JP5272893B2 - AFC circuit and AFC control method for digital radio - Google Patents

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本発明は、デジタル無線機の自動周波数制御回路及びAFC制御方法に関し、詳細には、既知の固定データパターンを検出して同期を図るデジタル無線通信機等に用いて好適な、自動周波数制御回路及びその制御方法に関する。   The present invention relates to an automatic frequency control circuit and an AFC control method for a digital radio, and in particular, an automatic frequency control circuit suitable for use in a digital radio communication apparatus and the like that detect and synchronize a known fixed data pattern. It relates to the control method.

近年、業務用無線機(Land Mobile Radio)を始めとして各種無線通信システムでは周波数利用効率の観点から一チャネル当たりの占有周波数帯域の狭帯域化とデジタル化が推進されている。デジタル化に際し、例えば業務用無線システムにおいては、従来のアナログ方式との併存や共用が容易なFSK(Frequency Shift Keying:周波数偏移変調)、PSK(Phase Shift Keying:位相偏移変調)等が採用されている。
一方、占有周波数帯域が狭帯域化されると、伝送すべき情報(データ)によって変調する周波数偏移量や位相偏移量が小さくなり、所謂、変調度が浅くなるので、送受信周波数の僅かなズレや変動によってデータエラーが発生する傾向が大きくなる。一般的に、送受信の周波数のズレや変動は、温度変化や経年変化に起因する送受信機の局部発振器の発振周波数の変動や、受信復調回路の素子周波数特性の変動によって生じるので、通常、無線送受信機には、AFC(Auto Frequency Control:自動周波数制御)機能が備えられているが、狭帯域化された無線機においては局部発振器の周波数を正確に制御する機能が極めて重要である。
従来のAFC手段としては種々のものが提案されている。例えば、図8に示すように、基地局(Base Station:ベース・ステーション)101と携帯無線機102が通信する無線システムにおいて、基地局101から送信される下り回線周波数fc_b(Down)と携帯無線機102から送信される上り回線周波数fc_s(UP)+Δfとの両者間にΔfのズレが有る場合を考える。通常、基地局101では消費電力や形状寸法等の制限が厳しく要求されないので、恒温槽付きの高精度温度補償水晶発振器を使用して安定した周波数信号を発生するように構成されている。消費電力や小型化等の厳しい制限が要求される携帯無線機102は、基地局から送信される安定した周波数信号を受信し、その周波数情報を用いて自局の局部発振器の周波数を補正することによって、基地局101と同等の周波数安定度を得るように構成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, narrowing and digitization of the occupied frequency band per channel have been promoted in various wireless communication systems including a commercial radio (Land Mobile Radio) from the viewpoint of frequency utilization efficiency. For digitalization, for example, FSK (Frequency Shift Keying), PSK (Phase Shift Keying), etc. that are easy to coexist and share with conventional analog systems are adopted in commercial wireless systems, for example. Has been.
On the other hand, when the occupied frequency band is narrowed, the amount of frequency deviation and phase deviation modulated by the information (data) to be transmitted is reduced, so-called modulation becomes shallower, so that the transmission / reception frequency is slightly reduced. There is a greater tendency for data errors to occur due to deviations and fluctuations. In general, deviations and fluctuations in the frequency of transmission and reception are caused by fluctuations in the oscillation frequency of the local oscillator of the transceiver and fluctuations in the element frequency characteristics of the receiving and demodulating circuit due to changes in temperature and aging. The machine is equipped with an AFC (Auto Frequency Control) function. However, in a narrowband wireless device, a function of accurately controlling the frequency of the local oscillator is extremely important.
Various conventional AFC means have been proposed. For example, as shown in FIG. 8, in a wireless system in which a base station (Base Station) 101 and a portable wireless device 102 communicate with each other, a downlink frequency fc_b (Down) transmitted from the base station 101 and a portable wireless device Consider a case where there is a deviation of Δf between the uplink frequency fc_s (UP) + Δf transmitted from the terminal 102. Usually, the base station 101 is not strictly limited in terms of power consumption, shape, and the like, and is thus configured to generate a stable frequency signal using a high-accuracy temperature-compensated crystal oscillator with a thermostat. The portable radio device 102 that requires severe restrictions such as power consumption and downsizing, receives a stable frequency signal transmitted from the base station, and corrects the frequency of the local oscillator of the local station using the frequency information. Thus, the frequency stability equivalent to that of the base station 101 is obtained.

ところで、携帯無線機102側の局部発振器を基地局101からの送信周波数信号に同期させる方法としては、幾つかの方法が知られている。図9は、従来のデジタル無線機におけるAFC回路及びその制御方法の例を説明するためのブロック図である。この例に示す無線機では、伝達すべきデータをフレーム単位で送受信するもので、送信機側で各フレームの所定位置、例えば、フレーム先頭に特定の信号配列パターンを有する同期信号(フレーム同期ワード:Frame Sync Word、以下「SYNC」と略称)を配置して送信し、受信機側ではこのSYNCを検出することにより、各フレーム内に配列されている各情報を検出して処理するためのタイミング情報を得るシステムである。このような無線通信システムにおいて、FM検波した後に、上述したSYNCを検出して同期処理を行う際に、周波数ズレに伴う直流オフセット成分(以下「DCオフセット」とも略称する)をSYNC部DC計算手段において抽出し、そのオフセット量に対応して、又は、そのDCオフセットが小さくなるように局部発振器としての電圧制御温度補償水晶発振器(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator:VC-TCXO)を制御するものが知られている。
また、他の方法としては、図10に示すように、FM検波信号からDCオフセット成分を抽出する手段として、SYNC部DC計算手段に代えて低域フィルタ(LPF)を用いるものも知られている。
なお、同一出願人は、特許文献1に示す同期ワード検出手段を提案しているので、後述する本発明のDCオフセット量検出手段等として利用可能である。
By the way, as a method of synchronizing the local oscillator on the portable wireless device 102 side with the transmission frequency signal from the base station 101, several methods are known. FIG. 9 is a block diagram for explaining an example of an AFC circuit and a control method thereof in a conventional digital wireless device. In the wireless device shown in this example, data to be transmitted is transmitted and received in frame units, and a synchronization signal (frame synchronization word: having a specific signal arrangement pattern at a predetermined position of each frame, for example, the frame head, is transmitted on the transmitter side. Frame Sync Word (hereinafter abbreviated as “SYNC”) is transmitted, and timing information for detecting and processing each information arranged in each frame by detecting this SYNC on the receiver side It is a system to get. In such a wireless communication system, after performing FM detection, when detecting the above-mentioned SYNC and performing synchronization processing, a DC offset component (hereinafter also abbreviated as “DC offset”) accompanying the frequency shift is detected by the SYNC unit DC calculation means. Is used to control a voltage controlled temperature compensated crystal oscillator (VC-TCXO) as a local oscillator so as to reduce the DC offset in accordance with the offset amount. It has been.
As another method, as shown in FIG. 10, as a means for extracting a DC offset component from the FM detection signal, a low-pass filter (LPF) is used instead of the SYNC section DC calculation means. .
Since the same applicant has proposed the synchronization word detection means shown in Patent Document 1, it can be used as a DC offset amount detection means of the present invention described later.

特開2007−150472公報JP 2007-150472 A

しかしながら、上述した従来のAFC回路やその制御方法では、以下に説明するような不具合が考えられる。
周知のように移動無線通信システムでは電波環境の変動が著しく、着信電波のレベルが大きく変動するので、常に正確にSYNCを検出できるとは限らない。また、同期判断を迅速化するために、同期検出結果を、ある一定の範囲の誤り(誤差)を許容した同期用しきい値と比較して、誤差がしきい値により許容する値以下の場合、同期検出と判断することが一般的であるが、このようなシステムでは、同期状態と判断された場合であっても、ある程度のビットエラーが含まれることになる。
図11は、上述の図9に示した回路におけるAFC制御の様子を示すもので、各フレームの先頭に付されたSYNCから、周波数ズレに対応したDCオフセットを抽出し、そのレベルに応じてVC-TCXOを制御する様子を示している。この場合、着信電界強度が悪化すると、SYNCデータビットの検出正解率が低下し、DCオフセット値が不正確になり、その結果、フレーム毎にVC-TCXO制御信号レベルが変動することになる。即ち、発振周波数は基地局からの着信信号に許容された範囲以内で一致している状態でもDCオフセット量が実際の周波数ズレ量と異なる値を示すことがあるので、フレーム毎にVC-TCXO制御信号レベルがばらけたものとなる。
However, the above-described conventional AFC circuit and its control method have the following problems.
As is well known, in the mobile radio communication system, the radio wave environment varies significantly, and the level of the incoming radio wave greatly fluctuates. Therefore, it is not always possible to accurately detect SYNC. In addition, in order to speed up the synchronization judgment, the synchronization detection result is compared with a synchronization threshold value that allows a certain range of errors (errors). Generally, it is determined that synchronization is detected. However, in such a system, even if it is determined that the synchronization state is detected, a certain amount of bit errors are included.
FIG. 11 shows the state of AFC control in the circuit shown in FIG. 9 described above. A DC offset corresponding to the frequency deviation is extracted from SYNC added to the head of each frame, and VC is selected according to the level. -Shows control of TCXO. In this case, if the incoming electric field strength deteriorates, the detection accuracy rate of the SYNC data bit decreases, and the DC offset value becomes inaccurate. As a result, the VC-TCXO control signal level varies from frame to frame. That is, even if the oscillation frequency matches the incoming signal from the base station within the allowable range, the DC offset amount may show a value different from the actual frequency deviation amount. Therefore, VC-TCXO control is performed for each frame. The signal level varies.

また、FM検波信号に含まれるDCオフセット量を取り出す方法として、図10に示すようにLPFを使用する場合は、上述したような電界強度悪化に伴う周波数制御変動は軽減されるものの、低い周波数成分(直流成分)を取り出すためのLPFでは、その時定数が大きくなるので、図12(a)、(b)に示すように周波数が定常状態に収束するまでに相当の時間を要する。従って迅速な同期確保が困難であり、同期捕捉するまでの間、正常な通信が出来なくなる。
なお、移動無線機(携帯電話機や車載無線機等)から送信する電波の周波数変動を、基地局側で補正(追従)する方法もあるが、移動無線機の数が多くなると、基地局側の設備負担が大きくなる他、通話品質の低下を招く場合もある。
本発明は、これらの諸事情に鑑みてなされたものであって、着信電界強度が変動する場合であっても、安定した周波数制御が可能なデジタル無線機のAFC回路及びAFC制御方法を提供することを目的としている。
例えば、FM変調方式を採用するデジタル無線機においては、周波数ズレはFM検波出力に含まれる直流オフセット量として検出されるが、受信品質が悪化した状態では直流オフセットが正確な周波数ズレに対応しない場合がある。本発明は、そのような誤った値に基づいた周波数補正を行うことを防止したデジタル無線機のAFC回路及びその制御方法を提供する。
Further, as a method of extracting the DC offset amount included in the FM detection signal, when the LPF is used as shown in FIG. 10, the frequency control fluctuation accompanying the deterioration of the electric field strength as described above is reduced, but the low frequency component The LPF for extracting (DC component) has a large time constant, so that it takes a considerable time for the frequency to converge to a steady state as shown in FIGS. Accordingly, it is difficult to ensure quick synchronization, and normal communication cannot be performed until synchronization is acquired.
There is also a method of correcting (following) the frequency fluctuation of radio waves transmitted from mobile radios (such as mobile phones and in-vehicle radios) on the base station side. However, as the number of mobile radios increases, In addition to an increase in the equipment burden, there may be a decrease in call quality.
The present invention has been made in view of these various circumstances, and provides an AFC circuit and an AFC control method for a digital radio capable of stable frequency control even when the incoming electric field strength varies. The purpose is that.
For example, in a digital radio employing an FM modulation method, the frequency shift is detected as a DC offset amount included in the FM detection output, but the DC offset does not correspond to an accurate frequency shift when reception quality deteriorates. There is. The present invention provides an AFC circuit of a digital radio and a control method therefor that prevent frequency correction based on such an erroneous value.

本発明はかかる課題を解決するために、請求項1記載のデジタル無線機のAFC回路は、受信信号波形から同期ワード候補シンボルデータを取得し、既知の同期ワードデータとの誤差分散値を求め、そしてこの誤差分散値を同期判定用しきい値と比較することによって同期判定を行う同期判定手段と、発振周波数を制御可能な局部発振手段と前記同期ワード候補シンボルデータに基づいて、周波数ズレに応じて発生する直流オフセット量を検出するオフセット量検出手段と、同期状態の良否を判断するDC有効分散しきい値比較手段と、を有し、前記DC有効分散しきい値比較手段は、前記同期判定手段が同期判定のために用いる前記同期判定用しきい値よりも良好な同期状態を判断するための第二のしきい値としてDC有効分散しきい値が設定され、前記同期判定手段により同期検出と判断された状態において、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に、前記直流オフセット量に対応して前記局部発振手段の周波数補正を行い、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好でないと判断された場合には、前記直流オフセット量に対応した前記局部発振手段の周波数補正は行わないことを特徴とする。 In order to solve this problem, the AFC circuit of the digital radio according to claim 1 acquires synchronization word candidate symbol data from a received signal waveform, obtains an error variance value with known synchronization word data , and a synchronization determining means for determining synchronization by comparing the error distribution values and the synchronization determination threshold value, a controllable local oscillator means the oscillation frequency based on said synchronization word candidate symbol data, the frequency shift An offset amount detecting means for detecting a DC offset amount generated in response to the signal, and a DC effective dispersion threshold comparing means for judging whether or not the synchronization state is good. The DC effective dispersion threshold comparing means comprises the synchronization the second DC effective dispersion threshold as the threshold for judging means judges good synchronization state than the synchronization determination threshold value used for determining synchronization Is set, the in a state where it is determined that synchronization detection by the synchronization determining means, when said error variance is determined to better than DC effective dispersion threshold, the frequency of the local oscillator means in response to said DC offset amount There line correction, when said error variance is determined not to be better than DC effective dispersion threshold, characterized in that it does not take place the frequency correction of the local oscillation means corresponding to the DC offset.

請求項2記載の発明では、請求項1記載のデジタル無線機のAFC回路において、上記同期判定手段は、同期ワード候補シンボルデータ(Xi)と既知の同期ワードシンボルデータ(fsi)とのシンボル誤差(Yi)を求めるシンボル誤差演算手段と、上記シンボル誤差演算手段によって求めた全シンボルに対するシンボル誤差平均値(E)を求めるシンボル誤差平均演算手段と、上記シンボル誤差演算手段によって求めた同期ワード候補の各シンボル誤差(Yi)とシンボル誤差平均値(E)との減算を行うシンボル誤差平均減算手段と、上記同期ワード候補全シンボルについて、シンボル誤差平均減算値の自乗値から誤差分散値(δ2)を算出する誤差分散演算手段と、上記誤差分散値(δ2)を予め設定した同期判定用しきい値と比較することによって、その同期ワード候補が同期ワードであるか否かを判断する同期ワード判断手段を備えたものであり、上記DC有効分散しきい値比較手段は、前記同期ワード判断手段により同期検出と判断された状態において、上記誤差分散値(δ2)をDC有効分散しきい値と比較し、同期状態がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に、上記シンボル誤差平均値(E)を直流オフセット量とみなし、この直流オフセット量に対応して局部発振手段の周波数補正を行うことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the AFC circuit of the digital radio according to the first aspect, the synchronization determination means is a symbol of the synchronization word candidate symbol data (X i ) and the known synchronization word symbol data (fs i ). Symbol error calculation means for obtaining an error (Y i ), symbol error average calculation means for obtaining a symbol error average value (E) for all symbols obtained by the symbol error calculation means, and a synchronization word obtained by the symbol error calculation means Symbol error average subtracting means for subtracting each symbol error (Y i ) of the candidate from the symbol error average value (E), and the error variance value (from the square value of the symbol error average subtraction value for all symbols of the synchronization word candidate The error variance calculation means for calculating δ 2 ) and the error variance value (δ 2 ) are compared with a preset synchronization determination threshold value. By, which was equipped with a synchronization word determination means for its synchronous word candidate is determined whether a synchronization word, the DC effective dispersion threshold value comparing means includes: a synchronization detection by the synchronization word determination means In the determined state, the error variance value (δ 2 ) is compared with a DC effective variance threshold value, and when it is determined that the synchronization state is better than the DC effective variance threshold value, the symbol error average value (E ) Is regarded as a DC offset amount, and the frequency of the local oscillating means is corrected in accordance with the DC offset amount.

請求項3記載の発明はデジタル無線機のAFC制御方法に関するもので、受信信号波形から同期ワード候補シンボルデータを取得し、既知の同期ワードデータとの誤差分散値を求め、そしてこの誤差分散値を同期判定用しきい値と比較することによって同期判定を行う同期判定処理と、局部発振手段を用いて発振周波数を制御する発振制御処理前記同期ワード候補シンボルデータに基づいて、周波数ズレに応じて発生する直流オフセット量を検出するオフセット量検出処理と、同期状態の良否を判断するDC有効分散しきい値比較処理と、を有し、前記DC有効分散しきい値比較処理は、前記同期判定処理が同期判定のために用いる前記同期判定用しきい値よりも良好な同期状態を判断するための第二のしきい値としてDC有効分散しきい値が設定され、前記同期判定処理により同期検出と判断された状態において、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に前記直流オフセット量に対応して前記発振制御処理に対して周波数補正を行い、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好でないと判断された場合には、前記直流オフセット量に対応した前記発振制御処理に対して周波数補正は行わないことを特徴とする。 A third aspect of the present invention relates to an AFC control method for a digital radio, obtains synchronization word candidate symbol data from a received signal waveform, obtains an error variance value with known synchronization word data , and calculates the error variance value. a synchronization determination process for determining synchronization by comparing the synchronization determination threshold value, the oscillation control process for controlling the oscillation frequency using the local oscillation means, based on the synchronization word candidate symbol data, corresponding to the frequency deviation An offset amount detection process for detecting a DC offset amount generated in response to this, and a DC effective dispersion threshold comparison process for determining whether or not the synchronization state is good. The DC effective dispersion threshold comparison process includes the synchronization determination. processing DC effectively dispersed Ki as a second threshold value for determining good synchronization state than the synchronization determination threshold value used for determining synchronization Value is set, the in a state where it is determined that synchronization detection by the synchronization determination process, the error variance DC effective dispersion corresponding to the DC offset amount if it is determined that the better the threshold the oscillation control process perform frequency correction against, characterized in that the error variance is if it is found not to be better than DC effective dispersion threshold, the frequency correction is not performed with respect to the oscillation control process corresponding to the DC offset amount And

請求項4記載の発明は、請求項3記載のデジタル無線機のAFC制御方法において、上記同期判定処理は、同期ワード候補シンボルデータ(Xi)と既知の同期ワードシンボルデータ(fsi)とのシンボル誤差(Yi)を求めるシンボル誤差演算処理と、シンボル誤差演算処理によって求めた全シンボルに対するシンボル誤差平均値(E)を求めるシンボル誤差平均演算処理と、上記シンボル誤差演算処理によって求めた同期ワード候補の各シンボル誤差(Yi)とシンボル誤差平均値(E)との減算を行うシンボル誤差平均減算処理と、同期ワード候補全シンボルについて、シンボル誤差平均減算値の自乗値から誤差分散値(δ2)を算出する誤差分散演算処理と、上記誤差分散値(δ2)を予め設定した同期判定用しきい値と比較することによって、その同期ワード候補が同期ワードであるか否かを判断する同期ワード判断処理を含むものであり、上記DC有効分散しきい値比較処理は、前記同期ワード判断処理により同期検出と判断された状態において、誤差分散値(δ2)をDC有効分散しきい値と比較し、同期状態がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に、シンボル誤差平均値(E)を直流オフセット量とみなし、この直流オフセット量に対応して発振制御処理に対して周波数補正を行う処理を含むことを特徴とする。
なお、シンボル誤差演算手段(処理)によって求めた全シンボルに対するシンボル誤差平均値(E)を求めるシンボル誤差平均演算手段(処理)における「全シンボル」とは、一つのフレームの全シンボルに限定する必要はなく、目的とするシンボル誤差平均が得られる数であればよく、通信システムに応じて予め設定した数のシンボルであればよい。
According to a fourth aspect of the present invention, in the AFC control method for a digital wireless device according to the third aspect, the synchronization determination processing is performed between the synchronization word candidate symbol data (X i ) and the known synchronization word symbol data (fs i ). Symbol error calculation processing for obtaining symbol error (Y i ), symbol error average calculation processing for obtaining symbol error average value (E) for all symbols obtained by symbol error calculation processing, and synchronization word obtained by symbol error calculation processing Symbol error average subtraction processing for subtracting each candidate symbol error (Y i ) and symbol error average value (E), and the error variance value (δ) from the square value of the symbol error average subtraction value for all the synchronization word candidate symbols. 2 ) Compare the error variance calculation process to calculate the error variance value (δ 2 ) with a preset threshold value for synchronization determination. And by, which includes synchronization word determination process its synchronous word candidate is determined whether a synchronization word, the DC effective dispersion threshold comparison process, it is determined that the synchronization detection by the synchronization word determination process In this state, the error variance value (δ 2 ) is compared with the DC effective variance threshold value, and if the synchronization state is determined to be better than the DC effective variance threshold value, the symbol error average value (E) is DC offset. It is regarded as a quantity, and includes a process of performing frequency correction on the oscillation control process corresponding to the DC offset quantity.
The “all symbols” in the symbol error average calculation means (process) for obtaining the symbol error average value (E) for all symbols obtained by the symbol error calculation means (process) needs to be limited to all symbols in one frame. However, the number may be any number as long as a target symbol error average can be obtained, and may be a predetermined number of symbols according to the communication system.

本発明は、上述したように無線機のAFC回路において、同期ワード候補シンボルデータに基づいて周波数ズレに応じて発生する直流オフセット量を検出するとともに、受信品質の良否又は同期状態の良否を判断するDC有効分散しきい値比較手段により同期状態がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合にのみ、直流オフセット量に対応して局部発振手段の周波数補正を行うように構成し、又は、制御したので、同期検出状態であっても、同期状態、即ち受信品質状態がしきい値以上でない場合は、その時得られた直流オフセット量が正確な周波数ズレを示していないものと判断して、周波数補正を行なわない。
従って、デジタル無線機において直流オフセットに基づいて発振周波数補正を行う際、直流オフセットが正確な周波数ズレに対応しない場合に、誤った周波数補正を行うことを防止し、正確で安定した周波数制御を行い得るデジタル無線機のAFC回路及び、その制御が実現可能である。
As described above, the present invention detects the DC offset amount generated according to the frequency shift based on the synchronization word candidate symbol data and determines whether the reception quality is good or the synchronization state is good in the AFC circuit of the radio. Only when the DC effective dispersion threshold comparison means determines that the synchronization state is better than the DC effective dispersion threshold, the frequency of the local oscillation means is corrected corresponding to the DC offset amount, or Since it is controlled, even in the synchronization detection state, if the synchronization state, that is, the reception quality state is not equal to or greater than the threshold value, it is determined that the DC offset amount obtained at that time does not indicate an accurate frequency deviation, Does not perform frequency correction.
Therefore, when correcting the oscillation frequency based on the DC offset in the digital radio, if the DC offset does not correspond to an accurate frequency deviation, the frequency correction is prevented from being performed erroneously and accurate and stable frequency control is performed. It is possible to realize the AFC circuit and control of the obtained digital radio.

本発明のAFC回路を備えた無線機の一実施形態を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating an embodiment of a wireless device including an AFC circuit of the present invention. 本発明のAFC回路の制御例を説明するための図で、(a)はフレームデータ構成図、(b)はVC-TCXO(局部信発振器)の制御信号波形図。It is a figure for demonstrating the example of control of the AFC circuit of this invention, (a) is a frame data block diagram, (b) is a control signal waveform diagram of VC-TCXO (local signal oscillator). 本発明のAFC制御例を示すフローチャート。The flowchart which shows the example of AFC control of this invention. 本発明のAFC制御の変形例を示すフローチャート。The flowchart which shows the modification of AFC control of this invention. 従来のAFC回路の周波数制御例を示すイメージ図。The image figure which shows the example of frequency control of the conventional AFC circuit. 本発明における周波数制御例を示す図であり、(a)はSYNC同期検出分散値とDC有効分散しきい値との関係を示す図、(b)は周波数制御イメージ図。It is a figure which shows the example of frequency control in this invention, (a) is a figure which shows the relationship between a SYNC synchronous detection dispersion | distribution value and DC effective dispersion | distribution threshold value, (b) is a frequency control image figure. 本発明における周波数制御の具体例を示すDC有効分散値と補正周波数ばらつき範囲との関係をグラフで示す図。The figure which shows the relationship between the DC effective dispersion value which shows the specific example of the frequency control in this invention, and the correction | amendment frequency variation range with a graph. 無線システム例を示す概要図。1 is a schematic diagram illustrating an example of a wireless system. 従来のAFC回路を備えた無線機の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of the radio | wireless machine provided with the conventional AFC circuit. 従来のAFC回路を備えた無線機の他の例を示すブロック図。The block diagram which shows the other example of the radio | wireless machine provided with the conventional AFC circuit. 従来のAFC回路の制御例を説明する図で、(a)はフレームデータ構成図、(b)は局部発振器の制御信号波形図。It is a figure explaining the example of control of the conventional AFC circuit, (a) is a frame data block diagram, (b) is a control signal waveform diagram of a local oscillator. 従来のAFC回路制御の他の例を説明する図で、(a)はフレームデータ構成図、(b)は局部信発振器の制御信号波形図。It is a figure explaining the other example of the conventional AFC circuit control, (a) is a frame data block diagram, (b) is a control signal waveform diagram of a local signal oscillator.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の一実施形態を示すデジタル方式の移動無線機(携帯無線機)の概要ブロック図である。この例に示す携帯無線機は、受信用アンテナ1、第一混合器(MIX)2、第一中間周波数(First IF 周波数)を取り出す第一の帯域フィルタ(BPF)3、第二混合器(MIX)4、第二中間周波数(Second IF 周波数)を取り出す第二の帯域フィルタ(BPF)5、第二帯域フィルタの出力信号を検波するFM検波器6、検波した信号からシンボル値を検出するシンボル検出部7、上述したフレーム先頭のSYNC(フレーム同期ワード)を検出してフレーム同期を図るフレーム同期検出部(SYNC同期検出)10が受信部(RX)の主たる構成ブロックである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a schematic block diagram of a digital mobile radio (portable radio) showing an embodiment of the present invention. The portable radio shown in this example includes a receiving antenna 1, a first mixer (MIX) 2, a first band filter (BPF) 3 for extracting a first intermediate frequency (First IF frequency), and a second mixer (MIX). 4) Second band filter (BPF) 5 for extracting the second intermediate frequency (Second IF frequency), FM detector 6 for detecting the output signal of the second band filter, symbol detection for detecting the symbol value from the detected signal A frame synchronization detection unit (SYNC synchronization detection) 10 that detects the SYNC (frame synchronization word) at the beginning of the frame and performs frame synchronization is a main configuration block of the reception unit (RX).

また、本発明におけるAFC制御の対象であって、基準となる周波数信号を発生するVC-TCXO(電圧制御温度補償水晶発振器)11は、上記フレーム同期検出部10から供給されるSYNC DCオフセット信号によって発振周波数が制御される。このVC-TCXO11の発振周波数信号は、所望のチャネル周波数に変換する機能等を備えたフェーズロックループ(PLL)回路12を経て、電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator:VCO)13に供給され、更に、VCO13の出力の一部は、第一混合器2への第一ローカル発振信号を発生する第一ローカル発振器14に供給される。
また、送信部TXは、VCO13を構成ブロックの一部として含み、図示を省略した送信制御部により送信データ等を生成するとともに、デジタル変調部(Digital mod)15に供給され、デジタル変調信号となる。その信号がVCO13に供給されるとともに、その出力信号が所要レベルに増幅されて、送信用アンテナ15から送信電波として放出される。なお、上記第二の混合器4には、第二ローカル信号を供給する第二局部発振器17を備えている。
Further, a VC-TCXO (voltage controlled temperature compensated crystal oscillator) 11 that is a target of AFC control and generates a reference frequency signal in the present invention is based on a SYNC DC offset signal supplied from the frame synchronization detection unit 10. The oscillation frequency is controlled. The oscillation frequency signal of the VC-TCXO 11 is supplied to a voltage controlled oscillator (Voltage Controlled Oscillator: VCO) 13 through a phase lock loop (PLL) circuit 12 having a function of converting to a desired channel frequency. A part of the output of the VCO 13 is supplied to a first local oscillator 14 that generates a first local oscillation signal to the first mixer 2.
The transmission unit TX includes the VCO 13 as a part of the configuration block, generates transmission data and the like by a transmission control unit (not shown), and is supplied to the digital modulation unit (Digital mod) 15 to become a digital modulation signal. . The signal is supplied to the VCO 13 and the output signal is amplified to a required level and emitted from the transmission antenna 15 as a transmission radio wave. The second mixer 4 includes a second local oscillator 17 that supplies a second local signal.

本発明に係るこの実施例において特徴的なところは、上記SYNC同期検出部10の構成及び処理部分であり、以下のように構成され、且つ、制御される。
即ち、SYNC同期検出部10は、SYNC部分散計算処理部18と、その分散値計算処理の結果に基づいて同期判定、あるいは受信品質良否判定を行う同期判定処理部19と、同期判定信号、あるいは受信品質良否判定信号と上記SYNC部分散処理部18からの信号とに基づいてDCオフセット信号を発生するSYNCDC計算処理部20と、上記SYNC部分散計算処理部18及びSYNCDC計算処理部20からの信号に基づき、供給された分散値と予め設定したDC有効分散しきい値とを比較するDC判定処理部21とを含んで構成されている。
What is characteristic in this embodiment according to the present invention is the configuration and processing portion of the SYNC synchronization detection unit 10, which is configured and controlled as follows.
That is, the SYNC synchronization detecting unit 10 includes a SYNC unit distributed calculation processing unit 18, a synchronization determination processing unit 19 that performs synchronization determination or reception quality pass / fail determination based on the result of the distributed value calculation processing, and a synchronization determination signal, or A SYNCDC calculation processing unit 20 that generates a DC offset signal based on a reception quality determination signal and a signal from the SYNC unit dispersion processing unit 18, and signals from the SYNC unit dispersion calculation processing unit 18 and the SYNCDC calculation processing unit 20 And a DC determination processing unit 21 that compares the supplied dispersion value with a preset DC effective dispersion threshold.

SYNC部分散処理部18は、既知の固定パターン(理想シンボルパターン)であるフレーム同期ワードと受信信号の波形パターンとの分散値を計算する機能を有する。ここで算出された分散値は、特許文献1にも示されているように着信電界強度、つまり受信品質の良否に応じたものとなり、同期の有無、あるいは、その時の受信状態(受信品質の良否)を判断する手段として使用可能である。そこで、計算された分散値をDC判定部21に供給し、予め設定したDC有効分散しきい値と比較することによって、その時の受信状態(受信品質の良否)を判断する。そして、予め設定したしきい値より受信品質が良好の場合に、その時に計算されたDCオフセット量を示す誤差平均値に基づいて、局部発振器VC-TCXO11の周波数補正処理を行う。
即ち、分散値が大きい状態は着信電界強度が小さく、そのときのDCオフセット量が正確に周波数ズレ量を現していない状態であると判断して、周波数補正処理を行わず、分散値が一定値以下の場合においてのみ周波数補正処理を行う。
The SYNC unit dispersion processing unit 18 has a function of calculating a dispersion value between a frame synchronization word that is a known fixed pattern (ideal symbol pattern) and a waveform pattern of a received signal. The dispersion value calculated here corresponds to the incoming field strength, that is, the quality of reception quality, as shown in Patent Document 1, and the presence or absence of synchronization or the reception state at that time (reception quality is good or bad) ) Can be used as a means of determining. Therefore, the calculated dispersion value is supplied to the DC determination unit 21 and compared with a preset DC effective dispersion threshold value to determine the reception state (reception quality is good or bad) at that time. When the reception quality is better than a preset threshold value, the frequency correction processing of the local oscillator VC-TCXO 11 is performed based on the average error value indicating the DC offset amount calculated at that time.
That is, when the variance value is large, it is determined that the incoming field strength is small and the DC offset amount at that time does not accurately represent the frequency deviation amount, and the frequency correction processing is not performed, and the variance value is a constant value. The frequency correction process is performed only in the following cases.

このように、本発明では図1に示すように、受信信号波形から同期ワード候補シンボルデータを取得し、既知の同期ワードデータと比較して同期判定を行う同期判定手段と、発振周波数を制御可能な局部発振手段と、を有するデジタル無線機のAFC回路において、
同期ワード候補シンボルデータに基づいて同期判定を行う際に、周波数ズレに応じて発生する直流オフセット量を検出するオフセット量検出手段と、
同期検出判定手段に備えた同期状態の良否を判断するしきい値比較手段と、このしきい値比較手段により同期状態がしきい値より良好と判断された場合に周波数オフセット量に対応して局部発振手段の周波数補正を行うように構成したことを特徴としている。
従って、従来のように受信品質が不良の状態において、DCオフセットに基づく周波数補正を行うことによる不具合を解消し、正確な周波数制御が可能なAFC回路、あるいはAFC制御方法を提供することができる。
As described above, in the present invention, as shown in FIG. 1, synchronization word candidate symbol data is acquired from the received signal waveform and compared with known synchronization word data to determine synchronization, and the oscillation frequency can be controlled. In an AFC circuit of a digital radio having a local oscillation means,
An offset amount detection means for detecting a DC offset amount generated according to a frequency shift when performing synchronization determination based on the synchronization word candidate symbol data;
A threshold comparison unit for determining whether the synchronization state is good or not provided in the synchronization detection determination unit, and a local portion corresponding to the frequency offset amount when the synchronization state is determined to be better than the threshold by the threshold comparison unit It is characterized in that the frequency correction of the oscillation means is performed.
Accordingly, it is possible to provide an AFC circuit or an AFC control method capable of solving the problem caused by performing frequency correction based on the DC offset and performing accurate frequency control in a state where the reception quality is poor as in the prior art.

図2は、本発明の効果の一例を示す図である。同図2(a)に示す第1フレーム乃至第3フレームについて、先頭のSYNCデータに関し上述したシンボル誤差平均値Eを求めれば、夫々のフレームにおけるDCオフセット量、即ち周波数ズレの量が検出できる。また、同時に各フレームにおける同期状態、つまり受信品質の良否を判断し、同期検出状態、あるいは受信品質が予め設定したしきい値より良好の状態の場合にのみ周波数補正処理を実行する。その結果同図2(b)に示すように、第2フレームにおける受信品質状態が悪い場合は、そのフレームについて周波数補正処理を行わないので、上記図11とその関連する説明において述べたように、フレームによって周波数が変動すると云った不具合を解消することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the effect of the present invention. For the first to third frames shown in FIG. 2A, if the above-described symbol error average value E is obtained with respect to the leading SYNC data, the DC offset amount, that is, the frequency shift amount in each frame can be detected. At the same time, the synchronization state in each frame, that is, the quality of the reception quality is judged, and the frequency correction process is executed only when the synchronization detection state or the reception quality is better than a preset threshold value. As a result, as shown in FIG. 2B, when the reception quality state in the second frame is bad, the frequency correction processing is not performed on the frame, so as described in FIG. 11 and the related description, It is possible to solve the problem that the frequency varies depending on the frame.

以下、本発明についての具体的な処理例について詳細に説明するが、同一出願人は特許文献1に開示したように分散値を用いてフレーム同期を判断する手段を提案しており、この例に限定するものではないが、本発明においても、この手段を用いることができる。なお、特許文献1では、同期判定を主眼としたものであり、DCオフセット信号の計算はその処理過程において有られるものであるが、本発明において、DCオフセット計算部分のみを利用する場合と、同期判定を含めて利用する場合の両者が考えられる。
つまり、本発明においては周波数ズレの量をDCオフセット量として判断するが、その周波数ズレ計算(DC計算)は特許文献1に示されているように、シンボルパターンの分散計算を行う処理過程で求めるシンボルパターンの誤差の平均値を使用することができる。この際の計算式は、
E=(1/N)Σfsi−Xi ・・・(式1)
ここで、EはFS(同期ワード:SYNC)の誤差平均値(周波数ズレ)、fsiは同期ワードFSのシンボル値、NはFSシンボル数、Xiは検波信号であり、iは0からN−1の値をとる。
また、同期状態を判断するために、次の(式2)に示す誤差分散値(δ2)を求める。
δ2=(1/N)Σ(Yi−E)2i=fsi−Xi ・・・(式2)
ここで、δ2はFSとの誤差分散(FS相関値)、YiはFSシンボルと検波信号との誤差であり、iは0からN−1の値をとる。
即ち、(式1)は、既知の同期ワードFSのシンボル値と受信検波後の検波信号の差について、所要ビットの誤差平均値を計算したものであり、FM検波器では周波数のズレは直流(DC)値として出力されるので、周波数ズレの平均値と見ることができる。
Hereinafter, specific processing examples of the present invention will be described in detail. The same applicant has proposed means for determining frame synchronization using a variance value as disclosed in Patent Document 1, and in this example, Although not limited, this means can also be used in the present invention. Note that Patent Document 1 focuses on synchronization determination, and the calculation of the DC offset signal is performed in the process. However, in the present invention, when only the DC offset calculation part is used, Both cases of use including determination are conceivable.
That is, in the present invention, the amount of frequency deviation is determined as the DC offset amount, but the frequency deviation calculation (DC calculation) is obtained in the process of performing symbol pattern dispersion calculation as disclosed in Patent Document 1. An average symbol pattern error can be used. In this case, the formula is
E = (1 / N) Σfs i −X i (Equation 1)
Here, E is an error average value (frequency deviation) of FS (synchronization word: SYNC), fs i is a symbol value of the synchronization word FS, N is the number of FS symbols, X i is a detection signal, and i is from 0 to N It takes a value of -1.
Further, in order to determine the synchronization state, an error variance value (δ 2 ) shown in the following (Equation 2) is obtained.
δ 2 = (1 / N) Σ (Y i −E) 2 Y i = fs i −X i (Expression 2)
Here, δ 2 is the error variance (FS correlation value) with FS, Y i is the error between the FS symbol and the detected signal, and i takes a value from 0 to N−1.
That is, (Equation 1) is obtained by calculating the average error value of the required bits for the difference between the symbol value of the known synchronization word FS and the detection signal after reception detection. In the FM detector, the frequency deviation is DC ( DC) value, so that it can be regarded as an average value of frequency deviation.

(式2)を用いて同期検出する方法については、特許文献1に開示されている。受信検波信号の誤差分散値(δ2)は、FS相関値に対応する値であるが、相関値が同期状態で最大値をとるのに対し、誤差分散値(δ2)は(式2)から明らかなように、理想的な同期状態において最小値をとり、相関値と同様に、その値によって同期の有無を判断することができる。
なお、ここではFSとの誤差平均値(周波数ズレ)をE、FSのシンボル値をfs、計算対象のシンボル数をN、検波信号をX、FSシンボルと検波信号との誤差をY、FSとの誤差分散をδ2と表記しているが、特許文献1では、夫々、D、Foff、n、a、s、・・・等にて示しているので、適宜置き換えて特許文献1の説明を参照することが出来る。また、特許文献1に示した計算式では、平均を求めるためにシンボル数nでの除算を行っていない場合も含むが、この(1/n)は単なる定数値であるので省略しても式の意味は異ならない。
A method of synchronous detection using (Expression 2) is disclosed in Patent Document 1. The error variance value (δ 2 ) of the received detection signal is a value corresponding to the FS correlation value, whereas the correlation value has a maximum value in the synchronized state, whereas the error variance value (δ 2 ) is (Equation 2). As is clear from the above, the minimum value is taken in an ideal synchronization state, and the presence or absence of synchronization can be determined by the value as in the case of the correlation value.
Here, the error average value (frequency deviation) from FS is E, the symbol value of FS is fs, the number of symbols to be calculated is N, the detection signal is X, the error between the FS symbol and the detection signal is Y, FS. Is expressed as δ 2 , but in Patent Document 1, it is indicated by D, Foff, n, a, s,... You can refer to it. In addition, the calculation formula shown in Patent Document 1 includes a case where the division by the number of symbols n is not performed in order to obtain an average, but this (1 / n) is a simple constant value, so that it can be omitted. The meaning of is not different.

図3は本発明に係るAFC制御手順の概要例を示すフローチャートであり、図1のブロック図を参照しながら制御例を説明する。図3において、処理が開始されると、上述したようにFM検波器6により検波した信号に基づいて、SYNC同期検出部10において同期検出が行われる。その後、(式2)に示した分散値δ2を算出し、算出分散値δ2が、予め設定したDC有効分散しきい値より小さいか否かを判断する(S1)。このDC有効分散しきい値は、同期状態の良否を判断するためのしきい値である。この判断において、予め設定したDC有効分散しきい値より同期状態が良好である場合は(S1、Yes)、(式1)に示した誤差平均値Eを、周波数ズレを示すDCオフセット量とみなして、VC−TCXO11の発振周波数を補正する(S2)。
一方、上記ステップS1において、分散値δ2が予め設定したDC有効分散しきい値より大きい場合は、同期状態が不良であり、そのときのDCオフセット値が一定値以上のビットエラーを含んだものと判断して、その時のフレーム同期検出に際して得られたシンボル誤差平均値(周波数ズレ)に基づく周波数制御は行わず、それ以前の状態を維持する(S1、No)。
この例は、分散値δ2が予め設定したDC有効分散しきい値より大きいか小さいかによって同期状態の良否を判断し、同期状態が良好である場合にのみ、その際に得られたて得られたシンボル誤差平均値(周波数ズレ)に基づいて局部発振器の周波数制御を行うものである。なお、この例における同期検波手段としては、従来から知られている方法を使用すればよいが、上述したように、同一出願人になる特許文献1の発明を利用すれば、更に、効率よく本発明を実施することが出来る。
FIG. 3 is a flowchart showing an outline example of the AFC control procedure according to the present invention, and a control example will be described with reference to the block diagram of FIG. In FIG. 3, when processing is started, synchronization detection is performed in the SYNC synchronization detection unit 10 based on the signal detected by the FM detector 6 as described above. Thereafter, the variance value δ 2 shown in (Equation 2) is calculated, and it is determined whether or not the calculated variance value δ 2 is smaller than a preset DC effective variance threshold value (S1). This DC effective dispersion threshold is a threshold for determining whether the synchronization state is good or bad. In this determination, if the synchronization state is better than the preset DC effective dispersion threshold (S1, Yes), the error average value E shown in (Equation 1) is regarded as the DC offset amount indicating the frequency deviation. Thus, the oscillation frequency of the VC-TCXO 11 is corrected (S2).
On the other hand, if the variance value δ 2 is larger than the preset DC effective variance threshold value in step S1, the synchronization state is bad, and the DC offset value at that time includes a bit error exceeding a certain value. Therefore, the frequency control based on the symbol error average value (frequency deviation) obtained at the time of frame synchronization detection at that time is not performed, and the previous state is maintained (No in S1).
In this example, whether or not the synchronization state is good is determined based on whether or not the dispersion value δ 2 is larger or smaller than a preset DC effective dispersion threshold value, and only obtained when the synchronization state is good. The frequency control of the local oscillator is performed based on the obtained symbol error average value (frequency deviation). As the synchronous detection means in this example, a conventionally known method may be used. However, as described above, if the invention of Patent Document 1 that is the same applicant is used, the present invention is more efficiently performed. The invention can be implemented.

図4は、本発明に係る他のAFC制御例を説明するフローチャートであり、特許文献1に開示した同期手段を利用したものである。この例では、処理が開始されると、受信・検波処理を行い(S10)、受信信号から同期ワード候補のシンボルデータ(fsi)を取り込み(S11)、シンボル誤差Yi(=fsi−Xi)を計算する(S12)。この式で(i)は、各フレームのSYNCのシンボル番号であり、ここではSYNCの全ビット数とするが、同期状況判定や、受信状態判断に必要なビット数であれば、必ずしも全ビット数である必要はない。
次に、SYNCシンボル数Nについてシンボル誤差の平均を演算し(S13)、このシンボル誤差平均E(=(1/N)Σfsi−Xi)を用いて(式2)に示す誤差分散δ2(=(1/N)Σ(Yi−E)2)を算出する(S14)。この誤差分散値は、特許文献1において詳細に説明したように、同期状態を判断する上で使用可能である。そこで、その手法に倣って、予め設定した同期判定用しきい値(同期用しきい値)と比較して、同期状態であるか否かを判断する(S15)。この判断において同期検出の場合は(S15、Yes)、次に、同様に同期状態を示す誤差分散値δ2を、同期状態の良否を判断するための第二のしきい値である「DC有効分散しきい値」と比較する(S16)。この判断において誤差分散値δ2がDC有効分散しきい値より小さい場合は、同期状態が良好であるものと判断して(S16、Yes)、既に計算済みである誤差平均EをDCオフセット量(周波数ズレ量)とみなして、局部発振器VC-TCVOの周波数を補正する(S17)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining another example of AFC control according to the present invention, which uses the synchronization means disclosed in Patent Document 1. In this example, when processing is started, reception / detection processing is performed (S10), symbol data (fs i ) of a synchronization word candidate is captured from the received signal (S11), and symbol error Y i (= fs i −X) i ) is calculated (S12). In this equation, ( i ) is the SYNC symbol number of each frame, and here it is the total number of bits of SYNC. However, the number of bits is not necessarily the number of bits as long as it is the number of bits necessary for synchronization status determination and reception status determination. Need not be.
Next, an average of symbol errors is calculated for the number N of SYNC symbols (S13), and using this symbol error average E (= (1 / N) Σfs i −X i ), error variance δ 2 shown in (Expression 2) (= (1 / N) Σ (Y i −E) 2 ) is calculated (S14). As described in detail in Patent Document 1, this error variance value can be used to determine the synchronization state. Therefore, following the method, it is determined whether or not the synchronization state is established by comparing with a preset synchronization determination threshold value (synchronization threshold value) (S15). If synchronization is detected in this determination (S15, Yes), then, similarly, the error variance value δ 2 indicating the synchronization state is set to “DC valid” which is the second threshold value for determining the quality of the synchronization state. It is compared with “dispersion threshold” (S16). In this determination, if the error variance value δ 2 is smaller than the DC effective variance threshold value, it is determined that the synchronization state is good (S16, Yes), and the already calculated error average E is set to the DC offset amount ( The frequency of the local oscillator VC-TCVO is corrected assuming that the frequency deviation amount (S17).

なお、上記処理S15において誤差分散値δ2が同期用しきい値より大きい場合は、非同期状態と判断して、処理を終了するか、若しくは、S10に戻って、新たな同期ワード候補のシンボルデータについて、同様の処理を繰返す。また、上記処理S16において誤差分散値δ2がDC有効分散しきい値より大きい場合は、同期は得られているが、同期状態、又は、受信品質状態が良好でないと判断して(S16、No)、そのとき得られたDCオフセットに基づく周波数補正処理を行うことなく(S18)、S10に戻って新たな同期ワード候補のシンボルデータについて同様の処理を繰返すが、又は、処理を終了する。
図4に示す例では、S15とS16に二つのしきい値が設定されているが、第一のしきい値は同期判定のためのしきい値であり、迅速な同期捕捉のために、必要最小限の通信品質において同期捕捉が可能なように比較的ビットエラー率に対する許容範囲が広く設定されるのが一般的である。それに対し、第二のしきい値であるDC有効分散しきい値は、その時の誤差平均Eが正確なDCオフセット量を示しているか否かを判断するものである。従って、その大小関係は、同期用しきい値>DC有効分散しきい値と設定する。
このように、同期した状態において更に、同期状態の良否を判断した上で発振周波数の補正を行うことにより、目的とする周波数補正機能が安定したものとなる。
If the error variance value δ 2 is larger than the synchronization threshold value in the process S15, it is determined that the state is an asynchronous state, and the process is terminated, or the process returns to S10 and symbol data of a new synchronization word candidate The same processing is repeated for. If the error variance value δ 2 is larger than the DC effective variance threshold in the process S16, it is determined that the synchronization is obtained but the synchronization state or the reception quality state is not good (S16, No). However, without performing the frequency correction process based on the DC offset obtained at that time (S18), the process returns to S10 and the same process is repeated for the new synchronization word candidate symbol data, or the process ends.
In the example shown in FIG. 4, two threshold values are set in S15 and S16, but the first threshold value is a threshold value for synchronization determination, which is necessary for quick synchronization acquisition. In general, an allowable range for a bit error rate is set relatively wide so that synchronization can be acquired with a minimum communication quality. On the other hand, the DC effective dispersion threshold value, which is the second threshold value, is used to determine whether or not the error average E at that time indicates an accurate DC offset amount. Therefore, the magnitude relationship is set such that the threshold for synchronization> DC effective dispersion threshold.
In this way, the target frequency correction function is stabilized by further correcting the oscillation frequency after determining whether the synchronization state is good or not in the synchronized state.

図5及び図6は、本発明の効果を説明するための図である。先ず、図5に示すように、各フレームおいて同期が検出されることのみを条件に、そのときのDCオフセット量に基づいて発振周波数を補正する例を考えると、同期判定における許容ビットエラー率が大きい場合は、システムが要求する周波数安定度(許容範囲Δf)を逸脱する場合が有り得る。図5においては、マル破線で囲った部分がそれに該当する。このように許容値を逸脱した周波数で送信すると、これを受信する基地局では、周波数追従に時間や処理負担が増加するので、シンボルエラーの発生率が悪化する可能性がある。   5 and 6 are diagrams for explaining the effect of the present invention. First, as shown in FIG. 5, considering an example in which the oscillation frequency is corrected based on the DC offset amount at that time only on the condition that synchronization is detected in each frame, an allowable bit error rate in synchronization determination is considered. Is large, it may deviate from the frequency stability (allowable range Δf) required by the system. In FIG. 5, the portion surrounded by a broken line corresponds to this. If transmission is performed at a frequency that deviates from the allowable value in this way, the base station that receives the transmission increases time and processing load for frequency tracking, and the symbol error rate may deteriorate.

一方、本発明では図6に示すように、このような不具合が除去できる。即ち、図6(a)はSYNC同期検出における分散値δ2と、DC有効分散しきい値との関係を示す図で、δ2は通信品質(同期状態)が良好な程、レベルは小さくなる(理想状態ではレベルゼロ)。そこで、同期用しきい値(一点鎖線)に比べて小さいレベルのDC有効分散しきい値(実線)を設定すれば、同図6(b)に示すように、同期が検出された場合であっても通信品質が不良で、システムが要求する周波数安定度を保つ上で好ましくない場合には、そのことを判断して周波数の補正を行わないように制御可能である。従って、この回路及び制御方法によれば、基地局と携帯無線機間においてシステム上要求される周波数精度を保証して、送受信することができる。
実際に本発明を実施した場合の周波数ばらつき範囲(Hz)とDC有効分散しきい値との関係を計算した例を図7に示す。この例は、APCO P25規格に基づくシステムのフレームを用いてシミュレーションしたもので、BER=5%の環境下において、DC有効分散値毎にDC値(周波数ズレ計算値)のばらつき(5σ相当)を示している。なお、DC有効分散しきい値は、シンボル値(±1、±3)で計算した分散値を示す。
この図から明らかなように、DC有効分散しきい値によって、周波数のばらつき範囲が変化する。例えば、周波数安定度の許容範囲が160Hzの場合は、DC有効分散しきい値を1に設定し、許容範囲が200Hzの場合は、DC有効分散しきい値を4に設定すればよいことが分かる。
On the other hand, in the present invention, such a problem can be eliminated as shown in FIG. That is, FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the dispersion value δ 2 in the SYNC synchronization detection and the DC effective dispersion threshold, and δ 2 becomes smaller as the communication quality (synchronization state) is better. (The level is zero in the ideal state). Therefore, if a DC effective dispersion threshold value (solid line) having a level smaller than that of the synchronization threshold value (one-dot chain line) is set, as shown in FIG. However, if the communication quality is poor and it is not preferable for maintaining the frequency stability required by the system, it is possible to determine that fact and control the frequency not to be corrected. Therefore, according to this circuit and the control method, transmission and reception can be performed while guaranteeing the frequency accuracy required in the system between the base station and the portable wireless device.
FIG. 7 shows an example of calculating the relationship between the frequency variation range (Hz) and the DC effective dispersion threshold when the present invention is actually implemented. This example is a simulation using a system frame based on the APCO P25 standard. In an environment where BER = 5%, variation (corresponding to 5σ) of DC value (frequency deviation calculated value) for each DC effective dispersion value is shown. Show. Note that the DC effective dispersion threshold indicates a dispersion value calculated using symbol values (± 1, ± 3).
As is apparent from this figure, the frequency variation range varies depending on the DC effective dispersion threshold. For example, when the allowable range of the frequency stability is 160 Hz, the DC effective dispersion threshold is set to 1, and when the allowable range is 200 Hz, the DC effective dispersion threshold is set to 4. .

本発明は以上説明した例に限定する必要はなく、種々変形が可能である。例えば、発振周波数を補正するタイミングとして、同期検出時やデータ検出時を避けて行うことにより、周波数制御による周波数の変動に起因して、検出中のデータにエラーが発生することを防止することも可能であろう。また、それ以前の周波数誤差が許容範囲内である場合であって、現在の処理における周波数誤差が、それ以前の周波数補正における周波数誤差と比較して僅少(一定値以下)である場合は周波数補正処理を行わないことにすれば、周波数補正によるビットエラー発生を低減する上で有用であろう。
また、シンボル誤差平均値(E)を求めるシンボル誤差平均演算手段(処理)における「全シンボル」として、一つのフレームの全シンボルに限定する必要はなく、目的とするシンボル誤差平均が得られる数であればよいが、更に、受信品質状態に応じて必要最小限のシンボル数に変更するように構成し、又は、制御することも、迅速なAFC制御を行う上で有効な場合があろう。
更に、上述した実施形態のAFC回路、又はAFC制御方法を、それぞれプログラム化すれば、DSPやCPUを搭載した通信機にこれらプログラムやデータをインストールすることによって、本発明を実施することが可能である。
The present invention need not be limited to the examples described above, and various modifications are possible. For example, the timing to correct the oscillation frequency can be avoided by avoiding synchronization detection and data detection, thereby preventing errors in data being detected due to frequency fluctuations due to frequency control. It will be possible. If the previous frequency error is within the allowable range, and the frequency error in the current processing is very small (less than a certain value) compared to the frequency error in the previous frequency correction, the frequency correction If processing is not performed, it will be useful in reducing the occurrence of bit errors due to frequency correction.
Further, the “all symbols” in the symbol error average calculation means (process) for obtaining the symbol error average value (E) need not be limited to all symbols in one frame, but can be a number that can obtain a target symbol error average. However, it may be effective to perform quick AFC control by further configuring or controlling the number of symbols to be the minimum necessary number according to the reception quality state.
Furthermore, if the AFC circuit or the AFC control method of the above-described embodiment is programmed, the present invention can be implemented by installing these programs and data in a communication device equipped with a DSP or CPU. is there.

6 FM検波器、7 シンボル検出部、10 フレーム同期検出部(SYNC同期検出部)、11 局部発振器(VC-TCXO)、13 電圧制御発振器(VCO)、18 SYNC分散値計算部、19 同期判定部、20 SYNC部DC計算部、21 DC判定部 6 FM detector, 7 symbol detector, 10 frame sync detector (SYNC sync detector), 11 local oscillator (VC-TCXO), 13 voltage controlled oscillator (VCO), 18 SYNC variance value calculator, 19 sync determiner , 20 SYNC unit DC calculation unit, 21 DC determination unit

Claims (4)

受信信号波形から同期ワード候補シンボルデータを取得し、既知の同期ワードデータとの誤差分散値を求め、そしてこの誤差分散値を同期判定用しきい値と比較することによって同期判定を行う同期判定手段と、
発振周波数を制御可能な局部発振手段と
前記同期ワード候補シンボルデータに基づいて、周波数ズレに応じて発生する直流オフセット量を検出するオフセット量検出手段と、
同期状態の良否を判断するDC有効分散しきい値比較手段と、を有し、
前記DC有効分散しきい値比較手段は、
前記同期判定手段が同期判定のために用いる前記同期判定用しきい値よりも良好な同期状態を判断するための第二のしきい値としてDC有効分散しきい値が設定され、前記同期ワード判断手段により同期検出と判断された状態において、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に、前記直流オフセット量に対応して前記局部発振手段の周波数補正を行い、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好でないと判断された場合には、前記直流オフセット量に対応した前記局部発振手段の周波数補正は行わないことを特徴とするデジタル無線機のAFC回路。
Synchronization determination means for acquiring synchronization word candidate symbol data from a received signal waveform, obtaining an error variance value with known synchronization word data , and comparing the error variance value with a synchronization determination threshold value. When,
Local oscillation means capable of controlling the oscillation frequency ;
An offset amount detecting means for detecting a DC offset amount generated according to a frequency shift based on the synchronization word candidate symbol data;
DC effective dispersion threshold value comparison means for judging the quality of the synchronization state,
The DC effective variance threshold value comparison means includes:
The synchronization determination means sets the DC effective dispersion threshold as a second threshold value for determining good synchronization state than the synchronization determination threshold value used for determining synchronization, the sync word determined in the state in which it is determined that the synchronization detection by means, when the error distribution is determined to better than DC effective dispersion threshold, have rows frequency correction of the local oscillator means in response to the DC offset, the An AFC circuit of a digital radio , wherein when the error variance is determined not to be better than the DC effective variance threshold, the frequency of the local oscillation means corresponding to the DC offset amount is not corrected .
請求項1記載のデジタル無線機のAFC回路において、
前記同期判定手段は、同期ワード候補シンボルデータ(Xi)と前記既知の同期ワードシンボルデータ(fsi)とのシンボル誤差(Yi)を求めるシンボル誤差演算手段と、前記シンボル誤差演算手段によって求めた全シンボルに対するシンボル誤差平均値(E)を求めるシンボル誤差平均演算手段と、
前記シンボル誤差演算手段によって求めた同期ワード候補の各シンボル誤差(Yi)と前記シンボル誤差平均値(E)との減算を行うシンボル誤差平均減算手段と、前記同期ワード候補全シンボルについて、前記シンボル誤差平均減算値の自乗値から誤差分散値(δ2)を算出する誤差分散演算手段と、前記誤差分散値(δ2)を予め設定した同期判定用しきい値と比較することによって、当該同期ワード候補が同期ワードであるか否かを判断する同期ワード判断手段を備えたものであり、
前記DC有効分散しきい値比較手段は前記同期ワード判断手段により同期検出と判断された状態において、前記誤差分散値(δ2)を前記DC有効分散しきい値と比較し、同期状態がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に、前記シンボル誤差平均値(E)を前記直流オフセット量とみなし、この直流オフセット量に対応して前記局部発振手段の周波数補正を行うことを特徴とするデジタル無線機のAFC回路。
In the AFC circuit of the digital wireless device according to claim 1,
The synchronization determination means is obtained by a symbol error calculation means for obtaining a symbol error (Y i ) between the synchronization word candidate symbol data (X i ) and the known synchronization word symbol data (fs i ), and the symbol error calculation means. Symbol error average calculating means for obtaining a symbol error average value (E) for all symbols,
Symbol error average subtracting means for subtracting each symbol error (Y i ) of the synchronization word candidate obtained by the symbol error calculation means and the symbol error average value (E), and for all symbols of the synchronization word candidate, the symbol The error variance calculation means for calculating the error variance value (δ 2 ) from the square value of the error average subtraction value and the error variance value (δ 2 ) are compared with a preset synchronization determination threshold value to thereby determine the synchronization. A synchronization word determination means for determining whether or not the word candidate is a synchronization word;
The DC effective dispersion threshold comparison means, in a state where it is determined that the synchronization detection by the synchronization word determination means, the error distribution value ([delta] 2) compared to the DC effective dispersion threshold, the synchronization status DC The symbol error average value (E) is regarded as the DC offset amount when it is determined to be better than the effective dispersion threshold, and the frequency of the local oscillating means is corrected in accordance with the DC offset amount. AFC circuit of digital radio.
受信信号波形から同期ワード候補シンボルデータを取得し、既知の同期ワードデータとの誤差分散値を求め、そしてこの誤差分散値を同期判定用しきい値と比較することによって同期判定を行う同期判定処理と、
局部発振手段を用いて発振周波数を制御する発振制御処理
前記同期ワード候補シンボルデータに基づいて、周波数ズレに応じて発生する直流オフセット量を検出するオフセット量検出処理と、
同期状態の良否を判断するDC有効分散しきい値比較処理と、を有し、
前記DC有効分散しきい値比較処理は、
前記同期判定処理が同期判定のために用いる前記同期判定用しきい値よりも良好な同期状態を判断するための第二のしきい値としてDC有効分散しきい値が設定され、前記同期判定処理により同期検出と判断された状態において、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に前記直流オフセット量に対応して前記発振制御処理に対して周波数補正を行い、前記誤差分散がDC有効分散しきい値より良好でないと判断された場合には、前記直流オフセット量に対応した前記発振制御処理に対して周波数補正は行わないことを特徴とするデジタル無線機のAFC制御方法。
Synchronization determination processing for acquiring synchronization word candidate symbol data from a received signal waveform, obtaining an error variance value with known synchronization word data , and comparing the error variance value with a threshold value for synchronization determination. When,
An oscillation control process for controlling the oscillation frequency using a local oscillation means ;
Based on the synchronization word candidate symbol data, an offset amount detection process for detecting a DC offset amount generated according to a frequency shift;
DC effective dispersion threshold comparison processing for determining whether the synchronization state is good or bad,
The DC effective variance threshold value comparison process is:
The synchronization determination process is DC effective dispersion threshold as a second threshold value for determining the synchronization determination for better synchronization state than the threshold used for synchronization determination is set, the synchronization determination processing If the error variance is determined to be better than the DC effective variance threshold value in the state where the synchronization detection is determined by the above , frequency correction is performed on the oscillation control process corresponding to the DC offset amount, and the error A frequency control is not performed for the oscillation control process corresponding to the DC offset amount when it is determined that the variance is not better than the DC effective variance threshold , the AFC control method for a digital radio device .
請求項3記載のデジタル無線機のAFC制御方法において、
前記同期判定処理は、同期ワード候補シンボルデータ(Xi)と前記既知の同期ワードシンボルデータ(fsi)とのシンボル誤差(Yi)を求めるシンボル誤差演算処理と、前記シンボル誤差演算処理によって求めた全シンボルに対するシンボル誤差平均値(E)を求めるシンボル誤差平均演算処理と、
前記シンボル誤差演算処理によって求めた同期ワード候補の各シンボル誤差(Yi)と前記シンボル誤差平均値(E)との減算を行うシンボル誤差平均減算処理と、前記同期ワード候補全シンボルについて、前記シンボル誤差平均減算値の自乗値から誤差分散値(δ2)を算出する誤差分散演算処理と、前記誤差分散値(δ2)を予め設定した同期判定用しきい値と比較することによって、当該同期ワード候補が同期ワードであるか否かを判断する同期ワード判断処理を含むものであり、
前記DC有効分散しきい値比較処理は、前記同期ワード判断処理により同期検出と判断された状態において、前記誤差分散値(δ2)を前記DC有効分散しきい値と比較し、同期状態がDC有効分散しきい値より良好と判断された場合に、前記シンボル誤差平均値(E)を前記直流オフセット量とみなし、この直流オフセット量に対応して前記発振制御処理に対して周波数補正を行う処理とを含むことを特徴とするデジタル無線機のAFC制御方法。
In the AFC control method of the digital radio according to claim 3,
The synchronization determination process is obtained by a symbol error calculation process for obtaining a symbol error (Y i ) between the synchronization word candidate symbol data (X i ) and the known synchronization word symbol data (fs i ), and the symbol error calculation process. Symbol error average calculation processing for obtaining a symbol error average value (E) for all symbols,
Symbol error average subtraction processing for subtracting each symbol error (Y i ) of the synchronization word candidate obtained by the symbol error calculation processing and the symbol error average value (E), and for all symbols of the synchronization word candidate, the symbol An error variance calculation process for calculating an error variance value (δ 2 ) from the square value of the error average subtraction value and the error variance value (δ 2 ) are compared with a preset synchronization determination threshold value to thereby determine the synchronization Including a synchronization word determination process for determining whether a word candidate is a synchronization word,
The DC effective dispersion threshold comparison processing, in a state where it is determined that the synchronization detection by the synchronization word determination processing, the error distribution value ([delta] 2) compared to the DC effective dispersion threshold, the synchronization status DC When it is determined that the value is better than the effective dispersion threshold, the symbol error average value (E) is regarded as the DC offset amount, and the oscillation control processing is frequency corrected in accordance with the DC offset amount. A method for controlling an AFC of a digital radio device.
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