CN1060896C - 自动频率控制方法及使用这种方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种自动频率控制装置，包括：采样部分，用来按照相移键控方法对传输的信号进行采样，相位差检测器，用来检测当前采样信号和前一个采样信号之间的相位差，以及判定器，用来使用在传输期间的相位量化特性确定最接近于传输信号的相位的参考相位。由距离引起的在载波频率和接收机本地振荡频率之间的频率偏移，或由多普勒移位引起的在MPSK通信方法中的上述频率偏移被确定为检测的相位差信息和确定的参考相位信息之间的相位差。

Description

自动频率控制方法及使用这种方法的装置

本发明涉及一种自动频率控制(AFC)的方法及其装置，更具体地说，涉及一种自动频率控制方法及装置，用来检测被M相相移键控调制和传输的信号中的同步信号。

因为数字传输技术能保证高的传输质量并提高频率利用率而得到广泛应用。利用这种技术，利用同步检测方法的接收机在从调制之后被传输的信号中检测同步信号之后进行信号解调处理。为了检测收到的信号中的同步信号，接收机中本地载波的振荡频率必须和调制的载波的频率相匹配并且应当没有相位差。这样，原始信号可以被正确地检测。为此，本地载波信号和被调制的信号的载波同步。参照图1、2A和2B将说明检测接收到的信号中的同步信号的常规技术。

图1所示为用于常规的正交(quadrature)相移键控(QPSK)解调技术的自动频率控制装置的方块图。

在图1中，接收到的信号S(t)输入给乘法器11和12。乘法器11、12用从电压控制振荡器(VCO)19输出的且具有90°相位差的第一、第二本地载波乘以收到的信号。此处第一、第二本地载波可分别用2cosω₁t和2sinω₁t表示。

乘法器11和12的输出信号分别由低通滤波器13和14进行低通滤波，以便成为基带信号。当在收到的信号中不包括高斯(Gaus-sian)噪声时，收到的信号可以表示为Acos〔ω₀t+Φ(t)〕。低通滤波器13输出表示为Acos〔△ωt+Φ(t)〕的I通道(同相)信号I(t)，并且低通滤波器14输出表示为Asin〔△ωt+Φ(t)〕的Q通道(正交的)信号Q(t)。此处△ω=ω₁-ω₀。

低通滤波器13和14的输出信号分别在模数转换器(A／D)15、16中被数字化，并作为解调信号输出。同时，数字化的信号(I_k和Q_k)被输入到频率检测器17。

由A／D转换器15、16输出的信号对于每一符号周期T_b各有一改变的相位Φ(t)。例如，在正交相移键控中，相位Φ(t)为45°、135°、-45°或-135°，并且根据发送端的比特流信息和符号周期T_b而改变。

频率检测器17接收两个通道的信号I_k和Q_k，从而产生频率偏移信息V(t)。频率偏移是因为接收机的实际振荡频率(本地载波)和收到的载波频率不一致而产生的。

频率偏移信息V(k)通过循环滤波器(loop filter)18输入给VCO19。根据输入频率偏移信息，VCO19产生第一、第二本地载波。第一、第二本地载波具有相同的频率和90°的相位差，以便产生I通道和Q通道信号。

检测上述频率偏移信息的技术在“AFC Tracking Algo-rithms”IEEE Transactions on Commumication，Vol．COM-32，No．8，PP．935-947中讨论了。

图2表示上述参考文献中披露的使用叉积(cross product)的频率检测器。

经过采样并被数字化的I通道信号I_k，被加到延迟电路(D)21和乘法器24，同样经过采样并被数字化的Q通道信号Q_k，被加于延迟电路22和乘法器23。乘法器23使延迟的I通道信号乘以输入Q通道信号，乘法器24把延迟的Q通道信号乘以输入I通道信号。

减法器25从乘法器23的输出信号中减去减法器24的输出信号，并产生根据采样周期T_s和符号周期T_b确定的频率偏移信息V(k)。

这就是说，当采样周期T_s和符号周期T_b相同时，即T_s=T_b时，减法器25按下述方式产生频率偏移信号V(k)：

此处，假定△ω=ω₁-ω₀，Φ(t)=Φ_k，KT_s≤t＜(k+1)T_s以及θ_k=Φ_k-Φ_k-1。

在另一方面，当T_s＜T_b(过量采样：T_b=nT_s，其中n＞1)，则由减法器25产生的频率偏移信息V(k)如式(20)所示：

此处，当k不等于nl时，则有：

并且，当k等于nl时，则：I_k=Acos(△ωkT_s+φ_l)           …(14)I_k-1=Acos[△ω(k-1)T_s+φ_l-1]     …(15)Q_k=Asin(△ωkT_s+φ_l)           …(16)Q_k-1=Asin[△ω(k-1)T_s+φ_l-1]     …(17)

∴V(k)=Q_kI_k-1-I_kQ_k-1

  =A²sin(△ωT_s+φ_l)

其中l=k／n，并且l是不超过〔x〕=x的整数。

图2B表示一种使用反正切操作的频率检测器。反正切部分27接收两个通道的信号(Q_k和I_k)并取Q通道信号Q_k作为分子、I通道信号I_k作为分母进行反正切操作。反正切部分27的输出信号输入到微分器28，它产生由式21和22表示的频率偏移信息V(k)。

首先，由式1和3，当T_s=T_b时，F(k)被定义如下：F(k)=tan^-1(Q_k／I_k)

=△ωkT_s+φ_k∴V(k)=F(k)-F(k-1)

  =△ω(k-k+1)T_s+(φ_k-φ_k-1)

  =△ωT_s+θ_k                   …(21)在过量采样且k≠nl的情况下，由式8和式10得到F(k)=tan^-1(Q_k／I_k)

  =△ωkT_s+φ_l并且从式9和11，得到F(k-1)=tan^-1(Q_k-1／I_k-1)

    =△ω(k-1)T_s+φ_l∴V(k)=F(k)-F(k-1)

  =△ωT_s在另一方面，在k=nl的过量采样情况下，从式14、16得到

F(k)=tan^-1(Q_k／I_k)

    =△ωkT_s+φ_l并且从式15、17得到

F(k-1)=tan^-1(Q_k-1／I_k-1)

      =△ω(k-1)T_s+φ_l-1

∴V(k)=F(k)-F(k-1)

      =△ωT_s+φ_l-φ_l-1

      =△ωT_s+θ_l因此，

V(k)=△ωT_s           for k≠nl

V(k)=△ωT_s+θ_l       for k=nl    …(22)其中l=k／n且l是不超过〔x〕=x的整数。

上式21表示在T_s等于T_b时的微分器28的输出信号，式22表示在过量采样时，即T_s＜T_b以及T_b=nT_s时微分器28的输出信号。为了检测准确的频率，其值按照传输信息而改变的θ_k和θ_l项从公式中排除了。这里θ_k和θ_l表示从当前符号周期传输的相位信息和从直接的前一个符号周期传输的相位信息之间的差，就是说，在传输期间符号之间的相位差。以后把θ_k称为传输相位信息。

同时，具有一个相位差检测器的用于完成上述反正切操作并实现AFC功能的QPSK解调器在欧洲专利申请No．0526836 A2中披露了。

然而，如式7和21所示，在采样频率等于符号速率的情况下，在公式中包括传输相位信息θ_k。因而便不可能检测直接正比于频率偏移△ω的精确的频率。此外，在过量采样的情况下，如式20和22所示，因为传输相位信息θ_l留在经受符号变换的采样中，所以不可能检测精确的频率。

虽然根据过量采样的程度可以改善频率检测的性能，但对于20MHz以上的符号速率，过量采样的硬件成本则会增加例如直接广播卫星的情况。这问题也在微分AFC电路中或离散的付氏变换AFC电路中产生。

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自动频率控制方法，用来自动地控制频率，在根据相移键控方式传输采样信号之后，通过使用在传输期间的相位量化特性获得最接近于传输信号相位的参考相位以及当前采样信号和前一个采样信号之间的相位差，并检测频率偏移。

本发明的另一个目的在于提供一种实施上述方法的自动频率控制装置。

为实现本发明的目的，按照本发明的自动频率控制方法，其中接收MPSK调制的信号，使用该调制信号的相位信息产生频率偏移信号，并根据所述频率偏移信号控制接收机的振荡频率，该方法包括以预定的采用频率对被接收的信号采样的步骤，还包括：产生具有当前采样信号和前一个采样信号之间的相位差信息的相位检测信号；在调制信号的M相相移键控信号的参考相位值之中确定最接近于相位检测信号的相位差信息的参考相位，作为收到信号的传输相位信息；并根据相位差信息和确定的传输相位信息之间的相位差产生频率偏移信号。

为达到本发明的另一目的，按照本发明的自动频率控制装置，其中接收MPSK调制的信号，使用调制信号的相位信息产生频率偏移信号，并根据频率偏移信号控制接收机的振荡频率，该装置包括用来以预定的采用频率对被接收的信号采样并且输出采样信号的采样装置，还包括：相位差检测装置，用来接收来自采样装置的当前的采样信号并产生相位检测信号，该相位检测信号具有当前采样信号和其中存储的前一个采样信号之间的相位差信息；以及用来接收相位检测信号以便确定参考相位的装置，其中所述参考相位在调制信号的M相相移键控的参考相位值当中最接近于相位检测信号的相位差信息，作为接收信号的传输相位信息，该装置并根据相位差信息和传输相位信息之间的相位差产生确定的频率偏移信号。

本发明的上述目的和优点通过结合附图对实施例的详细说明可看得更清楚，其中：

图1是常规的QPSK解调的自动频率控制装置的方块图；

图2A、2B是常规的频率检测器的方块图；

图3表明按照本发明的传输相位信息和参考相位信号之间的关系；

图4是本发明最佳实施例的频率检测器的方块图；

图5频率偏移的判别曲线；

图6A、6B说明在QPSK的情况下如何由相位检测信号的实分量和虚分量确定传输相位信息；

图7是在QPSK情况下本发明另一个最佳实施例的频率检测器的方块图；

图8是在QPSK情况下本发明再一最佳实施例的频率检测器的方块图。

参照图3首先说明自动频率控制方法如下。

本发明的自动频率控制方法概括起来就是：对传输的信号以符号速率(symbol rate)采样，如果采样周期等于符号周期，就借助于传输相位信息的假设通过取消θ_k项来检测精确的频率。这就是说，借助于在用于M相相移键控的传输信息的几个参考相位中确定一个参考相位ψ_i作为参考相位来假设传输相位信息θ_k。这里使用相移键控的信号调制改变传输相位信息θ_k，以便传输信息。因此，按照本发明，检测频率偏移，使得通过从在当前采样信号和前一个采样信号之间的相位差信息中减去假设的传输相位信息(参考相位)来精确地实现自动频率控制。

现在详细说明自动频率控制的方法如下：

如果传输的是由M相相移键控(Keying)调制的信号，则接收机对收到的信号进行解调，并且由自动频率控制装置对输入信号进行采样。

采样信号R_k的大小r′_k随着噪声改变。因为采样信号包括频率偏移信号△ωT，采样信号R_k可由式23表示：此外T=T_s=T_b

如下面24式所示，如果使用当前采样信号R_k和前一个采样信号R_k-1进行标准化，所获得的信号中就具有相位差信息。因此，该信号被称作相位检测信号U_k，它是借助于补偿由噪声引起畸变的信号幅值而获得的。

如式24所示，相位检测信号U_k的相位差信号∠U总是满足下式25和26：∠U_k=θ_k+△ωT                   …(25)△ωT=∠U_k-θ_k                   …(26)

采样信号R_k是被接收的信号，相位检测信号U_k可用上式24计算。因此，如果按照传输的信息而改变的传输相位信息θ_k为已知，便可以精确地计算出频率偏移信号△ωT。

然而，在差分编码的情况下，传输相位信息θ_k被传输信息改变，并且本身可以用作传输信息。因此，如果频率控制装置不平稳地工作，接收机则不能精确地确定传输相位信息。为解决这一问题，可以借助于以恒定的符号间隔传输参考相位信息来检测频率偏移。然而，这方法对信号传输而言是效率低的。

因此，按照本发明，建议采用下述方法。

传输相位信息θ_k不是连续的值，而是由M相相移键控的参考相位量化的并被传输。在传输期间，传输相位信息θ_k被量化，从而具有如下面27式所示的参考相位值： ${\mathrm{\θ}}_k\∈\left\{{\mathrm{\ψ}}_i\right|{\mathrm{\ψ}}_i=0,\±\frac{2}{M}\mathrm{\π}{,\±\frac{4}{M}\mathrm{\π},\±\frac{6}{M}\mathrm{\π},...,\±\frac{M-2}{M}\mathrm{\π},\mathrm{\π}\}...\left(27\right)}_{}$

因此，即使在存在频率偏移时，符号之间的相位差也可以从采样信号和参考相位信号中检测出来，其中参考相位信号最接近于上述传输相位信息值中的每一个。

图3示意地表示本发明的传输相位信息和参考相位信号之间的关系。在用于选择最接近于传输相位信息θ_k的参考相位信号的范围按下述的式28确定的情况下，则确定在该范围内的传输相位信息θ_k和参考相位信号e^jψi具有相同的信息。-π／M＜△ωT＜n／M                        …(28)

因此，按照本发明的自动频率控制装置确定参考相位信号(图3中的e^jψi)为传输相位信息θ_k，它处于包括检测的相位检测信号U_k的图3中的边界线(虚线)之间。

对于相移键控来说，上式28中的参数M具有和参考相位信号e^jψi的数字相同的值。如果被认为是传输相位信息θ_k的参考相位信号e^jψi被确定，则可用下面的式31或30计算具有在上述公式25或26中表示的关系的频率偏移信号△ωT。

为了获得复数A和B以及两个复数的角度，使用式29获得频率偏移信号△ωT。 $\mathrm{Im}\left[\frac{{\mathrm{AB}}^{*}}{\left|A\right|\left|B\right|}\right]...\left(29\right)$ sin(△ωT)=Im[U_ke^-jψi]

      =Im[(C_k+jS_k)e^-jψi]

      =Im[(C_k+jS_k)×(cosψ_i-sinψ_i)]

      =S_kcosψ_i   C_ksinψ_i

      =△ωT                              …(30)△ωT=sin^-1(S_kcosψ_i-C_ksinψ_i)           …(31)

利用上式30，频率偏移信号可以比用式31更为简单地确定。使用上式23实现的装置可以检测具有可忽略的误差的频率偏移信号。

下面结合图4-6详细说明采用本发明的自动频率控制方法的装置。

图4是按照本发明的最佳实施例的频率检测器的方块图。图4所示的自动频率控制设备包括：采样部分30，相位差检测器32，判断器34，第一频率偏移信号发生器36，以及第二频率偏移信号发生器38。这里相位差检测器32可以包括使用24式的标准化装置，或者在需要大量计算的情况下，包括使用公式U_k′=R_kR_k-1 ^*的共轭复数运算器。

现在说明图4所示装置的工作情况。

采样部分30采样并输出被接收的并被解调的信号。按照本发明，信号的采样频率f_s设置成等于符号速率T_b，因而可使用较便宜的硬件。

当输入经过采样的信号R_k时，相差检测器32使用当前的采样信号R_k和存储在其中的前一个采样信号R_k-1产生相位检测信号U_k或U_k′。被外部控制信号(未示出)选择的标准化装置或共轭复数运算器在相位差检测器32处产生相位检测信号。由相位差检测器32产生的相位检测信号被加到判定器34和第一频率偏移信号发生器36。因为响应两个相位检测信号U_k和U_k′进行相同的操作，因而下面仅说明响应检测信号U_k的信号处理。

判定器34使用其中存储的临界值确定传输相位信息θ_k。就是说，在收到的信号可能具有的参考相位值当中，把最接近于包括在相位检测信号U_k内的相位差信息∠U_k的参考相位确定为调制信号的传输相位信息θ_k。这样，判定器34输出具有传输相位信息的参考相位信号e^jψi。第一频率偏移信号发生器36接收相位检测信号U_k和参考相位信号e^jψi并且产生第一频率偏移信号sin(△ωT)。

第一频率偏移信号发生器36利用上述式(30)实现，并且产生借助于对输入参考相位信号e^jψi和相位检测信号U_k进行共轭复数运算获得的复数值的虚数部分。当实现实际的电路时，第一频率偏移信号发生器36借助于接收判定器34的参考相位信息ψ_i和相位检测信号U_k的实部分量和虚部分量C_k和S_k，按照表达式S_kcosψ_i-C_ksinψ_i进行操作。

第一频率偏移信号sin(△ωT)由第一频率偏移发生器36输出，并被加于第二频率偏移发生器38。第二频率偏移发生器38输出输入的第一频率偏移信号sin(△ωT)的反正弦值。就是说，产生第二频率偏移信号△ωT。第一和第二频率偏移信号发生器36和38的所有的输出可通过使用频率偏移信息用于产生本地振荡信号。

图5所示为由频率偏移信号发生器产生的频率偏移信息。图5的特性曲线是在｜△ωT｜小于π／M，｜△f｜小于f_s／2M以及f_s等于1／T_b的条件下由鉴相器(discriminator)获得的。

由鉴相器获得的图5的曲线A和B是分别由第一频率偏移信号发生器36和第二频率偏移信号发生器38形成的。第一频率偏移信号发生器36产生一接近边界π／M的非线性鉴相曲线A。如果非线性鉴相曲线A是平坦的增函数，就不必要是线性的，例如曲线B。就是说，第一频率偏移信号发生器36的输出信号在实际装置中可用作频率偏移信息。

这里如果使用第二频率偏移信号发生器38，便可以使频率偏移信息的检测具有高的精度。不过这样存在增加计算量的问题。

图6-8表明本发明的自动频率控制方法应用于QPSK调制的情况。在QPSK调制中，按照公式(27)，参数M为4，参考相位ψ₀、ψ₁、ψ₂和ψ₃分别是0、π／2、π和-π／2。

相位检测信号U_k的实部分量和虚部分量C_k和S_k之间的和或差具有如图6A和图6B所示的关系。图6A表示sgn(C_k-S_k)，图6B表示sgn(C_k+S_k)。实部分量C_k和虚部分量S_k之间的和或差被确定为按符号函数被坐标轴和虚线对角线划分的区域之一。

符号函数定义如下：

sgn(x)=1    for x＞0

sgn(x)=0    for x=0

sgn(x)=-1   for x＜0

同时对应于图6A和6B中所确定的区域的参考相位信息ψ_i是

传输相位信息θ_k。这些关系总结如下：

(a)如果C_k-S_k＞0且C_k+S_k＞0，则ψ_i=0；

(b)如果C_k-S_k＜0，且C_k+S_k＞0，则ψ_i=π／2；

(c)如果C_k-S_k＜0，且C_k+S_k＜0，则ψ_i=π；以及

(d)如果C_k-S_k＞0且C_k+S_k＜0，则ψ_i=-π／2。

借助于由上述关系和式(30)确定的参考相位确定频率偏移信号△ωT，即

如果ψ_i=0，sin(△ωT)=S_k；

如果ψ_i=π／2，sin(△ωT)=-C_k；

如果ψ_i=π，sin(△ωT)=-S_k；以及

如果ψ_i=-π/2，sin(△ωT)=C_k。

总结上述便得到下式(32)：sin(△ωT)=C_ksgn[sgn(C_k-S_k)-sgn(C_k+S_k)]+S_ksgn[sgn(C_k-S_k)+sgn(C_k+S_k)…(32)

图7是本发明另一个实施例的频率检测器的方块图。图7的装置包括：采样部分30，相位差检测器32，以及使用与QPSK方法有关的公式(32)的频率偏移信号发生器40。

频率偏移信号发生器40包括：符号发生器41、42、45和46，减法器43，加法器44和49，以及乘法器47和48。这些元件按上述公式(32)连接。在图7中，第二频率偏移信号发生器38(图4)可以附加地连接于频率偏移信号发生器40的输出。

现在说明图7所示的装置，采样部分30输出以和符号速率相同的采样频率采样的信号R_k，相位差检测器32进行和图4中所示的相位差检测器相同的运算。

由相位差检测器32输出的相位检测信号U_k被送到第一、第二符号发生器41和42。同样，实部分量信号C_k被送到第一乘法器47，虚部分量信号S_k被送到第二乘法器48。第一符号发生器41输出关于相位检测信号U_k的实部和虚部分量之间的差(C_k-S_k)的符号函数的值作为第一符号。第二符号发生器42输出关于相位检测信号U_k的实部和虚部分量之和(C_k+S_k)的符号函数值作为第二符号信号。

加有第一、第二符号信号的减法器43从第一符号信号中减去第二符号信号并输出所得结果。第一加法器44接收第一、第二符号信号并将其加在一起，输出其结果。第三符号发生器45输出关于减法器43的输出的符号函数的结果值作为第三符号信号。第四符号发生器46输出关于加法器44的符号函数的结果值作为第四符号信号。

第一乘法器47使第三符号信号乘以实部分量信号C_k并输出其结果。第二乘法器48使第四符号信号乘以虚部分量信号S_k并输出其结果。第二加法器49接收乘法器47、48的输出并产生第一频率偏移信号sin(△ωT)。

图8是本发明另一实施例的频率检测器的方块图。图8的装置包括：采样部分30、相位差检测器32以及使用有关QPSK方法的公式(32)的频率偏移信号发生器50。

在频率偏移信号发生器50中，控制信号发生器51接收相位检测信号U_k，信号反相器52和53使相位差检测器32输出的信号分量C_k或S_k反相并输出反相后的信号，乘法器44根据由控制信号发生器51发生的选择控制信号(SEL)选择输入的信号，并输出其结果作为第一频率偏移信号sin(△ωT)。在图8中，第二频率偏移信号发生器38(图4)可以附带地连接于频率偏移信号发生器50的输出。

现在说明图8的装置的工作情况。当采样部分30输出以与符号速率相同的采样频率采样的信号R_k时，相位差检测器32进行与图4所示方块相同的运算。

相位检测信号U_k的实部分量信号C_k被第一信号反相器52反相，虚部分量信号S_k被第二信号反相器53反相。

控制信号发生器51的结构使其用来按照上述公式(32)发生选择控制信号(SEL)。这就是说，选择控制信号是代表sgn(C_k-S_k)和sgn(C_k+S_k)的逻辑积的两位的符号信号。

乘法器54通过选择控制信号在4个信号S_k、-S_k、C_k和-C_k当中选择一个信号并输出选取的信号。乘法器54的输出信号是第一频率偏移信号sin(△ωT)，它如果C_k-S_k＞0且C_k+S_k＞0，则为S_k，如果C_k-S_k＜0且C_k+S_k＞0则为-C_k，如果C_k-S_k＜0且C_k+S_k＜0，则为-S_k，如果C_k-S_k＞0且C_k+S_k＜0则为C_k。

在图7、图8的实施例中用来产生频率偏移信号△ωT的信号处理器的说明被省略了。然而，本领域的技术人员可以利用一个ROM表来构成这种接收表达式为sin(△ωT)的频率偏移信号的装置，以产生(△ωT)。

本发明可以用于使用所有MPSK调制类型的调制解调器的自动频率控制。

如上所述，本发明的装置检测由于距离而引起的载波频率和接收机的本地振荡频率之间的频率偏移或由多普勒移位引起的这种频率偏移，本发明的装置使用传输相位信息和当前采样信号和前一个采样信号之间的相位差信息，从而提供用于MPSK通信方法中的自动频率控制效果。

此外，按照本发明，使用以符号速率的频率采样的信号检测频率偏移，从而使得利用本发明可达到减少硬件成本的结果。

Claims (22)

1．一种自动频率控制方法，其中接收MPSK调制的信号，使用所述调制信号的相位信息产生频率偏移信号，并且根据所述频率偏移信号控制接收机的振荡频率，该方法包括以预定的采用频率对被接收的信号采样的步骤，其特征在于还包括下列步骤：

产生具有当前采样信号和前一个采样信号之间的相位差信息的相位检测信号；

确定参考相位作为所述接收信号的传输相位信息，所述参考相位最接近于所述调制信号的M相相移键控的参考相位值中的相位检测信号的相位差信息；以及

根据所述相位差信息和所述确定的传输相位信息之间的相位差产生频率偏移信号。

2．如权利要求1所述的自动频率控制方法，其中所述相位检测信号产生步骤包括标准化步骤，其中第一相位检测信号U_k按下式产生：其中使用了当前采样信号R_k和前一个采样信号R_k-1。

3．如权利要求1的自动频率控制方法，其中所述相位检测信号发生步骤包括复数共轭运算步骤，其中利用当前采样信号R_k和前一个采样信号R_k-1按下式产生第二相位检测信号U_k′： ${U\′}_k=R_k{R}_{k-1}^{*}$

4．如权利要求2所述的自动频率控制的方法，其中所述频率偏移信号发生步骤包括第一频率偏移信号发生步骤，其中使用参考相位ψ_i和所述相位检测信号U_k，按下式产生第一频率偏移信号Sin(△ωT)： $\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\Δ\ωT}\right)=\mathrm{Im}\left[U_k{e}^{-\mathrm{j\ψi}}\right]$

5．如权利要求4的自动频率控制方法，其中所述频率偏移信号产生步骤还包括第二频率偏移信号发生步骤，其中使用所述第一频率偏移信号sin(△ωT)的相位产生第二频率偏移信号△ωT。

6．如权利要求5的自动频率控制方法，其中在所述传输相位信息确定步骤中，当所述相位检测信号U_k的相位差信息∠U_k包括处于按照M相相移键控的参考相位的M数确定的-π／M和π／M之间的第二频率偏移信号△ωT时，且当所述相位差信息∠U_k、第二频率偏移△ωT和传输相位信息θ_k满足△ωT=∠U_k-θ_k时，参考相位ψ_i被确定为最接近于所述相位差信息的参考相位。

7．一种自动频率控制装置，其中接收MPSK调制的信号，使用调制信号的相位信息产生频率偏移信号，并且根据频率偏移信号控制接收机的振荡频率，该装置包括用来以预定的采用频率对被接收的信号采样并且输出采样信号的采样装置，其特征在于还包括：

相位差检测装置，用来接收所述采样装置的当前的采样信号并且产生具有当前采样信号和其中存储的前一个采样信号之间的相位差信息的相位检测信号；以及

用于接收所述相位检测信号的频率偏移信号产生装置，以便确定一个参考相位作为所述接收信号的传输相位信息，所述参考相位最接近于所述调制信号的M相相移键控的参考相位值中的所述相位检测信号的所述相位差信息，并且用来产生根据所述相位差信息和所述传输相位信息之间的相位差确定的频率偏移信号。

8．如权利要求7的自动频率控制装置，其中所述相位差检测装置包括标准化装置，用来接收当前的采样信号和前一个采样信号并产生所述相位检测信号。

9．如权利要求7的自动频率控制装置，其中所述相位差检测装置包括复数共轭运算装置，用来接收当前采样信号和前一个采样信号并产生所述相位检测信号。

10．如权利要求7所述的自动频率控制装置，其中所述频率偏移信号产生装置包括：

判定装置，用来存储由所述参考相位值确定的多个临界值，接收所述相位检测信号并输出由所述相位检测信号的相位差信息和所述多个临界值确定的参考相位值；以及

第一频率偏移信号发生器，用于接收所述传输相位信息和所述相位检测信号并产生第一频率偏移信号，该信号是在收到的传输相位信息和相位检测信号之间通过进行复数共轭运算所产生的虚部分量。

11．如权利要求10的自动频率控制装置，其中所述第一频率偏移发生器接收所述参考相位信号e^-jφi和来自所述判定装置的所述相位检测信号U_k并产生按下式确定的第一频率偏移信号sin(△ωT)：

sin(△ωT)=Im[U_ke^-jψi]

          =S_kcosψ_i-C_ksinψ_i．

12．如权利要求11的自动频率控制装置，其中还包括第二频率偏移信号发生器，用来接收所述第一频率偏移信号sin(△ωT)并通过反正弦运算产生第二频率偏移信号△ωT。

13．如权利要求12的自动频率控制装置，其中在所述判定装置中，当所述相位检测信号U_k的相位差信息∠U_k包括处于根据相移键控的参考相位的M数确定的-π／M和π／M之间的第二频率偏移信号△ωT时，并且当所述相位差信息∠U_k，第二频率偏移信号△ωT和传输相位信息θ_k满足△ωT=∠U_k-θ_k时，参考相位ψ_i就被确定为参考相位，它最接近于所述相位差信息。

14．如权利要求13所述的自动频率控制装置，其中所述采样装置以和符号速率相同的采样频率对所述接收信号进行采样。

15．如权利要求10的自动频率控制装置，其中所述第一频率偏移信号发生器包括：

第一符号发生器，用来接收QPSK调制的相位检测信号并产生第一符号信号，它是与借助于从构成所述相位检测信号的第一分量信号中减去构成所述相位检测信号的第二分量信号获得的差有关的符号函数的值；

第二符号发生器，用来产生第二符号信号，它是关于所述第一和第二分量信号之和的符号函数的值；

减法器，用来从所述第一符号信号中减去所述第二符号信号；

第一加法器，用来使第一和第二符号信号相加；

第三符号发生器，用来输出第三符号信号，它是从所述减法器输出的信号的符号函数值；

第四符号发生器，用来输出第四符号，它是所述加法器输出的信号的符号函数值；

第一乘法器，用来使所述第一分量信号乘以所述第三符号发生器的输出信号；

第二乘法器，用来使所述第二分量信号乘以所述第四符号发生器的输出信号；以及

第二加法器，用来使所述第一、第二乘法器输出信号相加并产生所述第一频率偏移信号。

16．如权利要求15的自动频率控制装置，其中还包括第二频率偏移信号发生器，用来接收所述第一频率偏移信号并通过反正弦运算产生第二频率偏移信号。

17．如权利要求15的自动频率控制装置，其中所述第一分量信号是所述相位检测信号的实部分量，所述第二分量信号是所述相位检测信号的虚部分量。

18．如权利要求15的自动频率控制装置，其中所述采样装置以等于符号速率的频率采样所述接收的信号。

19．如权利要求10的自动频率控制装置，其中所述第一频率偏移信号发生器包括：

控制信号发生器，用来接收QPSK调制的相位检测信号，并产生选择控制信号，所述选择控制信号是按照第一符号函数值和第二符号函数值确定的，其中的所述第一符号函数值与从构成所述相位检测信号的第一分量信号中减去构成所述相位检测信号的第二分量信号所得的差有关，而所述第二符号函数值与所述第一和第二分量信号的和有关，所述控制信号发生器如此产生所述选择控制信号，使得如果第一和第二符号函数值大于零时则选择第一分量信号作为所述第一频率偏移信号，如果第一符号函数值小于零而第二符号函数值大于零时，则选择第一分量信号的反相信号作为所述第一频率偏移信号，如果第一和第二符号函数值小于零时，则选择第二分量信号的反相信号作为所述第一频率偏移信号，并且如果第一符号函数值大于零而第二符号函数值小于零时，则选择所述第二分量信号作为所述第一频率偏移信号；

第一信号反相器，用来反相并输出所述第一分量信号；

第二信号反相器，用来反相并输出所述第二分量信号；以及

选择装置，包括四个相连的信号输入端用来接收所述第一和第二分量信号以及所述第一、第二信号反相器的输出信号，并根据所述选择控制信号选择所述四个输入信号之一，并且输出所述选择的信号作为所述第一频率偏移信号。

20．如权利要求19的自动频率控制装置，其中还包括第二频率偏移信号发生器，用来接收所述第一频率偏移信号并通过反正弦运算产生第二频率偏移信号。

21．如权利要求19的自动频率控制装置，其中所述第一分量信号是所述相位检测信号的实部分量，而所述第二分量信号是所述相位检测信号的虚部分量。

22．如权利要求19的自动频率控制装置，其中所述采样装置以和符号速率相等的采样频率采样所述的接收信号。

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