かを判定する。この場合、以下の場合に抵抗分圧の境界付近であると判定される。（１）ＩＣＦＯが、−６〜−４ｐｐｍの場合に制御電圧値１．０Ｖ付近であると判定される。（２）ＩＣＦＯが、−１〜＋１ｐｐｍの場合に制御電圧値１．５Ｖ付近であると判定される。（３）ＩＣＦＯが、＋４〜＋６ｐｐｍの場合に制御電圧値２．０Ｖ付近であると判定される。
【００７６】
このように、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧範囲をより狭い範囲に設定するようにする。これにより、所定の条件下では、ＤＡＣ１７２が出力する制御電圧の分解能を更に向上することができる。
【００７７】
更に具体的に説明するため、以下の説明では、１キャリア周波数間隔は１ｐｐｍに換算されるものとし、無線基地局２０と移動局１００との間のＣＦＯを７．５ｐｐｍとする。すなわち、ＩＣＦＯが７ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍである。
【００７８】
図１３は、第２の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。電圧特性２０４は、初期設定のリファレンス電圧に対して、ＩＣＦＯ検出部１５０が検出したＩＣＦＯが７ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。すなわち、ＩＣＦＯが７ｐｐｍであるのに対して、ＤＡＣ１７２の制御電圧値としては２．２Ｖが選択され、そのためには、ＤＡＣ１７２への制御コード値を２１８とすることを示している。
【００７９】
ここで、電圧特性２０４におけるＣＦＯ補正の分解能は、２０／２５６≒０．０７８（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
そして、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、コード変換テーブル１７０ｇを選択し、ＤＡＣ１７２のリファレンス電圧を２．０〜２．５Ｖに設定する。電圧特性２０５は、この場合のＶＣ−ＴＣＸＯ１８０の電圧特性を示している。電圧特性２０５では、ＩＣＦＯ７ｐｐｍに対応するＤＡＣ１７２への制御コード値が１０２であることを示している。
【００８０】
図１４は、ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。図１４では、図１３の電圧特性２０５に引き続きＤＡＣ１７２のリファレンス電圧が２．０〜２．５Ｖに設定されている場合を示している。電圧特性２０６では、ＩＣＦＯが７ｐｐｍ、ＦＣＦＯが０．５ｐｐｍである場合の制御電圧値およびコード値の対応を示している。制御コード生成部１７１ｃは、ＣＦＯが７．５ｐｐｍに対して、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧値としては２．２５Ｖであり、そのためにＤＡＣ１７２に制御コード値１２８を入力することを示している。
【００８１】
ここで、電圧特性２０５，２０６におけるＣＦＯ補正の分解能は、５／２５６≒０．０１９５（ｐｐｍ／ｃｏｄｅ）となる。
このように、リファレンス電圧制御部１７１ｂは、ＩＣＦＯから周波数補正に用いるＤＡＣ１７２のリファレンス電圧範囲の選択の際に、ＩＣＦＯの値に応じて狭いリファレンス電圧範囲を選択するようにする。そして、制御コード生成部１７１ｃは、絞り込み後のリファレンス電圧範囲に制御コード値の対応付けを行い、ＣＦＯを補正するための制御コード値をＤＡＣ１７２に出力する。ＤＡＣ１７２は、絞り込まれたリファレンス電圧範囲内で制御コード値に応じた制御電圧をＶＣ−ＴＣＸＯ１８０に出力する。これにより、制御コードのビット数を変更することなく、第１の実施の形態に比べてＤＡＣ１７２が出力する制御電圧の分解能を向上することができる。また、これに伴って、ＶＣ−ＴＣＸＯ１８０による基準信号の発振周波数の補正分解能を向上することができる。
【００８２】
図１５は、狭いリファレンス電圧範囲を選択可能なＩＣＦＯの範囲を示す模式図である。図１５では、ＣＦＯに関して、より高い分解能を実現することができる範囲を示している。図１５には、ＣＦＯが−１０ｐｐｍから１０ｐｐｍまでの範囲が５ｐｐｍ刻みで示されている。各ＣＦＯを補正するＶＣ−ＴＣＸＯ１８０への制御電圧値も括弧内に共に示されている。
【００８３】
このように、検出したＩＣＦＯが抵抗分圧の境界（１．０Ｖ、１．５Ｖ、２．０Ｖ）付近にない場合、すなわち、範囲ａ〜ｄのいずれかに存在する場合には、コード変換テーブル１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ，１７０ｇを用いることで、より高い分解能を実現することができる。ただし、範囲ａ〜ｄに関しては、環境や要求精度に応じて任意に設定可能である。
【００８４】
なお、上記の移動局１００は、無線基地局２０からの受信信号を直接ベースバンド信号に変換するものとしたが、受信信号を段階的に中間周波数帯に変換する無線受信機において基準信号の周波数を補正する場合にも本実施の形態を適用可能である。
【００８５】
以上、本件の発振回路、受信装置および発振制御方法を図示の実施の形態に基づいて説明したが、これらに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。また、本発明は前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施の形態の概要を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態の電圧制御部の機能を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態のリファレンス電圧制御部の具体例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯの電圧特性を示す図である。
【図７】第１の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。
【図１０】ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態のコード変換テーブルのデータ構造例を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態のＶＣ−ＴＣＸＯへの制御電圧の決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態のＤＡＣのリファレンス電圧に応じた制御コード値の対応を示す図である。
【図１４】ＣＦＯに対してＤＡＣに入力するコード値を示す図である。
【図１５】狭いリファレンス電圧範囲を選択可能なＩＣＦＯの範囲を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 発振装置
１１ 検出部
１２ 電圧制御部
１２ａ コード生成部
１２ｂ ＤＡＣ
１３ 電圧制御発振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出し、前記周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、前記所定ビット数のコードを電圧に変換し、前記電圧を電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御する発振装置であって、
前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットおよび前記電圧との対応関係を設定する電圧制御部、
を有することを特徴とする発振装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、前記所定ビット数のコードに対応付ける前記電圧の範囲を抵抗分圧により設定することを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットとの対応付けを示す複数パターンのコード変換情報を有し、前記周波数オフセットの検出状況に基づいて使用するコード変換情報を選択することを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードに対応付ける前記周波数オフセットおよび前記電圧の範囲の幅を決定することを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項５】
所定の精度で前記周波数オフセットを検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部より高い精度で前記周波数オフセットを検出する第２の検出部と、
を更に有し、
前記電圧制御部は、前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記対応関係を設定し、前記対応関係の設定と前記第２の検出部の検出結果とに基づいて印加する前記電圧を得る、
ことを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項６】
前記第１の検出部は、前記入力信号に含まれる既知信号を周波数軸上で検出することで前記周波数オフセットを検出することを特徴とする請求項５記載の発振装置。
【請求項７】
前記第２の検出部は、前記入力信号に含まれるガードインターバルを用いて位相回転量を時間軸上で特定することで前記周波数オフセットを検出することを特徴とする請求項５記載の発振装置。
【請求項８】
受信信号に基づいて自動周波数制御を行う受信装置であって、
基準信号の前記受信信号に対する周波数オフセットを検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、前記所定ビット数のコードを電圧に変換すると共に、前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットおよび前記電圧との対応関係を設定する電圧制御部と、
前記電圧制御部で得た前記電圧に基づいて発振周波数を制御する電圧制御発振器と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項９】
基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出し、前記周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、前記所定ビット数のコードを電圧に変換し、前記電圧を電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御する発振装置の発振制御方法であって、
前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットおよび前記電圧との対応関係を設定する、
ことを特徴とする発振制御方法。
【請求項１】
基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出し、前記周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、前記所定ビット数のコードを電圧に変換し、前記電圧を電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御する発振装置であって、
前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットおよび前記電圧との対応関係を設定する電圧制御部、
を有することを特徴とする発振装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、前記所定ビット数のコードに対応付ける前記電圧の範囲を抵抗分圧により設定することを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットとの対応付けを示す複数パターンのコード変換情報を有し、前記周波数オフセットの検出状況に基づいて使用するコード変換情報を選択することを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードに対応付ける前記周波数オフセットおよび前記電圧の範囲の幅を決定することを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項５】
所定の精度で前記周波数オフセットを検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部より高い精度で前記周波数オフセットを検出する第２の検出部と、
を更に有し、
前記電圧制御部は、前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記対応関係を設定し、前記対応関係の設定と前記第２の検出部の検出結果とに基づいて印加する前記電圧を得る、
ことを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項６】
前記第１の検出部は、前記入力信号に含まれる既知信号を周波数軸上で検出することで前記周波数オフセットを検出することを特徴とする請求項５記載の発振装置。
【請求項７】
前記第２の検出部は、前記入力信号に含まれるガードインターバルを用いて位相回転量を時間軸上で特定することで前記周波数オフセットを検出することを特徴とする請求項５記載の発振装置。
【請求項８】
受信信号に基づいて自動周波数制御を行う受信装置であって、
基準信号の前記受信信号に対する周波数オフセットを検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、前記所定ビット数のコードを電圧に変換すると共に、前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットおよび前記電圧との対応関係を設定する電圧制御部と、
前記電圧制御部で得た前記電圧に基づいて発振周波数を制御する電圧制御発振器と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項９】
基準信号の入力信号に対する周波数オフセットを検出し、前記周波数オフセットを所定ビット数のコードに変換し、前記所定ビット数のコードを電圧に変換し、前記電圧を電圧制御発振器に印加して発振周波数を制御する発振装置の発振制御方法であって、
前記周波数オフセットの検出状況に基づいて、前記所定ビット数のコードと前記周波数オフセットおよび前記電圧との対応関係を設定する、
ことを特徴とする発振制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２９６３４１（Ｐ２００９−２９６３４１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４８２１０（Ｐ２００８−１４８２１０）
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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