JP2017098708A - 位相同期回路、ｒｆフロントエンド回路、無線送受信回路、携帯型無線通信端末装置 - Google Patents

位相同期回路、ｒｆフロントエンド回路、無線送受信回路、携帯型無線通信端末装置 Download PDF

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Abstract

【課題】入力信号の周波数が不安定となる場合においても、それを安定化することができる、位相同期回路を提供すること。【解決手段】発振器の出力信号ＬＳｒａｗの周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を補正する位相同期回路１２であって、出力信号ＬＳｒａｗのＡ／Ｄ変換を行うＡＤＣ１２１と、基準周波数信号Ｓｒｅｆを出力する基準周波数出力手段１２３と、Ａ／Ｄ変換された出力信号ＬＳｒａｗと、基準周波数信号Ｓｒｅｆの入力を受け、出力信号ＬＳｒａｗの周波数と前記目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段１２２ａと、前記誤差に基づいて、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを生成する補正用信号生成手段１２２ｂと、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒのＤ／Ａ変換を行うＤＡＣ１２４と、出力信号ＬＳｒａｗとＤ／Ａ変換された誤差補正用信号ＬＳｅｒｒとの乗算を行う乗算器１２５と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、位相同期回路と、それを用いたＲＦフロントエンド回路、無線送受信回路、携帯型無線通信端末装置に関する。
携帯電話やスマートフォン、モバイルルータといった、モバイル端末による無線通信による通信量は、端末装置の高機能化や、動画像ファイルや楽曲ファイル等の配信コンテンツの充実などが進み、年々増加し続けている。そういった需要に対応するために、無線通信技術の開発も進んでいる。現在は、第４世代（４Ｇ）の通信規格に対応した種々の端末装置や基地局設備の普及が進み、一般に広く利用されている。
上記のような無線通信端末装置においてアンテナによって送受信する信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号と呼ばれる、高い周波数を持つ信号である。そして、ＲＦ信号を受信した際には、ＲＦフロントエンド回路にて、ローカル発振器の出力信号と乗算することでダウンコンバートを行い、ベースバンドと呼ばれる、通信によってやり取りする情報そのものを含む帯域へと変換する。また、情報の送信を行う場合には、ベースバンド信号をローカル発振器の出力信号と乗算することでアップコンバートし、ＲＦ信号としてアンテナより送信する。
ローカル発振器として一般的にはＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、電圧制御発振器）などの発振器が用いられる。ＶＣＯとは、入力する制御電圧によって出力周波数の制御を行う発振回路である。そして、通常は位相同期回路によって制御電圧を生成し、ＶＣＯの出力信号の周波数に種々の要因によって生じる誤差を補正し、ローカル発振器として用いる。
例えば、特許文献１には、ＶＣＯの出力をＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）へと入力し、変換後のデジタルデータによる位相比較を行い、それに基づいたＶＣＯの制御電圧を出力する構成とすることにより、周波数の安定化を行う位相同期回路が記載されている。
第４世代以降の通信においては２５６ＱＡＭ（２５６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの多値変調を使用するが、そのためにはローカル発振器の周波数を一定に保っておく必要がある。そのために、位相同期回路によるローカル発振器の周波数の安定化を行う。
また、上述した第４世代の通信規格においては、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、直行周波数分割多元接続）と呼ばれる、複数のサブキャリアを用いた通信を行うことで、周波数帯域の利用効率を高めている。高いスペクトル純度を持つローカル発振器を用いることで、サブキャリア間の干渉を防ぎ、より効率的に周波数帯域を利用して、通信の大容量化を図ることができる。
より高いスペクトル純度を持つ発振器としては、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）発振器が挙げられる。ＳＡＷ発振器についても、位相同期回路と組み合わせ、その出力周波数を安定化して利用される。ＳＡＷ発振器の周波数安定化には、バリキャップ（可変容量ダイオード）への印加電圧の調整による手法が主に用いられている。
また、無線通信の大容量化をするための技術として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）が知られている。これは、無線通信に用いる送受信機の双方で、アンテナや変調器、復調器などによって構成される送受信系統を複数備え、それらを利用することにより、通信容量を大容量化するものである。
特開２０００−１３８５８１号公報
先に述べたように、現在の無線通信端末装置においては、ローカル発振器としてＶＣＯが一般的に用いられている。先に述べたように、通信の大容量化のための一つの手法として、ローカル発振器のスペクトル純度を高めることが挙げられるが、ＶＣＯのスペクトル純度を高めるには限界がある。
ＳＡＷ発振器はＶＣＯよりも高いスペクトル純度を持つ発振器であるため、これをローカル発振器として用いることができるのならば、通信の大容量化を期待できる。しかし、ＳＡＷ発振器は外部衝撃や温度変化などに弱いという特性を有しているため、携帯電話などのような無線通信装置に用いる場合には、先述したバリキャップによる周波数安定化では、安定した出力周波数を得ることは困難であるという問題があった。
そこで、本発明では、入力信号の周波数が不安定となる場合においても、それを安定化することができる、位相同期回路を提供すること、また、それを用いて、通信を大容量化することのできる無線送受信回路を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る位相同期回路は、
発振器の出力信号の周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を補正する位相同期回路であって、
前記出力信号のアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣと、
基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
アナログ−デジタル変換された前記出力信号と、前記基準周波数信号の入力を受け、前記出力信号の周波数と前記目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、
前記誤差補正用信号のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣと、
前記出力信号とデジタル−アナログ変換された前記誤差補正用信号との乗算を行う乗算器と、を備えることを特徴とする。
このように、発振器の出力信号の周波数と目標周波数の誤差に基づいて生成した周波数補正信号を合成する方法で出力信号の周波数の誤差を補正することで、発振器の出力信号の周波数が不安定な場合においても、それを安定化することができる。
本発明の好ましい形態では、前記入力信号として、ＳＡＷ発振器の出力信号を用いることを特徴とする。
これにより、高いスペクトル純度を持つが、温度変化や外部衝撃に弱い、という特性を有するＳＡＷ発振器の出力信号の位相同期を行い、スペクトル純度が高く、かつ、安定した周波数をもつ信号を提供することができる。
本発明に係るＲＦフロントエンド回路は、
アンテナによって受信した受信信号のベースバンド入力信号への変換及びベースバンド出力信号の前記アンテナによって送信する送信信号への変換を行うＲＦフロントエンド回路であって、
ローカル発振器と、
前記ローカル発振器の出力信号の位相同期を行う位相同期回路と、
前記受信信号と前記位相同期回路の出力信号とを乗算し、前記ベースバンド入力信号を出力する第１の乗算器と、
前記ベースバンド出力信号と前記位相同期回路の出力信号とを乗算し、前記送信信号を出力する第２の乗算器と、を備え、
前記位相同期回路が、
前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣと、
基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号と前記基準周波数信号の入力を受け、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
前記誤差に基づいて、周波数補正信号を生成する補正用信号生成手段と、
前記周波数補正信号のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣと、
前記ローカル発振器の出力信号とデジタル−アナログ変換された前記周波数補正信号との乗算を行う乗算器と、を有することを特徴とする。
このように、本発明に係る位相同期回路を用いたＲＦフロントエンド回路を構成することにより、温度変化や外部衝撃に弱いローカル発振器を用いる場合でも、安定した動作を期待することができる。
本発明の好ましい形態では、前記ローカル発振器がＳＡＷ発振器であることを特徴とする。
このように、高いスペクトル純度を持つＳＡＷ発振器をローカル発振器として用いることにより、高いスペクトル純度を持つローカル発振信号を提供し、通信容量を大容量化することができる。
本発明に係る携帯型無線通信端末装置は、上記のＲＦフロントエンド回路を備えることを特徴とする。
このように、本発明に係るＲＦフロントエンド回路を利用することにより、温度変化や外部衝撃にさらされる携帯型端末装置においても、安定した無線通信を行うことができる。
本発明に係る無線送受信回路は、
アンテナによって受信した受信信号の入力データへの変換及び出力データの前記アンテナから送信する送信信号への変換を行う無線送受信回路であって、
ローカル発振器と、
前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行う第１のＡＤＣと、
基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号と前記基準周波数信号との入力を受け、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、
前記ローカル発振器の出力信号と前記受信信号との乗算を行い、ベースバンド入力信号を生成する第１の乗算器と、
前記ベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行う第２のＡＤＣと、
アナログ−デジタル変換された前記ベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号を乗算する第２の乗算器と、
前記第２の乗算器の出力信号の復調を行い、前記出力データを出力する復調手段と、
前記出力データの変調を行う変調手段と、
前記変調手段の出力信号と前記誤差補正用信号を乗算し、ベースバンド出力信号を出力する第３の乗算器と、
前記ベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣと、
デジタル−アナログ変換された前記ベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、送信信号を生成する第４の乗算器と、を備えることを特徴とする。
このように、復調、変調の際にローカル発振器の周波数の誤差の補正を共に行う構成とすることで、構成に必要なＤＡＣの数を減らし、製造コストや消費電力を抑えることができる。
本発明の好ましい形態では、前記ローカル発振器がＳＡＷ発振器であることを特徴とする。
本発明に係る携帯型無線通信端末装置は、上記の無線送受信回路を備えることを特徴とする。
本発明に係る無線送受信回路は、
第１のアンテナによって受信する第１の受信信号と第２のアンテナによって受信する第２の受信信号の入力データへの変換、及び出力データの前記第１のアンテナから送信する第１の送信信号と前記第２のアンテナから送信する第２の送信信号への変換を行う無線送受信回路であって、
ローカル発振器と、
前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行う第１のＡＤＣと、
基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号と前記基準周波数信号との入力を受け、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、
前記ローカル発振器の出力信号と前記第１の受信信号との乗算を行い、第１のベースバンド入力信号を生成する第１の乗算器と、
前記ローカル発振器の出力信号と前記第２の受信信号との乗算を行い、第２のベースバンド入力信号を生成する第２の乗算器と、
前記第１のベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行う第２のＡＤＣと、
前記第２のベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行う第３のＡＤＣと、
アナログ−デジタル変換された前記第１のベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号を乗算する第３の乗算器と、
アナログ−デジタル変換された前記第２のベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号を乗算する第４の乗算器と、
前記第３の乗算器の出力信号の復調を行い、第１の復調済データを出力する第１の復調手段と、
前記第４の乗算器の出力信号の復調を行い、第２の復調済データを出力する第２の復調手段と、
前記第１の復調済データと前記第２の復調済データとを統合し、前記出力データを生成するデータ統合手段と、
前記出力データを第１の変調対象データと第２の変調対象データとに分割するデータ分割手段と、
前記第１の変調対象データの変調を行う第１の変調手段と、
前記第２の変調対象データの変調を行う第２の変調手段と、
前記第１の変調手段の出力信号と前記誤差補正用信号を乗算し、第１のベースバンド出力信号を出力する第５の乗算器と、
前記第２の変調手段の出力信号と前記誤差補正用信号を乗算し、第２のベースバンド出力信号を出力する第６の乗算器と、
前記第１のベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行う第１のＤＡＣと、
前記第２のベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行う第２のＤＡＣと、
デジタル−アナログ変換された前記第１のベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、前記第１の送信信号を生成する第７の乗算器と、
デジタル−アナログ変換された前記第２のベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、前記第２の送信信号を生成する第８の乗算器と、を備えることを特徴とする。
このように、複数の送受信経路を備える構成とすることにより、通信容量をより大容量にすることができる。
本発明の好ましい形態では、前記ローカル発振器がＳＡＷ発振器であることを特徴とする。
本発明に係る携帯型無線通信端末装置は、上記の無線送受信回路を備えることを特徴とする。
本発明に係る周波数安定化方法は、
発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を補正する周波数安定化方法であって、
入力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
アナログ−デジタル変換された前記出力信号の周波数と基準周波数とを比較し、前記誤差を算出するステップと、
前記誤差の補正を行う誤差補正用信号を生成するステップと、
前記誤差補正用信号のデジタル−アナログ変換を行うステップと、
前記入力信号とデジタル−アナログ変換された前記誤差補正用信号とを乗算するステップと、を備えることを特徴とする。
本発明に係る無線受信信号の復調方法は、
アンテナによって受信した受信信号の入力データへの変換を行う無線受信信号の復調方法であって、
前記受信信号とローカル発振器の出力信号の乗算を行い、ベースバンド入力信号を生成するステップと、
前記ベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号より、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を算出するステップと、
前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成するステップと
アナログ−デジタル変換された前記ベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号の乗算を行うステップと、
前記ベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号の乗算によって得られた信号の復調を行い、前記入力データを出力するステップと、を備えることを特徴とする。
本発明に係る無線送信信号の変調方法は、
出力データのアンテナから送信する送信信号への変換を行う無線送信信号の変調方法であって、
ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号より、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を算出するステップと、
前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成するステップと
前記出力データの変調を行うステップと、
前記出力データの変調によって得られた信号と前記誤差補正用信号の乗算を行い、ベースバンド出力信号を出力するステップと、
前記ベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行うステップと、
デジタル−アナログ変換された前記ベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、前記送信信号を生成するステップと、を備えることを特徴とする。
発振器の出力信号に対して周波数補正信号を合成する方法で出力信号の周波数の誤差を補正することで、周波数を安定化することができる位相同期回路、また、それを用いて、通信容量を大容量化することのできる無線送受信回路を提供することができる。
本発明の実施形態１に係る位相同期回路のブロック図である。 本発明の実施形態１における周波数安定化処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係る無線送受信回路のブロック図である。 本発明の実施形態１におけるデータの受信処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１におけるデータの送信処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る無線送受信回路のブロック図である。 本発明の実施形態２における誤差周波数の検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２におけるデータの受信処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２におけるデータの送信処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る無線送受信回路のブロック図である。 本発明の実施形態３におけるデータの受信処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３におけるデータの送信処理を示すフローチャートである。
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る位相同期回路１２の構成を示すブロック図である。これは、本実施形態に係る位相同期回路１２の利用の一例として示す、ＳＡＷ発振器１１の出力信号であるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗを、予め定められた目標周波数ｆｔｇｔへと補正して安定化させ、無線送受信回路において用いるローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔを出力する回路である。
ここに示すように、位相同期回路１２は、アナログ信号であるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１２１と、デジタル信号へと変換されたＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの入力を受け、その周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとを一致させるための誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを生成するＤＳＰ１２２と、ＤＳＰ１２２へと基準周波数ｆｒｅｆを持つ基準周波数信号Ｓｒｅｆを出力する基準周波数出力手段１２３と、デジタル信号である誤差補正用信号ＬＳｅｒｒのデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１２４と、アナログ信号であるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと、同じくアナログ信号へと変換された誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの乗算を行う乗算器１２５と、を備える。
ＤＳＰ１２２は、更に、デジタル信号へと変換されたＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと、基準周波数信号Ｓｒｅｆの入力を受け、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差である、誤差周波数ｆｅｒｒを算出する誤差周波数検出手段１２２ａと、誤差周波数ｆｅｒｒを持つ誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを生成する補正用信号生成手段１２２ｂと、を備える。
なお、ＤＳＰ１２２は、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、すなわち、デジタル信号処理を行うためのマイクロプロセッサである。また、ＤＳＰに代えてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを用いるような構成としてもよい。ただし、誤差周波数検出手段１２２ａ、補正用信号生成手段１２２ｂには高速な処理が求められるため、それに対応するためにＤＳＰを用いることが好ましい。
また、基準周波数信号Ｓｒｅｆには、例えば水晶発振器の出力信号等をアナログ−デジタル変換したものを用いることができる。
図２は、位相同期回路１２によるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの補正処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、ＡＤＣ１２１により、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗのアナログ−デジタル変換を行う。
そして、ステップＳ１２では、誤差周波数検出手段１２２ａへ、デジタル信号に変換されたＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと、基準周波数信号Ｓｒｅｆと、を入力し、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと、目標周波数ｆｔｇｔとの誤差を算出する。
なお、ここでは、先に述べたように無線送受信回路において用いるローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔを得ることを目的としているため、目標周波数ｆｔｇｔは数百メガヘルツから数ギガヘルツといった、高い周波数帯である。一方で、基準周波数ｆｒｅｆは、数十メガヘルツ程度の周波数帯の安定した周波数である。
そのため、誤差周波数検出手段１２２ａによる誤差の算出には、より具体的には、基準周波数ｆｒｅｆのＮ倍（Ｎは任意の数）が目標周波数ｆｔｇｔとなる、あるいは、基準周波数ｆｒｅｆの周波数の１／Ｎが目標周波数ｆｔｇｔとなる、といったように、基準周波数ｆｒｅｆを利用する。
そして、ステップＳ１３に進み、ステップＳ１２において求めた誤差周波数ｆｒｅｆを持つ誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを、補正用信号生成手段１２２ｂにより生成する。誤差補正用信号ＬＳｅｒｒはより具体的には、誤差周波数ｆｅｒｒをもつ正弦波である。
ステップＳ１４では、ＤＡＣ１２４により、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒのデジタル−アナログ変換を行う。
最後に、ステップＳ１５で、乗算器１２５により、アナログ信号であるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと、アナログ信号に変換された誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの乗算を行う。ここで、誤差周波数ｆｅｒｒは、目標周波数ｆｔｇｔとＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗとの誤差を示す周波数であるため、これらの周波数の間の関係は式（１）に示すようになっている。
そのため、乗算器１２５での乗算によって得られるローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔは、式（２）に示すように、目標周波数ｆｔｇｔを持つものとなる。
なお、ここで、乗算器１２５での乗算では、式（２）に示した、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗより誤差周波数ｆｅｒｒだけ大きな周波数（ｆｒａｗ＋ｆｅｒｒ）を持つ信号と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗより誤差周波数ｆｅｒｒだけ小さな周波数（ｆｒａｗ−ｆｅｒｒ）を持つ信号の両方が得られる。これらの信号の内で、式（２）に示した条件の通り、目標周波数ｆｔｇｔとＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗの大小関係の判定によって、ローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔとして用いる信号を選択すればよい。
あるいは、式（３）に示すように、誤差周波数ｆｅｒｒが負の値をとり得るようにしておき、乗算器１２５としてＩＱ変調器（直交変調器）を用いるような構成としてもよい。
このような構成とした場合には、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗが目標周波数ｆｔｇｔよりも小さかった場合（ｆｔｇｔ＞ｆｒａｗ）には、誤差周波数ｆｅｒｒは正の値をとる。そのため、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒをＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗに乗算することによって、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗよりも誤差周波数ｆｅｒｒの絶対値分だけ大きな周波数を持つ信号をローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔとして得ることができる。逆に、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗが目標周波数ｆｔｇｔよりも大きかった場合（ｆｔｇｔ＜ｆｒａｗ）には、誤差周波数ｆｅｒｒは負の値をとる。そのため、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒをＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗに乗算することによって、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗよりも誤差周波数ｆｅｒｒの絶対値分だけ小さな周波数を持つ信号をローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔとして得ることができる。
以上のようにして、本実施形態に係る位相同期回路１２は、ＤＳＰ１２２によるデジタル演算処理によって、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの誤差を補正し、目標周波数ｆｔｇｔを持つローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔを出力することができる。
続いて、図１に示したＳＡＷ発振器１１と位相同期回路１２によって構成した回路をローカル発振器として用いる、本実施形態に係る無線送受信回路について説明する。
図３は、本実施形態に係る無線送受信回路を示すブロック図である。ここに示すように、本実施形態に係る無線送受信回路は、無線信号の送受信を行うアンテナＡＮＴと、アンテナＡＮＴによって受信した受信信号ＲＳｒｃｖのベースバンド入力信号ＢＳｉｎへの変換、及びベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのアンテナＡＮＴによって送信する送信信号ＲＳｓｎｄへの変換を行うＲＦフロントエンド回路１と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎの復調によるシステムＳＹＳへの入力データＤｉｎの出力、及びシステムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調によるベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの出力を行うベースバンド処理部２と、を備える。
ＲＦフロントエンド回路１は、ＳＡＷ発振器１１と、位相同期回路１２と、アンテナＡＮＴによる送受信を切り替える送受信切り替えスイッチＳＷと、受信信号ＲＳｒｃｖより必要な周波数帯の信号を抽出するバンドパスフィルタ１７と、ローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔとバンドパスフィルタ１７の適用後の受信信号ＲＳｒｃｖとの乗算を行い、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎを出力する乗算器１３と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１５と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１６と、ローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔとアナログ信号に変換されたベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの乗算を行う乗算器１４と、を有する。
ベースバンド処理部２は、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎの復調処理を行い、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを出力する復調手段２１と、システムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調を行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの出力を行う変調手段２２と、を有する。
ここで、システムＳＹＳは、無線通信によるデータの送受信を要求する、任意のシステムである。例えば、本実施形態に係る無線送受信回路を携帯電話やスマートフォン端末などに用いる場合には、システムＳＹＳは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、基本ソフトウェア）による入出力や、それを介した種々のアプリケーションプログラムであり得る。あるいは、本実施形態に係る無線送受信回路を携帯電話等の基地局に用いる場合には、それを管理するシステムであり得る。
また、ローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔは、先に説明したように、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗを安定化した、目標周波数ｆｔｇｔを持つ信号である。
図４は、本実施形態に係る無線送受信回路によって、受信信号ＲＳｒｃｖを復調し、入力データＤｉｎを得る処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１で、受信信号ＲＳｒｃｖにバンドパスフィルタ１７を適用し、受信信号ＲＳｒｃｖより必要な周波数帯の信号のみを抽出する。
そして、ステップＳ２２に進み、乗算器１３によってバンドパスフィルタ適用後の受信信号ＲＳｒｃｖとローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔの乗算を行い、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎを生成する。
ステップＳ２３でベースバンド入力信号ＢＳｉｎのアナログ−デジタル変換を行い、ステップＳ２４による復調処理によって、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを生成し、処理を終了する。
以上のようにして、本実施形態に係る無線送受信回路によって、受信信号ＲＳｒｃｖの復調処理を行い、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを得ることができる。
図５は、本実施形態に係る無線送受信回路によって、システムＳＹＳの出力データＤｏｕｔを変調し、送信信号ＲＳｓｎｄを得る処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３１で、システムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調処理を行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔを生成する。
そして、ステップＳ３２で、ＤＡＣ１６によってベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのデジタル−アナログ変換を行う。
続くステップＳ３３で、アナログ信号へと変換されたベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔと、ローカル発振器出力信号ＬＳｏｕｔの乗算を行い、アンテナＡＮＴからの送信信号ＲＳｓｎｄを生成する。
以上のようにして、本実施形態に係る無線送受信回路によって、システムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調処理を行い、送信信号ＲＳｓｎｄを得ることができる。
なお、図４に示したような受信処理と、図５に示したような送信処理は、送受信切り替えスイッチＳＷを切り替えることによってそれぞれ行うことができる。
このように、本実施形態に係る位相同期回路１２を用いることで、ＳＡＷ発振器１１をローカル発振器に利用した無線送受信回路を構成することができる。これにより、外部からの衝撃や温度変化に弱いというＳＡＷ発振器の問題を、位相同期回路１２を用いたデジタル演算による周波数安定化処理によって解消し、高いスペクトル純度を持つというＳＡＷ発振器の利点を活かすことができる。
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る無線送受信回路を示すブロック図である。なお、同実施形態において、実施形態１と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図６に示すように、本実施形態に係る無線送受信回路は、無線信号の送受信を行うアンテナＡＮＴと、アンテナＡＮＴによって受信した受信信号ＲＳｒｃｖのベースバンド入力信号ＢＳｉｎへの変換、及びベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのアンテナＡＮＴによって送信する送信信号ＲＳｓｎｄへの変換を行うＲＦフロントエンド回路１と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎの復調によるシステムＳＹＳへの入力データＤｉｎの出力、及びシステムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調によるベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの出力を行うベースバンド処理部２と、を備える。
ＲＦフロントエンド回路１は、ＳＡＷ発振器１１と、アンテナＡＮＴによる送受信を切り替える送受信切り替えスイッチＳＷと、受信信号ＲＳｒｃｖより必要な周波数帯の信号を抽出するバンドパスフィルタ１７と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗとバンドパスフィルタ１７１による処理後の受信信号ＲＳｒｃｖとの乗算を行い、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎを出力する乗算器１３と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１５と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１６と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｏｕｔとアナログ信号に変換されたベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの乗算を行う乗算器１４と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１８と、を有する。
ベースバンド処理部２は、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎの復調処理を行い、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを出力する復調手段２１と、システムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調を行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの出力を行う変調手段２２と、を有する。
更に、ベースバンド処理部２は、基準周波数ｆｒｅｆを持つ基準周波数信号Ｓｒｅｆを出力する基準周波数信号出力手段２４と、ＡＤＣ１８によってアナログ−デジタル変換されたＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと基準周波数信号Ｓｒｅｆの入力を受け、目標周波数ｆｔｇｔとＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗとの誤差である、誤差周波数ｆｅｒｒを算出する誤差周波数検出手段２３と、誤差周波数ｆｅｒｒを持つ誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを生成する補正用信号生成手段２５と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎに誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを乗算する乗算器２６と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔに誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを乗算する乗算器２７と、を備える。なお、ここで、目標周波数ｆｔｇｔとは、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗに期待される周波数であり、無線送受信回路によって送受信を行う周波数帯に応じて、予め決定された値である。理想的には、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとは等しくなるが、実際にはＳＡＷ発振器１１は外部衝撃や温度変化等の影響を受けるため、誤差が生じる。
本実施形態においては、ＲＦフロントエンド回路１中においては、ＳＡＷ発振器１１の出力であるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数安定化を行わず、そのままローカル発振器の出力として用いる。そして、ベースバンド処理部２内において、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを用いた補正を、復調処理の前、及び変調処理の後に行うことにより、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔの間に生じた誤差の補正を行う。
図７は、本実施形態に係る無線送受信回路における、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差の算出処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ４１で、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗのアナログ−デジタル変換をＡＤＣ１８によって行う。
そして、デジタル信号へと変換されたＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと、基準周波数信号出力手段２４より出力された基準周波数信号Ｓｒｅｆを誤差周波数検出手段２３へと入力し、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差周波数ｆｅｒｒを算出し、ステップＳ４３で、誤差周波数ｆｅｒｒを持つ正弦波である誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを生成する。なお、これは、実施形態１における位相同期回路１２中で、ＤＳＰ１２２を用いて行う処理と同様の処理である。
このようにして生成した誤差補正用信号ＬＳｅｒｒは、後に説明する復調処理及び変調処理における補正処理に利用する。
図８は、本実施形態に係る無線送受信回路によって、受信信号ＲＳｒｃｖを復調し、入力データＤｉｎを得る処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ５１で受信信号ＲＳｒｃｖにバンドパスフィルタ１７を適用し、受信信号ＲＳｒｃｖより必要な周波数帯の信号のみを抽出する。
そして、ステップＳ５２に進み、乗算器１３によってバンドパスフィルタ１７の適用後の受信信号ＲＳｒｃｖとＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの乗算を行い、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎを生成する。なお、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗを受信信号ＲＳｒｃｖのダウンコンバートに用いているため、この時点においては、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎはＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔの誤差成分を含む状態である。
ステップＳ５３でベースバンド入力信号ＢＳｉｎのアナログ−デジタル変換を行い、ステップＳ５４で、デジタル信号に変換されたベースバンド入力信号ＢＳｉｎと誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの乗算を、乗算器２６によって行う。これにより、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差による影響を打ち消すことができる。
そして、ステップＳ５５において復調手段２１による復調処理を行い、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを生成して、処理を終了する。
図９は、本実施形態に係る無線送受信回路によって、システムＳＹＳの出力データＤｏｕｔを変調し、送信信号ＲＳｓｎｄを得る処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６１で、システムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔの変調処理を行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔを生成する。なお、この時点においては、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔはＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔの誤差を考慮していない状態である。
そして、ステップＳ６２において、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔと誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの乗算を乗算器２７によって行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔにＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔの誤差の補正成分を含める。
これは、より詳細には、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗが目標周波数ｆｔｇｔよりも小さかった場合（ｆｔｇｔ＞ｆｒａｗ）には、乗算器２７での乗算によってベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの周波数を誤差周波数ｆｅｒｒだけ小さく、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗが目標周波数ｆｔｇｔよりも大きかった場合（ｆｔｇｔ＜ｆｒａｗ）には、乗算器２７での乗算によってベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔの周波数を誤差周波数ｆｅｒｒだけ小さくする、という処理である。これにより、後にステップＳ６４にてベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔとＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗを乗算した際に、誤差の影響を受けていない送信信号ＲＳｓｎｄを得ることができる。
そして、ステップＳ６３で、ＤＡＣ１６によってベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのデジタル−アナログ変換を行った後、続くステップＳ３３で、アナログ信号へと変換されたベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔと、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの乗算を行い、アンテナＡＮＴからの送信信号ＲＳｓｎｄを生成する。ここで、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの持つ誤差が、ステップＳ６２においてベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔに含めておいた補正のための成分によって打ち消され、送信信号ＲＳｓｎｄは誤差の影響を受けないものとなる。
なお、図８に示したような受信処理と、図９に示したような送信処理は、送受信切り替えスイッチＳＷを切り替えることによってそれぞれ行うことができる。
以上のように、本実施形態における無線送受信を用いることにより、ＳＡＷ発振器１１を、位相同期回路による周波数安定化を行わずにローカル発振器として用いても、ベースバンド処理部内におけるデジタル演算によって誤差の補正を行うことができる。
このような構成とすることにより、実施形態１においては位相同期回路１２において誤差補正用信号ＬＳｅｒｒのデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１２４と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１６の２つのＤＡＣが必要であったところを、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔのデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１６のみとし、ＤＡＣを１つ省略することができる。これにより、回路の小規模化や省電力化ができる。
また、ベースバンド処理部２はＤＳＰによって実現され、デジタル演算を行うものである。そのため、ベースバンド処理部２内に誤差補正用の乗算器２６，２７などの構成要素を追加はＤＳＰ内の論理的な処理ブロックの追加によって実現できるため、アナログ素子としての乗算器などを追加する場合と比較して、回路規模や消費電力、生産コストの増加を抑えることができる。
また、乗算器１３、乗算器１４、ＡＤＣ１５、ＤＡＣ１６、ＡＤＣ１８、復調手段２１、変調手段２２、誤差周波数検出手段２３などを単一のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、集積回路）として構成すれば、無線送受信回路を更に小規模化することができる。
なお、本実施形態においても、システムＳＹＳは無線通信によるデータの送受信を要求する、任意のシステムであってよく、本実施形態に係る無線送受信回路は、携帯電話やスマートフォン端末などのような端末装置から、携帯電話等の基地局のような設備まで、種々の無線通信機器に用いることができる。
（実施形態３）
図１０は、本実施形態に係る無線送受信回路を示すブロック図である。なお、同実施形態において、実施形態１、２と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図１０に示すように、本実施形態に係る無線送受信回路は、無線信号の送受信を行うアンテナＡＮＴ１及びアンテナＡＮＴ２の２つのアンテナと、それらによって受信した受信信号ＲＳｒｃｖ１、ＲＳｒｃｖ２のベースバンド入力信号ＢＳｉｎ１、ＢＳｉｎ２への変換、及びベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ１、ＢＳｏｕｔ２のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２によって送信する送信信号ＲＳｓｎｄ１、ＲＳｓｎｄ２への変換を行うＲＦフロントエンド回路１と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎ１、ＢＳｉｎ２の復調及びデータ統合によるシステムＳＹＳへの入力データＤｉｎの出力、及びシステムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔのデータ分割及び変調によるベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ１、ＢＳｏｕｔ２の出力を行うベースバンド処理部２と、を備える。
このように、本実施形態に係る無線送受信回路は、２系統の送受信回路を備え、ＭＩＭＯ技術に対応し、１系統の送受信回路を用いる場合よりも通信容量を大容量化することができるものである。
ＲＦフロントエンド回路１は、先述した２系統の送受信回路で共用する構成として、ＳＡＷ発振器１１と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１８と、を有する。
また、第１の送受信系統を構成する、アンテナＡＮＴ１による送受信を切り替える送受信切り替えスイッチＳＷ１と、受信信号ＲＳｒｃｖ１より必要な周波数帯の信号を抽出するバンドパスフィルタ１７１と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗとバンドパスフィルタ１７１による処理後の受信信号ＲＳｒｃｖ１との乗算を行い、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎ１を出力する乗算器１３１と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１５１と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ１のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１６１と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗとアナログ信号に変換されたベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ１の乗算を行う乗算器１４１と、を有する。
同様に、第２の送受信系統を構成する、アンテナＡＮＴ２による送受信を切り替える送受信切り替えスイッチＳＷ２と、受信信号ＲＳｒｃｖ２より必要な周波数帯の信号を抽出するバンドパスフィルタ１７２と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗとバンドパスフィルタ１７２による処理後の受信信号ＲＳｒｃｖ２との乗算を行い、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎ２を出力する乗算器１３２と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎのアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣ１５２と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ２のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ１６２と、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗとアナログ信号に変換されたベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ２の乗算を行う乗算器１４２と、を有する。
このように、ＲＦフロントエンド回路１は、２つの送受信系統で共用するＳＡＷ発振器１１、及びＡＤＣ１８以外の構成を、２つの送受信系統でそれぞれ利用するために、２つずつ有している。
ベースバンド処理部２は、第１の送受信系統で利用する構成として、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎ１の復調処理を行い、入力データＤｉｎ１を出力する復調手段２１１と、出力データＤｏｕｔ１の変調を行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ１の出力を行う変調手段２２１と、を有する。
同様に、第２の送受信系統で利用する構成として、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎ２の復調処理を行い、入力データＤｉｎ２を出力する復調手段２１２と、出力データＤｏｕｔ２の変調を行い、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔ２の出力を行う変調手段２２２と、を有する。
また、アンテナＡＮＴ１とアンテナＡＮＴ２によって発生した混信による影響を取り除くために、復調手段２１１、２１２によって復調された入力データＤｉｎ１、Ｄｉｎ２の入力を受け付け、混信が生じてしまったデータの分離を行う混信データ分離手段２８と、混信データ分離手段２８によって混信による影響を排した入力データＤｉｎ１、Ｄｉｎ２を統合し、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを生成するデータ統合手段２９と、システムＳＹＳからの出力データＤｏｕｔを出力データＤｏｕｔ１、Ｄｏｕｔ２へと分割するデータ分割手段２１０と、を有する。
更に、ベースバンド処理部２は、２つの送受信系統で共用する構成として、基準周波数ｆｒｅｆを持つ基準周波数信号Ｓｒｅｆを出力する基準周波数信号出力手段２４と、ＡＤＣ１８によってアナログ−デジタル変換されたＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗと基準周波数信号Ｓｒｅｆの入力を受け、目標周波数ｆｔｇｔとＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗとの誤差である、誤差周波数ｆｅｒｒを算出する誤差周波数検出手段２３と、誤差周波数ｆｅｒｒを持つ誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを生成する補正用信号生成手段２５と、ベースバンド入力信号ＢＳｉｎに誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを乗算する乗算器２６と、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔに誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを乗算する乗算器２７と、を備える。なお、ここで、目標周波数ｆｔｇｔとは、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗに期待される周波数であり、無線送受信回路によって送受信を行う周波数帯に応じて、予め決定された値である。理想的には、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとは等しくなるが、実際にはＳＡＷ発振器１１は外部衝撃や温度変化等の影響を受けるため、誤差が生じる。
本実施形態においては、ＲＦフロントエンド回路１中においては、ＳＡＷ発振器１１の出力であるＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数安定化を行わず、そのままローカル発振器の出力として用いる。そして、ベースバンド処理部２内において、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒを用いた補正を、復調処理の前、及び変調処理の後に行うことにより、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔの間に生じた誤差の補正を行う。
ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差の算出及び誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの生成は、実施形態２において図７を参照して説明した処理と同様にして、誤差周波数検出手段２３によって行う。そして、算出した誤差補正用信号ＬＳｅｒｒは、後に説明する復調処理及び変調処理における補正処理に利用する。
図１１は、本実施形態に係る無線送受信回路によって、受信信号ＲＳｒｃｖ１、ＲＳｒｃｖ２を復調、データ統合し、入力データＤｉｎを得る処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ７１では、第１の送受信系統について、アンテナＡＮＴ１によって受信した受信信号ＲＳｒｃｖ１の入力データＤｉｎ１への復調処理を行う。これは、実施形態２において図９を参照して説明した処理と同様の処理を、バンドパスフィルタ１７１、乗算器１３１、ＡＤＣ１５１、乗算器２６１、復調手段２１１を用いて行うものである。
なお、ここでの復調処理においては、図９を参照して説明したように、ベースバンド処理部２へと入力されたベースバンド入力信号ＢＳｉｎ１に誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの乗算を行った後に、復調手段２１１による復調を行う。これにより、ＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差に影響されず、入力データＤｉｎ１を生成することができる。
ステップＳ７２では、第２の送受信系統について、アンテナＡＮＴ２によって受信した受信信号ＲＳｒｃｖ２の入力データＤｉｎ２への復調処理を、同様に、バンドパスフィルタ１７２、乗算器１３２、ＡＤＣ１５２、乗算器２６１、復調手段２１２を用いて行う。
そして、ステップＳ７３で、以上のようにして生成した入力データＤｉｎ１、入力データＤｉｎ２を混信データ分離手段２８へと入力してアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２による混信の影響を排し、ステップＳ７４で、データ統合手段２９によるデータの統合を行い、システムＳＹＳへの入力データＤｉｎを出力する。
図１２は、本実施形態に係る無線送受信回路によって、出力データＤｏｕｔをデータ分割、変調し、送信信号ＲＳｓｎｄ１、ＲＳｓｎｄ２を得る処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ８１で、データ分割手段２１０により、出力データＤｏｕｔを第１の送受信系統より出力するための出力データＤｏｕｔ１と、第２の送受信系統より出力するための出力データＤｏｕｔ２へと分割する。
そして、ステップＳ８２では、第１の送受信系統において、出力データＤｏｕｔ１のアンテナＡＮＴ１による送信信号ＲＳｓｎｄ１への変調処理を行う。これは、実施形態２において図１０を参照して説明した処理と同様の処理を、変調手段２２１、乗算器２７１、ＤＡＣ１６１、乗算器１４１を用いて行う。
なお、ここでの変調処理においては、図１０を参照して説明したように、変調手段２２２によって出力データＤｏｕｔ２の変調を行った後に、誤差補正用信号ＬＳｅｒｒの乗算を行うことによって、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔに予めＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの周波数ｆｒａｗと目標周波数ｆｔｇｔとの誤差の補正のための成分を含めておく。これにより、ベースバンド出力信号ＢＳｏｕｔとローカル発振器の出力としてのＳＡＷ発振器出力信号ＬＳｒａｗの乗算を行う際に、誤差が打ち消される。
ステップＳ８３では、第２の送受信系統について、出力データＤｏｕｔ２のアンテナＡＮＴ２からの送信信号ＲＳｏｕｔ２への変調処理を、同様に、変調手段２２２、乗算器２７２、ＤＡＣ１６２、乗算器１４２を用いて行う。
図１１に示したような受信処理と、図１２に示したような送信処理は、送受信切り替えスイッチＳＷを切り替えることによってそれぞれ行うことができる。
以上のように、本実施形態に係る無線送受信回路を用いることにより、ＳＡＷ発振器の高いスペクトル純度を用いることによる通信の大容量化に加え、複数の送受信系統を用いることによる通信の大容量化を図ることができる。
本実施形態においては２つの送受信系統を有する構成を例示したが、更に多くの送受信系統を備える構成とし、通信容量をより大容量にすることも可能である。
なお、本実施形態においても、システムＳＹＳは無線通信によるデータの送受信を要求する、任意のシステムであってよく、本実施形態に係る無線送受信回路は、携帯電話やスマートフォン端末などのような端末装置から、携帯電話等の基地局のような設備まで、種々の無線通信機器に用いることができる。
また、変調手段２２１、２２２において位相の制御を行い、アンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２から電波を送信する方向や距離などを制御する、ビームフォーミングが可能な構成としてもよい。このような構成とすれば、本実施形態に係る無線送受信回路を携帯電話等の基地局設備に適用した場合にも、より効果的に電波を搬送することができる。
１ ＲＦフロントエンド回路
１１ ＳＡＷ発振器
１２ 位相同期回路
１２１ ＡＤＣ
１２２ ＤＳＰ
１２２ａ 誤差周波数検出手段
１２２ｂ 補正用信号生成手段
１２３ 基準周波数出力手段
１２４ ＤＡＣ
１２５ 乗算器
１３，１３１，１３２，１４，１４１，１４２ 乗算器
１５，１５１，１５２ ＡＤＣ
１６，１６１，１６２ ＤＡＣ
１７，１７１，１７２ バンドパスフィルタ
１８ ＡＤＣ
２ ベースバンド処理部
２１ 復調手段
２２ 変調手段
２３ 誤差周波数検出手段
２４ 基準周波数信号出力手段
２５ 補正用信号生成手段
２６，２６１，２６２，２７，２７１，２７２ 乗算器
２８ 混信データ分離手段
２９ データ統合手段
２１０ データ分割手段
ＡＮＴ，ＡＮＴ１，ＡＮＴ２ アンテナ
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２ 送受信切り替えスイッチ
ＳＹＳ システム
ＬＳｒａｗ ＳＡＷ発振器出力信号
Ｓｒｅｆ 基準周波数信号
ＬＳｅｒｒ 誤差補正用信号
ＬＳｏｕｔ ローカル発振器出力信号
ＲＳｒｃｖ，ＲＳｒｃｖ１，ＲＳｒｃｖ２ 受信信号
ＲＳｓｎｄ，ＲＳｓｎｄ１，ＲＳｓｎｄ２ 送信信号
ＢＳｉｎ，ＢＳｉｎ１，ＢＳｉｎ２ ベースバンド入力信号
ＢＳｏｕｔ，ＢＳｏｕｔ１，ＢＳｏｕｔ２ ベースバンド出力信号
Ｄｉｎ，Ｄｉｎ１，Ｄｉｎ２ 入力データ
Ｄｏｕｔ，Ｄｏｕｔ１，Ｄｏｕｔ２ 出力データ

Claims (14)

  1. 発振器の出力信号の周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を補正する位相同期回路であって、
    前記出力信号のアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣと、
    基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
    アナログ−デジタル変換された前記出力信号と、前記基準周波数信号の入力を受け、前記出力信号の周波数と前記目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
    前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、
    前記誤差補正用信号のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣと、
    前記出力信号とデジタル−アナログ変換された前記誤差補正用信号との乗算を行う乗算器と、を備えることを特徴とする、位相同期回路。
  2. 前記出力信号として、ＳＡＷ発振器の出力信号を用いることを特徴とする、請求項１に記載の位相同期回路。
  3. アンテナによって受信した受信信号のベースバンド入力信号への変換及びベースバンド出力信号の前記アンテナによって送信する送信信号への変換を行うＲＦフロントエンド回路であって、
    ローカル発振器と、
    前記ローカル発振器の出力信号の位相同期を行う位相同期回路と、
    前記受信信号と前記位相同期回路の出力信号とを乗算し、前記ベースバンド入力信号を出力する第１の乗算器と、
    前記ベースバンド出力信号と前記位相同期回路の出力信号とを乗算し、前記送信信号を出力する第２の乗算器と、を備え、
    前記位相同期回路が、
    前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行うＡＤＣと、
    基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
    アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号と前記基準周波数信号の入力を受け、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
    前記誤差に基づいて、周波数補正信号を生成する補正用信号生成手段と、
    前記周波数補正信号のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣと、
    前記ローカル発振器の出力信号とデジタル−アナログ変換された前記周波数補正信号との乗算を行う乗算器と、を有することを特徴とする、ＲＦフロントエンド回路。
  4. 前記ローカル発振器がＳＡＷ発振器であることを特徴とする、請求項３に記載のＲＦフロントエンド回路。
  5. 請求項３又は請求項４に記載のＲＦフロントエンド回路を備えることを特徴とする、携帯型無線通信端末装置。
  6. アンテナによって受信した受信信号の入力データへの変換及び出力データの前記アンテナから送信する送信信号への変換を行う無線送受信回路であって、
    ローカル発振器と、
    前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行う第１のＡＤＣと、
    基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
    アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号と前記基準周波数信号との入力を受け、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
    前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、
    前記ローカル発振器の出力信号と前記受信信号との乗算を行い、ベースバンド入力信号を生成する第１の乗算器と、
    前記ベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行う第２のＡＤＣと、
    アナログ−デジタル変換された前記ベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号を乗算する第２の乗算器と、
    前記第２の乗算器の出力信号の復調を行い、前記出力データを出力する復調手段と、
    前記出力データの変調を行う変調手段と、
    前記変調手段の出力信号と前記誤差補正用信号を乗算し、ベースバンド出力信号を出力する第３の乗算器と、
    前記ベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣと、
    デジタル−アナログ変換された前記ベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、送信信号を生成する第４の乗算器と、を備えることを特徴とする、無線送受信回路。
  7. 前記ローカル発振器がＳＡＷ発振器であることを特徴とする、請求項６に記載の無線送受信回路。
  8. 請求項６又は請求項７に記載の無線送受信回路を備えることを特徴とする、携帯型無線通信端末装置。
  9. 第１のアンテナによって受信する第１の受信信号と第２のアンテナによって受信する第２の受信信号の入力データへの変換、及び出力データの前記第１のアンテナから送信する第１の送信信号と前記第２のアンテナから送信する第２の送信信号への変換を行う無線送受信回路であって、
    ローカル発振器と、
    前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行う第１のＡＤＣと、
    基準周波数信号を出力する基準周波数出力手段と、
    アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号と前記基準周波数信号との入力を受け、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を算出する誤差周波数検出手段と、
    前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、
    前記ローカル発振器の出力信号と前記第１の受信信号との乗算を行い、第１のベースバンド入力信号を生成する第１の乗算器と、
    前記ローカル発振器の出力信号と前記第２の受信信号との乗算を行い、第２のベースバンド入力信号を生成する第２の乗算器と、
    前記第１のベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行う第２のＡＤＣと、
    前記第２のベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行う第３のＡＤＣと、
    アナログ−デジタル変換された前記第１のベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号を乗算する第３の乗算器と、
    アナログ−デジタル変換された前記第２のベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号を乗算する第４の乗算器と、
    前記第３の乗算器の出力信号の復調を行い、第１の復調済データを出力する第１の復調手段と、
    前記第４の乗算器の出力信号の復調を行い、第２の復調済データを出力する第２の復調手段と、
    前記第１の復調済データと前記第２の復調済データとを統合し、前記出力データを生成するデータ統合手段と、
    前記出力データを第１の変調対象データと第２の変調対象データとに分割するデータ分割手段と、
    前記第１の変調対象データの変調を行う第１の変調手段と、
    前記第２の変調対象データの変調を行う第２の変調手段と、
    前記第１の変調手段の出力信号と前記誤差補正用信号を乗算し、第１のベースバンド出力信号を出力する第５の乗算器と、
    前記第２の変調手段の出力信号と前記誤差補正用信号を乗算し、第２のベースバンド出力信号を出力する第６の乗算器と、
    前記第１のベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行う第１のＤＡＣと、
    前記第２のベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行う第２のＤＡＣと、
    デジタル−アナログ変換された前記第１のベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、前記第１の送信信号を生成する第７の乗算器と、
    デジタル−アナログ変換された前記第２のベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、前記第２の送信信号を生成する第８の乗算器と、を備えることを特徴とする、無線送受信回路。
  10. 前記ローカル発振器がＳＡＷ発振器であることを特徴とする、請求項９に記載の無線送受信回路。
  11. 請求項９又は請求項１０に記載の無線送受信回路を備えることを特徴とする、携帯型無線通信端末装置。
  12. 発振器の出力信号の周波数と予め定められた目標周波数との誤差を補正する周波数安定化方法であって、
    前記出力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
    アナログ−デジタル変換された前記出力信号の周波数と基準周波数とを比較し、前記誤差を算出するステップと、
    前記誤差の補正を行う誤差補正用信号を生成するステップと、
    前記誤差補正用信号のデジタル−アナログ変換を行うステップと、
    前記出力信号とデジタル−アナログ変換された前記誤差補正用信号とを乗算するステップと、を備えることを特徴とする、周波数安定化方法。
  13. アンテナによって受信した受信信号の入力データへの変換を行う無線受信信号の復調方法であって、
    前記受信信号とローカル発振器の出力信号の乗算を行い、ベースバンド入力信号を生成するステップと、
    前記ベースバンド入力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
    前記ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
    アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号より、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を算出するステップと、
    前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成するステップと
    アナログ−デジタル変換された前記ベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号の乗算を行うステップと、
    前記ベースバンド入力信号と前記誤差補正用信号の乗算によって得られた信号の復調を行い、前記入力データを出力するステップと、を備えることを特徴とする、無線受信信号の復調方法。
  14. 出力データのアンテナから送信する送信信号への変換を行う無線送信信号の変調方法であって、
    ローカル発振器の出力信号のアナログ−デジタル変換を行うステップと、
    アナログ−デジタル変換された前記ローカル発振器の出力信号より、前記ローカル発振器の出力信号の周波数と、予め定められた目標周波数との誤差を算出するステップと、
    前記誤差に基づいて、誤差補正用信号を生成するステップと
    前記出力データの変調を行うステップと、
    前記出力データの変調によって得られた信号と前記誤差補正用信号の乗算を行い、ベースバンド出力信号を出力するステップと、
    前記ベースバンド出力信号のデジタル−アナログ変換を行うステップと、
    デジタル−アナログ変換された前記ベースバンド出力信号と前記ローカル発振器の出力信号との乗算を行い、前記送信信号を生成するステップと、を備えることを特徴とする、無線送信信号の変調方法。
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