JP2000517518A - ディジタル通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＡＦＣループを備えたページャーのようなディジタル通信装置は公知である。このような受信機において、強い隣接したチャネルへの誤った同調を防止するため、周波数オフセット補償を制限されたレンジに亘り行う必要がある。ロバストＡＦＣ制御ループは、短期周波数ドリフトと長期周波数ドリフトを分離するため設けられる。これを用いて最適な短期補償が行われ得る。或いは、より大きな温度ドリフト及び経年変化ドリフトを許容することによりコスト削減が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】 ディジタル通信装置 本発明は、局部周波数発生器に接続されたミキサを有する受信機と、上記受信 機に接続された復調器と、上記復調器に接続され、上記局部周波数発生器の出力 周波数を表す周波数値と所望の同調周波数を表す周波数値の差である周波数オフ セット値を与えるため配置されたマイクロコントローラと、上記周波数オフセッ ト値に依存して上記局部周波数発生器の周波数を調整する周波数調整手段とを含 むディジタル通信装置に関する。この種のディジタル通信装置には、ページャー が含まれ、或いは、セルラ若しくはコードレス電話機等のような他の適当なディ ジタル通信装置が含まれる。受信機には、スーパーヘテロダイン受信機と、直接 変換用直角受信機、或いは、他の適当な受信機が含まれる。 この種のディジタル通信装置は、欧州特許出願EP 0 735 675 A2に記載されて いる。従来の装置は、局部発振器の周波数と所望の同調周波数との差である周波 数オフセットに従って局部発振器の周波数を調整する自動周波数制御（ＡＦＣ） ループを有する。強い隣接したチャネルへの誤った同調を回避するため、かかる 通信装置では、周波数オフセット補償は制限されたレンジで行われる必要がある 。従来の通信装置は、ＡＦＣ制御ループに対する温度の影響を考慮するため温度 センサを有する。かかる温度センサは通信装置を複雑化する。その上、経年変化 のような長期の影響を考慮する手段についての記載はない。このため、結局、通 信装置はその仕様から外れる可能性がある。 本発明の目的は、長期及び短期の両方の周波数ドリフトの影響を考慮する非常 にロバスト性のある通信装置を提供することである。 このため、本発明による通信装置は、長期周波数ドリフトが短期周波数ドリフ トから分離されるように周波数オフセット値を処理するためマイクロコントロー ラが設けられ、これにより、周波数調整手段は分離された長期周波数ドリフトに 従って更新される周波数調整基準値を有する。その結果として、全ての環境下で 、短期周波数ドリフト、又は、相互チャネル干渉によって誘起されるドリフトを 補償するため最大の自由度が得られる。或いは、コスト削減が、大きい温度ドリ フト及び経年変化ドリフトを許容することにより達成される。本発明は、周波数 調整基準値が、上記局部周波数発生器の基準水晶のような通信装置の部品に経年 変化によって生じるような長期周波数ドリフトに追従するよう比較的長い期間に 亘って適応されるという考えに依拠している。また、経年変化と同様の影響を生 ずる現象は補償される。このような現象の中には、受信機が、例えば、落下する ことにより衝撃を受けたときの水晶発振器のパラメータ値の突然の変化が含まれ る。このような準短期ドリフトは、最初に、部分的に補償され得る短期オフセッ トに加わり、最後に、ドリフト補償機構によって長期ドリフトの影響として最終 的に考慮されるので完全に補償される。 本発明によるディジタル通信装置の実施例は従属請求項に記載されている。請 求項２によれば、工場内でディジタル通信装置は、販売される前に光学的にアラ イメントされる。請求項３によれば、短期ドリフトと長期ドリフトの間で十分な 分離が実現され、これにより、例えば、短期平均化が数分間に亘って行われ、長 期平均化が数ヶ月に亘って行われ得る。請求項４によれば、非線形関係、又は、 基準値と制御値の間の他の所定の関係が考慮され、一方、請求項５によれば、そ の有利な実施例が得られる。請求項６は、ページャーの周波数オフセット値の適 切な測定が行われる。一般的に、復調器はディジタル復調器である。かかる復調 器は周波数オフセット値を供給する能力をもつ。 以下、一例として添付図面を参照して本発明を説明する。図面中、 図１は本発明によるディジタル通信装置の機能的ブロック構成を概略的に示す 図であり、 図２は本発明によるハードウェア・ソフトウェア混成式の周波数調整の実現例 を示す図であり、 図３は、周波数調整の動作を説明するため、時間の関数として周波数オフセッ トを表すグラフであり、 図４は、長期オフセット補償のフローチャートであり、 図５は、短期オフセット補償のフローチャートであり、 図６は、周波数調整の動作を更に説明するため、レジスタを示す図である。 全図面を通じて、同じ参照番号は同じ性状を示すため使用される。 図１は、本発明によるディジタル通信装置１の概略的な機能的ブロック構成図 である。ディジタル通信装置１は、ミキサを有する受信機に接続されたアンテナ ２を有する。このような通信装置の構造は周知であり、これ以上詳細には説明し ない。ディジタル通信装置１は、受信路内のミキサに接続された局部周波数発生 器としての局部発振器３を更に有する。復調器４はミキサ（図示しない）の出力 に接続される。局部周波数発生器は、制御型シンセサイザなどのおゆな他の適当 な装置でも構わない。好ましくは、直交信号Ｉ及びＱが得られるように直角復調 が行われる。復調器４は、復調されたデータｄｔａと、周波数オフセット値ｏｆ ｆｓとを供給する。かかる復調器４はそれ自体周知である。周波数オフセット値 ｏｆｆｓは、局部発振器３の出力周波数を表す周波数値と、所望の同調周波数を 表す周波数値の差である。ディジタル通信装置１が選択性ぺージャーである場合 、かかるページャーは特定のチャネルに同調され得る。ページャー又は他の適当 なディジタル通信装置が望ましくない隣接したチャネルに同調することは防止さ れるべきである。この ような状況は、周波数調整ループが適切に動作しない場合に生じ得る。本発明に よれば、非常にロバスト性のある周波数調整ループ（自動周波数調整ＡＦＣ）が 設けられ、特に、例えば、経年変化によって誘起される長期ドリフトの影響を除 去するだけではなく、例えば、短期温度変化によって生じる短期ドリフトの影響 も除去する。かかるＡＦＣは、短期周波数ドリフトと長期周波数ドリフトを分離 することにより行われる。周波数調整手段は、分離された長期周波数ドリフトに 従って更新される周波数調整基準値ＲＥＦを含むように構成される。分離は、Ｒ ＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びＲＯＭメモリと、レジスタとを有するマイクロコントロ ーラ５において、測定された周波数オフセット値ｏｆｆｓを別々に平均化するこ とにより行われる。このようなマイクロコントローラの構成は周知であるので、 これ以上詳細には説明しない。例えば、短期平均化は処理ブロック６で分単位に 行われ、長期平均化は処理ブロック７で月単位に行われる。夫々の平均化の結果 は、合成ブロック８で合成される。適切なＡＦＣ初期値を得るため、初期アライ メントは、アライメント値ＡＬＧＮを合成ブロック８に挿入することにより工場 内で行われる。好ましくは、アライメントは、ＡＦＣがＡＦＣレンジの中間に設 定されるように行われる。また、オフセットは零に調整される。或いは、アライ メントは、他の手動アライメントを要することなくオフセットを零に設定するソ フトウェアルーチンを用いて実行してもよい。合成ブロック８の出力はディジタ ル・アナログ変換器９に供給され、ディジタル・アナログ変換器９の出力電圧は フィルタ１０に供給される。フィルタ１０は、抵抗１１とキャパシタ１２とコイ ル１３とにより構成される。反対側で、コイル１３は、キャパシタ１４とバリキ ャップ（バラクター）１５の接合部に接続され、キャパシタ１４とバリキャップ １５の直列回路は、局部発振器３の水晶１６と並列に接続される。 図２は、本発明による周波数調整のソフトウェア／ハードウェア 混合式の実現例を示す図である。周波数オフセット検出器２０は、復調器４内に 構成される。レジスタ２１は、ディジタル・アナログ変換器を駆動する現在のＡ ＦＣ制御値を格納する。周波数オフセット検出器２０によって検出された新しい 周波数オフセットｏｆｆｓは、オフセット・ＡＦＣ値変換器２３内でＡＦＣ値に 変換された後、新しいＡＦＣ制御値レジスタ２２に供給される。規則的な時間間 隔で、短期補償ブロック２４で示される短期補償ループは、レジスタ２１に格納 されるような現在のＡＦＣ制御値を更新する。レジスタ２５に格納されるような オフセット補償限界は、この更新のための入力として使用される。オフセット補 償限界は特定のアプリケーションによって決定され、固定値である。メッセージ ページャーの場合、例えば、オフセット補償限界値は２ｋＨｚでも構わない。レ ジスタ２６に格納され、長期補償ブロック２７で示される長期補償ループによっ て供給されるようなＡＦＣ基準値ＲＥＦは、レジスタ２１に格納されている現在 のＡＦＣ制御値を更新するため第２の入力として使用される。基準値ＲＥＦは、 長期補償ループによって生成されるような経年変化情報を表わす。上記の通り、 ＡＦＣ基準値ＲＥＦは、非常に低いレートで更新される。一例として、現在のＡ ＦＣ制御値が４ｋＨｚであり、実際の受信機のオフセットが３ｋＨｚである場合 を考える。検出器２０は、−１ｋＨｚの新しいオフセットｏｆｆｓを検出する。 加算ブロック２８における加算後、新しいＡＦＣ制御値は、ディジタル通信装置 １の実際の周波数オフセットに一致する＋３ｋＨｚになる。短期補償ループの最 大オフセット補償レンジが２ｋＨｚに制限されているとしても、短期補償ループ の限界はＡＦＣ基準値ＲＥＦに関係するので、３ｋＨｚを補償することができる 。本例の場合、長期間、例えば、数ヶ月に亘って＋２．５ｋＨｚの長期オフセッ トが検出されると考えられる。 図３には、周波数調整の動作を説明するため、時間ｔの関数として周波数オフ セットのグラフが示されている。経年変化によって生 ずる周波数オフセットｏｆｆｓは、ｐｐｍ単位で表示され、曲線３０に従って変 化する。曲線３０の直ぐ下には、更新された基準値ＲＥＦが時間ｔの関数として 表示されている。また、正側オフセット補償限界曲線３１及び負側オフセット補 償限界曲線３２が示されている。本発明によれば、正側及び負側の補償のフルレ ンジＲ１及びＲ２は、途中の時間に得られる。ＡＦＣ基準値ＲＥＦは、ＲＡＭに 格納される。ＲＡＭに格納されたこの基準値は、例えば、一日に一回ずつのよう な一定間隔でＥＥＰＲＯＭにコピーされる。これは、電源電圧がＲＡＭ保持電圧 より降下した場合に、長期基準値を失わないためである。このような状況は、デ ィジタル通信装置１の電源バッテリーを交換する場合に生じる。受信機が強い隣 接したチャネルに誤って同調しないように、補償レンジは制限される必要がある 。本発明による長期オフセット補償と短期オフセット補償の分離が行われない場 合、正側オフセットレンジ又は負側オフセットレンジのいずれか一方は、途中で 補償レンジから外れる。 図４には、長期オフセット補償のフローチャートが示されている。ブロック４ ０において、オフセットｏｆｆｓが測定される。ブロック４１において、測定さ れたオフセット値ｏｆｆｓはＡＦＣ値のnew-AFCに変換される。ブロック４２に おいて、新しいＡＦＣ値であるnew-AFCはレジスタ２２に格納される。ブロック ４３において、ｎが整数値を表すとき、ＡＦＣ基準値ＲＥＦは、 ＡＦＣ基準値ＲＥＦ＋（（new-AFC−ＡＦＣ基準値）／２ⁿ）になる。ブロック ４５において、新しい長期ＡＦＣ値の決定が終了する。上記の計算は、１ヶ月間 のような長期間に亘る新しいＡＦＣ制御値の算術平均である。 図５は、短期オフセット補償のフローチャートである。ブロック５０において 、オフセットｏｆｆｓが測定され、ブロック５１において、新しいＡＦＣ値new- AFCに変換され、ブロック５２で新しいＡＦＣ値new-AFCはレジスタ２２に格納さ れる。ブロック５３にお いて、格納された新しいＡＦＣ制御値はＡＦＣ基準値ＲＥＦから減算され、減算 の結果は、オフセット補償限界ｏｆｆ＿ｌｉｍと比較される。比較の結果が負で あるとき、ブロック５４において、 現在のＡＦＣ制御値：＝新しいＡＦＣ制御値 とされる。さもなければ、ブロック５５において、現在のＡＦＣ制御値は、ＡＦ Ｃ基準値ＲＥＦと、オフセット補償限界ｏｆｆ＿ｌｉｍの和になる。ブロック５ ６において、短期補償が終了する。 図６は、長期周波数調整の動作を更に説明するためレジスタを示す図である。 現在のＡＦＣ基準値ｐｒｅｓ＿ＲＥＦは、例えば、６ビットであり、例えば、２ １ビットの長いレジスタの最上位６ビットして格納される。ＡＦＣ基準値ｐｒｅ ｓ＿ＲＥＦは工場アライメントの際に設定できる。６ビットの計算された新しい 平均ＡＦＣ値ｎｅｗ＿ＡＦＣは、現在のＡＦＣ値ｐｒｅ＿ＡＦＣから減算される 。得られた差は、２１ビットレジスタの最下位ビット部分に加算される。これに より、２¹⁵で分割された差が基準値に加算され、平均的な差が基準値に加算又は 減算される前に、２¹⁵回の計算が必要とされる。そのため、毎分１回の計算を仮 定すると、持続的な差が基準値に達するまでに、３２７６８分、すなわち、約２ ３日を要する。この長期間の間に、全ての温度変化が平均化され、真の経年変化 補償が実現される。 上記の説明から、請求の範囲の請求項に記載された本発明の精神及び範囲内で 種々の変形をなし得ること、並びに、本発明は上記の例に制限されないことは、 当業者にとって明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 局部周波数発生器に接続されたミキサを有する受信機と、上記受信機に接 続された復調器と、上記復調器に接続され、上記局部周波数発生器の出力周波数 を表す周波数値と所望の同調周波数を表す周波数値の差である周波数オフセット 値を与えるための構造を有するマイクロコントローラと、上記周波数オフセット 値に依存して上記局部周波数発生器の周波数を調整する周波数調整手段とを含む ディジタル通信装置であって、 上記マイクロコントローラは、長期周波数ドリフトが短期周波数ドリフトから 分離されるように上記周波数オフセット値を処理するための構造を有し、 上記周波数調整手段は上記分離された長期周波数ドリフトに従って更新される 周波数調整基準値を含むことを特徴とするディジタル通信装置。 ２． 上記周波数調整手段は上記周波数オフセットが零になるように初期にアラ イメントされる請求項１記載のディジタル通信装置。 ３． 上記短期ドリフト及び上記長期ドリフトは実質的に異なる長さの平均化時 間に亘って上記周波数オフセット値を夫々に平均化することによって決定される 請求項１又は２記載のディジタル通信装置。 ４． 周波数調整制御値及び上記周波数調整基準値は所定の関数に従って相互に 関連付けられる請求項３記載のディジタル通信装置。 ５． 上記所定の関数は上記マイクロコントローラ内にルックアップテーブルと して格納される請求項４記載のディジタル通信装置。 ６． 上記ディジタル通信装置はページャーであり、上記周波数オフセット値は 上記ページャーによって受信された同期語で決定される、請求項３記載のディジ タル通信装置。