JP2024028033A - 無線局および周波数誤差補償方法 - Google Patents
無線局および周波数誤差補償方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】複数の発振器を備える無線局において、各発振器の周波数精度のばらつきを補償することが可能な無線局および周波数誤差補償方法を提供する。
【解決手段】無線局1は、第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器11と、第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器12と、復調信号を生成する復調部33と、復調信号に基づいて第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差検出部34と、を備える。無線局1は、周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する誤差補償部35を備える。
【選択図】図1
【解決手段】無線局1は、第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器11と、第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器12と、復調信号を生成する復調部33と、復調信号に基づいて第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差検出部34と、を備える。無線局1は、周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する誤差補償部35を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、無線局および周波数誤差補償方法に関する。
局部発振器は、ディスクリート部品で構成される発振回路と、1つの基準周波数発振器を有するPLL(Phase-Locked Loop:位相同期ループ)-VCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器)とで構成される。この種の局部発振器を備える無線局の一例が特許文献1に開示されている。
PLL-VCOは、VCOが内蔵されたPLL IC(Integrated Circuit:集積回路)で実現されることがある。PLL ICは、10MHz以上、かつ、1400MHz以下という広帯域でFM(Frequency Modulation:周波数変調)、具体的には、FSK(Frequency Shift Keying:周波数偏移変調)を可能とする。
上述のPLL ICが、PLL-VCOを構成する基準周波数発振器の発振周波数の整数倍付近で用いられる場合に、整数値境界スプリアスが発生することがある。整数値境界スプリアスが発生すると、送信側の無線局は電波法で定められるスプリアス規格を満たすことができず、受信側の無線局では所望の電波以外の電波を受信するスプリアス受信が起こることがある。
整数値境界スプリアスによる送受信への影響を抑制するため、複数の基準周波数発振器を備え、複数の基準周波数発振器を切り替えて使用する無線局がある。基準周波数発振器には、経年による周波数誤差が生じる。経年による周波数誤差の大きさは、基準周波数発振器ごとに異なることがある。
例えば、基地局と通信する無線局において、基地局から受信した受信信号を周波数変換する際に用いられる基準周波数発振器については、受信信号に基づいて、基地局が有する基準周波数発振器にあわせて、無線局が備える基準周波数発振器の周波数誤差を補正することが可能である。上述のように周波数誤差を補正することで、受信時に用いられる基準周波数発振器の周波数精度を維持することができる。しかしながら、基地局に送信される送信信号の生成時に用いられる基準周波数発振器については、上述のように周波数誤差を補正することができないため、周波数精度が低下してしまう。この結果、複数の発振器を備える無線局において、各発振器の周波数精度のばらつきが生じることがある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数の発振器を備える無線局において、各発振器の周波数精度のばらつきを補償することが可能な無線局および周波数誤差補償方法を提供することが目的である。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る無線局は、
第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器と、
前記第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器と、
前記第2基準信号に基づいて第1中間周波数が目標周波数である対象信号を生成する信号生成部と、
前記対象信号に基づいて、前記第1基準信号を用いて周波数変換して周波数が前記第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成する復調部と、
前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差検出部と、
前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する誤差補償部と、
を備える。
第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器と、
前記第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器と、
前記第2基準信号に基づいて第1中間周波数が目標周波数である対象信号を生成する信号生成部と、
前記対象信号に基づいて、前記第1基準信号を用いて周波数変換して周波数が前記第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成する復調部と、
前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差検出部と、
前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する誤差補償部と、
を備える。
好ましくは、前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、定められた量ずつ前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す。
好ましくは、他の無線局からの信号を受信する受信モードにおいて、前記信号を受信する受信期間と前記信号の受信を停止する非受信期間とが繰り返され、
前記誤差補償部は、前記非受信期間において前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記非受信期間において前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記受信モードの開始直後の受信時調節期間の経過後に前記受信期間と前記非受信期間とが繰り返され、
前記誤差補償部は、前記受信時調節期間において、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記受信時調節期間において、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記信号生成部は、前記受信時調節期間および前記非受信期間において前記対象信号を生成し、前記受信期間において前記第1基準信号または前記第2基準信号に基づいて無変調信号である変換用信号を生成し、
周波数が前記第1目標値または前記第2目標値に一致する目標信号に基づいて変調を行うことで生成された信号を受信し、受信信号に基づいて、前記目標信号の周波数が目標周波数である前記第1基準信号または前記第2基準信号に基づく前記変換用信号を用いて周波数変換を行うことで前記第1中間周波数が目標周波数である第1中間周波数信号を生成する受信部をさらに備え、
前記復調部は、前記対象信号または前記第1中間周波数信号に基づいて前記第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、前記復調信号を生成し、
前記偏差検出部は、前記復調部が前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成すると、該復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、前記復調部が前記第1中間周波数信号に基づいて前記復調信号を生成すると、該復調信号に基づいて、前記復調信号の生成に用いられる前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で用いられる前記第1基準信号または前記第2基準信号と前記目標信号との周波数偏差を検出し、
前記誤差補償部は、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第1基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償し、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第2基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
周波数が前記第1目標値または前記第2目標値に一致する目標信号に基づいて変調を行うことで生成された信号を受信し、受信信号に基づいて、前記目標信号の周波数が目標周波数である前記第1基準信号または前記第2基準信号に基づく前記変換用信号を用いて周波数変換を行うことで前記第1中間周波数が目標周波数である第1中間周波数信号を生成する受信部をさらに備え、
前記復調部は、前記対象信号または前記第1中間周波数信号に基づいて前記第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、前記復調信号を生成し、
前記偏差検出部は、前記復調部が前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成すると、該復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、前記復調部が前記第1中間周波数信号に基づいて前記復調信号を生成すると、該復調信号に基づいて、前記復調信号の生成に用いられる前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で用いられる前記第1基準信号または前記第2基準信号と前記目標信号との周波数偏差を検出し、
前記誤差補償部は、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第1基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償し、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第2基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記誤差補償部は、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第1基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、定められた量ずつ前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返し、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第2基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、定められた量ずつ前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す。
好ましくは、前記誤差補償部は、前記受信期間において、前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償すると、該受信期間の直後の前記非受信期間において、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記受信モードの前記受信期間において前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差が補償された後に、前記第2基準信号に基づく信号を他の無線局に送信する送信モードが開始されると、該送信モードの開始直後の送信時調節期間において、
前記復調部は、前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成し、
前記偏差検出部は、前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
前記復調部は、前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成し、
前記偏差検出部は、前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記第2目標値が互いに異なる前記第2基準信号を出力する複数の前記第2発振器を備え、
前記受信モードの前記受信期間において、前記第2発振器のいずれかが出力する前記第2基準信号の前記目標信号に対する周波数誤差が補償された後に、他の前記第2発振器が出力する前記第2基準信号に基づく信号を他の無線局に送信する送信モードが開始されると、該送信モードの開始直後の送信時調節期間において、
前記復調部は、前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号に基づく前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号の前記第2目標値に対する周波数誤差を補償する。
前記受信モードの前記受信期間において、前記第2発振器のいずれかが出力する前記第2基準信号の前記目標信号に対する周波数誤差が補償された後に、他の前記第2発振器が出力する前記第2基準信号に基づく信号を他の無線局に送信する送信モードが開始されると、該送信モードの開始直後の送信時調節期間において、
前記復調部は、前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号に基づく前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号の前記第2目標値に対する周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記第1発振器が出力する前記第1基準信号の周波数を調節する周波数調節部をさらに備え、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記周波数調節部を制御して前記第1基準信号の周波数を調節することで、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記周波数調節部を制御して前記第1基準信号の周波数を調節することで、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記周波数調節部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1発振器が出力する前記第1基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記周波数調節部が有する前記分周器の前記分周比を調節することで、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記周波数調節部が有する前記分周器の前記分周比を調節することで、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記第1発振器が出力する前記第1基準信号の周波数を調節する周波数調節部をさらに備え、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記周波数調節部を制御して前記第1基準信号の周波数を調節することで、前記目標信号に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記周波数調節部を制御して前記第1基準信号の周波数を調節することで、前記目標信号に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記周波数調節部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1発振器が出力する前記第1基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記周波数調節部が有する前記分周器の前記分周比を調節することで、前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記周波数調節部が有する前記分周器の前記分周比を調節することで、前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記信号生成部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1基準信号または前記第2基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記位相比較器が前記分周器で分周された信号と前記第2基準信号との位相差に基づく前記位相差信号を出力するときの前記分周器の前記分周比を調節することで、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記位相比較器が前記分周器で分周された信号と前記第2基準信号との位相差に基づく前記位相差信号を出力するときの前記分周器の前記分周比を調節することで、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記信号生成部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1基準信号または前記第2基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記位相比較器が前記分周器で分周された信号と前記第2基準信号との位相差に基づく前記位相差信号を出力するときの前記分周器の前記分周比を調節することで、前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
前記誤差補償部は、前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記位相比較器が前記分周器で分周された信号と前記第2基準信号との位相差に基づく前記位相差信号を出力するときの前記分周器の前記分周比を調節することで、前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する。
好ましくは、前記信号生成部は、入力される対象データと前記第2基準信号とに基づいて変調を行うことで変調信号である前記対象信号を生成する。
好ましくは、前記信号生成部は、前記第2基準信号に基づく無変調信号である前記対象信号を生成する。
本発明の第2の観点に係る周波数誤差補償方法は、
第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器と、前記第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器と、を備える無線局が行う周波数誤差補償方法であって、
前記第2基準信号に基づいて第1中間周波数が目標周波数である対象信号を生成し、
前記対象信号に基づいて、前記第1基準信号を用いて周波数変換して周波数が前記第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成し、
前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、
前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器と、前記第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器と、を備える無線局が行う周波数誤差補償方法であって、
前記第2基準信号に基づいて第1中間周波数が目標周波数である対象信号を生成し、
前記対象信号に基づいて、前記第1基準信号を用いて周波数変換して周波数が前記第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成し、
前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、
前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する。
本発明に係る無線局は、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する。これにより、複数の発振器を備える無線局において、各発振器の周波数精度のばらつきを補償することが可能である。
以下、本発明の実施の形態に係る無線局および周波数誤差補償方法について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
(実施の形態1)
図1に示す無線局1は、例えば、ダブルスーパーヘテロダイン方式の無線局である。図1に示す無線局1は、第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器11と、第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器12と、を備える。実施の形態1では、無線局1は、1つの第1発振器11と、1つの第2発振器12と、を備える。
図1に示す無線局1は、例えば、ダブルスーパーヘテロダイン方式の無線局である。図1に示す無線局1は、第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器11と、第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器12と、を備える。実施の形態1では、無線局1は、1つの第1発振器11と、1つの第2発振器12と、を備える。
無線局1は、変調方式として、周波数変調、具体的には、FSK(Frequency Shift Keying:周波数偏移変調)を用いる。無線局1は、他の無線局に送信するためのデータの入力を受け付ける入力部21と、入力部21で入力されたデータに対して信号処理を行って送信用データを生成する入力信号処理部22と、周波数誤差を補償するための補償用データまたは周波数変換に用いられる無変調信号を生成するための変換用データを出力するデータ出力部23と、送信用データまたは補償用データを多値FSKのシンボルにマッピングするシンボルマッパ24と、を備える。無線局1は、第1発振器11および第2発振器12に接続され、第1発振器11と第2発振器12を切り替えて第1基準信号または第2基準信号を出力する発振器切替器25を備える。
無線局1は、発振器切替器25が出力する第1基準信号または第2基準信号に基づく無変調信号である変換用信号S1、発振器切替器25が出力する第1基準信号または第2基準信号に基づく送信用変調信号S2、および発振器切替器25が出力する第2基準信号に応じた対象信号S3、を生成する信号生成部26を備える。信号生成部26は、第1基準信号または第2基準信号と分周器41で分周された信号とに基づく位相差信号を出力する位相比較器38と、位相差信号を電圧に変換して出力するループフィルタ39と、制御電圧に応じた発振周波数で発振するVCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器)40と、VCO40の出力を分周比に応じて分周する分周器41と、を有する。
無線局1は、信号生成部26から取得した変換用信号S1、送信用変調信号S2、または対象信号S3をそれぞれ出力先を切り替えて出力する信号切替器27と、信号切替器27が出力する送信用変調信号S2から送信信号を生成する送信部28と、を備える。送信部28で生成された送信信号は、送受信切替部29およびアンテナ30を介して、任意の他の無線局に送信される。
無線局1は、アンテナ30で受信され、送受信切替部29を介して供給される受信信号から第1中間周波数信号を生成する受信部31を備える。受信部31は、アンテナ30で受信され、送受信切替部29を介して供給される受信信号を増幅する増幅器42と、増幅器42が出力する受信信号と信号切替器27が出力する変換用信号S1から第1中間周波数信号を生成するミキサ43と、を有する。
無線局1は、信号切替器27が出力する対象信号S3または受信部31で生成された第1中間周波数信号を切り替えて出力する信号切替器32を備える。
無線局1は、信号切替器32が出力する対象信号S3または第1中間周波数信号に基づいて、第1基準信号を用いて周波数変換して第2中間周波数信号を生成し、第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成する復調部33を備える。復調部33は、第1基準信号と信号切替器32の出力とを掛け合わせて、周波数が第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成するミキサ44と、第2中間周波数信号からデジタルデータを生成するA-D変換器45と、A-D変換器45で生成されたデジタルデータについて復調処理を行って復調信号を生成するFM(Frequency Modulation:周波数変調)検波部46と、を有する。
無線局1は、復調信号に基づいて、第1基準信号または第2基準信号と目標信号との周波数偏差あるいは第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差検出部34を備える。偏差検出部34は、復調信号に含まれる同期ワードを検出する同期ワード検出部47と、同期ワードに基づいて、第1基準信号または第2基準信号と目標信号との周波数偏差あるいは第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差算出部48と、を有する。
無線局1は、周波数偏差に基づいて第1発振器11または第2発振器12の周波数誤差を補償する誤差補償部35と、復調信号から出力用データを抽出する出力信号処理部36と、出力用データを出力する出力部37と、を備える。
上述の各部を制御するため、無線局1はコントローラ50を備える。コントローラ50は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)51と、I/O(Input/Output)52と、RAM(Random Access Memory)53と、ROM(Read-Only Memory)54と、を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ50から無線局1の各部への信号線が省略されている。コントローラ50は無線局1の各部にI/O52を介して接続され、各部の処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。CPU51は、ROM54に記憶されている制御プログラムを実行して、無線局1の制御を行う。またI/O52を介して入力されるコマンド、データ等は、処理され、RAM53に一時的に記憶される。CPU51は、RAM53に記憶されたコマンド、データ等を必要に応じて読み出し、無線局1の制御を行う。
第1発振器11は、水晶振動子と発振回路とを有し、第1基準信号を発振器切替器25および復調部33に出力する。実施の形態1では、第1基準信号は、正弦波のクロック信号である。第1基準信号の目標周波数である第1目標値f1は、例えば、50.40MHzである。第2発振器12は、水晶振動子と発振回路とを有し、第2基準信号を発振器切替器25に出力する。実施の形態1では、第2基準信号は、正弦波のクロック信号である。第2基準信号の目標周波数である第2目標値f2は、例えば、51.33MHzである。
第1発振器11は、例えば、外部から周波数制御電圧を印加することで出力周波数を調節することが可能な発振器、例えばVCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator:電圧制御水晶発振器)、VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator:電圧制御型温度補償水晶発振器)等で形成される。第2発振器12は、第1発振器11と同様にVCXO、VCTCXO等で形成されてもよいし、周波数制御電圧によって出力周波数を調節する機能を有さない発振器、例えば、SPXO(Simple Packaged Crystal Oscillator)で形成されてもよい。
無線局1は、起動されたとき、スキャンによって受信チャネルが決定されたとき等に、他の無線局から信号を受信する受信モードとなる。無線局1の操作部の操作に応じて、受信モードと他の無線局に信号を送信する送信モードとが切り替わる。操作部の操作に応じて受信モードの受信チャネルおよび送信モードの送信チャネルが決定される。
無線局1は、受信モードにおいて、決定された受信チャネルに対応する第1発振器11が出力する第1基準信号または第2発振器12が出力する第2基準信号に基づいて、他の無線局からの信号を受信する受信処理を行う。無線局1は、例えば、下りフレームに冗長なデータを含む通信方式、TDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)方式等のように、間欠受信が可能な通信方式による通信を行う。下りフレームに冗長なデータが含まれるとは、同じデータが繰り返して送信されること、空線信号が送信されること等を意味する。無線局1が受信モードになると、信号を受信する受信期間と信号を受信しない非受信期間とが交互に繰り返される。
受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が、第1発振器11が出力する第1基準信号であるとき、発振器切替器25は、第1発振器11から取得した第1基準信号を信号生成部26に出力する。データ出力部23は、周波数変換に用いられる無変調信号の生成に用いられる変換用データを信号生成部26に出力する。変換用データは、例えば、0が連続するデータである。
信号生成部26は、発振器切替器25が出力する第1基準信号に基づいて無変調信号である変換用信号S1を生成する。詳細には、信号生成部26は、受信モードにおいて、第1基準信号に基づいて周波数が受信周波数より第1中間周波数だけ低い無変調信号である変換用信号S1を生成し、信号切替器27に出力する。例えば、信号生成部26は、周波数が受信周波数より第1中間周波数だけ低い搬送波信号に、データ出力部23から出力され、周波数偏移量が0であることを示す変換用データを重畳した信号である変換用信号S1を生成する。受信周波数は、例えば、360MHz以上、かつ、400MHz以下の範囲に含まれる周波数である。第1中間周波数は、例えば、49.95MHzである。
詳細には、信号生成部26が有する位相比較器38は、発振器切替器25が出力する第1基準信号とVCO40から出力され、分周器41で分周された信号との位相差に応じた信号である位相差信号をループフィルタ39に出力する。ループフィルタ39は、位相比較器38が出力する位相差信号を電流に変換し、電流を積分して平滑化することで電圧に変換し、この電圧を制御電圧としてVCO40に出力する。VCO40の発振周波数は、ループフィルタ39の出力に応じて変化する。分周器41は、受信モードに応じて定められた分周比に応じてVCO40の出力を分周し、分周した信号を位相比較器38に出力する。上述の処理により、信号生成部26は、変換用信号S1を生成する。
信号切替器27は、信号生成部26から出力される無変調信号である変換用信号S1を受信部31に送る。
受信部31が有する増幅器42は、例えば、LNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅器)を有し、アンテナ30で受信され、送受信切替部29を介して供給される受信信号を増幅する。増幅器42は、増幅した受信信号をミキサ43に送る。ミキサ43は、信号切替器27が出力する変換用信号S1と増幅器42で増幅された受信信号とを掛け合わせて、周波数が第1中間周波数である第1中間周波数信号を生成し、信号切替器32に出力する。
信号切替器32は、受信部31が有するミキサ43から取得した第1中間周波数信号を復調部33に送る。
復調部33が有するミキサ44は、第1基準信号の周波数と第1中間周波数との差を周波数とする第2中間周波数信号をA-D変換器45に出力する。第1基準信号の目標周波数である第1目標値f1が50.40MHzであって、第1中間周波数が49.95MHzである場合、ミキサ44は、50.40MHzから49.95MHzを減算した値である0.45MHzの第2中間周波数信号をA-D変換器45に出力する。
A-D変換器45は、第2中間周波数信号をA-D変換してデジタルデータを生成し、FM検波部46に送る。FM検波部46は、A-D変換器45から取得した各データの値が予め定められた4つの振幅レベルのいずれに相当するか判別し、判別した振幅レベルに対応付けられた2ビットのデータ、具体的には、00,01,10,11のいずれかを復調信号として同期ワード検出部47に出力する。
同期ワード検出部47は、復調信号と同期ワードとの相関演算を行うことを1シンボルずつ、換言すれば、2ビットずつずらして繰り返す。相関演算の結果、相関値が閾値以上であれば、同期ワードが検出されたとみなすことができる。同期ワードは、既知のビットデータ系列である。同期ワード検出部47は、同期をとった復調信号を出力信号処理部36および偏差算出部48に送る。
出力信号処理部36は、同期ワード検出部47で同期ワードが検出されて同期がとられた復調信号から音声データを取り出し、D-A(Digital-to-Analog)変換してアナログ音声信号を生成し、出力部37に送る。出力部37は、アナログ音声信号を増幅させる低周波増幅器と、低周波増幅器で増幅されたアナログ音声信号を出力するスピーカと、を有する。
上述のように無線局1は、第1発振器11が出力する第1基準信号に基づいて、他の無線局から信号を受信し、音声信号を出力する。
受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であるときの無線局1の受信処理は、上述の第1基準信号に基づく受信処理と同様である。ただし、発振器切替器25は、第2発振器12から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力し、信号生成部26は、発振器切替器25が出力する第2基準信号に基づいて無変調信号である変換用信号S1を生成する。
第1発振器11に周波数誤差が生じ、第1基準信号の周波数が第1目標値からずれていると、ミキサ43が出力する第1中間周波数信号の周波数が目標値である第1中間周波数からずれてしまう。同様に、第2発振器12に周波数誤差が生じ、第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていると、ミキサ43が出力する第1中間周波数信号の周波数が目標値である第1中間周波数からずれてしまう。この結果、ミキサ44の出力である第2中間周波数信号の周波数が目標値である第2中間周波数からずれてしまう。そこで、無線局1は、受信モードにおいて、上述の受信処理を行いながら、第1基準信号および第2基準信号の少なくともいずれかの周波数誤差を補償する周波数誤差補償処理を行う。
受信モードで無線局1が周波数誤差補償処理を行うタイミングを図2に示す。受信用信号は、受信チャネルに対応する基準信号を示す。図2において、第1基準信号をREF1で表し、第2基準信号をREF2で表す。後続の図においても同様である。
無線局1は、受信モード開始直後の定められた長さの期間である受信時調節期間、他の無線局からの信号を受信する受信期間、および他の無線局からの信号を受信しない非受信期間に周波数誤差の補償を行う。受信モード中に受信チャネルが変更されると、変更後の受信チャネルで新たな受信モードが開始され、無線局1は、新たな受信モードの受信時調節期間、受信期間、および非受信期間に周波数誤差の補償を行う。無線局1は、受信モードにおいて、図2に示すタイミングで、周波数誤差を補償する補償処理1-4を行う。
[補償処理1]
図2に示すように、受信チャネルに対応する基準信号が第1基準信号であるときに、受信期間が開始されると、無線局1は、補償処理1、具体的には、図3に示す周波数誤差補償処理を開始する。受信チャネルに対応する基準信号が第1基準信号であるとき、受信時調節期間および非受信期間において、無線局1は周波数誤差補償処理を行わない。
図2に示すように、受信チャネルに対応する基準信号が第1基準信号であるときに、受信期間が開始されると、無線局1は、補償処理1、具体的には、図3に示す周波数誤差補償処理を開始する。受信チャネルに対応する基準信号が第1基準信号であるとき、受信時調節期間および非受信期間において、無線局1は周波数誤差補償処理を行わない。
図3のステップS11からS14は、上述の第1基準信号に基づく受信処理と同じである。発振器切替器25は、第1発振器11から取得した第1基準信号を信号生成部26に出力する。信号生成部26は、発振器切替器25を介して第1発振器11から取得した第1基準信号に基づいて、周波数が受信周波数より第1中間周波数だけ低い無変調信号である変換用信号S1を生成する(ステップS11)。信号生成部26は、生成した変換用信号S1を信号切替器27に送る。信号切替器27は、ステップS11で生成された変換用信号S1を取得し、受信部31が備えるミキサ43に送る。
ミキサ43は、アンテナ30で受信され、送受信切替部29を介して供給され、増幅器42で増幅された基地局からの受信信号と変換用信号S1とを掛け合わせて第1中間周波数信号を生成する(ステップS12)。ミキサ43は、生成した第1中間周波数信号を信号切替器32に送る。信号切替器32は、ミキサ43から取得した第1中間周波数信号を復調部33に送る。
復調部33が備えるミキサ44は、第1発振器11から供給される第1基準信号と信号切替器32を介して供給されるステップS12で生成された第1中間周波数信号とを掛け合わせて第2中間周波数信号を生成する(ステップS13)。ミキサ44は、生成した第2中間周波数信号をA-D変換器45に送る。
復調部33が備えるFM検波部46は、ステップS13で生成された第2中間周波数信号をA-D変換器45でA-D変換することで生成されるデジタルデータについて復調処理を行って、復調信号を生成する(ステップS14)。FM検波部46は、生成した復調信号を偏差検出部34に送る。
偏差検出部34は、ステップS14で生成された復調信号に含まれる同期ワードに基づいて、第2中間周波数信号の周波数ずれ、換言すれば、第1基準信号と目標信号との周波数偏差を検出する(ステップS15)。
詳細には、図1に示す偏差検出部34が有する偏差算出部48は、同期ワード検出部47で検出された同期ワードに対応するシンボルに含まれるDC(Direct Current:直流)オフセットから周波数偏移を算出する。偏差算出部48は、周波数偏移の移動平均値を周波数偏差として出力することが好ましい。
偏差算出部48は、検出した周波数偏差を誤差補償部35に送る。検出された周波数偏差は、目標信号の周波数に対する第1基準信号の周波数のずれを示す。例えば、第1基準信号の周波数が目標信号の周波数より高ければ、周波数偏差は正数であり、第1基準信号の周波数が目標信号の周波数より低ければ、周波数偏差は負数である。
図3に示すように、誤差補償部35は、ステップS15で検出された周波数偏差に応じて第1発振器11を制御して、具体的には、第1発振器11に印加される周波数制御電圧を調節して、第1基準信号の周波数誤差を補正する(ステップS16)。例えば、誤差補償部35は、第1発振器11の制御入力端子に周波数制御電圧を印加するDAC(Digital-Analog Converter)に対する入力値を増加または減少させて周波数制御電圧を変化させる。
DACは、入力値に応じたアナログ電圧信号を第1発振器11の制御入力端子に出力する。すなわち、DACが出力するアナログ電圧信号は、周波数制御電圧である。誤差補償部35がDACの入力値を調節することで、第1発振器11の制御入力端子に印加される周波数制御電圧が調節され、第1発振器11が出力する第1基準信号の周波数が調節される。
ステップS16において、誤差補償部35は、ステップS15で検出された周波数偏差に応じて、定められた量だけ目標信号の周波数に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する。具体的には、ステップS15で検出された周波数偏差が正数であれば、誤差補償部35は、ステップS16において、DACの入力値を1だけ減少させる。ステップS15で検出された周波数偏差が負数であれば、誤差補償部35は、ステップS16において、DACの入力値を1だけ増加させる。この結果、周波数制御電圧が変化し、第1発振器11が出力する第1基準信号が調節される。
ステップS16の処理が完了すると、無線局1は、第1基準信号の周波数誤差を補償する処理を終了する。その後、無線局1は、定められた時間ごとに、例えば、1秒ごとに、図3に示す第1基準信号の周波数誤差を補償する処理を繰り返す。これにより、誤差補償部35は、定められた量ずつ目標信号の周波数に対する第1基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す。この結果、無線局1が備える第1発振器11が出力する第1基準信号の周波数を、基地局に設けられ、目標信号を出力する基準発振器に追従させることが可能となる。上述のように周波数制御電圧を徐々に変化させることで、第1発振器11が出力する第1基準信号の周波数誤差を徐々に補償することが可能となる。
[補償処理2]
図2に示すように、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であると、無線局1は、受信モードの開始直後の受信時調節期間において、補償処理2、具体的には、図4に示す周波数誤差補償処理を行う。
図2に示すように、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であると、無線局1は、受信モードの開始直後の受信時調節期間において、補償処理2、具体的には、図4に示す周波数誤差補償処理を行う。
発振器切替器25は、第2発振器12から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力する。信号生成部26は、発振器切替器25を介して第2発振器12から取得した第2基準信号に基づいて、周波数が第1中間周波数である搬送波信号に、補償用データに基づく変調用データが重畳された変調信号である対象信号S3を生成する(ステップS21)。
詳細には、図1に示すデータ出力部23は、周波数誤差を補償する際に用いられる補償用データをシンボルマッパ24に出力する。実施の形態1では、補償用データは、同期ワードを含む固定データである。
シンボルマッパ24は、データ出力部23で生成された補償用データをシンボルにマッピングし、マッピングしたシンボルを示す変調用データを対象データとして信号生成部26に出力する。例えば、無線局1が4値FSKを行う場合、シンボルマッパ24は、2ビットのデータ00に+1のシンボルを割り当て、2ビットのデータ01に-1のシンボルを割り当て、2ビットのデータ10に+3のシンボルを割り当て、2ビットのデータ11に-3のシンボルを割り当てる。シンボルごとに周波数偏移量が定められている。
信号生成部26は、入力される対象データと発振器切替器25が出力する第2基準信号とに基づいて周波数変調を行うことで変調信号である対象信号S3を生成する。対象信号S3の生成に用いられる対象データは、シンボルマッパ24から入力される変調用データである。
詳細には、信号生成部26が有する位相比較器38は、発振器切替器25が出力する第1基準信号または第2基準信号とVCO40から出力され、分周器41で分周された信号との位相差に応じた信号である位相差信号をループフィルタ39に出力する。ループフィルタ39は、位相比較器38が出力する位相差信号を電流に変換し、電流を積分して平滑化することで電圧に変換し、この電圧を制御電圧としてVCO40に出力する。VCO40の発振周波数は、ループフィルタ39の出力に応じて変化する中心周波数を中心として、シンボルマッパ24から出力される変調用データに応じて上下に変動する。発振周波数が上述のように変動することで、FM(Frequency Modulation)変調が行われる。分周器41は、送信モードに応じて定められた分周比に応じてVCO40の出力を分周し、分周した信号を位相比較器38に出力する。上述の処理により、信号生成部26は、対象信号S3を生成し、対象信号S3を信号切替器27に出力する。
信号切替器27は、上述のように生成された対象信号S3を信号切替器32に送る。信号切替器32は、信号切替器27から、対象信号S3の供給を受け、対象信号S3を復調部33に送る。
図4に示すように、復調部33が備えるミキサ44は、第1発振器11から供給される第1基準信号と信号切替器27,32を介して供給されるステップS21で生成された対象信号S3とを掛け合わせて第2中間周波数信号を生成する(ステップS22)。詳細には、ミキサ44は、第1基準信号の周波数と対象信号S3の周波数との差を周波数とする第2中間周波数信号を生成し、生成した第2中間周波数信号をA-D変換器45に出力する。
復調部33が備えるFM検波部46は、ステップS22で生成された第2中間周波数信号をA-D変換器45でA-D変換することで生成されるデジタルデータについて復調処理を行って、復調信号を生成する(ステップS23)。復調部33は、生成した復調信号を偏差検出部34に送る。
偏差検出部34は、復調信号に含まれる同期ワードに基づいて、第2中間周波数信号の周波数ずれ、換言すれば、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を検出する(ステップS24)。偏差検出部34は、検出した周波数偏差を誤差補償部35に送る。検出された周波数偏差は、第1基準信号と第2基準信号の周波数偏差を示す。
誤差補償部35は、ステップS24で検出された周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて信号生成部26の分周比41の分周比を調節する(ステップS25)。ステップS25において、誤差補償部35は、第1発振器11が出力する第1基準信号と第2発振器12が出力する第2基準信号との周波数偏差に応じて、信号生成部26を制御して対象信号S3の周波数を調節することで、第2基準信号の周波数誤差を補償する。
例えば、誤差補償部35は、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を目標偏差に近づけるための分周比調節量を求め、分周比調節量に応じて分周器41の分周比を調節する。詳細には、誤差補償部35は、分周比調節量に応じて、位相比較器38が分周器41で分周された信号と第2基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力するときの分周器41の分周比を調節する。例えば、誤差補償部35は、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。
第1基準信号の周波数が第1目標値f1に一致し、第2基準信号の周波数が第2目標値f2に一致するときの、送信モードでの分周比41の分周比をN0とする。第1基準信号の周波数が第1目標値f1に一致している状態で第2基準信号の周波数が第2目標値f2より高くなると、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差f2-f1は、目標偏差より大きくなる。このとき、誤差補償部35は、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比をN0より大きい値に調節する。
分周比をN0より大きい値に設定することで、分周比がN0のときと比べて、信号生成部26が出力する変換用信号S1および対象信号S3の周波数は低くなる。換言すれば、第2基準信号の周波数が第2目標値f2より高くなると、変換用信号S1および対象信号S3の周波数は低くなるように調節される。このように信号生成部26が出力する信号、具体的には、変換用信号S1および対象信号S3の周波数が調節されることで、第2発振器12が出力する第2基準信号の第2目標値に対する周波数誤差が補償される。
第1基準信号の周波数が第1目標値f1に一致している状態で第2基準信号の周波数が第2目標値f2より低くなると、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差f2-f1は、目標偏差より小さくなる。このとき、誤差補償部35は、送信モードでの信号生成部26が有する分周器41の分周比をN0より小さい値に調節する。
分周比をN0より小さい値に設定することで、分周比がN0のときと比べて、信号生成部26が出力する変換用信号S1および対象信号S3の周波数は高くなる。換言すれば、第2基準信号の周波数が第2目標値f2より低くなると、変換用信号S1および対象信号S3の周波数は高くなるように調節される。このように信号生成部26が出力する信号、具体的には、変換用信号S1および対象信号S3の周波数が調節されることで、第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数の第2目標値に対する誤差が補償される。
分周比調節量は、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差f2-f1および信号生成部26を実現するためのPLL(Phase-Locked Loop:位相同期ループ) IC(Integrated Circuit:集積回路)の仕様に応じて決定される。換言すれば、PLL ICの仕様に従って、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差f2-f1の目標偏差からのずれを補償するための分周比調節量が決定される。
図4のステップS25の処理が完了すると、無線局1は、第2基準信号の周波数誤差を補償する処理を終了する。
上述の処理により、第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていても、信号生成部26が第2基準信号に基づいて出力する信号の周波数ずれが抑制される。具体的には、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比が調節されることで、第2基準信号に基づく変換用信号S1および対象信号S3の周波数ずれが抑制される。この結果、変換用信号S1の中心周波数は受信周波数より第1中間周波数だけ低い周波数に維持され、対象信号S3の中心周波数は第1中間周波数に維持される。
[補償処理3]
図2に示すように、受信モードの受信チャネルに対応する信号が第2基準信号であると、無線局1は、受信モードの受信期間において、補償処理3、具体的には、図5に示す周波数誤差補償処理を行う。
図2に示すように、受信モードの受信チャネルに対応する信号が第2基準信号であると、無線局1は、受信モードの受信期間において、補償処理3、具体的には、図5に示す周波数誤差補償処理を行う。
図5のステップS31は、上述の第2基準信号に基づく受信処理と同じである。発振器切替器25は、第2発振器12から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力する。信号生成部26は、発振器切替器25を介して第2発振器12から取得した第2基準号に基づいて、周波数が受信周波数より第1中間周波数だけ低い無変調信号である変換用信号S1を生成する(ステップS31)。信号生成部26は、生成した変換用信号S1を信号切替器27に送る。信号切替器27は、ステップS31で生成された変換用信号S1を取得し、受信部31が備えるミキサ43に送る。ステップS12からS14までの処理は、図3に示すS12からS14までの処理と同様である。
偏差検出部34は、ステップS14で生成された復調信号に含まれる同期ワードに基づいて、第2中間周波数信号の周波数ずれ、換言すれば、第2基準信号と目標信号との周波数偏差を検出する(ステップS32)。
詳細には、図1に示す偏差検出部34が有する偏差算出部48は、同期ワード検出部47で検出された同期ワードに対応するシンボルに含まれるDCオフセットから周波数偏移を算出する。偏差算出部48は、周波数偏移の移動平均値を周波数偏差として出力することが好ましい。
偏差算出部48は、検出した周波数偏差を誤差補償部35に送る。検出された周波数偏差は、目標信号の周波数に対する第2基準信号の周波数のずれを示す。例えば、第2基準信号の周波数が目標信号の周波数より高ければ、周波数偏差は正数であり、第2基準信号の周波数が目標信号の周波数より低ければ、周波数偏差は負数である。
図5に示すように、誤差補償部35は、ステップS32で検出された周波数偏差に応じて信号生成部26の分周比を調節する(ステップS33)。例えば、誤差補償部35は、第2基準信号と目標信号との周波数偏差を補償するように、分周器41の分周比を調節する。詳細には、誤差補償部35は、第2基準信号と目標信号との周波数偏差を補償するように、位相比較器38が分周器41で分周された信号と第2基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力するときの分周器41の分周比を調節する。
ステップS33において、誤差補償部35は、ステップS32で検出された周波数偏差に応じて、定められた量だけ目標信号の周波数に対する第2基準信号の周波数誤差を補償する。具体的には、ステップS32で検出された周波数偏差が正数であれば、誤差補償部35は、ステップS33において、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比を1だけ増加させる。ステップS32で検出された周波数偏差が負数であれば、誤差補償部35は、ステップS33において、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比を1だけ減少させる。
ステップS33の処理が完了すると、無線局1は、第2基準信号の周波数誤差を補償する処理を終了する。その後、無線局1は、定められた時間ごとに、例えば、1秒ごとに、図5に示す第2基準信号の周波数誤差を補償する処理を繰り返す。これにより、誤差補償部35は、定められた量ずつ目標信号の周波数に対する第2基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す。この結果、第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数誤差を徐々に補償することが可能となる。
上述の処理により、第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていても、信号生成部26が第2基準信号に基づいて出力する信号の周波数ずれが抑制される。具体的には、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比が調節されることで、第2基準信号に基づく変換用信号S1および対象信号S3の周波数ずれが抑制される。この結果、変換用信号S1の中心周波数は受信周波数より第1中間周波数だけ低い周波数に維持され、対象信号S3の中心周波数は第1中間周波数に維持される。
[補償処理4]
図2に示すように、受信モードの受信チャネルに対応する信号が第2基準信号であるとき、無線局1は、受信モードの非受信期間において、補償処理4、具体的には、図6に示す周波数誤差補償処理を行う。
図2に示すように、受信モードの受信チャネルに対応する信号が第2基準信号であるとき、無線局1は、受信モードの非受信期間において、補償処理4、具体的には、図6に示す周波数誤差補償処理を行う。
ステップS21からS24の処理は、図4に示すS21からS24の処理と同様である。誤差補償部35は、ステップS24で検出された周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて第1発振器11を制御して、具体的には、第1発振器11に印加される周波数制御電圧を調節して、第1基準信号の周波数誤差を補正する(ステップS41)。例えば、誤差補償部35は、第1発振器11の制御入力端子に周波数制御電圧を印加するDACに対する入力値を増加または減少させて周波数制御電圧を変化させる。
ステップS41において、誤差補償部35は、ステップS24で検出された周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、定められた量だけ第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する。具体的には、ステップS24で検出された周波数偏差が目標偏差より大きければ、誤差補償部35は、ステップS41において、DACの入力値を1だけ減少させる。ステップS24で検出された周波数偏差が目標偏差より小さければ、誤差補償部35は、ステップS41において、DACの入力値を1だけ増加させる。この結果、周波数制御電圧が変化し、第1発振器11が出力する第1基準信号が調節される。
ステップS41の処理が完了すると、無線局1は、第1基準信号の周波数誤差を補償する処理を終了する。その後、無線局1は、定められた時間ごとに、例えば、1秒ごとに、図6に示す第1基準信号の周波数誤差を補償する処理を繰り返す。これにより、誤差補償部35は、定められた量ずつ第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す。この結果、無線局1が備える第1発振器11が出力する第1基準信号の周波数誤差を第2基準信号にあわせて補正することが可能となる。
送信モードにおいて、無線局1は、決定された送信チャネルに対応する第1発振器11が出力する第1基準信号または第2発振器12が出力する第2基準信号に基づいて他の無線局に信号を送信する送信処理を行う。
送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が、第1発振器11が出力する第1基準信号であるとき、発振器切替器25は、第1発振器11から取得した第1基準信号を信号生成部26に出力する。信号生成部26は、第1目標値を目標の周波数とする第1基準信号に基づいて送信用変調信号S2を生成する。詳細には、信号生成部26は、第1基準信号に基づいて、周波数が送信周波数である搬送波信号に、入力信号処理部22で生成された送信用データをシンボルマッパ24でシンボルにマッピングすることで生成された変調用データが重畳された変調信号である送信用変調信号S2を生成する。
同様に、送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であるとき、発振器切替器25は、第2発振器12から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力する。信号生成部26は、第2目標値を目標の周波数とする第2基準信号に基づいて送信用変調信号S2を生成する。詳細には、信号生成部26は、第1基準信号に基づいて、周波数が送信周波数である搬送波信号に、入力信号処理部22で生成された送信用データをシンボルマッパ24でシンボルにマッピングすることで生成された変調用データが重畳された変調信号である送信用変調信号S2を生成する。
送信用変調信号S2の目標中心周波数は、第1中間周波数より高い送信周波数である。送信周波数は、例えば、360MHz以上、かつ、400MHz以下の範囲に含まれる周波数である。送信チャネルに対応する基準信号が第1基準信号であるときに、第1基準信号の周波数が第1目標値からずれると、信号生成部26が生成する送信用変調信号S2の中心周波数が、目標中心周波数からずれてしまう。同様に、送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときに、第2基準信号の周波数が第2目標値からずれると、信号生成部26が生成する送信用変調信号S2の中心周波数が、目標中心周波数からずれてしまう。
そこで、無線局1は、送信モードの開始直後の定められた期間である送信時調節期間において、周波数誤差補償処理を行う。送信モードで無線局1が周波数誤差補償処理を行うタイミングを図7に示す。送信用信号は、送信チャネルに対応する基準信号を示す。受信時補償済み信号は、直前の受信モードに対応する基準信号であって、受信期間で周波数誤差が補償された基準信号を示す。
図7に示すように、送信モードに対応する基準信号が、直前の受信モードに対応する基準信号と同じであれば、受信期間において周波数誤差が補償されているため、無線局1は、送信時調節期間に周波数誤差補償処理を行わない。送信モードに対応する基準信号が第1基準信号であって、直前の受信モードに対応する基準信号が第2基準信号であれば、非受信期間において第1基準信号の周波数誤差が補償されているため、無線局1は、送信時調節期間に周波数誤差補償処理を行わない。
送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であって、直前の受信モードに対応する基準信号が第1基準信号であれば、無線局1は、送信時調節期間において、第2基準信号の周波数誤差補償処理を行う。換言すれば、受信モードで第1基準信号の周波数誤差が補償された後に、送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号である送信モードが開始されると、無線局1は、送信時調節期間に第2基準信号の周波数誤差を補償する補償処理5を行う。
[補償処理5]
補償処理5の処理は、図4に示す補償処理2の処理と同様である。ただしステップS25において、誤差補償部35は、分周比調節量に応じて、送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。
補償処理5の処理は、図4に示す補償処理2の処理と同様である。ただしステップS25において、誤差補償部35は、分周比調節量に応じて、送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。
上述の処理により、第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていても、信号生成部26が第2基準信号に基づいて出力する信号の周波数ずれが抑制される。具体的には、送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比が調節されることで、送信用変調信号S2および対象信号S3の周波数ずれが抑制される。この結果、送信用変調信号S2の中心周波数は送信周波数に維持され、対象信号S3の中心周波数は第1中間周波数に維持される。
上述の送信時調節期間の経過後、無線局1は、第1基準信号または第2基準信号に基づく送信処理を行う。
図1に示す入力部21は、音声を取り込んでアナログ音声信号を生成するマイク、アナログ音声信号の振幅を増幅する低周波増幅器等を有する。入力部21は、増幅されたアナログ音声信号を入力信号処理部22に送る。
入力信号処理部22は、増幅されたアナログ音声信号をA-D(Analog-to-Digital)変換し、圧縮符号化し、同期ワード、ヘッダ等を付加して送信用データを生成する。送信用データに含まれる同期ワードは、補償用データに含まれる同期データと同じである。入力信号処理部22は、生成した送信用データをシンボルマッパ24に送る。
シンボルマッパ24は、入力信号処理部22で生成された送信用データをシンボルにマッピングし、マッピングしたシンボルを示す変調用データを信号生成部26に出力する。
送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第1基準信号であれば、発振器切替器25は、第1発振器11から取得した第1基準信号を信号生成部26に出力する。
信号生成部26は、発振器切替器25から取得した第1基準信号に基づいて周波数が送信周波数である搬送波信号に、送信用データに基づく変調用データが重畳された変調信号である送信用変調信号S2を生成し、信号切替器27に出力する。直前の受信モードの受信期間または非受信期間において、第1基準信号の周波数誤差が補償されているため、送信用変調信号S2の中心周波数は送信周波数に維持される。
信号切替器27は信号生成部26から出力される送信用変調信号S2を送信部28に送る。
送信部28は、送信用変調信号S2を送信に適した所望のレベルまで増幅し、不要な信号、例えば高調波を低減させて送信信号を生成し、送受信切替部29およびアンテナ30を介して、送信信号を他の無線局に送信する。
送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの無線局1の動作は、上述の第1基準信号に基づく送信処理と同様である。ただし発振器切替器25は、第2発振器12から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力し、信号生成部26は、第2基準信号に基づいて搬送波信号に変調用データを重畳して送信用変調信号S2を生成し、信号切替器27に出力する。直前の受信モードの受信期間または送信モードの送信時調節期間において、第2基準信号の周波数誤差が補償されているため、送信用変調信号S2の中心周波数は送信周波数に維持される。
以上説明した通り、実施の形態1に係る無線局1が備える誤差補償部35は、受信信号から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号または第2基準信号と目標信号との周波数偏差に応じて、目標信号に対する第1基準信号または第2基準信号の周波数誤差を補償する。これにより、受信処理に用いられる基準信号の周波数誤差が補償される。
受信処理に用いられる第1基準信号の周波数誤差が補償された状態で、誤差補償部35は、第2基準信号に基づく対象信号S3から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、信号生成部26が有する分周器41の分周比を調節する。この結果、第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていたとしても、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて信号生成部26の分周器41の分周比を調節することで、第2基準信号の周波数誤差が補償される。
受信処理に用いられる第2基準信号の周波数誤差が補償された状態で、誤差補償部35は、第2基準信号に基づく対象信号S3から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1基準信号の周波数誤差を補正する。この結果、第1基準信号の周波数が第1目標値からずれていたとしても、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて第1基準信号の周波数誤差が補償される。
上述のように、無線局1は、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差または第2目標値に対する第2基準信号の周波数誤差を補償する。このため、他の無線局から信号を受信できない場合であっても、無線局1における各発振器の周波数精度のばらつきを補償することが可能である。
無線局1によれば、第1基準信号の周波数誤差を補償する処理および第2基準信号の周波数誤差を補償する処理のいずれにおいても、同期ワード検出部47で検出された同期ワードに基づいて偏差算出部48で算出された周波数偏差が用いられる。このため、第1基準信号および第2基準信号の周波数誤差を補償するために個別に周波数偏差を検出する回路を設ける必要がなく、無線局1の構造の複雑化が抑制される。
(実施の形態2)
第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差および第2目標値に対する第2基準信号の周波数誤差を補償する方法は、上述の例に限られない。実施の形態2に係る無線局2は、無変調信号である対象信号を用いて第1基準信号または第2基準信号の周波数誤差を補償する点で、実施の形態1に係る無線局1と異なる。
第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差および第2目標値に対する第2基準信号の周波数誤差を補償する方法は、上述の例に限られない。実施の形態2に係る無線局2は、無変調信号である対象信号を用いて第1基準信号または第2基準信号の周波数誤差を補償する点で、実施の形態1に係る無線局1と異なる。
図8に示す実施の形態2に係る無線局2は、無線局1と同様の構成を有するが、データ出力部23が変換用データのみを出力し、信号生成部26が対象信号S3に代えて無変調信号である対象信号S4を生成し、信号切替器27が信号生成部26から取得した変換用信号S1、送信用変調信号S2、または対象信号S4をそれぞれ出力先を切り替えて出力し、FM検波部46が復調信号を同期ワード検出部47および偏差算出部48に出力し、偏差算出部48が復調信号から周波数偏差を算出する点で、無線局1と異なる。変換用データは、周波数変換に用いられる無変調信号の生成に用いられるデータであって、例えば、0が連続するデータである。
無線局2が受信モードで周波数誤差補償処理を行うタイミングは、実施の形態1と同様である。無線局2の受信期間での動作は、図3および図5に示す実施の形態1に係る無線局1の動作と同様である。ただしステップS15,S32において、偏差算出部48は、FM検波部46から取得した復調信号のDCオフセットから周波数偏移を算出する。偏差算出部48は、周波数偏移の移動平均値を周波数偏差として出力することが好ましい。
受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときに、受信時調節期間において、無線局2は、補償処理2、具体的には、図9に示す第2基準信号の周波数誤差補償処理を行う。発振器切替器25は、第2発振器12から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力する。信号生成部26は、発振器切替器25を介して第2発振器12から取得した第2基準信号に基づいて、周波数が第1中間周波数である搬送波信号に、データ出力部23から出力され、周波数偏移量が0であることを示す変換用データが重畳された無変調信号である対象信号S4を生成する(ステップS51)。信号生成部26は、生成した対象信号S4を信号切替器27に出力する。
信号切替器27は、ステップS51で生成された対象信号S4を信号切替器32に送る。信号切替器32は、信号切替器27から、ステップS51で生成された対象信号S4の供給を受け、対象信号S4を復調部33に送る。
復調部33が備えるミキサ44は、第1基準信号と信号切替器27,32を介して供給されるステップS51で生成された対象信号S4とを掛け合わせて第2中間周波数信号を生成する(ステップS52)。詳細には、ミキサ44は、第1基準信号の周波数と対象信号S4との周波数との差を周波数とする第2中間周波数信号を生成し、生成した第2中間周波数信号をA-D変換器45に出力する。
ステップS52の処理の終了後に行われるステップS23からS25までの処理は、図4に示すステップS23からS25までの処理と同様である。ステップS25の処理が完了すると、無線局2は、第2基準信号の周波数誤差を補償する処理を終了する。
上述の処理により、第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていても、信号生成部26が第2基準信号に基づいて出力する信号の周波数ずれが抑制される。具体的には、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比が調節されることで、第2基準信号に基づく変換用信号S1および対象信号S4の周波数ずれが抑制される。この結果、変換用信号S1の中心周波数は受信周波数より第1中間周波数だけ低い周波数に維持され、対象信号S4の中心周波数は第1中間周波数に維持される。
受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときに、非受信期間において、無線局2は、補償処理4、具体的には、図10に示す第1基準信号の周波数誤差補償処理を行う。ステップS51,S52の処理は、図9に示すステップS51,52の処理と同様である。ステップS23,S24の処理は、図4に示すステップS23,S24の処理と同様である。ステップS41の処理は、図6に示すステップS41の処理と同様である。ステップS41の処理が完了すると、無線局2は、第1基準信号の周波数誤差を補償する処理を終了する。その後、無線局2は、定められた時間ごとに、例えば、1秒ごとに、図10に示す第1基準信号の周波数誤差を補償する処理を繰り返す。この結果、無線局2が備える第1発振器11が出力する第1基準信号の周波数誤差を第2基準信号にあわせて補正することが可能となる。
無線局2が送信モードで周波数誤差補償処理を行うタイミングは、実施の形態1と同様である。送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であって、直前の受信モードに対応する基準信号が第1基準信号であれば、無線局2は、送信時調節期間において、補償処理5、具体的には、第2基準信号の周波数誤差の補償処理を行う。
補償処理5の処理は、図9に示す補償処理2の処理と同様である。ただしステップS25において、誤差補償部35は、分周比調節量に応じて、送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。
以上説明した通り、実施の形態2に係る無線局2が備える誤差補償部35は、受信信号から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号または第2基準信号と目標信号との周波数偏差に応じて、目標信号に対する第1基準信号または第2基準信号の周波数誤差を補償する。これにより、受信処理に用いられる基準信号の周波数誤差が補償される。
受信処理に用いられる第1基準信号の周波数誤差が補償された状態で、誤差補償部35は、第2基準信号に基づく対象信号S4から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、信号生成部26が有する分周器41の分周比を調節する。この結果、第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていたとしても、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて信号生成部26の分周器41の分周比を調節することで、第2基準信号の周波数誤差が補償される。
受信処理に用いられる第2基準信号の周波数誤差が補償された状態で、誤差補償部35は、第2基準信号に基づく対象信号S4から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1基準信号の周波数誤差を補正する。この結果、第1基準信号の周波数が第1目標値からずれていたとしても、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて第1基準信号の周波数誤差が補償される。
上述のように、無線局2は、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差または第2目標値に対する第2基準信号の周波数誤差を補償する。このため、他の無線局から信号を受信できない場合であっても、無線局2における各発振器の周波数精度のばらつきを補償することが可能である。
無線局2は、FM検波部46が出力する復調信号に基づいて、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差を算出するため、同期ワードの検出処理の完了を待つ必要がない。このため、無線局2は、周波数偏差の算出処理を迅速に行うことができる。
(実施の形態3)
無線局1,2が備える第2発振器の数は任意である。一例として、無線局1の構成に加えて第2発振器49を備える無線局3を図11に示す。無線局3は、1つの第1発振器11と、2つの第2発振器12,49と、を備える。
無線局1,2が備える第2発振器の数は任意である。一例として、無線局1の構成に加えて第2発振器49を備える無線局3を図11に示す。無線局3は、1つの第1発振器11と、2つの第2発振器12,49と、を備える。
発振器切替器25は、第1発振器11および第2発振器12,49に接続され、第1発振器11および第2発振器12,49を切り替えて、第1発振器11から取得した第1基準信号、第2発振器12から取得した第2基準信号、または第2発振器49から取得した第2基準信号を信号生成部26に出力する。
無線局3は、受信モードにおいて、第1発振器11が出力する第1基準信号、第2発振器12が出力する第2基準信号、または第2発振器49が出力する第2基準信号を用いて、他の無線局からの信号を受信する受信処理を行う。
受信チャネルに対応する基準信号が、第1発振器11が出力する第1基準信号または第2発振器12が出力する第2基準信号であるときの無線局3の受信処理の動作は、実施の形態1に係る無線局1の動作と同様である。受信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器49が出力する第2基準信号であるときの無線局3の受信処理の動作は、受信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であるときの無線局1の受信処理の動作と同様である。ただし信号生成部26は、第2発振器49が出力する第2基準信号に基づいて変換用信号S1を生成し、信号切替器27に出力する。
無線局3の各発振器の周波数精度、具体的には、第1発振器11および第2発振器12,49の周波数精度のばらつきを補償するために、無線局3は、第1発振器11が出力する第1基準信号、第2発振器12が出力する第2基準信号、および第2発振器49が出力する第2基準信号の少なくともいずれかの周波数誤差を補償する。受信モードで無線局3が周波数誤差補償処理を行うタイミングを図12に示す。図の見方は、図2と同様である。図12において、第1発振器11が出力する第1基準信号をREF1で表し、第2発振器12が出力する第2基準信号をREF2で表し、第2発振器49が出力する第2基準信号をREF3で表す。後続の図においても同様である。
受信チャネルに対応する基準信号が、第1発振器11が出力する第1基準信号または第2発振器12が出力する第2基準信号であるときに無線局3が行う周波数誤差補償処理の動作、具体的には、補償処理1-4の動作は、実施の形態1に係る無線局1の動作と同様である。
受信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器49が出力する第2基準信号であるときに無線局3が行う周波数誤差補償処理の動作は、受信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であるときの無線局1の動作と同様である。ただし図4および図6に示すステップS21ならびに図5に示すステップS31において、信号生成部26は、第2発振器49が出力する第2基準信号に基づいて信号を生成する。図4に示すステップS25および図5に示すステップS33において、誤差補償部35は、受信モードの受信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器49が出力する第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。
無線局3は、送信モードにおいて、第1発振器11が出力する第1基準信号、第2発振器12が出力する第2基準信号、または第2発振器49が出力する第2基準信号を用いて他の無線局に信号を送信する送信処理を行う。送信モードで無線局3が周波数誤差補償処理を行うタイミングを図13に示す。図の見方は図3と同様である。無線局3は、送信モードにおいて、送信モード開始直後の期間である送信時調節期間に周波数誤差の補償を行う。
送信チャネルに対応する基準信号が、第1発振器11が出力する第1基準信号であるときの無線局3の動作は、実施の形態1に係る無線局1の動作と同様である。
送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であって、直前の受信モードで第1基準信号または第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数誤差が補償されているときの無線局3の動作は、実施の形態1に係る無線局1の動作と同様である。
送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であって、直前の受信モードで第2発振器49が出力する第2基準信号の周波数誤差が補償されているとき、無線局3は、図4に示す処理と同様の処理である補償処理5を行う。ただしステップS25において、誤差補償部35は、送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器12が出力する第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。
送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器49が出力する第2基準信号であって、直前の受信モードで第1発振器11が出力する第1基準信号または第2発振器12が出力する第2基準信号の周波数誤差が補償されているとき、無線局3は、図4に示す処理と同様の処理である補償処理5を行う。ただしステップS25において、誤差補償部35は、送信モードの送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器49が出力する第2基準信号であるときの分周器41の分周比を調節する。送信チャネルに対応する基準信号が、第2発振器49が出力する第2基準信号であって、直前の受信モードで第2発振器49が出力する第2基準信号の周波数誤差が補償されているときは、無線局3は、送信時調節期間における周波数誤差補償処理を行わない。
以上説明した通り、実施の形態3に係る無線局3が備える誤差補償部35は、受信信号から生成された復調信号に基づいて検出された第1発振器11が出力する第1基準信号および第2発振器12,49が出力する第2基準信号のいずれかと目標信号との周波数偏差に応じて、目標信号に対する第1発振器11が出力する第1基準信号および第2発振器12,49が出力する第2基準信号のいずれかの周波数誤差を補償する。これにより、受信処理に用いられる基準信号の周波数誤差が補償される。
受信処理に用いられる第1基準信号の周波数誤差が補償された状態で、誤差補償部35は、第1基準信号と第2発振器12または第2発振器49が出力する第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、信号生成部26が有する分周器41の分周比を調節する。この結果、第2発振器12または第2発振器49が出力する第2基準信号の周波数が第2目標値からずれていたとしても、第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて信号生成部26の分周器41の分周比を調節することで、第2基準信号の周波数誤差が補償される。
受信処理に用いられる第2発振器12または第2発振器49が出力する第2基準信号の周波数誤差が補償された状態で、誤差補償部35は、該第2基準信号に基づく対象信号S3から生成された復調信号に基づいて検出された第1基準信号と該第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1基準信号の周波数誤差を補正する。この結果、第1基準信号の周波数が第1目標値からずれていたとしても、第1基準信号と該第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて第1基準信号の周波数誤差が補償される。
上述のように、無線局3は、第1基準信号と第2発振器12または第2発振器49が出力する第2基準信号との周波数偏差の目標偏差からのずれに応じて、第1目標値に対する第1基準信号の周波数誤差あるいは第2目標値に対する第2発振器12または第2発振器49が出力する第2基準信号の周波数誤差を補償する。このため、他の無線局から信号を受信できない場合であっても、無線局3における各発振器の周波数精度のばらつきを補償することが可能である。
無線局3によれば、第1基準信号の周波数誤差を補償する処理および第2基準信号の周波数誤差を補償する処理のいずれにおいても、同期ワード検出部47で検出された同期ワードに基づいて偏差算出部48で算出された周波数偏差が用いられる。このため、第1基準信号および第2基準信号の周波数誤差を補償するために個別に周波数偏差を検出する回路を設ける必要がなく、無線局3の構造の複雑化が抑制される。
本発明は、上述の実施の形態の例に限られない。第1基準信号の周波数誤差を補正する方法は、上述の例に限られない。一例として、無線局1-3は、基地局と通信する他の無線局であって、発振器の周波数誤差が補正されている無線局から受信した受信信号に基づいて、第1基準信号または第2基準信号の周波数誤差を補償してもよい。他の一例として、無線局1-3は、外部から供給される信号、例えばPPS(Pulse Per Second)信号に応じて校正される周波数カウンタを備え、周波数カウンタによって得られた第1基準信号または第2基準信号の実際の周波数に応じて第1基準信号または第2基準信号の周波数誤差を補償してもよい。
第1基準信号の周波数誤差の補償方法は、上述の例に限られない。無線局1-3は、図14に示す周波数調節部60を備えてもよい。周波数調節部60は、信号生成部26と同様の構成を有し、位相比較器61と、ループフィルタ62と、VCO63と、分周器64と、を備える。
位相比較器61は、第1発振器11が出力する第1基準信号とVCO63から出力され、分周器64で分周された信号との位相差に応じた信号である位相差信号をループフィルタ62に出力する。ループフィルタ62は、位相比較器61が出力する位相差信号を電流に変換し、電流を積分して平滑化することで電圧に変換し、この電圧を制御電圧としてVCO63に出力する。VCO63の発振周波数は、ループフィルタ62の出力に応じて変化する。VCO63が出力する信号は、復調部33および発振器切替器25に供給される。分周器64は、定められた分周比に応じてVCO63の出力を分周し、分周した信号を位相比較器61に出力する。
無線局1-3が周波数調節部60を備えるとき、誤差補償部35は、第1基準信号と目標信号との周波数偏差を低減させるように分周器64の分周比を調節する。誤差補償部35は、第1基準信号と第2基準信号の周波数偏差の目標偏差からのずれを低減させるように分周器64の分周比を調節する。これにより、第1基準信号の周波数誤差が補償される。
上述のように、分周器64の分周比を調節することで第1基準信号の周波数誤差が補償されるときは、第1発振器11は、周波数制御電圧によって出力周波数を調節する機能を有さない発振器、例えば、SPXOで形成されてもよい。
上述の実施の形態では、VCO40は、送信周波数を含む360MHz以上かつ400MHz以下の範囲および受信周波数より第1中間周波数だけ低い周波数を含む310.05MHz以上かつ350.05MHz以下の範囲を含む使用周波数帯、ならびに中間周波数帯である49.95MHzを含む周波数帯に亘って発振可能であるが、無線局1-3は、使用周波数帯で発振可能なVCOと、中間周波数帯で発振可能なVCOと、を備えてもよい。
第1基準信号と第2基準信号との周波数偏差の目標値である目標偏差は任意である。無線局3において、第1基準信号と第2発振器12が出力する第2基準信号との目標偏差および第1基準信号と第2発振器49が出力する第2基準信号との目標偏差は、同じでもよいし、異なってもよい。
無線局1-3において、入力信号処理部22、データ出力部23、シンボルマッパ24、誤差補償部35、出力信号処理部36、FM検波部46、同期ワード検出部47、および偏差算出部48をDSP(Digital Signal Processor)で実現し、信号生成部26をVCOが内蔵されたPLL IC(Integrated circuit:集積回路)で実現し、ミキサ44およびA-D変換器45をIF(Intermediate Frequency:中間周波数)検波ICで実現してもよい。
無線局1-3の変調方式は、4値FSKに限られず、復調信号から周波数偏差を検出できれば任意である。一例として、無線局1-3は、2値FSKを行ってもよいし、4値FSK以外の多値FSKを行ってもよい。他の一例として、無線局1-3は、PSK(Phase Shift Keying:位相偏移変調)、例えばπ/4DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying:差動四相位相偏移変調)を行ってもよいし、QAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交位相振幅変調)を行ってもよい。
無線局2は、複数の第2発振器を備えてもよい。このときの無線局2が周波数誤差補償処理を行うタイミングは、無線局3と同様である。
その他、上述のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。
1,2,3 無線局
11 第1発振器
12 第2発振器
21 入力部
22 入力信号処理部
23 データ出力部
24 シンボルマッパ
25 発振器切替器
26 信号生成部
27,32 信号切替器
28 送信部
29 送受信切替部
30 アンテナ
31 受信部
33 復調部
34 偏差検出部
35 誤差補償部
36 出力信号処理部
37 出力部
38,61 位相比較器
39,62 ループフィルタ
40,63 VCO
41,64 分周器
42 増幅器
43,44 ミキサ
45 A-D変換器
46 FM検波部
47 同期ワード検出部
48 偏差算出部
49 第2発振器
50 コントローラ
51 CPU
52 I/O
53 RAM
54 ROM
60 周波数調節部
S1 変換用信号
S2 送信用変調信号
S3,S4 対象信号
11 第1発振器
12 第2発振器
21 入力部
22 入力信号処理部
23 データ出力部
24 シンボルマッパ
25 発振器切替器
26 信号生成部
27,32 信号切替器
28 送信部
29 送受信切替部
30 アンテナ
31 受信部
33 復調部
34 偏差検出部
35 誤差補償部
36 出力信号処理部
37 出力部
38,61 位相比較器
39,62 ループフィルタ
40,63 VCO
41,64 分周器
42 増幅器
43,44 ミキサ
45 A-D変換器
46 FM検波部
47 同期ワード検出部
48 偏差算出部
49 第2発振器
50 コントローラ
51 CPU
52 I/O
53 RAM
54 ROM
60 周波数調節部
S1 変換用信号
S2 送信用変調信号
S3,S4 対象信号
Claims (18)
- 第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器と、
前記第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器と、
前記第2基準信号に基づいて第1中間周波数が目標周波数である対象信号を生成する信号生成部と、
前記対象信号に基づいて、前記第1基準信号を用いて周波数変換して周波数が前記第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成する復調部と、
前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出する偏差検出部と、
前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する誤差補償部と、
を備える無線局。 - 前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、定められた量ずつ前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す、
請求項1に記載の無線局。 - 他の無線局からの信号を受信する受信モードにおいて、前記信号を受信する受信期間と前記信号の受信を停止する非受信期間とが繰り返され、
前記誤差補償部は、前記非受信期間において前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項1または2に記載の無線局。 - 前記受信モードの開始直後の受信時調節期間の経過後に前記受信期間と前記非受信期間とが繰り返され、
前記誤差補償部は、前記受信時調節期間において、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項3に記載の無線局。 - 前記信号生成部は、前記受信時調節期間および前記非受信期間において前記対象信号を生成し、前記受信期間において前記第1基準信号または前記第2基準信号に基づいて無変調信号である変換用信号を生成し、
周波数が前記第1目標値または前記第2目標値に一致する目標信号に基づいて変調を行うことで生成された信号を受信し、受信信号に基づいて、前記目標信号の周波数が目標周波数である前記第1基準信号または前記第2基準信号に基づく前記変換用信号を用いて周波数変換を行うことで前記第1中間周波数が目標周波数である第1中間周波数信号を生成する受信部をさらに備え、
前記復調部は、前記対象信号または前記第1中間周波数信号に基づいて前記第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、前記復調信号を生成し、
前記偏差検出部は、前記復調部が前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成すると、該復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、前記復調部が前記第1中間周波数信号に基づいて前記復調信号を生成すると、該復調信号に基づいて、前記復調信号の生成に用いられる前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で用いられる前記第1基準信号または前記第2基準信号と前記目標信号との周波数偏差を検出し、
前記誤差補償部は、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第1基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償し、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第2基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項4に記載の無線局。 - 前記誤差補償部は、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第1基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、定められた量ずつ前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返し、前記第1中間周波数信号を生成するための周波数変換で前記第2基準信号が用いられると、前記受信期間において前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、定められた量ずつ前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償することを繰り返す、
請求項5に記載の無線局。 - 前記誤差補償部は、前記受信期間において、前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償すると、該受信期間の直後の前記非受信期間において、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項5に記載の無線局。 - 前記受信モードの前記受信期間において前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差が補償された後に、前記第2基準信号に基づく信号を他の無線局に送信する送信モードが開始されると、該送信モードの開始直後の送信時調節期間において、
前記復調部は、前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成し、
前記偏差検出部は、前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項5に記載の無線局。 - 前記第2目標値が互いに異なる前記第2基準信号を出力する複数の前記第2発振器を備え、
前記受信モードの前記受信期間において、前記第2発振器のいずれかが出力する前記第2基準信号の前記目標信号に対する周波数誤差が補償された後に、他の前記第2発振器が出力する前記第2基準信号に基づく信号を他の無線局に送信する送信モードが開始されると、該送信モードの開始直後の送信時調節期間において、
前記復調部は、前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号に基づく前記対象信号に基づいて前記復調信号を生成し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記他の第2発振器が出力する前記第2基準信号の前記第2目標値に対する周波数誤差を補償する、
請求項5に記載の無線局。 - 前記第1発振器が出力する前記第1基準信号の周波数を調節する周波数調節部をさらに備え、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記周波数調節部を制御して前記第1基準信号の周波数を調節することで、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項1または2に記載の無線局。 - 前記周波数調節部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1発振器が出力する前記第1基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記周波数調節部が有する前記分周器の前記分周比を調節することで、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項10に記載の無線局。 - 前記第1発振器が出力する前記第1基準信号の周波数を調節する周波数調節部をさらに備え、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記周波数調節部を制御して前記第1基準信号の周波数を調節することで、前記目標信号に対する第1基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項5に記載の無線局。 - 前記周波数調節部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1発振器が出力する前記第1基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記周波数調節部が有する前記分周器の前記分周比を調節することで、前記目標信号に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項12に記載の無線局。 - 前記信号生成部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1基準信号または前記第2基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記位相比較器が前記分周器で分周された信号と前記第2基準信号との位相差に基づく前記位相差信号を出力するときの前記分周器の前記分周比を調節することで、前記第2目標値に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項4に記載の無線局。 - 前記信号生成部は、制御電圧に応じた発振周波数で発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を分周比で分周する分周器と、前記分周器で分周された信号と前記第1基準信号または前記第2基準信号との位相差に基づく位相差信号を出力する位相比較器と、前記位相差信号を電圧に変換して電圧を前記電圧制御発振器に出力するループフィルタと、を有し、
前記誤差補償部は、前記第2基準信号と前記目標信号との前記周波数偏差に応じて、前記位相比較器が前記分周器で分周された信号と前記第2基準信号との位相差に基づく前記位相差信号を出力するときの前記分周器の前記分周比を調節することで、前記目標信号に対する前記第2基準信号の周波数誤差を補償する、
請求項5に記載の無線局。 - 前記信号生成部は、入力される対象データと前記第2基準信号とに基づいて変調を行うことで変調信号である前記対象信号を生成する、
請求項1または2に記載の無線局。 - 前記信号生成部は、前記第2基準信号に基づく無変調信号である前記対象信号を生成する、
請求項1または2に記載の無線局。 - 第1目標値が目標周波数である第1基準信号を出力する第1発振器と、前記第1目標値に目標偏差を加算した第2目標値が目標周波数である第2基準信号を出力する少なくとも1つの第2発振器と、を備える無線局が行う周波数誤差補償方法であって、
前記第2基準信号に基づいて第1中間周波数が目標周波数である対象信号を生成し、
前記対象信号に基づいて、前記第1基準信号を用いて周波数変換して周波数が前記第1中間周波数より低い第2中間周波数である第2中間周波数信号を生成し、前記第2中間周波数信号を復調することで、復調信号を生成し、
前記復調信号に基づいて、前記第1基準信号と前記第2基準信号との周波数偏差を検出し、
前記第1基準信号と前記第2基準信号との前記周波数偏差の前記目標偏差からのずれに応じて、前記第1目標値に対する前記第1基準信号の周波数誤差を補償する、
周波数誤差補償方法。
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