JP2002077288A - 閉ループ周波数制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェーザーレート補償に基づく閉ループ周波
数制御システムを提供する。 【解決手段】 閉ループ周波数制御は、隣接送信チャネ
ル又はサブチャネルの非常に近接したパッキングについ
て、受信信号周波数及び公称信号周波数の間での周波数
不整合を検出することによって、交差チャネル干渉を最
小にすることができることを可能とする。直交振幅変調
（ＱＡＭ）を使用するシステムについて、周波数不整合
は、フェーザー回転フィルタを使用して受信されたコン
ステレイションの回転を検出することによって検出する
ことができる。一旦フェーザー回転が検出されると、周
波数誤差値が導かれ、補正値は受信ユニットから送信ユ
ニットに送信され、送信ユニットのためにその送信周波
数を調整する指示を伴う。ドップラー周波数シフトから
生じる送信信号への周波数不整合は、不注意な発振器不
整合と同様に補償することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、無線通信方
式における周波数制御に関し、より詳細には、フェーザ
ーレート補償に基づく閉ループ周波数制御システムに関
する。

【発明の背景】代表的な通信システムは、一つ以上の遠
隔ユニット（一般に加入者ユニット、モバイルユニット
などと呼ばれる）及びベースユニット（しばしば基地
局、レピータ、セルなどと呼ばれる）を含む。遠隔ユニ
ット及びリピータは、所定の定義済み通信チャネル上で
通信される。これらのチャネルは、中心周波数と呼ばれ
る定義済み周波数を中心に集中する。

【０００２】遠隔ユニットは、中心周波数を中心にほぼ
正確に集中した信号を送信することが望ましいが、常に
そのようになる訳ではない。遠隔ユニットが送信する周
波数を発生させる発振器は、時として固有の不正確さを
有し、これにより、所望の周波数（例えば多くの市販の
発振器は、通常の中心周波数８５０ＭＨｚにおいて、プ
ラスマイナス２０００Ｈｚまたは代表的には２．５ｐｐ
ｍの精度をもつに過ぎない。）からの偏差を生じる。こ
の不正確は、時間の経過や周囲の状況例えば温度、湿度
等の変化に応じて変動するかもしれない。モバイルユニ
ットは、自動周波数制御を使用して環境の状況に起因す
るオフセットを追跡し、受信したリピータ信号に周波数
を調整する。

【０００３】物理的な装置に固有の不正確に加えて、遠
隔ユニットが移動中例えば移動中の車両内におけるラジ
オや携帯電話の場合、送信された信号のドップラー偏移
の結果として周波数オフセットが生じる。ドップラー効
果は、送信された信号に１００Ｈｚ、２００Ｈｚまたは
それ以上の周波数オフセットを与える。ドップラー偏移
は送信された信号に印加される実際の物理的な周波数オ
フセットを表すので、ドップラー偏移は移動受信器の内
部で補正することができない。

【０００４】遠隔ユニットはその所望の中心周波数から
逸脱するので、２つ以上の遠隔ユニットの送信された信
号が、周波数帯域において重なる危険が生じ、従って、
リピータで受信される信号は互いに干渉し合う。この干
渉は、結果として受信した情報信号の劣化または損失と
なる。

【０００５】大部分の先行技術システムにおいて、周波
数帯域（または、同じ送信器及びドップラー偏移が全て
ほぼ同じで使用される複数のサブキャリア周波数）につ
いて、遙かに離れた周波数チャンネルで個々の遠隔ユニ
ットが放送される。したがって、所望の中心周波数から
の偏差は、重大な劣化を引き起こさなかった。しかしな
がら、周波数帯域がますます混雑するにつれて、また、
割当て周波数チャネルがより狭くなるにつれて（従って
中心周波数が互いに近接して）、遠隔ユニットによって
送信される周波数における偏差の影響は、ますます重要
になっている。

【０００６】従って、遠隔ユニットによって送信される
信号のドップラー偏移を補償するために、遠隔ユニット
が送信する周波数を適宜制御するシステム及び方法につ
いての要請が当業界に存在する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】１つの態様において、本
発明は、通信システムにおける周波数の制御方法を提供
する。この方法は、中心周波数の周囲に集中した信号を
加入者ユニットから受信するステップと、受信信号の中
心周波数を公称中心周波数と比較するステップと、及び
受信信号の中心周波数と公称中心周波数との偏差を検出
するステップとを含む。この方法はさらに、検出された
受信信号の中心周波数と公称中心周波数との偏差から周
波数補正値を導くステップと、この周波数補正値を加入
者ユニットに送信するステップとを含む。

【０００８】他の態様において、本発明は、加入者ユニ
ットを含むシステムを提供し、前記加入者ユニットは、
中心周波数の周囲に集中した定義済みバンド幅を有する
変調信号を出力する送信器を含む。このシステムはま
た、ベースユニットを含み、ベースユニットは、変調信
号を受信する受信器と、前記受信器に連結され、受信し
た変調信号を受信し復調した信号を出力する復調器と、
前記復調器に連結され、復調された信号を受信して誤差
値を出力するフィルタと、前記誤差値を受信し周波数シ
フトコマンドを出力するコマンド発生装置と、前記コマ
ンド発生装置に連結された送信器であって、前記送信器
は、周波数シフトコマンドを受信し、周波数シフトコマ
ンドを加入者ユニットに送信する、送信器とを含む。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の上記特徴は、以下の記載
を添付の図面と共に考慮することにより、より明瞭に理
解されるであろう。 種々の実施形態における作製及び
使用は、以下で詳細に議論される。しかし、本発明が多
種多様な特定の状況で具体化し得る多くの適用可能な発
明概念を提供することを認識されたい。議論される特定
の実施形態は、単に発明を作製し使用する特定の方法の
単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではな
い。

【００１０】第１の好適な実施形態において、マルチキ
ャリアキテクチャーにおける閉ループ周波数制御を提供
するシステムで具体化されるものとして、本発明は示さ
れる。それからこの第１の実施形態の変形例が議論され
る。

【００１１】好適な実施形態のマルチキャリアキテクチ
ャーベースユニット（レピータとしても知られている）
によって受信される一つのチャネルの周波数帯域は、図
１ａに示される。マルチキャリアキテクチャーにおい
て、マルチプルモバイル又は遠隔ユニット（加入者ユニ
ットとしても知られている）は、同じ周波数チャネルで
レピータに送信することができ、サブチャネルでの各送
信は、チャネルの全周波数帯域の一部を画成する。図１
ａは、中心周波数ｆ_ｃの周囲に集中する一つの２５ｋＨ
ｚ幅の周波数チャネル１０について、ベースユニットに
よって受信される複合信号を示す。例示の実施形態にお
いて、４つの加入者ユニットはチャネル上で送信され、
分離した４ｋＨｚ幅のサブチャネル上の各送信は、それ
自身の中心周波数の周囲に集中する。第１の加入者ユニ
ットは、チャネル１０の中心周波数ｆ_ｃ以下にサブチャ
ネル中心周波数７２００Ｈｚを有するサブチャネル１２
上でベースユニットに送信し、第２の加入者ユニット
は、ｆ_ｃ以下の中心周波数２４００Ｈｚを有するサブチ
ャネル１４上で送信し、第３の加入者ユニットは、ｆ_ｃ
以上の２４００Ｈｚにおいてサブチャネル１６上で送信
し、第４の加入者ユニットは、ｆ_ｃ以上の７２００Ｈｚ
においてサブチャネル１８上で送信する。図示では４つ
の加入者ユニットが示され、それぞれ独自の中心周波数
をする。しかし、本発明は、互いに干渉し合う多くの隣
接独立チャネルを有するシステムに等しく良好に適用さ
れ、中央コンピュータで制御される。独特な４つのマル
チキャリアキテクチャーに関係する他の情報は、同時係
属出願中の特許出願第０９／２９５，６６０号において
提供される。

【００１２】図１ａは、各加入者ユニットがベースユニ
ットの周波数に正確に一致する（すなわち、中心周波数
ｆ_ｃから±２４００Ｈｚ又は±７２００Ｈｚのオフセッ
ト）理想的な場合を示す。ここで、送信された信号は、
ドップラー偏移に起因する周波数偏移の影響を受けな
い。このような理想的な条件下で、サブチャネルの中心
周波数は、互いに４８００Ｈｚの間隔を空けている。図
１ｂは、より現実的な世界における状況を示すものであ
り、サブチャネル１６は周波数帯域で２００Ｈｚシフト
アップし、サブチャネル１８は周波数帯域で１００Ｈｚ
シフトダウンし、このようなシフトはドップラーまたは
類似の効果から主に起因する。このように、僅か４５０
０Ｈｚでサブチャネル１６及び１８が分離される。

【００１３】図２は、好適な実施形態システム２０を示
し、加入者ユニット２２、２４、２６及び２８は、定義
済み通信チャネル例えば８５０ＭＨｚの中心周波数ｆｃ
の周囲に集中するＦＣＣ定義済み２５ｋＨｚチャネルの
個々のサブチャネル（例えば図１ｂのそれぞれサブチャ
ネル１２、１４、１６及び１８）上で送信される。加入
者ユニットの各々は、そのサブチャネル上でベースユニ
ットまたはリピータ３０に送信し、ベースユニット３０
は全チャネル帯域上で送信するが、個々に加入者ユニッ
トの各々と通信するために４つのサブチャネルの各々を
使用する。各加入者ユニットは全チャネルを受信する
が、所定時間にチャネルに割り当てられたサブチャネル
だけを復調する（加入者ユニットに割り当てられたサブ
チャネルは、ロード・バランシングまたは他の周知名な
技術を使用して「オンザフライで」ベースユニットによ
って好適に割り当てられる）。明らかなように、本発明
は、より多い又はより少い加入者ユニット、より多い又
はより少いサブチャネルを使用したシステムに適用で
き、あるいは、１つの加入者ユニットのみが所定時間に
おいてチャネル上で送信するシステムにも適用できる。

【００１４】好適な実施形態システムにおいて、信号は
差動直交振幅変調（ＱＡＭ）、好適には図３に示すよう
な２リング１６ポイントコンステレイションを使用して
変調される。図３もまた、周波数不整合（加入者ユニッ
ト及びベースユニット間における）及びドップラー周波
数偏移がＱＡＭコンステレイション上で有する効果を示
す。公称コンステレイションポイントは、同相及び横軸
によって画成されたコンステレイション上で黒点３２と
して示される。受信信号が公称中心周波数の周囲に集中
するとき、コンステレイションポイント３２は整列し、
コンステレイション回転は示されない。しかしながら、
受信信号が不整合な周波数である場合、中空の白点３４
で示されるように、コンステレイションは回転する。

【００１５】フェーザー回転としても知られるコンステ
レイション回転は、フェーザーレート補償（ＰＲＣ）ア
ルゴリズムの使用によって検出される。好適な実施形態
によるＰＲＣアルゴリズムの詳細は、以下のパラグラフ
及び図３に関して提供される。

【００１６】平均相回転は、位相トラッキングの副産物
として見積もられる。位相トラッキングは、±πによる
位相衝突を避けて連続関数として位相角を再構成する。
数学上、１６ＱＡＭコンステレイションでの各フェーザ
ーは、Ａｅｘｐ（ｉｎπ／４）として書くことができ、
ここで、ｎは０から７まで変化し、Ａはフェーザー振幅
に対応する。フェーディング及び平均フェーザー回転
は、共にＱＡＭフェーザーの受信した位相角に影響を及
ぼす。受信したフェーザーは、 となる。ここで、ΔＥは、相殺されるフェーディング及
び基準発振器オフセットによる位相での誤差である。直
角位相変調の効果を除去するために、受信したフェーザ
ーは、８乗で増加し、次式を与える。 角度を抽出することにより８ΔＥを与え、８で割ること
により余りとしてΔＥを得る（８を掛けてキャリアを回
復）。実際において、複素数フェーザーを８乗に引き上
げるのは、計算上不経済である。好適には、以下の近似
が使用される。フェーザーの角度は、抽出され８を掛け
られる。得られた角度は、減少した絶対値２πである。
πから−π又は−πからπへの不連続な分岐は、±２π
を複数加えることにより解決される（−πからπでは２
πを加え、πから−πでは２πを減じる）。角度が解か
れた後、８で除算される。連続的な点間の位相差は、３
０ミリ秒のタイムスロット上で連続的な位相曲線に沿っ
て連続的な位相点で平均化され、平均残余キャリアが見
積もられる。平均は、フェーディングのためにランダム
な相回転の効果を和らげるために必要である。位相のプ
リスロット推定は、相回転を調整するために制御ループ
で使用される。他のアルゴリズムは、フェーザー回転補
償と同様に使用することができる。好適には、時間Ｎキ
ャリア再生が使用され、ここで、ＮはＱＡＭコンステレ
イションで可能な位相点の数に基づいて選択される。

【００１７】ＰＲＣフィルタは、ラジアンで値を出力
し、これは信号周波数不整合から起因するフェーザー回
転の量に対応する。この値は、次式を使用して周波数−
オフセット値に変換することができる： 周波数誤差＝（ΔＲ／２π）*４０００Ｈｚ （１） ここで、ΔＲはＰＲＣフィルタで検出される、ラジアン
で表されたフェーザー回転であり、４０００Ｈｚは好適
な実施形態によるサブチャネルの情報レートである。

【００１８】次いで、この周波数誤差は、加入者ユニッ
トのために指示と共にもとの加入者ユニットへ通信さ
れ、周知の中継及び制御信号を使用して、周波数誤差の
量によってその発振器周波数が調節される。

【００１９】加入者ユニットがその周波数を調節した
後、リピータから加入者ユニットによって受信した信号
は、周波数不整合である。異なる方法は、不整合な加入
者ユニットが受信する周波数を補償するために使用され
てもよい。加入者ユニットの発振器は、受信及び送信間
で切り換えられてもよい。送信の間、加入者ユニット
は、リピータによって定められる周波数で送信する。受
信の間、発振器は、閉ループ周波数補正が適用される前
に使用された周波数に合わせられる。好適な実施形態に
おいて、発振器はリピータによって制御される周波数に
調整され、加入者ユニットが受信する間、受信器複素数
シンボルは、加入者ユニット受信周波数におけるシフト
を相殺するために逆回転する。

【００２０】ベースユニットにおける周波数の不整合を
検出し、加入者ユニットに戻す周波数補正信号を通信す
ることによって、システムは、個々の加入者ユニットが
それぞれのサブチャネルの周波数帯域における所望の間
隔の維持を確保する周波数制御閉ループを形成し、これ
により、リピータでの互いの干渉を最小にする。他の好
適な実施形態システムに関する付加的な詳細は、以下の
欄において提供される。

【００２１】図４は、閉ループ周波数制御を形成する好
適な実施形態による方法のフローチャートを提供する。
好適な実施形態において、ベースユニット３０及び加入
者ユニット２２、２４、２６及び２８から成るシステム
は、時分割多重化／周波数分割多重化アーキテクチャー
を使用し、ＱＡＭ変調を使用する信号を送信する。従っ
て、各加入者ユニットは、一部の時間について（時分
割）割当て周波数チャネルの一つのサブチャネル上で送
信する。

【００２２】本発明による方法はステップ４０で始ま
り、ここで、ベースユニット（例えば図２のベースユニ
ット３０）は、加入者ユニット（例えば図２の加入者ユ
ニット２６）から信号の第１のタイムスロットを受信
し、それを基底帯域に変換して復調する。十分な数のシ
ンボルを受信してコンステレイション回転を計算するた
め、フェーザー回転の量を決定する前に少なくとも５つ
のタイムスロットが好適に受信される。ステップ４２に
おいて、任意にＮとして定義されるカウンターは、初め
に０にセットされ、各タイムスロットが受信された時に
５まで増加する。ステップ４４で示すように、一旦５つ
のタイムスロットが受信されると、Ｎは５を超え処理は
ステップ４６まで続き、ここでフェーザー回転が計算さ
れる。一方、処理はステップ４０に戻り、ここで、少な
くとも５つの情報スロットが受信されるまで、他のタイ
ムスロットが受信される。他の実施形態において、受信
したシンボルの数を計測することにより、あるいは信号
その他の受信の初期化後に、さらに行われる処理を遅延
することにより、ＰＲＣフィルタの収束のための十分な
時間が達成される。選択される方法は重要ではなく、提
供される手段が、さらに処理される前にＰＲＣフィルタ
が収斂するのを確実にする。

【００２３】上述のように、入力信号の５つのスロット
が受信された後、フェーザー回転はステップ４６で計算
される。次に、処理はステップ４８に進み、自動周波数
制御は使用不能であったかどうかが決定される。ほとん
どの場合にこれは当てはまらないが、好適な実施形態で
は、必要な場合、システムは自動周波数制御が使用不能
であるのを許容する柔軟性を有する。自動周波数制御が
使用不能だった場合、ステップ５０によって示されるよ
うに、本発明方法はこの時点で終了する。そうではない
場合、処理はステップ５２に進み、上述したように、ス
テップ４０−４６で決定されるフェーザー回転係数は、
周波数誤差値に変換される。

【００２４】ステップ５４において、ステップ４８で決
定される周波数誤差値は、閾値と比較される。低閾値及
び高閾値は、情報レートＲ_Ｉの百分率として定義され
る。閾値は、次のように定義される： ＴＨ_ｌ＝１％*Ｒ_Ｉ 及び ＴＨ_ｕ＝１．７５％*Ｒ_Ｉ 好適な実施形態による方法のためには、ＴＨ_ｌは４０Ｈ
ｚでありＴＨ_ｕは７０Ｈｚである。周波数誤差値がＴＨ
_ｌより大きい場合、受信信号の中心周波数とＴＨ_ｌより
大きい公称中心周波数との間の不整合が示され、処理は
継続されて加入者ユニットの信号周波数を調節する。し
かしながら、誤差値がＴＨ_ｌより小さい場合、加入者ユ
ニットを調節する必要がある程深刻ではなく、本発明方
法はステップ５０で終了する。さらに他の好適な実施形
態において、システムは安定性のためにそれに組み入れ
られるヒステリシスを有する。好適には、周波数誤差が
ＴＨ_ｌより小さい場合、加入者ユニットの信号周波数は
調整されず、誤差ドリフトがＴＨ_ｕより大きくなった後
にのみ調整が始まる。情報レートＲ_Ｉの異なるパーセン
トとして定義される他の閾値及びヒステリシススキーム
は、ルーチンデザイン試験の問題であり、本発明の範囲
内で熟考される。

【００２５】周波数誤差が閾値または許容値より大きい
と仮定して、処理はステップ５６まで進み、ここで、加
入者ユニットがすでに周波数偏移コマンド又はコマンド
を受信したかどうか決定され、もしそうならば、これら
のコマンドの蓄積効果は、ドップラーの影響に基づく閾
値以上で加入者ユニットの周波数が調整される。ドップ
ラーの影響による閾値は、次のように定義される： ＴＨ_ｄ＝２*Ｆ_ｓ*Ｖ_ｓ／ｃ ここで、Ｆ_ｓは加入者ユニットの代表的なキャリア周波
数、Ｖ_ｓは加入者ユニットの速さ、ｃは光速である。８
５０ＭＨｚのＦ_ｓ、すなわち毎時７０マイルのＶ_ｓにつ
いて、ドップラーの影響による閾値は、リピータにおい
て約１８０Ｈｚである（加入者ユニットがドップラー周
波数を調整した後、リピータ受信器が調整されるとき
に、２倍のドップラー偏移を経験する）。この閾値は、
およそ８５０ＭＨｚのキャリア周波数で動作し、毎時７
０マイルで動いている車両における加入者ユニットから
起因するドップラー効果を補償するために要求される、
より悪い場合の全体の累積的な調整である。異なる加入
者の車両の速度（または発振器ドリフト）に基づく他の
悪い場合における閾値及びキャリア周波数は、本発明の
範囲内で考慮される。

【００２６】先のコマンドの蓄積効果が例えば加入者ユ
ニットの発振器をドップラー効果閾値量より大きく調整
しておいた場合、周波数偏移コマンドの他の動作は、加
入者ユニットによって行われない。

【００２７】好適には、ベースユニットはまた、加入者
ユニットの信号周波数への調整によって、割り当てられ
たチャネルの境界の外側で送信するユニットを生じるか
否か、ステップ５６で決定される。もしこのような場合
には他の調整は行われない、あるいは、加入者ユニット
はチャネルの帯端から離れてその周波数を調節するよう
に指示されてもよい。

【００２８】さらに信号周波数調整が行われ、及び／又
はさらに調整が指令されるおよび／またはチャネルの境
界を越えて拡張するようにサブチャネルを調整すると仮
定すると、コマンドはベースユニットから適切な加入者
ユニットまで送られ、加入者ユニットにその発振器周波
数を調節するように指示する。周波数偏移コマンドは、
当業界で知られているように、好適には加入者ユニット
に送られる中継信号及び制御信号にエンコードされる。
中継信号及び制御信号に関するさらに詳細は、同時継続
中の出願番号０９／２９５６６０号において提供され
る。好適な実施形態において、加入者ユニットの周波数
は、Ｒ_{Ｓｈｉｆｔ}の増加で調整され、ここで、Ｒ
_{Ｓｈｉｆｔ}は、情報レートＲ_Ｉによって次のように定義
される。

【００２９】Ｒ_{Ｓｈｉｆｔ}＝０．５％*Ｒ_Ｉ 情報レートＲ_Ｉの異なるパーセントとして定義される他
のシフト値は、実験的な問題又はルーチンであり、本発
明の範囲内に含まれるものと考えられる（Ｒ_{Ｓ ｈｉｆｔ}
はこの場合、２０Ｈｚである）。

【００３０】周波数偏移コマンドが加入者ユニットに送
られた後、受信信号が今や異なるコンステレイション回
転を有するという事実を予想して（一旦加入者ユニット
が周波数偏移コマンドに従って作動し、その発振器周波
数を調節された場合）、ベースユニットはそれ自身のフ
ェーザー補償フィルタを更新する。受信信号周波数が変
更された後、再び集中するＰＲＣフィルタに関する待ち
時間は、公称フェーザーレート値を調節することによっ
て避けることができる。これは次式を使用して達成され
る。

【００３１】 ΔＲ_Ｎ＝ΔＲ_Ｐ＋（±Ｒ_{Ｓｈｉｆｔ}*２π）／Ｒ_Ｉ （２） ここで、ΔＲ_Ｎは、新しいフェーザーレート補償値であ
り、ΔＲ_Ｐは以前のフェーザーレート補償値（信号周波
数の変化前）であり、±２０Ｈｚは周波数偏移コマンド
が周波数の増加又は減少方向（右又は左）にシフトした
かに依存して正又は負の値となる。このステップは、ス
テップ６０として示される。

【００３２】ステップ６２に示すように、新しい値ΔＲ
_Ｎでフェーザーレート補償フィルタを更新する前に、２
つのタイムスロット待ち時間周期が必要である。この遅
れは、少なくとも２つのタイムスロットが、周波数偏移
コマンドを含む全コマンドコードを加入者ユニットに送
信することを要求されるためである。他の実施形態にお
いて、待ち時間は多かれ少なかれシステム設計に依存す
るかもしれない。待ち時間周期の終わりに、リピータは
ステップ６４に示されるようにそのフェーザー補償因子
を更新する。

【００３３】他の実施形態において、フェーザーレート
補償を使用することなく、リピータは直接加入者ユニッ
トだけを制御することができる。しかしながら、このよ
うなシステムでは、待ち時間はシステムの安定性を低下
させるかもしれない。好適な実施形態の有利な特徴は、
通信サブチャネル間の干渉を最小にする閉ループ周波数
制御の使用である。フェーザーレート補償及び閉ループ
周波数制御は共に、加入者ユニットの連続的な追尾を提
供し、加入者ユニットは連続的にその速度及び方向を変
え得るので（例えば移動中の自動車）、リピータにおい
て異なるドップラー効果を生ずる。

【００３４】さらに他の好適な実施形態による閉ループ
周波数の方法及びシステムは、以下に図５を参照して記
載され、ここで、周波数帯域は、典型的な２５ｋＨｚの
周波数チャネルが４つの別々の４ｋＨｚサブチャネルに
分割して示されている。２つの加入者ユニットは、時分
割多重化を使用する各サブチャネル上で送信することが
でき、一方の加入者ユニットは、１つのタイムスロット
の間、サブチャネル上で送信され、第２の加入者ユニッ
トは、第２のタイムスロットの間、同じサブチャネル上
で送信される。１つのタイムスロットのみが図５に示さ
れている。

【００３５】サブチャネル「Ａ」で受信した信号３０２
及びサブチャネル「Ｂ」で受信した信号３０４は、サブ
チャネル「Ｃ」上で受信した信号３０６に関して、かな
り強度が高い。サブチャネル「Ｄ」で受信した信号３０
８もまた、信号３０６に関して強度が高い。図示された
信号は、ベースユニット３０で受信される信号を表す。
ベースユニットで受信される信号強度の差は、４つの異
なる加入者ユニットが４つの信号を送信したという事実
に起因する。サブチャネルＣで送信する加入者ユニット
は、他の加入者ユニットよりもベースユニットから遠く
てもよく（より大きい信号減衰となる）、あるいは加入
者ユニットは大きな建物または他の信号遮断物の後ろに
いるか、あるいは、加入者ユニットは単に弱いバッテリ
ーを有しており、電力を保存する低消費電力で送信す
る。いかなる理由であっても、比較的弱い信号３０６
は、その隣接したサブチャネル（図示の場合ではＢ及び
Ｄ）を横切るサブチャネル干渉に対して、サブチャネル
Ｃをより脆弱にする。

【００３６】これに対して、サブチャネルＡ及びＢは共
にそれぞれ強い信号３０２及び３０４を有し、ベースユ
ニットに送信される。これらの信号間も交差サブチャネ
ル干渉を最小にすることも好ましいが、互いの干渉によ
ってサブチャネルは著しく劣化されることはない。

【００３７】１９９９年４月２１日に出願された「無線
通信システムと共に使用する電力制御システム及び方
法」と題する同時継続中の米国特許出願第０９／２９６
０５５号（ここに参照して本願明細書に組み入れる）で
議論されているように、閉ループ電力制御は、サブチャ
ネルＣに送信される信号の強度を増大し、あるいは、お
そらく適当な環境下において、サブチャネルＢ及びＤに
送信される信号の強度を減少させ、これにより、信号３
０４及び３０６間及び信号３０６及び３０８間の交差サ
ブチャネル干渉の効果を制限する。あるいは、本発明の
実施形態において、閉ループ周波数制御を使用してサブ
チャネル間に付加的な間隔（周波数帯域における）を提
供することができ、これにより、弱い信号でのサブチャ
ネル干渉の効果を最小にする。

【００３８】図６は、弱い受信サブチャネル信号でのサ
ブチャネル干渉を最小にする、好適な実施形態による技
術のフローチャートを提供する。このプロセスはステッ
プ８０から開始され、ここで、４つのサブチャネル信号
３０２、３０４、３０６及び３０８は第１のタイムスロ
ットで受信され、同時継続中の特許出願第０９／２９５
６６０号に記述されるように、各信号の信号強度は平方
根ナイキストフィルタによって周波数チャネル化された
後に、平方和を使用して計算される。ステップ８２にお
いて、各サブチャネルの信号強度は比較され、１つ以上
のサブチャネル信号が隣接する信号に対して弱いかどう
かが決定される。ステップ８４で決定されるように、も
し全てのサブチャネル信号の強度が比較的近い場合、周
波数調整は必要ではなく（干渉の目的のために）、ステ
ップ８６により処理は終了し、次のタイムスロットが受
信される。

【００３９】しかしながら、ステップ８４で決定される
ように、サブチャネルの信号強度のいずれか１つがある
閾値量以上に逸脱している場合、処理はステップ８８に
続く。このステップにおいて、第１のサブチャネル信号
は、その隣接チャネルと比較され、サブチャネル又は１
つもしくは２つの隣接チャネルが周波数低域に沿って移
動すべきか否かが決定され、これにより、隣接チャネル
での強い信号と弱い信号とが分離される。当業者には明
らかなように、これは最適なサブチャネル間隔（図５に
おけるチャネルの境界２０２、２０４内）を確かめる反
復的なプロセスである。その理由は、一方向にサブチャ
ネルが弱い隣接サブチャネルから離れて移動することに
より、他のサブチャネルを干渉し始めるようになるため
と考えられる。この条件はステップ８８及び９０を含む
プロセスループによって示され、考察されかつ隣接する
サブチャネル間での最適な間隔が決定される。

【００４０】ステップ９２では、ステップ９０で導かれ
た最適な間隔が、他のサブチャネルのために決定された
以前の最適な間隔と比較される。ステップ９４では、種
々のコンフリクトが解決される（例えば、強いチャネル
は、どちらの側部で弱い信号チャネルを有するかもしれ
ず、従って、どちらの方向にもシフトされてはならな
い）。最後にステップ９６では、通信チャネルにおける
全てのサブチャネルの最適な間隔が検討されたかが決定
される。もし他のサブチャネルが残っている場合、プロ
セスループはステップ８８に戻り、ここで、次のサブチ
ャネルが考慮され、プロセスループは全てのサブチャネ
ルが考慮されるまで続く。

【００４１】チャネル間隔の周波数オフセットを計算す
るために、異なる方法を使用することができる。ナイキ
ストフィルタのテールにおける理論的な阻止帯エネルギ
ーは、下部の振幅信号に対する大きい振幅信号の干渉の
程度を決定するために使用されてもよい判定基準であり
（図５）、低エネルギー信号の通過帯域の範囲内で、干
渉エネルギーを最小にすることに基づいて調整が行われ
る。隣接チャネルの通過帯域の範囲内で期待されるエネ
ルギーは、索表形式に含めることができる。また、大き
い干渉信号を適度に離すことによって、かつビット誤り
率で得られた減少を計算することによって、調整を行う
ことができる。

【００４２】全てのサブチャネルが検討され、サブチャ
ネルの最適な間隔が導かれたら、処理はステップ９８に
進み、ここで、コマンドは適切なように１つ以上の加入
者ユニットに送られ、発振器周波数が調整され、従っ
て、これらの加入者ユニットの送信信号中心周波数は最
適な間隔で受信された信号にシフトする。しかしながら
一部の場合、ステップ９８に周波数偏移コマンドは送ら
れず、これは、サブチャネルがすでに最適な間隔あるい
はそれに近い間隔である場合、波形が使用不能である場
合、又はサブチャネルをシフトするのが望ましくない場
合である。周波数偏移コマンドに関する詳細は、第１及
び第２の好適な実施形態を参照して上述で提供される。
また、上述したようにステップ１００において、ベース
ユニットは、周波数偏移コマンドで指示されたサブチャ
ネルのための新たな値ΔＲ_Ｎでフェーザーレート補償フ
ィルタを調節する。最後に、一旦コマンドが送られ補償
因子が更新されると、処理はステップ８６に進み、ベー
スユニットは信号の次のタイムスロットを待つ。

【００４３】この実施形態において、周波数制御は主に
周波数不整合またはドップラー偏移の効果を打ち消すこ
とを意図するものではなく、本発明は、周波数シフトを
補正する、サブチャネルの干渉を最小にする、あるい
は、これらを同時に行う周波数制御を使用することに留
意されたい。

【００４４】リピータがモバイル送信のために命令を出
す時にはいつでも、周波数コマンドは、周波数が電圧に
変換された後に、加入者ユニットの周波数発振器に、命
令された変化を生じる。加入者ユニットが受信する際に
経験する、生じた周波数不整合を補償する、異なる方法
が存在する。好適な実施形態において、等価なフェーザ
ーオフセットがシンボル基準毎に使用され、受信周波数
が不整合となった周波数発振器を補償する。フェーザー
変化のための補償値ΔＱは、次式で与えられる。

【００４５】ΔＱ＝（全コマンド）（２π）／Ｒ_Ｉ ここで、Ｒ_Ｉは情報レートである。このΔＱを使用し
て、角度調整はシンボル基準毎に次のように計算され
る： Ｃｏｓ_ｃｏｒ＝Ｃｏｓ（ΔＱ） Ｓｉｎ_ｃｏｒ＝Ｓｉｎ（−ΔＱ） Ｃｏｓ_ａｎｇ_ｉ＝Ｃｏｓ_ｃｏｒ*Ｃｏｓ_ａｎｇ_ｉ−１
−Ｓｉｎ_ｃｏｒ*Ｓｉｎ_ａｎｇ_ｉ−１ Ｓｉｎ_ａｎｇ_ｉ＝Ｓｉｎ_ｃｏｒ*Ｃｏｓ_ａｎｇ_ｉ−１
＋Ｃｏｓ_ｃｏｒ*Ｓｉｎ_ａｎｇ_ｉ−１ 新たなシンボル値は、次のようになる。Ｉｎ_ｐｈａｓ
ｅ_ｃｉ＝Ｉｎ_ｐｈａｓｅ_ｉ*Ｃｏｓ_ａｎｇ_ｉ−Ｑｕａ
ｄ_ｐｈａｓｅ_ｉ*Ｓｉｎ_ａｎｇ_ｉＱｕａｄ_ｐｈａｓｅ
_ｃｉ＝Ｑｕａｄ_ｐｈａｓｅ_ｉ*Ｃｏｓ_ａｎｇ_ｉ＋Ｉｎ_
ｐｈａｓｅ_ｉ*Ｓｉｎ_ａｎｇ_ｉ ここで、Ｉｎ_ｐｈａ
ｓｅ_ｉは、サンプル時間におけるＩｎ_ｐｈａｓｅ成分
のダウンサンプルし補間した値であり、Ｑｕａｄ_ｐｈ
ａｓｅ_ｉは、サンプル時間における直交成分のダウンサ
ンプルし補間した値である。Ｉｎ_ｐｈａｓｅ_ｃｉ及び
Ｑｕａｄ_ｐｈａｓｅ_ｃｉは、補正された値を表し、Ｃ
ｏｓ_ａｎｇ_ｉ及びＳｉｎ_ａｎｇ_ｉは、シンボル値を現
在の時間に変換するのに使用するコサイン及びサインの
更新された値である。第１の同相及び直角位相シンボル
は調節されず、Ｃｏｓ_ａｎｇ_１及びＳｉｎ_ａｎｇ_１の
初期値はそれぞれ０，１である。フェーザー回転に対す
るこれらの所定変化が計算され、あたかもシンボル回転
補償が存在しないように、自動周波数制御が実行され
る。

【００４６】加入者ユニットが受信する周波数補償につ
いての他の方法は、当業者にとっては自明であろう。加
入者ユニットが受信する周波数補償についての異なる方
法は、本発明の範囲内のものであると考えられる。

【００４７】上述した全ての実施形態に適用される１つ
の注意点は、ごく短時間の間に加入者ユニットのいずれ
かがその中心周波数にシフトする指示を与えることを確
実にしなければならず、これにより、加入者ユニットが
割り当てられた（すなわち図１ｂのチャネル１０）周波
数チャネル領域の外側に到達する全て又は一部の信号を
加入者ユニットが送信する。

【００４８】本発明は、例示の実施形態に関して記述さ
れたが、この記載は限定することを意図するものではな
い。本発明の他の実施形態のみならず例示の実施形態の
種々の変更及び組合わせは、上記記載を参照することに
よって当業者には明らかである。従って、添付の請求の
範囲は、このような種々の変更や実施形態を包含するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】サブチャネルに分割される好適な実施形態に
よる通信チャネルの周波数帯域を示す図であり、理想状
態を示す。

【図１ｂ】サブチャネルに分割される好適な実施形態に
よる通信チャネルの周波数帯域を示す図であり、周波数
シフトを示す。

【図２】本発明が使用される好適な実施形態による通信
システムを示す。

【図３】送信装置及び受信装置の間で、周波数不整合か
ら起因するフェーザー回転を示しているＱＡＭコンステ
レイションを示す。

【図４】閉ループ周波数制御のための好適な実施形態に
よる方法のフローチャートを提供する。

【図５】異なる信号強度のサブチャネルに分割される、
他の好適な実施形態による通信チャネルのための周波数
帯域を示す。

【図６】異なる信号強度のサブチャネルに分離するため
に、閉ループ周波数制御を使用する好適な実施形態によ
る方法のフローチャートである。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月２７日（２００１．７．２
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１ａ】

【図１ｂ】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K004 AA08 JJ01 5K011 CA06 DA06 EA01 FA07 GA05 JA01 KA13 KA14 5K022 AA10 AA17 AA21 5K067 AA23 BB02 EE02 EE10 EE67 GG01

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信システムにおける周波数制御方法で
   あって、 中心周波数の周囲に集中した信号を加入者ユ
   ニットから受信するステップと、 受信信号の中心周波
   数を公称中心周波数と比較するステップと、 受信信号
   の中心周波数と公称中心周波数との偏差を検出するステ
   ップと、 受信信号の中心周波数と公称中心周波数との
   検出した偏差から周波数補正値を導き出すステップと、 前記周波数補正値を加入者ユニットに送信するステップ
   と を含む、周波数制御方法。
2. 【請求項２】 前記受信信号は直角位相振幅変調され、
   前記検出ステップは、受信信号が復調されるとき、受信
   されたコンステレイションでフェーザー回転を検出する
   ことによって達成される、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 検出されたフェーザー回転から前記周波
   数補正値に変換するステップをさらに含む、請求項２に
   記載の方法。
4. 【請求項４】 前記検出ステップからのフェーザー回転
   補償値を導き出し、前記周波数補正値を加入者ユニット
   に送信した後、フェーザー補償値を更新するステップを
   さらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記比較ステップの前に、中心周波数が
   ０ヘルツとなるように受信信号がベースバンドに周波数
   逓降変換される、請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 フェーザー回転は、時間Ｎキャリア再生
   アルゴリズムを使用することにより検出される、請求項
   ２に記載の方法。
7. 【請求項７】 周波数補正値は、式：周波数誤差＝（Δ
   Ｒ／２π）*Ｓを使用して導かれ、ここで、ΔＲは検出
   されたフェーザー回転であり、Ｓは受信信号のシンボル
   レートである、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記加入者ユニットは、公称周波数を有
   する発振器を含み、加入者ユニットは補正値を受信し、
   さらに、加入者ユニットによる補正値の受信に応じて、
   調整された発振器周波数に加入者ユニットの公称発振器
   周波数を調整するステップと、 加入者ユニットが受信モードのときに、公称発振器周波
   数及び調整された発振器の間の周波数不整合を補償する
   ステップとを含む、請求項１に記載の方法。
9. 【請求項９】 システムであって、 中心周波数の周囲
   に定義済みバンド幅を有する変調信号を出力する送信器
   を含む加入者ユニットと、 ベースユニットとを含み、前記ベースユニットは、 変調信号を受信する受信器と、 前記受信器に連結され、受信した変調信号を受信し、復
   調した信号を出力する復調器と、 前記復調器に連結され、復調された信号を受信して誤差
   値を出力するフィルタと、 前記誤差値を受信し周波数シフトコマンドを出力するコ
   マンド発生装置と、 前記コマンド発生装置に連結され、前記周波数シフトコ
   マンドを受信し周波数シフトコマンドを加入者ユニット
   に送信する送信器とを含む、システム。
10. 【請求項１０】 調整された信号は、直角位相振幅変調
    信号である、請求項９に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 変調された信号は、１６ポイント２−
    リングコンステレイションを使用して変調される、請求
    項１０に記載のシステム。
12. 【請求項１２】 前記フィルタは、フェーザー回転補償
    フィルタであり、誤差値は復調された信号でフェーザー
    回転を検出することによって導かれる、請求項９に記載
    のシステム。
13. 【請求項１３】 フェーザー回転補償フィルタは、時間
    Ｎキャリア再生アルゴリズムに基づく、請求項９に記載
    のシステム。
14. 【請求項１４】 加入者ユニットは、双方向無線通信で
    ある、請求項９に記載のシステム。
15. 【請求項１５】 加入者ユニットは、携帯電話である、
    請求項９に記載のシステム。
16. 【請求項１６】 加入者ユニットはさらに、 周波数シフトコマンドに応じて周波数を変更し得る、可
    変周波数を有する信号を出力する可変発振器を含む、請
    求項９に記載のシステム。
17. 【請求項１７】 加入者ユニットが伝送モードであり加
    入者ユニット内で生じたフェーザーオフセットコマンド
    に応じて変化するとき、可変発振器は周波数シフトコマ
    ンドに応じて変化する請求項１６に記載のシステム。
18. 【請求項１８】 閉ループ周波数制御方法であって、 遠隔ユニットから信号を受信するステップであり、前記
    信号は、直交振幅変調コンステレイション上に描かれた
    直交位相振幅変調シンボルを含む、ステップと、 受信信号のコンステレイション回転を検出するステップ
    であり、コンステレイション回転は、信号が受信された
    周波数及び信号が復調された周波数の間の周波数偏移に
    起因する、ステップと、 検出されたコンステレイション回転からフェーザー回転
    補償値を導くステップと、 フェーザー回転値を周波数誤差値に変換するステップ
    と、 前記周波数誤差値を補償する周波数シフト値を決定する
    ステップと、 前記周波数シフト値を前記遠隔ユニットに送信するステ
    ップとを含む方法。
19. 【請求項１９】 前記遠隔ユニットに送信された周波数
    シフト値に基づいて、 フェーザー回転値を更新するステップをさらに含む、請
    求項１８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 受信信号でのコンステレイション回転
    は、時間Ｎキャリア再生アルゴリズムを介して受信信号
    をフィルタリングすることによって検出される、請求項
    １８に記載の方法。
21. 【請求項２１】 遠隔ユニットから受信する信号は、無
    線信号である、請求項１８に記載の方法。
22. 【請求項２２】 遠隔ユニットから受信する信号は、直
    交振幅変調を使用して変調され、さらに、受信信号を復
    調するステップを含む、請求項１８に記載の方法。