JP2000307669A - 自動周波数制御方式 - Google Patents
自動周波数制御方式Info
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＦ帯域等で航空機同士のすれ違い時等に起
こりうる数１０〜数１００Ｈｚの周波数誤差を補償でき
る自動周波数制御方式を提供する。 【解決手段】 周波数誤差検出部２０が第１，第２の周
波数誤差推定ブロック８０，９０を有し、第１のブロッ
クが受信信号中のユニークワードと、格納された複数の
ユニークワードとの相互複素相関の極大値を検出し、そ
の際の周波数オフセットから受信信号の周波数誤差を推
定する。この値が閾値よりも大の場合、周波数誤差とし
て出力し、大でない場合、第２のブロック９０の動作に
移る。そこでは、受信信号のユニークワードと、受信側
で正負に故意に周波数オフセットを与えたユニークワー
ドとの複素相関演算を行い、周波数誤差を推定する。こ
の誤差に対する等価処理とｔａｎ-1演算とから最終周波
数誤差を推定する。これらの誤差によって、直交検波器
の正弦波を制御し、周波数誤差を補正する。
こりうる数１０〜数１００Ｈｚの周波数誤差を補償でき
る自動周波数制御方式を提供する。 【解決手段】 周波数誤差検出部２０が第１，第２の周
波数誤差推定ブロック８０，９０を有し、第１のブロッ
クが受信信号中のユニークワードと、格納された複数の
ユニークワードとの相互複素相関の極大値を検出し、そ
の際の周波数オフセットから受信信号の周波数誤差を推
定する。この値が閾値よりも大の場合、周波数誤差とし
て出力し、大でない場合、第２のブロック９０の動作に
移る。そこでは、受信信号のユニークワードと、受信側
で正負に故意に周波数オフセットを与えたユニークワー
ドとの複素相関演算を行い、周波数誤差を推定する。こ
の誤差に対する等価処理とｔａｎ-1演算とから最終周波
数誤差を推定する。これらの誤差によって、直交検波器
の正弦波を制御し、周波数誤差を補正する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、送信側から一定
長の伝送データ毎に、送受信ともに既知のパターンのユ
ニークワードが付加されたフレーム構成を有する信号が
変調され、送信信号として伝送される伝送系の自動周波
数制御方式に関し、特に、ＨＦ帯域のように比較的に長
い遅延を伴うマルチパスが存在し、かつ、送受信間に比
較的に大きな周波数誤差が存在する回線に適用される受
信回路に付加される自動周波数制御方式に関する。
長の伝送データ毎に、送受信ともに既知のパターンのユ
ニークワードが付加されたフレーム構成を有する信号が
変調され、送信信号として伝送される伝送系の自動周波
数制御方式に関し、特に、ＨＦ帯域のように比較的に長
い遅延を伴うマルチパスが存在し、かつ、送受信間に比
較的に大きな周波数誤差が存在する回線に適用される受
信回路に付加される自動周波数制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタル無線通信においては、変調信号
を固定発振器で直交準同期検波し、デジタル信号処理に
より復調を行う。しかし、送受信機間の局部発信周波数
の設定誤差や温度変動等により、検波後の信号には周波
数誤差によるビート成分が発生する。したがって、正し
い復調信号を得るためにはこれを補償する必要がある。
そこで、通常のデジタル無線通信の場合には、例えば、
同期捕捉用、あるいは、等化器のトレーニングのための
ユニークワードのような送受信側で既知である信号が伝
送データに付加されている。
を固定発振器で直交準同期検波し、デジタル信号処理に
より復調を行う。しかし、送受信機間の局部発信周波数
の設定誤差や温度変動等により、検波後の信号には周波
数誤差によるビート成分が発生する。したがって、正し
い復調信号を得るためにはこれを補償する必要がある。
そこで、通常のデジタル無線通信の場合には、例えば、
同期捕捉用、あるいは、等化器のトレーニングのための
ユニークワードのような送受信側で既知である信号が伝
送データに付加されている。
【０００３】受信機においては、受信信号の中のユニー
クワードと、受信機側で既知であるユニークワードとの
パターンの位相誤差を検出して周波数誤差を補償する方
法が従来から知られている。しかし、広帯域変調の場
合、マルチパス伝搬による周波数選択性フェージングの
影響により受信信号の中のユニークワードの波形が大き
く歪むために、前述の方法では正確に位相誤差が検出で
きず、周波数誤差を補償できない。そこで、通常では、
広帯域伝送時の周波数選択性フェージング対策のため
に、適応等化処理が適用されるが、この等化処理で補償
できる周波数誤差は、その等化処理で補償できる最大ド
ップラ周波数程度までである。
クワードと、受信機側で既知であるユニークワードとの
パターンの位相誤差を検出して周波数誤差を補償する方
法が従来から知られている。しかし、広帯域変調の場
合、マルチパス伝搬による周波数選択性フェージングの
影響により受信信号の中のユニークワードの波形が大き
く歪むために、前述の方法では正確に位相誤差が検出で
きず、周波数誤差を補償できない。そこで、通常では、
広帯域伝送時の周波数選択性フェージング対策のため
に、適応等化処理が適用されるが、この等化処理で補償
できる周波数誤差は、その等化処理で補償できる最大ド
ップラ周波数程度までである。
【０００４】上述の適応等化処理以外に広帯域伝送時で
あっても周波数誤差を補償できる他の方法としては、相
関ピーク検出型ＡＦＣ、および、ｔａｎ-1型ＡＦＣ、並
びに、これらの複合型ＡＦＣ等が知られているので、こ
れら３つについて概略を説明する。図４は、受信機の相
関ピーク検出型ＡＦＣ回路を示すブロック図である。送
信機側においては、ユニークワードを付加した状態で直
交変調を行い、Ｉ相とＱ相とを含む信号を送信する。こ
の送信信号を受信した受信機側においては、図４に示さ
れるように、直交検波部１０１が入力した受信信号に直
交検波を行い、Ｉ相とＱ相とに分離する。複素相関演算
器１０４は、Ｉ相の信号と、故意に＋ｆＨｚオフセット
させたユニークワード１０２とを入力し、両者の複素相
関を算出し、複素相関演算器１０５は、Ｑ相の信号と、
故意に−ｆＨｚオフセットさせたユニークワード１０４
とを入力し、両者の複素相関を算出する。電力計算部
は、複素相関の自乗和を以下に示されるように算出す
る。
あっても周波数誤差を補償できる他の方法としては、相
関ピーク検出型ＡＦＣ、および、ｔａｎ-1型ＡＦＣ、並
びに、これらの複合型ＡＦＣ等が知られているので、こ
れら３つについて概略を説明する。図４は、受信機の相
関ピーク検出型ＡＦＣ回路を示すブロック図である。送
信機側においては、ユニークワードを付加した状態で直
交変調を行い、Ｉ相とＱ相とを含む信号を送信する。こ
の送信信号を受信した受信機側においては、図４に示さ
れるように、直交検波部１０１が入力した受信信号に直
交検波を行い、Ｉ相とＱ相とに分離する。複素相関演算
器１０４は、Ｉ相の信号と、故意に＋ｆＨｚオフセット
させたユニークワード１０２とを入力し、両者の複素相
関を算出し、複素相関演算器１０５は、Ｑ相の信号と、
故意に−ｆＨｚオフセットさせたユニークワード１０４
とを入力し、両者の複素相関を算出する。電力計算部
は、複素相関の自乗和を以下に示されるように算出す
る。
【０００５】すなわち、 受信信号： ａn ＋ｊｂn （ｎ＝０，１，２，
〜，ｐ） オフセット信号： ｃn ＋ｊｄn （ｎ＝０，１，２，
〜，ｐ） とすると、
〜，ｐ） オフセット信号： ｃn ＋ｊｄn （ｎ＝０，１，２，
〜，ｐ） とすると、
【数１】 ただし、（ｎ＝０，１，２，〜，ｐ）である。
【０００６】ここで、それぞれ±ｆＨｚにオフセットさ
せたユニークワドの導出方法を式（２）および式（３）
を用いて以下に示す。まず、ユニークワードに対応した
±ｆＨｚのオフセットカーブを算出する（例：ユニーク
ワードのシンボル数＝２８シンボル数、キーイング＝１
５００ｂａｕｄ）。 虚部： ｙ＝sin （２π・（±ｆ／１５００）・Ｘ） 実部： ｚ＝cos （２π・（±ｆ／１５００）・Ｘ） ・・・・・（２）。ただし、（Ｘ＝０，１，２，〜，２７） 次に、ユニークワードと式（２）で算出した結果との複
素乗算を式（３）に示すように行う（例：ユニークワー
ドの振幅ａ） ユニークワード ： ａ＋ｊａ オフセットカーブ： ｚ＋ｊｙ （式（２）より） 複素乗算 ： （ａｚ−ａ）＋ｊ（ａｚ＋ａｙ） ・・・（３）
せたユニークワドの導出方法を式（２）および式（３）
を用いて以下に示す。まず、ユニークワードに対応した
±ｆＨｚのオフセットカーブを算出する（例：ユニーク
ワードのシンボル数＝２８シンボル数、キーイング＝１
５００ｂａｕｄ）。 虚部： ｙ＝sin （２π・（±ｆ／１５００）・Ｘ） 実部： ｚ＝cos （２π・（±ｆ／１５００）・Ｘ） ・・・・・（２）。ただし、（Ｘ＝０，１，２，〜，２７） 次に、ユニークワードと式（２）で算出した結果との複
素乗算を式（３）に示すように行う（例：ユニークワー
ドの振幅ａ） ユニークワード ： ａ＋ｊａ オフセットカーブ： ｚ＋ｊｙ （式（２）より） 複素乗算 ： （ａｚ−ａ）＋ｊ（ａｚ＋ａｙ） ・・・（３）
【０００７】上述の方法で±ｆＨｚオフセットさせたユ
ニークワード（例：オフセット量として±４０Ｈｚ、±
５０Ｈｚ、±６０Ｈｚ等を与える）と、受信信号に故意
にオフセットを与えた信号におけるユニークワードとの
複素相関演算結果から正負複素相関比を下記の式に従っ
て算出すると、正負複素相関比＝（+ｆ[Hz]offsttRESUL
T)/ (-ｆ[Hz]offsttRESULT）ただし、 +ｆ[Hz] offsttRESULT：＋fHz オフセットさせたユニー
クワードと、受信信号を故意にオフセットさせた入力信
号との複素相関自乗和 -ｆ[Hz] offsttRESULT：−fHz オフセットさせたユニー
クワードと、受信信号を故意にオフセットさせた入力信
号との複素相関自乗和 になる。また、図５を参照すれば、±５０Ｈｚそれぞれ
オフセットさせたユニークワードとの複素相関演算を行
うことで、ＨＦ帯域での航空機同士のすれ違い時のドッ
プラシフトやＳＳＢ離調等の場合に生じる周波数誤差を
補償することができることが分かる。
ニークワード（例：オフセット量として±４０Ｈｚ、±
５０Ｈｚ、±６０Ｈｚ等を与える）と、受信信号に故意
にオフセットを与えた信号におけるユニークワードとの
複素相関演算結果から正負複素相関比を下記の式に従っ
て算出すると、正負複素相関比＝（+ｆ[Hz]offsttRESUL
T)/ (-ｆ[Hz]offsttRESULT）ただし、 +ｆ[Hz] offsttRESULT：＋fHz オフセットさせたユニー
クワードと、受信信号を故意にオフセットさせた入力信
号との複素相関自乗和 -ｆ[Hz] offsttRESULT：−fHz オフセットさせたユニー
クワードと、受信信号を故意にオフセットさせた入力信
号との複素相関自乗和 になる。また、図５を参照すれば、±５０Ｈｚそれぞれ
オフセットさせたユニークワードとの複素相関演算を行
うことで、ＨＦ帯域での航空機同士のすれ違い時のドッ
プラシフトやＳＳＢ離調等の場合に生じる周波数誤差を
補償することができることが分かる。
【０００８】上述の結果によって、受信信号のユニーク
ワードと、±５０Ｈｚオフセットさせたユニークワード
との複素相関結果である複素相関系列が複素相関演算部
１０４，１０５から出力される。複素相関演算部１０
４，１０５から出力される複素相関系列は、電力計算部
１０６，１０７に入力され、それぞれ電力値である系列
自乗和が計算され、電力比算出部１０８に入力される。
電力比算出部１０８においては、正負複素相関比が算出
され、周波数誤差変換部１０９に出力され、周波数誤差
変換部１０９は、周波数誤差情報を平均化処理部１１０
に出力する。平均化処理部１１０は、平均化を行い、突
発的に生じると予想される演算結果の大幅なずれを吸収
する。平均化を行う式（４）を下に示す。
ワードと、±５０Ｈｚオフセットさせたユニークワード
との複素相関結果である複素相関系列が複素相関演算部
１０４，１０５から出力される。複素相関演算部１０
４，１０５から出力される複素相関系列は、電力計算部
１０６，１０７に入力され、それぞれ電力値である系列
自乗和が計算され、電力比算出部１０８に入力される。
電力比算出部１０８においては、正負複素相関比が算出
され、周波数誤差変換部１０９に出力され、周波数誤差
変換部１０９は、周波数誤差情報を平均化処理部１１０
に出力する。平均化処理部１１０は、平均化を行い、突
発的に生じると予想される演算結果の大幅なずれを吸収
する。平均化を行う式（４）を下に示す。
【０００９】
【数２】 このようにして検出された周波数誤差情報は、次フレー
ムの直交検波時において受信信号に与える逆回転の回転
量を制御する周波数誤差補正値として使用される。しか
し、この方法のみを用いた周波数自動制御方式では、周
波数選択性フェージングの影響を完全に除去することが
できないためデータ伝送の品質であるＢＥＲ（Bit Erro
r Rate）特性の劣化が見られる。
ムの直交検波時において受信信号に与える逆回転の回転
量を制御する周波数誤差補正値として使用される。しか
し、この方法のみを用いた周波数自動制御方式では、周
波数選択性フェージングの影響を完全に除去することが
できないためデータ伝送の品質であるＢＥＲ（Bit Erro
r Rate）特性の劣化が見られる。
【００１０】次に、ｔａｎ-1型ＡＦＣについて説明す
る。先ず、送受信ともに既知のユニークワードを基準と
し、検波後の受信ユニークワードの位相誤差を検出す
る。ユニークワード位相誤差検出には下記の式（５）、
すなわち、
る。先ず、送受信ともに既知のユニークワードを基準と
し、検波後の受信ユニークワードの位相誤差を検出す
る。ユニークワード位相誤差検出には下記の式（５）、
すなわち、
【数３】 ただし、 φs ：１シンボル当たりの誤差 Ｉ ：Ｉ相受信ユニークワード Ｑ ：Ｑ相受信ユニークワード ＵI ：Ｉ相ユニークワード ＵQ ：Ｑ相ユニークワード Ｎ ：ユニークワード長 を用い、ユニークワードの１シンボル間のみではなくユ
ニークワード長にわたって行い、平均化し、１シンボル
当たりの誤差（φs ）を求める。この平均化処理により
受信電力が減少した際にも正確に位相誤差が検出でき
る。
ニークワード長にわたって行い、平均化し、１シンボル
当たりの誤差（φs ）を求める。この平均化処理により
受信電力が減少した際にも正確に位相誤差が検出でき
る。
【００１１】次に、忘却係数λを０以上１未満の値に設
定し、上記の式（５）によって検出された位相誤差φに
対して、下記の式（６）
定し、上記の式（５）によって検出された位相誤差φに
対して、下記の式（６）
【数４】 によって平均化処理を行う。これは、周波数誤差は、フ
レーム間で急激に変動することは滅多に無いため、平均
化処理を入れることで、選択性フェージングによる受信
信号の歪みが大きく、等化出力の歪みも大きな場合にお
ける位相誤差の誤検出を低減させるためである。
レーム間で急激に変動することは滅多に無いため、平均
化処理を入れることで、選択性フェージングによる受信
信号の歪みが大きく、等化出力の歪みも大きな場合にお
ける位相誤差の誤検出を低減させるためである。
【００１２】次に、下記の式（７）
【数５】
【００１３】しかし、この方式のみを用いた場合、等化
器入力 前にＡＦＣ処理を行わねばならないため、周波
数選択性フェージングの影響を除去していない受信信号
のユニークワードを用いて演算を行わねばならず、演算
結果として得られる周波数誤差情報が実際の周波数誤差
とは全く異なったものとなってしまうために、相関ピー
ク検出型ＡＦＣのみを用いた場合と同様にＢＥＲ特性の
劣化が見られる。
器入力 前にＡＦＣ処理を行わねばならないため、周波
数選択性フェージングの影響を除去していない受信信号
のユニークワードを用いて演算を行わねばならず、演算
結果として得られる周波数誤差情報が実際の周波数誤差
とは全く異なったものとなってしまうために、相関ピー
ク検出型ＡＦＣのみを用いた場合と同様にＢＥＲ特性の
劣化が見られる。
【００１４】次に、上述の相関ピーク検出型ＡＦＣ方式
を先ず実行し、その結果をもとに一度周波数補正を行
い、その結果である系列におけるユニークワードを用い
てｔａｎ-1型ＡＦＣを行い、その結果を直交検波器に戻
して次フレームの周波数補正に用いる方法がある。しか
し、この方法では、周波数オフセットが大きい場合に、
正確な周波数誤差補正に時間がかかってしまうという欠
点が生じ、周波数選択性フェージングのドップラスプレ
ッドが大きい場合（等化器が動作できるドップラスプレ
ッド以上）に周波数補正が追従できないという現象が生
じる。
を先ず実行し、その結果をもとに一度周波数補正を行
い、その結果である系列におけるユニークワードを用い
てｔａｎ-1型ＡＦＣを行い、その結果を直交検波器に戻
して次フレームの周波数補正に用いる方法がある。しか
し、この方法では、周波数オフセットが大きい場合に、
正確な周波数誤差補正に時間がかかってしまうという欠
点が生じ、周波数選択性フェージングのドップラスプレ
ッドが大きい場合（等化器が動作できるドップラスプレ
ッド以上）に周波数補正が追従できないという現象が生
じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述したデジタル無線
通信の従来の自動周波数制御方式においては、周波数選
択性フェージングの影響を完全に除去することができな
いためデータ伝送の品質であるＢＥＲ特性が劣化した
り、周波数オフセットが大きい場合には、正確な周波数
誤差補正に時間がかかってしまったり、周波数選択性フ
ェージングのドップラスプレッドが大きい場合に周波数
補正が追従できないという欠点がある。
通信の従来の自動周波数制御方式においては、周波数選
択性フェージングの影響を完全に除去することができな
いためデータ伝送の品質であるＢＥＲ特性が劣化した
り、周波数オフセットが大きい場合には、正確な周波数
誤差補正に時間がかかってしまったり、周波数選択性フ
ェージングのドップラスプレッドが大きい場合に周波数
補正が追従できないという欠点がある。
【００１６】この発明は、上記問題に鑑み、ＨＦ帯域等
で航空機同士のすれ違い時のドップラシフトやＳＳＢ離
調時に起こりうる数１０〜数１００Ｈｚ（キャリア周波
数の数％のオーダ）の周波数誤差を補償できるＡＦＣ方
式を提供することを目的とする。
で航空機同士のすれ違い時のドップラシフトやＳＳＢ離
調時に起こりうる数１０〜数１００Ｈｚ（キャリア周波
数の数％のオーダ）の周波数誤差を補償できるＡＦＣ方
式を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、この発明は、送信側から一定長の伝送データ毎
に、送受信ともに既知のパターンのユニークワードが付
加されたフレーム構成を有する信号が変調された送信信
号が伝送される伝送系の自動周波数制御方式において、
受信側で前記伝送信号を受信し正弦波を用いて直交検波
する直交検波手段と、受信側において故意に周波数オフ
セットを与えたユニークワードを数Ｈｚステップで算出
格納するユニークワード算出格納手段と、前記受信信号
のユニークワードと前記算出格納されたユニークワード
との相互複素相関演算をそれぞれ行い、相関値の中の最
大値を検出し、順次に記憶する最大値記憶手段と、前記
最大値記憶手段に記憶された最大値配列の中の最も大き
い値である極大値を検出する極大値検出手段と、前記極
大値が得られた際の周波数オフセットから、受信信号が
もつ周波数誤差を推定する第１の周波数誤差推定手段
と、第１の周波数誤差推定手段によって推定された周波
数誤差が、予め与えられている閾値よりも大きいか否か
を判断し、大いと判断した場合には、前記周波数誤差を
前記受信信号のフレームにおける周波数誤差として出力
する推定手段切り替え手段と、推定手段切り替え手段が
第１の周波数誤差推定手段によって推定された周波数誤
差が、予め与えられている閾値よりも大きくないと判断
した場合には、検波後の受信信号におけるユニークワー
ドと、受信側で正負両方向に故意に周波数オフセットを
与えたユニークワードとの複素相関演算を行うことによ
って周波数誤差を推定する第２の周波数誤差推定手段
と、前記第１の周波数誤差推定手段、または、第２の周
波数誤差推定手段によって推定された周波数誤差に基づ
き、受信系列から得られた周波数誤差とは逆方向の回転
を与えることにより、受信系列に含まれる周波数誤差を
低減する第１の周波数補正手段と、第１の周波数補正手
段の出力に含まれる遅延歪みを等価する等価手段と、等
価手段によって波形等価がされた受信信号のユニークワ
ードと受信側で既知のユニークワードとのｔａｎ-1演算
から最終周波数誤差を推定する第３の周波数誤差推定手
段と、前記第１の周波数誤差推定手段、または、第２の
周波数誤差推定手段によって推定された周波数誤差と第
３の周波数誤差推定手段によって推定された最終周波数
誤差とを加算し、加算結果に基づいて直交検波器におい
て用いられる正弦波を制御し、次フレームの周波数誤差
を補正する第２の周波数補正手段とを有する。
ために、この発明は、送信側から一定長の伝送データ毎
に、送受信ともに既知のパターンのユニークワードが付
加されたフレーム構成を有する信号が変調された送信信
号が伝送される伝送系の自動周波数制御方式において、
受信側で前記伝送信号を受信し正弦波を用いて直交検波
する直交検波手段と、受信側において故意に周波数オフ
セットを与えたユニークワードを数Ｈｚステップで算出
格納するユニークワード算出格納手段と、前記受信信号
のユニークワードと前記算出格納されたユニークワード
との相互複素相関演算をそれぞれ行い、相関値の中の最
大値を検出し、順次に記憶する最大値記憶手段と、前記
最大値記憶手段に記憶された最大値配列の中の最も大き
い値である極大値を検出する極大値検出手段と、前記極
大値が得られた際の周波数オフセットから、受信信号が
もつ周波数誤差を推定する第１の周波数誤差推定手段
と、第１の周波数誤差推定手段によって推定された周波
数誤差が、予め与えられている閾値よりも大きいか否か
を判断し、大いと判断した場合には、前記周波数誤差を
前記受信信号のフレームにおける周波数誤差として出力
する推定手段切り替え手段と、推定手段切り替え手段が
第１の周波数誤差推定手段によって推定された周波数誤
差が、予め与えられている閾値よりも大きくないと判断
した場合には、検波後の受信信号におけるユニークワー
ドと、受信側で正負両方向に故意に周波数オフセットを
与えたユニークワードとの複素相関演算を行うことによ
って周波数誤差を推定する第２の周波数誤差推定手段
と、前記第１の周波数誤差推定手段、または、第２の周
波数誤差推定手段によって推定された周波数誤差に基づ
き、受信系列から得られた周波数誤差とは逆方向の回転
を与えることにより、受信系列に含まれる周波数誤差を
低減する第１の周波数補正手段と、第１の周波数補正手
段の出力に含まれる遅延歪みを等価する等価手段と、等
価手段によって波形等価がされた受信信号のユニークワ
ードと受信側で既知のユニークワードとのｔａｎ-1演算
から最終周波数誤差を推定する第３の周波数誤差推定手
段と、前記第１の周波数誤差推定手段、または、第２の
周波数誤差推定手段によって推定された周波数誤差と第
３の周波数誤差推定手段によって推定された最終周波数
誤差とを加算し、加算結果に基づいて直交検波器におい
て用いられる正弦波を制御し、次フレームの周波数誤差
を補正する第２の周波数補正手段とを有する。
【００１８】このような構成によれば、受信信号の中の
ユニークワードとユニークワード算出格納手段によって
算出格納された複数のユニークワードとの相互複素相関
が最大値記憶手段によって算出され、その中から極大値
が極大値検出手段によって検出され、極大値が得られた
際の周波数オフセットから第１の周波数誤差推定手段に
よって受信信号がもつ周波数誤差が推定される。この値
が閾値よりも大きい場合には、周波数誤差として出力さ
れ、この値が閾値よりも大きくない場合には、第２の周
波数推定手段の動作に移る。第２の周波数推定手段にお
いては、受信信号におけるユニークワードと、受信側で
正負両方向に故意に周波数オフセットを与えたユニーク
ワードとの複素相関演算が行われ、周波数誤差が推定さ
れる。これらの周波数誤差に等価処理が加えられ、ユニ
ークワードとのｔａｎ-1演算から最終周波数誤差が第３
の周波数誤差推定手段によって推定される。これらの周
波数誤差および最終周波数誤差によって、直交検波器に
おいて用いられる正弦波を制御し、次フレームの周波数
誤差を補正する。
ユニークワードとユニークワード算出格納手段によって
算出格納された複数のユニークワードとの相互複素相関
が最大値記憶手段によって算出され、その中から極大値
が極大値検出手段によって検出され、極大値が得られた
際の周波数オフセットから第１の周波数誤差推定手段に
よって受信信号がもつ周波数誤差が推定される。この値
が閾値よりも大きい場合には、周波数誤差として出力さ
れ、この値が閾値よりも大きくない場合には、第２の周
波数推定手段の動作に移る。第２の周波数推定手段にお
いては、受信信号におけるユニークワードと、受信側で
正負両方向に故意に周波数オフセットを与えたユニーク
ワードとの複素相関演算が行われ、周波数誤差が推定さ
れる。これらの周波数誤差に等価処理が加えられ、ユニ
ークワードとのｔａｎ-1演算から最終周波数誤差が第３
の周波数誤差推定手段によって推定される。これらの周
波数誤差および最終周波数誤差によって、直交検波器に
おいて用いられる正弦波を制御し、次フレームの周波数
誤差を補正する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図１は、この発明に
係わる自動周波数制御方式の適用された自動周波数制御
回路の構成を示すブロック図、図２は、図１の周波数誤
差検出部の第１の周波数誤差推定ブロックを示すブロッ
ク図、図３は、図１の周波数誤差検出部の第２の周波数
誤差推定ブロックを示すブロック図である。図１に示さ
れるように、直交検波部１０は、分波器１１と、π／２
シフト演算器１２と、乗算器１３，１４とから構成され
ている。分波器１１は、受信信号を２波に分波する。乗
算器１３は、分波器１１からの受信信号と、π／２シフ
ト演算器１２によってπ／２だけシフトされた正弦波と
を入力し、乗算処理をしてＩ相信号を出力する。乗算器
１４は、分波器１１からの受信信号と、正弦波とを入力
し、乗算処理をしてＱ相信号を出力する。乗算器１３，
１４から出力されたＩ相／Ｑ相信号は、周波数誤差検出
部２０に引き渡される。
いて添付図面に基づいて説明する。図１は、この発明に
係わる自動周波数制御方式の適用された自動周波数制御
回路の構成を示すブロック図、図２は、図１の周波数誤
差検出部の第１の周波数誤差推定ブロックを示すブロッ
ク図、図３は、図１の周波数誤差検出部の第２の周波数
誤差推定ブロックを示すブロック図である。図１に示さ
れるように、直交検波部１０は、分波器１１と、π／２
シフト演算器１２と、乗算器１３，１４とから構成され
ている。分波器１１は、受信信号を２波に分波する。乗
算器１３は、分波器１１からの受信信号と、π／２シフ
ト演算器１２によってπ／２だけシフトされた正弦波と
を入力し、乗算処理をしてＩ相信号を出力する。乗算器
１４は、分波器１１からの受信信号と、正弦波とを入力
し、乗算処理をしてＱ相信号を出力する。乗算器１３，
１４から出力されたＩ相／Ｑ相信号は、周波数誤差検出
部２０に引き渡される。
【００２０】周波数誤差検出部２０は、第１，第２の周
波数誤差推定ブロック８０，９０を含んでいる。図２に
示される第１の周波数誤差推定ブロック８０において、
複素相関演算部８１は、Ｉ相／Ｑ相に分離された受信信
号の中のユニークワードＵＷと、オフセットＵＷ演算部
８２によって算出されたオフセットＵＷとの相互複素相
関列を算出する。最大値検出部８３は、複素相関演算部
８１によって算出された相互複素相関列の中の最大値を
検出し、検出した最大値を最大値配列メモリ８４に格納
する。その後、オフセットカウンタ８５がカウントをイ
ンクリメントし、インクリメントの結果が規定値内なら
ば、オフセットＵＷ演算部８２の演算を繰り返し実行さ
せる。この場合、インクリメントステップおよび初期値
は、所望の値に設定することにより対環境性について柔
軟性をもたせることができる。ここでは、一例として、
初期値−７５Ｈｚに対応する値を、また、インクリメン
トステップを５Ｈｚに対応する値を設定した。したがっ
て、最大値配列メモリ８４には、−７５Ｈｚから５Ｈｚ
ステップで＋７５Ｈｚ間での相互複素相関の最大値が格
納されていることとなる。
波数誤差推定ブロック８０，９０を含んでいる。図２に
示される第１の周波数誤差推定ブロック８０において、
複素相関演算部８１は、Ｉ相／Ｑ相に分離された受信信
号の中のユニークワードＵＷと、オフセットＵＷ演算部
８２によって算出されたオフセットＵＷとの相互複素相
関列を算出する。最大値検出部８３は、複素相関演算部
８１によって算出された相互複素相関列の中の最大値を
検出し、検出した最大値を最大値配列メモリ８４に格納
する。その後、オフセットカウンタ８５がカウントをイ
ンクリメントし、インクリメントの結果が規定値内なら
ば、オフセットＵＷ演算部８２の演算を繰り返し実行さ
せる。この場合、インクリメントステップおよび初期値
は、所望の値に設定することにより対環境性について柔
軟性をもたせることができる。ここでは、一例として、
初期値−７５Ｈｚに対応する値を、また、インクリメン
トステップを５Ｈｚに対応する値を設定した。したがっ
て、最大値配列メモリ８４には、−７５Ｈｚから５Ｈｚ
ステップで＋７５Ｈｚ間での相互複素相関の最大値が格
納されていることとなる。
【００２１】次に、極大値検出部８６が最大値配列メモ
リ８４の中の極大値を検出する。第１の周波数誤差推定
部８７は、極大値検出部８６が検出した極大値から、そ
れに対応する周波数誤差を推定する。切り換え部８８
は、推定された周波数誤差が予め与えられている閾値よ
りも大きいか否かを判定し、予め与えられている閾値よ
りも大きければ、推定した周波数誤差を第１の周波数誤
差情報として周波数誤差推定ブロック８０の外に出力す
る。また、予め与えられている閾値よりも大きくなけれ
ば、推定した周波数誤差は除外し、第２の周波数誤差推
定ブロック９０の動作を開始させる。
リ８４の中の極大値を検出する。第１の周波数誤差推定
部８７は、極大値検出部８６が検出した極大値から、そ
れに対応する周波数誤差を推定する。切り換え部８８
は、推定された周波数誤差が予め与えられている閾値よ
りも大きいか否かを判定し、予め与えられている閾値よ
りも大きければ、推定した周波数誤差を第１の周波数誤
差情報として周波数誤差推定ブロック８０の外に出力す
る。また、予め与えられている閾値よりも大きくなけれ
ば、推定した周波数誤差は除外し、第２の周波数誤差推
定ブロック９０の動作を開始させる。
【００２２】図３に示される周波数誤差検出部２０の第
２の周波数誤差推定ブロック９０において、複素相関演
算部９１は、Ｉ相／Ｑ相の信号と、＋ｆＨｚオフセット
されたユニークワード９３とを入力し、これらの相互複
素相関演算を行い、複素相関演算部９２は、Ｉ相／Ｑ相
の信号と、−ｆＨｚオフセットされたユニークワード９
４とを入力し、これらの相互複素相関演算を行う。電力
演算部９５，９６は、複素相関演算部９１，９２がそれ
ぞれ算出した複素相関列の電力を算出する。電力比演算
部９７が正負それぞれの電力から電力比を算出する。第
２の周波数誤差推定部９８は、算出された電力比と対応
する周波数誤差を推定する。推定された周波数誤差は、
第１の周波数誤差情報として周波数誤差推定ブロック９
０の外に出力する。
２の周波数誤差推定ブロック９０において、複素相関演
算部９１は、Ｉ相／Ｑ相の信号と、＋ｆＨｚオフセット
されたユニークワード９３とを入力し、これらの相互複
素相関演算を行い、複素相関演算部９２は、Ｉ相／Ｑ相
の信号と、−ｆＨｚオフセットされたユニークワード９
４とを入力し、これらの相互複素相関演算を行う。電力
演算部９５，９６は、複素相関演算部９１，９２がそれ
ぞれ算出した複素相関列の電力を算出する。電力比演算
部９７が正負それぞれの電力から電力比を算出する。第
２の周波数誤差推定部９８は、算出された電力比と対応
する周波数誤差を推定する。推定された周波数誤差は、
第１の周波数誤差情報として周波数誤差推定ブロック９
０の外に出力する。
【００２３】第１のＡＦＣ部３０は、上述の周波数誤差
検出部２０から得られる第１の周波数誤差情報により、
受信信号に逆回転を与えて周波数補正を行う。適応等化
器４０は、受信信号の中のユニークワードＵＷをトレー
ニングに用い、伝送路の推定を行い、適応的にタップ係
数を算出し、算出したタップ係数を用いて受信信号のユ
ニークワードＵＷを第３の周波数誤差推定部５０に出力
する。第３の周波数誤差推定部５０は、適応等化器４０
の出力である等化された受信信号のユニークワードＵＷ
と、ユニークワード６０とのｔａｎ-1演算により第２の
周波数誤差情報を得る。第３の周波数誤差推定部５０の
動作は、従来技術のところで説明したものと同じであ
る。第２のＡＦＣ部７０は、加算器７１と、前述の直交
検波器１０とから構成されている。加算器７１は、周波
数誤差検出部２０からの第１の周波数誤差情報と、第３
の周波数誤差推定部５０からの第２の周波数誤差情報と
を加算し、周波数誤差情報として、直交検波器１０に与
えられる正弦波の回転制御を行い周波数の補正を行う。
なお、前述の周波数誤差推定部には、既知のユニークワ
ードＵＷに対する受信信号のユニークワードＵＷの位相
回転を式（５）によって求める手段を用いても同様の効
果を得られることは明らかである。
検出部２０から得られる第１の周波数誤差情報により、
受信信号に逆回転を与えて周波数補正を行う。適応等化
器４０は、受信信号の中のユニークワードＵＷをトレー
ニングに用い、伝送路の推定を行い、適応的にタップ係
数を算出し、算出したタップ係数を用いて受信信号のユ
ニークワードＵＷを第３の周波数誤差推定部５０に出力
する。第３の周波数誤差推定部５０は、適応等化器４０
の出力である等化された受信信号のユニークワードＵＷ
と、ユニークワード６０とのｔａｎ-1演算により第２の
周波数誤差情報を得る。第３の周波数誤差推定部５０の
動作は、従来技術のところで説明したものと同じであ
る。第２のＡＦＣ部７０は、加算器７１と、前述の直交
検波器１０とから構成されている。加算器７１は、周波
数誤差検出部２０からの第１の周波数誤差情報と、第３
の周波数誤差推定部５０からの第２の周波数誤差情報と
を加算し、周波数誤差情報として、直交検波器１０に与
えられる正弦波の回転制御を行い周波数の補正を行う。
なお、前述の周波数誤差推定部には、既知のユニークワ
ードＵＷに対する受信信号のユニークワードＵＷの位相
回転を式（５）によって求める手段を用いても同様の効
果を得られることは明らかである。
【００２４】
【発明の効果】以上に詳述したように、この発明に係わ
る自動周波数制御方式は、受信信号の中のユニークワー
ドとユニークワード算出格納手段によって算出格納され
た複数のユニークワードとの相互複素相関を最大値記憶
手段によって算出し、その中から極大値を極大値検出手
段によって検出し、極大値が得られた際の周波数オフセ
ットから第１の周波数誤差推定手段によって受信信号が
もつ周波数誤差を推定する。この値が閾値よりも大きい
場合には、周波数誤差として出力し、この値が閾値より
も大きくない場合には、第２の周波数推定手段の動作に
移る。第２の周波数推定手段においては、受信信号にお
けるユニークワードと、受信側で正負両方向に故意に周
波数オフセットを与えたユニークワードとの複素相関演
算を行い、周波数誤差を推定する。これらの周波数誤差
に等価処理を加え、ユニークワードとのｔａｎ-1演算か
ら最終周波数誤差を第３の周波数誤差推定手段によって
推定する。これらの周波数誤差および最終周波数誤差に
よって、直交検波器において用いられる正弦波を制御
し、次フレームの周波数誤差を補正することにより、周
波数選択性フェージング環境下においても、ＨＦ帯域等
で相互に通信中の航空機のすれ違い時に発生する大きな
ドップラシフトやＳＳＢ伝送での離調時に起こりうる周
波数誤差が存在する場合でも、これらの補正を可能とす
る効果がある。
る自動周波数制御方式は、受信信号の中のユニークワー
ドとユニークワード算出格納手段によって算出格納され
た複数のユニークワードとの相互複素相関を最大値記憶
手段によって算出し、その中から極大値を極大値検出手
段によって検出し、極大値が得られた際の周波数オフセ
ットから第１の周波数誤差推定手段によって受信信号が
もつ周波数誤差を推定する。この値が閾値よりも大きい
場合には、周波数誤差として出力し、この値が閾値より
も大きくない場合には、第２の周波数推定手段の動作に
移る。第２の周波数推定手段においては、受信信号にお
けるユニークワードと、受信側で正負両方向に故意に周
波数オフセットを与えたユニークワードとの複素相関演
算を行い、周波数誤差を推定する。これらの周波数誤差
に等価処理を加え、ユニークワードとのｔａｎ-1演算か
ら最終周波数誤差を第３の周波数誤差推定手段によって
推定する。これらの周波数誤差および最終周波数誤差に
よって、直交検波器において用いられる正弦波を制御
し、次フレームの周波数誤差を補正することにより、周
波数選択性フェージング環境下においても、ＨＦ帯域等
で相互に通信中の航空機のすれ違い時に発生する大きな
ドップラシフトやＳＳＢ伝送での離調時に起こりうる周
波数誤差が存在する場合でも、これらの補正を可能とす
る効果がある。
【図１】この発明に係わる自動周波数制御方式の適用さ
れた自動周波数制御回路の構成を示すブロック図であ
る。
れた自動周波数制御回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】図１の周波数誤差検出部の第１の周波数誤差推
定ブロックを示すブロック図である。
定ブロックを示すブロック図である。
【図３】図１の周波数誤差検出部の第２の周波数誤差推
定ブロックを示すブロック図である。
定ブロックを示すブロック図である。
【図４】相関ピーク検出型の自動周波数制御回路の従来
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図５】±５０Ｈｚそれぞれオフセットさせたユニーク
ワードを用いた場合の図４の回路の動作を示す図であ
る。
ワードを用いた場合の図４の回路の動作を示す図であ
る。
１０ 直交検波器 １１ 分波器 １２ π／２シフト演算器 １３，１４ 乗算器 ２０ 周波数誤差検出部 ３０ 第１のＡＦＣ部 ４０ 適応等価器 ５０ 第３の周波数誤差推定部 ６０ ユニークワード ７０ 第２のＡＦＣ部 ７１ 加算器 ８０ 第１の周波数誤差推定ブロック ８３ 最大値検出部 ８６ 極大値検出部 ８７ 第１の周波数誤差推定部 ９０ 第２の周波数誤差推定ブロック ９１，９２ 複素相関演算部 ９７ 電力比演算部 ９８ 第２の周波数誤差推定部
Claims (1)
- 【請求項１】 送信側から一定長の伝送データ毎に、送
受信ともに既知のパターンのユニークワードが付加され
たフレーム構成を有する信号が変調された送信信号が伝
送される伝送系の自動周波数制御方式において、 受信側で前記伝送信号を受信し正弦波を用いて直交検波
する直交検波手段と、 受信側において故意に周波数オフセットを与えたユニー
クワードを数Ｈｚステップで算出格納するユニークワー
ド算出格納手段と、 前記受信信号のユニークワードと前記算出格納されたユ
ニークワードとの相互複素相関演算をそれぞれ行い、相
関値の中の最大値を検出し、順次に記憶する最大値記憶
手段と、 前記最大値記憶手段に記憶された最大値配列の中の最も
大きい値である極大値を検出する極大値検出手段と、 前記極大値が得られた際の周波数オフセットから、受信
信号がもつ周波数誤差を推定する第１の周波数誤差推定
手段と、 第１の周波数誤差推定手段によって推定された周波数誤
差が、予め与えられている閾値よりも大きいか否かを判
断し、大いと判断した場合には、前記周波数誤差を前記
受信信号のフレームにおける周波数誤差として出力する
推定手段切り替え手段と、 推定手段切り替え手段が第１の周波数誤差推定手段によ
って推定された周波数誤差が、予め与えられている閾値
よりも大きくないと判断した場合には、検波後の受信信
号におけるユニークワードと、受信側で正負両方向に故
意に周波数オフセットを与えたユニークワードとの複素
相関演算を行うことによって周波数誤差を推定する第２
の周波数誤差推定手段と、 前記第１の周波数誤差推定手段、または、第２の周波数
誤差推定手段によって推定された周波数誤差に基づき、
受信系列から得られた周波数誤差とは逆方向の回転を与
えることにより、受信系列に含まれる周波数誤差を低減
する第１の周波数補正手段と、 第１の周波数補正手段の出力に含まれる遅延歪みを等価
する等価手段と、 等価手段によって波形等価がされた受信信号のユニーク
ワードと受信側で既知のユニークワードとのｔａｎ-1演
算から最終周波数誤差を推定する第３の周波数誤差推定
手段と、 前記第１の周波数誤差推定手段、または、第２の周波数
誤差推定手段によって推定された周波数誤差と第３の周
波数誤差推定手段によって推定された最終周波数誤差と
を加算し、加算結果に基づいて直交検波器において用い
られる正弦波を制御し、次フレームの周波数誤差を補正
する第２の周波数補正手段とを有することを特徴とする
自動周波数制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11490899A JP3355147B2 (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 自動周波数制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11490899A JP3355147B2 (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 自動周波数制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000307669A true JP2000307669A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3355147B2 JP3355147B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=14649651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11490899A Expired - Fee Related JP3355147B2 (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 自動周波数制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355147B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009055309A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | オフセット推定装置 |
| CN112444788A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-03-05 | 厦门大学 | 补零信号的频率估计方法 |
Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPH03258147A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非同期直交復調器 |
| JPH07297868A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 復調装置 |
| JPH08331188A (ja) * | 1995-05-29 | 1996-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | タイミング抽出回路 |
| JPH09162943A (ja) * | 1995-12-13 | 1997-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受信装置 |
| JPH10155004A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-06-09 | Nec Corp | 復調装置 |
| JPH10190758A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | 自動周波数制御回路 |
| JPH11112591A (ja) * | 1997-10-01 | 1999-04-23 | Kokusai Electric Co Ltd | 自動周波数制御方式 |
-
1999
- 1999-04-22 JP JP11490899A patent/JP3355147B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
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| CN112444788A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-03-05 | 厦门大学 | 补零信号的频率估计方法 |
| CN112444788B (zh) * | 2020-11-09 | 2023-11-24 | 厦门大学 | 补零信号的频率估计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3355147B2 (ja) | 2002-12-09 |
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