JP2008205703A

JP2008205703A - Ａｆｃ制御装置、ａｆｃ制御方法、ａｆｃ制御プログラム及び移動通信装置

Info

Publication number: JP2008205703A
Application number: JP2007037949A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Sugano; 論己博菅野
Original assignee: NEC Network and Sensor Systems Ltd
Current assignee: NEC Network and Sensor Systems Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】ＶＣＴＣＸＯの安定度、経年変化に対しI、Ｑの位相ずれ補正を可能にする。
【解決手段】移動通信装置100における受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御装置に、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出しずれ量が少なくなるように電圧制御発振器109の制御電圧を調整し出力周波数を制御し受信周波数の補正を行う受信周波数補正部201と、基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化し、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するように複数の基準値を保存する基準値保存部203と、移動通信装置の電源投入毎に一定時間に同期を得ない場合基準値保存部から順次取り出した基準値を電圧制御発振器への制御電圧の基準値として変更し同期を得るまで変更を継続し同期を得た場合電圧制御発振器の制御電圧の基準値として同期を得た基準値を固定させる基準値検索部204とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は移動通信装置における受信周波数を基地局の送信周波数に合わせるためのＡＦＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌ）制御装置に関する。特に、本発明は、ＡＦＣ制御に用いられるアナログ素子であるＶＣＴＣＸＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｌｌｅｄＸｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御温度補償型水晶発振機）等のアナログ素子の安定度、経年変化（周波数エージング）に起因し、受信周波数がＡＦＣ機能の引き込み範囲から逸脱するのを防止することに関する。

近年、移動通信装置に用いられる通信方式として、干渉や妨害に強いＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）通信方式が注目されている。このＣＤＭＡ通信方式とは、送信側では送信したいユーザ信号を拡散符号により拡散して送信し、受信側ではその拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより元のユーザ信号を得る通信方式である。

そのため、ＣＤＭＡ通信方式では、送信側と受信側の拡散符号系列の位相の同期をとらなければ受信側において逆拡散を行うことができない。このため移動通信装置である移動局では、基地局から受信した信号の復調を行う際に用いられる局部発振信号の周波数を生成するための基準発振器として非常に周波数制度の高いＶＣＴＣＸＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｌｌｅｄＸｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御温度補償型水晶発振機）を用いると共に、その局部発振信号の周波数を制御して、基地局の送信周波数と移動局の受信周波数を合わせるためのＡＦＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌ）制御が行われている。

このＡＦＣ制御では、コスタスループ等によりＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、Ｑ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の位相情報からシンボルのずれを求め、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子を制御して受信周波数を補正している。
しかし、狭い帯域下で情報を伝送する場合には、帯域と伝送速度が相反する関係にあるので、必然的に伝送速度は低下する方向に向かい、周波数の引き込み範囲自体が狭くなる。

さらに、ＶＣＴＣＸＯは、水晶の安定度が狭帯域下で使用するには十分なスペックを有していないのが現状であり、何らかの方法をとらないと、通信システムとして十分な通信を保証することができないものでもある。
このため、多値化変調によって、伝送速度を可能な限りアップすることになるが、通信方式としてのボーレートは、伝送速度の低下に比例し、低い値となる。

仮に、周波数の引き込み範囲として、６．２５ｋＨｚの帯域幅で、送信可能なデータ伝送速度を検討した場合、ベースバンド帯域制限に使用されるルートナイキストフィルタのロールオフ（例えば、＝０．３）率等を考慮すると、ボーレートは、高々４．８ｋボー（＝６．２５ｋＨｚ／１．３）程度が限界となる。
４．８ｋのボーレートは、角速度４．８ｋと等価であるため、このような通信方式に上述したI、Ｑの位相ずれを補正する方法を適用すると、９０度のずれは周波数で１２００Ｈｚとなり、これがガウス平面上での１象限分の周波数変動ということになる。すなわち、シンボルレートの１／４の範囲についてＡＦＣとして引き込み可能ということになる。

このため、上記のような補正方法の場合、この１２００Ｈｚ（±６００Ｈｚ）がＡＦＣとして引き込みを行える限界値となる。
これに対して、ＶＣＴＣＸＯ等の水晶部品の安定度は０．９ｐｐｍ程度が限界であるのが現状であり、このような部品を使用してシステム設計を行った場合、４００ＭＨｚの無線周波数を使用すると、周波数変動は約３６０Ｈｚ（＝４００Ｍ×０．９ｐｐｍ）となる。

そして、この周波数変動が基地局と移動局との間で発生した場合、基地局と移動局との間では最大で約７２０Ｈｚの周波数変動が発生し、ＡＦＣの引き込み限界値を超えてしまうことになり、移動局では周波数変動を引き込むことができないという第１の問題がある。
さらに、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の経年変化（周波数エージング）に起因しさらに大きな周波数変動が基地局と移動局との間で発生した場合には移動局では周波数変動を引き込むことができないという第２の問題がある。

従来、このような問題に関連した従来技術として、以下のものがある。
従来、ＱＰＳＫなどのディジタル変調信号を受信する受信機に関し、マルチ伝送速度に対応でき、誤選局の少ない受信機を実現することを目的とし、マルチ伝送速度対応の受信機において、選局するキャリアの伝送速度に基づいて、探索するキャリアの掃引周波数範囲を算出し、該掃引周波数範囲内を掃引制御して同期引き込みを図ることにより誤った選局を防止するものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１では、選局するキャリアの伝送速度に基づいて、探索するキャリアの掃引周波数範囲を算出し誤選局を防止するが、前述のように、周波数変動に対して、I、Ｑの位相ずれを補正する方法でＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超え、経年変化に起因して周波数変動の引き込みが行えなくなるという問題を解決するものではない。

また、従来、必要となるウィンドウ幅を狭くして、相関器の数を減らすことにより回路規模および演算処理量を削減するため、ずれ量判定手段は、各相関器からの相関値を比較することにより、現在設定されている周波数中心値と、最大相関値が得られる同期タイミングとのずれ量およびずれ方向を検出し、ウィンドウ位置変更信号をウィンドウ移動手段に出力し、ウィンドウ移動手段は、ずれ量判定手段からのウィンドウ位置変更信号に基づいてウィンドウ幅の周波数中心値の変更を行い、ＡＦＣ誤差により相関値最大タイミングが中心周波数から移動した場合には、それに合わせてウィンドウの位置自体が移動されるので、ウィンドウ幅を狭くしても相関値最大タイミングがウィンドウからはずることがないようにしているものもある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献２では、必要となるウィンドウ幅を狭くして、相関器の数を減らすことにより回路規模および演算処理量を削減するが、前述のように、周波数変動に対して、I、Ｑの位相ずれを補正する方法でＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超え、経年変化に起因して周波数変動の引き込みが行えなくなるという問題を解決するものではない。

また、従来、三角波発生器を用いた周波数掃引方式では、同期確立を早めるために三角波の発振周波数を上げると低Ｃ／Ｎ時での同期確立が困難になり、同期確立を確実なものとするために掃引範囲を広くすると確立までに時間がかかるため、同期状態のときにＶＣＯの発振周波数のデータをメモリに記憶しておき、掃引の開始時にはこの記憶されたデータの近傍の周波数から掃引を行うことで、短時間で同期確立を行うことができ、また、ＶＣＯを周波数シンセサイザにより制御することで、掃引周波数のステップ幅や範囲を任意に設定でき、掃引速度や低Ｃ／Ｎでのキャリア再生能力を調節することが可能となるものもある（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上記特許文献３では、三角波発生器を用いた周波数掃引方式では、同期確立を早めるために三角波の発振周波数を上げると低Ｃ／Ｎ時での同期確立が困難になり、同期確立を確実なものとするために掃引範囲を広くすると確立までに時間がかかるという問題を解決するが、前述のように、周波数変動に対して、I、Ｑの位相ずれを補正する方法でＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超え、経年変化に起因して周波数変動の引き込みが行えなくなるという問題を解決するものではない。

また、従来、ＡＦＣループにおける遅延検波周波数誤差検出回路をもつデジタル復調システムにおいて、入力信号が伝送路によって歪み、第２中間周波数発信器の発振周波数と選局周波数によってダウンコンバートされた希望信号周波数との周波数誤差がゼロでないポイントでＡＦＣループが安定し、デジタル復調システムが非同期状態で安定してしまうため、ＡＦＣ制御値変動手段によって、ＡＦＣ手段からのＡＦＣ制御値に一定量を順次加減算していき、ＡＦＣ制御値を強制的に変動させ、同期判定手段が同期と判定するまで、この動作を繰返すことにより、第２中間周波数発信器の発振周波数誤差がゼロのポイントでＡＦＣループを安定させ、デジタル復調システムを同期に引き込むものもある（例えば、特許文献４参照）。

しかしながら、上記特許文献４では、入力信号が伝送路によって歪み、第２中間周波数発信器の発振周波数と選局周波数によってダウンコンバートされた希望信号周波数との周波数誤差がゼロでないポイントでＡＦＣループが安定し、デジタル復調システムが非同期状態で安定してしまうという問題を解決するが、前述のように、周波数変動に対して、I、Ｑの位相ずれを補正する方法でＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超え、経年変化に起因して周波数変動の引き込みが行えなくなるという問題を解決するものではない。

特開２００１−０２４４８２号公報特開２００２−２０８８７９号公報特開平０９−０８３９５９号公報特開平１１−０５５３４０号公報

したがって、本発明は上記問題点に鑑みて、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超え、経年変化に起因する周波数変動に対してもI、Ｑの位相ずれを補正する方法で周波数変動の引き込みを可能にするＡＦＣ制御装置、ＡＦＣ制御方法、ＡＦＣ制御プログラム及び移動通信装置を提供することを目的とする。

本発明は前記問題点を解決するために、移動通信装置の受信周波数と基地局の送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御装置において、電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う受信周波数補正部と、周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存し、複数の前記基準値は基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化し、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するような基準値として保存される基準値保存部と、移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、前記基準値保存部から基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続し、同期が得られた場合には、前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる基準値検索部とを備えることを特徴とするＡＦＣ制御装置を提供する。

さらに、同期基準値保存部が設けられ、前記同期基準値保存部は、前記基準値検索部により前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させた場合には、固定させた基準値を保存し、前記基準検索部は、移動通信装置の電源投入時に前記同期基準値保存部から基準値を取り出し、取り出した前記基準値を前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として固定させる。

さらに、前記電圧制御発振器はＶＣＴＣＸＯである。
さらに、本発明は、移動通信装置における受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御方法において、電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う工程と、周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存する工程と、保存された複数の前記基準値を基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化させ、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲を重複させる工程と、移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、保存された基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続する工程と、同期が得られた場合には、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる工程とを備えることを特徴とするＡＦＣ制御方法を提供する。

さらに、本発明は、移動通信装置における受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御をコンピュータで実行するプログラムにおいて、電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う手順と、周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存する手順と、保存された複数の前記基準値を基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化させ、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲を重複させる手順と、移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、保存された基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続する手順と、同期が得られた場合には、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる手順とを備えることを特徴とする、ＡＦＣ制御をコンピュータで実行するプログラムを提供する。

さらに、本発明は、受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御装置を有する移動通信装置において、電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う受信周波数補正部と、周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存し、複数の前記基準値は基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化し、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するような基準値として保存される基準値保存部と、前記移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、前記基準値保存部から基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続し、同期が得られた場合には、前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる基準値検索部とを備えることを特徴とする移動通信装置を提供する。

以上説明したように、本発明によれば、電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行い、周波数の引き込み範囲を考慮して、電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存し、保存された複数の基準値を基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化させ、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲を重複させ、移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、保存された基準値を順次取り出し、取り出した基準値を電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続し、同期が得られた場合には、電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させるようにしたので、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子からなる電圧制御発振器の安定度の限界を超えても従来技術で説明した約７２０Ｈｚの周波数変動に対しても周波数変動の引き込みが可能になる。さらに、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子からなる電圧制御発振器の経年変化に対しても周波数変動の引き込みが可能になる。

すなわち、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子からなる電圧制御発振器の制御電圧に対する周波数偏移範囲は１０数ｋＨｚと十分広く、従来のＩ、Ｑ信号の位相ずれを検出し、ＡＦＣを制御する方法では、シンボルレートの１／４の範囲しかＡＦＣとして引き込むことができないが、本発明によれば、引き込み範囲を気にしないでよいことになる。
本発明の方法は実行上実現しやすく、水晶等のＶＣＴＣＸＯのデバイスの周波数制御範囲は、拡大し、通信システムを満足するのに十分な可変範囲を持つことになる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る移動局の概略構成を示す図である。本図に示すように、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）通信方式における移動局１００はコンピュータのプログラムで動作する移動通信装置であり、移動局１００にはＲＦ部１０１と、ミキサ１０２と、Ａ／Ｄ変換機１０３と、ミキサ１０４、１０５と、移相器１０６と、検波部１０７と、ＡＦＣ回路１０８と、基準発振器として機能するＶＣＴＣＸＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｌｌｅｄＸｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御温度補償型水晶発振器）１０９とが設けられている。

ＲＦ（高周波）部１０１は、アンテナにおいて受信された信号のうち特定の周波数の信号のみを選択し増幅して高周波数信号として出力している
ミキサ１０２は、ＲＦ部１０１からの高周波数信号とＶＣＴＣＸＯ１０９によって生成された局部発振信号とを乗算することにより高周波数信号をチップレートのベースバンド信号に変換している。

Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換機１０３は、ミキサ１０２によって生成されたチップレートのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換することによりデジタル信号に変換している。
ミキサ１０４、１０５は、Ａ／Ｄ変換機１０３により変換されたデジタル信号に位相がπ／２異なる信号をそれぞれ乗算し、同相成分であるＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、直交成分であるＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）信号に変換する。

移相器１０６は位相がπ／２異なり、ミキサ１０４、１０５で乗算を行うための信号を生成する。
検波部１０７はミキサ１０４、１０５からのＩ、Ｑ信号を復調し、それぞれ受信Ｉ、Ｑデータとする。
ＡＦＣ回路１０８は、周波数の引き込み範囲で検波部１０７からのＩ、Ｑデータから受信周波数のずれ量を検出して検出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、ＶＣＴＣＸＯ１０９にフィードバックして出力する制御電圧を調整することにより、ＶＣＴＣＸＯ１０９の出力周波数の制御を行うと同時に、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超え、経年変化に起因する周波数変動に対してもI、Ｑの位相ずれの補正により周波数変動の引き込みを可能にする。ＡＦＣ回路１０８の周波数の引き込み範囲は、特に、帯域を、例えば、６．２５ｋＨｚに、狭め、周波数の有効活用を行いながら情報伝達可能となるようにしている。

ＶＣＴＣＸＯ１０９はアナログ素子であり、ＡＦＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌ）回路１０８からの制御電圧により周波数が制御された信号を局部発振信号としてミキサ１０２に出力している。

図２は図１におけるＡＦＣ回路１０８の概略構成を示す図である。本図に示すように、ＡＦＣ回路１０８には受信周波数補正部２０１が設けられ、受信周波数補正部２０１は、一例として、周波数の引き込み範囲（６．２５ｋＨｚ）で、ＡＦＣの基準値を基準として復調信号との差からＡＦＣ誤差値を演算するため、検波部１０７から復調信号としてＩ、Ｑデータを入力し、制御電圧の基準値を基準として受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、ＶＣＴＣＸＯ１０９に対して制御電圧を調整して出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う。

受信周波数補正部２０１にはＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器２０２が接続され、Ｄ／Ａ変換器２０２は受信周波数補正部２０１で求められた受信周波数のずれ量に基づいて調整された制御電圧をデジタルからアナログに変換してＶＣＴＣＸＯ１０９に対して設定し、出力周波数を制御する。なお、Ｄ／Ａ変換器２０２の出力信号に対して、不確定要素により瞬時に変動したものであっても制御に影響を与えないようにフィルタリング処理（図示しない）が行われる。フィルタリングされたＤ／Ａ変換器２０２の出力信号は積分器（図示しない）に加えられ、ＶＣＴＣＸＯ１０９の制御電圧としてＡＦＣ制御が行われる。

受信周波数補正部２０１には基準値保存部２０３が接続され、基準値保存部２０３はＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）で構成され、周波数の引き込み範囲（６．２５ｋＨｚ）を考慮して、ＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値を複数保存する。複数の基準値は基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化した値であり、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するように基準値は固定される。

基準値保存部２０３には基準値検索部２０４が接続され、基準値検索部２０４は移動局１００の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、基準値保存部２０３から基準値を順次取り出し、受信周波数補正部２０１に対してＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値を取り出した基準値に順次変更し、同期が得られるまで変更を継続し、同期が得られた場合には、受信周波数補正部２０１に対してＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値を同期が得られた基準値に固定させる。このようにして、基準値検索部２０４により、同期が得られる基準値の検索が行われる。

基準値検索部２０４には同期判断部２０５が接続され、同期判断部２０５は、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれがゼロになって、一定期間内に同期がとれたか（同期が検出されたか）否かを判定し、基準値検索部２０４に同期情報を出力する。同期がとれたか否かの判定方法については、特に限定せず、検波部１０７の後段に配置されるＣＯＤＥＣ（符号器／復号器）等で同期ワードが検出されたことを判定基準としてもよい。さらに、図示しないエアーインタフェースに規定された条件でフレーム同期がとれたか否か、すなわち、フレーム同期条件として、受信同期状態が３フレーム以上検出できた場合などシステム設計パラメータから適当な値を決定するようにしてもよい。

受信周波数補正部２０１には同期基準値保存部２０６が接続され、同期基準値保存部２０６は基準値検索部２０４の検索で同期が得られた基準値を保存し、電源投入時には、同期基準値保存部２０６から基準値を取り出し、受信周波数補正部２０１に対してＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値として取り出した基準値を設定する。これにより、電源投入時毎に、基準値検索部２０４の検索処理が不要となる。

図３は図２におけるＡＦＣ回路１０８の受信周波数補正部２０１により受信シンボル角度から受信周波数のずれ量を求め、受信周波数の補正を説明する図である。
本図（ａ）には、ＣＤＭＡ通信方式では、拡散変調の前に行われる１次変調の変調方式としてＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ：直交ＰＳＫ）が用いられるため、それぞれのシンボルは２ビットのデータとなっていて、（０、０）、（０、１）、（１、０）、（１、１）のいずれかの値をとるようになっており、同相成分Ｉの大きさを横軸に、直交成分Ｑの大きさを縦軸に、これらの値がベクトル図上に示される。

例えば、受信周波数誤差が全くない理想的な状態の場合、第１象限上の受信シンボル（０、０）のシンボル角度は４５度となる。そのため、第２〜４象限上のシンボルを第１象限に折り返した場合にも、受信シンボル角度は４５度となる。
本図（ｂ）に示すように、受信周波数補正部２０１では、ある受信シンボル４０１のＩ成分がａ、Ｑ成分がｂという値だとした場合、受信シンボル４０１の受信シンボル角度θを、θ＝ｔａｎ^−１（ｂ／ａ）として算出する。

より具体的には、受信周波数補正部２０１では、検波部１０７からの受信Ｉ、Ｑデータのサインビットを確認し、受信Ｉ、Ｑデータがガウス平面上の何象限に存在するかを確認し、第２〜４象限にいる場合は、象限情報を第１象限に折り返すような変換を行い、全ての受信シンボルを第１象限に集め、第１象限に折り返したＩ、Ｑデータのアークタンジェントを求め、受信シンボル角度を算出する。

受信周波数補正部２０１は、算出された受信シンボル角度と４５度との差の絶対値から、受信周波数のずれ量が求められ、受信周波数のずれ量が少なくなるように、ＶＣＴＣＸＯ１０９に対して制御電圧を調整して受信周波数の補正を行う。
図４は図２における基準値保存部２０３に保存されるＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値の例を説明する図である。本図に示すように、基準値保存部２０３にはＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値ｖ±Δｖ_ｎ（ｎ＝０〜７）に対して±Δｖ_ｎ（ｎ＝０〜７）のデジタル値が１６進数で保存される。

本図に示すように、制御電圧の基準値ｖ±Δｖ_ｎ（ｎ＝０〜７）に対して、周波数の変動の引き込み範囲の中心の周波数ｆ±Δｆ_ｎ（ｎ＝０〜７）が対応する。
具体的には、
ｖ＋Δｖ_０→ｆ＋Δｆ_０
ｖ＋Δｖ_１→ｆ＋Δｆ_１
ｖ−Δｖ_１→ｆ−Δｆ_１
ｖ＋Δｖ_２→ｆ＋Δｆ_２
ｖ−Δｖ_２→ｆ−Δｆ_２
…
ｖ＋Δｖ_６→ｆ＋Δｆ_６
ｖ−Δｖ_６→ｆ−Δｆ_６
の対応が成立する。ここに、ｖ、ｆは任意の値である。
ｖ±Δｖ_７はアラームのレベルとし、これら以外には制御電圧の基準値が保存されないことを意味する。

このようにして、複数の基準値ｖ±Δｖ_ｎ（ｎ＝１〜６）は基準値の初期値ｖ＋Δｖ_０を中心として±方向に規定値だけ変化した値であり、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するように基準値は決定される。
周波数の引き込み範囲を、一例として、６．２５ｋＨｚとし、
Δｆ_０＝０Ｈｚ
±Δｆ_１＝±３１２５Ｈｚ
±Δｆ_２＝±６２５０Ｈｚ
±Δｆ_３＝±９３５７Ｈｚ
±Δｆ_４＝±１２５００Ｈｚ
±Δｆ_５＝±１５６２５Ｈｚ
±Δｆ_６＝±１８７５０Ｈｚ
と設定する。

図５は図２における基準値検索部２０４の動作例を説明する図である。本図に示すように、基準値検索部２０４では、ＶＣＴＣＸＯ１０９に対して、受信周波数補正部２０１を介して、制御電圧の基準値ｖ＋Δｖ_０が設定されて、同期がとれない場合、基準値保存部２０３に保存されている制御電圧の基準値ｖ±Δｖ_ｎ（ｎ＝１〜７）に対して、
ｖ＋Δｖ_０→ｖ＋Δｖ_１→ｖ−Δｖ_１→ｖ＋Δｖ_２→ｖ−Δｖ_２→…→ｖ＋Δｖ_５→ｖ−Δｖ_５
のように、制御電圧の基準値を順次変更し、同期がとれる制御電圧の基準値が検索される。

制御電圧の基準値の変更に対して、周波数の引き込み範囲は、
ｖ＋Δｖ_０→ｆ＋Δｆ_１〜ｆ−Δｆ_１：中心の周波数ｆ＋Δｆ_０
ｖ＋Δｖ_１→ｆ＋Δｆ_２〜ｆ−Δｆ_０：中心の周波数ｆ＋Δｆ_１
ｖ−Δｖ_１→ｆ＋Δｆ_０〜ｆ−Δｆ_２：中心の周波数ｆ−Δｆ_１
ｖ＋Δｖ_１→ｆ＋Δｆ_２〜ｆ−Δｆ_０：中心の周波数ｆ＋Δｆ_１
ｖ−Δｖ_１→ｆ＋Δｆ_０〜ｆ−Δｆ_２：中心の周波数ｆ−Δｆ_１
…
ｖ＋Δｖ_５→ｆ＋Δｆ_６〜ｆ−Δｆ_４：中心の周波数ｆ＋Δｆ_５
ｖ−Δｖ_５→ｆ−Δｆ_４〜ｆ−Δｆ_６：中心の周波数ｆ−Δｆ_５
となる。

このようにして、周波数の引き込み範囲を、一例として、６．２５ｋＨｚに固定し、周波数軸上で周波数の引き込み範囲を一定の間隔で移動することが可能になる。上記例では、隣接する周波数の引き込み範囲は半分の領域が重複するようにしてあるが、重複の程度は一例でありこれに限定されない。
図６、図７は図１におけるＡＦＣ回路１０８の一連の動作例を説明するフローチャートである。図６に示すように、ステップＳ３０１において、移動局１００の電源投入毎に、ＡＦＣ回路１０８の同期基準値保存部２０６に同期がとられた制御電圧の基準値を保存しているか否かの判断を行う。保存されている場合にはステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０２において、基準値検索部２０４では、制御電圧の基準値を保存していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して基準値保存部２０３から取り出して基準値をｖ＋Δｖ_０に固定したか否かを判断する。固定している場合にはステップＳ３０９に進む。
ステップＳ３０３において、基準値検索部２０４は、基準値をｖ＋Δｖ_０に固定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、基準値の初期値としてｖ＋Δｖ_０を固定する。

ステップＳ３０４において、受信周波数補正部２０１では、第１象限に折り返したＩ、Ｑデータのアークタンジェントを求め、受信シンボル角度を算出し、算出された受信シンボル角度と４５度との差の絶対値から、受信周波数のずれを算出する。
ステップＳ３０５において、Ｄ／Ａ変換器２０２では、ｖ＋Δｖ_０の基準値に対して算出された受信周波数のずれを小さくする値をアナログに変換し、ＶＣＴＣＸＯ１０９に設定する。

ステップＳ３０６において、設定されたｖ＋Δｖ_０の基準値と受信周波数のずれに対して同期判断部２０５では、一定期間中に同期がとられたか否かを判断する。同期がとれない場合にはステップＳ３０１に戻る。
ステップＳ３０７において、一定期間中に同期がとられた場合には、同期がとられた基準値を同期基準値保存部２０６に保存し、ステップＳ３０４に戻り、周波数の自動制御を行う。

ステップＳ３０８において、基準値検索部２０４は、受信周波数補正部２０１に対して、同期基準値保存部２０６から同期がとれた基準値を取り出して固定し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０９において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ＋Δｖ_０に固定して同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対して基準値をｖ＋Δｖ_１に固定したか否かを判断する。固定している場合にはステップＳ３１１に進む。

ステップＳ３１０において、基準値検索部２０４は、基準値をｖ＋Δｖ_１に固定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、基準値をｖ＋Δｖ_１に固定し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３１１において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ＋Δｖ_１に固定で同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対してｖ−Δｖ_１の基準値を設定したか否かを判断する。設定している場合にはステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３１２において、基準値検索部２０４は、基準値をｖ−Δｖ_１に固定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、基準値をｖ−Δｖ_１に固定し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３１３において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ−Δｖ_１に固定して同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対して基準値をｖ＋Δｖ_２に固定したか否かを判断する。設定している場合にはステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１４において、基準値検索部２０４は、ｖ＋Δｖ_２の基準値を設定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、ｖ＋Δｖ_２の基準値を設定し、ステップＳ３０４に進む。
図７に示すように、ステップＳ３１５において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ＋Δｖ_２に固定して同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対して基準値をｖ−Δｖ_２に固定したか否かを判断する。設定している場合にはステップＳ３１７に進む。

ステップＳ３１６において、基準値検索部２０４は、基準値をｖ−Δｖ_２に固定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、基準値をｖ−Δｖ_２に固定し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３１７において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ−Δｖ_５に固定して同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対して基準値をｖ＋Δｖ_６に固定したか否かを判断する。設定している場合にはステップＳ３１９に進む。

ステップＳ３１８において、基準値検索部２０４は、基準値をｖ＋Δｖ_６に固定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、基準値をｖ＋Δｖ_６に固定し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３１９において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ＋Δｖ_６に固定して同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対して基準値をｖ−Δｖ_６に固定したか否かを判断する。設定している場合にはステップＳ３２１に進む。

ステップＳ３２０において、基準値検索部２０４は、基準値をｖ−Δｖ_６に固定していない場合には、受信周波数補正部２０１に対して、基準値をｖ−Δｖ_６に固設定し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３２１において、基準値検索部２０４では、基準値をｖ−Δｖ_６に固定で同期がとれない場合には、基準値保存部２０３から受信周波数補正部２０１に対して基準値をｖ＋Δｖ_７に固定したか否かを判断する。設定していない場合にはステップＳ３２３に進む。

ステップＳ３２２において、基準値検索部２０４は、ｖ＋Δｖ_７の基準値を選択した場合には、アラームを発生し、処理を終了する。
ステップＳ３２３において、基準値検索部２０４は、ｖ−Δｖ_７の基準値を選択した場合には、ステップＳ３２２に進み、アラームを発生し、処理を終了する。
なお、アラームを発生した場合、さらに、基準値の検索中に同期がとれた場合には監視タスクより状態変化通知シンセアンロクが作動し基準値の検索の実行は停止され、その後、基準値の検索機能は動作しない。さらに、ＲＳＳ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｋａｔｏｒ）が規定値以下を検出した場合、チャンネルの切替が発生した場合、送信処理が実行された場合、基準値の検索自体が中断した場合には基準値保存部２０３に保存されている基準値の初期値に戻して、本発明の運用を継続する。

したがって、本発明によれば、ステップＳ３０９〜ステップＳ３１２において、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の安定度の限界を超えても従来技術で説明した約７２０Ｈｚの周波数変動に対しても周波数変動の引き込みが可能になる。さらに、ステップＳ３０９〜ステップＳ３２０において、ＶＣＴＣＸＯ等のアナログ素子の経年変化に対しても周波数変動の引き込みが可能になる。

すなわち、ＶＣＴＣＸＯの制御電圧に対する周波数偏移幅は１０数ｋＨｚと十分広く、従来のＩ、Ｑ信号の位相ずれを検出し、ＡＦＣを制御する方法では、シンボルレートの１／４の範囲しかＡＦＣとして引き込むことができないが、本発明によれば、引き込み範囲を気にしないでよいことになる。
本発明の方法は実行上実現しやすく、水晶等のＶＣＴＣＸＯのデバイスの周波数制御範囲は、拡大し、通信システムを満足するのに十分な可変範囲を持つことになる。

本発明に係る移動局の概略構成を示す図である。図１におけるＡＦＣ回路１０８の概略構成を示す図である。図２におけるＡＦＣ回路１０８の受信周波数補正部１０８Ａにより受信シンボル角度から受信周波数のずれ量を求め、受信周波数の補正を説明する図である。図２における基準値保存部２０３に保存されるＶＣＴＣＸＯ１０９への制御電圧の基準値の例を説明する図である。図２における基準値検索部２０４の動作例を説明する図である。図１におけるＡＦＣ回路１０８の一連の動作例を説明するフローチャートである。図１におけるＡＦＣ回路１０８の一連の動作例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１００…移動局
１０１…ＲＦ部
１０２、１０４、１０５…ミキサ
１０３…Ａ／Ｄ変換機
１０６…移相器
１０７…検波部
１０８…ＡＦＣ回路
１０９…ＶＣＴＣＸＯ
２０１…受信周波数補正部
２０２…Ｄ／Ａ変換器
２０３…基準値保存部
２０４…基準値検索部
２０５…同期判断部
２０６…同期基準値保存部
４０１…受信シンボル

Claims

移動通信装置の受信周波数と基地局の送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御装置において、
電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う受信周波数補正部と、
周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存し、複数の前記基準値は基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化し、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するような基準値として保存される基準値保存部と、
移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、前記基準値保存部から基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続し、同期が得られた場合には、前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる基準値検索部とを備えることを特徴とするＡＦＣ制御装置。
さらに、同期基準値保存部が設けられ、前記同期基準値保存部は、前記基準値検索部により前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させた場合には、固定させた基準値を保存し、前記基準検索部は、移動通信装置の電源投入時に前記同期基準値保存部から基準値を取り出し、取り出した前記基準値を前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として固定させることを特徴とする、請求項１に記載のＡＦＣ制御装置。
前記電圧制御発振器はＶＣＴＣＸＯであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のＡＦＣ制御装置。
移動通信装置における受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御方法において、
電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う工程と、
周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存する工程と、
保存された複数の前記基準値を基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化させ、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲を重複させる工程と、
移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、保存された基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続する工程と、
同期が得られた場合には、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる工程とを備えることを特徴とするＡＦＣ制御方法。
移動通信装置における受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御をコンピュータで実行するプログラムにおいて、
電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う手順と、
周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存する手順と、
保存された複数の前記基準値を基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化させ、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲を重複させる手順と、
移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、保存された基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続する手順と、
同期が得られた場合には、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる手順とを備えることを特徴とする、ＡＦＣ制御をコンピュータで実行するプログラム。
受信周波数と基地局との送信周波数を合わせるためのＡＦＣ制御装置を有する移動通信装置において、
電圧制御発振器への制御電圧の基準値を基準として、受信したＩ、Ｑデータから、周波数の引き込み範囲で受信周波数のずれ量を算出し、算出された受信周波数のずれ量が少なくなるように、前記電圧制御発振器に対して制御電圧を調整し、出力周波数を制御し、受信周波数の補正を行う受信周波数補正部と、
周波数の引き込み範囲を考慮して、前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値を複数保存し、複数の前記基準値は基準値の初期値を中心として±方向に規定値だけ変化し、隣接する基準値の周波数の引き込み範囲が重複するような基準値として保存される基準値保存部と、
前記移動通信装置の電源投入毎に動作し、一定時間に同期が得られない場合には、前記基準値保存部から基準値を順次取り出し、取り出した前記基準値を前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として順次変更し、同期が得られるまで変更を継続し、同期が得られた場合には、前記受信周波数補正部に対して前記電圧制御発振器への制御電圧の基準値として同期が得られた基準値を固定させる基準値検索部とを備えることを特徴とする移動通信装置。