JP2009100416A - 無線システム - Google Patents

Abstract

【課題】子局が必要に応じて親局に周波数補正の要求を行えるようにする。
【解決手段】低精度の基準発振器６を備えた子局２は、定期的にあるいは周囲の温度変化が大きくなったとき、周波数補正のための参照信号を親局１に送信する。高精度の基準発振器２０を備えた親局１は、参照信号に基づいて、基準通信周波数と子局２の通信周波数とのずれを補正するための周波数補正情報を作成する。親局１は、子局２の通信周波数で周波数補正情報を子局２に送信する。子局２は、周波数補正情報に基づいて通信周波数を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、親局と子局との間で所定の通信周波数を用いて無線通信を行う無線システムに関する。

無線システムの親局および子局は、無線通信に必要な通信周波数を生成するために水晶発振器を用いている。親局と子局間での通信周波数にずれがあると、正常な無線通信ができない。そこで、通信周波数のずれを補正する手段の一つとして、自動周波数制御（以下ＡＦＣと呼ぶ）が知られている。

従来のＡＦＣを用いた周波数補正方法が、例えば特許文献１に記載されている。周波数補正方法は、基地局と、前記基地局と無線信号の通信を行う携帯端末装置とからなる移動体通信システムにおいて、前記基地局から常時送信される前記無線信号の受信周波数を補正するための参照信号を電源投入直後に直ちに受信する第１のステップと、前記第１のステップの処理に基づき受信した参照信号に基づいて前記受信周波数の誤差を補正する第２のステップと、前記第２のステップの処理後に基地局と通常の通信を行う第３のステップを有する。基地局から送信される参照信号に基づき、携帯端末装置の通信周波数が補正される。

図７に携帯端末装置の構成を示す。携帯端末装置は、アンテナ、ドュープレクサ、ＬＮＡ（低雑音増幅器）、ＲＦバンドパスフィルタ、ＩＦミキサ、ＩＦバンドパスフィルタ及び復調器を含む無線受信部１１０と、希望信号Ｉ、Ｑのパワー測定、周波数誤差の計算などを行うベースバンド部１２０と、ＶＣＯ（電圧制御発振器）及びループフィルタを含むダウンコンバート用ＰＬＬシンセサイザ部１３０と、ＶＣＯ及びループフィルタを含む復調用ＰＬＬシンセサイザ部１４０と、ＰＬＬシンセサイザ部１３０，１４０にリファレンス周波数を供給する水晶振動子からなる水晶発振回路部１５０と、ベースバンド部１２０が計算出力する周波数誤差値に応じた電圧を水晶発振回路部１５０に供給する水晶発振回路用ＡＦＣ部１６０と、従来から設けられているＡＦＣ部１７０と、無線受信部１１０、ベースバンド部１２０、ＰＬＬシンセサイザ部１３０，１４０、水晶発振回路用ＡＦＣ部１６０及びＡＦＣ部１７０を制御するＣＰＵ部１８０とから構成される。

図８に周波数補正の動作を示すフローチャートを示す。ステップＳ１において、ＣＰＵ部１８０の電源をオンし、ステップＳ２において、ＣＰＵ部１８０が各部（１１０〜１６０）の電源をオンする。ステップＳ３において、ＣＰＵ部１８０は、ＰＬＬシンセサイザ１３０，１４０の周波数の合計が基地局から送信される水晶発振回路補正用リファレンス周波数となるように設定する。ステップＳ４において、ベースバンド部１２０でＩ、Ｑ信号から周波数誤差を測定する。ステップＳ５において、水晶発振回路用ＡＦＣ部１６０が、ベースバンド部１２０で測定された周波数誤差を入力して、この周波数誤差に応じて水晶発振回路制御用電圧を変化させる。ステップＳ４の処理とステップＳ５の処理を設定回数分繰り返されると、ＣＰＵ部１８０は、無線受信部１１０の受信周波数が十分補正されたものと見なして、ステップＳ６でＡＦＣ部１７０の電源をオンにし、ＡＦＣ制御に基づく通常の通信状態に移行する。
特開２００３−７８４２６号公報

上記の周波数補正方法では、安価な水晶振動子からなる水晶発振器を使用して周波数補正を行うことができる。しかし、水晶発振器の精度が劣るため、水晶発振回路用ＡＦＣ部と通常のＡＦＣ部の２種類のＡＦＣ部が必要となる。部品が増えることによって、携帯端末装置における回路規模が大きくなってしまい、小型化が阻害される。

そして、上記の周波数補正方法では、根本的な問題として、携帯端末装置に周波数補正用にＡＦＣ部を設けなければならない。そのため、安価かつ簡易な構成の携帯端末装置を提供することができない。また、周波数補正は、携帯端末装置の電源オン時あるいは待ち受け時に定期的に、基地局から送信される参照信号を受信して行われる。ここで、携帯端末装置は、温度の影響を受ける周波数精度の低い水晶発振器を使用しているため、急激な温度変化があると、水晶発振器が生成する周波数の誤差が大きくなる。このような状況になったとき、周波数補正のタイミングが合わないと、無線通信ができなくなってしまう。

本発明は、上記に鑑み、部品を追加することなく、しかも必要なタイミングで周波数補正を行える無線システムの提供を目的とする。

本発明は、親局と子局との間で無線通信を行う無線システムであって、親局は、周波数精度の高い発振器を有し、子局は、周波数精度の低い発振器を有し、子局は、通信周波数補正のための参照信号を親局に送信し、親局は、参照信号に基づいて基準通信周波数に対する周波数補正情報を作成して、周波数補正情報を子局に送信し、子局は、周波数補正情報に基づいて通信周波数を補正するものである。

子局は、通信周波数補正のための参照信号を自局の通信周波数で親局に送信する要求手段と、親局が参照信号に基づいて作成した基準通信周波数に対する周波数補正情報により通信周波数を補正する補正手段とを備える。

親局は、子局からの通信周波数補正のための参照信号に基づいて基準通信周波数に対する周波数補正情報を作成する作成手段と、子局の通信周波数で周波数補正情報を子局に送信する応答手段とを備える。

子局は、発振器からの基準信号に基づいて通信周波数を生成し、この通信周波数を用いて参照信号を親局に送信する。親局は、発振器からの基準信号に基づいて基準通信周波数を生成し、参照信号から通信周波数を検出して、この通信周波数と基準通信周波数とに基づいて周波数補正情報を作成する。そして、通信周波数を用いて周波数補正情報を子局に送信する。子局は、周波数補正情報に基づいて通信周波数を基準通信周波数に合わせる。子局は、親局と無線通信が可能となる。このように、子局からの周波数補正の要求があると、親局は、周波数補正情報を作成する。要求がなければ、親局は周波数補正のための動作をしない。

子局は、周囲の温度を検出する温度センサを備え、温度変化が大きくなったとき、子局は、参照信号を親局に送信して、通信周波数の補正を行う。精度の低い発振器では、温度変化によって生成する周波数が変化する。その結果、子局の通信周波数は基準通信周波数とずれる。温度変化を検出することにより、周波数補正が必要なタイミングを判断することができる。子局は、必要であると判断すると、周波数補正を要求する。

子局は、温度変化が大のとき、参照信号の送信間隔を短くし、温度変化が小のとき、参照信号の送信間隔を長くする。温度変化が大であると、発振器が生成する周波数は大きく変化する。参照信号の送信間隔を短くすることにより、頻繁に周波数補正を行え、無線通信ができなくなる事態を防げる。逆に、温度変化が小のとき、発振器が生成する周波数は変化しないので、周波数補正は不要である。参照信号の送信間隔を長くすることにより、不要な無線通信をなくせる。なお、子局は、定期的に参照信号を送信してもよい。

子局は、受信した周波数補正情報を記憶し、次回の親局との通信のときに、記憶している周波数補正情報に基づいて補正した通信周波数を使用する。補正後の通信周波数は基準通信周波数に一致しているので、子局は親局と無線通信を行える。

親局は、参照信号をフィルタに通して得られる中間周波数から周波数補正情報を作成する。参照信号を直接測定して、通信周波数を得る場合に比べて、ノイズ等の影響がなくなり、精度よく周波数を測定できる。

親局が複数の子局と無線通信を行う場合、子局は、参照信号を送信するとき、周波数補正を要求していることを示す要求情報を送信する。親局は、要求情報に基づいて、複数の子局の中から要求のあった子局を特定する。これにより、親局は、周波数補正を要求した子局を知ることができる。

そして、親局は、周波数補正情報を送信するとき、特定の子局宛であることを示す子局識別情報を送信する。他の子局は、自局宛の無線通信でないことを認識でき、無駄な動作をしないように規制できる。

子局は、参照信号を無変調信号として送信するとともに、要求情報を変調信号により送信する。親局は、周波数補正情報に基づいて参照信号の通信周波数を算出して変調信号を復調することにより、要求情報を取得する。これによって、子局は、必要な情報を親局に送信でき、親局は、各種の情報を周波数補正情報の作成に活用できる。

本発明によると、子局は、周波数補正を必要とするタイミングで周波数補正を要求すれば、親局から周波数補正情報を取得でき、周波数補正のための部品を追加することなく、周波数補正を行うことができる。親局では、子局からの要求に応じて、周波数補正のために動作すればよく、不要な無線通信を行わなくてすむ。

本実施形態の無線システムは、図１に示すように、無線通信可能な親局１と子局２とから構成され、両局の間で無線信号が送受信される。ここで、無線通信は、特定小電力無線による通信であり、送信周波数と受信周波数が同一である単信方式とされる。送信周波数と受信周波数とを総称して通信周波数と言う。

子局２は、図２に示すように、無線信号を送受信するアンテナ３と、受信と送信を切り替える切り替えスイッチ４と、無線信号を増幅する増幅器５と、基準信号を発生する基準発振器６と、局部発振信号を出力する電圧制御発振器７と、基準発振器６からの基準信号を基に電圧制御発振器７を制御するＰＬＬ回路８と、増幅器５から増幅された出力信号と電圧制御発振器７の局部発振信号を混合する混合器９と、混合器９から出力された中間周波数信号を帯域制限する帯域通過フィルタ１０と、帯域通過フィルタ１０から出力された中間周波数信号を復調する復調回路１１と、復調回路１１より出力された復調信号を処理するＣＰＵからなる制御装置１２と、制御装置１２が処理して抽出した情報を記憶する第１のメモリ１３と、制御装置１２からの送信信号を変調制御する変調制御回路１４と、変調制御回路１４から出力された変調制御信号によりＰＬＬ回路８を制御し、電圧制御発振器７から出力された無線信号を送信する送信アンプ１５とを備えている。

親局１は、図３に示すように、無線信号を送受信するアンテナ３と、受信と送信を切り替える切り替えスイッチ４と、無線信号を増幅する増幅器５と、基準信号を発生する基準発振器２０と、局部発振信号を出力する電圧制御発振器７と、基準発振器２０からの基準信号を基に電圧制御発振器７を制御するＰＬＬ回路８と、増幅器５から増幅された出力信号と電圧制御発振器７の局部発振信号を混合する混合器９と、混合器９から出力された信号を帯域制限する帯域通過フィルタ１０と、帯域通過フィルタ１０から出力された信号を復調する復調回路１１と、復調回路１１より出力された復調信号を処理するＣＰＵからなる制御装置２１と、制御装置２１が処理して抽出した情報を記憶する第２のメモリ２２と、制御装置２１からの送信信号を変調制御する変調制御回路１４と、変調制御回路１４から出力された変調制御信号によりＰＬＬ回路８を制御し、電圧制御発振器７から出力された無線信号を送信する送信アンプ１５とを備えている。

子局２における基準発振器６である水晶発振器では、通常ＡＴカット水晶振動子が使用される。この振動子は、常温付近での温度変化に対する周波数変化が少ないので、広く使用される。しかし、周波数が温度に対して３次曲線で変化する。室温で所望の初期値に周波数を設定しても、温度が変化すると、周波数は大きく変化する。そのため、子局２の通信周波数と親局１の通信周波数とがずれ、通信性能が低下あるいは通信不可能になってしまう。

親局１における基準発振器２０は、温度補償型水晶発振器を使用している。この発振器は、温度による変化はごくわずかである。したがって、親局１の基準発振器２０は、子局２の基準発振器６よりも高精度であり、子局２の基準発振器６は低精度である。なお、子局２の基準発振器６として、セラミック発振子を使用してもよい。

そこで、本無線システムでは、子局２の通信周波数を補正して、親局１の通信周波数とのずれをなくし、通信性能を保つようにしている。子局２の制御装置１２は、通信周波数補正のための参照信号を自局の通信周波数で親局１に送信する要求手段と、親局１が参照信号に基づいて作成した基準通信周波数に対する周波数補正情報により通信周波数を補正する補正手段とを有する。

要求手段の動作により、変調制御回路１４、ＰＬＬ回路８、電圧制御発振器７および送信アンプ１５が駆動され、親局１に参照信号が送信される。補正手段の動作により、周波数補正情報がメモリ１３に記憶されるとともに、無線通信を行うときに、ＰＬＬ回路８が制御されて、通信周波数の補正が行われる。

親局１の制御装置２１は、子局２からの参照信号に基づいて基準通信周波数に対する周波数補正情報を作成する作成手段と、子局２の通信周波数で周波数補正情報を子局２に送信する応答手段とを有する。なお、参照信号として、例えば無変調信号を用いる。無変調信号を用いることにより、周波数の測定が容易となる。

親局１では、子局２から参照信号を受信したとき、帯域通過フィルタ１０から出力された中間周波数の無変調信号の周波数を計測して、制御装置２１に周波数情報を送る周波数計測回路２３と、周波数情報と基準周波数情報から周波数補正情報を計算する周波数補正値計算回路２４とを備えている。

作成手段の動作により、周波数計測回路２３および周波数補正値計算回路２４が駆動され、周波数補正情報が作成される。応答手段の動作により、変調制御回路１４、ＰＬＬ回路８、電圧制御発振器７および送信アンプ１５が駆動され、子局２に周波数補正情報が送信される。

周波数計測回路２３は、帯域通過フィルタ１０を通過した中間周波数に変換された無変調信号の周波数を計測する。このように中間周波数に基づいて参照信号の周波数を測定すれば、子局２からの送信周波数を直接測定する場合に比べて、周波数計測回路２３に要求される性能が低くてすむ。また、帯域通過フィルタ１０によって不要な信号が除去されるので、周波数計測回路２３が関係のない他の信号の周波数を計測してしまうといった誤動作を低減できる。

周波数補正の動作について説明する。図１（ａ）に示すように、子局２では、制御装置１２の要求手段は、親局１に参照信号として無変調信号を送信する。子局２から送信される無変調信号の周波数をｆｔｒｘ＿１とする。子局２の基準発振器６は通常、周波数精度が低いため、発生された周波数が温度により変化する。

一方、親局１の基準発振器２０は高精度な発振器を使用しているので、温度による周波数の変化はごくわずかである。親局１の制御装置２１は、あらかじめ基準通信周波数ｆｔｒｘ＿ｒｅｆを基準周波数情報として、メモリ２２に記憶する。この基準通信周波数は個々の無線システムの仕様から決まる既知の値である。

図１（ｂ）に示すように、親局１では、制御装置２１の作成手段は、子局２からの無変調信号の周波数ｆｔｒｘ＿１を計測し、周波数補正情報を作成する。周波数補正情報の作成方法を以下に簡単に説明する。

子局２の基準発振器６の周波数をｆｘｏとすると、ｆｔｒｘ＿１は
ｆｔｒｘ＿１＝Ｎ×ｆｘｏ （１）
の関係がある。ここで、Ｎは整数または小数値であり、子局２から無変調信号を送信する際に必要なので、制御装置１２は、Ｎをあらかじめメモリ１３に記憶している。

また、ｆｔｒｘ＿ｒｅｆとｆｘｏの間には、
ｆｔｒｘ＿ｒｅｆ＝Ｎ×α×ｆｘｏ （２）
の関係がある。（１）、（２）式より、
α＝（ｆｔｒｘ＿ｒｅｆ／ｆｔｒｘ＿１） （３）
と表せる。親局１には、ｆｔｒｘ＿ｒｅｆの情報があらかじめ記憶されており、また、ｆｔｒｘ＿１も周波数計測により分かるので、（３）式よりαを計算することができる。このαを周波数補正情報とする。

ここで、周波数計測を行うには、制御装置２１の作成手段が、周波数計測回路２３および周波数補正値計算回路２４に指示する。子局２からの無変調信号は、帯域通過フィルタ１０を通過することにより、中間周波数に変換され、周波数計測回路２３は、無変調信号の中間周波数を測定する。測定した周波数がｆＩＦ＿１とされる。

親局１の局部発振周波数をｆｌｏ＿ｒｅｆとすると、ｆｔｒｘ＿１は
ｆｔｒｘ＿１＝ｆｌｏ＿ｒｅｆ＋ｆＩＦ＿１ （Ａ）
で表せる。ここで、電圧制御発振器７は、下側局部発振周波数構成とする。

ｆｔｒｘ＿ｒｅｆは第２のメモリ２２に記憶されており、ｆＩＦ＿１も周波数計測回路２３により求められる。また、ｆｌｏ＿ｒｅｆ値は既知なので、ｆｔｒｘ＿ｒｅｆと共にあらかじめ第２のメモリ２２に記憶しておく。周波数補正値計算回路２４は、（Ａ）式の計算を行うことにより、ｆｔｒｘ＿１の値を求める。次に、（３）式の計算を行うことにより、周波数補正情報のαを算出する。

図１（ｃ）に示すように、親局１では、制御装置２１の応答手段は、このαを周波数補正情報として、子局２に送信する。このとき、子局２の通信周波数は親局１の通信周波数とずれているため、親局１が中心周波数をｆｔｒｘ＿ｒｅｆとして変調信号を送信すると、子局２は受信しても、復調することができない。

しかしながら、親局１が中心周波数をｆｔｒｘ＿１の変調信号で送信することにより、子局２は、変調信号を受信して復調することが可能になる。以下にその方法について簡単に説明する。

親局１の基準発振器２０の周波数をｆｔｃｘｏとすると、ｆｔｒｘ＿ｒｅｆとｆｔｃｘｏの間には、
ｆｔｒｘ＿ｒｅｆ＝Ｎ×ｆｔｃｘｏ （４）
の関係がある。ここで、Ｎは整数または小数値で子局２から通信周波数を受信する際に必要なので、制御装置２１は、あらかじめメモリ２２に記憶している。

ここで、（１）式と（４）式から、ｆｘｏがｆｔｃｘｏに等しい場合は、ｆｔｒｘ＿１はｆｔｒｘ＿ｒｅｆに等しくなる。これは、子局２の通信周波数にずれがなく、親局１の基準通信周波数に等しい場合に相当する。

また、ｆｔｒｘ＿１とｆｔｃｘｏの間には、
ｆｔｒｘ＿１＝Ｎ×β×ｆｔｃｘｏ （５）
の関係がある。（４）、（５）式より、βは
β＝（ｆｔｒｘ＿１／ｆｔｒｘ＿ｒｅｆ） （６）
と表せる。（３）式を用いると、（６）式は、
β=１／α （７）
と表せる。

制御装置２１は、周波数補正情報αより計算されるβに基づいて、ＰＬＬ回路８を制御して、通信周波数をｆｔｒｘ＿１に補正する。このようにして、周波数補正情報を送信するときの通信周波数が無変調信号を送信したときの子局２の通信周波数に合わせられる。親局１は、子局２に周波数補正情報を含む無線信号を子局２の通信周波数で送信する。

図１（ｄ）に示すように、子局２では、制御装置１２の補正手段は、受信した周波数補正情報αを基に、通信周波数をｆｔｒｘ＿ｒｅｆに補正する。すなわち、子局２は、周波数補正情報に基づいて、（２）式からｆｔｒｘ＿ｒｅｆを生成する。これは、基準発振器６のＮα倍の周波数を生成することにより、親局１と同じ通信周波数ｆｔｒｘ＿ｒｅｆを生成可能であることを意味する。子局２は、ｆｘｏの周波数を知る必要はない。以後、子局２は、送信時には、通信周波数ｆｔｒｘ＿ｒｅｆの無線信号で送信し、受信時には、ｆｔｒｘ＿ｒｅｆの通信周波数の無線信号を受信し、復調できる。

なお、親局１の制御装置２１は、子局２に周波数補正情報を送信した後、通信周波数をｆｔｒｘ＿ｒｅｆに戻しておく。以上の手順によって、子局２の通信周波数を親局１の通信周波数に合わせることが可能になる。

次に、子局２における周波数補正について簡単に説明する。子局２での受信時の電圧制御発振器７の局部発振周波数をｆｌｏ＿１とすると、基準発振器６の周波数ｆｘｏとの間には、
ｆｌｏ＿１＝Ｍ×ｆｘｏ （８）
の関係がある。ここで、Ｍは整数又は小数で既知の値である。

また、受信時の基準局部発振周波数ｆｌｏ＿ｒｅｆとｆｘｏ間には、
ｆｌｏ＿ｒｅｆ＝γ×Ｍ×ｆｘｏ （９）
の関係がある。ここで、γは局部発振周波数の補正係数で、（９）式は、子局２の局部発振周波数をγ倍すると、受信時の基準局部発振周波数ｆｌｏ＿ｒｅｆに合わせられることを意味している。

また、ｆｌｏ＿ｒｅｆと親局１の高精度基準発振器２０の周波数ｆｌｏ＿ｔｃｘｏの間には、
ｆｌｏ＿ｒｅｆ＝Ｍ×ｆｔｃｘｏ （１０）
の関係がある。（８）、（９）式から、子局２と親局１の基準発振器６、２０の周波数が等しい場合（ｆｘｏ＝ｆｔｃｘｏ）、子局２と親局１の局部発振周波数が等しくなることが分かる。これは、子局２の通信周波数がずれていないときに相当する。

（９）、（１０）式より、γは、
γ＝ｆｔｃｘｏ／ｆｘｏ （１１）
と表せる。（１１）式に（２）、（４）式を代入し整理すると、
γ＝α （１２）
となり、γは周波数補正情報と等しくなる。つまり、子局２の制御装置１２が、周波数補正情報αを用いて、（９）式にしたがって局部発振周波数を調整する。すなわち、子局２の制御装置１２は、周波数補正情報を基に、ＰＬＬ回路８の設定値を変える。これにより、通信周波数を補正することが可能になる。ここで、ＰＬＬ回路８の分周値等の設定値は、（２）式または（１２）式を用いて、ＰＬＬ回路８の構成に応じて設定される。

これにより、通信周波数が親局の基準通信周波数と同じ周波数に補正され、子局２は、親局１からの通信周波数ｆｔｒｘ＿ｒｅｆの無線信号を受信することが可能になる。

そして、子局２の制御装置１２は、親局１からの周波数補正情報を次の周波数情報補正情報を取得するときまで、第１のメモリ１３に記憶して保持する。その間に親局１と通信を行うとき、制御装置１２は、第１のメモリ１３に記憶されている周波数補正情報を基に通信周波数を補正する。これによって、子局２は、親局１との通信が可能になる。

なお、子局２は、周波数補正を定期的に行う。すなわち、制御装置１２の要求手段は、決められた時間間隔で無変調信号を親局に送信する。この周波数補正情報を取得する時間間隔は、子局２が設置あるいは使用される環境の温度変化に応じて適宜設定される。このように定期的に補正を実行することにより、不必要な消費電力を低減できる。子局２は内蔵された電池で駆動されるので、電池の寿命を延ばすことができる。

親局１では、子局２から要求があったときのみ動作して、周波数補正情報を作成して子局に送信する。そのため、親局１が常に周波数補正のための参照信号を送信する必要はなく、親局１における不要な動作をなくすことができる。

ところで、子局２の設置場所の環境によって、子局２の周囲の温度が急激に変化する場合がある。温度変化によって、子局２の基準発振器６が生成する周波数が大きく変化する。このとき、通信周波数の補正が必要となる。

そこで、図４に示すように、子局２は、周囲の温度を検出する温度センサ２５を備える。温度センサ２５は、例えばサーミスタやダイオード等の安価な素子とされ、基準発振器６の近傍の温度を検出する。そして、制御装置１２は、温度センサ２５からの出力によって、温度変化が大きくなったことを検出すると、周波数補正を行う。すなわち、要求手段が、参照信号としての無変調信号を親局１に送信する。補正手段が、親局１からの周波数補正情報に基づいて通信周波数を補正する。

制御装置１２は、温度変化が小さい通常時には、所定の時間間隔で定期的に周波数補正を行う。周波数補正を要求する無変調信号を送信するとき、制御装置１２は、温度センサ２５が検出した温度情報を取得する。そして、制御装置１２は、親局１からの周波数補正情報を受信すると、メモリ１３に周波数補正情報を記憶するとともに、この情報に対応させて、取得した温度情報を記憶する。

また、制御装置１２は、任意に設定された周期毎に温度センサ２５から温度情報を取得し、メモリ１３に記憶する。この周期は、周波数補正を行う時間間隔よりも短く設定されている。温度差が所定温度以上になったとき、制御装置１２は、温度変化が大きくなったと判断して、周波数補正を実行する。

制御装置１２は、親局１から周波数補正情報を受け取ると、通信周波数の補正を行う。そして、周波数補正情報をメモリ１３に記憶するとともに、要求したときの温度情報も対応させて記憶する。新しい周波数補正情報および温度情報を記憶するとき、更新していき、古い情報を残さないようにする。制御装置１２は、最後に周波数補正情報を取得した時点での温度を基準にして、以降の周波数補正を行う必要があるか否かの判断を行う。

ここで、温度差の設定温度は、例えば、使用する水晶発振器の最大温度感度（ｐｐｍ／度）と親子局間の周波数ずれに対する送受信特性から決まる許容可能な最大周波数ずれ量とに基づいて、適当なマージンを取って決められる。

子局２は、定期的に周波数補正を行うとともに、周囲の温度をさらに短い周期で検出して、温度変化が大きくなったときに周波数補正を行う。したがって、通信周波数がずれて、通信不能になるといった事態を防ぐことができ、常に安定した無線通信を行える。

上記の周波数補正を実行するタイミングに代えて、子局２は、周囲の温度に基づいて、周波数補正の必要性の判断を行う。すなわち、制御装置１２は、温度変化が大きくなったときだけ、周波数補正を行う。これによって、周波数補正が必要になったときのみ、周波数補正情報の要求が行われる。

図５に示すように、制御装置１２は、定期的に温度センサ２５から温度情報を取得して、周波数補正の必要性を判断する。具体的には、制御装置１２は、時刻ｔ０において、周波数補正情報α０を取得したとする。このとき温度をＴ０とする。その後、周期Δｔで温度情報を取得し、検出した温度を温度Ｔ０と比較する。設定された温度差をΔＴとする。

時刻ｔ１〜ｔ４までは、温度変化は設定温度差ΔＴより低いので、制御装置１２は、周波数補正情報の要求を行わない。この間、温度取得の周期はΔｔである。

時刻ｔ５では、検出温度がＴ５であり、温度差｜Ｔ５−Ｔ０｜≧ΔＴとなる。制御装置１２は、周波数補正情報を要求する。周波数補正情報が送信されてくると、制御装置１２は、通信周波数を補正するとともに、メモリ１３に温度情報Ｔ５と周波数補正情報α５を記憶する。

そして、制御装置１２は、温度変化が大きくなったので、温度情報取得の周期を短くする。すなわち、温度差がΔＴを超えたので、周期をΔｔ’とする。ここで、Δｔ’＜Δｔとであり、Δｔ’は適宜設定される。

時刻ｔ５からΔｔ’経過した時刻ｔ６では、温度差が｜Ｔ６−Ｔ５｜≧ΔＴとなる。温度差がΔＴを超えるで、制御装置１２は、周波数補正とメモリ情報の更新を行う。そして、次の温度取得周期はΔｔ’とされる。

時刻ｔ７では、温度差が｜Ｔ７−Ｔ６｜≧ΔＴとなり、ΔＴを超える。制御装置１２は、周波数補正およびメモリ情報の更新を行い、次の温度取得周期をΔｔ’とする。

時刻ｔ８では、温度差が｜Ｔ８−Ｔ７｜＜ΔＴとなり、ΔＴを下回る。制御装置１２は、周波数補正およびメモリ情報の更新を行わず、次の温度取得周期をΔｔに延ばす。

時刻ｔ８からΔｔ経過した時刻ｔ９では、温度差が｜Ｔ９−Ｔ７｜≧ΔＴとなり、ΔＴを超える。制御装置１２は、周波数補正およびメモリ情報の更新を行い、次の温度取得周期をΔｔ’と短くする。

時刻ｔ１０では、温度差が｜Ｔ１０−Ｔ９｜＜ΔＴとなり、ΔＴを下回る。制御装置１２は、周波数補正およびメモリ情報の更新を行わず、次の温度取得周期をΔｔと長くする。

時刻ｔ１１では、温度差がΔＴを下回るので、周波数補正およびメモリ情報の更新は行われず、次の温度取得周期は変更されない。

短時間で急激に温度変化するような環境に子局２がある場合、次の温度情報を取得する間に親局１が子局２を呼び出して通信しようとしても、子局２の通信周波数がずれ過ぎて、通信性能が低下してしまう。しかし、上記のように、急激な温度変化を検出すると、すぐに周波数補正が行われるので、通信性能の低下を防ぐことができ、無線通信の信頼性が高められる。

例えば、時刻ｔ５において、大きな温度変化を検出しても、温度取得周期がΔｔのままの場合、ｔ５の次の温度取得時刻はｔ７になる。そのため、時刻ｔ５のときの温度から比較すると、時刻ｔ５からｔ７までの間に設定温度差ΔＴを大きく超え、周波数ずれが大きくなり、通信性能が低下するおそれがある。そこで、温度差がΔＴを超えた場合、温度取得周期が短くなるので、周波数補正が頻繁に行われることになる。したがって、子局２が親局１からの呼び出しに応じられないといった事態を防止でき、確実に無線通信を行える。

また、子局２の設置場所あるいは使用場所の温度変化が少ない場合、周波数補正の必要はないので、子局２は親局１に周波数補正の要求を行わない。このとき、温度取得周期は長くなり、周波数補正の要求のための無線通信が減る。したがって、不要な無線通信がなくなり、消費電力を大幅に低減することができる。

本無線システムでは、図６に示すように、子局２は１つに限らず、複数の子局２が存在する。親局１は、複数の子局２とそれぞれ無線通信を行う。ここで、複数の子局Ａ，Ｂ，Ｃのうち、特定の子局Ａが周波数補正の要求を行ったとき、親局１は、特定の子局Ａの要求であるかを知る必要がある。

そこで、特定の子局Ａの制御装置１２は、周波数補正の要求を行うとき、無変調信号に続けて、要求情報を送信する。要求情報は、特定の子局Ａからの周波数補正の要求であることを示す識別情報である。要求情報は、変調信号により送信される。なお、要求情報は、子局２を特定するためのＩＤ情報を含んでいてもよい。

親局１では、制御装置２１が、周波数補正情報を作成して送信するとき、子局識別情報を付加して送信する。子局識別情報は、周波数補正情報の送信が特定の子局Ａ宛であることを示す識別情報である。なお、制御装置２１は、子局Ａから無変調信号を受けたとき、周波数補正情報を作成後、子局Ａからの変調信号から要求情報を取得するために、変調信号を復調する。

すなわち、親局１の制御装置２１は、無変調信号に基づいて周波数補正情報を作成した後、受信した変調信号を復調できるように、自局の通信周波数を子局Ａの通信周波数に合わせる。親局１の受信時の局部発振周波数をｆｌｏ＿ｒｅｆ、親局の中間周波数をｆＩＦ＿ｒｅｆ、子局Ａからの通信周波数ｆｔｒｘ＿１の無線信号を受信したときの周波数計測回路１９で測定した周波数をｆＩＦ＿１とすると、以下の関係がある。
ｆｔｒｘ＿１−ｆｌｏ＿ｒｅf＝ｆＩＦ＿１ （１４）
ｆｔｒｘ＿１−δｆｌｏ＿ｒｅf＝ｆＩＦ＿ｒｅｆ （１５）
ここで、δは局部発振周波数の補正係数で、（１５）式は、親局１の局部発振周波数をδ倍にすると、子局Ａからのずれた通信周波数の無線信号を受信しても、ｆＩＦ＿ｒｅｆに合わせられることを意味している。

（１４）、（１５）式より、δを求めると、
δ＝１＋｛(ｆＩＦ＿１−ｆＩＦ＿ｒｅｆ)／ｆｌｏ＿ｒｅf｝ （１６）
となる。

ｆｌｏ＿ｒｅf、ｆＩＦ＿ｒｅｆは既知の値であり、メモリ１７に記憶されている。ｆＩＦ＿１は周波数計測回路２３により計測される。（１６）式よりδが算出される。制御装置２１は、ＰＬＬ回路８を制御して、電圧制御発振器７の周波数ｆｌｏ＿ｒｅf をδ倍することにより、子局Ａの通信周波数を算出し、子局Ａからの変調信号を復調する。制御装置２１は、変調信号から要求情報を取得して、特定の子局Ａを認識する。子局Ａは、変調信号を使用して情報を送信することにより、各種の情報を親局に伝えることができ、精度の高い周波数補正を行うことができる。

親局１は、特定の子局Ａに対して、周波数補正情報に子局識別情報を付加して、子局Ａの通信周波数で送信する。各子局Ａ，Ｂ，Ｃは、親局１からの無線信号を受信したとき、子局識別情報を取得して、自局宛であるかを確認する。特定の子局Ａ以外の子局Ｂ，Ｃは、自局宛でないことを確認すると、受信した周波数補正情報を廃棄する。すなわち、これらの子局Ｂ，Ｃは、周波数補正を行わない。特定の子局Ａは、自局宛であることを確認すると、取得した周波数補正情報に基づいて通信周波数を補正する。

このように識別情報を利用することにより、複数の子局２が存在する場合でも、周波数補正する必要がない他の子局２が誤って周波数補正を行ってしまうことを防止できる。また、親局１は要求情報を取得することにより、周波数補正を要求した子局２を特定することができる。親局１が子局２毎に作成した周波数補正情報を管理すれば、基準通信周波数で呼び出しても、子局２が応答しないとき、子局２の通信周波数に合わせて、再送信することができる。これによって、子局２を呼び出すことができ、無線通信を確立できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。本無線システムでは、送受信周波数が同じである単信方式であるが、送信周波数と受信周波数が異なる復信方式において、上記の周波数補正を適用してもよい。

本発明の無線システムにおける周波数補正動作を説明するための図 子局の概略構成を示すブロック図 親局の概略構成を示すブロック図 他の形態の子局の概略構成を示すブロック図 温度変化に対する周波数補正の要求タイミングを説明するための図 複数の子局のうち特定の子局と親局とが無線通信する様子を示す図 従来の携帯端末装置の概略構成を示すブロック図 従来の周波数補正動作を示すフローチャート

符号の説明

１ 親局
２ 子局
６ 低精度の基準発振器
１２ 制御装置
２０ 高精度の基準発振器
２１ 制御装置
２３ 周波数計測回路
２４ 周波数補正値計算回路
２５ 温度センサ

Claims (13)

1. 親局と子局との間で無線通信を行う無線システムであって、親局は、周波数精度の高い発振器を有し、子局は、周波数精度の低い発振器を有し、子局は、通信周波数補正のための参照信号を親局に送信し、親局は、参照信号に基づいて基準通信周波数に対する周波数補正情報を作成して、周波数補正情報を子局に送信し、子局は、周波数補正情報に基づいて通信周波数を補正することを特徴とする無線システム。
2. 子局は、発振器からの基準信号に基づいて通信周波数を生成し、この通信周波数を用いて参照信号を親局に送信し、親局は、発振器からの基準信号に基づいて基準通信周波数を生成し、参照信号から通信周波数を検出して、この通信周波数と基準通信周波数とに基づいて周波数補正情報を作成して、通信周波数を用いて周波数補正情報を子局に送信し、子局は、周波数補正情報に基づいて通信周波数を基準通信周波数に合わせることを特徴とする請求項１記載の無線システム。
3. 子局は、周囲の温度を検出する温度センサを備え、温度変化が大きくなったとき、子局は、参照信号を親局に送信して、通信周波数の補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の無線システム。
4. 子局は、温度変化が大のとき、参照信号の送信間隔を短くし、温度変化が小のとき、参照信号の送信間隔を長くすることを特徴とする請求項３記載の無線システム。
5. 子局は、定期的に参照信号を送信して、通信周波数の補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の無線システム。
6. 子局は、受信した周波数補正情報を記憶し、次回の親局との通信のときに、記憶している周波数補正情報に基づいて補正した通信周波数を使用することを特徴とする請求項３または５記載の無線システム。
7. 親局は、参照信号をフィルタに通して得られる中間周波数から周波数補正情報を作成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無線システム。
8. 親局は、複数の子局と無線通信を行い、子局は、参照信号を送信するとき、周波数補正を要求していることを示す要求情報を送信し、親局は、要求情報に基づいて、複数の子局の中から要求のあった子局を特定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の無線システム。
9. 親局は、周波数補正情報を送信するとき、特定の子局宛であることを示す子局識別情報を送信することを特徴とする請求項８記載の無線システム。
10. 子局は、参照信号を無変調信号として送信するとともに、要求情報を変調信号により送信し、親局は、周波数補正情報に基づいて参照信号の通信周波数を算出して変調信号を復調することにより、要求情報を取得することを特徴とする請求項８または９記載の無線システム。
11. 周波数精度の高い発振器を有する親局と基準通信周波数で無線通信を行う無線システムの子局であって、周波数精度の低い発振器を備え、通信周波数補正のための参照信号を自局の通信周波数で親局に送信する要求手段と、親局が参照信号に基づいて作成した基準通信周波数に対する周波数補正情報により通信周波数を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする無線システムの子局。
12. 周囲の温度を検出する温度センサを備え、要求手段は、温度変化が大きくなったとき、参照信号を親局に送信することを特徴とする請求項１１記載の無線システムの子局。
13. 周波数精度の低い発振器を有する子局と基準通信周波数で無線通信を行う無線システムの親局であって、周波数精度の高い発振器を備え、子局からの通信周波数補正のための参照信号に基づいて基準通信周波数に対する周波数補正情報を作成する作成手段と、子局の通信周波数で周波数補正情報を子局に送信する応答手段とを備えたことを特徴とする無線システムの親局。

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