送受信機
【課題】基地局専用の第一受信回路に加えて一波単信方式の送受信回路を備えた送受信機において、送受信回路の送信周波数の精度を向上させる。
【解決手段】第一受信回路で受信した信号の周波数を計測する第一周波数計測部と、送受信回路の第二受信回路で受信した信号の周波数を計測する第二周波数計測部を設け、第一周波数計測部で計測された周波数を基準として第二周波数計測部で計測された周波数の誤差を検出する周波数誤差検出部を設け、送受信回路で送信する際、送信信号を第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少するように基準クロックとなる電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設ける。
【解決手段】第一受信回路で受信した信号の周波数を計測する第一周波数計測部と、送受信回路の第二受信回路で受信した信号の周波数を計測する第二周波数計測部を設け、第一周波数計測部で計測された周波数を基準として第二周波数計測部で計測された周波数の誤差を検出する周波数誤差検出部を設け、送受信回路で送信する際、送信信号を第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少するように基準クロックとなる電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消防無線など基地局との無線通信に使用される送受信機に関するものである。さらに詳しくは、送受信機内に設けられた局部発振器の温度変化や経時変化による発振周波数の変動による送信時の送信周波数の変動を補償する送受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
業務用の狭帯域デジタル無線通信システムは、標準規格のＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６１に、基地局から送信されてくる安定した周波数の信号に基づいて移動局での送受信に用いる発振信号を生成する内部基準クロックの周波数を制御してもよいとされている。この制御の従来例について以下説明する。
【０００３】
図６は第１の従来例（特許文献１）の送受信機を示すブロック図である。
この図６の送受信機は、無線回路部１０１、ロジック回路部１０２、アンテナ１１０、操作部１４６からなり、無線回路部１０１は、アンテナ共用器１１１を介して受信回路と送信回路へ接続されている。
【０００４】
受信回路は、無線回路部１０１内のアンテナ共用器１１１からの受信信号を増幅器１１２で増幅し、増幅した受信信号を第１ミキサ１１３と第２ミキサ１１６によって受信信号の周波数を２回ダウンコンバートし、増幅器１１９を介して受信信号を復調する復調部１２０、さらに前記ロジック回路部１０２内のＡ／Ｄ変換器１３３を介して受信信号処理部１４３で信号処理をして音声信号を出力する。
送信回路は、ロジック回路部１０２内の送信信号処理部１４２で入力された音声信号をデジタル処理してからＤ／Ａ変換器１３０でアナログ信号に変換後、無線回路部１０１内の変調部１２１で変調した信号を増幅器１２２で増幅し、第２ミキサ１２３、第１ミキサ１２５によって送信信号の周波数を２回アップコンバートし、送信アンプである増幅器１２７を介してアンテナ共用器１１１へ送りアンテナ１１０から送信される。
【０００５】
ロジック回路１０２内には制御部１４４が設けられ、受信信号処理部１４３では音声信号を出力するための信号処理と共に、基地局から送信される周波数情報を検出し、制御部１４４に供給する。制御部１４４では、この周波数情報とＶＣ−ＴＣＸＯ（電圧制御温度補償型水晶発振器）１２８の発振周波数とを比較し、周波数偏差Δｆを算出する。そして、制御部１４４は、この周波数偏差Δｆが零となるようにＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数を制御するデジタル電圧を発生し、Ｄ／Ａ変換器１３２を介してＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の周波数調整端子に印加する。これによってＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数は、基地局の発振周波数に基づいてＡＦＣ制御される。また、温度検出部１２９からの温度情報は、Ａ／Ｄ変換器１３１を介して制御部１４４に供給され、制御部１４４でＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数の制御に用いられる。
このＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振信号は、第１ＰＬＬ回路１１５、第２ＰＬＬ回路１１８の基準クロックとして接続されている。
【０００６】
第１ＰＬＬ回路１１５は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振信号を基準クロックとしてＶＣＯ（電圧制御発振器）１１４、ＶＣＯ１２６の発振周波数を制御する。ＶＣＯ１１４は受信側の第１局部発振回路としてミキサ１１３に接続し、ＶＣＯ１２６は送信側の第２局部発振回路としてミキサ１２５に接続している。
第２ＰＬＬ回路１１８は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振信号を基準クロックとしてＶＣＯ１１７、ＶＣＯ１２４の発振周波数を制御する。ＶＣＯ１１７は受信側の第１局部発振回路としてミキサ１１３に接続し、ＶＣＯ１２６は送信側の第２局部発振回路としてミキサ１２５に接続している。
【０００７】
以上の第１の従来例では、制御部１４４が、受信信号処理部１４３から出力される基地局からの送信周波数情報と、ＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数と、温度検出部１２９からの温度情報から記憶部１４５に記憶された補償用の情報に基づいてＶＣ−ＴＣＸＯ１２８に与える制御電圧を生成するようになっている。
基準となる基地局からの信号を受信していないときは、記憶部１４５に記憶された基地局からの信号を受信したときのＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の制御電圧の値を基に制御電圧を生成する。
【０００８】
次に第２の従来例について説明する。
消防無線などで使用される移動局の送受信機は、図７に示すように、基地局からの指令、連絡などが送られてくる信号を受信する受信回路と、基地局への送信または、他の移動局（現場の緊急車両など）相互間での通信に使用される１波単信方式の送受信回路とで構成されていて、基地局との通信は２波複信方式となり、他の移動局との通信は１波単信方式となる。
この図７に示す送受信機は、基地局からの送信信号を受信するための第一受信回路４１と基地局受信アンテナ１、及び送信回路４３と第二受信回路４４からなる送受信回路４２と送受信アンテナ９で構成されている。
【０００９】
第一受信回路４１は、基地局受信アンテナ１から増幅器２、第１ミキサ３、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）４、第２ミキサ５、ＢＰＦ６、Ａ／Ｄ変換器７、第一復調部８で構成され、受信信号処理部３０に接続されている。
【００１０】
また、第一復調部８の出力は、第一周波数計測部１８、周波数制御部２５、Ｄ／Ａ変換器２４で構成して、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御するための制御電圧を生成してＶＣ−ＴＣＸＯ２３に入力している。
このＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号は、並列に接続された第一受信用シンセサイザ（ＰＬＬ回路）２０、第二受信用シンセサイザ２１及び送信用シンセサイザ２２の基準クロックとなり、２０、２１、２２の各センセサイザ回路は局部発振信号を生成して第１ミキサ３、１２及び直交変調部２７へ入力されている。
また、第一受信回路４１の第２ミキサ５と第二受信回路４４の第２ミキサ１５には、局部発振用のＴＣＸＯ（温度補償型水晶発振器）１４が接続されている。
【００１１】
送受信回路４２は、送信回路４３と第二受信回路４４とで構成され、それぞれ送受信アンテナ９に送受信切換えスイッチ１０を介して接続されている。
第二受信回路４４は、前記送受信切換えスイッチ１０の一方の端子から増幅器１１、第１ミキサ１２、ＢＰＦ１３、第２ミキサ１５、ＢＰＦ１６、Ａ／Ｄ変換器１７、第二復調部１９で構成され、受信信号処理部３１に接続されている。
【００１２】
送信回路４３は、送信信号処理部３２から変調部２９、Ｄ／Ａ変換器２８、直交変調部２７、増幅器２６で構成され、送受切換えスイッチ１０の他方の端子を介して送受信アンテナ９に接続されている。
【００１３】
以上の構成において、基地局受信アンテナ１に接続している第一受信回路は、基地局からの信号を受信した受信信号を増幅器２で増幅し、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号を基準クロックとして第一受信用シンセサイザ２０で生成される局部発振信号と第１ミキサ３にて混合することで受信信号の周波数をダウンコンバートして第１ＩＦ（中間周波）信号に変換し、さらにＴＣＸＯ１４の発振信号と第２ミキサ５にて混合して周波数をダウンコンバートして第２ＩＦ信号に変換する。
【００１４】
ＢＰＦ４により第１ＩＦ信号、ＢＰＦ６により第２ＩＦ信号の各々の必要な周波数帯域の信号だけを取り出し、Ａ／Ｄ変換器７で量子化して第一復調部８に入力する。第一復調部８に入力された信号は、第一復調部によりベースバンド信号（デジタル信号）に復調される。
この復調されたベースバンド信号は、受信信号処理部３０によりデジタル信号処理されて音声信号として再生される。
【００１５】
第二受信回路４４は、他の移動局からの信号を受信した受信信号を増幅器１１で増幅し、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号を基準クロックとして第二受信用シンセサイザ２１で生成される局部発振信号と第１ミキサ１２にて混合することで受信信号の周波数をダウンコンバートして第１ＩＦ（中間周波）信号に変換する。さらにＴＣＸＯ１４の発振信号と第２ミキサ１５にて混合して周波数をダウンコンバートして第２ＩＦ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１７で量子化して第二復調部１９に入力する。第二復調部１９に入力された信号は、第二復調部によりベースバンド信号（デジタル信号）に復調される。
この復調されたベースバンド信号は、受信信号処理部３１によりデジタル信号処理されて音声信号として再生される。
【００１６】
送信回路４３は、送信信号処理部３２で入力された音声信号をデジタル信号処理後、変調部２９で変調した信号をＤ／Ａ変換器２８でアナログ信号に変換し、直交変調器２７で送信用シンセサイザ２２から入力された搬送波とともに変調波が生成され、増幅器２６で増幅されて送受信切換えスイッチ１０に送られる。
【００１７】
また、第一復調部８により出力されるベースバンド信号より受信したシンボルから周波数誤差を第一周波数計測部１８により計測し、周波数制御部２５でこの計測した周波数誤差を最小となるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−２１９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図６に示す第１の従来例の送受信機では、受信信号を第１ＩＦ信号と第２ＩＦ信号に変換するために、周波数安定度が高いＶＣ−ＴＣＸＯ１２８を基準クロックとして２つのＰＬＬ回路１１５、１１８を用いて局部発振信号を生成している。ＰＬＬ回路を２つ使用することでＩＦ周波数の精度は向上するが、回路構成が複雑でかつ高価であり、また、消費電力も増加するという問題点があった。
【００２０】
図７に示す第２の従来例の送受信機では、第２ミキサ５、１５へ供給する第二局部発振信号をＴＣＸＯ１４の発振信号を用いるので、第１の従来例のような第２ＰＬＬ回路を必要とせず回路構成が簡単で安価である。
しかし、ＴＣＸＯ１４の発振周波数の補償は、発振器自身が行なう温度補償のみであって、発振器の経時変化などによる誤差の補償を行なえないため、設計上の発振周波数と実際の発振周波数との間に誤差を生じる可能性がある。
第２の従来例の送受信機の受信周波数の制御は、基地局からの周波数精度が高い信号を受信し、第１ミキサ３、第２ミキサ５によりそれぞれ第一ＩＦ周波数、第二ＩＦ周波数に変換して後段の第一復調部８から出力されるベースバンド信号の周波数を周波数計測部１８で計測し、誤差のない正規のベースバンド信号の周波数との誤差を周波数制御部２５で検出して、検出した誤差を打ち消すためのＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数を制御するデジタル電圧を出力し、Ｄ／Ａ変換器２４を介して制御されるＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を補正するようになっている。従って、ＴＣＸＯ１４の発振周波数に誤差が生じた場合、基地局からの受信信号に基づいてＶＣ−ＴＣＸＯ２３を制御して第一受信用シンセサイザで生成する第一局部発振周波数を変えることでＴＣＸＯ１４の発振周波数の誤差を補正する。また、このＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号は、送信回路の搬送波を生成するためのクロックにも用いられていて、ＴＣＸＯ１４の発振周波数に誤差によりＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数が補正されると、送信信号の周波数も変動して周波数の精度が落ちるという問題点があった。
【００２１】
本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたもので、基地局専用の第一受信回路に加えて一波単信方式の送受信回路を備えた送受信機において、送信時において基準クロックとなるＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御して送信周波数の精度を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の請求項１は、基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、前記第一受信回路で受信した信号を第一復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第一周波数計測部と、前記第二受信回路で受信した信号を第二復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第二周波数計測部と、前記第一周波数計測部で計測された周波数誤差と前記第二周波数計測部で計測された周波数誤差との差分を検出する周波数誤差検出部を設け、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機である。
【００２３】
本発明の請求項２は、基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、前記第一受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第一周波数計測部と、前記第二受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第二周波数計測部と、前記第一周波数計測部で計測された第二中間周波数と前記第二周波数計測部で計測された第二中間周波数の差分を検出する周波数誤差検出部を設け、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機である。
【００２４】
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の送受信機において、前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むためのスイッチを設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の請求項４は、請求項１または２記載の送受信機において、前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むための方向性結合器を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の請求項５は、請求項１または２記載の送受信機において、前記第一周波数計測部は前記第一受信回路が基地局からの送信信号を受信中に所定の時間毎に周波数を計測し、計測した周波数を次の計測まで保持し、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際に基地局からの送信信号を受信していない場合、前記保持した周波数を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１、２記載の発明によれば、自局の送信信号を第二受信回路に取り込み、取込んだ信号のベースバンド信号の周波数または第二中間周波数を計測し、基準となる基地局からの送信信号を受信し、そのベースバンド信号の周波数または第二中間周波数と比較して、その差分がなくなるようにＶＣ−ＴＣＸＯの発振周波数を制御することで、第二局部発振のＴＣＸＯの発振周波数の誤差を補正して自局の送信周波数の精度が向上するという効果を有する。
【００２８】
請求項３、４記載の発明によれば、自局が発信した送信信号を送信回路側から第二受信回路側へ取り込むための構成が極めて簡単であるという効果を有する。
【００２９】
請求項５記載の発明によれば、周波数の基準となる基地局からの信号は常時送信しているとは限らないので、基地局受信時に所定の時間毎に周波数を計測し、最新の計測値を保持することで、自局が送信する際に基地局からの送信信号を受信していない場合でも、保持した周波数を用いて周波数誤差検出部で誤差を検出が可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による送受信機の回路の実施例１を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は復調部のブロック図、（ｂ）は復調したＩＱ信号の大きさと位相を表すコンスタレーション図である。
【図３】周波数計測部の作用を説明するコンスタレーション図である。
【図４】本発明による実施例２を示すブロック図である。
【図５】本発明による実施例３を示すブロック図である。
【図６】第１の従来例を示すブロック図である。
【図７】第２の従来例を示すブロック図ある。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、前記第一受信回路で受信した信号を第一復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第一周波数計測部と、前記第二受信回路で受信した信号を第二復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第二周波数計測部と、前記第一周波数計測部で計測された周波数誤差と前記第二周波数計測部で計測された周波数誤差との差分を検出する周波数誤差検出部を設け、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けることで、第二局部発振信号を生成する発振器の発振周波数の誤差を補正して自局の送信周波数の精度を向上させるようにする。
【実施例１】
【００３２】
次に、本発明の実施例１を説明する。
本発明の送受信機は、図１のブロック図で示した構成になっている。送受信機としての基本的な構成は、図７に示した第２の従来例と共通であり、この第２の従来例と共通な部分については説明を省略する。
本発明の送受信機が第２の従来例の送受信機と相違する点は、送信回路４３が基地局または他の移動局へ送信する際の送信信号を第二受信回路に取り込むための切換えスイッチ３３と、第二受信回路４４側の第二復調部１９に接続されベースバンド信号より受信したシンボルから周波数誤差を計測する第二周波数計測部３４を別途設け、この第二周波数計測部３４で計測した周波数誤差と第一復調部８に接続された第一周波数計測部１８で計測した周波数誤差とを周波数誤差検出部３５に入力し、基地局からの受信信号の周波数誤差と自局の送信信号の周波数誤差との差分を検出するようにした点にある。
そしてこの周波数誤差検出部３５で検出した差分値に基づいて前記周波数制御部２５によりＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を電圧制御するようにしたものである。
【００３３】
次に以上の構成の送受信機による作用を説明する。但し、送受信機としての一般的な送受信の作用については、図７と同様であるからその説明を省略する。
基地局からの送信信号が基地局受信アンテナ１で受信され、第一受信回路４１により第２ＩＦ信号が生成され、第一復調部８でベースバンド信号に復調される。
復調されたベースバンド信号は、受信信号処理部３０によりデジタル信号処理されて音声信号として再生されるとともに、第一周波数計測部１８によりベースバンド信号の周波数が計測される。
【００３４】
一方、送信回路４３が基地局または他の移動局へ送信する際、送信信号処理部３２で入力された音声信号をデジタル信号処理後、変調部２９で変調した信号をＤ／Ａ変換器２８でアナログ信号に変換し、直交変調器２７で送信用シンセサイザ２２から入力された搬送波とともに変調波が生成され、増幅器２６で増幅されて送受信切換えスイッチ１０に送られるとともに、切換えスイッチ３３によって、送信信号を第二受信回路に取り込むように送信回路側に切り換えられる。この時、送受信切換えスイッチ１０は、第二受信回路側のままで送信されない。
第二受信回路４４は、取込んだ送信信号を受信処理され第２ＩＦ信号が生成され、第二復調部１９でベースバンド信号に復調し、復調したベースバンド信号より受信したシンボルから周波数誤差を第二周波数計測部３４で計測される。
【００３５】
前記第一周波数計測部１８により計測された周波数誤差と、第二周波数計測部３４により計測された周波数誤差とが、周波数誤差検出部３５に入力されてその誤差が検出され、周波数制御部２５がその誤差を減少させる方向にＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御してから送受信切換えスイッチ１０を送信回路側に切り換えて本送信とする。
【００３６】
なお、図１では切換えスイッチ３３を増幅器１１と第１ミキサ１２との間に設けているが、取込む信号レベルが小さい場合には増幅器１１の前に設けてもよい。
さらに詳しい制御動作については後述する。
【００３７】
次に、各水晶発振子と各ＰＬＬの発振周波数について説明する。
基地局が移動局へ送信する基地局送信周波数をｆFH、移動局が基地局へ送信する送信周波数（移動局間通信用周波数でもある）をｆFL、第１ＩＦ周波数をｆIF1、第２ＩＦ周波数をｆIF2とし、送受信機のＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数をｆREF、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数ｆREFに対しての周波数偏差をΔα、ＴＣＸＯ１４の発振周波数をｆLO2、ＴＣＸＯ１４の発振周波数ｆLO2に対しての周波数偏差をΔβとすると、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３、ＴＣＸＯ１４の発振周波数は次のようになる。
ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数：ｆREF×(１＋Δα)…(１)
ＴＣＸＯ１４の発振周波数：ｆLO2×(１＋Δβ)…(２)
【００３８】
このとき、各シンセサイザ２０、２１、２２の発振周波数は、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数と同じ周波数偏差を有するため、次のようになる。
第一受信用シンセサイザ２０の発振周波数：ｆLO1H＝(ｆFH＋ｆIF1)×(１＋Δα)…(３)
第二受信用シンセサイザ２１の発振周波数：ｆLO1L＝(ｆFL＋ｆIF1)×(１＋Δα)…(４)
送信用シンセサイザ２２の発振周波数：ｆFLT＝ｆFL×(１＋Δα)…(５)
【００３９】
式(３)(４)より、第１ミキサ３、１２から出力される第１ＩＦ周波数は、次のようになる。
第一受信回路４１の第１ＩＦ周波数：ｆIF1H＝ｆIF1×(１＋Δα)＋ｆFH×Δα…(６)
第二受信回路４４の第１ＩＦ周波数：ｆIF1L＝ｆLO1L−ｆFLT＝ｆIF1×(１＋Δα)…(７)
【００４０】
式(６)(７)により、第２ミキサ５、１５から出力される第２ＩＦ周波数は、次のようになる。
第一受信回路４１の第２ＩＦ周波数：ｆIF2H＝ｆIF1×(１＋Δα)＋ｆFH×Δα−ｆLO2×(１＋Δβ)…(８)
第二受信回路４４の第２ＩＦ周波数：ｆIF2L＝ｆIF1×(１＋Δα)−ｆLo2×(１＋Δβ)…(９)
【００４１】
従って、第一周波数計測部１８と第二周波数計測部３４で計測した周波数の差分(ｆIF2H−ｆIF2L)をとると、ＴＣＸＯ１４の発振周波数偏差Δβが相殺されて、周波数誤差はｆFH×Δαの項のみが残る。
この周波数誤差が０になるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御すると、Δα＝０となり、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を基地局から送信信号の周波数に正確に追従させることができる。
その結果、送受信機の内部基準クロックは、ＴＣＸＯ１４の発振周波数（第２局部発振周波数）の偏差に影響されることなく、基地局の送信周波数に正確に追従することができる。
【００４２】
次に、第一周波数計測部１８による受信周波数の計測から周波数制御部２５によるＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御について詳しく説明する。
まず、第一復調部８は、図２（ａ）に示すように、第２ＩＦ信号とπ／２移相器４０によりこの第２ＩＦ信号の搬送波４９と位相をπ／２遅らせたクロック信号とをミキサ３６、３７で乗算（混合）し、ＬＰＦ３８、３９で高調波成分を抑制してＩＱ信号（ベースバンド信号）を出力する。
このＩＱ信号と搬送波の位相、振幅との関係を図２（ｂ）に示すようなコンスタレーションで表すことができる。ＱＰＳＫ変調方式の場合は、シンボルの位置が白丸の位置となる。１／４πシフトＱＰＳＫ変調方式の場合は、シンボルの位置が白丸と黒丸の位置が交互になる。
【００４３】
第一周波数計測部１８は、基地局からの信号を受信、復調している時に、受信信号のシンボルから位相変化量Δθ、周波数変化量Δｆを検出する。
第二周波数計測部３４は、自局の送信信号を受信した信号のシンボルから位相変化量Δθ、周波数変化量Δｆを検出し、検出した位相変化量Δθを数フレームにわたって平均し、周波数に換算して周波数誤差とする。
それぞれの位相変化量Δθの検出は、図３に示すように、前回検出のシンボルの位置から予測した基準位置を（Ｉ１，Ｑ１）、実際の検出したシンボルの位置を（Ｉ２，Q２）として、Δθ＝ｔａｎ-1(Ｑ２／Ｉ２)−ｔａｎ-1(Ｑ１／Ｉ１)により検出する。
周波数変化量Δｆは、シンボルレート（変調速度）が４８００ｓｐｓの場合、Δｆ＝Δθ／２π×４８００により換算される。
【００４４】
周波数誤差検出部３５は、第一周波数計測部１８の計測結果と、第二周波数計測部３４の計測結果との差分を演算して出力する。
周波数制御部２５は、周波数誤差検出部３５で演算された周波数の差分値が、許容値（例えば、±２００Ｈｚ以内）を超えた場合にＶＣ−ＴＣＸＯ２３の制御電圧を調整して、次の制御を行なう。
【００４５】
第二周波数計測部３４で計測された周波数が、第一周波数計測部１８で計測された周波数よりも大きい場合、発振周波数を引き下げるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３への制御電圧を調整する。
逆に、第二周波数計測部３４で計測された周波数が、第一周波数計測部１８で計測された周波数よりも小さい場合、発振周波数を引き上げるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３への制御電圧を調整する。
つまり、自局の送信周波数の方が高い場合にはＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数引き下げて送信周波数を低くし、自局の送信周波数の方が低い場合にはＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を引き上げて送信周波数を高くする。
【００４６】
以上、自局が基地局または他の移動局へ送信する際、送信信号を第二受信回路４４に取り込んでその周波数を第二周波数計測部３４で計測して、周波数誤差検出部３５による誤差検出を行い、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３への制御電圧を調整して送信周波数を補正するとしているが、送信中に送信信号の周波数を第二周波数計測部３４で計測し、周波数誤差検出部３５による誤差を検出し保持して、次の送信時に保持していた誤差に基づいて周波数制御部２５を作動させて送信周波数を補正してもよい。
なお、自局が基地局または他の移動局へ送信する際、基地局が移動局に対して送信しているとは限らないので、第一受信回路４１が基地局からの信号を受信している際、第一周波数計測部１８で所定の時間毎に基地局からの信号の周波数を計測し、最新の計測値を保持して、自局が送信する際の送信周波数の補正に最新の計測値を用いるようにする。
【実施例２】
【００４７】
以上の実施例では、第一復調部８で復調されたベースバンド信号と、第二復調部１９で復調されたベースバンド信号とにより誤差を検出してＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御を行なうようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、図４に示すように、第一受信回路４１のＡ／Ｄ変換器７からの出力された第２ＩＦ周波数と、第二受信回路４４のＡ／Ｄ変換器１７から出力された第２ＩＦ周波数との周波数誤差検出部３５で誤差を検出してＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御を行なうようにしてもよい。
【実施例３】
【００４８】
実施例１、２では、切換えスイッチ３３を用いて、送信回路４３から第二受信回路４４へ自局の送信信号を取り込むようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば図５に示すように、方向性結合器４６を用いてもよい。送受信アンテナ９から送信する前に取り込む場合、ダミー切換えスイッチ４７、ダミー負荷器４８を設けてダミー負荷器側にダミー切換えスイッチ３７を切換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…基地局受信アンテナ、２…増幅器、３…第１ミキサ、４…ＢＰＦ、５…第２ミキサ、６…ＢＰＦ、７…Ａ／Ｄ変換器、８…第一復調部、９…送受信アンテナ、１０…送受信切換えスイッチ、１１…増幅器、１２…第１ミキサ、１３…ＢＰＦ、１４…ＴＣＸＯ、１５…第２ミキサ、１６…ＢＰＦ、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…第一周波数計測部、１９…第二復調部、２０…第一受信用シンセサイザ、２１…第二受信用シンセサイザ、２２…送信用シンセサイザ、２３…ＶＣ−ＴＣＸＯ、２４…Ｄ／Ａ変換器、２５…周波数制御部、２６…増幅器、２７…直交変調部、２８…Ｄ／Ａ変換器、２９…変調部、３０…受信信号処理部、３１…受信信号処理部、３２…送信信号処理部、３３…切換えスイッチ、３４…第二周波数計測部、３５…周波数誤差検出部、３６、３７…ミキサ、３９、３９…ＬＰＦ、４０…π／２移相器、４１…第一受信回路、４２…送受信回路、４３…送信回路、４４…第二受信回路、４６…方向性結合器、４７…ダミー切換えスイッチ、４８…ダミー負荷器、４９…搬送波。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消防無線など基地局との無線通信に使用される送受信機に関するものである。さらに詳しくは、送受信機内に設けられた局部発振器の温度変化や経時変化による発振周波数の変動による送信時の送信周波数の変動を補償する送受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
業務用の狭帯域デジタル無線通信システムは、標準規格のＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６１に、基地局から送信されてくる安定した周波数の信号に基づいて移動局での送受信に用いる発振信号を生成する内部基準クロックの周波数を制御してもよいとされている。この制御の従来例について以下説明する。
【０００３】
図６は第１の従来例（特許文献１）の送受信機を示すブロック図である。
この図６の送受信機は、無線回路部１０１、ロジック回路部１０２、アンテナ１１０、操作部１４６からなり、無線回路部１０１は、アンテナ共用器１１１を介して受信回路と送信回路へ接続されている。
【０００４】
受信回路は、無線回路部１０１内のアンテナ共用器１１１からの受信信号を増幅器１１２で増幅し、増幅した受信信号を第１ミキサ１１３と第２ミキサ１１６によって受信信号の周波数を２回ダウンコンバートし、増幅器１１９を介して受信信号を復調する復調部１２０、さらに前記ロジック回路部１０２内のＡ／Ｄ変換器１３３を介して受信信号処理部１４３で信号処理をして音声信号を出力する。
送信回路は、ロジック回路部１０２内の送信信号処理部１４２で入力された音声信号をデジタル処理してからＤ／Ａ変換器１３０でアナログ信号に変換後、無線回路部１０１内の変調部１２１で変調した信号を増幅器１２２で増幅し、第２ミキサ１２３、第１ミキサ１２５によって送信信号の周波数を２回アップコンバートし、送信アンプである増幅器１２７を介してアンテナ共用器１１１へ送りアンテナ１１０から送信される。
【０００５】
ロジック回路１０２内には制御部１４４が設けられ、受信信号処理部１４３では音声信号を出力するための信号処理と共に、基地局から送信される周波数情報を検出し、制御部１４４に供給する。制御部１４４では、この周波数情報とＶＣ−ＴＣＸＯ（電圧制御温度補償型水晶発振器）１２８の発振周波数とを比較し、周波数偏差Δｆを算出する。そして、制御部１４４は、この周波数偏差Δｆが零となるようにＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数を制御するデジタル電圧を発生し、Ｄ／Ａ変換器１３２を介してＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の周波数調整端子に印加する。これによってＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数は、基地局の発振周波数に基づいてＡＦＣ制御される。また、温度検出部１２９からの温度情報は、Ａ／Ｄ変換器１３１を介して制御部１４４に供給され、制御部１４４でＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数の制御に用いられる。
このＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振信号は、第１ＰＬＬ回路１１５、第２ＰＬＬ回路１１８の基準クロックとして接続されている。
【０００６】
第１ＰＬＬ回路１１５は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振信号を基準クロックとしてＶＣＯ（電圧制御発振器）１１４、ＶＣＯ１２６の発振周波数を制御する。ＶＣＯ１１４は受信側の第１局部発振回路としてミキサ１１３に接続し、ＶＣＯ１２６は送信側の第２局部発振回路としてミキサ１２５に接続している。
第２ＰＬＬ回路１１８は、ＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振信号を基準クロックとしてＶＣＯ１１７、ＶＣＯ１２４の発振周波数を制御する。ＶＣＯ１１７は受信側の第１局部発振回路としてミキサ１１３に接続し、ＶＣＯ１２６は送信側の第２局部発振回路としてミキサ１２５に接続している。
【０００７】
以上の第１の従来例では、制御部１４４が、受信信号処理部１４３から出力される基地局からの送信周波数情報と、ＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数と、温度検出部１２９からの温度情報から記憶部１４５に記憶された補償用の情報に基づいてＶＣ−ＴＣＸＯ１２８に与える制御電圧を生成するようになっている。
基準となる基地局からの信号を受信していないときは、記憶部１４５に記憶された基地局からの信号を受信したときのＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の制御電圧の値を基に制御電圧を生成する。
【０００８】
次に第２の従来例について説明する。
消防無線などで使用される移動局の送受信機は、図７に示すように、基地局からの指令、連絡などが送られてくる信号を受信する受信回路と、基地局への送信または、他の移動局（現場の緊急車両など）相互間での通信に使用される１波単信方式の送受信回路とで構成されていて、基地局との通信は２波複信方式となり、他の移動局との通信は１波単信方式となる。
この図７に示す送受信機は、基地局からの送信信号を受信するための第一受信回路４１と基地局受信アンテナ１、及び送信回路４３と第二受信回路４４からなる送受信回路４２と送受信アンテナ９で構成されている。
【０００９】
第一受信回路４１は、基地局受信アンテナ１から増幅器２、第１ミキサ３、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）４、第２ミキサ５、ＢＰＦ６、Ａ／Ｄ変換器７、第一復調部８で構成され、受信信号処理部３０に接続されている。
【００１０】
また、第一復調部８の出力は、第一周波数計測部１８、周波数制御部２５、Ｄ／Ａ変換器２４で構成して、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御するための制御電圧を生成してＶＣ−ＴＣＸＯ２３に入力している。
このＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号は、並列に接続された第一受信用シンセサイザ（ＰＬＬ回路）２０、第二受信用シンセサイザ２１及び送信用シンセサイザ２２の基準クロックとなり、２０、２１、２２の各センセサイザ回路は局部発振信号を生成して第１ミキサ３、１２及び直交変調部２７へ入力されている。
また、第一受信回路４１の第２ミキサ５と第二受信回路４４の第２ミキサ１５には、局部発振用のＴＣＸＯ（温度補償型水晶発振器）１４が接続されている。
【００１１】
送受信回路４２は、送信回路４３と第二受信回路４４とで構成され、それぞれ送受信アンテナ９に送受信切換えスイッチ１０を介して接続されている。
第二受信回路４４は、前記送受信切換えスイッチ１０の一方の端子から増幅器１１、第１ミキサ１２、ＢＰＦ１３、第２ミキサ１５、ＢＰＦ１６、Ａ／Ｄ変換器１７、第二復調部１９で構成され、受信信号処理部３１に接続されている。
【００１２】
送信回路４３は、送信信号処理部３２から変調部２９、Ｄ／Ａ変換器２８、直交変調部２７、増幅器２６で構成され、送受切換えスイッチ１０の他方の端子を介して送受信アンテナ９に接続されている。
【００１３】
以上の構成において、基地局受信アンテナ１に接続している第一受信回路は、基地局からの信号を受信した受信信号を増幅器２で増幅し、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号を基準クロックとして第一受信用シンセサイザ２０で生成される局部発振信号と第１ミキサ３にて混合することで受信信号の周波数をダウンコンバートして第１ＩＦ（中間周波）信号に変換し、さらにＴＣＸＯ１４の発振信号と第２ミキサ５にて混合して周波数をダウンコンバートして第２ＩＦ信号に変換する。
【００１４】
ＢＰＦ４により第１ＩＦ信号、ＢＰＦ６により第２ＩＦ信号の各々の必要な周波数帯域の信号だけを取り出し、Ａ／Ｄ変換器７で量子化して第一復調部８に入力する。第一復調部８に入力された信号は、第一復調部によりベースバンド信号（デジタル信号）に復調される。
この復調されたベースバンド信号は、受信信号処理部３０によりデジタル信号処理されて音声信号として再生される。
【００１５】
第二受信回路４４は、他の移動局からの信号を受信した受信信号を増幅器１１で増幅し、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号を基準クロックとして第二受信用シンセサイザ２１で生成される局部発振信号と第１ミキサ１２にて混合することで受信信号の周波数をダウンコンバートして第１ＩＦ（中間周波）信号に変換する。さらにＴＣＸＯ１４の発振信号と第２ミキサ１５にて混合して周波数をダウンコンバートして第２ＩＦ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１７で量子化して第二復調部１９に入力する。第二復調部１９に入力された信号は、第二復調部によりベースバンド信号（デジタル信号）に復調される。
この復調されたベースバンド信号は、受信信号処理部３１によりデジタル信号処理されて音声信号として再生される。
【００１６】
送信回路４３は、送信信号処理部３２で入力された音声信号をデジタル信号処理後、変調部２９で変調した信号をＤ／Ａ変換器２８でアナログ信号に変換し、直交変調器２７で送信用シンセサイザ２２から入力された搬送波とともに変調波が生成され、増幅器２６で増幅されて送受信切換えスイッチ１０に送られる。
【００１７】
また、第一復調部８により出力されるベースバンド信号より受信したシンボルから周波数誤差を第一周波数計測部１８により計測し、周波数制御部２５でこの計測した周波数誤差を最小となるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−２１９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図６に示す第１の従来例の送受信機では、受信信号を第１ＩＦ信号と第２ＩＦ信号に変換するために、周波数安定度が高いＶＣ−ＴＣＸＯ１２８を基準クロックとして２つのＰＬＬ回路１１５、１１８を用いて局部発振信号を生成している。ＰＬＬ回路を２つ使用することでＩＦ周波数の精度は向上するが、回路構成が複雑でかつ高価であり、また、消費電力も増加するという問題点があった。
【００２０】
図７に示す第２の従来例の送受信機では、第２ミキサ５、１５へ供給する第二局部発振信号をＴＣＸＯ１４の発振信号を用いるので、第１の従来例のような第２ＰＬＬ回路を必要とせず回路構成が簡単で安価である。
しかし、ＴＣＸＯ１４の発振周波数の補償は、発振器自身が行なう温度補償のみであって、発振器の経時変化などによる誤差の補償を行なえないため、設計上の発振周波数と実際の発振周波数との間に誤差を生じる可能性がある。
第２の従来例の送受信機の受信周波数の制御は、基地局からの周波数精度が高い信号を受信し、第１ミキサ３、第２ミキサ５によりそれぞれ第一ＩＦ周波数、第二ＩＦ周波数に変換して後段の第一復調部８から出力されるベースバンド信号の周波数を周波数計測部１８で計測し、誤差のない正規のベースバンド信号の周波数との誤差を周波数制御部２５で検出して、検出した誤差を打ち消すためのＶＣ−ＴＣＸＯ１２８の発振周波数を制御するデジタル電圧を出力し、Ｄ／Ａ変換器２４を介して制御されるＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を補正するようになっている。従って、ＴＣＸＯ１４の発振周波数に誤差が生じた場合、基地局からの受信信号に基づいてＶＣ−ＴＣＸＯ２３を制御して第一受信用シンセサイザで生成する第一局部発振周波数を変えることでＴＣＸＯ１４の発振周波数の誤差を補正する。また、このＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振信号は、送信回路の搬送波を生成するためのクロックにも用いられていて、ＴＣＸＯ１４の発振周波数に誤差によりＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数が補正されると、送信信号の周波数も変動して周波数の精度が落ちるという問題点があった。
【００２１】
本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたもので、基地局専用の第一受信回路に加えて一波単信方式の送受信回路を備えた送受信機において、送信時において基準クロックとなるＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御して送信周波数の精度を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の請求項１は、基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、前記第一受信回路で受信した信号を第一復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第一周波数計測部と、前記第二受信回路で受信した信号を第二復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第二周波数計測部と、前記第一周波数計測部で計測された周波数誤差と前記第二周波数計測部で計測された周波数誤差との差分を検出する周波数誤差検出部を設け、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機である。
【００２３】
本発明の請求項２は、基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、前記第一受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第一周波数計測部と、前記第二受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第二周波数計測部と、前記第一周波数計測部で計測された第二中間周波数と前記第二周波数計測部で計測された第二中間周波数の差分を検出する周波数誤差検出部を設け、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機である。
【００２４】
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の送受信機において、前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むためのスイッチを設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の請求項４は、請求項１または２記載の送受信機において、前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むための方向性結合器を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の請求項５は、請求項１または２記載の送受信機において、前記第一周波数計測部は前記第一受信回路が基地局からの送信信号を受信中に所定の時間毎に周波数を計測し、計測した周波数を次の計測まで保持し、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際に基地局からの送信信号を受信していない場合、前記保持した周波数を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１、２記載の発明によれば、自局の送信信号を第二受信回路に取り込み、取込んだ信号のベースバンド信号の周波数または第二中間周波数を計測し、基準となる基地局からの送信信号を受信し、そのベースバンド信号の周波数または第二中間周波数と比較して、その差分がなくなるようにＶＣ−ＴＣＸＯの発振周波数を制御することで、第二局部発振のＴＣＸＯの発振周波数の誤差を補正して自局の送信周波数の精度が向上するという効果を有する。
【００２８】
請求項３、４記載の発明によれば、自局が発信した送信信号を送信回路側から第二受信回路側へ取り込むための構成が極めて簡単であるという効果を有する。
【００２９】
請求項５記載の発明によれば、周波数の基準となる基地局からの信号は常時送信しているとは限らないので、基地局受信時に所定の時間毎に周波数を計測し、最新の計測値を保持することで、自局が送信する際に基地局からの送信信号を受信していない場合でも、保持した周波数を用いて周波数誤差検出部で誤差を検出が可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による送受信機の回路の実施例１を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は復調部のブロック図、（ｂ）は復調したＩＱ信号の大きさと位相を表すコンスタレーション図である。
【図３】周波数計測部の作用を説明するコンスタレーション図である。
【図４】本発明による実施例２を示すブロック図である。
【図５】本発明による実施例３を示すブロック図である。
【図６】第１の従来例を示すブロック図である。
【図７】第２の従来例を示すブロック図ある。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、前記第一受信回路で受信した信号を第一復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第一周波数計測部と、前記第二受信回路で受信した信号を第二復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第二周波数計測部と、前記第一周波数計測部で計測された周波数誤差と前記第二周波数計測部で計測された周波数誤差との差分を検出する周波数誤差検出部を設け、前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けることで、第二局部発振信号を生成する発振器の発振周波数の誤差を補正して自局の送信周波数の精度を向上させるようにする。
【実施例１】
【００３２】
次に、本発明の実施例１を説明する。
本発明の送受信機は、図１のブロック図で示した構成になっている。送受信機としての基本的な構成は、図７に示した第２の従来例と共通であり、この第２の従来例と共通な部分については説明を省略する。
本発明の送受信機が第２の従来例の送受信機と相違する点は、送信回路４３が基地局または他の移動局へ送信する際の送信信号を第二受信回路に取り込むための切換えスイッチ３３と、第二受信回路４４側の第二復調部１９に接続されベースバンド信号より受信したシンボルから周波数誤差を計測する第二周波数計測部３４を別途設け、この第二周波数計測部３４で計測した周波数誤差と第一復調部８に接続された第一周波数計測部１８で計測した周波数誤差とを周波数誤差検出部３５に入力し、基地局からの受信信号の周波数誤差と自局の送信信号の周波数誤差との差分を検出するようにした点にある。
そしてこの周波数誤差検出部３５で検出した差分値に基づいて前記周波数制御部２５によりＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を電圧制御するようにしたものである。
【００３３】
次に以上の構成の送受信機による作用を説明する。但し、送受信機としての一般的な送受信の作用については、図７と同様であるからその説明を省略する。
基地局からの送信信号が基地局受信アンテナ１で受信され、第一受信回路４１により第２ＩＦ信号が生成され、第一復調部８でベースバンド信号に復調される。
復調されたベースバンド信号は、受信信号処理部３０によりデジタル信号処理されて音声信号として再生されるとともに、第一周波数計測部１８によりベースバンド信号の周波数が計測される。
【００３４】
一方、送信回路４３が基地局または他の移動局へ送信する際、送信信号処理部３２で入力された音声信号をデジタル信号処理後、変調部２９で変調した信号をＤ／Ａ変換器２８でアナログ信号に変換し、直交変調器２７で送信用シンセサイザ２２から入力された搬送波とともに変調波が生成され、増幅器２６で増幅されて送受信切換えスイッチ１０に送られるとともに、切換えスイッチ３３によって、送信信号を第二受信回路に取り込むように送信回路側に切り換えられる。この時、送受信切換えスイッチ１０は、第二受信回路側のままで送信されない。
第二受信回路４４は、取込んだ送信信号を受信処理され第２ＩＦ信号が生成され、第二復調部１９でベースバンド信号に復調し、復調したベースバンド信号より受信したシンボルから周波数誤差を第二周波数計測部３４で計測される。
【００３５】
前記第一周波数計測部１８により計測された周波数誤差と、第二周波数計測部３４により計測された周波数誤差とが、周波数誤差検出部３５に入力されてその誤差が検出され、周波数制御部２５がその誤差を減少させる方向にＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御してから送受信切換えスイッチ１０を送信回路側に切り換えて本送信とする。
【００３６】
なお、図１では切換えスイッチ３３を増幅器１１と第１ミキサ１２との間に設けているが、取込む信号レベルが小さい場合には増幅器１１の前に設けてもよい。
さらに詳しい制御動作については後述する。
【００３７】
次に、各水晶発振子と各ＰＬＬの発振周波数について説明する。
基地局が移動局へ送信する基地局送信周波数をｆFH、移動局が基地局へ送信する送信周波数（移動局間通信用周波数でもある）をｆFL、第１ＩＦ周波数をｆIF1、第２ＩＦ周波数をｆIF2とし、送受信機のＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数をｆREF、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数ｆREFに対しての周波数偏差をΔα、ＴＣＸＯ１４の発振周波数をｆLO2、ＴＣＸＯ１４の発振周波数ｆLO2に対しての周波数偏差をΔβとすると、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３、ＴＣＸＯ１４の発振周波数は次のようになる。
ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数：ｆREF×(１＋Δα)…(１)
ＴＣＸＯ１４の発振周波数：ｆLO2×(１＋Δβ)…(２)
【００３８】
このとき、各シンセサイザ２０、２１、２２の発振周波数は、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数と同じ周波数偏差を有するため、次のようになる。
第一受信用シンセサイザ２０の発振周波数：ｆLO1H＝(ｆFH＋ｆIF1)×(１＋Δα)…(３)
第二受信用シンセサイザ２１の発振周波数：ｆLO1L＝(ｆFL＋ｆIF1)×(１＋Δα)…(４)
送信用シンセサイザ２２の発振周波数：ｆFLT＝ｆFL×(１＋Δα)…(５)
【００３９】
式(３)(４)より、第１ミキサ３、１２から出力される第１ＩＦ周波数は、次のようになる。
第一受信回路４１の第１ＩＦ周波数：ｆIF1H＝ｆIF1×(１＋Δα)＋ｆFH×Δα…(６)
第二受信回路４４の第１ＩＦ周波数：ｆIF1L＝ｆLO1L−ｆFLT＝ｆIF1×(１＋Δα)…(７)
【００４０】
式(６)(７)により、第２ミキサ５、１５から出力される第２ＩＦ周波数は、次のようになる。
第一受信回路４１の第２ＩＦ周波数：ｆIF2H＝ｆIF1×(１＋Δα)＋ｆFH×Δα−ｆLO2×(１＋Δβ)…(８)
第二受信回路４４の第２ＩＦ周波数：ｆIF2L＝ｆIF1×(１＋Δα)−ｆLo2×(１＋Δβ)…(９)
【００４１】
従って、第一周波数計測部１８と第二周波数計測部３４で計測した周波数の差分(ｆIF2H−ｆIF2L)をとると、ＴＣＸＯ１４の発振周波数偏差Δβが相殺されて、周波数誤差はｆFH×Δαの項のみが残る。
この周波数誤差が０になるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を制御すると、Δα＝０となり、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を基地局から送信信号の周波数に正確に追従させることができる。
その結果、送受信機の内部基準クロックは、ＴＣＸＯ１４の発振周波数（第２局部発振周波数）の偏差に影響されることなく、基地局の送信周波数に正確に追従することができる。
【００４２】
次に、第一周波数計測部１８による受信周波数の計測から周波数制御部２５によるＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御について詳しく説明する。
まず、第一復調部８は、図２（ａ）に示すように、第２ＩＦ信号とπ／２移相器４０によりこの第２ＩＦ信号の搬送波４９と位相をπ／２遅らせたクロック信号とをミキサ３６、３７で乗算（混合）し、ＬＰＦ３８、３９で高調波成分を抑制してＩＱ信号（ベースバンド信号）を出力する。
このＩＱ信号と搬送波の位相、振幅との関係を図２（ｂ）に示すようなコンスタレーションで表すことができる。ＱＰＳＫ変調方式の場合は、シンボルの位置が白丸の位置となる。１／４πシフトＱＰＳＫ変調方式の場合は、シンボルの位置が白丸と黒丸の位置が交互になる。
【００４３】
第一周波数計測部１８は、基地局からの信号を受信、復調している時に、受信信号のシンボルから位相変化量Δθ、周波数変化量Δｆを検出する。
第二周波数計測部３４は、自局の送信信号を受信した信号のシンボルから位相変化量Δθ、周波数変化量Δｆを検出し、検出した位相変化量Δθを数フレームにわたって平均し、周波数に換算して周波数誤差とする。
それぞれの位相変化量Δθの検出は、図３に示すように、前回検出のシンボルの位置から予測した基準位置を（Ｉ１，Ｑ１）、実際の検出したシンボルの位置を（Ｉ２，Q２）として、Δθ＝ｔａｎ-1(Ｑ２／Ｉ２)−ｔａｎ-1(Ｑ１／Ｉ１)により検出する。
周波数変化量Δｆは、シンボルレート（変調速度）が４８００ｓｐｓの場合、Δｆ＝Δθ／２π×４８００により換算される。
【００４４】
周波数誤差検出部３５は、第一周波数計測部１８の計測結果と、第二周波数計測部３４の計測結果との差分を演算して出力する。
周波数制御部２５は、周波数誤差検出部３５で演算された周波数の差分値が、許容値（例えば、±２００Ｈｚ以内）を超えた場合にＶＣ−ＴＣＸＯ２３の制御電圧を調整して、次の制御を行なう。
【００４５】
第二周波数計測部３４で計測された周波数が、第一周波数計測部１８で計測された周波数よりも大きい場合、発振周波数を引き下げるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３への制御電圧を調整する。
逆に、第二周波数計測部３４で計測された周波数が、第一周波数計測部１８で計測された周波数よりも小さい場合、発振周波数を引き上げるようにＶＣ−ＴＣＸＯ２３への制御電圧を調整する。
つまり、自局の送信周波数の方が高い場合にはＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数引き下げて送信周波数を低くし、自局の送信周波数の方が低い場合にはＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数を引き上げて送信周波数を高くする。
【００４６】
以上、自局が基地局または他の移動局へ送信する際、送信信号を第二受信回路４４に取り込んでその周波数を第二周波数計測部３４で計測して、周波数誤差検出部３５による誤差検出を行い、ＶＣ−ＴＣＸＯ２３への制御電圧を調整して送信周波数を補正するとしているが、送信中に送信信号の周波数を第二周波数計測部３４で計測し、周波数誤差検出部３５による誤差を検出し保持して、次の送信時に保持していた誤差に基づいて周波数制御部２５を作動させて送信周波数を補正してもよい。
なお、自局が基地局または他の移動局へ送信する際、基地局が移動局に対して送信しているとは限らないので、第一受信回路４１が基地局からの信号を受信している際、第一周波数計測部１８で所定の時間毎に基地局からの信号の周波数を計測し、最新の計測値を保持して、自局が送信する際の送信周波数の補正に最新の計測値を用いるようにする。
【実施例２】
【００４７】
以上の実施例では、第一復調部８で復調されたベースバンド信号と、第二復調部１９で復調されたベースバンド信号とにより誤差を検出してＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御を行なうようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、図４に示すように、第一受信回路４１のＡ／Ｄ変換器７からの出力された第２ＩＦ周波数と、第二受信回路４４のＡ／Ｄ変換器１７から出力された第２ＩＦ周波数との周波数誤差検出部３５で誤差を検出してＶＣ−ＴＣＸＯ２３の発振周波数の制御を行なうようにしてもよい。
【実施例３】
【００４８】
実施例１、２では、切換えスイッチ３３を用いて、送信回路４３から第二受信回路４４へ自局の送信信号を取り込むようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば図５に示すように、方向性結合器４６を用いてもよい。送受信アンテナ９から送信する前に取り込む場合、ダミー切換えスイッチ４７、ダミー負荷器４８を設けてダミー負荷器側にダミー切換えスイッチ３７を切換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…基地局受信アンテナ、２…増幅器、３…第１ミキサ、４…ＢＰＦ、５…第２ミキサ、６…ＢＰＦ、７…Ａ／Ｄ変換器、８…第一復調部、９…送受信アンテナ、１０…送受信切換えスイッチ、１１…増幅器、１２…第１ミキサ、１３…ＢＰＦ、１４…ＴＣＸＯ、１５…第２ミキサ、１６…ＢＰＦ、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…第一周波数計測部、１９…第二復調部、２０…第一受信用シンセサイザ、２１…第二受信用シンセサイザ、２２…送信用シンセサイザ、２３…ＶＣ−ＴＣＸＯ、２４…Ｄ／Ａ変換器、２５…周波数制御部、２６…増幅器、２７…直交変調部、２８…Ｄ／Ａ変換器、２９…変調部、３０…受信信号処理部、３１…受信信号処理部、３２…送信信号処理部、３３…切換えスイッチ、３４…第二周波数計測部、３５…周波数誤差検出部、３６、３７…ミキサ、３９、３９…ＬＰＦ、４０…π／２移相器、４１…第一受信回路、４２…送受信回路、４３…送信回路、４４…第二受信回路、４６…方向性結合器、４７…ダミー切換えスイッチ、４８…ダミー負荷器、４９…搬送波。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、
前記第一受信回路で受信した信号を第一復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第一周波数計測部と、
前記第二受信回路で受信した信号を第二復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第二周波数計測部と、
前記第一周波数計測部で計測された周波数誤差と前記第二周波数計測部で計測された周波数誤差との差分を検出する周波数誤差検出部を設け、
前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機。
【請求項２】
基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、
前記第一受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第一周波数計測部と、
前記第二受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第二周波数計測部と、
前記第一周波数計測部で計測された第二中間周波数と前記第二周波数計測部で計測された第二中間周波数の差分を検出する周波数誤差検出部を設け、
前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機。
【請求項３】
前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むためのスイッチを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【請求項４】
前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むための方向性結合器を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【請求項５】
前記第一周波数計測部は前記第一受信回路が基地局からの送信信号を受信中に所定の時間毎に周波数を計測し、計測した周波数を次の計測まで保持し、
前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際に基地局からの送信信号を受信していない場合、前記保持した周波数を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【請求項１】
基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、
前記第一受信回路で受信した信号を第一復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第一周波数計測部と、
前記第二受信回路で受信した信号を第二復調部で復調したベースバンド信号より受信周波数の周波数誤差を計測する第二周波数計測部と、
前記第一周波数計測部で計測された周波数誤差と前記第二周波数計測部で計測された周波数誤差との差分を検出する周波数誤差検出部を設け、
前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機。
【請求項２】
基地局からの送信信号を受信し、復調する第一受信回路と、基地局からの送信周波数と異なる周波数の信号を送信する送信回路と受信し、復調する第二受信回路からなる一波単信方式の送受信回路を有し、前記第一受信回路と前記第二受信回路の各々の第一局部発振信号及び前記送信回路の送信信号を生成するための共通の基準クロックとなる電圧制御型発振器と、前記第一受信回路と前記第二受信回路の共通の第二局部発振信号を生成する発振器を有する送受信機において、
前記第一受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第一周波数計測部と、
前記第二受信回路で受信した信号の第二中間周波数を計測する第二周波数計測部と、
前記第一周波数計測部で計測された第二中間周波数と前記第二周波数計測部で計測された第二中間周波数の差分を検出する周波数誤差検出部を設け、
前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際、送信信号を前記第二受信回路に取り込んで、前記周波数誤差検出部で検出された誤差を減少させるように前記電圧制御型発振器の発振周波数を制御する周波数制御部を設けたことを特徴とする送受信機。
【請求項３】
前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むためのスイッチを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【請求項４】
前記送信回路からの送信信号を前記第二受信回路側へ取り込むための方向性結合器を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【請求項５】
前記第一周波数計測部は前記第一受信回路が基地局からの送信信号を受信中に所定の時間毎に周波数を計測し、計測した周波数を次の計測まで保持し、
前記送信回路で基地局または他の移動局へ信号を送信する際に基地局からの送信信号を受信していない場合、前記保持した周波数を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７４３９１（Ｐ２０１３−７４３９１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０７８５（Ｐ２０１１−２１０７８５）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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