JP2004023330A - 自動周波数制御装置 - Google Patents
自動周波数制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004023330A JP2004023330A JP2002173760A JP2002173760A JP2004023330A JP 2004023330 A JP2004023330 A JP 2004023330A JP 2002173760 A JP2002173760 A JP 2002173760A JP 2002173760 A JP2002173760 A JP 2002173760A JP 2004023330 A JP2004023330 A JP 2004023330A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase error
- phase
- loop gain
- correction value
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03J—TUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
- H03J7/00—Automatic frequency control; Automatic scanning over a band of frequencies
- H03J7/02—Automatic frequency control
- H03J7/04—Automatic frequency control where the frequency control is accomplished by varying the electrical characteristics of a non-mechanically adjustable element or where the nature of the frequency controlling element is not significant
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)
Abstract
【課題】受信信号の復調処理時における伝搬状況の変化に応じたループ利得により、高速及び安定的に希望周波数へ収束する自動周波数制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の自動周波数制御装置によれば、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、補正値演算手段が、受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、ループ利得を決定するループ利得決定部と、受信信号の搬送波位相誤差と、ループ利得決定部により決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の自動周波数制御装置によれば、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、補正値演算手段が、受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、ループ利得を決定するループ利得決定部と、受信信号の搬送波位相誤差と、ループ利得決定部により決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動周波数制御装置に関する。例えば、無線通信装置の復調器において、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号の搬送波位相誤差に従って、局部発振される搬送波の希望周波数へ、高速かつ安定に収束する自動周波数制御装置に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムに用いられる無線通信装置の復調処理には、消費電力低減のための各種技術が利用されている。そのうちの１つの技術として、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号の位相を検出して、その受信信号の搬送波位相誤差に基づいて、局部発振される搬送波の希望周波数へ収束する自動周波数制御（ＡＦＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置がある。
【０００３】
図２は、従来の自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【０００４】
図２に示すように、従来の自動周波数制御装置２００は、ミキサ２０１と、発振器２０２と、発振器用ローパスフィルター（ＬＰＦ）２０３、自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部２０４とを有している。
【０００５】
図２において、ミキサ２０１によって、デジタル位相変調された受信信号は搬送波周波数に基づいて周波数変換され、周波数変換された受信信号は自動周波数演算部２０４に与えられる。周波数変換された受信信号は、自動周波数演算部２０４の位相誤差検出部２０８において、遅延器２０６によって所定シンボル区間（通常は１シンボル区間）遅延された信号に基づいて搬送波位相誤差（以下、位相誤差という）が求められ、その位相誤差が利得部２０９へ与えられる。
【０００６】
位相誤差情報は、利得部２０９において、タイマー２１０からの指示により時間的に決定されたループ利得を乗算されることにより調整される。
【０００７】
利得部２０９からの出力は、積分器２１１及びＬＰＦ２０３において平滑化されて、局部発振する搬送波の周波数を補正する補正値（すなわち周波数制御情報）として発振器２０２へ与えられる。
【０００８】
位相誤差の補正値が与えられた発振器２０２は、その位相誤差の補正値に基づいて、発振する搬送波の周波数を制御した搬送波が発振される。
【０００９】
従来の自動周波数制御装置２００は、これらの処理を繰り返すことにより、局部発振される搬送波の希望周波数へ収束させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動周波数制御装置２００の利得部２０９において、位相誤差情報と乗算するループ利得は時間的に決定されたものであって、そのループ利得が高い場合は、補正される周波数変移が大きくなり、希望周波数へ高速で追従するが安定度が低くなる。また、ループ利得が低い場合は、補正される周波数変移が小さくなり、希望周波数へ低速で追従するが安定性が高くなる。
【００１１】
しかしながら、従来の自動周波数制御装置２００は、上述したように、位相誤差の大きさに関わらず、位相誤差情報に乗算するループ利得を時間によって可変していたため、実際の位相誤差の変化に応じた補正値を求めることが困難であった。
【００１２】
すなわち、利得部２０９は、タイマー２１０若しくは図示しないが制御コントローラ（例えばＤＳＰ、ＣＰＵ等）からの時間的指示により、位相誤差が大きいと思われる初期同期時には、乗算するループ利得を高くなるように調整し、安定域に達したと思われる所定時間経過後には、乗算するループ利得を低くなるように調整していた。従って、例えば初期同期時の位相誤差が小さいにも関わらず、高いループ利得が乗算されるので、実際に安定域に達するまでの時間を要したり、また例えば、所定時間経過後の安定域時に、予期せぬ伝搬状況の変化により位相誤差が高くなった場合であっても、低いループ利得が乗算されるので、希望周波数へ再度収束するまでに時間がかかるという問題がある。
【００１３】
また、従来の自動周波数制御装置２００は、ループ処理により局部発振される搬送波の周波数を補正しているので、そのループ遅延によって位相誤差の振動が生じるおそれがある。
【００１４】
すなわち、ミキサ２０１によって位相調整された信号が、その位相誤差の補正を再度ミキサ２０１に反映させるまでのループ遅延が生じてしまい、初期位相誤差の量によっては、乗算されるループ利得がある値以上になると位相誤差が増減を繰り返し振動しながら収束するようになる。この振動により収束時間が大幅に大きくなる場合あり、ある値以上ループ利得を高めても収束時間が縮まらないという問題がある。
【００１５】
そのため、周波数変換された受信信号の位相誤差の大きさ、又は、及び位相角度差に応じて位相誤差情報に乗算するループ利得を可変することにより、受信信号の復調処理時における伝搬状況の変化に応じた、高速及び安定的に受信周波数誤差の補正をすることができる自動周波数制御装置が求められている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、補正値演算手段が、受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、ループ利得を決定するループ利得決定部と、受信信号の搬送波位相誤差と、ループ利得決定部により決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明に係る自動周波数制御装置の第１の実施形態について図１及び３を参照しながら詳説する。
【００１８】
第１の実施形態は、デジタル位相変調された受信信号を周波数変換し、その搬送波位相誤差に応じて乗算するループ利得を調整して、局部発振する搬送波との周波数誤差を補正する自動周波数制御装置に適用するものである。
【００１９】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、自動周波数制御装置１００は、ミキサ１０１と、発振器１０２と、ＬＰＦ１０３と、自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部１０４とを有して構成されている。
【００２１】
ミキサ１０１は、位相変調された受信信号を受信し、発振器１０２から発振された搬送波の周波数（以下、搬送波周波数）に基づいて周波数変換するものである。ミキサ１０１は、周波数変換した受信信号を自動周波数制御演算部１０４へ与えるものである。
【００２２】
発振器１０２は、ＬＰＦ１０３を介して発振搬送波の周波数の補正値を受け取り、その補正値に基づいて、周波数を補正した搬送波をミキサ１０１へ発振するものである。
【００２３】
自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部１０４は、ミキサ１０１から周波数変換された受信信号を受け取り、その周波数誤差の補正値を演算して、ＬＰＦ１０３に与えるものである。また、自動周波数制御演算部１０４は、減算器１０６と、遅延器１０７と、位相誤差検出器１０８と、補正値演算部１０５とを有している。なお、この補正値演算部１０５は、絶対値変換部１０９と、判定部１１０と、ゲインメモリ１１１と、乗算器１１２と、積分器１１２とを有して構成されている。
【００２４】
遅延器１０７は、ミキサ１０１から周波数変換された受信信号を受け取り、その周波数変換された受信信号を所定シンボル区間遅延させて、減算器１０６へ与えるものである。遅延器１０７は、従来の遅延器であって、通常周波数変換された受信信号を１シンボル区間遅延させるものであるが、本実施形態においてその遅延区間は位相誤差が検出できればよいので、その遅延時間は特に特定されるものではない。
【００２５】
減算器１０６は、ミキサ１０１から周波数変換された受信信号と、遅延器１０７から遅延された信号とを受け取り、その周波数変換された受信信号と遅延信号との差分を求めて、その演算結果を位相誤差検出部１０８に与えるものである。
【００２６】
位相誤差検出部１０８は、減算器１０６から演算結果を受け取り、位相変調成分を除去して搬送波位相誤差（位相誤差）を求めて、その位相誤差を補正値演算部１０５へ与えるものである。
【００２７】
絶対値変換部１０９は、位相誤差検出部１０８から位相誤差を受け取り、その位相誤差の絶対値をとり、その位相誤差絶対値を判定部１１０へ与えるものである。すなわち、絶対値変換部１０９は、位相の進みや遅れを正負で表される位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換するものである。従って、絶対値変換部１０９は位相誤差を絶対値化するに限らず、例えば位相誤差を自乗するようにしてもよい。
【００２８】
判定部１１０は、絶対値変換部１０９から位相誤差絶対値を受け取り、予め設定された複数の閾値と比較して、その比較結果に基づいてゲインメモリ１１１から出力されるループ利得を選択指示するものである。すなわち、判定部１１０は、位相誤差絶対値の大きさに応じて、ゲインメモリ１１１に格納されているループ利得を選択指示するものである。
【００２９】
ゲインメモリ１１１は、判定部１１０の複数の閾値に対応したループ利得を予め格納しているものであり、判定部１１０からの選択指示に従って、格納されているループ利得を乗算器１１２へ与えるものである。従って、例えば、判定部１１０に予め２つの閾値が設定されているとすると、ゲインメモリ１１１には３つのループ利得が格納されている。
【００３０】
乗算器１１２は、位相誤差検出部１０８から位相誤差と、ゲインメモリ１１１からループ利得とを受け取り、その位相誤差にループ利得を乗算して補正値（すなわち周波数制御情報）を積分器１１３へ与えるものである。
【００３１】
積分器１１３は、乗算器１１２から補正値を受け取り、その補正値を平滑化して、ＬＰＦ１０３を介して発振器１０２へ与えるものである。
【００３２】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
デジタル位相変調された受信信号は、ミキサ１０１において、局部発振された搬送波の周波数に基づいて周波数変換されて、自動周波数制御演算部１０４に与えられる。
【００３３】
図３は、自動周波数制御演算部１０４における補正値演算処理を示したフローチャートである。
【００３４】
周波数変換された受信信号は、遅延器１０７において、所定シンボル区間遅延され減算器１０６に与えられて、減算器１０６において、周波数変換された受信信号と遅延信号との差分が演算される（Ｓ１）。
【００３５】
減算器１０６からの演算結果は、位相誤差検出部１０８によって、搬送波周波数位相誤差（位相誤差）が検出される（Ｓ２）。
【００３６】
位相誤差検出部１０８によって検出された位相誤差は、絶対値変換部１０９において、絶対値に変換されて、その位相誤差絶対値は、判定部１１０へ与えられる（Ｓ３）。
【００３７】
絶対値変換部１０９からの位相誤差絶対値は、判定部１１０によって、予め設定された閾値と比較されて、その位相誤差絶対値の大きさに応じたループ利得が選択指示される（Ｓ４）。
【００３８】
ゲインメモリ１１１に格納されているループ利得は、判定部１１０からの選択指示により決定されて、その決定されたループ利得は乗算器１１２に与えられる（Ｓ５）。
【００３９】
例えば、判定部１１０に予め２つの閾値が設定されている場合、ゲインメモリ１１１には、高いループ利得、小さいループ利得、それらの中間のループ利得というように３つのループ利得が格納されている。判定部１１０は、位相誤差絶対値とそれら閾値とを比較し、その位相誤差絶対値の大きさを判断して、位相誤差絶対値が高い閾値より大きい場合は高いループ利得、位相誤差絶対値が低い閾値より小さい場合は低いループ利得、位相誤差絶対値が２つの閾値の間である場合、すなわち位相誤差絶対値が比較的小さいものであって、安定域に達していない場合は中間のループ利得が選択指示される。勿論、閾値の設定及びその設定数等は本実施形態に制限されることはない。
【００４０】
ゲインメモリ１１１から決定されたループ利得は、乗算器１１２において、位相誤差検出部１０８からの位相誤差と掛け合わされて、搬送波周波数の補正値が生成される（Ｓ６）。
【００４１】
生成された周波数誤差の補正値は、積分器１１３及びＬＰＦ１０３によって平滑化されて、発振器１０２に与えられる（Ｓ７）。周波数誤差の補正値は、発振器１０２によって、周波数が補正された搬送波が発振される。
【００４２】
以上の動作を繰り返すことにより、絶対値化された位相誤差の大きさに基づいて、位相誤差に乗算するループ利得を調整して、伝搬状況に応じた周波数誤差を補正することができる。
【００４３】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上、第１の実施形態によれば、絶対値変換部１０９により変換された位相誤差絶対値の大きさに応じてループ利得を決定することができるので、従来のように時間的に応じてループ利得を変化させていた場合よりも、受信信号の復調処理時における伝搬状況の変化に応じた周波数誤差の補正をすることができる。
【００４４】
（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明に係る自動周波数制御装置の第２の実施形態について図４を参照して説明する。
【００４５】
第２の実施形態は、位相誤差絶対値の最上位ビット（ＭＳＢ：Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）の検出位置に基づいて位相誤差の大きさを判定し、その位相誤差の大きさに応じたシフト量だけ位相誤差をシフトして周波数誤差を補正する場合の適用である。
【００４６】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図４は、第２の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロックである。第２の実施形態の自動周波数制御装置４００が、第１の実施形態と異なるのは、補正値演算部４０５の構成である。従って、以下では補正値演算部４０５の構成について詳説して、補正値演算部４０５以外の構成要件の機能説明は省略する。なお、対応する構成要件には第１の実施形態の構成要件と対応する符号を付してある。
【００４７】
補正値演算部４０５は、絶対値変換部４０９と、ＭＳＢ判定部４１０と、シフト量メモリ４１１と、シフトレジスタ４１２と、積分器４１３とを有して構成されている。
【００４８】
絶対値変換部４０９は、位相誤差検出部４０８から位相誤差を受け取り、その位相誤差を絶対値変換して、その位相誤差絶対値をＭＳＢ判定部４１０へ与えるものである。
【００４９】
ＭＳＢ判定部４１０は、絶対値変換部４０９から位相誤差絶対値を受け取り、その受け取った位相誤差絶対値のＭＳＢの検出位置に基づいて、位相誤差の大きさを判定するものである。ＭＳＢ判定部４１０は、判定した位相誤差の大きさをシフト量メモリ４１１に与えるものである。すなわち、ＭＳＢ判定部４１０は、ＭＳＢの検出位置を基準として位相の進み又は遅れを判断し、シフト量メモリ４１１に対して、その進遅を問わないシフト量を選択指示するものである。従って、ＭＳＢ判定部４１０は伝搬変化に応じた位相誤差の大きさを判定することができる。
【００５０】
シフト量メモリ４１１は、位相誤差をシフトさせる予め設定されている複数のシフト量を記憶するものであり、ＭＳＢ判定部４１０からの指示により、その位相誤差の大きさに応じたシフト量をシフトレジスタ４１２へ与えるものである。
【００５１】
シフトレジスタ４１２は、位相誤差検出部４０８から位相誤差と、シフト量メモリ４１１からシフトさせるシフト量とを受け取り、その受け取った位相誤差に対して受け取ったシフト量だけシフトするものである。すなわち、シフトレジスタ４１２は２のべき乗の掛け算回路と同様の役割を果たす。なお、シフト量の決定処理とシフトレジスタ４１２の処理とは等価である。
【００５２】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
以下では、補正値演算部４０５の補正値演算処理についての動作を説明する。
【００５３】
位相誤差検出部４０８によって検出された位相誤差は、絶対値変換部４０９及びシフトレジスタ４１２に与えられる。絶対値変換部４０９に与えられた位相誤差は絶対値変換されてＭＳＢ判定部４１０へ与えられる。
【００５４】
絶対値変換部４０９からの位相誤差絶対値は、ＭＳＢ判定部４１０によって、その位相誤差絶対値のＭＳＢの位置が検出され、そのＭＳＢの検出位置に基づいて、位相誤差の大きさが判定されてシフト量メモリ４１１に与えられる。
【００５５】
ＭＳＢ判定部４１０によって判定された位相誤差の大きさは、シフト量メモリ４１１によって、その位相誤差の大きさに応じてシフトさせるシフト量が求められ、そのシフト量がシフトレジスタ４１２に与えられる。
【００５６】
シフトレジスタ４１２において、位相誤差検出部４０８からの位相誤差は、シフト量メモリ４１１からのシフト量だけシフトされて、周波数誤差を補正する補正値が求められる。
【００５７】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
また、第２の実施形態によれば、ＭＳＢ判定部４１０及びシフト量メモリ４１１を備えることにより、位相誤差絶対値のＭＳＢの検出位置を基準として、その位相誤差の大きさに応じたシフト量を求めることができるので、回路規模を縮小・簡単化することができる。
【００５９】
（Ｃ）第３の実施形態
以下、本発明に係る自動周波数制御装置の第３の実施形態について図５及び図６を参照して詳説する。
【００６０】
第３の実施形態は、自動周波数制御に係るループ遅延を考慮したものであり、現在の位相と直前の位相との位相角度差に基づいて、ループ利得を調整して周波数誤差を補正する機能を第１の実施形態の構成にもたせた適用である。
【００６１】
すなわち、第３の実施形態は、初期同期開始から徐々に位相誤差が小さくなり補正値演算部の出力側にある積分器の出力が最適な補正値になったとしても、その補正値を反映させるまでに遅延が生じてしまい、正確な補正値を反映させることができず位相がずれてしまうことを解消する機能を有する点に特徴がある。
【００６２】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図５は、第３の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。なお、第３の実施形態の構成について、第１の実施形態と同じ構成と対応する符号を付しており、ここでの機能説明は省略する。
【００６３】
図５に示すように、第３の実施形態に係る自動周波数制御装置５００の自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部５０４は、減算器５０６と、遅延器５０７と、位相誤差検出部５０８と、補正値演算部５０５とを備えている。なお、補正値演算部５０５は、絶対値変換部５０９と、判定部５１０と、遅延器５１１と、引算器５１２と、位相差変換量判定部５１３と、ゲインメモリ５１４と、乗算器５１５と、積分器５１６とを有している。第３の実施形態では、位相誤差検出部５０８から補正値演算部５０５へ与えられる位相誤差は、ｓｉｎθで表すものである。なお、θは現在の位相と直前の位相との位相角度差である。
【００６４】
遅延器５１１は、絶対値変換部５０９から位相誤差絶対値を受け取り、その位相誤差絶対値を一時的に保持するものである。また、現在の位相誤差絶対値を受信した場合に、保持している直前の位相誤差絶対値を引算器５１２へ与えるものである。
【００６５】
引算器５１２は、絶対値変換部５０９から現在の位相誤差絶対値と、遅延器５１１から直前の位相誤差絶対値とを受け取り、その現在の位相誤差絶対値と直前の位相誤差絶対値とに基づいて位相差を求めるものである。引算器５１２は、その位相差を位相差変化量判定部５１３へ与えるものである。なお、この位相差は位相誤差絶対値の差分である。
【００６６】
位相差変化量判定部５１３は、引算器５１２から位相差を受け取り、その位相差の変化量に基づいて、ゲインメモリ５１４に格納されているループ利得を選択指示するものである。すなわち、位相差変化量判定部５１３は、今回受け取った位相差と過去に受け取った位相差とを比較していき、その位相差の変化量の増減に基づいて位相角度差を判定してループ利得の選択指示をする。これは、単に位相差が小さくなるほど収束しているとは言えず位相角度差を考慮する必要があるからであり、例えば位相差がｓｉｎθであっても、位相角度差θが、θ＜π／２である場合と、θ＞π／２である場合とが考えられるからである。すなわち、位相角度差θがπ／２より大きいときの初期位相誤差から同期を始めるとすると、位相角度差θがπ／２まで位相誤差は増加し、位相角度差θがπ／２以下で位相誤差は減少する。なお、θ＝π／２の場合の位相差ｓｉｎθが一番大きく、θ＝０，πの場合の位相差ｓｉｎθが一番小さい。位相差変化量判定部５１３は、周波数制御を進めていき、位相差変化量が増加しているのであれば位相角度差θはπ／２より大きいと判断し、位相誤差変化量が減少しているのであれば位相角度差θはπ／２より小さいと判断する。従って、位相差変化量判定部５１３は、位相差角度θがπ／２より大きいと判断した場合、高いループ利得を選択指示し、位相角度差θがπ／２より小さいと判断した場合、ループ遅延による振動を抑えるべく低いループ利得を選択指示する。
【００６７】
ゲインメモリ５１４は、複数のループ利得を格納するものであり、判定部５１０及び位相差変化量判定部５１３からの選択指示されたループ利得を出力するものである。従って、第１の実施形態における位相誤差絶対値の大きさのみならず、位相差変化量によってもループ利得が決定される。ゲインメモリ５１４が格納するループ利得は、例えば１つの位相誤差絶対値に対応し、かつ位相角度差が大きい場合と小さい場合とに対応することができるものである。
【００６８】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
第３の実施形態に係る補正値演算部５０５の動作について図６を参照して説明する。図６は、補正値演算部５０５の動作を示したフローチャートである。
【００６９】
ミキサ５０１から周波数変換された受信信号は、位相誤差検出部５０８において、位相誤差が検出されて、補正値演算部５０５へ与えられる。
【００７０】
補正値演算部５０５の絶対値変換部５０９において、位相誤差検出部５０８からの位相誤差は絶対値に変換される（Ｓ２１）。
【００７１】
絶対値変換部５０９からの位相誤差絶対値は、判定部５１０、遅延器５１１及び引算器５１２へ与えられる。判定部５１０において、位相誤差絶対値と予め設定された閾値とが比較されて、その位相誤差絶対値の大きさに対応したループ利得が選択される（Ｓ２２及びＳ２３）。
【００７２】
遅延器５１１において、絶対値変換部５０９からの現在の位相誤差絶対値は保持され（Ｓ２４）、遅延器５１１から、保持されていた直前の位相誤差絶対値が引算器５１２へ与えられる。
【００７３】
引算器５１２において、絶対値変換部５０９からの現在の位相誤差絶対値と、遅延器５１１からの直前の位相誤差絶対値とが比較されて、その位相差が求められる（Ｓ２５）。その位相差は位相差変化量判定部５１３へ与えられる。
【００７４】
位相差変化量判定部５１３において、過去に受け取った位相差と、今回受け取った位相差との変化量が求められ、その位相差変化量の増減が判断され（Ｓ２６）、その位相差変化量の増減に基づいて位相角度差が判断される（Ｓ２７）。
【００７５】
すなわち、位相差変化量判定部５１３は、過去と現在との位相差変化量が増加又は減少しているかを判断し、周波数制御処理が行われていく中で、位相差変化量が増加する場合、その位相差角度はπ／２より大きいと判断し、位相差変化量が減少する場合、その位相差角度はπ／２より小さいと判断する。
【００７６】
位相角度差が判断された後、位相変化量判定部５１３によって、その位相角度差に応じた、ゲインメモリ５１４に格納されているループ利得が選択される（Ｓ２９）。
【００７７】
判定部５１０と位相変化量判定部５１３との選択に対応するループ利得は、ゲインメモリ５１４から出力し、乗算器５１５へ与えられ位相誤差と乗算され、さらに平滑化されて、平滑化された補正値がＬＰＦ５０３へ出力される（Ｓ３０及びＳ３１）。
【００７８】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上、第３の実施形態によれば、位相差変換量判定部５１３を備えることにより、局部発振する搬送波の周波数補正に係る補正値と、対応する位相誤差との位相の相対性をもたすことができるので、局発振する搬送波の希望周波数への収束時間を縮めることができる。
【００７９】
また、第３の実施形態によれば、位相差変化量判定部５１３を第１の実施形態の構成に備えることにより、位相誤差だけでなく位相角度差に応じても、ループ利得を決定することができるので、伝搬状況の変化に応じた周波数誤差の補正をすることができる。
【００８０】
（Ｄ）他の実施形態
上述した第１〜第３の実施形態では受信信号をデジタル位相変調されたものとして説明し、具体的には、ＢＰＳＫ変調方式、ＱＰＳＫ変調方式等のデジタル位相変調された受信信号に適用できる。また局部発振する搬送波の周波数を補正できる復調回路に適用できるので、デジタル周波数変調された受信信号に対しても適用することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上、本発明の自動周波数制御装置によれば、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、補正値演算手段が、受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、ループ利得を決定するループ利得決定部と、受信信号の搬送波位相誤差と、ループ利得決定部により決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部とを備えることにより、位相誤差の大きさに応じてループ利得を決定することができるので、伝搬状況の変化に応じた搬送波の周波数誤差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図２】従来の自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る自動周波数制御演算部の動作を示したフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図５】第３の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係る補正値演算部の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１００、４００、５００…自動周波数制御装置、
１０４、４０４、５０４…自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部、
１０９、４０９、５０９…絶対値変換部、
１１０、５１０…判定部、４１０…ＭＳＢ判定部、
１１１、５１４…ゲインメモリ、４１１…シフト量メモリ、
１１２、５１５…乗算器、４１２…シフトレジスタ、５１１…遅延器、
５１２…引算器、５１３…位相差変化量判定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動周波数制御装置に関する。例えば、無線通信装置の復調器において、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号の搬送波位相誤差に従って、局部発振される搬送波の希望周波数へ、高速かつ安定に収束する自動周波数制御装置に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムに用いられる無線通信装置の復調処理には、消費電力低減のための各種技術が利用されている。そのうちの１つの技術として、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号の位相を検出して、その受信信号の搬送波位相誤差に基づいて、局部発振される搬送波の希望周波数へ収束する自動周波数制御（ＡＦＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置がある。
【０００３】
図２は、従来の自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【０００４】
図２に示すように、従来の自動周波数制御装置２００は、ミキサ２０１と、発振器２０２と、発振器用ローパスフィルター（ＬＰＦ）２０３、自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部２０４とを有している。
【０００５】
図２において、ミキサ２０１によって、デジタル位相変調された受信信号は搬送波周波数に基づいて周波数変換され、周波数変換された受信信号は自動周波数演算部２０４に与えられる。周波数変換された受信信号は、自動周波数演算部２０４の位相誤差検出部２０８において、遅延器２０６によって所定シンボル区間（通常は１シンボル区間）遅延された信号に基づいて搬送波位相誤差（以下、位相誤差という）が求められ、その位相誤差が利得部２０９へ与えられる。
【０００６】
位相誤差情報は、利得部２０９において、タイマー２１０からの指示により時間的に決定されたループ利得を乗算されることにより調整される。
【０００７】
利得部２０９からの出力は、積分器２１１及びＬＰＦ２０３において平滑化されて、局部発振する搬送波の周波数を補正する補正値（すなわち周波数制御情報）として発振器２０２へ与えられる。
【０００８】
位相誤差の補正値が与えられた発振器２０２は、その位相誤差の補正値に基づいて、発振する搬送波の周波数を制御した搬送波が発振される。
【０００９】
従来の自動周波数制御装置２００は、これらの処理を繰り返すことにより、局部発振される搬送波の希望周波数へ収束させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動周波数制御装置２００の利得部２０９において、位相誤差情報と乗算するループ利得は時間的に決定されたものであって、そのループ利得が高い場合は、補正される周波数変移が大きくなり、希望周波数へ高速で追従するが安定度が低くなる。また、ループ利得が低い場合は、補正される周波数変移が小さくなり、希望周波数へ低速で追従するが安定性が高くなる。
【００１１】
しかしながら、従来の自動周波数制御装置２００は、上述したように、位相誤差の大きさに関わらず、位相誤差情報に乗算するループ利得を時間によって可変していたため、実際の位相誤差の変化に応じた補正値を求めることが困難であった。
【００１２】
すなわち、利得部２０９は、タイマー２１０若しくは図示しないが制御コントローラ（例えばＤＳＰ、ＣＰＵ等）からの時間的指示により、位相誤差が大きいと思われる初期同期時には、乗算するループ利得を高くなるように調整し、安定域に達したと思われる所定時間経過後には、乗算するループ利得を低くなるように調整していた。従って、例えば初期同期時の位相誤差が小さいにも関わらず、高いループ利得が乗算されるので、実際に安定域に達するまでの時間を要したり、また例えば、所定時間経過後の安定域時に、予期せぬ伝搬状況の変化により位相誤差が高くなった場合であっても、低いループ利得が乗算されるので、希望周波数へ再度収束するまでに時間がかかるという問題がある。
【００１３】
また、従来の自動周波数制御装置２００は、ループ処理により局部発振される搬送波の周波数を補正しているので、そのループ遅延によって位相誤差の振動が生じるおそれがある。
【００１４】
すなわち、ミキサ２０１によって位相調整された信号が、その位相誤差の補正を再度ミキサ２０１に反映させるまでのループ遅延が生じてしまい、初期位相誤差の量によっては、乗算されるループ利得がある値以上になると位相誤差が増減を繰り返し振動しながら収束するようになる。この振動により収束時間が大幅に大きくなる場合あり、ある値以上ループ利得を高めても収束時間が縮まらないという問題がある。
【００１５】
そのため、周波数変換された受信信号の位相誤差の大きさ、又は、及び位相角度差に応じて位相誤差情報に乗算するループ利得を可変することにより、受信信号の復調処理時における伝搬状況の変化に応じた、高速及び安定的に受信周波数誤差の補正をすることができる自動周波数制御装置が求められている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、補正値演算手段が、受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、ループ利得を決定するループ利得決定部と、受信信号の搬送波位相誤差と、ループ利得決定部により決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明に係る自動周波数制御装置の第１の実施形態について図１及び３を参照しながら詳説する。
【００１８】
第１の実施形態は、デジタル位相変調された受信信号を周波数変換し、その搬送波位相誤差に応じて乗算するループ利得を調整して、局部発振する搬送波との周波数誤差を補正する自動周波数制御装置に適用するものである。
【００１９】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、自動周波数制御装置１００は、ミキサ１０１と、発振器１０２と、ＬＰＦ１０３と、自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部１０４とを有して構成されている。
【００２１】
ミキサ１０１は、位相変調された受信信号を受信し、発振器１０２から発振された搬送波の周波数（以下、搬送波周波数）に基づいて周波数変換するものである。ミキサ１０１は、周波数変換した受信信号を自動周波数制御演算部１０４へ与えるものである。
【００２２】
発振器１０２は、ＬＰＦ１０３を介して発振搬送波の周波数の補正値を受け取り、その補正値に基づいて、周波数を補正した搬送波をミキサ１０１へ発振するものである。
【００２３】
自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部１０４は、ミキサ１０１から周波数変換された受信信号を受け取り、その周波数誤差の補正値を演算して、ＬＰＦ１０３に与えるものである。また、自動周波数制御演算部１０４は、減算器１０６と、遅延器１０７と、位相誤差検出器１０８と、補正値演算部１０５とを有している。なお、この補正値演算部１０５は、絶対値変換部１０９と、判定部１１０と、ゲインメモリ１１１と、乗算器１１２と、積分器１１２とを有して構成されている。
【００２４】
遅延器１０７は、ミキサ１０１から周波数変換された受信信号を受け取り、その周波数変換された受信信号を所定シンボル区間遅延させて、減算器１０６へ与えるものである。遅延器１０７は、従来の遅延器であって、通常周波数変換された受信信号を１シンボル区間遅延させるものであるが、本実施形態においてその遅延区間は位相誤差が検出できればよいので、その遅延時間は特に特定されるものではない。
【００２５】
減算器１０６は、ミキサ１０１から周波数変換された受信信号と、遅延器１０７から遅延された信号とを受け取り、その周波数変換された受信信号と遅延信号との差分を求めて、その演算結果を位相誤差検出部１０８に与えるものである。
【００２６】
位相誤差検出部１０８は、減算器１０６から演算結果を受け取り、位相変調成分を除去して搬送波位相誤差（位相誤差）を求めて、その位相誤差を補正値演算部１０５へ与えるものである。
【００２７】
絶対値変換部１０９は、位相誤差検出部１０８から位相誤差を受け取り、その位相誤差の絶対値をとり、その位相誤差絶対値を判定部１１０へ与えるものである。すなわち、絶対値変換部１０９は、位相の進みや遅れを正負で表される位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換するものである。従って、絶対値変換部１０９は位相誤差を絶対値化するに限らず、例えば位相誤差を自乗するようにしてもよい。
【００２８】
判定部１１０は、絶対値変換部１０９から位相誤差絶対値を受け取り、予め設定された複数の閾値と比較して、その比較結果に基づいてゲインメモリ１１１から出力されるループ利得を選択指示するものである。すなわち、判定部１１０は、位相誤差絶対値の大きさに応じて、ゲインメモリ１１１に格納されているループ利得を選択指示するものである。
【００２９】
ゲインメモリ１１１は、判定部１１０の複数の閾値に対応したループ利得を予め格納しているものであり、判定部１１０からの選択指示に従って、格納されているループ利得を乗算器１１２へ与えるものである。従って、例えば、判定部１１０に予め２つの閾値が設定されているとすると、ゲインメモリ１１１には３つのループ利得が格納されている。
【００３０】
乗算器１１２は、位相誤差検出部１０８から位相誤差と、ゲインメモリ１１１からループ利得とを受け取り、その位相誤差にループ利得を乗算して補正値（すなわち周波数制御情報）を積分器１１３へ与えるものである。
【００３１】
積分器１１３は、乗算器１１２から補正値を受け取り、その補正値を平滑化して、ＬＰＦ１０３を介して発振器１０２へ与えるものである。
【００３２】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
デジタル位相変調された受信信号は、ミキサ１０１において、局部発振された搬送波の周波数に基づいて周波数変換されて、自動周波数制御演算部１０４に与えられる。
【００３３】
図３は、自動周波数制御演算部１０４における補正値演算処理を示したフローチャートである。
【００３４】
周波数変換された受信信号は、遅延器１０７において、所定シンボル区間遅延され減算器１０６に与えられて、減算器１０６において、周波数変換された受信信号と遅延信号との差分が演算される（Ｓ１）。
【００３５】
減算器１０６からの演算結果は、位相誤差検出部１０８によって、搬送波周波数位相誤差（位相誤差）が検出される（Ｓ２）。
【００３６】
位相誤差検出部１０８によって検出された位相誤差は、絶対値変換部１０９において、絶対値に変換されて、その位相誤差絶対値は、判定部１１０へ与えられる（Ｓ３）。
【００３７】
絶対値変換部１０９からの位相誤差絶対値は、判定部１１０によって、予め設定された閾値と比較されて、その位相誤差絶対値の大きさに応じたループ利得が選択指示される（Ｓ４）。
【００３８】
ゲインメモリ１１１に格納されているループ利得は、判定部１１０からの選択指示により決定されて、その決定されたループ利得は乗算器１１２に与えられる（Ｓ５）。
【００３９】
例えば、判定部１１０に予め２つの閾値が設定されている場合、ゲインメモリ１１１には、高いループ利得、小さいループ利得、それらの中間のループ利得というように３つのループ利得が格納されている。判定部１１０は、位相誤差絶対値とそれら閾値とを比較し、その位相誤差絶対値の大きさを判断して、位相誤差絶対値が高い閾値より大きい場合は高いループ利得、位相誤差絶対値が低い閾値より小さい場合は低いループ利得、位相誤差絶対値が２つの閾値の間である場合、すなわち位相誤差絶対値が比較的小さいものであって、安定域に達していない場合は中間のループ利得が選択指示される。勿論、閾値の設定及びその設定数等は本実施形態に制限されることはない。
【００４０】
ゲインメモリ１１１から決定されたループ利得は、乗算器１１２において、位相誤差検出部１０８からの位相誤差と掛け合わされて、搬送波周波数の補正値が生成される（Ｓ６）。
【００４１】
生成された周波数誤差の補正値は、積分器１１３及びＬＰＦ１０３によって平滑化されて、発振器１０２に与えられる（Ｓ７）。周波数誤差の補正値は、発振器１０２によって、周波数が補正された搬送波が発振される。
【００４２】
以上の動作を繰り返すことにより、絶対値化された位相誤差の大きさに基づいて、位相誤差に乗算するループ利得を調整して、伝搬状況に応じた周波数誤差を補正することができる。
【００４３】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上、第１の実施形態によれば、絶対値変換部１０９により変換された位相誤差絶対値の大きさに応じてループ利得を決定することができるので、従来のように時間的に応じてループ利得を変化させていた場合よりも、受信信号の復調処理時における伝搬状況の変化に応じた周波数誤差の補正をすることができる。
【００４４】
（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明に係る自動周波数制御装置の第２の実施形態について図４を参照して説明する。
【００４５】
第２の実施形態は、位相誤差絶対値の最上位ビット（ＭＳＢ：Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）の検出位置に基づいて位相誤差の大きさを判定し、その位相誤差の大きさに応じたシフト量だけ位相誤差をシフトして周波数誤差を補正する場合の適用である。
【００４６】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図４は、第２の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロックである。第２の実施形態の自動周波数制御装置４００が、第１の実施形態と異なるのは、補正値演算部４０５の構成である。従って、以下では補正値演算部４０５の構成について詳説して、補正値演算部４０５以外の構成要件の機能説明は省略する。なお、対応する構成要件には第１の実施形態の構成要件と対応する符号を付してある。
【００４７】
補正値演算部４０５は、絶対値変換部４０９と、ＭＳＢ判定部４１０と、シフト量メモリ４１１と、シフトレジスタ４１２と、積分器４１３とを有して構成されている。
【００４８】
絶対値変換部４０９は、位相誤差検出部４０８から位相誤差を受け取り、その位相誤差を絶対値変換して、その位相誤差絶対値をＭＳＢ判定部４１０へ与えるものである。
【００４９】
ＭＳＢ判定部４１０は、絶対値変換部４０９から位相誤差絶対値を受け取り、その受け取った位相誤差絶対値のＭＳＢの検出位置に基づいて、位相誤差の大きさを判定するものである。ＭＳＢ判定部４１０は、判定した位相誤差の大きさをシフト量メモリ４１１に与えるものである。すなわち、ＭＳＢ判定部４１０は、ＭＳＢの検出位置を基準として位相の進み又は遅れを判断し、シフト量メモリ４１１に対して、その進遅を問わないシフト量を選択指示するものである。従って、ＭＳＢ判定部４１０は伝搬変化に応じた位相誤差の大きさを判定することができる。
【００５０】
シフト量メモリ４１１は、位相誤差をシフトさせる予め設定されている複数のシフト量を記憶するものであり、ＭＳＢ判定部４１０からの指示により、その位相誤差の大きさに応じたシフト量をシフトレジスタ４１２へ与えるものである。
【００５１】
シフトレジスタ４１２は、位相誤差検出部４０８から位相誤差と、シフト量メモリ４１１からシフトさせるシフト量とを受け取り、その受け取った位相誤差に対して受け取ったシフト量だけシフトするものである。すなわち、シフトレジスタ４１２は２のべき乗の掛け算回路と同様の役割を果たす。なお、シフト量の決定処理とシフトレジスタ４１２の処理とは等価である。
【００５２】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
以下では、補正値演算部４０５の補正値演算処理についての動作を説明する。
【００５３】
位相誤差検出部４０８によって検出された位相誤差は、絶対値変換部４０９及びシフトレジスタ４１２に与えられる。絶対値変換部４０９に与えられた位相誤差は絶対値変換されてＭＳＢ判定部４１０へ与えられる。
【００５４】
絶対値変換部４０９からの位相誤差絶対値は、ＭＳＢ判定部４１０によって、その位相誤差絶対値のＭＳＢの位置が検出され、そのＭＳＢの検出位置に基づいて、位相誤差の大きさが判定されてシフト量メモリ４１１に与えられる。
【００５５】
ＭＳＢ判定部４１０によって判定された位相誤差の大きさは、シフト量メモリ４１１によって、その位相誤差の大きさに応じてシフトさせるシフト量が求められ、そのシフト量がシフトレジスタ４１２に与えられる。
【００５６】
シフトレジスタ４１２において、位相誤差検出部４０８からの位相誤差は、シフト量メモリ４１１からのシフト量だけシフトされて、周波数誤差を補正する補正値が求められる。
【００５７】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
また、第２の実施形態によれば、ＭＳＢ判定部４１０及びシフト量メモリ４１１を備えることにより、位相誤差絶対値のＭＳＢの検出位置を基準として、その位相誤差の大きさに応じたシフト量を求めることができるので、回路規模を縮小・簡単化することができる。
【００５９】
（Ｃ）第３の実施形態
以下、本発明に係る自動周波数制御装置の第３の実施形態について図５及び図６を参照して詳説する。
【００６０】
第３の実施形態は、自動周波数制御に係るループ遅延を考慮したものであり、現在の位相と直前の位相との位相角度差に基づいて、ループ利得を調整して周波数誤差を補正する機能を第１の実施形態の構成にもたせた適用である。
【００６１】
すなわち、第３の実施形態は、初期同期開始から徐々に位相誤差が小さくなり補正値演算部の出力側にある積分器の出力が最適な補正値になったとしても、その補正値を反映させるまでに遅延が生じてしまい、正確な補正値を反映させることができず位相がずれてしまうことを解消する機能を有する点に特徴がある。
【００６２】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図５は、第３の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。なお、第３の実施形態の構成について、第１の実施形態と同じ構成と対応する符号を付しており、ここでの機能説明は省略する。
【００６３】
図５に示すように、第３の実施形態に係る自動周波数制御装置５００の自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部５０４は、減算器５０６と、遅延器５０７と、位相誤差検出部５０８と、補正値演算部５０５とを備えている。なお、補正値演算部５０５は、絶対値変換部５０９と、判定部５１０と、遅延器５１１と、引算器５１２と、位相差変換量判定部５１３と、ゲインメモリ５１４と、乗算器５１５と、積分器５１６とを有している。第３の実施形態では、位相誤差検出部５０８から補正値演算部５０５へ与えられる位相誤差は、ｓｉｎθで表すものである。なお、θは現在の位相と直前の位相との位相角度差である。
【００６４】
遅延器５１１は、絶対値変換部５０９から位相誤差絶対値を受け取り、その位相誤差絶対値を一時的に保持するものである。また、現在の位相誤差絶対値を受信した場合に、保持している直前の位相誤差絶対値を引算器５１２へ与えるものである。
【００６５】
引算器５１２は、絶対値変換部５０９から現在の位相誤差絶対値と、遅延器５１１から直前の位相誤差絶対値とを受け取り、その現在の位相誤差絶対値と直前の位相誤差絶対値とに基づいて位相差を求めるものである。引算器５１２は、その位相差を位相差変化量判定部５１３へ与えるものである。なお、この位相差は位相誤差絶対値の差分である。
【００６６】
位相差変化量判定部５１３は、引算器５１２から位相差を受け取り、その位相差の変化量に基づいて、ゲインメモリ５１４に格納されているループ利得を選択指示するものである。すなわち、位相差変化量判定部５１３は、今回受け取った位相差と過去に受け取った位相差とを比較していき、その位相差の変化量の増減に基づいて位相角度差を判定してループ利得の選択指示をする。これは、単に位相差が小さくなるほど収束しているとは言えず位相角度差を考慮する必要があるからであり、例えば位相差がｓｉｎθであっても、位相角度差θが、θ＜π／２である場合と、θ＞π／２である場合とが考えられるからである。すなわち、位相角度差θがπ／２より大きいときの初期位相誤差から同期を始めるとすると、位相角度差θがπ／２まで位相誤差は増加し、位相角度差θがπ／２以下で位相誤差は減少する。なお、θ＝π／２の場合の位相差ｓｉｎθが一番大きく、θ＝０，πの場合の位相差ｓｉｎθが一番小さい。位相差変化量判定部５１３は、周波数制御を進めていき、位相差変化量が増加しているのであれば位相角度差θはπ／２より大きいと判断し、位相誤差変化量が減少しているのであれば位相角度差θはπ／２より小さいと判断する。従って、位相差変化量判定部５１３は、位相差角度θがπ／２より大きいと判断した場合、高いループ利得を選択指示し、位相角度差θがπ／２より小さいと判断した場合、ループ遅延による振動を抑えるべく低いループ利得を選択指示する。
【００６７】
ゲインメモリ５１４は、複数のループ利得を格納するものであり、判定部５１０及び位相差変化量判定部５１３からの選択指示されたループ利得を出力するものである。従って、第１の実施形態における位相誤差絶対値の大きさのみならず、位相差変化量によってもループ利得が決定される。ゲインメモリ５１４が格納するループ利得は、例えば１つの位相誤差絶対値に対応し、かつ位相角度差が大きい場合と小さい場合とに対応することができるものである。
【００６８】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
第３の実施形態に係る補正値演算部５０５の動作について図６を参照して説明する。図６は、補正値演算部５０５の動作を示したフローチャートである。
【００６９】
ミキサ５０１から周波数変換された受信信号は、位相誤差検出部５０８において、位相誤差が検出されて、補正値演算部５０５へ与えられる。
【００７０】
補正値演算部５０５の絶対値変換部５０９において、位相誤差検出部５０８からの位相誤差は絶対値に変換される（Ｓ２１）。
【００７１】
絶対値変換部５０９からの位相誤差絶対値は、判定部５１０、遅延器５１１及び引算器５１２へ与えられる。判定部５１０において、位相誤差絶対値と予め設定された閾値とが比較されて、その位相誤差絶対値の大きさに対応したループ利得が選択される（Ｓ２２及びＳ２３）。
【００７２】
遅延器５１１において、絶対値変換部５０９からの現在の位相誤差絶対値は保持され（Ｓ２４）、遅延器５１１から、保持されていた直前の位相誤差絶対値が引算器５１２へ与えられる。
【００７３】
引算器５１２において、絶対値変換部５０９からの現在の位相誤差絶対値と、遅延器５１１からの直前の位相誤差絶対値とが比較されて、その位相差が求められる（Ｓ２５）。その位相差は位相差変化量判定部５１３へ与えられる。
【００７４】
位相差変化量判定部５１３において、過去に受け取った位相差と、今回受け取った位相差との変化量が求められ、その位相差変化量の増減が判断され（Ｓ２６）、その位相差変化量の増減に基づいて位相角度差が判断される（Ｓ２７）。
【００７５】
すなわち、位相差変化量判定部５１３は、過去と現在との位相差変化量が増加又は減少しているかを判断し、周波数制御処理が行われていく中で、位相差変化量が増加する場合、その位相差角度はπ／２より大きいと判断し、位相差変化量が減少する場合、その位相差角度はπ／２より小さいと判断する。
【００７６】
位相角度差が判断された後、位相変化量判定部５１３によって、その位相角度差に応じた、ゲインメモリ５１４に格納されているループ利得が選択される（Ｓ２９）。
【００７７】
判定部５１０と位相変化量判定部５１３との選択に対応するループ利得は、ゲインメモリ５１４から出力し、乗算器５１５へ与えられ位相誤差と乗算され、さらに平滑化されて、平滑化された補正値がＬＰＦ５０３へ出力される（Ｓ３０及びＳ３１）。
【００７８】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上、第３の実施形態によれば、位相差変換量判定部５１３を備えることにより、局部発振する搬送波の周波数補正に係る補正値と、対応する位相誤差との位相の相対性をもたすことができるので、局発振する搬送波の希望周波数への収束時間を縮めることができる。
【００７９】
また、第３の実施形態によれば、位相差変化量判定部５１３を第１の実施形態の構成に備えることにより、位相誤差だけでなく位相角度差に応じても、ループ利得を決定することができるので、伝搬状況の変化に応じた周波数誤差の補正をすることができる。
【００８０】
（Ｄ）他の実施形態
上述した第１〜第３の実施形態では受信信号をデジタル位相変調されたものとして説明し、具体的には、ＢＰＳＫ変調方式、ＱＰＳＫ変調方式等のデジタル位相変調された受信信号に適用できる。また局部発振する搬送波の周波数を補正できる復調回路に適用できるので、デジタル周波数変調された受信信号に対しても適用することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上、本発明の自動周波数制御装置によれば、デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、補正値演算手段が、受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、ループ利得を決定するループ利得決定部と、受信信号の搬送波位相誤差と、ループ利得決定部により決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部とを備えることにより、位相誤差の大きさに応じてループ利得を決定することができるので、伝搬状況の変化に応じた搬送波の周波数誤差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図２】従来の自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る自動周波数制御演算部の動作を示したフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図５】第３の実施形態に係る自動周波数制御装置の内部構成を示したブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係る補正値演算部の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１００、４００、５００…自動周波数制御装置、
１０４、４０４、５０４…自動周波数制御（ＡＦＣ）演算部、
１０９、４０９、５０９…絶対値変換部、
１１０、５１０…判定部、４１０…ＭＳＢ判定部、
１１１、５１４…ゲインメモリ、４１１…シフト量メモリ、
１１２、５１５…乗算器、４１２…シフトレジスタ、５１１…遅延器、
５１２…引算器、５１３…位相差変化量判定部。
Claims (5)
- デジタル位相変調又はデジタル周波数変調された受信信号と搬送波周波数との搬送波位相誤差と、ループ利得とに基づいて補正値を求める補正値演算手段を備え、この補正値演算手段からの補正値に基づいて局部発振した搬送波の周波数を制御する自動周波数制御装置において、
上記補正値演算手段が、
上記受信信号の搬送波位相誤差を、進遅を問わない位相誤差量に変換する位相誤差量変換部と、
上記位相誤差量変換部からの位相誤差量の大きさに応じて、上記ループ利得を決定するループ利得決定部と、
上記受信信号の搬送波位相誤差と、上記ループ利得決定部によって決定されたループ利得とを乗算して補正値を求める補正値演算部と
を備えることを特徴とする自動周波数制御装置。 - 上記ループ利得決定部は、
予め設定された複数のループ利得を記憶するループ利得記憶部と、
上記位相誤差量変換部から与えられた位相誤差量の大きさと、予め設定された複数の閾値とを比較した比較結果に基づいて、位相誤差量の大きさに応じたループ利得を決定するループ利得比較部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の自動周波数制御装置。 - 上記ループ利得決定部は、
予め設定された搬送波位相誤差に応じてシフトするシフト量を記憶するシフト量記憶部と、
上記位相誤差量変換手段から与えられた位相誤差量の最上位ビット位置に基づいて、位相誤差量の大きさを判定する位相誤差量判定部とを有し、
上記補正値演算部は、上記シフト量記憶部からのシフト量に応じて、上記受信信号の搬送波位相誤差をシフトすることを特徴とする請求項１に記載の自動周波数制御装置。 - 上記ループ利得決定部は、
上記位相誤差量変換部からの位相誤差量を一時的に保持するものであって、上記位相誤差量変換部から位相誤差量を受け取ると、直前に受け取った位相誤差量を送出する遅延部と、
上記位相誤差量変換部からの位相誤差量と、上記遅延部からの直前の位相誤差量との位相差を求める位相差演算部と、
上記位相差演算部から位相差を受け取り、その位相差と直前の位相差との位相差変化量に基づいて、現在の位相と過去の位相との位相角度差を判定して、その位相角度差に応じたループ利得を決定する位相角度差判定部と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動周波数制御装置。 - 上記位相角度差判定部は、判定した上記位相角度差が、大きい場合は大きなループ利得を決定し、小さい場合は小さいループ利得を決定することを特徴とする請求項４に記載の自動周波数装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002173760A JP3913119B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 自動周波数制御装置 |
| US10/373,081 US7099639B2 (en) | 2002-06-14 | 2003-02-26 | Automatic frequency control apparatus for determining loop gain constant based on absolute phase error |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002173760A JP3913119B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 自動周波数制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004023330A true JP2004023330A (ja) | 2004-01-22 |
| JP3913119B2 JP3913119B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=29727936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002173760A Expired - Fee Related JP3913119B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 自動周波数制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7099639B2 (ja) |
| JP (1) | JP3913119B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008047948A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 放送受信装置 |
| JP2008507197A (ja) * | 2004-07-15 | 2008-03-06 | トムソン ライセンシング | キャリア再生を向上させるシステム及び方法 |
| JP2012520617A (ja) * | 2009-03-10 | 2012-09-06 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 時間追跡ループおよび周波数追跡ループに対する適応追跡ステップ |
| KR101544994B1 (ko) | 2008-09-16 | 2015-08-17 | 삼성전자주식회사 | 2점 위상 변조기 및 이 장치의 변환 이득 교정 방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100688565B1 (ko) * | 2005-08-09 | 2007-03-02 | 삼성전자주식회사 | 외부 노이즈 모니터링이 필요없는 루프 필터의 게인 갱신기및 게인 갱신방법 |
| KR20070087907A (ko) * | 2006-02-01 | 2007-08-29 | 삼성전자주식회사 | 자동 주파수 제어기의 루프필터 이득 값 조절장치 및 방법 |
| US8204156B2 (en) * | 2008-12-31 | 2012-06-19 | Intel Corporation | Phase error detection with conditional probabilities |
| KR101855229B1 (ko) * | 2011-10-27 | 2018-05-10 | 삼성전자주식회사 | 디바이스의 동기화 수행 방법 및 장치 |
| KR102633143B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2024-02-02 | 삼성전자주식회사 | 무선 채널 분류를 기초로 디지털 루프 필터 이득을 조절하는 자동 주파수 제어기, 상기 자동 주파수 제어기를 포함하는 무선 통신 장치, 자동 주파수 제어 방법 및 무선 통신 방법 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3911219A (en) * | 1974-03-11 | 1975-10-07 | Bell Telephone Labor Inc | Automatic frequency control for differentially coherent phase detection |
| US5200712A (en) * | 1991-12-26 | 1993-04-06 | Zenith Electronics Corporation | Variable speed phase locked loop |
| US5966416A (en) * | 1996-11-21 | 1999-10-12 | Dsp Group, Inc. | Verification of PN synchronization in a spread-spectrum communications receiver |
| JP3666162B2 (ja) * | 1997-01-31 | 2005-06-29 | 三菱電機株式会社 | ディジタル放送受信機 |
| US5764102A (en) * | 1997-02-13 | 1998-06-09 | Sicom, Inc. | Multi-stage symbol synchronization |
| WO1999031850A1 (fr) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Kabushiki Kaisha Kenwood | Appareil permettant de generer la phase absolue d'un signal reçu par un recepteur |
| US6633616B2 (en) * | 2001-02-21 | 2003-10-14 | Magis Networks, Inc. | OFDM pilot tone tracking for wireless LAN |
| JP2003257133A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Canon Inc | 情報再生装置 |
| DE10219358A1 (de) * | 2002-04-30 | 2003-11-20 | Advanced Micro Devices Inc | Automatic Gain Control in einem WLAN-Empfänger mit verbesserter Einschwingzeit |
-
2002
- 2002-06-14 JP JP2002173760A patent/JP3913119B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-02-26 US US10/373,081 patent/US7099639B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008507197A (ja) * | 2004-07-15 | 2008-03-06 | トムソン ライセンシング | キャリア再生を向上させるシステム及び方法 |
| US7991086B2 (en) | 2004-07-15 | 2011-08-02 | Thomson Licensing | System and method for improved carrier recovery |
| JP2008047948A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 放送受信装置 |
| KR101544994B1 (ko) | 2008-09-16 | 2015-08-17 | 삼성전자주식회사 | 2점 위상 변조기 및 이 장치의 변환 이득 교정 방법 |
| JP2012520617A (ja) * | 2009-03-10 | 2012-09-06 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 時間追跡ループおよび周波数追跡ループに対する適応追跡ステップ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030232606A1 (en) | 2003-12-18 |
| US7099639B2 (en) | 2006-08-29 |
| JP3913119B2 (ja) | 2007-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2216113C2 (ru) | Приемник сигнала для цифрового звукового вещания | |
| JP3913119B2 (ja) | 自動周波数制御装置 | |
| JP4584668B2 (ja) | 自動利得制御回路および方法 | |
| JP5046114B2 (ja) | 多値ｑａｍ復調装置とその復調方法及び無線通信システム | |
| US8081027B2 (en) | Reception device, control method, and program | |
| JP2000022772A (ja) | 搬送波再生回路並びに搬送波再生方法 | |
| US8396433B2 (en) | Radio communication apparatus and DC offset adjustment method | |
| US5815535A (en) | Carrier recovery apparatus | |
| JP3206553B2 (ja) | 復調装置 | |
| JP2002374133A (ja) | 自動利得制御回路及び自動利得制御方法 | |
| JP4967977B2 (ja) | 受信装置及び受信方法 | |
| JP4439714B2 (ja) | 復調装置および復調方法 | |
| JP2004023340A (ja) | 周波数制御装置 | |
| JP3999640B2 (ja) | 周波数制御装置 | |
| JPH09200280A (ja) | 周波数オフセット補償装置 | |
| US6204725B1 (en) | Circuit for demodulating digital signal undergoing different modulation schemes | |
| JP2008205703A (ja) | Ａｆｃ制御装置、ａｆｃ制御方法、ａｆｃ制御プログラム及び移動通信装置 | |
| JP2001257733A (ja) | キャリア再生装置およびその方法と受信装置 | |
| JPH10215149A (ja) | 自動周波数制御回路 | |
| JP2002217776A (ja) | 移動通信端末とその自動周波数制御回路 | |
| JP3381663B2 (ja) | 周波数ズレ自動補正復調装置及び周波数ズレ自動補正復調方法 | |
| JP2001211218A (ja) | 受信装置およびその方法 | |
| JP3410841B2 (ja) | 位相変調波キャリア再生回路 | |
| JP4479460B2 (ja) | 復調装置及び復調方法 | |
| JP2000324192A (ja) | デジタル復調器及びその復調方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050519 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070105 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070130 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100209 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140209 Year of fee payment: 7 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |