JP5710266B2 - 移動無線通信システム、移動通信装置およびその周波数制御方法 - Google Patents
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Description
ここで、v<<cであれば、
と近似することができる。従って、式(2)は次式(3)のように近似することができる。
fd’=(1−v/c)fo ・・・(4)
Δfd=fd’−fd=−(2・v・fo)/c ・・・(5)
まず、図2および図3を参照してシステムの全体構成について概説する。本実施形態による移動無線通信システムは、図2に示すように、移動通信装置54(以下、移動局54という。)と、地上に設置固定されて静止した基地局55とから概略構成されているものとする。移動局54は携帯電話端末などの移動通信機器であり、アンテナ51、送受信部(TRX)52および情報処理部53を備える。
以下、本発明の第1実施例による移動通信装置として、CDMA方式の移動通信端末を取りあげ、その送受信部52および情報処理部53について説明する。
図4に概略的に示すように、本実施例による移動通信端末は、図1に示す移動通信端末と比較して、電圧データ変換回路56と加算器57とが付加された構成を有する。従って、図1に示す回路と同機能を有するブロックには同一の参照番号を付している。以下、全体的な構成について説明する。
次に、図6を参照して、移動局54を構成する情報処理部53の構成について詳細に説明する。本実施例における情報処理部53は、図6に示すように、入力回路53aと、出力回路53bと、記憶部53cと、演算部53dと、計時回路53eと、インタフェース回路53fと、装置各部を制御する制御部(CPU)53gとから概略構成されている。
2.3)動作
次に、図3、図6および図7を参照しながら、移動局54の情報処理部53における周波数制御データFCDの生成動作について説明する。まず、情報処理部53の制御部53gは、受信データRDAから抽出された移動環境情報(x,d,u)から、基地局・移動局間の相対速度v[m/s]を求める。基地局・移動局間の相対速度v[m/s]は、基地局・移動局間の移動経路方向距離x[m]、基地局・移動経路間距離d[m]、移動経路上の移動局速度u[m/s]を変数とする式(6)により求められる。
fd=(1+v/c)fo ・・・(3)
この見かけ上の下り高周波信号の周波数fdが算出されると、ドップラー効果による周波数シフトfsは次式(7)で与えられ、周波数シフト率frは式(8)で与えられる。
fs=fd−fo=(v/c)fo ・・・(7)
fr=(fd−fo)/fo=(v/c) ・・・(8)
さらに、移動局54が基地局55の近傍を通過し、近づく動きから遠ざかる動きに転じたとき(すなわち、受信高周波信号の搬送波周波数が急激に変化したとき)に観測される周波数fd’は、既に述べたように、式(4)で求められ、来るべき周波数急変時の周波数変化量Δfdは式(5)により予測することができる。
fd’=(1−v/c)fo ・・・(4)
Δfd=fd’−fd=−(2・v・fo)/c ・・・(5)
以上述べたように、本実施例によれば、ドップラー効果による周波数変化の速度が大きい環境においても、PLL回路29が出力するローカル信号の周波数は、ドップラー効果の影響を受けた受信高周波信号の搬送波周波数に等しくなるように円滑に追随制御されることができる。これにより、周波数オフセット推定機能を構成するフィードバック系の誤差を小さくでき、信号誤り率や信号接続の切断確率を低下させることができる。それゆえ、移動局が基地局の近傍を通過し、近づく動きから遠ざかる動きに転じたとき(すなわち、受信高周波信号の搬送波周波数が急激に変化したとき)でも、信号伝送スループットや通信品質の低下を回避できる。
3.第2実施形態
第2実施形態によるシステムが、上述の第1実施形態と異なるところは、第1実施形態の移動環境情報(x,d,u)の中に、さらに、移動経路58から電波反射体の反射面までの距離(以下、簡単に、移動経路・電波反射体間距離ともいう)wに関する情報を付加するようにした点である。すなわち、この第2実施形態では、図9および図10に示すように、移動経路58近傍に電波反射体59a又は59bが存在する場合を考慮して、移動環境情報(x,d,u,w)が用いられている。電波反射体(反射面)59a、59bの存在、これに伴う移動経路・電波反射体間距離wの導入以外の点では、第1実施形態で述べたと概略同一であるので、図8〜図10では、図2および図3の場合と同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。また、移動局54の送受信部52の回路構成も図5に示す構成と同様であるから、適宜、図5の回路も参照しながら説明する。
次に、図8〜図10を参照して、この実施形態の移動局54で実行されるドップラー効果に起因する周波数変動に対する追従動作について説明する。
4.1)構成
上述した第1実施形態および第2実施形態では、図5に示すように、基準クロック生成回路34の周波数制御端子とアキュムレータ回路17の出力との間に加算器57を設け、予測された周波数変化量に対応する周波数制御電圧データFCVを加算する構成を採用している。
次に、図11を参照して本実施形態の送受信部60の動作について説明する。情報処理部から入力した周波数制御データFCDは、PLL制御回路61にてPLL制御データPCDに変換され、受信回路側のPLL回路62へ入力される。PLL回路62はPLL制御データPCDに基づいて直交復調器30へ出力すべきローカル信号の周波数を決定する。すなわち、PLL回路62を構成する分周器の分周数がPLL制御データPCDの値に依存するように構成することで出力されるローカル信号の周波数を決定することができる。したがって、送受信部60は第1実施形態で述べた送受信部52(図5)と同様の周波数捕捉・周波数追従機能を実現できる。
上記第1〜第3実施形態では、基地局から移動環境情報が提供されているが、本発明はこれに限定されるものではない。次に述べるように、移動局を搭載する車両から移動環境情報を取得することも可能である。
11 PLL回路
12 無線受信部
13 無線送信部
14 フィンガ回路
15 RAKE回路
16 周波数オフセット推定回路
17 アキュムレータ回路
18 チャネルコーデック
10 基準クロック生成回路
11 PLL回路
29、44 PLL回路
34 基準クロック生成回路
36 フィンガ回路
38 周波数オフセット推定回路
39 RAKE回路
40 アキュムレータ回路
51 アンテナ
52 送受信部
53 情報処理部
54 移動局(移動通信装置)
55 基地局
56 周波数−電圧データ変換回路
57 加算器
58 移動経路
59a、59b 電波反射体
61 PLL制御回路
62 PLL回路
63 移動局(移動通信装置)
64 移動体
65 移動環境情報提供部
66 基地局
67 アンテナ
68 送受信部
69 情報処理部
Claims (14)
- 移動局と静止した基地局とを含む移動無線通信システムであって、
前記基地局は高周波信号を前記移動局に送信し、
前記移動局は、外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った前記移動局の相対速度を算出するために必要な、前記移動局および前記基地局の位置情報と前記移動局の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む当該移動局の移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、当該予測結果に基づいてローカル信号の周波数を制御する、ことを特徴とする移動無線通信システム。 - 前記移動局は、前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御することを特徴とする請求項1に記載の移動無線通信システム。
- 前記基地局が前記移動環境情報を前記移動局に提供することを特徴とする請求項1又は2に記載の移動無線通信システム。
- 前記移動局を搭載した移動体を更に有し、前記移動体が前記移動局に前記移動環境情報を提供することを特徴とする請求項1又は2に記載の移動無線通信システム。
- 静止した少なくとも1つの基地局を含む移動無線通信システムにおける移動通信装置であって、
基地局との間で無線通信を行うための送受信手段と、
外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報と、を含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、当該予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動通信装置。 - 前記制御手段は、前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御することを特徴とする請求項5に記載の移動通信装置。
- 前記基地局から前記移動環境情報を受信することを特徴とする請求項5又は6に記載の移動通信装置。
- 前記移動無線通信システムは当該移動通信装置と通信可能な移動体を更に有し、当該移動通信装置が前記移動体に搭載されている場合、前記移動体から前記移動環境情報を取得することを特徴とする請求項5又は6に記載の移動通信装置。
- 静止した基地局と無線通信を行う移動通信装置の周波数制御方法であって、
基地局から高周波信号を送受信手段で受信し、
制御手段が外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、前記予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する、ことを特徴とする周波数制御方法。 - 前記制御手段が、前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御することを特徴とする請求項9に記載の周波数制御方法。
- 前記基地局から前記移動環境情報を取得することを特徴とする請求項9又は10に記載の周波数制御方法。
- 当該移動通信装置は移動体に搭載され、前記移動体から前記移動環境情報を取得することを特徴とする請求項9又は10に記載の周波数制御方法。
- 静止した少なくとも1つの基地局を含む移動無線通信システムにおける移動通信装置の制御プロセッサに周波数制御処理を実行させるプログラムであって、
基地局から高周波信号を送受信手段で受信し、
外部から供給され、前記基地局からの電波の到来方向に沿った当該移動通信装置の相対速度を算出するために必要な、当該移動通信装置および前記基地局の位置情報と当該移動通信装置の移動経路に沿った速度情報と、前記基地局からの電波の到来方向を変化させる電波反射体の位置情報とを含む移動環境情報に基づいて前記基地局から受信した高周波信号の連続的な周波数変化を予測し、
前記予測結果に基づいて前記送受信手段のローカル信号の周波数を制御する、ように前記制御プロセッサに処理させることを特徴とするプログラム。 - 前記基地局を通過するタイミングで通過直前の受信高周波信号周波数から通過直後の受信高周波信号周波数への周波数変化を予測して前記ローカル信号の周波数を追従制御するように前記制御プロセッサに処理させることを特徴とする請求項13に記載のプログラム。
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