JP2001177592A - 周波数偏差検出器および周波数偏差検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】広い周波数範囲で高い精度の周波数偏差の検出
を実現した周波数偏差検出器および周波数偏差検出方法
を提供する。 【解決手段】異なる時刻に受信された複数のディジタル
受信信号の所定のシンボル信号間の位相差信号を求める
第１の手段と、時間間隔が長い異なる時刻に受信された
複数のディジタル受信信号の所定のシンボル信号間の位
相差信号を求める第２の手段と、第２の手段から入力さ
れた位相差信号に、所定の係数を乗算して１つの周波数
偏差信号の候補を求める第３の手段と、第２の手段から
入力された位相差信号に、２ｑπラジアン（ｑ＝−ｚ〜
＋ｚ、ただしｚは自然数）の位相信号を加算し、所定の
係数を乗算して複数の周波数偏差信号の候補を求める第
４の手段と、第１の手段から入力された位相差信号に、
所定の係数を乗算して周波数偏差信号を求める第５の手
段と、第３、第４の手段から入力される複数の周波数偏
差信号の候補の中から、第５の手段から入力される周波
数偏差信号に最も近い周波数偏差信号を選択し出力する
比較選択手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル無線機
などにおいて、受信したディジタル変調信号を復調する
ときに使用する再生搬送波信号の周波数を、送信側の搬
送波周波数と一致させるために使用する搬送波周波数の
偏差を検出する周波数偏差検出器および周波数偏差検出
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報の通信において、例えば、音声、映
像、データなどの情報信号を伝送する場合、伝送したい
情報信号で所要周波数の搬送波信号を変調し、変調され
た搬送波を送信し、送信されてきた変調搬送波を受信
し、受信した変調搬送波信号の周波数と同一周波数の搬
送波信号で変調搬送波信号を復調し、伝送されてきた情
報信号を取り出していることは周知のことであり、アナ
ログ通信、ディジタル通信いずれにおいても同様に行な
われている。このような受信した変調搬送波信号の復調
において、特に、ディジタル通信の場合は、受信した変
調搬送波信号の搬送波周波数を忠実に再生して復調に使
用する必要があるため、自動周波数制御（ＡＦＣ：Auto
matic Frequncy Control）の技術が重要なものとなる。
この変調搬送波信号の復調において重要な自動周波数制
御について、図３および図４を使用して従来技術を説明
する。図３は、送信信号として送信されてきた所要周波
数の変調搬送波を受信した受信信号から、ベースバンド
信号（等価低域信号）の成分を抽出する復調部の構成の
一般的な例を示したブロック図である。

【０００３】図３において、３１は、受信した所要周波
数の変調搬送波信号の信号入力端子、４７は、周波数偏
差電圧で発振周波数を制御された再生搬送波信号を出力
する電圧制御発振器（ＶＣＯ）、３２は、所要周波数の
変調搬送波信号を再生搬送波信号により同期検波しベー
スバンド信号のＩ成分（同相成分）信号とＱ成分（直交
成分）信号とを出力する同期検波器、３３および３４
は、同期検波器３２で同期検波されたベースバンド信号
のＩ成分信号とＱ成分信号それぞれの雑音などを除去す
る低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、３５および３６は、雑
音などを除去したベースバンド信号のＩ成分信号とＱ成
分信号それぞれをディジタル信号化するＡ／Ｄ変換器、
３７および３８はディジタル信号化されたベースバンド
信号のＩ成分信号とＱ成分信号それぞれの不要成分除去
と波形整形を行なう受信フィルタ、３９および４０は、
不要成分除去と波形整形を行なったベースバンド信号の
Ｉ成分信号とＱ成分信号それぞれのシンボル識別点を抽
出するサンプラ、４１は、ベースバンド信号のＩ成分信
号から抽出したシンボル識別点の出力端子、４２は、ベ
ースバンド信号のＱ成分信号から抽出したシンボル識別
点の出力端子、４３は、抽出したＩ成分信号とＱ成分信
号の抽出したシンボル識別点から搬送波の周波数と電圧
制御発振器４７で再生する発振周波数との周波数偏差信
号を検出する周波数偏差検出器、４４は、周波数偏差検
出器４３で検出した周波数偏差信号に所要の係数を乗算
する乗算器、４５は、所要の係数を乗算した周波数偏差
信号が持つ不要変動成分を除去するループフィルタ、４
６は、不要変動成分を除去した周波数偏差信号を積分し
周波数偏差電圧とする積分器を示す。

【０００４】つぎに、図３に示す従来技術の復調部の動
作を説明する。受信した搬送波周波数ｆｃの受信信号
は、受信信号入力端子３１を介して同期検波器３２に入
力される。同期検波器３２は、受信信号入力端子３１を
介して入力された搬送波周波数ｆｃの受信信号を、別
途、電圧制御発振器４７から入力される再生搬送波周波
数ｆｃ’の再生搬送波信号５４を基準として、ベースバ
ンドの複素信号のＩ成分（同相成分）信号とＱ成分（直
交成分）信号とを同期検波し、同期検波したＩ成分信号
４８ａとＱ成分信号４９ａとを、それぞれ低域通過フィ
ルタ３３と低域通過フィルタ３４とへ出力する。低域通
過フィルタ３３と低域通過フィルタ３４とは、同期検波
器３２からそれぞれに入力されるベースバンドの複素信
号のＩ成分信号４８ａとＱ成分信号４９ａとから高調波
成分、雑音等の不要成分を除去し、不要成分を除去した
Ｉ成分信号４８ｂとＱ成分信号４９ｂとを、それぞれＡ
／Ｄ変換器３５とＡ／Ｄ変換器３６とへ出力する。

【０００５】Ａ／Ｄ変換器３５とＡ／Ｄ変換器３６と
は、低域通過フィルタ３３と低域通過フィルタ３４とか
らそれぞれに入力される不要成分を除去したベースバン
ドの複素信号のＩ成分信号４８ｂとＱ成分信号４９ｂと
を、ディジタル信号に変換し、ディジタル信号化された
Ｉ成分信号４８ｃとＱ成分信号４９ｃとをそれぞれ受信
フィルタ３７と受信フィルタ３８とへ出力する。受信フ
ィルタ３７と受信フィルタ３８とは、Ａ／Ｄ変換器３５
とＡ／Ｄ変換器３６とからそれぞれに入力されるディジ
タル信号化されたベースバンドの複素信号のＩ成分信号
４８ｃとＱ成分信号４９ｃとから不要成分を除去すると
ともに波形整形を行ない、不要成分除去と波形整形をさ
れたディジタル信号のＩ成分信号４８ｄとＱ成分信号４
９ｄとを、それぞれサンプラ３９とサンプラ４０とへ出
力する。サンプラ３９とサンプラ４０とは、受信フィル
タ３７と受信フィルタ３８とからそれぞれに入力される
不要成分除去と波形整形をされたディジタル信号のベー
スバンドの複素信号のＩ成分信号４８ｄとＱ成分信号４
９ｄとからシンボル識別点を抽出し、抽出したＩ成分信
号４８ｅとＱ成分信号４９ｅとのシンボル識別点を、そ
れぞれ周波数偏差検出器４３へ出力するとともに、Ｉ成
分信号出力端子４１とＱ成分信号出力端子４２とを介し
て他の回路へ出力する。

【０００６】周波数偏差検出器４３は、サンプラ３９と
サンプラ４０とから入力されたベースバンドの複素信号
のＩ成分信号４８ｄとＱ成分信号４９ｄとのシンボル識
別点から、受信信号の搬送波周波数ｆｃと電圧制御発振
器４７で再生する搬送波信号の周波数ｆｃ’との周波数
偏差Δｆの信号を検出し、検出した周波数偏差Δｆの信
号５０を乗算器４４へ出力する。乗算器４４は、周波数
偏差検出器４３から入力された周波数偏差信号５０に、
別途、入力された係数ｂ（負の定数）を乗算し、係数ｂ
を乗算した周波数偏差信号５１をループフィルタ４５へ
出力する。ループフィルタ４５は、乗算器４４から入力
された係数ｂを乗算した周波数偏差信号５１の受信信号
となった段階で混入している雑音に起因する変動成分な
どを除去し、変動成分などを除去した係数ｂを乗算した
周波数偏差信号５２を積分器４６へ出力する。積分器４
６は、ループフィルタ４５から入力された不要な変動成
分などを除去し係数ｂを乗算した周波数偏差信号５２を
積分して周波数偏差電圧５３とし、積分して得た周波数
偏差電圧５３を電圧制御発振器４７へ出力する。電圧制
御発振器４７は、積分器４６から入力された周波数偏差
電圧５３により発振周波数をを制御され、周波数偏差電
圧５３により制御された再生搬送波周波数ｆｃ’の再生
搬送波信号５４を同期検波器３２へ出力する。

【０００７】さらに、受信信号入力端子３１に入力され
た搬送波周波数ｆｃの受信信号が、ＱＰＳＫ変調（Quad
rature Phase Shift Keying ：直交位相変調）されてい
る場合を例に、図４を使用して、受信した変調搬送波信
号の周波数と電圧制御発振器で発振した再生搬送波信号
との間に周波数偏差Δｆが発生したときの影響について
説明をする。図４は、送信、あるいは、受信された信号
の配置を示した図であり、５５はＩ成分（同相成分）
軸、５６はＱ成分（直交成分）軸を示している。ＱＰＳ
Ｋ変調の場合、伝送される情報に対応して、符号５７ａ
〜５７ｄで示す信号のいずれかが、シンボル送信周期Ｔ
ｓの間隔で送信される。このようなＱＰＳＫ変調信号の
送信側の配置に対して、図３に示す変調部のＩ成分出力
端子４１およびＱ成分出力端子４２でＩ成分信号および
Ｑ成分信号を観測したとき、理想的な伝送や復調が行な
われたとすると、周波数偏差Δｆが０であれば、送信シ
ンボルと同様の受信シンボルが現れ、正しい復号を行な
うことが可能となる。ところが、周波数偏差Δｆが発生
して、周波数偏差Δｆがある程度の値を持つと、×印で
示されるように周波数偏差Δｆの値に応じて位相の回転
が発生し、図４における判定境界であるＩ成分軸５５、
あるいは、Ｑ成分軸５６を越えてしまい復号誤りの原因
となる。

【０００８】このような周波数偏差Δｆの発生による復
号誤りを防止するため、周波数偏差Δｆを検出し、電圧
制御発振器４７の発振周波数ｆｃ’を制御する自動周波
数制御回路が十分に機能する必要がある。この自動周波
数制御回路を構成する重要な要素の一つが周波数偏差検
出器であり、様々な手段が提案されているが、その中で
時刻の異なる複数の信号の位相差を求めて周波数偏差を
得る手段は、比較的簡便で基本的な手段である。以下
に、その原理を説明する。図５（ａ）は、シンボル間隔
Ｔｓ（単位：秒）の伝送されてきた受信信号系列を示
す。この受信信号系列の中で、ｎ番目のシンボルＰ_n お
よびｎ＋ｋ番目のシンボルＰ_n+k は既知の同一符号の信
号が送信されているものと仮定する。なお、この仮定
は、二つの符号が異なる符号の場合でも、簡単な演算に
よって位相を回転することにより、一般性を失うことな
く成立する。このとき、受信信号に含まれる雑音成分が
十分に小さく、伝搬路特性の時間変動が十分に緩やかで
あれば、図５（ｂ）に示す２つの信号点Ｐ_n およびＰ
_n+k の位相差Δθ（ラジアン）は周波数偏差Δｆ（ヘル
ツ）に起因し、下記（１）式で表わすことができる関係
にある。 Δθ＝２π・Δｆ・ｋＴｓ ・・・・・（１） したがって、Δθを求めることによって、下記（２）式
から周波数偏差Δｆを求めることができる。

【数１】

【０００９】以上述べた原理にもとづく、従来技術によ
る周波数偏差検出器のブロック図を図６に示す。図６に
おいて、６１は受信信号Ｐ_n+k の入力端子、６２は受信
信号Ｐ_n の入力端子、６３は、受信信号Ｐ_n の共役演算
を行なう共役演算器、６４は、受信信号Ｐ_n の共役演算
信号と受信信号Ｐ_n+k との複素積を演算する複素乗算
器、６５は、複素積信号について位相信号を演算する位
相演算器、６６は、位相信号と係数との乗算をする乗算
器、６７は周波数偏差信号の出力端子を示す。

【００１０】図６に示す従来技術による周波数偏差検出
器の動作を説明する。時刻ｎにおいて、受信信号Ｐ_n は
受信信号入力端子６２を介して共役演算器６３に入力さ
れ、時刻ｎ＋ｋにおいて、受信信号Ｐ_n+k は受信信号入
力端子６１を介して複素乗算器６４に入力される。共役
演算器６３は、受信信号入力端子６２を介して入力され
た受信信号Ｐ_n の共役演算を行ない、算出した共役演算
信号を複素乗算器６４へ出力する。複素乗算器６４は、
共役演算器６３から入力された共役演算信号と、受信信
号入力端子６１から入力された受信信号Ｐ_n+k とで複素
積を演算し、算出した複素積信号を位相演算器６５へ出
力する。位相演算器６５は、複素乗算器６４から入力さ
れた複素積信号について位相を演算し、算出した位相信
号を乗算器６６へ出力する。この位相演算器６５で算出
した位相は、受信信号Ｐ_n+k と受信信号Ｐ_n との位相差
Δθとなる位相差信号である。乗算器６６は、位相演算
器６５から入力された位相差Δθ（ラジアン）の位相差
信号に、別途、入力された係数（２πｋＴｓ）~¹を乗算
して周波数偏差Δｆ（ヘルツ）の周波数偏差信号を算出
し、算出した周波数偏差信号を周波数偏差信号出力端子
６７から他の回路へ出力する。

【００１１】ところで、図６に示す周波数偏差検出器で
は、二つの受信信号の間隔であるｋは、検出可能な最大
周波数偏差を制限するパラメータとなると同時に、雑音
などによる位相差Δθへの誤差の影響を左右する。この
点について、以下に説明する。周波数偏差検出器で演算
される位相差Δθは、通常、−π≦Δθ＜π（ラジア
ン）の範囲にあることから、図５（ｂ）の符号７１で示
した軌跡の他にも、例えば符号７２で示した軌跡のよう
に一周以上回転した位相や、符号７３で示した軌跡のよ
うに逆回転した位相も同様に演算され、これらを個別に
識別することはできない。これらの場合の正しい位相
は、下記（３）式、（４）式で表すことができ、 ΔΘ＝Δθ＋２π ・・・・・（３） ΔΘ＝Δθ−２π ・・・・・（４） 一般的には、下記（５）式となる。 ΔΘ＝Δθ＋２ｑπ ・・・・・（５） 但し、ｑは任意の整数

【００１２】このような不確定要素を排除するために
は、真の位相回転量が−π≦ΔΘ＜π（ラジアン）を超
えないことが条件となる。このためには、周波数偏差Δ
ｆが、下記（６）式に示す範囲内にあることが必要であ
り、下記（６）式に示す値が検出可能な周波数偏差の最
大値となる。

【数２】 換言すると、より大きな周波数偏差Δｆを検出しようと
する場合、２つのシンボルの間隔ｋを小さくする必要が
あるということになる。一方、演算された位相差信号Δ
θには誤差が含まれており、２つのシンボルの間隔ｋを
小さくすると誤差の影響を受け易くなる。すなわち、位
相差信号Δθは、位相差Δθの真の値を位相差Δθ’、
誤差をεとすると、下記（７）式となる。 Δθ＝Δθ’＋ε ・・・・・（７） したがって周波数偏差Δｆの値は、周波数偏差Δｆの真
の値を周波数偏差Δｆ’とすると、下記（８）式とな
る。

【数３】 つまり、２シンボルの間隔ｋを大きくとれば、雑音など
による演算誤差を小さくすることができる。上述したよ
うに、従来技術による周波数偏差検出器は、検出対象と
する周波数偏差の最大値と、要求される測定精度とは二
律背反の関係にあり、どちらを重視するかによって適切
にｋを設定する必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ディジタル通信機の復
調部に使用する周波数偏差検出器であって、異なる時刻
に入力された複数の受信信号の位相差から周波数偏差を
検出する従来技術の周波数偏差検出器は、２ｑπラジア
ン（ｑ＝−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）回転した位相
を持つ受信信号の位相差から周波数偏差を検出したこと
を識別することはできないため、周波数偏差を検出する
受信信号の位相差の範囲が制限される。周波数偏差の検
出範囲を拡大するためには、位相差を求める複数の受信
信号の時間間隔を小さくすれば良いが、位相差を求める
ときに雑音等による誤差の影響を受けてしまうことにな
る。より大きな周波数偏差を検出するための条件と、雑
音等の影響を小さくするための条件とが原理的に相反す
るという関係にあり、広い周波数範囲で高い精度の周波
数偏差の検出を実現することが困難であった。本発明
は、前記問題を解決し、広い周波数範囲で高い精度の周
波数偏差の検出を実現した周波数偏差検出器および周波
数偏差検出方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の周波数偏差検出器は、受信信号が入力され
る受信機の周波数偏差検出器であって、異なる時刻に受
信された複数の受信信号を入力し、異なる複数の時間間
隔の位相差信号をそれぞれ求める複数の位相差算出手段
と、該位相差算出手段が算出した位相差信号の中で、最
も長い時間間隔の位相差信号に、２ｑπラジアン（ｑ＝
−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）をそれぞれ加算した周
波数偏差候補列を求める周波数偏差候補算出手段と、前
記位相差算出手段が算出した位相差信号の中で、最も短
い時間間隔の位相差信号から周波数偏差情報を求める周
波数偏差情報算出手段とを備え、前記周波数偏差候補列
の中から、前記周波数偏差情報に最も近い値の周波数偏
差候補の周波数偏差値を、周波数偏差信号として出力す
るものである。

【００１５】また、本発明の周波数偏差検出器は、異な
る時刻に受信された複数のディジタル受信信号の所定の
シンボル信号間の位相差信号を求める第１の手段と、前
記異なる時刻より時間間隔が長い異なる時刻に受信され
た複数のディジタル受信信号の所定のシンボル信号間の
位相差信号を求める第２の手段と、該第２の手段から入
力された位相差信号に、所定の係数を乗算して１つの周
波数偏差信号の候補を求める第３の手段と、前記第２の
手段から入力された位相差信号に、２ｑπラジアン（ｑ
＝−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）の位相信号を加算
し、さらに、所定の係数を乗算して複数の周波数偏差信
号の候補を求める第４の手段と、前記第１の手段から入
力された位相差信号に、所定の係数を乗算して周波数偏
差信号を求める第５の手段と、前記第３および第４の手
段から入力される複数の周波数偏差信号の候補の中か
ら、前記第５の手段から入力される周波数偏差信号に最
も周波数偏差が近い周波数偏差信号を選択し出力する比
較選択手段とを有し、複数の周波数偏差信号の候補の中
から最も周波数偏差が近い周波数偏差信号をより正確な
周波数偏差信号として出力するものである。さらに詳し
くは、本発明の周波数偏差検出器は、第１の手段と第２
の手段とが、時間間隔が異なる時刻に受信された二組の
ディジタル受信信号の所定のシンボル信号のいずれかを
同一の所定のシンボル信号に設定し、３つの所定のシン
ボル信号を使用して位相差信号を求めるものである。ま
た、本発明の周波数偏差検出器は、第１の手段と第２の
手段とが、時間間隔が異なる時刻に受信された二組のデ
ィジタル受信信号の一つの組のフレーム内に挿入された
２つの所定のシンボル信号と、つぎの組のフレーム内に
挿入された１つの所定のシンボル信号とを使用して位相
差信号を求めるものである。

【００１６】また、本発明の周波数偏差検出方法は、異
なる時刻に受信された複数の受信信号を入力し、異なる
複数の時間間隔の位相差信号をそれぞれ求め、最も長い
時間間隔で求めた位相差信号に、２ｑπラジアン（ｑ＝
−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）を加算した周波数偏差
候補列を求め、最も短い時間間隔の位相差信号から周波
数偏差情報を求め、前記周波数偏差候補列の中から、前
記周波数偏差情報に最も近い値の周波数偏差候補の周波
数偏差値を、周波数偏信号として出力する方法である。
また、本発明の周波数偏差検出方法は、異なる時刻に受
信された複数のディジタル受信信号の時間間隔が異なる
二組の所定のシンボル信号間の位相差信号を求め、時間
間隔が長い一組から求めた位相差信号に２ｑπラジアン
（ｑ＝−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）の位相信号を加
算し、さらに、所定の係数を乗算して複数の周波数偏差
信号の候補を求め、前記時間間隔が長い一組から求めた
位相差信号に所定の係数を乗算して１つの周波数偏差信
号の候補を求め、時間間隔が短い一組から求めた位相差
信号に所定の係数を乗算して１つの周波数偏差信号を求
め、前記時間間隔が長い一組から求めた１つのおよび複
数の周波数偏差信号の候補の中から、前記時間間隔が短
い一組から求めた周波数偏差信号に最も周波数偏差が近
い周波数偏差信号を選択し、より正確な周波数偏差信号
として出力する方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明による周波数偏差検出器お
よび周波数偏差検出方法の実施形態の一例を説明する。
図１は、本発明による周波数偏差検出器の一実施例を示
すブロック図である。図１において、１は受信信号Ｐ_n
の入力端子、２は受信信号Ｐ_n+m の入力端子、３は受信
信号Ｐ_n+k の入力端子、７は、受信信号Ｐ_n の共役演算
を行なう共役演算器、５は、受信信号Ｐ_n の共役演算信
号と受信信号Ｐ_n+m との複素積を演算する複素乗算器、
６は、受信信号Ｐ_n の共役演算を行なう共役演算器、４
は、受信信号Ｐ_n の共役演算信号と受信信号Ｐ_n+k との
複素積を演算する複素乗算器、９は、複素乗算器５から
入力される複素積信号について位相信号を演算する位相
演算器、１２は、位相演算器９から入力される位相信号
と、別途、入力される係数との乗算を行なう乗算器、８
は、複素乗算器４から入力される複素積信号について位
相信号を演算する位相演算器、１０_-h（ｈ＝１、２、・
・・２ｓ）は、位相演算器８から入力される位相信号
に、別途、入力される位相信号の加算を行なう加算器、
１１_-0は、位相演算器８から入力される位相信号と、別
途、入力される係数との乗算を行なう乗算器、１１
_-h（ｈ＝１、２、・・・２ｓ）は、複数の加算器１０_-h
から入力される位相信号に、別途、入力される係数との
乗算を行なう複数の乗算器、１３は、複数の入力端子に
入力される位相差信号を比較選択し周波数偏差信号を出
力する比較選択器、１４は周波数偏差信号出力端子を示
す。

【００１８】つぎに、本発明による周波数偏差検出器の
動作を説明する。受信信号入力端子１には時刻ｎの受信
信号Ｐ_n が、受信信号入力端子２には時刻ｎ＋ｍの受信
信号Ｐ_n+m が、受信信号入力端子３には時刻ｎ＋ｋの受
信信号Ｐ_n+k が入力される。なお、ｍ＜ｋであり、さら
に、いずれも同一のシンボルの信号が伝送されてくるも
のとする。時刻ｎにおいて、受信信号Ｐ_n は、受信信号
入力端子１を介して共役演算器７と共役演算器６とに入
力される。時刻ｎ＋ｍにおいて、受信信号Ｐ_n+m は、受
信信号入力端子２を介して複素乗算器５に入力され、時
刻ｎ＋ｋにおいて、受信信号Ｐ_n+k は、受信信号入力端
子３を介して複素乗算器４に入力される。

【００１９】共役演算器７は、受信信号入力端子１を介
して入力された受信信号Ｐ_n の共役演算を行ない、算出
された共役演算信号７ａを複素乗算器５へ出力する。複
素乗算器５は、共役演算器７から入力された共役演算信
号７ａと、受信信号入力端子２から入力された受信信号
Ｐ_n+m とで複素積を演算し、算出した複素積信号５ａを
位相演算器９へ出力する。位相演算器９は、複素乗算器
５から入力された複素積信号５ａについて位相を演算
し、算出した位相信号９ａを乗算器１２へ出力する。す
なわち、位相演算器９から出力された位相信号９ａは、
受信信号Ｐ_n と受信信号Ｐ_n+m との位相差信号である。

【００２０】同様に、共役演算器６は、受信信号入力端
子１を介して入力された受信信号Ｐ_n の共役演算を行な
い、算出された共役演算信号６ａを複素乗算器４へ出力
する。複素乗算器４は、共役演算器６から入力された共
役演算信号６ａと、受信信号入力端子３から入力された
受信信号Ｐ_n+k とで複素積を演算し、算出した複素積信
号４ａを位相演算器８へ出力する。位相演算器８は、複
素乗算器４から入力された複素積信号４ａについて位相
を演算し、算出した位相信号８ａを複数の乗算器１１_-h
の中の一つの乗算器１１_-0と複数の加算器１０_-hの各加
算器とへ出力する。すなわち、位相演算器８から出力さ
れた位相信号８ａは、受信信号Ｐ_n と受信信号Ｐ_n+k と
の位相差信号である。

【００２１】乗算器１１_-0は、位相演算器８から入力さ
れた位相信号８ａ（ラジアン）に、別途、入力される値
（２πｋＴｓ）~¹の係数信号を乗算し、値（２πｋＴ
ｓ）~¹の係数信号を乗算した位相信号１１_-0ａ（ラジア
ン）を、複数の入力端子を備えた比較選択器１３のＡ
（０）端子へ出力する。この比較選択器１３のＡ（０）
端子に入力された位相信号１１_-0ａは、位相演算器８か
ら出力される位相信号が、受信信号Ｐ_n+k と受信信号Ｐ
_n との真の位相差に等しい場合の周波数偏差の候補値で
ある。また、複数の加算器１０_-hの中の一つの加算器１
０_-1は、位相演算器８から入力された位相信号８ａに、
別途、入力された値＋２πの位相信号を加算し、値＋２
πを加算した位相信号１０_-1ａを複数の乗算器１１_-hの
中の一つの乗算器１１_-1へ出力する。乗算器１１_-1は、
加算器１０_-1から入力された値＋２πを加算した位相信
号１０_-1ａ（ラジアン）に、別途、入力された値（２π
ｋＴｓ）~¹の係数信号を乗算し、値（２πｋＴｓ）~¹の
係数信号を乗算した位相信号１１_-1ａ（ラジアン）を比
較選択器１３のＡ（１）端子へ出力する。この比較選択
器１３のＡ（１）端子に入力された位相信号１１_-1ａ
は、位相演算器８から出力される位相信号に値＋２πの
位相信号を加えた位相信号が、受信信号Ｐ_n+k と受信信
号Ｐ_n との真の位相差に等しい場合の周波数偏差の候補
値である。

【００２２】以下、同様の演算を他の加算器１０と他の
乗算器１１とで行なって比較選択器１３の各端子に位相
信号を入力していき、最後に、位相演算器８から出力さ
れた位相信号に加算器１０_-2s において値−２ｓπの位
相信号を加算した後、乗算器１１_-2s において、値（２
πｋＴｓ）~¹の係数信号を乗算し、比較選択器１３のＡ
（２ｓ）端子に入力される。この比較選択器１３のＡ
（２ｓ）端子に入力された位相信号１１_-2sａ は、位相
演算器８から出力された位相信号に値−２ｓπの位相信
号を加えた位相信号が、受信信号Ｐ_n+k と受信信号Ｐ_n
との真の位相差に等しい場合の周波数偏差の候補値であ
る。一方、乗算器１２は、位相演算器９から入力された
位相信号９ａ（ラジアン）に、別途、入力された値（２
πｍＴｓ）~¹の係数信号を乗算し、値（２πｍＴｓ）~¹
の係数信号を乗算した位相信号１２ａ（ラジアン）を比
較選択器１３のＢ端子へ出力する。比較選択器１３は、
（２ｓ＋１）個のＡ端子入力値の中から、最もＢ端子入
力値に近い値の信号を選択し、選択した信号をＣ端子か
ら出力する。比較選択器１３のＣ端子から出力された信
号は、選択された周波数偏差信号として周波数偏差信号
出力端子１４から他の回路へ出力される。なお、図１に
示した実施例では、２ｑπラジアン（ｑ＝−ｚ〜＋ｚ、
ただしｚは自然数）の位相信号を加算する時間間隔は１
組で説明したが、複数でも良い。

【００２３】つぎに、図２を使用して、図１に示した周
波数偏差検出器の実施例における具体的な動作を説明す
る。図２（ａ）は、周波数偏差検出器に使用される信号
のフレーム構成の一例で、シンボル速度は１６ｋシンボ
ル／ｓｅｃ、すなわち、Ｔｓ＝６２．５μｓｅｃとし、
１フレームの長さを１２８シンボルとしている。このよ
うなフレーム構成の伝送フレーム内には、通常、同期確
立を目的とした固定シンボル系列が挿入されており、こ
の固定シンボル系列を既知シンボルとして使用する。フ
レーム構成の最初の１フレームに示すＰ_n 、Ｐ_n+8 、お
よび、つぎの１フレーム内のＰ_n+128 （最初の１フレー
ムに示すＰ_n から、１フレームの長さである１２８シン
ボルの位置にある）が、固定シンボル系列に相当する。
図２（ｂ）は、Ｐ_n およびＰ_n+128 から演算により得ら
れる周波数偏差列を示しており、符号１００は周波数偏
差軸を表し、符号１０１_-0はＰ_n およびＰ_{n+12 8} ２つの
信号の位相差から直接算出される周波数偏差を表してい
る（周波数偏差が０であれば周波数偏差軸１００上の０
Ｈｚの位置となる）。また、周波数偏差１０１_-0の他に
も、周波数偏差１０１_-0の左右に、１２５Ｈｚ間隔で周
波数偏差の候補値１０１_-h（ｈ＝１、２、・・・１６）
が存在しており、これらの周波数偏差の候補値１０
１_-0、１０１_-hが比較選択器１３の各端子Ａの入力信号
となる。

【００２４】図２（ｃ）は、１フレームの中の固定シン
ボル系列Ｐ_n およびＰ_n+8 から演算により得られる周波
数偏差を示しており、符号１０２は周波数偏差軸を表
し、符号１０３はＰ_n およびＰ_n+8 の２つの信号の位相
差から算出される周波数偏差を表している（周波数偏差
が０であれば周波数偏差軸１０２上の０Ｈｚの位置とな
る）。この周波数偏差の値は、±１０００Ｈｚの中でた
だ一つ確定されるが、雑音等の影響による誤差を含んで
いる。この周波数偏差の値１２ａが比較選択器１３の端
子Ｂの入力信号となる。比較選択器１３は、各端子Ａに
入力された周波数偏差の値１１ａの中から端子Ｂに入力
された周波数偏差１０３に最も近い周波数偏差１０１_-8
を選択し、端子ｃから出力し、周波数偏差信号出力端子
１４から他の回路へ出力される。上述した例において
は、精度を損なうことなく、最大周波数偏差の制限値が
±６２．５Ｈｚから±１０００Ｈｚに緩和されたことに
なる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、広い周波数範囲で高い
精度の周波数偏差の検出を実現した周波数偏差検出器お
よび周波数偏差検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による周波数偏差検出器の一実施例を示
すブロック図。

【図２】図１記載の実施例の具体的な動作の説明図。

【図３】ディジタル無線機の復調部の構成を示すブロッ
ク図。

【図４】周波数偏差の影響の説明図。

【図５】従来技術による周波数偏差検出の原理の説明
図。

【図６】従来技術による周波数偏差検出器の構成を示す
ブロック図。

【符号の説明】

１、２、３、３１、６１、６２ 受信信号入力端子、 ４、５、６４ 複素乗算器、 ６、７、６３ 共役演算器、 ８、９、６５ 位相演算器、 １０ 加算器、 １１、１２、６６、４４ 乗算器、 １３ 比較選択器、 １４、６７ 周波数偏差信号出力端子、 ３２ 同期検波器、 ３３、３４ 低域通過フィルタ、 ３５、３６ Ａ／Ｄ変換器、 ３７、３８ 受信フィルタ、 ３９、４０ サンプラ、 ４１ 同相成分出力端子、 ４２ 直交成分出力端子、 ４３ 周波数偏差検出器、 ４５ ループフィルタ、 ４６ 積分器、 ４７ 電圧制御発振器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号が入力される受信機の周波数偏
   差検出器であって、 異なる時刻に受信された複数の受信信号を入力し、異な
   る複数の時間間隔の位相差信号をそれぞれ求める複数の
   位相差算出手段と、 該位相差算出手段が算出した位相差信号の中で、最も長
   い時間間隔の位相差信号に、２ｑπラジアン（ｑ＝−ｚ
   〜＋ｚ、ただしｚは自然数）をそれぞれ加算した周波数
   偏差候補列を求める周波数偏差候補算出手段と、 前記位相差算出手段が算出した位相差信号の中で、最も
   短い時間間隔の位相差信号から周波数偏差情報を求める
   周波数偏差情報算出手段とを備え、 前記周波数偏差候補列の中から、前記周波数偏差情報に
   最も近い値の周波数偏差候補の周波数偏差値を、周波数
   偏差信号として出力することを特徴とする周波数偏差検
   出器。
2. 【請求項２】 異なる時刻に受信された複数のディジタ
   ル受信信号の所定のシンボル信号間の位相差信号を求め
   る第１の手段と、 前記異なる時刻より時間間隔が長い異なる時刻に受信さ
   れた複数のディジタル受信信号の所定のシンボル信号間
   の位相差信号を求める第２の手段と、 該第２の手段から入力された位相差信号に、所定の係数
   を乗算して１つの周波数偏差信号の候補を求める第３の
   手段と、 前記第２の手段から入力された位相差信号に、２ｑπラ
   ジアン（ｑ＝−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）の位相信
   号を加算し、さらに、所定の係数を乗算して複数の周波
   数偏差信号の候補を求める第４の手段と、 前記第１の手段から入力された位相差信号に、所定の係
   数を乗算して周波数偏差信号を求める第５の手段と、 前記第３および第４の手段から入力される複数の周波数
   偏差信号の候補の中から、前記第５の手段から入力され
   る周波数偏差信号に最も周波数偏差が近い周波数偏差信
   号を選択し出力する比較選択手段とを有し、 複数の周波数偏差信号の候補の中から最も周波数偏差が
   近い周波数偏差信号をより正確な周波数偏差信号として
   出力することを特徴とする周波数偏差検出器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の周波数偏差検出器におい
   て、 第１の手段と第２の手段とは、時間間隔が異なる時刻に
   受信された二組のディジタル受信信号の所定のシンボル
   信号のいずれかを同一の所定のシンボル信号に設定し、
   ３つの所定のシンボル信号を使用して位相差信号を求め
   ること特徴とする周波数偏差検出器。
4. 【請求項４】 請求項１および請求項２記載の周波数偏
   差検出器において、 第１の手段と第２の手段とは、時間間隔が異なる時刻に
   受信された二組のディジタル受信信号の一つの組のフレ
   ーム内に挿入された２つの所定のシンボル信号と、つぎ
   の組のフレーム内に挿入された１つの所定のシンボル信
   号とを使用して位相差信号を求めることを特徴とする周
   波数偏差検出器。
5. 【請求項５】 異なる時刻に受信された複数の受信信号
   を入力し、異なる複数の時間間隔の位相差信号をそれぞ
   れ求め、最も長い時間間隔で求めた位相差信号に、２ｑ
   πラジアン（ｑ＝−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）を加
   算した周波数偏差候補列を求め、 最も短い時間間隔の位相差信号から周波数偏差情報を求
   め、 前記周波数偏差候補列の中から、前記周波数偏差情報に
   最も近い値の周波数偏差候補の周波数偏差値を、周波数
   偏信号として出力することを特徴とする周波数偏差検出
   方法。
6. 【請求項６】 異なる時刻に受信された複数のディジタ
   ル受信信号の時間間隔が異なる二組の所定のシンボル信
   号間の位相差信号を求め、 時間間隔が長い一組から求めた位相差信号に２ｑπラジ
   アン（ｑ＝−ｚ〜＋ｚ、ただしｚは自然数）の位相信号
   を加算し、さらに、所定の係数を乗算して複数の周波数
   偏差信号の候補を求め、 前記時間間隔が長い一組から求めた位相差信号に所定の
   係数を乗算して１つの周波数偏差信号の候補を求め、 時間間隔が短い一組から求めた位相差信号に所定の係数
   を乗算して１つの周波数偏差信号を求め、 前記時間間隔が長い一組から求めた１つのおよび複数の
   周波数偏差信号の候補の中から、前記時間間隔が短い一
   組から求めた周波数偏差信号に最も周波数偏差が近い周
   波数偏差信号を選択し、より正確な周波数偏差信号とし
   て出力することを特徴とする周波数偏差検出方法。