JP2002094591A - 自動周波数制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送波周波数誤差の修正精度を低下させるこ
となく、短時間で周波数引き込みを行うことが可能な自
動周波数制御回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 キャリア周波数の引き込み制御動作にお
いて、電圧制御発振器１１０の発振周波数を最大周波数
誤差±１３ｋＨｚの範囲で順次変化させて、マッチドフ
ィルタ４１，４２の出力に基づいて最もキャリア周波数
誤差の少ない上記発振周波数を求める際に、マッチドフ
ィルタ４１，４２にて得られた遅延プロファイルを、そ
れぞれ対応するベクトル平均化器５１ａ，５２ａにて、
各パス毎にベクトル平均化したのち、このベクトル平均
化結果の平均電力レベルが最大となる発振周波数を、初
期の引き込み周波数として電圧制御発振器１１０に設定
するようにしたものである。

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、通信方式にＣＤ
Ｍ（Code Division Multiple）方式を採用した移動無線
システムで用いられる端末装置の自動周波数制御回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、移動無線システムにおい
ては、移動局側の受信機に用いられる発振器の精度があ
まり高くないため、送信キャリア周波数と受信機にて生
成されるキャリア周波数に誤差が生じる。

【０００３】このように送受信機間でキャリア周波数に
誤差が存在した場合、受信品質がかなり劣化する。そこ
で、送受信機間のキャリア周波数誤差（以下、単に周波
数誤差と称する）を小さくするために、受信機において
周波数誤差を求めて、上記発振器にて生成されるキャリ
ア周波数を制御するようにしている。

【０００４】一般に、周波数誤差の修正は、周波数引き
込み（アクイジション）と周波数追従（トラッキング）
の２フェーズで行われる。つまり、アクイジションによ
って、大きなステップである程度まで周波数誤差を小さ
くし、その後にトラッキングによって、小さなステップ
でさらに周波数誤差を高精度に引き込むことになる。

【０００５】また、周波数誤差の検出には、送信信号に
周期的に含まれている既知信号を用いる。つまり、受信
機において受信信号を相関器に入力して、上記既知信号
と受信信号の相関を求め、この相関器出力（複素数）か
ら周波数誤差の検出を行う。

【０００６】アクイジションは、周期的に出力される相
関器出力間の位相差を計算することによって行われるこ
とが多いが、周波数誤差の最大値が相関器出力の周期の
１／２倍より大きい場合は、キャリア周波数の制御方向
がわからず、この方法は行えない。

【０００７】そこで、このような場合には、周波数誤差
の最大値の範囲内で、受信機のキャリア周波数を所定の
間隔でずらしていき、相関器出力が最大値をとるときの
周波数を初期引き込み周波数とする方法が取られる。

【０００８】以上のようなアクイジションによって初期
引き込み周波数が決定した後、その引き込み周波数を初
期値としたトラッキングが行われる。このトラッキング
では、周期的に出力される相関器出力間の位相差を計算
してキャリア周波数をフィードバック制御する。

【０００９】ところで、周波数誤差の検出精度を高める
ために、相関器出力の平均化を行うことがある（雑音抑
圧効果）。この平均化では、上述したように、受信機の
キャリア周波数を所定の間隔でずらしていく際に、それ
ぞれの周波数において、１回づつの相関器出力で比較す
るのではなく、相関器の複数出力を平均した後に比較す
るというものである。また、一般にこの平均化では、１
回毎の相関器出力（複素数）を電力換算した後、複数フ
レームに相当する相関器出力を平均するものである。

【００１０】しかしながら、このような電力平均の場合
には、平均に用いるサンプル数をかなり多くしなければ
精度が高くならない。つまり、平均化による精度向上に
は、ある程度の時間が必要とされ、周波数引き込みに時
間がかかるという問題があり、あまり長い時間の平均を
とることは、サービスの面から好ましくなかった。

【００１１】また、トラッキングにおいては、周期的に
出力される相関器出力間の位相差を計算するが、精度の
高い位相差計算をするには、大規模なハードウェアを必
要とするという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動周波数制御
回路では、キャリア周波数誤差の検出精度を向上させる
ために、相関器出力の電力を平均化するようにしている
が、この平均化にある程度の時間が必要とされ、周波数
引き込みに時間がかかり、サービスの面から好ましくな
いという問題があった。

【００１３】この発明は、上記の問題を解決すべくなさ
れたもので、キャリア周波数誤差の修正精度を低下させ
ることなく、短時間で周波数引き込みを行うことが可能
な自動周波数制御回路を提供することを目的とする。

【００１４】また、この発明のもう１つの目的は、ハー
ドウェア規模や消費電力を大幅に増大させることなく、
高精度に周波数引き込みを行うことが可能な自動周波数
制御回路を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係わる本発明は、受信したスペクトラ
ム拡散通信方式の無線信号をベースバンド信号に周波数
変換するのに用いる局部発振信号の周波数を制御する自
動周波数制御回路において、局部発振信号を生成する発
振手段と、この発振手段にて生成された局部発振信号を
用いて、無線信号をベースバンド信号に変換する周波数
変換手段と、この周波数変換手段により得られたベース
バンド信号を逆拡散して、この逆拡散結果から受信に適
した複数のパスの伝送路応答値を求めるパス検出手段
と、このパス検出手段にて順次検出される伝送路応答値
を、各パス毎にベクトル平均するベクトル平均化手段
と、このベクトル平均化手段の平均化結果の電力レベル
を平均化する平均化手段と、発振手段にて生成する局部
発振信号の周波数を可変して、平均化手段の平均化結果
を比較し、この平均化結果が最大となる時の周波数を発
振手段に設定する周波数制御手段とを具備して構成する
ようにした。

【００１６】上記構成の自動周波数制御回路では、発振
手段の発振周波数を順次変化させて、パス検出手段の出
力に基づいて最もキャリア周波数誤差の少ない上記発振
周波数を求める際に、パス検出手段にて得られた伝送路
応答値を、それぞれ対応するパス毎にベクトル平均化し
たのち、このベクトル平均化結果の平均電力レベルが最
大となる発振周波数を発振手段に設定するようにしてい
る。

【００１７】したがって、上記構成の自動周波数制御回
路によれば、短時間で周波数引き込みを行うことがで
き、なおかつキャリア周波数誤差の検出精度を低下させ
ることもない。

【００１８】また、請求項２に係わる本発明は、受信し
たスペクトラム拡散通信方式の無線信号をベースバンド
信号に周波数変換するのに用いる局部発振信号の周波数
を制御する自動周波数制御回路において、局部発振信号
を生成する発振手段と、この発振手段にて生成された局
部発振信号を用いて、無線信号をベースバンド信号に変
換する周波数変換手段と、この周波数変換手段により得
られたベースバンド信号を逆拡散して、この逆拡散結果
から受信に適した複数のパスの伝送路応答値を求めるパ
ス検出手段と、このパス検出手段にて検出される伝送路
応答値の電力レベルを平均化する第１の電力平均化手段
と、パス検出手段にて順次検出される伝送路応答値を、
各パス毎にベクトル平均するベクトル平均化手段と、こ
のベクトル平均化手段の平均化結果の電力レベルを平均
化する第２の電力平均化手段と、発振手段にて生成する
局部発振信号の周波数を第１の可変幅で可変して、第１
の平均化手段の平均化結果を比較して、この平均化結果
が最大となる時の周波数を検出し、その後、この検出し
た周波数に基づいて、発振手段にて生成する局部発振信
号の周波数を、第１の可変幅より小さい第２の可変幅で
可変して、第２の平均化手段の平均化結果を比較し、こ
の平均化結果が最大となる時の周波数を検出し、発振手
段に設定する周波数制御手段とを具備して構成するよう
にした。

【００１９】上記構成の自動周波数制御回路では、発振
手段の発振周波数を順次変化させて、パス検出手段の出
力に基づいて最もキャリア周波数誤差の少ない上記発振
周波数を求める際に、発振手段にて生成する局部発振信
号の周波数を第１の可変幅で可変して、伝送路応答値の
電力レベルの平均化結果を比較して、この平均化結果が
最大となる時の周波数を検出し、その後、この検出した
周波数に基づいて、発振手段にて生成する局部発振信号
の周波数を、第１の可変幅より小さい第２の可変幅で可
変して、ベクトル平均化結果の平均電力レベルが最大と
なる発振周波数を発振手段に設定するようにしている。

【００２０】したがって、上記構成の自動周波数制御回
路によれば、伝送路応答値の電力レベルの平均化結果に
基づいて大まかな周波数誤差の修正を行ったのち、ベク
トル平均化結果の平均電力レベルに基づいて詳細な周波
数誤差の修正を行うようにしているので、短時間で周波
数引き込みを行うことができ、なおかつキャリア周波数
誤差の検出精度を低下させることもない。

【００２１】さらに、請求項４に係わる本発明は、受信
したスペクトラム拡散通信方式の無線信号をベースバン
ド信号に周波数変換するのに用いる局部発振信号の周波
数を制御する自動周波数制御回路において、局部発振信
号を生成する発振手段と、この発振手段にて生成された
局部発振信号を用いて、無線信号をベースバンド信号に
変換する周波数変換手段と、この周波数変換手段により
得られたベースバンド信号を逆拡散して、この逆拡散結
果から受信に適した複数のパスの伝送路応答値を求める
パス検出手段と、このパス検出手段にて検出される伝送
路応答値のうち、最大の電力レベルを有するパスを検出
する最大パス検出手段と、この最大パス検出手段にて順
次検出されるパスの伝送路応答値間の位相差を求める位
相差検出手段と、発振手段にて生成する局部発振信号の
周波数を可変して、位相差検出手段にて求められる位相
差が極小となるように発振手段を制御する周波数制御手
段とを具備して構成するようにした。

【００２２】上記構成の自動周波数制御回路では、発振
手段の発振周波数を順次変化させて、パス検出手段の出
力に基づいて最もキャリア周波数誤差の少ない上記発振
周波数を求める際に、伝送路応答値が最大の電力レベル
を有するパスの伝送路応答値間の位相差を求め、これが
極小となるように周波数誤差の修正を行うようにしてい
る。

【００２３】したがって、上記構成の自動周波数制御回
路によれば、伝送路応答値が最大の電力レベルに基づい
てキャリア周波数の誤差を修正するようにしているの
で、ハードウェア規模や消費電力を大幅に増大させるこ
となく、簡易な構成により高精度に周波数引き込みを行
うことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図１は、この発明の第
１の実施形態に係わる自動周波数制御回路の構成を示す
ものである。

【００２５】アンテナ１１にて受信された無線周波の受
信信号は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０にて生成さ
れた、キャリア周波数のローカル信号と、ダウンコンバ
ータ２１にて乗算され、ベースバンドに周波数変換され
る。なお、電圧制御発振器１１０は、後述する制御部１
００から指示される周波数の上記ローカル信号を生成す
る。

【００２６】このベースバンドに周波数変換された受信
信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）３１にて６５．５３６
ＭＨｚでディジタル信号に変換され、マッチドフィルタ
（ＭＦ）４１に入力される。

【００２７】同様に、アンテナ１２にて受信された無線
周波の受信信号は、後述する電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１１０にて生成された、キャリア周波数のローカル信号
と、ダウンコンバータ２２にて乗算され、ベースバンド
に周波数変換される。

【００２８】このベースバンドに周波数変換された受信
信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）３２にて６５．５３６
ＭＨｚのサンプリングクロックでディジタル信号に変換
され、マッチドフィルタ（ＭＦ）４２に入力される。

【００２９】マッチドフィルタ４１，４２は、上記ディ
ジタル信号に基づいて、パイロット信号に含まれている
既知信号と受信信号との相関をフレーム単位（１フレー
ム＝２５０μ秒）で求める。

【００３０】そして、マッチドフィルタ４１，４２は、
この求めたフレーム単位の相関毎に、図２に示すような
電力値に変換した後の包絡線に基づいて、図３に示すよ
うな極大値となる相関に対応するパスを検出し、そして
このパスのうち、図４に示すように、相関レベルの高い
１６個のパスの相関を出力する。

【００３１】このようにして、マッチドフィルタ４１，
４２でそれぞれ１フレーム毎に求められる最大１６個の
パスの相関、すなわちマッチドフィルタ４１，４２の出
力は、最大１６個のマルチパスの遅延プロファイルで、
各パスとの相関の高さを示したものとなる。

【００３２】ベクトル平均化器５１ａは、所定数のフレ
ームに相当するマッチドフィルタ４１の出力に基づい
て、各パス毎にベクトル平均を行う。そして、電力レベ
ル検出器６１ａは、ベクトル平均化器５１ａのベクトル
平均化の結果から、各パスの相関レベルを電力レベルに
変換する。

【００３３】同様に、ベクトル平均化器５２ａは、所定
数のフレームに相当するマッチドフィルタ４２の出力に
基づいて、各パス毎にベクトル平均を行う。そして、電
力レベル検出器６２ａは、ベクトル平均化器５２ａのベ
クトル平均化の結果から、各パスの相関レベルを電力レ
ベルに変換する。

【００３４】電力平均化器７０ａは、電力レベル検出器
６１ａの出力と電力レベル検出器６２ａの出力とを加算
して平均化する。記憶部８０は、制御部１００によって
記憶内容が入出力制御され、電力平均化器７０ａの平均
化結果を、電圧制御発振器１１０にて生成されるキャリ
ア周波数の識別情報に対応づけて記憶する。

【００３５】比較部９０は、制御部１００の指示に応じ
て、記憶部８０に記憶される上記電力平均化器７０ａの
平均化結果を比較し、最大値を有する平均化結果に対応
するキャリア周波数の識別情報を制御部１００に出力す
る。

【００３６】最大値検出器５１ｂは、マッチドフィルタ
４１より出力される１フレーム毎の遅延プロファイルを
監視し、最大の相関レベルとなるパスの相関値と遅延時
間を検出して位相差計算器６１ｂに出力する。

【００３７】そして、位相差計算器６１ｂは、最大値検
出器５１ｂによりフレーム毎に順次検出されるパスの遅
延時間を比較して、最大値検出器５１ｂにて連続して検
出されるパスが同じものであるか否かを判定する。この
判定において、連続して検出される両パスの遅延時間差
が、±１サンプル（約１５ナノ秒）以内であれば、位相
差計算器６１ｂは、両パスを同一のパスと見なし、各パ
スの相関値を複素演算して、この演算結果から両パスの
相関値間の位相差Δθを求め、平均化器７０ｂに出力す
る。

【００３８】詳細な位相差Δθの計算方法としては、
（ｉ−１）番目のフレームの相関値（Ｉ＿｛ｉ−１｝，
Ｑ＿｛ｉ−１｝）と、ｉ番目のフレームの相関値（Ｉ＿
｛ｉ｝，Ｑ＿｛ｉ｝）とを複素演算する。すなわち、
（Ｉ´，Ｑ´）＝（Ｉ＿｛ｉ−１｝，Ｑ＿｛ｉ−１｝）
＊（Ｉ＿｛ｉ｝，−Ｑ＿｛ｉ｝）を行う。

【００３９】この計算の結果、Ｉ´＞０ならば、計算の
簡略のために、位相差Δθ＝Ｑ´／Ｉ´と近似する。但
し、Ｑ´／Ｉ´＞π／２ならばΔθ＝π／２、そして、
Ｑ´／Ｉ´＜−π／２ならばΔθ＝−π／２とする。一
方、Ｉ´≦０ならば、クリッピング処理として、Ｑ´＞
０ならばΔθ＝π／２、Ｑ´＜０ならばΔθ＝−π／２
とする。

【００４０】なお、最大値検出器５１ｂにて連続して検
出されるパスが同じものと判定されなかった場合には、
両パスの位相差Δθは「０」とし、この位相差Δθを平
均化器７０ｂに出力する。

【００４１】同様に、最大値検出器５２ｂは、マッチド
フィルタ４２より出力される１フレーム毎の遅延プロフ
ァイルを監視し、最大の相関レベルとなるパスの相関値
と遅延時間を検出して位相差計算器６２ｂに出力する。

【００４２】そして、位相差計算器６２ｂは、最大値検
出器５２ｂによりフレーム毎に順次検出されるパスの遅
延時間を比較して、最大値検出器５２ｂにて連続して検
出されるパスが同じものであるか否かを判定する。この
判定において、連続して検出される両パスの遅延時間差
が、±１サンプル（約１５ナノ秒）以内であれば、位相
差計算器６２ｂは、両パスを同一のパスと見なし、各パ
スの相関値を複素演算して、この演算結果から両パスの
相関値間の位相差Δθを求め、平均化器７０ｂに出力す
る。

【００４３】平均化器７０ｂは、位相差計算器６１ｂに
て求められた位相差Δθと、位相差計算器６２ｂにて求
められた位相差Δθとを平均化し、位相差Δθ_Ａとし
て、制御部１００に出力する。

【００４４】制御部１００は、当該自動周波数制御回路
の各部を統括して制御する制御中枢で、周波数引き込み
（アクイジション）と周波数追従（トラッキング）の２
フェーズでキャリア周波数誤差の修正を行う。

【００４５】次に、上記構成の自動周波数制御回路の動
作について説明する。なお、以下の説明では送信側と当
該自動周波数制御回路が用いられる受信側との間の最大
周波数誤差を±１３ｋＨｚとする。

【００４６】まず、アクイジションによるキャリア周波
数誤差の修正制御動作について説明する。この制御動作
で、制御部１００は、上記最大周波数誤差±１３ｋＨｚ
の範囲内で１ｋＨｚずつ周波数が異なるキャリア周波数
ｆ１〜ｆ２７を順次電圧制御発振器１１０に発振させ
る。

【００４７】はじめに制御部１００は、予め設定した複
数（Ｎ個）のフレームに相当する期間の間、電圧制御発
振器１１０の発振周波数をｆ１に設定する。これによ
り、ダウンコンバータ２１，２２では、ｆ１のキャリア
周波数で、それぞれ無線周波の受信信号がベースバンド
に周波数変換される。

【００４８】ダウンコンバータ２１，２２により、ｆ１
のキャリア周波数でそれぞれベースバンドに周波数変換
された信号は、Ａ／Ｄ変換器３１，３２にてディジタル
信号に変換された後、それぞれ対応するマッチドフィル
タ４１，４２に入力される。

【００４９】マッチドフィルタ４１，４２では、上記デ
ィジタル信号に基づいて、パイロット信号に含まれてい
る既知信号と受信信号との相関が、フレーム単位で求め
られる。

【００５０】さらに、マッチドフィルタ４１，４２で
は、この求めたフレーム単位の相関毎に、電力値に変換
した後の包絡線に基づいて、極大値となる相関に対応す
るパスが検出され、そしてこのパスのうち、相関レベル
の高い１６個のパスの相関が出力される。

【００５１】このようにして、マッチドフィルタ４１，
４２にて得られた遅延プロファイルは、それぞれ対応す
るベクトル平均化器５１ａ，５２ａにより、Ｎ個のフレ
ームについて、各パス毎にベクトル平均化される。

【００５２】そして、これらのベクトル平均化結果は、
それぞれ電力レベル検出器６１ａ，６２ａにより、各パ
スの相関レベル毎に電力レベルに変換される。そして、
電力レベル検出器６１ａ，６２ａより出力される各パス
の相関の電力レベルは、電力平均化器７０ａにて加算さ
れて平均化される。

【００５３】このようにして得られた、ｆ１のキャリア
周波数に対応する電力平均化器７０ａの出力は、キャリ
ア周波数ｆ１の識別情報に対応づけられて記憶部８０に
記録される。

【００５４】以上のような制御を、残るキャリア周波数
ｆ２〜ｆ２７についてもＮ個のフレームずつ実施して、
それぞれのキャリア周波数で得られた電力平均化器７０
ａの出力を、対応するキャリア周波数の識別情報に対応
づけて記憶部８０に記録する。

【００５５】そして、すべてのキャリア周波数ｆ１〜ｆ
２７に対応する電力平均化器７０ａの出力が得られる
と、制御部１００は比較部９０を制御して、記憶部８０
に記録される電力平均化器７０ａの出力のうち、もっと
も大きい電力レベルの上記出力を検出させ、これに対応
するキャリア周波数を求める。

【００５６】そして、制御部１００は、このようにして
求めたキャリア周波数を初期の引き込み周波数として電
圧制御発振器１１０に設定し、次のトラッキングによる
キャリア周波数誤差の修正制御動作に移行する。

【００５７】トラッキングによるキャリア周波数誤差の
修正制御動作では、位相差計算器６１ｂにて求められた
位相差Δθと、位相差計算器６２ｂにて求められた位相
差Δθとを、平均化器７０ｂにて平均化した位相差Δθ
_Ａに基づき、これが「０」が極小となるように、アクイ
ジションにて電圧制御発振器１１０に設定した初期の引
き込み周波数を可変する。

【００５８】以上のように、上記構成の自動周波数制御
回路では、アクイジションのフェーズにおいて、電圧制
御発振器１１０の発振周波数を最大周波数誤差±１３ｋ
Ｈｚの範囲で順次変化させて、マッチドフィルタ４１，
４２の出力に基づいて最もキャリア周波数誤差の少ない
上記発振周波数を求める際に、マッチドフィルタ４１，
４２にて得られた遅延プロファイルを、それぞれ対応す
るベクトル平均化器５１ａ，５２ａにて、各パス毎にベ
クトル平均化したのち、このベクトル平均化結果の平均
電力レベルが最大となる発振周波数を、初期の引き込み
周波数として電圧制御発振器１１０に設定するようにし
ている。

【００５９】したがって、上記構成の自動周波数制御回
路によれば、従来に比して短時間で周波数引き込みを行
うことができ、なおかつキャリア周波数誤差の検出精度
を低下させることもない。

【００６０】また、上記構成の自動周波数制御回路で
は、トラッキングのフェーズにおいて、簡易な近似計算
により周波数追従を行うようにしているので、ハードウ
ェア規模や消費電力を大幅に増大させることなく、高精
度に周波数引き込みを行うことができる。

【００６１】次に、この発明の第２の実施形態に係わる
自動周波数制御回路について説明する。図５は、その構
成を示すもので、前述の第１の実施形態と同じ構成につ
いては同じ符号を付して示し、以下の説明では、異なる
部分を中心に説明する。

【００６２】この第２の実施形態に係わる自動周波数制
御回路は、前述の第１の実施形態の自動周波数制御回路
は、アクイジションで用いられる構成が異なる。すなわ
ち、ベクトル平均化器５１ａと電力レベル検出器６１ａ
に並列するように、電力レベル検出器５１ｃと電力平均
化器６１ｃを設け、制御部１００の制御により、マッチ
ドフィルタ４１の出力を選択的にベクトル平均化器５１
ａか電力レベル検出器５１ｃに出力するようにしてい
る。

【００６３】同様に、ベクトル平均化器５２ａと電力レ
ベル検出器６２ａに並列するように、電力レベル検出器
５２ｃと電力平均化器６２ｃを設け、制御部１００の制
御により、マッチドフィルタ４２の出力を選択的にベク
トル平均化器５２ａか電力レベル検出器５２ｃに出力す
るようにしている。

【００６４】次に、上記構成の自動周波数制御回路のア
クイジションによるキャリア周波数誤差の修正制御動作
について説明する。なお、以下の説明においても、送信
側と当該自動周波数制御回路が用いられる受信側との間
の最大周波数誤差を±１３ｋＨｚとする。但し、第２の
実施形態の制御動作では、前述の第１の実施形態と異な
り、制御部１００は、上記最大周波数誤差±１３ｋＨｚ
の範囲内で６ｋＨｚずつ周波数が異なるキャリア周波数
ｆ１〜ｆ５を順次電圧制御発振器１１０に発振させる。

【００６５】はじめに制御部１００は、予め設定した複
数のフレームに相当する期間の間、電圧制御発振器１１
０の発振周波数をｆ１に設定する。これにより、ダウン
コンバータ２１，２２では、ｆ１のキャリア周波数で、
それぞれ無線周波の受信信号がベースバンドに周波数変
換される。

【００６６】ダウンコンバータ２１，２２により、ｆ１
のキャリア周波数でベースバンドにそれぞれ周波数変換
された信号は、Ａ／Ｄ変換器３１，３２にてディジタル
信号に変換された後、それぞれ対応するマッチドフィル
タ４１，４２に入力される。

【００６７】マッチドフィルタ４１，４２では、上記デ
ィジタル信号に基づいて、パイロット信号に含まれてい
る既知信号と受信信号との相関が、フレーム単位で求め
られる。

【００６８】さらに、マッチドフィルタ４１，４２で
は、この求めたフレーム単位の相関毎に、電力値に変換
した後の包絡線に基づいて、極大値となる相関に対応す
るパスが検出され、そしてこのパスのうち、相関レベル
の高い１６個のパスの相関が出力される。

【００６９】このようにして、マッチドフィルタ４１，
４２にて得られた遅延プロファイルは、制御部１００の
制御により、それぞれ対応する電力レベル検出器５１
ｃ，５２ｃに出力される。

【００７０】そして、電力レベル検出器５１ｃ，５２ｃ
では、それぞれ入力される遅延プロファイルの各パスの
相関レベルを電力レベルに変換し、この変換結果を対応
する電力平均化器６１ｃ，６２ｃに出力する。

【００７１】電力平均化器６１ｃ，６２ｃでは、電力レ
ベル検出器５１ｃ，５２ｃにて電力レベルに変換された
遅延プロファイルを、各フレーム毎に平均化して、電力
平均化器７０ａに出力する。

【００７２】このようにして得られた、ｆ１のキャリア
周波数に対応する電力平均化器７０ａの出力は、キャリ
ア周波数ｆ１の識別情報に対応づけられて記憶部８０に
記録される。

【００７３】以上のような制御を、残るキャリア周波数
ｆ２〜ｆ５についても所定数のフレームずつ実施して、
それぞれのキャリア周波数で得られた電力平均化器７０
ａの出力を、対応するキャリア周波数の識別情報に対応
づけて記憶部８０に記録する。

【００７４】そして、すべてのキャリア周波数ｆ１〜ｆ
５に対応する電力平均化器７０ａの出力が得られると、
制御部１００は比較部９０を制御して、記憶部８０に記
録される電力平均化器７０ａの出力のうち、もっとも大
きい電力レベルの上記出力を検出させ、これに対応する
キャリア周波数を求める。

【００７５】そして、制御部１００は、このようにして
求めたキャリア周波数を仮の引き込み周波数ｆｉとして
電圧制御発振器１１０に設定し、次に上記仮の引き込み
周波数ｆｉを中心とした±３ｋＨｚの範囲内で１ｋＨｚ
ずつ周波数が異なるキャリア周波数ｆｉ１〜ｆｉ７を順
次電圧制御発振器１１０に発振させる。

【００７６】制御部１００は、予め設定した複数（Ｎ
個）のフレームに相当する期間の間、電圧制御発振器１
１０の発振周波数をｆｉ１に設定する。これにより、ダ
ウンコンバータ２１，２２では、ｆｉ１のキャリア周波
数で、それぞれの受信信号がベースバンドに周波数変換
される。

【００７７】ダウンコンバータ２１，２２により、ｆｉ
１のキャリア周波数でそれぞれベースバンドに周波数変
換された信号は、Ａ／Ｄ変換器３１，３２にてディジタ
ル信号に変換された後、それぞれ対応するマッチドフィ
ルタ４１，４２に入力される。

【００７８】マッチドフィルタ４１，４２では、上記デ
ィジタル信号に基づいて、パイロット信号に含まれてい
る既知信号と受信信号との相関が、フレーム単位で求め
られる。

【００７９】さらに、マッチドフィルタ４１，４２で
は、この求めたフレーム単位の相関毎に、電力値に変換
した後の包絡線に基づいて、極大値となる相関に対応す
るパスが検出され、そしてこのパスのうち、相関レベル
の高い１６個のパスの相関が出力される。

【００８０】このようにして、マッチドフィルタ４１，
４２にて得られた遅延プロファイルは、制御部１００の
制御器により、それぞれ対応するベクトル平均化器５１
ａ，５２ａに入力され、ここで、Ｎ個のフレームについ
て、各パス毎にベクトル平均化される。

【００８１】そして、これらのベクトル平均化結果は、
それぞれ電力レベル検出器６１ａ，６２ａにより、各パ
スの相関レベル毎に電力レベルに変換される。そして、
電力レベル検出器６１ａ，６２ａより出力される各パス
の相関の電力レベルは、電力平均化器７０ａにて加算さ
れて平均化される。

【００８２】このようにして得られた、ｆｉ１のキャリ
ア周波数に対応する電力平均化器７０ａの出力は、キャ
リア周波数ｆｉ１の識別情報に対応づけられて記憶部８
０に記録される。

【００８３】以上のような制御を、残るキャリア周波数
ｆｉ２〜ｆｉ７についてもＮ個のフレームずつ実施し
て、それぞれのキャリア周波数で得られた電力平均化器
７０ａの出力を、対応するキャリア周波数の識別情報に
対応づけて記憶部８０に記録する。

【００８４】そして、すべてのキャリア周波数ｆｉ１〜
ｆｉ７に対応する電力平均化器７０ａの出力が得られる
と、制御部１００は比較部９０を制御して、記憶部８０
に記録される電力平均化器７０ａの出力のうち、もっと
も大きい電力レベルの上記出力を検出させ、これに対応
するキャリア周波数を求める。

【００８５】そして、制御部１００は、このようにして
求めたキャリア周波数を初期の引き込み周波数として電
圧制御発振器１１０に設定し、次のトラッキングによる
キャリア周波数誤差の修正制御動作に移行する。

【００８６】トラッキングによるキャリア周波数誤差の
修正制御動作では、第１の実施例と同様に、位相差計算
器６１ｂにて求められた位相差Δθと、位相差計算器６
２ｂにて求められた位相差Δθとを、平均化器７０ｂに
て平均化した位相差Δθ_Ａに基づき、これが「０」が極
小となるように、アクイジションにて電圧制御発振器１
１０に設定した初期の引き込み周波数を可変する。

【００８７】以上のように、上記構成の自動周波数制御
回路では、アクイジションのフェーズにおいて、電圧制
御発振器１１０の発振周波数を最大周波数誤差±１３ｋ
Ｈｚの範囲で順次変化させて、マッチドフィルタ４１，
４２の出力に基づいて最もキャリア周波数誤差の少ない
上記発振周波数を求める際に、まず、６ｋＨｚ単位で、
電圧制御発振器１１０の発振周波数を可変して、マッチ
ドフィルタ４１，４２にて得られた遅延プロファイルの
平均電力レベルが最大となる発振周波数を、仮の初期の
引き込み周波数ｆｉとして電圧制御発振器１１０に設定
する。

【００８８】そして、その後、仮の初期の引き込み周波
数ｆｉを中心とした±３ｋＨｚの範囲を、１ｋＨｚ単位
で電圧制御発振器１１０の発振周波数を可変し、マッチ
ドフィルタ４１，４２にて得られた遅延プロファイル
を、それぞれ対応するベクトル平均化器５１ａ，５２ａ
にて、各パス毎にベクトル平均化したのち、このベクト
ル平均化結果の平均電力レベルが最大となる発振周波数
を、初期の引き込み周波数として電圧制御発振器１１０
に設定するようにしている。

【００８９】したがって、上記構成の自動周波数制御回
路によれば、第１の実施形態の自動周波数制御回路に比
して、さらに短時間で周波数引き込みを行うことがで
き、なおかつキャリア周波数誤差の検出精度を低下させ
ることもない。

【００９０】尚、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態に、移動速度
を検出する速度検出器を設ける。この速度検出器は、当
該自動周波数制御回路が用いられる受信機が自動車など
に搭載される場合には、その車速パルスに基づいて移動
速度を検出する。

【００９１】そして、速度検出器にて検出した移動速度
が、予め設定した速度閾値Ｖ１（ｋｍ／ｈ）未満の場合
には、ベクトル平均化器５１ａ，５２ａにて行うベクト
ル平均化を、Ｎフレームについて行い、一方、上記移動
速度が、予め設定した速度閾値Ｖ１（ｋｍ／ｈ）以上の
場合には、ベクトル平均化器５１ａ，５２ａにて行うベ
クトル平均化を、Ｍ（＜Ｎ）フレームについて行うよう
にする。

【００９２】これは、ベクトル加算による効果が、ドッ
プラ周波数が速くなるに連れて低下することに着目した
もので、これにより不必要に長時間にわたってベクトル
平均を行うことを防止して、より短い時間で周波数引き
込みを行うことができる。

【００９３】また、速度検出器にて検出した移動速度
が、予め設定した速度閾値Ｖ２（ｋｍ／ｈ）以上の場合
には、マッチドフィルタ４１，４２における相関測定を
２５０μ秒毎とし、一方、上記移動速度が、予め設定し
た速度閾値Ｖ２（ｋｍ／ｈ）未満の場合には、マッチド
フィルタ４１，４２における相関測定を５００μ秒毎と
する。

【００９４】これは、移動速度が低速な時には、通信路
の変動が小さく、相関測定の頻度を低くしても、十分な
受信性能が得られることに着目したもので、これにより
不必要に相関測定を減らして、消費電力を低減すること
ができる。

【００９５】さらに、当該自動周波数制御回路が用いら
れる受信機の電源が切られる際には制御部１００が電圧
制御発振器１１０の制御電圧の値を記憶部８０に記録
し、再び電源が投入された場合に、制御部１００は記憶
部８０に記録されている電圧値で電圧制御発振器１１０
を制御して、周波数追従を行うようにする。

【００９６】これによれば、電源のＯＮ／ＯＦＦが行わ
れる度に、はじめから周波数引き込みを行わなくても、
ある程度適正なキャリア周波数から受信を行うことがで
きるので、短時間のうちに良好な受信状態に移行するこ
とができる。その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはい
うまでもない。

【００９７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、発振
手段の発振周波数を順次変化させて、パス検出手段の出
力に基づいて最もキャリア周波数誤差の少ない上記発振
周波数を求める際に、パス検出手段にて得られた伝送路
応答値を、それぞれ対応するパス毎にベクトル平均化し
たのち、このベクトル平均化結果の平均電力レベルが最
大となる発振周波数を発振手段に設定するようにしてい
る。

【００９８】したがって、この発明によれば、短時間で
周波数引き込みを行うことができ、なおかつキャリア周
波数誤差の検出精度を低下させることのない自動周波数
制御回路を提供できる。

【００９９】また、この発明では、発振手段の発振周波
数を順次変化させて、パス検出手段の出力に基づいて最
もキャリア周波数誤差の少ない上記発振周波数を求める
際に、発振手段にて生成する局部発振信号の周波数を第
１の可変幅で可変して、伝送路応答値の電力レベルの平
均化結果を比較して、この平均化結果が最大となる時の
周波数を検出し、その後、この検出した周波数に基づい
て、発振手段にて生成する局部発振信号の周波数を、第
１の可変幅より小さい第２の可変幅で可変して、ベクト
ル平均化結果の平均電力レベルが最大となる発振周波数
を発振手段に設定するようにしている。

【０１００】したがって、この発明によれば、伝送路応
答値の電力レベルの平均化結果に基づいて大まかな周波
数誤差の修正を行ったのち、ベクトル平均化結果の平均
電力レベルに基づいて詳細な周波数誤差の修正を行うよ
うにしているので、短時間で周波数引き込みを行うこと
ができ、なおかつキャリア周波数誤差の検出精度を低下
させることのない自動周波数制御回路を提供できる。

【０１０１】さらに、この発明では、発振手段の発振周
波数を順次変化させて、パス検出手段の出力に基づいて
最もキャリア周波数誤差の少ない上記発振周波数を求め
る際に、伝送路応答値が最大の電力レベルを有するパス
の伝送路応答値間の位相差を求め、これが極小となるよ
うに周波数誤差の修正を行うようにしている。

【０１０２】したがって、この発明によれば、伝送路応
答値が最大の電力レベルに基づいてキャリア周波数の誤
差を修正するようにしているので、ハードウェア規模や
消費電力を大幅に増大させることなく、簡易な構成によ
り高精度に周波数引き込みを行うことが可能な自動周波
数制御回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる自動周波数制御回路の第１の
実施形態の構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示した自動周波数制御回路のマッチドフ
ィルタで求められる遅延プロファイルを示す図。

【図３】図２に示した遅延プロファイルのうち、極大値
を示すパスの伝送路応答値を抽出した様子を説明するた
めの図。

【図４】図３に示した伝送路応答値のうち、その電力レ
ベルが大きい上位１６個を抽出した様子を説明するため
の図。

【図５】この発明に係わる自動周波数制御回路の第２の
実施形態の構成を示す回路ブロック図。

【符号の説明】

１１，１２…アンテナ ２１，２２…ダウンコンバータ ３１，３２…Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ） ４１，４２…マッチドフィルタ（ＭＦ） ５１ａ，５２ａ…ベクトル平均化器 ５１ｂ，５２ｂ…最大値検出器 ５１ｃ，５２ｃ…電力レベル検出器 ６１ａ，６２ａ…電力レベル検出器 ６１ｂ，６２ｂ…位相差計算器 ６１ｃ，６２ｃ…電力平均化器 ７０ａ…電力平均化器 ７０ｂ…平均化器 ８０…記憶部 ９０…比較部 １００…制御部 １１０…電圧制御発振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J106 AA03 BB01 CC16 CC21 CC51 DD38 EE05 EE17 FF06 GG03 HH01 JJ05 KK02 KK15 5K004 AA01 AA08 BA02 JG01 5K022 EE01 EE33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信したスペクトラム拡散通信方式の無
   線信号をベースバンド信号に周波数変換するのに用いる
   局部発振信号の周波数を制御する自動周波数制御回路に
   おいて、 前記局部発振信号を生成する発振手段と、 この発振手段にて生成された前記局部発振信号を用い
   て、前記無線信号をベースバンド信号に変換する周波数
   変換手段と、 この周波数変換手段により得られた前記ベースバンド信
   号を逆拡散して、この逆拡散結果から受信に適した複数
   のパスの伝送路応答値を求めるパス検出手段と、 このパス検出手段にて順次検出される伝送路応答値を、
   各パス毎にベクトル平均するベクトル平均化手段と、 このベクトル平均化手段の平均化結果の電力レベルを平
   均化する平均化手段と、 前記発振手段にて生成する前記局部発振信号の周波数を
   可変して、前記平均化手段の平均化結果を比較し、この
   平均化結果が最大となる時の周波数を前記発振手段に設
   定する周波数制御手段とを具備することを特徴とする自
   動周波数制御回路。
2. 【請求項２】 受信したスペクトラム拡散通信方式の無
   線信号をベースバンド信号に周波数変換するのに用いる
   局部発振信号の周波数を制御する自動周波数制御回路に
   おいて、 前記局部発振信号を生成する発振手段と、 この発振手段にて生成された前記局部発振信号を用い
   て、前記無線信号をベースバンド信号に変換する周波数
   変換手段と、 この周波数変換手段により得られた前記ベースバンド信
   号を逆拡散して、この逆拡散結果から受信に適した複数
   のパスの伝送路応答値を求めるパス検出手段と、 このパス検出手段にて検出される伝送路応答値の電力レ
   ベルを平均化する第１の電力平均化手段と、 前記パス検出手段にて順次検出される伝送路応答値を、
   各パス毎にベクトル平均するベクトル平均化手段と、 このベクトル平均化手段の平均化結果の電力レベルを平
   均化する第２の電力平均化手段と、 前記発振手段にて生成する前記局部発振信号の周波数を
   第１の可変幅で可変して、前記第１の平均化手段の平均
   化結果を比較して、この平均化結果が最大となる時の周
   波数を検出し、その後、この検出した周波数に基づい
   て、前記発振手段にて生成する前記局部発振信号の周波
   数を、前記第１の可変幅より小さい第２の可変幅で可変
   して、前記第２の平均化手段の平均化結果を比較し、こ
   の平均化結果が最大となる時の周波数を検出し、前記発
   振手段に設定する周波数制御手段とを具備することを特
   徴とする自動周波数制御回路。
3. 【請求項３】 移動速度を検出する移動速度検出手段
   と、 この移動速度検出手段にて検出された移動速度が、予め
   設定した閾値未満の場合には、前記ベクトル平均化手段
   における平均化のサンプル数をＮとし、予め設定した閾
   値以上の場合には、前記ベクトル平均化手段における平
   均化のサンプル数をＭ（＜Ｎ）とする制御を行う平均化
   数制御手段とを備えることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の自動周波数制御回路。
4. 【請求項４】 受信したスペクトラム拡散通信方式の無
   線信号をベースバンド信号に周波数変換するのに用いる
   局部発振信号の周波数を制御する自動周波数制御回路に
   おいて、 前記局部発振信号を生成する発振手段と、 この発振手段にて生成された前記局部発振信号を用い
   て、前記無線信号をベースバンド信号に変換する周波数
   変換手段と、 この周波数変換手段により得られた前記ベースバンド信
   号を逆拡散して、この逆拡散結果から受信に適した複数
   のパスの伝送路応答値を求めるパス検出手段と、 このパス検出手段にて検出される伝送路応答値のうち、
   最大の電力レベルを有するパスを検出する最大パス検出
   手段と、 この最大パス検出手段にて順次検出されるパスの伝送路
   応答値間の位相差を求める位相差検出手段と、 前記発振手段にて生成する前記局部発振信号の周波数を
   可変して、前記位相差検出手段にて求められる位相差が
   極小となるように前記発振手段を制御する周波数制御手
   段とを具備することを特徴とする自動周波数制御回路。
5. 【請求項５】 移動速度を検出する移動速度検出手段
   と、 この移動速度検出手段にて検出された移動速度が、予め
   設定した閾値以上の場合には、前記パス検出手段の検出
   頻度をＮとし、予め設定した閾値未満の場合には、前記
   パス検出手段の検出頻度をＭ（＜Ｎ）とする制御を行う
   パス検出頻度制御手段とを備えることを特徴とする請求
   項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動周波数制御回
   路。
6. 【請求項６】 当該自動周波数制御回路の電源を切る際
   に、前記周波数制御手段により前記発振手段に設定され
   る周波数を記憶する周波数記憶手段を備え、 前記周波数制御手段は、当該自動周波数制御回路の電源
   投入時には、前記周波数記憶手段に記憶される周波数を
   発振するように、前記発振手段を制御することを特徴と
   する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の自動周波
   数制御回路。