JP2010050780A - 無線通信端末および無線通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロック信号の周波数を大きく変更することなく、クロック信号の高調波による受信信号への影響を抑制する。
【解決手段】制御部１３により、受信信号に影響を与えるクロック信号１６Ｓの高調波１７Ｓが持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、ＰＬＬ回路１６Ａの分周比を制御して前記クロック周波数を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特にクロック信号の高調波による受信特性への影響を抑制する技術に関する。

携帯電話端末などの無線通信端末では、基本的な無線通信機能に加えて、カメラ機能や地上デジタルＴＶ放送受信機能など、各種の付加機能を搭載している。これら付加機能では、それぞれ個別の周波数のクロック信号を用いて動作しているため、これらクロック信号の高調波が無線通信で用いる受信信号の希望波周波数帯域に含まれる場合、受信感度の低下など、受信特性の劣化を発生させることになる。

このようなクロック信号の高調波による受信特性への影響を抑制する技術として、これらクロック信号の高調波が無線通信で用いる受信信号の受信搬送波周波数と一致する場合、その高調波の周波数が受信搬送波周波数と一致しないよう、ＰＬＬ回路によりクロック信号の周波数を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２など参照）。

特開２００４−１７９８６１号公報 特開２００６−２４６３０１号公報

無線通信においてデジタル変調方式を用いた場合、受信信号は、受信搬送波周波数を中心とした希望波周波数帯域を有している。したがって、前述した関連技術を用いて、クロック信号の高調波による受信特性への影響を抑制するためには、クロック信号の高調波が受信信号の希望波周波数帯域内に含まれないようにする必要がある。
この際、前述した関連技術によれば、ＰＬＬ回路の分周比を予め設定されている固定値へ切り替えてクロック信号の周波数を変更することにより、高調波周波数を受信信号の希望波周波数帯域から除外している。このため、受信信号の希望波周波数帯域が広い場合には、分周比に余裕を持たせて設定する

クロック信号の周波数調整幅を大きくする必要がある。

しかしながら、クロック信号の周波数調整幅が大きい場合、ＰＬＬ回路の分周比を変更した後、クロック信号が所望周波数へ変化するまでに要するロック時間が長くなるため、希望波周波数帯域内からクロック信号の高調波が除外されるまでに要する時間も長くなり、その間に受信信号に対して影響が現れて、通信開始時に受信信号が不安定となる場合がある。
また、ロック時間を短くするためには、ＰＬＬ回路内で用いるループフィルタの遮断周波数を高くする必要があり、結果としてＰＬＬ回路内で用いる位相比較周波数成分のスプリアスによる受信信号への影響が大きくなる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、クロック信号の周波数を大きく変更することなく、クロック信号の高調波による受信信号への影響を抑制できる無線通信端末および無線通信制御方法を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる無線通信端末は、無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理部と、基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生部と、基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つクロック信号を生成するＰＬＬ回路を含むクロック信号生成部と、受信信号に影響を与えるクロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、分周比を制御してクロック周波数を調整する制御部とを備えている。

また、本発明にかかる無線通信制御方法は、無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理ステップと、基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生ステップと、ＰＬＬ回路が、基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つクロック信号を生成するクロック信号生成ステップと、受信信号に影響を与えるクロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、分周比を制御してクロック周波数を調整する制御ステップとを備えている。

本発明によれば、高調波周波数を希望波周波数帯域から除外する場合と比較して、クロック周波数の調整幅を小さくできる傾向がある。このため、クロック周波数調整用のＰＬＬ回路によりクロック信号を受信搬送波周波数へ調整するまでに要するロック時間が短くて済み、通信開始時における受信信号への影響を抑制することができる。また、ＰＬＬ回路のロック時間を短くするために、ＰＬＬ回路内で用いるループフィルタの遮断周波数を高くする必要がなくなり、結果としてＰＬＬ回路内で用いる位相比較周波数成分のスプリアスによる受信信号への影響をも抑制できる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信端末について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。

この無線通信端末１０は、携帯電話やＰＤＡなどの無線通信機能を有する端末装置からなり、基本的な無線通信機能に加えて、カメラ機能や地上デジタルＴＶ放送受信機能など、各種の付加機能を搭載している。
無線通信端末１０には、主な機能部として、無線処理部１２、制御部１３、記憶部、基準信号発生部１５、クロック信号生成部１６、および機能部１７が設けられている。

無線処理部１２は、制御部１３からの制御に応じて無線電波を送受信することにより無線通信を行う機能を有しており、特に受信処理機能として、無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数Ｆｒｘの局部発振信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する機能を有している。
図２は、無線処理部の受信処理機能に関する要部を示す構成例である。ここでは、携帯電話端末で用いられる位相変調方式（ＰＳＫ：Phase-shift keying）の受信処理機能が示されているが、本発明の無線処理部１２つにいては、位相変調方式に限定されるものではなく他の位相変調方式を用いてもよい。

アンテナ１１で受信された受信信号１１Ｒは、乗算器１２Ａ，１２Ｂに入力される。このうち一方の受信信号１１Ｒは、乗算器１２Ａにおいて、局部発振回路１２Ｃから出力された、受信信号１１Ｒの搬送波周波数Ｆｒｘを持つ局部発振信号（cosω_rxｔ）１２Ｓと乗算されて検波され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２Ｅを介して同相系のＩ成分信号１２Ｉとなる。また他方の受信信号１１Ｒは、乗算器１２Ｂにおいて局部発振回路１２Ｃの局部発振信号（cosω_rxｔ）１２Ｓを移相器１２Ｄでπ／２だけ移相した局部発振信号（-sinω_rxｔ）と乗算されて検波され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２Ｆを介して直交系のＱ成分信号１２Ｑが得られる。受信信号生成部１２Ｇは、これらＩ成分信号１２ＩとＱ成分信号１２Ｑとから受信ベースバンド信号１２Ｒを生成し、制御部１３へ出力する。

図１において、制御部１３は、ＣＰＵとその周辺回路からなり、無線処理部１２を制御することにより無線通信を行う機能と、分周比信号１３Ｓによりクロック信号生成部１６を制御して、クロック信号１６Ｓの高周波１７Ｓが持つ周波数、すなわちクロック周波数Ｆｃｌｋの整数倍からなる高調波周波数が、受信搬送波周波数Ｆｒｘと一致するようクロック周波数Ｆｃｌｋを設定する機能を有している。
記憶部１４は、メモリ回路からなり、制御部１３での処理に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。この記憶部１４では、クロック信号１６Ｓのクロック周波数Ｆｃｌｋの整数倍に相当する高調波周波数のうち、無線処理部１２での無線通信で用いられる受信周波数範囲で発生しうる高調波周波数や、無線通信で使用する受信チャネルごとにその受信信号の受信搬送波周波数と希望波周波数帯域を記憶している。

基準信号発生部１５は、発振回路からなり、一定の基準周波数Ｆｓで基準信号１５Ｓを発生させる機能を有している。
クロック信号生成部１６は、ＰＬＬ回路や分周回路からなり、入力された基準信号１５Ｓに基づいて、任意のクロック周波数Ｆｃｌｋからなるクロック信号１６Ｓを生成する機能を有している。

図３は、クロック信号生成部の構成例である。ここでは、ＰＬＬ回路１６Ａと分周回路１６Ｅとから構成されている。ＰＬＬ回路１６Ａは、入力された基準信号１５Ｓの位相と分周回路１６Ｅによりクロック信号１６Ｓを所定の分周比で分周して得られた位相とを移相比較器１６Ｂで比較し、その比較結果信号をループフィルタ１６Ｃで安定化し、得られた電圧値に応じたクロック周波数Ｆｃｌｋを持つクロック信号１６Ｓを電圧制御発振器（ＶＣＯ）１６Ｄで生成する。分周回路１６Ｅは、制御部１３からの分周比信号１３Ｓに応じた分周比で、クロック信号１６Ｓを分周して移相比較器１６Ｂへフィードバックしている。

図１において、機能部１７は、カメラ機能や地上デジタルＴＶ放送受信機能など、各種の付加機能を実現する回路部であり、クロック信号生成部１６で生成されたクロック信号１６Ｓに基づいて動作する。

［第１の実施形態の動作］
次に、図４を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信端末の動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信端末のクロック周波数調整処理を示すフローチャートである。
無線通信端末１０の制御部１３は、新たな無線通信を行う際、図４のクロック周波数調整処理を実行する。

制御部１３は、まず、当該無線通信の受信チャネルで用いる受信搬送波周波数Ｆｒｘおよび希望波周波数帯域ＢＷを記憶部１４から読み出すとともに（ステップ１００）、クロック周波数Ｆｃｌｋからなるクロック信号１６Ｓの高調波１７Ｓを示す高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋ（Ｎは整数）を記憶部１４から読み出し（ステップ１０１）、これら高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋと希望波周波数帯域ＢＷとを比較する（ステップ１０２）。
ここで、高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋのいずれも希望波周波数帯域ＢＷ内に存在しない場合には（ステップ１０３：ＮＯ）、受信信号に対する高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋの影響がなくクロック周波数調整が不要であることから、一連のクロック周波数調整処理を終了する。

一方、高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋのいずれかが希望波周波数帯域ＢＷ内に存在する場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、制御部１３は、希望波周波数帯域ＢＷ内に存在する当該高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋと受信搬送波周波数Ｆｒｘを比較する（ステップ１０４）。
ここで、当該高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋが受信搬送波周波数Ｆｒｘと一致する場合には（ステップ１０５：ＮＯ）、受信信号に対する高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋの影響がなくクロック周波数調整が不要であることから、一連のクロック周波数調整処理を終了する。

一方、当該高調波周波数Ｎ×Ｆｃｌｋが受信搬送波周波数Ｆｒｘと一致しない場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、制御部１３は、クロック信号１６Ｓの高周波１７Ｓが持つ高調波周波数を、受信搬送波周波数Ｆｒｘと一致させるための分周比Ｍを算出する（ステップ１０６）。この場合、Ｆｃｌｋ＝Ｍ×Ｆｓであり、Ｆｒｘ＝Ｎ×Ｆｃｌｋであるから、Ｍ＝Ｆｒｘ／（Ｎ×Ｆｓ）で求められる。
制御部１３は、このようにして分周比Ｍを求め、この分周比Ｍを示す分周比信号１３Ｓをクロック信号生成部１６へ出力し、一連のクロック周波数調整処理を終了する。

これにより、クロック信号生成部１６からは、入力された基準信号１５Ｓを逓倍した周波数Ｍ×Ｆｓのクロック信号１６Ｓが出力される。このため、クロック信号１６Ｓの高調波周波数が受信搬送波周波数Ｆｒｘと一致することになる。
したがって、無線処理部１２で受信搬送波周波数Ｆｒｘの信号成分が除去されると同様にして、クロック信号１６Ｓの高調波が無線処理部１２で除去されるため、クロック信号１６Ｓの高調波による受信ベースバンド信号に対する影響を抑制することが可能となる。

図５は、クロック周波数調整前における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図であり、図５（ａ）は周波数帯域図、図５（ｂ）は周波数スペクトル図である。図６は、クロック周波数調整後における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図であり、図６（ａ）は周波数帯域図、図６（ｂ）は周波数スペクトル図である。

図５に示すように、クロック周波数調整前では、クロック信号１６Ｓの高調波として、クロック信号の高調波ＳＰ１、ＳＰ２が現れており、このうち周波数Ｆｓｐ１＝Ｎ×Ｆｃｌｋからなる高調波ＳＰ１が、受信搬送波周波数Ｆｒｘを中心とする受信希望波周波数帯域ＢＷ内に存在し、周波数Ｆｓｐ２の高調波ＳＰ２は受信希望波周波数帯域ＢＷ外に存在している。
このような状況において、受信信号を無線処理部１２でダウンコンバートした場合、受信信号から得られた受信ベースバンド信号の周波数Ｆｂの近くに、高調波ＳＰ１に起因したスペクトルとして、周波数Ｆｂｓｐ１からなるスペクトルＳＰ１ｂが発生する。したがって、このスペクトルＳＰ１ｂが、受信ベースバンド信号におけるエラー発生の原因となる。

これに対して、図６に示すように、クロック周波数調整後においては、クロック信号の高調波ＳＰ１が受信搬送波周波数Ｆｒｘと一致しているため、高調波ＳＰ１が受信搬送波成分と同様にして除去され、受信ベースバンド信号の周波数Ｆｂの近くに周波数Ｆｂｓｐ１からなるスペクトルＳＰ１ｂは発生していない。したがって、高調波ＳＰ１による、受信ベースバンド信号への影響が抑制される。

［第１の実施形態の効果］
このように、本実施形態では、制御部により、受信信号に影響を与えるクロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、受信搬送波周波数と一致するように、ＰＬＬ回路の分周比を制御してクロック周波数を調整しているので、分周比を所定の固定値へ切り替えることにより、高調波を希望波周波数帯域から除外する場合と比較して、クロック周波数の調整幅を小さくできる傾向がある。

このため、クロック周波数調整用のＰＬＬ回路によりクロック信号を受信搬送波周波数へ調整するまでに要するロック時間が短くて済み、通信開始時における受信信号への影響を抑制することができる。また、ＰＬＬ回路のロック時間を短くするために、ＰＬＬ回路内で用いるループフィルタの遮断周波数を高くする必要がなくなり、結果としてＰＬＬ回路内で用いる位相比較周波数成分のスプリアスによる受信信号への影響をも抑制できる。

また、本実施形態では、制御部で、前記基準周波数と前記高調波の次数Ｎ（Ｎは２以上の整数）とで前記受信搬送波周波数を除算した値を前記分周比として設定するようにしたので、複雑な演算や制御を必要とすることなく極めて容易に、クロック周波数の高調波周波数を受信搬送波周波数と一致させることができる。

また、本実施形態では、クロック信号の高調波周波数を予め記憶部に設定しておくようにしたので、受信搬送波周波数や希望波周波数帯域が変更された場合でも、希望波周波数帯域内における高調波の存在有無を即座に判断して、クロック周波数の調整処理を開始できる。

また、本発明では、受信信号の希望波周波数帯域内に、基準信号のＮ（Ｎは２以上の整数）倍の高調波周波数が含まれるか否か判定し、希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれる場合にはクロック周波数の調整を行い、希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれない場合にはクロック周波数の調整を行わないようにしたので、無駄なクロック周波数調整処理を省くことが可能となる。

［第２の実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態にかかる無線通信端末について説明する。図１は、本発明の第２の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。

本実施形態では、無線処理部１２において受信信号をダウンコンバートする際の局部発振信号（受信搬送波周波数）として、基準信号１５ＳからＰＬＬ回路で生成する場合における、クロック周波数調整方法について説明する。
なお、本実施形態では、無線処理部１２における局部発信信号の生成方法と、制御部１３におけるクロック周波数調整方法が異なるものの、他の構成については、第１の実施形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

本実施形態における無線処理部１２は、前述した図２の局部発振回路１２Ｃとして、前述の図３に示したようなＰＬＬ回路１６Ａと分周回路１６Ｅを備え、基準信号１５Ｓを入力して、図２に示した局部発振信号１２Ｓを生成する。
無線通信端末１０の制御部１３は、新たな無線通信を行う際、前述した図４のクロック周波数調整処理を実行する。このクロック周波数調整処理のステップ１０６において、クロック信号生成部１６での分周比Ｍを算出する際、制御部１３は、次のようにして分周比Ｍを算出する。

無線通信で用いる受信搬送波周波数をＦｒｘとし、基準信号１５Ｓの基準周波数をＦｓとし、受信搬送波周波数Ｆｒｘに等しい局部発振信号１２とをＰＬＬ回路で生成する際に用いる分周比をＰとした場合、Ｆｒｘ＝Ｐ×Ｆｓが成立する。
一方、希望波周波数帯域ＢＷ内に存在する、クロック信号１６Ｓの高調波の周波数をＦｓｐ＝Ｎ×Ｆｃｌｋとし、クロック信号１６ＳをＰＬＬ回路で生成する際に用いる分周比をＱとした場合、Ｆｓｐ＝Ｎ×Ｑ×Ｆｓが成立する。

このため、高調波周波数Ｆｓｐを受信搬送波周波数Ｆｒｘと等しくするための分周比Ｑとして、Ｑ＝Ｐ／Ｎが導出される。
したがって、制御部１３は、ステップ１０６において、記憶部１４に保存されている分周比Ｐとステップ１０２で得られた整数Ｎとから、分周比Ｑを容易に求めることが可能となる。

［第２の実施形態の効果］
このように、本実施形態では、制御部で、基準信号から局部発信信号を生成する際の逓倍数Ｐ（Ｐは２以上の整数）を、高調波の次数Ｎ（Ｎは２以上の整数）で除算した値をＰＬＬ回路の分周比として設定するようにしたので、無線処理部で、基準信号の基準周波数をＰだけ逓倍することにより局部発信信号を生成する場合でも、複雑な演算を必要とすることなく極めて容易に、高調波周波数を受信搬送波周波数と一致させるための分周比Ｑを求めることが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。 無線処理部の受信処理機能に関する要部を示す構成例である。 クロック信号生成部の構成例である。 本発明の第１の実施形態にかかる無線通信端末のクロック周波数調整処理を示すフローチャートである。 クロック周波数調整前における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図である。 クロック周波数調整後における受信信号とクロック信号の高調波との関係を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態にかかる無線通信端末の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０…無線通信端末、１１…アンテナ、１１Ｒ…受信信号、１２…無線処理部、１２Ａ，１２Ｂ…乗算器、１２Ｃ…局部発振回路、１２Ｓ…局部発振信号、１２Ｄ…移相器、１２Ｅ，１２Ｆ…ローパスフィルタ、１２Ｉ…Ｉ成分信号、１２Ｑ…Ｑ成分信号、１２Ｇ…受信信号生成部、１２Ｒ…受信ベースバンド信号、１３…制御部、１３Ｓ…分周比信号、１４…記憶部、１５…基準信号発生部、１５Ｓ…基準信号、１６…クロック信号生成部、１６Ａ…ＰＬＬ回路、１６Ｂ…位相比較器、１６Ｃ…ループフィルタ、１６Ｄ…電圧制御発振器、１６Ｅ…分周回路、１６Ｓ…クロック信号、１７…機能部、１７Ｓ…高調波、Ｆｓ…基準周波数、Ｆｃｌｋ…クロック周波数、Ｆｒｘ…受信搬送波周波数、ＢＷ…希望波周波数帯域、Ｆｓｐ…高調波周波数。

Claims (6)

1. 無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理部と、
   基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生部と、
   前記基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つ前記クロック信号を生成するＰＬＬ回路を含むクロック信号生成部と、
   前記受信信号に影響を与える前記クロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、前記受信搬送波周波数と一致するように、前記分周比を制御して前記クロック周波数を調整する制御部と
   を備えることを特徴とする無線通信端末。
2. 請求項１に記載の無線通信端末において、
   前記制御部は、前記基準周波数と前記高調波の次数Ｎ（Ｎは２以上の整数）とで前記受信搬送波周波数を除算した値を前記分周比として設定することを特徴とする無線通信端末。
3. 請求項１に記載の無線通信端末において、
   前記無線通信で用いられる受信信号の周波数範囲内で発生しうる前記高調波の高調波周波数をそれぞれ記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記記憶部から読み出した前記各高調波周波数を前記希望波周波数帯域とそれぞれ比較することにより、前記受信信号に影響を与える高調波周波数の有無を判定する
   ことを特徴とする無線通信端末。
4. 請求項１に記載の無線通信端末において、
   前記制御部は、前記受信信号の希望波周波数帯域内に前記高調波周波数が含まれるか否か判定し、前記希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれる場合には前記クロック周波数の調整を行い、前記希望波周波数帯域内に当該高調波周波数が含まれない場合には前記クロック周波数の調整を行わないことを特徴とする無線通信端末。
5. 請求項１に記載の無線通信端末において、
   前記無線処理部は、前記基準信号の基準周波数をＰ（Ｐは２以上の整数）だけ逓倍することにより前記局部発信信号を生成する局部発信回路を含み、
   前記制御部は、前記高調波の次数Ｎ（Ｎは２以上の整数）で前記Ｐを除算した値を前記分周比として設定する
   ことを特徴とする無線通信端末。
6. 無線通信時に受信した受信信号を当該受信搬送波周波数の局部発信信号に基づきダウンコンバートすることにより受信ベースバンド信号を出力する無線処理ステップと、
   基準周波数の基準信号を生成する基準信号発生ステップと、
   ＰＬＬ回路が、前記基準信号の位相と生成したクロック信号を任意の分周比で分周した位相と比較し、その比較結果に応じたクロック周波数を持つ前記クロック信号を生成するクロック信号生成ステップと、
   前記受信信号に影響を与える前記クロック信号の高調波が持つ高調波周波数が、前記受信搬送波周波数と一致するように、前記分周比を制御して前記クロック周波数を調整する制御ステップと
   を備えることを特徴とする無線通信制御方法。

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