JPS6326037A - 移動無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、ＵＨＦの狭帯域移動通信のように、
搬送波周波数ドリフトを極めて微少に抑える必要のある
通信方式において、高精度な周波数制御を行う方式に関
するものである。

（従来の技術） 無線通信における搬送波周波数のドリフトは伝送特性を
著しく劣化させることはよく知られている。即ち、通過
帯域内伝送特性においては伝送信号の歪み、周波数特性
、誤り率等の劣化がおき、また帯域外伝送特性について
は、隣接チャネルへの漏洩電力が増加する。これを防ぐ
ためには、（１）伝送帯域幅に比べて充分広い間隔にお
いてチャネル配置を行う通信方式を構築するか、（２）
搬送波ドリフトの原因となる局部発振器や変調器の安定
度を極めて向上させるか、或は（３）　ｌＩ／ｊ送波ド
リフトを検出し、希望する搬送波周波数に自ｖＪ調整す
る、の何れかの手段が必要であった。

（１）については、今後の通信量の増大に対し、有効な
無線周波数かますます限られてくることを鑑みると、特
に、１無線チヤネルを１通話チャネルに割り当てる通信
シ′ステムにおいては、広い伝送帯域を有する通信シス
テムを構築するのは困難であることは自明である。また
、多重通信等、広い伝送帯域幅を必要とする通信方式に
おいても、昨今の無線周波数の逼迫から多値変調等の技
術による伝送帯域幅の狭小化が進められており、搬送波
ドリフトの余裕を実現するために無線チャネル間隔を広
くとったシステムを構築することは困難であることはい
うまでもない。

（２）については、固定無線通信方式のように高安定度
の基準発振器を比較的容易に有することのできる通信方
式では問題とならないが、移動通信方式のように、簡便
で小形な移動無線機をシステム内に有する場合は大きな
問題となる。現在までに、温度変化に起因する搬送波ド
リフトを補正する手段としては、ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅ　ＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＣｒｙｓシａｌ
　０ｓｃｉｌｌａｔｏｒ：温度補償水晶発振器）がある
が、移動通信機器に装備するという制約条件下で大量生
産を考慮した場合、現実的な安定度の限界は、１〜１．
５１）Ｉ）Ｔ［ｌと考えられる［　ＮＴＴ国際シンポジ
ウム資料−大容量移動通信方式−昭和５８年７月コ。さ
らに、水晶の発振周波数の温度変化をメモリーに記憶さ
せておき、温度検出素子からの温度情報をもとに、容量
アレーを制御して周波数制御を行うＤＴｆｌ：ＸＯ（Ｄ
ｉｇｉｔａｌｌｙ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｍｐ
ｅｎ　−５ａｊｅｄ　Ｃｒｙｓｔ、ａｌ　０ｓｃｉｌｌ
ａｔｏｒ）も　報告されているが　［Ｔ、Ｕｎｏ　　ｅ
ｊ　　ａｌ　　”Ａ　　Ｎｅｗ　　Ｄｉｇｉｔａｌ　　
ＴＣＸＯＣ１ｒｃｕｉｔ。

ｌｏｓｉｎｇ　　ａ　　ＣａｐａｃｉＬ　　ｏｒ−５ｗ
ｉｔｃｈ　　八ｒｒａｙ”、ＩＥＥＥ　　Ｐｒｏｃ。

３７ｔｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙ
ｍｐｏｓｉｕｍ　ｐｐ４３４−４４１；キャパシタスイ
ッチアレイを用いて新ディタルＴ（：ＸＯ回路コ、温度
変化に対する補償精度を１　ｐｐｍ以下とすることは可
能であるが、経年変化に対する発振周波数の補償を行う
ことはできない。

（３）については大別して２つの方法が考えられる。

（Ａ）　ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔ、ｉｃ　Ｆｒｅｑｕｅ
ｎｃｙ　（：ｏｎｔｏｒｏｌ：　自動周波数制Ｄ４）に
よる方法 第１図は従来からＦＭ放送用受信機に用いられている自
動周波数制御回路である。アンテナ１．１より受信され
た周波数変調信号は局部発振器１．２と周波数混合器１
．３において周波数変換され、ＩＦ増幅器１．４で増幅
される。周波数変換されたｒＦ信号は周波数弁別器１．
５において周波数検波され、復調信号が周波数弁別器出
力１．６に出力される。ここで、１．６は周波数偏移、
即ち、周波数弁別器の中心周波数からの人力信号周波数
のずれに比例した直流電圧成分を生じるので、この直流
電圧をレベル変換器１．７で電圧可変容量ダイオード１
．８適合する電圧に変換し、加える。電圧可変容量ダイ
オード１．８は局部発振器１．２の発振周波数を１．６
に出力された直流電圧成分に対応して変化できるように
局部発振器１．２の共振回路を構成する。ここで局部発
振器１．２に周波数変動が生じると、ＩＦ周波数か周波
数弁別器の中心周波数より偏移し、この周波数偏移か直
流電圧変化に変換され、電圧可変容量ダイオードの容量
変化となる。レベル変換器１．７は１．６に生じる周波
数変化が、例えば正の方向であれば、電圧可変容量ダイ
オードの容量を減じる方向、即ち正の電圧変化を生じる
ように電圧変換を行えばよい。

（Ｂ）高い周波数確度を有する受信波に局部発振器を移
送同期させる方法 通信システム内において、高度な基準発振器を用意する
ことが可能となる場合、周波数安定度の劣る機器側で、
高い安定度の送信波を受信し、それを基準として、送信
あるいは受信に用いる局部信号発生器を位相同期する方
法か考えられる。第２図はこのような目的に用いられる
移動通信用受信機（移動機側）の構成である（特公昭４
Ｏ−１５４４）。

アンテナ２．１では通信に用いる受信機２．２のほかに
、基地局より送信される基準周波数の受信機２．３を有
する。基準受信機２．３は位相比較機２．４の基準周波
数となる高周波出力を供給する。ｖｃｘ。

（Ｖｏｌしａｇｅ　　（：ｏｎＬｒｏｌｌｃｄ　　Ｃｒ
ｙｓｔａｌ　　０ｓｃｉｌｌａｔｏｒ：　　電圧制御型
水晶発振器）２．５の出力は位相比較機２．４に人力・
比較され、基準受信機より得られた基準周波数に同期す
るように制御される。局部発県機は局部発振器用位相比
較機２．６　、　Ｖ（１：０（ＶｏＨａｇｅＣｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｄ　０ｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振機）
２．７、及び、分周器２．８より構成される。ＶＣ：Ｘ
Ｏ２，５の出力は、ＶＣ：０２．７を分周された出力と
局部発振用位相比較器２．６において比較され、この出
力はＶＣＯ２，７をＶＣＸＯ２，５に同期するようにＶ
Ｃ：０２．７を制御する。

この構成においては、結局、局部発振器２．７の周波数
安定度は２つの位相同期ループが正常に動作する限りに
おいては基地局からの送信される基準周波数の安定度と
同等となる。

（発明が解決しようとする問題点） （Ａ）の方式は、周波数変化を周波数弁別器で生じる直
流電圧として測定していると考えられることができる。

しかしながら、周波数弁別器の中心周波数の偏差は大量
生産を前提に考えると０．５ｋＨｚか限界であり、この
方式は周波数ドリフトを極めて微少に抑える必要のある
用途に用いることはできないこととなる。

（Ｂ）の方式の構成の欠点は以下の２点である。

即ち、（八）高度な安定度を有する基地局の無線設備及
び、移動側では本来の通信を行う受信器の他に、基準周
波数を生成する受信機か必要となる。

また、貴重な周波数資源を本来の情報伝達手段としてで
はなく、周波数制御の手段として用いることは、周波数
も有効利用の観点からは無駄である。（Ｂ）周波数基準
を得るための位相同期ループの安定性は受信機２．３か
、過酷な電波伝搬条件下でいかに低電界まで基準周波数
を生成できるかにがかっており、例えば、移動通信方式
のようにマルチパスフェーディングによる受信電界の変
動が数十ｄＢにも及び急激な位相変動を伴なう場合、低
電界時には基準周波数の生成が困難となる事が考えられ
る。

本発明の目的は、搬送波ドリフトを極めて微少に抑える
必要のある、角度変調を変調手段に用いた通信方式にお
いて、従来方式に見られた周波数検出の誤差を改善し、
また、極めて大幅な受信電界変動が発生する場合にも、
搬送波ドリフト（受信波或は局発の搬送波ドリフト）を
正確に補正し、通過帯域内及び通過帯域外伝送特性を改
とさせることのできる周波数制御方式を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、角度変調を用いる通信方式では、高精度な周
波数検出手段によフて、局部発振器の周波数変動を精度
よく検出できることを利用して、測定した周波数誤差を
ｂとに、固定基地局と移動端末あるいは移動端末同志の
通信において搬送波周波数を較正することが可能な受信
機との構成を明確にしたことを最も大きな特徴とする。

従来技術との差異を以下に説明する。

従来は安定度の劣る機器側では、正確な周波数測定手段
を有していなかったために、精度の低い周波数制御を行
うか、あるいは正確な基準周波数を生成する受信機とそ
れに周波数を同期させるための別の手段を設けざるを得
なかった。本発明は、固定基地局と移動端末あるいは移
動端末同士の通信において、基地局もしくは移動局の受
信装置に、簡易な構成で高精度な周波数測定か可能とな
る周波数検出手段を具備し、移動局単独あるいは基地局
と移動局間で高精度な自動周波数調整を行うことか従来
の技術とは異なる。

（実施例１） まず、本発明に用いる周波数検出手段の一例として周波
数測定回路について説明する。第３図は周波数測定回路
の原理的構成である。アンテナ３．１からの受信波は受
信機３．２で第１局発３．３と周波数混合され、中間周
波数（ＩＦ）となる。これをリミタ３．４および雑音除
去手段（ＢＰＦ）　３．５を通過させ、周波数カウンタ
３．６で測定する。周波数カウンタ３．６の基準周波数
は特別に高安定な水晶発振器を必要としないか、ここで
は第１局発の周波数基準のＴｃＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａシ
ｕｒｅ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ＣｒｙｓｔａｌＯｓ
ｃｉｌｌａｔｏｒ：　ｍ度補償形水晶発振器）３．７を
用いる。この構成でフェージング及び変調の有無にかか
わらず受信搬送波の高粒度なｄ！１１定が可能となるこ
とが示されている。第３図において点線て囲った部分を
以下周波数測定部と称する。

第４図は本発明の実施例−１である。

４．１〜４．４は基地局の構成で、それぞれ、高安定な
ＴＣＸＯ、シンセサイザ、送信機、受信機を示す。基地
局においては比較的スペース上の制約が少ないので、恒
温槽を用いることによって、ＴＣＸＯ４，１の周波数安
定度を極めて高くとることが可能であり、基地局の周波
数誤差は殆ど生じない。ここで送信機４．３あるいは受
信機４．４では周波数変換を行い、送信周波数をＦｌ、
また、受信周波数をＦ２とする。

異動機側は、受信機４．５、シンセサイザ４．６、ＴＣ
ＸＯ４，７、送信機４，８、周波数検出手段の１例とし
ての周波数側測定部３．８　、ＴＸに０制御部４．９よ
り構成される。シンセサイザ４．６のさらに具体的構成
例を第５図に示す。ＰＤは位相比較機、ＶＯＣは電圧制
御発振機、１７ｍは分周器である。基地局の送信波Ｆ１
は受信機４．５で中間周波数に変換される。周波数測定
部３．８はこの周波数を測定するか、基地局の送信波の
周波数は正確であるから測定された周波数と中間周波数
との差は、ＴＣＸＯ４，７の周波数誤差に起因するもの
である。Ｔ（：ＸＯ制御部４．９はこの周波数誤差に相
当する周波数変化量を計算し、周波数誤差を打消すよう
にＴＣＸＯ４，７を制御することによ）て、受信周波数
を基地局送信周波数Ｆ１に較正させることかてきる。

一方、移動側の送信機の基準周波数源は通常、受信機と
共用するので、送信周波数も基地局受信周波数Ｆ２に較
正することができる。

（実施例２） 第６図は本発明の実施例２である。本実施例は移動機相
互で周波数補正を行う。シンセサイザ４．６　、ＴＣＸ
Ｏ４，７、周波数測定部３．８　、ＴＣＸＯ制御部４．
９は第３図及び第４図と同等である。

送信機５．１及び受信機５．２は同一周波数Ｆ１を送受
信する場合とＦｌ及びＦ２の異なる送受信周波数を用い
る場合がある。５．３はＴ（：ＸＯの制御を０Ｎ１０Ｆ
Ｆするためスイッチである。このスイッチは通常は開と
なっておりシンセサイザはＴ（：ＸＯを基準とした反送
波を送信機と受信機に供給する。以下、本実施例の動作
を説明する。例えば、移動機が同一の送受信周波数を用
いて相互に通信を行う場合は、一方の移動機（Ａ）か送
信を開始し、それに他方の移動機（Ｂ）が応答すること
となる。この場合、（Ａ）がＦ、で送信すると（Ｂ）は
中間周波数からの偏差を測定し、測定された周波数が許
容される周波数偏差を越′えていた場合、ＴＣＸＯ制御
部４．９はスイッチ５，３を閉にし、この偏差を零に近
ずけるようにＴｆ；ＸＯ４，７を制御することにより、
移動機（Ｂ）の送信周波数もＦ、に較正させることがで
きる。この周波数制御方式では受信周波数に自局の送信
周波数を較正させるため、少なくとも受信波が受信帯域
内となることが必要となる。

（実施例３） 第７図に本発明の第３の実施例を示す。第６図（Ｃ）　
、　（Ｄ）はそれぞれ、基地局側、移動機側を示し、構
成の番号が第３図及び第４図と同じものは同等の構成で
ある。この構成では基地局側に周波数測定部を有する。

いま、移動機の送信周波数Ｆ４が基地局の周波数測定部
３．８で測定され、その結果、規定の周波数偏差を満た
していない場合、演算・符号化回路６．１は移動機が補
正すべき周波数偏差量を符号化し、変調記号として変調
機６．２に送出する。この差異、基地局側の周波数基準
となるＴＣＸＯ４、ｌは実施例−１で述べたように正確
な周波数基準であるから、移動機の周波数も正確に測定
できる。変調機６．２では符号化されたデータを、倒木
ば、音声スペクトラムの下部帯域外に音声信号と周波数
多重して角度変調し、送信機４．３で送信することによ
って、通話中も周波数測定したデータを移動機に知らせ
ることが可能となる。この音声下部帯域データ伝送方式
については１９８３年度ＮＴＴ国際シンポジウム−大容
量移動通信方式−資料に詳しい。

移動機側では、受信機４．５でこのデータを受信し、復
調機６．３で符号化されたデータ信号を復調する。この
データ信号はＴＣＸＯ制御部６．４で複合されて移動機
の周波数偏差に相当する偏差量が得られる。つまりこれ
が周波数検出手段の出力と考えられる。つまりこの場合
、復調器６．３が周波数検出手段になる。ＴＣＸＯ制御
部はこの偏差を補正するようにＴＣＸＯ４，７を制御す
る。このようにして、移動機と基地局との間に情報伝達
手段を設けることが可能である場合は周波数測定部を基
地局側に移すことによって、移動機の一層の小形化を図
ることができる。

以上、基地局にて移動機の周波数測定を行い、その結果
を移動機に伝える周波数制御方式について述べたが、基
地局で測定した移動機の周波数偏差を移動機に伝達する
手段について、音声下部帯域データ伝送以外の制御信号
伝送方式について説明する。

（１）共通制御信号による周波数誤差情報の伝達二基他
局と移動機間では通話の開始時、無線ゾーンの移行時の
チャネル切換えに際して、移動機番号、チャネル番号の
放置のための共通制御信号の授受を行う。従って、この
ときに予め測定した移動機周波数の誤差を符号化し、こ
れを共通制御信号として送出す。

（２）通話中における共通制御信号による周波数誤差情
報の伝達二連話中にも共通制御信号を用いて、基地局で
測定した移動機の周波数誤差を伝達するためには、通話
路を一時断とする必要がある。このため、共通制御信号
を伝送する必要がある場合は、予め、基地局から通話路
にトーン信号等のトリガ信号を伝送させる。移動機では
これを受信した後に共通制御信号として基地局から送ら
れてくる周波数誤差情報を受信する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によって、移動通信システ
ムにおける高精度な周波数制御が小規模な回路構成で可
能となる。その結果、搬送波ドリフトによって大きく劣
化する、歪率、復調周波数特性、隣接チャネル漏洩電力
等の諸特性を良好に保つことができる。このことは、Ｔ
ＣＸＯの安定度が現状では１〜１．５ｐｐｍであること
を考えるとｌＧ１１ｚ程度以上の周波数を用いる移動機
通信機器、あるいは厳しい周波数安定度が要求される、
インターリーブ無線チャネルを用いた狭帯域移動通信機
器等を小形・安価に提供する上で、極めて大きな利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

第２図は従来のＡＦＣの構成である。第２図は従来の高
精度周波数基準に周波数同期させる局発を持った受信機
の構成である。第３図は本発明の実施例−１の基本とな
る周波数測定部の構成である。第４図は本発明の実施例
−１の構成である。 第５図はシンセイサイザの一構成例である。第６図は本
発明の実施例−２の構成である。第７図は本発明の実施
例−３の構成である。 ■、１：アンテナ、１．２：ＶＦＯ，１，：ｌ：周波数
変換器、１．４：中間周波増幅器、１．５＝周波数弁別
器、１．６：検波出力、１６７：レベル変換器、２．１
：アンテナ、２．２二周波数変換器、２．３：受信機、
２．４：位相比較器、２．５：ＶＣＸＯ１２，６＝位相
比較器、２．７：ＶＣｏ　、　２．８：分周器、３．１
：アンテナ、３．２：受信機、３．３；第１局発、３．
４：リミタ、３．５：雑音除去手段（ＢＰＦ）、３．６
二周波数カウンタ、３．７：ＴＣＸＯ１３，８：周波数
測定部、４．１：アンテナ、４．２：受信機、４．３：
第１局発、４．４：バッファ、４．５：フィルタ、４，
６：周波数カウンタ、４．７：ＴＣＸＯ１４，８：周波
数測定部、４．９：ＴＣＸＯ制御部、５、ｌ：送信機、
５．２：受信機、 ５．３：ＴにＸＯ制御スイッチ、 ６．１・演算・符号化回路、６．２：変調器、６．３：
復調器、６．４：ＴＣＸＯ制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 角度変調を用いる移動無線に用いる移動無線機において
   、 受信搬送周波数を中間周波数に変換する周波数変換部と
   、 受信信号から受信周波数の値を検出する周波数検出手段
   と、 送信部と、 前記周波数変換部と送信部に局発信号を供給する局発部
   と、 局発部に接続される原発搬器と、 前記周波数検出手段の出力にもとずいて前記原発搬器の
   発振周波数を制御する発振器制御部よりなり、 送信周波数を常に受信周波数と特定の関係を有するよう
   に受信周波数にもとずいて較正することを特徴とする移
   動無線機。