JP2000349849A

JP2000349849A - 周波数誤差検出装置及び自動周波数制御装置

Info

Publication number: JP2000349849A
Application number: JP11155758A
Authority: JP
Inventors: Kengo Tsushima; 肩吾對馬
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: JP3488657B2

Abstract

(57)【要約】【課題】引き込み時と定常状態とで制御を切り替える
ことなく、常に広周波数範囲かつ高精度での周波数誤差
検出を行い、それを用いてＡＦＣを実現する。【解決手段】第１周波数誤差検出回路１４では広周波
数範囲かつ低精度の周波数誤差Δθ１^aveを出力し、フ
ィードフォワード制御に係るループａを構成する。第２
周波数誤差検出回路１６では狭周波数範囲かつ高精度の
周波数誤差Δθ２^aveを出力し、フィードバック制御に
係るループｂを構成する。リミッタ付き積分器１８で
は、第２周波数誤差検出回路１６の出力を減衰させてな
るΔθ２^ave／ＡＴＴからΔθ１^aveの変化量ｗｄを引い
たものを積分しており、その積分値とΔθ１^aveとが加
算器２２で加算され、その加算値が周波数誤差情報とし
てＮＣＯ２４に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数誤差検出装置
及び自動周波数制御装置に関し、特に、送受信間のロー
カル周波数誤差やドップラシフトに起因する周波数誤差
を広周波数範囲かつ高精度で検出する周波数誤差検出装
置及びこれを用いた自動周波数制御（ＡＦＣ）装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】送信側の変調回路に用いるローカル発振
器と受信側の変復調回路に用いるローカル発振器との周
波数差や伝送路で付加されるドップラーシフト等によ
り、送受信間に周波数誤差が生じる。かかる周波数誤差
が存在すると受信信号を直交検波して生成される複素信
号は位相平面上で回転することになり、これを放置する
と復調回路は送信データの判定を誤ってしまう。そこ
で、受信側でこの周波数誤差を推定し、それを補正する
技術が考案されている。この技術が自動周波数制御（Ａ
ＦＣ）である。

【０００３】ＡＦＣは周波数誤差検出機能と補正機能に
分けて考えることができる。ここで、まず周波数誤差検
出機能について説明する。図８は、周波数誤差検出機能
を実現するための従来の周波数誤差検出回路の一例を示
す図である。同図に示す周波数誤差検出回路１００は、
無変調化部１０２と、第１平均化処理部１０４と、遅延
部１０６と、乗算器１０８と、第２平均化処理部１１０
と、角度演算部１１２と、を含んで構成されている。こ
の周波数誤差検出回路１００は、論理が既知のパイロッ
ト信号を用いて周波数誤差検出するものである。受信パ
イロットはディジタル複素信号であり、まず無変調化部
１０２は、受信パイロットシンボルとパイロット情報と
を用いて論理が固定になるよう受信パイロットシンボル
を変換し、無変調化信号Ｐｒを出力する。第１平均化処
理部１０４では、その無変調化信号Ｐｒの実数部及び虚
数部をそれぞれｍシンボル毎に平均化し、平均化信号Ｐ
ｂを出力する。

【０００４】遅延部１０６は、この平均化信号Ｐｂをｍ
シンボル時間だけ遅延させる機能を有しており、乗算器
１０８は、現時刻の平均化信号Ｐｂ（ｎ）の複素共役
と、遅延部１０６から出力されるｍシンボル時間前の平
均化信号Ｐｂ（ｎ−１）と、を複素乗算することにより
両者の位相差ベクトルＰｄを出力するようになっている
（以下、括弧内の文字はシンボル時刻を表す）。第２平
均化処理部１１０では、位相差ベクトルＰｄの実数部及
び虚数部をそれぞれｋ回平均化し、平均値Ｐｄ^av ^eを出
力する。平均値Ｐｄ^aveは角度演算部１１２に入力さ
れ、そこでＲＯＭテーブル等に基づいて位相回転量Δθ
^aveに変換される。この出力は、受信パイロット信号の
ｍシンボル当たりの位相回転量であり、これが上述した
周波数誤差に対応する。なお、位相回転量Δθ^aveは角
度演算部１１２で保持されるＲＯＭテーブルの分解能等
により離散的な値をとる。

【０００５】ところで、上記第１平均化処理部１０４で
用いた平均化パラメータｍは、周波数範囲と検出精度
（熱雑音、フェージングの影響を抑圧する程度）に関係
し、平均化パラメータｍが小さいほど検出範囲が広く、
精度は悪くなる。一方、平均化パラメータｍが大きいほ
ど検出範囲が狭く、精度は良くなる。ここで、検出範囲
が制限されるのは、ｍシンボル時間における位相回転量
として±１８０°以内の検出結果しか得られないという
ことに起因する。

【０００６】また、上記第２平均化処理部１１０で用い
る平均化パラメータｋは、検出精度と引き込み時間に関
連する。すなわち、平均化パラメータｋが小さいほど精
度が悪く、引き込み時間が早くなる。一方、平均化パラ
メータｋが大きいほど精度が良く、引き込み時間が長く
なる。このように、上記周波数誤差検出回路１００の総
合特性は、平均化パラメータｍ，ｋの双方により決定さ
れることになる。

【０００７】従来のＡＦＣでは、引き込み時には広周波
数範囲かつ低精度で周波数誤差を検出し、定常状態では
狭周波数範囲かつ高精度で周波数誤差を検出するため
に、それぞれの局面で有利なよう平均化パラメータｍ，
ｋを設定した周波数誤差検出回路１００を複数用意し、
もしくは平均化パラメータｍ，ｋに可変機能を持たせて
両局面で切り換えて上記周波数誤差検出回路１００を用
いるようにしている。かかる技術は、例えば、１９９７
年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会において「誤
差検出シンボル切替型デュアルループＡＦＣの一検討」
と題し、鬼沢等により提案されている。

【０００８】図９は、かかる技術を用いたデュアルルー
プＡＦＣの構成を示す図である。同図に示すデュアルル
ープＡＦＣ１２０は、第１周波数誤差検出回路１４と、
第２周波数誤差検出回路１６と、を含んで構成されてい
る。第１周波数誤差検出回路１４及び第２周波数誤差検
出回路１６は、ともに図８に示す周波数誤差検出回路１
００と同様の構成を有している。そして、第１周波数誤
差検出回路１４は、主として引き込み時に機能するよう
広周波数範囲かつ低精度で動作するよう平均化パラメー
タｍ，ｋが決定されている。一方、第２周波数誤差検出
回路１６は、主として定常状態で機能するよう狭周波数
かつ高精度で動作するよう平均化パラメータｍ，ｋが決
定されている。第１周波数誤差検出回路１４には、図示
しない前段回路において直交検波され生成された複素デ
ィジタル信号が入力されている。この複素ディジタル信
号はパイロットチャンネルに係るものである。第１周波
数誤差検出回路１４では、この複素ディジタル信号を用
いて広周波数範囲かつ低精度で周波数誤差Δθ１^aveを
出力する。

【０００９】この周波数誤差Δθ１^aveは切り替え制御
部１１５を介して加算器２２に入力されている。加算器
２２の出力は、ＮＣＯ２４に入力されており、ＮＣＯ２
４は加算器２２の出力値に応じた周波数の信号を乗算器
２６に供給している。乗算器２６には、パイロットチャ
ンネルに係る複素ディジタル信号も入力されており、そ
の複素ディジタル信号がＮＣＯ２４の出力により逆位相
回転を与えられ、周波数誤差を改善することができるよ
うになっている。この乗算器２６の出力は、第２周波数
誤差検出回路１６に入力されている。第２周波数誤差検
出回路１６では、狭周波数範囲かつ高精度で、乗算器２
６の出力信号に未だ残留している周波数誤差Δθ２^ave
を検出する。残留分に係る周波数誤差Δθ２^aveは、減
衰器２０に入力され、その出力がリミッタ付き積分器１
１４に入力される。リミッタ付き積分器１１４では周波
数誤差Δθ２^aveに減衰係数１／ＡＴＴを乗算したもの
を完全積分している。

【００１０】図１０は、かかるリミッタ付き積分器１１
４の構成を示す図である。同図に示すように、リミッタ
付き積分器１１４は、加算器１１６と、リミッタ１１８
と、メモリ１２０と、を含んで構成されている。減衰器
２０から出力されるΔθ２^av ^e／ＡＴＴは加算器１１６
に入力され、そこで既にメモリ１２０に格納されている
内容と足し合わされる。その結果はリミッタ１１８に入
力され、その上限及び下限がクリッピングされるように
なっている。そしてリミッタ１１８の出力はメモリ１２
０に供給される。こうして、メモリ１２０にはΔθ２／
ＡＴＴの完全積分値が格納されるようになっているが、
その積分値は上限及び下限を有するものとなる。リミッ
タ付き積分器１１４の出力θ２^aveは、切り替え制御部
１１５を介して加算器２２に入力されている。

【００１１】切り替え制御部１１５では、引き込み時に
は第１周波数誤差検出回路１４から出力される周波数誤
差Δθ１^aveのみを加算器２２に供給し、一方、定常状
態に移行する際にはΔθ１^aveの値を固定し、それを加
算器２２に供給している。また、この定常状態ではリミ
ッタ付き積分器１１４の出力も加算器２２に供給してい
る。こうして、このデュアルループＡＦＣ１２０では、
引き込み時には第１周波数誤差検出回路１４によりフィ
ードフォワード制御がなされ、一方、定常状態では第２
周波数誤差検出回路１６によりフィードバック制御が行
われるようになっている。こうして、引き込み時には、
フィードフォワード制御により周波数誤差をある程度収
束させ、その後、その残留した周波数誤差をフィードバ
ックループ制御により微細補正することができる。

【００１２】ＮＣＯ２４の出力は乗算器２６に供給され
るとともに、データチャンネルに係る複素ディジタル信
号との乗算を行うべく乗算器２８にも供給されており、
これにより周波数誤差を補正された複素ディジタル信号
が、パイロットチャンネル及びデータチャンネルの双方
について出力されるようになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術に係るデュアルループＡＦＣ１２０では、切り替
え制御部１１５が第１周波数誤差検出回路１４及び第２
周波数誤差検出回路１６を切り替えて動作させなければ
ならない。ところが、最適な切り替えタイミングは伝送
路状態により変化するものであるため、その判断は必ず
しも容易ではない。また、定常状態では切り替え制御部
１１５がΔθ１^aveとして固定値を加算器２２に供給す
るとともに、その後は専ら狭周波数範囲でしか動作しな
い第２周波数誤差検出回路１６によりＡＦＣ動作が行わ
れるため、周波数誤差がステップ的に大きく変化すると
検出結果がオーバーフローして制御が不安定になるとい
う問題がある。即ち、従来のデュアルループＡＦＣ１２
０では、切り替え制御部１１５での制御切り替えを適切
に行わない限り、周波数検出精度が劣化したり制御動作
が不安定になるという問題がある。

【００１４】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、その目的は、周波数誤差検出の態様を外部から切
り替えることなく、常に広周波数範囲かつ高精度で周波
数誤差を検出することのできる周波数誤差検出装置及び
それを用いた自動周波数制御装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る周波数誤差検出装置は、受信信号を直交
検波して生成される複素信号の所定時間あたりの位相回
転量に対応する周波数誤差情報を算出する周波数誤差検
出装置であって、前記複素信号に基づき、前記複素信号
の所定時間あたりの位相回転量に対応する第１の周波数
誤差量を第１の精度かつ第１の周波数範囲で検出する第
１の周波数誤差検出手段と、該第１の周波数誤差検出手
段と併行して、前記複素信号に基づき、前記複素信号の
所定時間あたりの位相回転量に対応する第２の周波数誤
差量を前記第１の精度よりも高い第２の精度かつ前記第
１の周波数範囲よりも狭い第２の周波数範囲で検出する
第２の周波数誤差検出手段と、前記第１及び第２の周波
数誤差量に基づき、前記第１の周波数誤差量の増減を制
限付きで補償しつつ、前記周波数誤差情報を算出する周
波数誤差情報算出手段と、を含むことを特徴とする。

【００１６】本発明によれば、第１の周波数誤差検出手
段が第２の周波数誤差検出手段よりも広周波数範囲かつ
低精度で第１の周波数誤差量を検出し、第２の周波数誤
差検出手段が第１の周波数誤差検出手段よりも狭周波数
検出範囲かつ高精度にて第２の周波数誤差量を検出す
る。そして、両者に基づき周波数誤差情報が算出され
る。この際、第１の周波数誤差量の増減は制限付きで補
償される。このため、その制限内では第１の周波数誤差
量の増減が前記周波数誤差情報には反映されず、一方、
制限を越えた場合に第１の周波数誤差量の増減が周波数
誤差情報に影響を与えるようになる。このため、上記周
波数誤差情報は、大きな周波数誤差量の変化がある場合
は主として第１の周波数誤差量の変化に対応して算出さ
れ、小さな周波数誤差量の変化がある場合は第２の周波
数誤差量の変化に対応して算出される。この結果、第１
及び第２の周波数誤差検出手段を併行動作させ、両者を
切り替えることなく、広周波数範囲かつ高精度での周波
数誤差検出を実現することができる。

【００１７】また、本発明の一態様では、前記周波数誤
差情報算出手段は、前記第２の周波数誤差量から前記第
１の周波数誤差量の所定時間あたりの増減量を減算した
値を積分して所定数値範囲内の積分値を出力する積分器
と、該積分値と前記第１の周波数誤差量とを加算して前
記周波数誤差情報として出力する加算器と、を含むこと
を特徴とする。こうすれば、制限付きで第１の周波数誤
差量の増減を補償しつつ周波数誤差情報を算出すること
ができる。

【００１８】また、本発明の一態様では、前記周波数誤
差情報算出手段は、前記第１の周波数誤差量を積分して
所定数値範囲内の第１の積分値を出力する第１の積分器
と、前記第２の周波数誤差量から前記第１の周波数誤差
の所定時間当たりの増減量を減算した値を積分して所定
数値範囲内の第２の積分値を出力する第２の積分器と、
前記第１及び第２の積分値を加算して前記周波数誤差情
報を出力する加算器と、を含むことを特徴とする。こう
すれば、制限付きで第１の周波数誤差量の増減を補償し
つつ周波数誤差情報を算出することができる。

【００１９】また、本発明の一態様では、前記第２の周
波数誤差検出手段は、前記周波数誤差情報に基づいて所
定時間あたりの位相回転量を零とするよう補正を施され
た前記複素信号に基づき、該補正を施された前記複素信
号の所定時間あたりの位相回転量に対応する前記第２の
周波数誤差量を算出することを特徴とする。こうすれ
ば、周波数誤差情報に基づいて補正された複素信号の残
留周波数誤差を、第２の周波数誤差量として算出できる
ようになる。

【００２０】また、本発明の一態様では、前記第１の周
波数誤差検出手段は、前記補正を施される以前の前記複
素信号に基づき、該補正を施される以前の前記複素信号
の所定時間あたりの位相回転量に対応する前記第１の周
波数誤差量を算出することを特徴とする。こうすれば、
前期複素信号が元々含んでいる周波数誤差を第１の周波
数誤差量として算出することができる。

【００２１】また、本発明の一態様では、前記第１の周
波数誤差検出手段は、前記周波数誤差情報に基づいて所
定時間あたりの位相回転量を零とするよう補正を施され
た前記複素信号に基づき、該補正を施された前記複素信
号の所定時間あたりの位相回転量に対応する前記第１の
周波数誤差量を算出することを特徴とする。こうすれ
ば、周波数誤差情報に基づいて補正された複素信号の残
留周波数誤差を、第２の周波数誤差量として算出できる
ようになる。

【００２２】一方、本発明に係る自動周波数制御装置
は、受信信号を直交検波して生成される複素信号の所定
時間あたりの位相回転量を第１の精度かつ第１の周波数
検出範囲で第１の位相回転量として検出し、該第１の位
相回転量を零とするよう前記複素信号を補正する第１の
制御手段と、該第１の制御手段と併行し、前記複素信号
の所定時間あたりの位相回転量を前記第１の精度よりも
高い第２の精度かつ前記第１の周波数範囲よりも狭い第
２の周波数検出範囲で第２の位相回転量として検出し、
該第２の位相回転量を零とするよう前記複素信号をさら
に補正する第２の制御手段と、前記第１の制御手段によ
り検出される前記第１の位相回転量の増減を制限付きで
補償する補償手段と、を含むことを特徴とする。

【００２３】本発明によれば、第１の制御手段と第２の
制御手段とを併行動作させ、第１の制御手段における操
作量たる第１の位相回転量の増減は制限付きで補償され
る。このため、かかる制限を越える第１の位相回転量の
増減があった場合には第１の制御手段が主として機能
し、かかる制限を越えない第１の位相回転量の増減があ
った場合には第２の制御手段が主として機能する。この
結果、広周波数範囲かつ高精度での自動周波数制御が可
能となる。

【００２４】また、本発明に係る自動周波数制御装置
は、受信信号を直交検波して生成される複素信号の所定
時間あたりの位相回転量を第１の精度かつ第１の周波数
検出範囲で第１の位相回転量として検出し、該第１の位
相回転量を零とするよう前記複素信号を補正するフィー
ドフォワード制御手段と、該フィードフォワード制御手
段と併行し、該フィードフォワード制御手段による補正
後の前記複素信号の所定時間あたりの位相回転量を前記
第１の精度よりも高い第２の精度かつ前記第１の周波数
範囲よりも狭い第２の周波数検出範囲で第２の位相回転
量として検出し、該第２の位相回転量を零とするよう前
記複素信号をさらに補正するフィードバック制御手段
と、前記フィードフォワード制御手段により検出される
前記第１の位相回転量の増減を制限付きで補償する補償
手段と、を含むことを特徴とする。

【００２５】本発明によれば、フィードフォワード制御
手段により広周波数範囲かつ低精度にて速やかに位相回
転量が零となるよう前期複素信号が補正がなされ、残留
分に係る位相回転量については、フィードバック制御手
段により狭周波数範囲かつ高精度にてそれが零になるよ
う前期複素信号がさらに補正される。この際、フィード
フォワード制御手段における操作量たる第１の位相回転
量の増減は制限付きで補償されるため、かかる制限を越
える第１の位相回転量の増減があった場合にはフィード
フォワード制御手段が主として機能し、かかる制限を越
えない第１の位相回転量の増減があった場合にはフィー
ドバック制御手段が機能する。この結果、広周波数範囲
かつ高精度での自動周波数制御が可能となる。

【００２６】また、本発明に係る自動周波数制御装置
は、受信信号を直交検波して生成される複素信号の所定
時間あたりの位相回転量を第１の精度かつ第１の周波数
検出範囲で第１の位相回転量として検出し、該第１の位
相回転量を零とするよう前記複素信号を補正する第１の
フィードバック制御手段と、該第１のフィードバック制
御手段と併行し、前記複素信号の所定時間あたりの位相
回転量を前記第１の精度よりも高い第２の精度かつ前記
第１の周波数範囲よりも狭い第２の周波数検出範囲で第
２の位相回転量として検出し、該第２の位相回転量を零
とするよう前記複素信号をさらに補正する第２のフィー
ドバック制御手段と、前記第１のフィードバック制御手
段により検出される前記第１の位相回転量の増減を制限
付きで補償する補償手段と、を含むことを特徴とする。

【００２７】本発明によれば、第１のフィードバック制
御手段により広周波数範囲かつ低精度にて前期複素信号
の位相回転量が零となるよう前期複素信号が補正がなさ
れ、さらに併行動作する第２のフィードバック制御手段
により狭周波数範囲かつ高精度にて前期複素信号の位相
回転量が零になるよう前期複素信号が補正される。この
際、フィードフォワード制御手段における操作量たる第
１の位相回転量の増減は制限付きで補償されるため、か
かる制限を越える第１の位相回転量の増減があった場合
には第１のフィードバック制御手段が主として機能し、
かかる制限を越えない第１の位相回転量の増減があった
場合には第２のフィードバック制御手段が機能する。こ
の結果、広周波数範囲かつ高精度での自動周波数制御が
可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面に基づき詳細に説明する。

【００２９】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１に係るデュアルループＡＦＣの構成を示す図であ
る。同図に示すデュアルループＡＦＣ１０は、従来技術
に係るデュアルループＡＦＣ１２０に比して、リミッタ
付き積分器１１４がリミッタ付き積分器１８に変更され
ており、このリミッタ付き積分器１８には第１周波数誤
差検出回路１４の出力が入力されるようになっている。
また、従来技術に係るデュアルループＡＦＣ１２０で
は、第１周波数誤差検出回路１４の出力及びリミッタ付
き積分器１１４の出力は、いずれも切り替え制御部１１
５を介して加算器２２に供給されていたが、本実施の形
態１に係るデュアルループＡＦＣ１０では、第１周波数
誤差検出回路１４及びリミッタ付き積分器１８の出力は
ダイレクトに加算器２２に供給されている。デュアルル
ープＡＦＣ１０に係るその他の構成については従来技術
に係るデュアルループＡＦＣ１２０と同様であるので、
ここでは同一符号を付して説明を省略する。なお、ここ
では第１周波数誤差検出回路１４及び第２周波数誤差検
出回路１６として図８に示される周波数誤差検出回路１
００を用いることにするが、その他の周波数誤差検出回
路を用いてもよい。また、このデュアルループＡＦＣ１
０では、図中一点鎖線で囲まれる部分が周波数誤差検出
装置１２として機能する。

【００３０】図２は、本実施の形態１に係るデュアルル
ープＡＦＣ１０に含まれるリミッタ付き積分器１８の構
成を示す図である。同図に示すように、このリミッタ付
き積分器１８は、変化量算出部３０と、加算器３２と、
リミッタ３４と、メモリ３６と、を含んで構成されてい
る。変化量算出部３２は第１周波数誤差検出回路１４か
ら出力される周波数誤差Δθ１^aveが入力されている。
そして、変化量算出部３０は現時刻の周波数誤差Δθ１
^ave（ｎ）から一時刻前の周波数誤差Δθ１^ave（ｎ−
１）を引き、変化量ｗｄを出力する。この変化量ｗｄは
マイナス符号を与えられて加算器３２に供給されてい
る。加算器３２には、更に減衰器２０の出力であるΔθ
２^ave／ＡＴＴが同符号で供給され、メモリ３６に格納
済みの内容θ２^aveも同符号で供給されている。加算器
３２では、これら３つの値を足し合わせ、次式で示され
る加算値ｓｕｍをリミッタ３４に供給している。

【００３１】

【数１】ｓｕｍ（ｎ）＝Δθ２^ave（ｎ）／ＡＴＴ＋θ
２^ave（ｎ−１）−ｗｄ（ｎ）リミッタ３４では、上限及び下限をクリッピングし、そ
の値をｌｉｍとしてメモリ３６に供給する。そして、メ
モリ３６に格納される値はｍシンボル時間毎にΔθ２
^aveとして出力される。即ち、このリミッタ付き積分器
１８では、Δθ２^a ^ve（ｎ）／ＡＴＴ−ｗｄ（ｎ）の値
がリミッタ付きで完全積分されるようになっている。

【００３２】図３は、リミッタ付き積分器１８の動作を
説明するフロー図である。同図に示すように、リミッタ
付き積分器１８では、変化量算出部３０が第１周波数誤
差検出回路１４から出力されるΔθ１^aveに基づいてｍ
シンボル時間当たりの変化量ｗｄを算出する（Ｓ１０
１）。そして、加算器３２では、変化量算出部３０から
の出力ｗｄ、メモリ３６の内容θ２^ave、及び減衰器２
０の出力Δθ２^ave／ＡＴＴの値を足し合わせ、加算値
ｓｕｍを算出する（Ｓ１０２）。そして、リミッタ３４
では、そのｓｕｍの絶対値が所定のリミッタ値（ここで
はリミッタ値をＡ（＞０）とする）以下であるかを調べ
る。ここではリミッタ値をＡ（＞０）とする。

【００３３】ｓｕｍの絶対値がリミッタ値Ａ以下であれ
ば、ｓｕｍをそのままｌｉｍとしてメモリ３６に供給す
る（Ｓ１０５）。一方、ｓｕｍの絶対値がリミット値Ａ
を超えている場合には、上記所定のリミット値Ａに＋符
号又は−符号を付したものをｌｉｍとしてメモリ３６に
供給する（Ｓ１０４）。即ち、ｓｕｍが＋Ａを超える場
合にはメモリ３６に＋Ａを供給し、ｓｕｍが−Ａ未満で
ある場合には、メモリ３６に−Ａを供給する。そして、
メモリ３６からはｌｉｍの値がｍシンボル時間毎にΔθ
２^aveとして出力される（Ｓ１０６）。

【００３４】以上の構成及び作用を有するリミッタ付き
積分器１８によれば、第１周波数誤差検出回路１４から
出力される周波数誤差Δθ１^aveの変化量ｗｄが（Δθ
２^ave／ＡＴＴと共にではあるが）完全積分される。リ
ミッタ付き積分器１８から出力される積分値は変化量ｗ
ｄの積分値とΔθ２^ave／ＡＴＴの積分値との和になっ
ている。そして、リミッタ付き積分器１８の出力は加算
器２２に供給され、そのうち変化量ｗｄの積分値に係る
部分は、第１周波数誤差検出回路１４から出力される周
波数誤差Δθ１^aveの増減を補償するために用いられ
る。この際、リミッタ付き積分器１８からの出力θ２
^aveは−Ａ〜＋Ａに制限されているので、加算器２２に
供給される周波数誤差Δθ１^aveの増減量は制限付きで
補償されることになる。

【００３５】以上の構成において、パイロットチャンネ
ルに係る複素ディジタル信号はループａに係る第１周波
数誤差検出回路１４に入力され、広周波数範囲かつ低精
度で周波数誤差Δθ１^aveを出力する。また、パイロッ
トチャンネルに係る複素ディジタル信号は現状の周波数
誤差検出値を元にしてＮＣＯ２４で逆位相回転が与えら
れるようになっており、一定範囲で周波数誤差が補正さ
れるようになっている。そして、補正後のパイロットシ
ンボルは周波数に関して残留誤差を含んでおり、この残
留誤差は、狭周波数範囲かつ高精度な第２周波数誤差検
出回路１６にて検出されるようになっている。この第２
周波数誤差検出回路１６の出力Δθ２^av ^eは減衰器２０
にて適当にゲイン調整（ＡＴＴ）された後、上述した機
能を有するリミッタ付き積分器１８でリミッタ付きの積
分をされるようになっている。リミッタ付き積分器１８
の出力θ２^aveは加算器２２にて周波数誤差Δθ１^aveと
加算され、その加算値が周波数誤差情報としてＮＣＯ２
４に供給されている。

【００３６】こうして、本デュアルループＡＦＣ１０
は、広周波数範囲かつ低精度な周波数誤差検出特性を有
するループａ（フィードフォワード制御ループとして構
成されている）と、狭周波数範囲かつ高精度な周波数誤
差検出特性を有するループｂ（フィードバック制御ルー
プとして構成されている）と、のデュアルループが構成
され、その両者が同時（併行）動作している。ここで、
リミッタ付き積分器１８及び減衰器２０はループｂにお
けるフィードバック制御に必要な構成であり、減衰器２
０のＡＴＴ値と第２周波数誤差検出回路１６に含まれる
第２平均化処理部１１０の時定数により、そのループ応
答が決定されるようになっている。こうして本デュアル
ループＡＦＣ１０では、引き込み時にはループａが主と
して機能して大きな周波数誤差をある程度小さな周波数
誤差にまで速やかに補正し、その後、定常状態ではルー
プｂが主として機能して高精度に周波数誤差を補正する
ことができる。

【００３７】従来技術に係るデュアルループＡＦＣ１２
０では、引き込み時には周波数誤差Δθ１^aveのみを用
いてＮＣＯ２４を制御し、定常状態では周波数誤差Δθ
１^aveを固定したものとθ２^aveの和を用いてＮＣＯ２４
を制御する。これに対して、本デュアルループＡＦＣ１
０では、従来技術のように周波数誤差Δθ１を引き込み
後も固定せず、常に変化するΔθ１^aveとθ２^aveの和を
用いてＮＣＯ２４を制御する。ただし、単純に両者の和
をもってＮＣＯ２４を制御すると、周波数誤差Δθ１
^aveが低精度であることに起因する信頼性の低い制御変
化が総合的な周波数誤差検出精度に悪影響を与える。こ
のため、本実施の形態に係るデュアルループＡＦＣ１０
では、第１周波数誤差検出回路１４から出力される周波
数誤差Δθ１^aveの変化を打ち消すようにθ２^aveの値を
調整する。即ち、上述したように本実施の形態に係るデ
ュアルループＡＦＣ１０では、リミッタ付き積分器１８
から出力されるθ２^aveの値に、Δθ１^aveの変化を補償
するため、変化量ｗｄの積分量が含まれている。こうし
て、ＮＣＯ２４に供給される周波数誤差情報はΔθ１
^aveによる急峻な制御量変化を含まないようになる。

【００３８】しかしながら、単純に周波数誤差Δθ１
^aveの変化を打ち消したのでは、ループａに係るＡＦＣ
動作はそもそも機能しなくなってしまう。これに対し、
本デュアルループＡＦＣ１０では、リミッタ付き積分器
１８の出力θ２^aveが−Ａ〜＋Ａの範囲制限を受けてい
ることに起因して、変化量ｗｄの積分値（Δθ１^aveに
対する増減補償量）が範囲制限を受けるようになってい
る。このため、リミッタ付き積分器１８でのリミットが
働くようなΔθ１^aveの大きな変化に対しては、変化量
ｗｄの積分値による周波数誤差Δθ１^aveの増減補償は
十分には行われないようになる。この結果、大きな周波
数誤差に対しては主としてループａが機能し、ループａ
にてある程度周波数誤差を補正した後、ループｂが機能
するようになる。即ち、周波数誤差の大きい引き込み時
では、主としてループａを機能し、残留周波数誤差の小
さな定常状態では主としてループａが機能する。この定
常状態の場合、周波数誤差の変化が小さなものに収まる
限りは、第１周波数誤差検出回路１４の出力Δθ１^ave
の増減はθ２^aveに含まれる上記増減補償量によりキャ
ンセルされるため、実際上ループｂのみが機能している
ように見える。また、定常状態において大きな周波数ス
テップが生じると、系は不安定になることなく自動的に
ループａが働きはじめて引き込み動作を再開する。こう
して、本実施の形態に係るデュアルループＡＦＣ１０で
は、従来技術に係るデュアルループＡＦＣ１２０のよう
に広周波数範囲かつ低精度の周波数誤差検出回路と狭周
波数範囲かつ高精度の周波数誤差検出回路等を切り替え
て使用することなく、広周波数範囲かつ高精度で周波数
誤差を検出し、それを用いて好適なＡＦＣ動作を実現す
ることができる。

【００３９】図４は、本発明の実施の形態に係るデュア
ルループＡＦＣ１０の加算器２２の出力を示す図であ
る。ここでは、ループａの周波数誤差検出範囲の１／２
を最大とし、平均化パラメータｍ，ｋが無視できるほど
ゆっくりスイープした周波数誤差に対する検出特性を示
す。ループａは、広い検出範囲を有しているが低精度で
あり、同図の例（分解能がπ／３２）では検出結果が階
段状となってしまう。一方、ループｂはループａに比し
て狭い検出範囲（同図では１／１０）しか得られないが
高精度に周波数誤差を検出でき、十倍の分解能を有す
る。そして、両者を加算して得られる総合的な検出結果
は、広周波数範囲かつ高精度なものとなっている。

【００４０】以上説明したデュアルループＡＦＣ１０に
よれば、従来技術に係るデュアルループＡＦＣ１２０の
ように平均化パラメータｍ，ｋを切り替えることなく、
常に最適な状態で広周波数範囲かつ高精度で周波数誤差
を検出することができる。また、上記デュアルループＡ
ＦＣによれば、比較的簡単な回路構成でもってＡＦＣの
精度を向上し、良好なＢＥＲ特性を得ることができる。

【００４１】なお、本実施の形態１に係るデュアルルー
プＡＦＣ１０は、種々の変形実施が可能である。例え
ば、以上説明したデュアルループＡＦＣ１０では、パイ
ロットチャンネルに係る複素ディジタル信号のみを用い
て周波数誤差を検出し、その検出結果を用いてパイロッ
トチャンネル及びデータチャンネルの双方に対して複素
ディジタル信号の補正を行うようになっている。この構
成は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のようにパイロットチャンネル
とデータチャンネルとでコード多重され、別チャンネル
として送信されるシステムにおいて、ＡＦＣに対してパ
イロットチャンネルとデータチャンネルとが別々に入力
される場合に好適である。しかしながら、本発明はかか
る構成には限定されず、パイロットシンボルとデータシ
ンボルとが時間多重若しくは周波数多重されるシステム
に対しても同様に適用可能である。

【００４２】また、上記デュアルループＡＦＣ１０は、
判定帰還を用いたＡＦＣやパイロットを用いないデータ
シンボルのみのＡＦＣにも適用可能である。さらに、デ
ュアルループ構成にとどまらず、トリプルあるいはそれ
以上のループを含む構成としてもよい。

【００４３】実施の形態２．図５は、本発明の実施の形
態２に係るデュアルループＡＦＣの構成を示す図であ
る。同図に示すデュアルループＡＦＣ３９は、周波数誤
差検出装置３８を含んで構成されている。このデュアル
ループＡＦＣ３９は、上記実施の形態１に係るデュアル
ループＡＦＣ１０に比し、第１周波数誤差検出回路１４
を含むループａがフィードバック制御ループとして構成
されている点が異なる。同図に示すデュアルループＡＦ
Ｃ３９は実施の形態１に係るデュアルループＡＦＣ１０
や従来技術に係るデュアルループＡＦＣ１２０と同一構
成を含むので、対応する構成についてはそれらと同一符
号を付し、ここでは詳細な説明を省略する。

【００４４】このデュアルループＡＦＣ３９の周波数誤
差検出装置３８では、パイロットチャンネルに係る複素
ディジタル信号はＮＣＯ２４の出力と乗算されて逆位相
回転を与えられ、第２周波数誤差検出回路１６とともに
第１周波数誤差検出回路１４にも供給されている。そし
て、それぞれにおいて、狭周波数範囲かつ高精度または
広周波数範囲かつ低精度での周波数誤差検出が行われ
る。そして、各検出結果は減衰器２０、４０にそれぞれ
通された後（減衰器４０の減衰係数を１／ＡＴＴ１、減
衰器２０の減衰係数を１／ＡＴＴ２とする）、リミッタ
付き積分器１８ａ、１１４にそれぞれ供給される。

【００４５】ここで、ループｂに係るリミッタ付き積分
器１８ａには減衰器４０の出力であるΔθ１^ave／ＡＴ
Ｔ１も入力されている。そして、リミッタ付き積分器１
１４から出力されるΔθ１^ave／ＡＴＴ１の完全積分値
の増減をキャンセルさせるため、リミッタ付き積分器１
８ａからは増減補償量を含んだ積分値を出力するように
なっている。そして、加算器２２においてリミッタ付き
積分器１１４，１８ａの出力を足し合わせると、一定制
限の下、リミッタ付き積分器１１４の出力の増減が補償
されるようになっている。このため、リミッタ付き積分
器１１４，１８ａの出力を加算してなる周波数誤差情報
をＮＣＯ２４の入力値として用いることにより、従来の
ように切り替え制御を行うことなく、広周波数範囲かつ
高精度での周波数誤差検出ができ、これにより好適なＡ
ＦＣ動作を実現することができる。

【００４６】実施の形態３．図６は、本発明の実施の形
態３に係るデュアルループＡＦＣの構成を示す図であ
る。同図に示すデュアルループＡＦＣ４１は、上記実施
の形態２に係るデュアルループＡＦＣ３９と同一構成の
周波数誤差検出装置３８を有している。ここで異なるの
は加算器２２の出力がＮＣＯ２４に与えられる代わり
に、無線部のＶＣＯ５０に与えられることである。即
ち、周波数誤差検出装置３８の出力である周波数誤差情
報はＤＡ変換器４４においてアナログ信号に変換され、
それがＶＣＯ５０に供給される。そして、ＶＣＯ５０で
はそのアナログ信号に応じた周波数の信号を乗算器５
２，５４に供給し、パイロットチャンネル及びデータチ
ャンネルに対して直交検波を行う。そして、検波された
複素アナログ信号はＡＤ変換器４６，４８に供給され、
そこでディジタル化される。ディジタル化された複素信
号は実施の形態２に係るデュアルループＡＦＣ３９と同
様、第１周波数誤差検出回路１４及び第２周波数誤差検
出回路１６に供給されるようになっている。実施の形態
１及び２に係るデュアルループＡＦＣ１０，３９では、
図示しない前段の無線部において準同期検波され、そこ
で生じた周波数誤差はＮＣＯ２４及び乗算器２６，２８
において逆位相回転を与えることにより補正されていた
が、本実施の形態３に係るデュアルループＡＦＣ４１で
は、無線部のＶＣＯ５０を用いて検波時の基準周波数を
補正している。このようにしても、広周波数範囲かつ高
精度にて周波数誤差を検出し、その検出結果を用いて好
適なＡＦＣ動作を実現できる。

【００４７】実施の形態４．図７は、本発明の実施の形
態４に係るトリプルループＡＦＣの構成を示す図であ
る。同図に示すトリプルループＡＦＣ５７は、周波数誤
差検出装置５６を含んで構成されている。この周波数誤
差検出装置５６は、実施の形態１に係る周波数誤差検出
装置１２と実施の形態２に係る周波数誤差検出装置３８
とを組み合わせた構成を有している。即ち、この周波数
誤差検出装置５６では、高精度の第２周波数誤差検出回
路１６とそれよりも低精度の第１周波数誤差検出回路１
４に対し、更に低精度かつ広周波数範囲で動作する第０
周波数誤差検出回路５８を有している。そして、第２周
波数誤差検出回路１６及び第１周波数誤差検出回路１４
は、フィードバック制御に係るループｂ及びループａを
それぞれ構成し、第０周波数誤差検出回路５８は、フィ
ードフォワード制御に係るループｃを構成している。ル
ープｂにはリミッタ付き積分器１８ａが設けられてお
り、ループａにはリミッタ付き積分器１８ｂが設けられ
ている。

【００４８】リミッタ付き積分器１８ａには第２周波数
誤差検出回路１６の出力を減衰させてなるΔθ２^ave／
ＡＴＴ２が入力されるとともに、第１周波数誤差検出回
路１４の出力を減衰させてなるΔθ１^ave／ＡＴＴ１が
入力されている。そして、リミッタ付き積分器１８ａの
出力値θ２^aveは、加算器２２に入力された際にリミッ
タ付き積分器１８ｂの出力の増減を一定制限の下で補償
するようになっている。

【００４９】また、リミッタ付き積分器１８ｂには第１
周波数誤差検出回路１４の出力を減衰させてなるΔθ１
^ave／ＡＴＴ１が入力されるとともに、第０周波数誤差
検出回路５８の出力Δθ０^aveが入力されている。そし
て、リミッタ付き積分器１８ｂの出力θ１^aveは、加算
器２２ｂに入力された際に第０周波数誤差検出回路５８
の出力であるΔθ０^aveの増減を一定制限の下で補償す
るようになっている。加算器２２ａは、第０周波数誤差
検出回路５８の出力Δθ０^aveとリミッタ付き積分器１
８ａ，ｂの出力θ２^ave，θ１^aveトを加算し、それを周
波数誤差情報としてＮＣＯ２４に供給している。かかる
構成によれば、引き込み時ではループｃを主として機能
させ、定常状態では主としてループｂを機能させ、更に
その中間状態でループａを主として機能させることがで
きるようになる。この結果、更に好適に周波数誤差を検
出することができ、ＡＦＣ動作の精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るデュアルループ
ＡＦＣの構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るリミッタ付き積分
器の構成を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るリミッタ付き積分
器の動作を説明するフロー図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係るデュアルループ
ＡＦＣの効果を説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態２に係るデュアルループ
ＡＦＣの構成を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態３に係るデュアルループ
ＡＦＣの構成を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態４に係るトリプルループ
ＡＦＣの構成を示す図である。

【図８】従来技術に係る周波数誤差検出回路の構成を
示す図である。

【図９】従来技術に係るデュアルループＡＦＣの構成
を示す図である。

【図１０】従来技術に係るリミッタ付き積分器の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１０，３９，４１デュアルループＡＦＣ、１２，３
８，５６周波数誤差検出装置、１４第１周波数誤差
検出回路、１６第２周波数誤差検出回路、１８，１８
ａ，１８ｂ，１１４リミッタ付き積分器、２０，４０
減衰器、２２，２２ａ，２２ｂ加算器、２４ＮＣ
Ｏ、２６，２８乗算器、３０変化量算出部、３２
加算器、３４リミッタ、３６メモリ、４４ＤＡ変
換器、４６，４８ＡＤ変換器、５０ＶＣＯ、５２，
５４アナログ乗算器、５７トリプルループＡＦＣ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号を直交検波して生成される複素
信号の所定時間あたりの位相回転量に対応する周波数誤
差情報を算出する周波数誤差検出装置であって、前記複素信号に基づき、前記複素信号の所定時間あたり
の位相回転量に対応する第１の周波数誤差量を第１の精
度かつ第１の周波数範囲で検出する第１の周波数誤差検
出手段と、該第１の周波数誤差検出手段と併行して、前記複素信号
に基づき、前記複素信号の所定時間あたりの位相回転量
に対応する第２の周波数誤差量を前記第１の精度よりも
高い第２の精度かつ前記第１の周波数範囲よりも狭い第
２の周波数範囲で検出する第２の周波数誤差検出手段
と、前記第１及び第２の周波数誤差量に基づき、前記第１の
周波数誤差量の増減を制限付きで補償しつつ、前記周波
数誤差情報を算出する周波数誤差情報算出手段と、を含むことを特徴とする周波数誤差検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の周波数誤差検出装置に
おいて、前記周波数誤差情報算出手段は、前記第２の周波数誤差量から前記第１の周波数誤差量の
所定時間あたりの増減量を減算した値を積分して所定数
値範囲内の積分値を出力する積分器と、該積分値と前記第１の周波数誤差量とを加算して前記周
波数誤差情報として出力する加算器と、を含むことを特徴とする周波数誤差検出装置。
【請求項３】請求項１に記載の周波数誤差検出装置に
おいて、前記周波数誤差情報算出手段は、前記第１の周波数誤差量を積分して所定数値範囲内の第
１の積分値を出力する第１の積分器と、前記第２の周波数誤差量から前記第１の周波数誤差の所
定時間当たりの増減量を減算した値を積分して所定数値
範囲内の第２の積分値を出力する第２の積分器と、前記第１及び第２の積分値を加算して前記周波数誤差情
報を出力する加算器と、を含むことを特徴とする周波数誤差検出装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の周波数誤差検出装置において、前記第２の周波数誤差検出手段は、前記周波数誤差情報
に基づいて所定時間あたりの位相回転量を零とするよう
補正を施された前記複素信号に基づき、該補正を施され
た前記複素信号の所定時間あたりの位相回転量に対応す
る前記第２の周波数誤差量を算出することを特徴とする
周波数誤差検出装置。
【請求項５】請求項４に記載の周波数誤差検出装置に
おいて、前記第１の周波数誤差検出手段は、前記補正を施される
以前の前記複素信号に基づき、該補正を施される以前の
前記複素信号の所定時間あたりの位相回転量に対応する
前記第１の周波数誤差量を算出することを特徴とする周
波数誤差検出装置。
【請求項６】請求項４に記載の周波数誤差検出装置に
おいて、前記第１の周波数誤差検出手段は、前記周波数誤差情報
に基づいて所定時間あたりの位相回転量を零とするよう
補正を施された前記複素信号に基づき、該補正を施され
た前記複素信号の所定時間あたりの位相回転量に対応す
る前記第１の周波数誤差量を算出することを特徴とする
周波数誤差検出装置。
【請求項７】受信信号を直交検波して生成される複素
信号の所定時間あたりの位相回転量を第１の精度かつ第
１の周波数範囲で第１の位相回転量として検出し、該第
１の位相回転量を零とするよう前記複素信号を補正する
第１の制御手段と、該第１の制御手段と併行し、前記複素信号の所定時間あ
たりの位相回転量を前記第１の精度よりも高い第２の精
度かつ前記第１の周波数範囲よりも狭い第２の周波数範
囲で第２の位相回転量として検出し、該第２の位相回転
量を零とするよう前記複素信号をさらに補正する第２の
制御手段と、前記第１の制御手段により検出される前記第１の位相回
転量の増減を制限付きで補償する補償手段と、を含むことを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項８】受信信号を直交検波して生成される複素
信号の所定時間あたりの位相回転量を第１の精度かつ第
１の周波数範囲で第１の位相回転量として検出し、該第
１の位相回転量を零とするよう前記複素信号を補正する
フィードフォワード制御手段と、該フィードフォワード制御手段と併行し、該フィードフ
ォワード制御手段による補正後の前記複素信号の所定時
間あたりの位相回転量を前記第１の精度よりも高い第２
の精度かつ前記第１の周波数範囲よりも狭い第２の周波
数範囲で第２の位相回転量として検出し、該第２の位相
回転量を零とするよう前記複素信号をさらに補正するフ
ィードバック制御手段と、前記フィードフォワード制御手段により検出される前記
第１の位相回転量の増減を制限付きで補償する補償手段
と、を含むことを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項９】受信信号を直交検波して生成される複素
信号の所定時間あたりの位相回転量を第１の精度かつ第
１の周波数範囲で第１の位相回転量として検出し、該第
１の位相回転量を零とするよう前記複素信号を補正する
第１のフィードバック制御手段と、該第１のフィードバック制御手段と併行し、前記複素信
号の所定時間あたりの位相回転量を前記第１の精度より
も高い第２の精度かつ前記第１の周波数範囲よりも狭い
第２の周波数範囲で第２の位相回転量として検出し、該
第２の位相回転量を零とするよう前記複素信号をさらに
補正する第２のフィードバック制御手段と、前記第１のフィードバック制御手段により検出される前
記第１の位相回転量の増減を制限付きで補償する補償手
段と、を含むことを特徴とする自動周波数制御装置。