JP2005286759A - 自動周波数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高精度な周波数偏差を検出可能な自動周波数制御装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかる自動周波数制御装置は、送信局の複数のアンテナから、それぞれ異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合に、パス数分の相関器出力に基づいて周波数偏差を求める自動周波数制御装置であって、前記相関器から得られるシンボル相関値を、各アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボルの集合から成る群毎に分配する構成（基準シンボル抽出部２１−１〜２１−ｎ，位相差抽出部２２−１〜２２−ｎ，最大比合成器２３，有効データ選択部２５，同一位相シンボル分配器２６に相当）と、群毎にフーリエ変換演算を行い、得られる各周波数成分分布を加算するフーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｋと、を備えること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車電話、携帯電話などのＷ−ＣＤＭＡ通信技術を用いた自動周波数制御装置に関するものであり、特に、受信信号に基づいて自動周波数制御を行う自動周波数制御装置に関するものである。

以下、従来の自動周波数制御装置について説明する。たとえば、送信ダイバーシチを行う通信システムにおいては、送信局が、受信局に対して送信を行うための複数の送信アンテナを備えており、これらの送信アンテナから送信される信号の位相が受信局において適正となるように送信信号の位相を制御する。これにより、受信特性の向上を図っている。このとき、複数の送信アンテナからは、それぞれ異なる変調パターンを持つパイロットシンボルが送信される。

上記送信ダイバーシチにおいては、各送信アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンとして、たとえば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）規格に準拠した１５スロット周期の変調パターン、を持つパイロットシンボルが、２つの送信アンテナＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２から送信される。具体的には、ＡＮＴ＃１からは常時Ａ（Ａ＝１＋ｊ）が送信され、ＡＮＴ＃２からはＡ，−Ａ，−Ａ，Ａ（−Ａ＝−１−ｊ）を繰り返したパターンが送信される（下記非特許文献１参照）。

また、上記送信ダイバーシチにおいては、送信局の各送信アンテナから送信されるパイロットシンボルの組み合わせが同一となるシンボルを複素乗算することにより、当該シンボル間の位相差を算出し、さらに、得られた各位相差に対してａｒｃｔａｎ演算を行うことにより、周波数偏差Δｆを検出する（下記特許文献１参照）。

3GPP TS25.211 V5.3.0(2002-12) P12 Figure14 特開２００２−７６９８７号公報

しかしながら、上記従来の自動周波数制御装置においては、上記のとおり、シンボル間の位相差を算出し、さらに、得られた各位相差に対してａｒｃｔａｎ演算を行うことにより、周波数偏差Δｆを検出しているが、たとえば、雑音や干渉の多い状況下では、周波数誤差Δｆの検出誤差が生じ、誤った自動周波数制御が行われる場合がある、という問題があった。

また、上記従来の自動周波数制御装置において、送信局の各送信アンテナから送信されるパイロットシンボルの組み合わせが同一となるシンボルを複素乗算して当該シンボル間の位相差を算出する方法と別に、同一位相で送信されるパイロットシンボル列をフーリエ変換演算することでも周波数偏差Δｆを検出することができる。しかしながら、複数アンテナより異なる変調パターンを持つ複数のパイロットシンボルが送信される場合に、それらの合成成分として受信されるパイロットシンボルは、元の送信信号の変調パターンに応じて異なる位相を持つシンボル列となる。これをフーリエ変換演算の入力として用いると、周波数偏差Δｆによるパイロットシンボルの位相回転より生ずる周波数成分以外に、パイロットシンボルの変調パターンに基づく周波数成分が検出され、正常な周波数偏差Δｆが検出できない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より高精度な周波数偏差Δｆを検出可能な自動周波数制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる自動周波数制御装置は、送信局の複数のアンテナから、それぞれ異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合に、パス数分の相関器出力に基づいて周波数偏差を求める自動周波数制御装置であって、パス数分の相関器毎に得られる特定数のシンボル相関値に対応するシンボルから、パス毎に、位相基準シンボルを抽出する基準シンボル抽出手段（後述する実施の形態の基準シンボル抽出部２１−１〜２１−ｎに相当）と、前記相関器毎に得られる特定数のシンボル相関値と、対応する前記位相基準シンボルの複素共役と、を乗算することにより、パス毎に、当該位相基準シンボルとの位相差を算出する位相差算出手段（位相差抽出部２２−１〜２２−ｎに相当）と、全パス数分の位相差を加算する最大比合成手段（最大比合成器２３に相当）と、前記相関器毎に得られるシンボル相関値に基づく信頼度情報を用いて、前記最大比合成結果が有効なデータかどうかを判定する有効データ判定手段（有効データ選択部２５に相当）と、前記有効データから、前記変調パターンの組み合わせが一致するもの同士を有効データ郡として抽出し、変調パターンの組み合わせ数分の有効データ群を生成する分配手段（同一位相シンボル分配器２６に相当）と、有効データ群毎にフーリエ変換演算を行い、得られる各周波数成分分布を加算するフーリエ変換手段（フーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｋに相当）と、前記加算後の周波数成分の分布に基づいて周波数偏差を求める周波数偏差計算手段（Δｆ計算部３０に相当）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、送信局の複数アンテナから異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合（送信ダイバーシチを実施する場合）、パイロットシンボル相関値を、各アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボルの集合から成る群毎に分配し、それぞれ独立したフーリエ変換演算を行う。

この発明によれば、各送信アンテナから送信される信号間に受信電力差が生じる場合であっても、適正な周波数偏差を検出することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態１の構成を示す図である。この自動周波数制御装置は、アンテナ１と、直交検波器２と、Ａ／Ｄ変換器３ａ，３ｂと、マルチパスタイミング検出器４と、タイミング制御器５と、パスセレクタ６と、相関器７−１〜７−ｎと、シンボル時間積分器８−１〜８−ｎと、最大比合成器９と、データ復調器１０と、自動周波数制御器１１と、ＶＣＯ１２と、を備えている。

また、上記自動周波数制御器１１は、基準シンボル抽出部２１−１〜２１−ｎと、位相差抽出部２２−１〜２２−ｎと、最大比合成器２３と、信頼度算出部２４と、有効データ選択部２５と、同一位相シンボル分配器２６と、フーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｋと、周波数成分分布合成器２８と、周波数成分分布積分器２９と、Δｆ計算部３０と、ＶＣＯ制御電圧計算器３１と、を備えている。

ここで、上記実施の形態１の自動周波数制御装置の動作について説明する。アンテナ１は、送信局から送信される無線信号を捕捉する。直交検波器２では、受信信号に対して、ＶＣＯ１２からの受信ローカル周波数に基づいて準同期検波を行い、ベースバンド信号に周波数を変換する。Ａ／Ｄ３では、Ｉｃｈ，Ｑｃｈ別に、検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。

マルチパスタイミング検出器４では、デジタル化された受信信号に基づいてマルチパスタイミングを検出する。タイミング制御器５では、マルチパスタイミング検出器４の検出結果にしたがって、相関器７−１〜７−ｎに対してタイミング信号を送出する。パスセレクタ６では、各受信パスや受信チャネル毎に割り当てられた相関器７−１〜７−ｎに対して受信信号を分配する。

相関器７−１〜７−ｎでは、それぞれ送信時に使用された拡散符号と上記分配された受信信号との相関を求める。シンボル時間積分器８−１〜８−ｎでは、それぞれ受信チャネルの送信レートにしたがって、シンボル時間分の相関出力を積分する。最大比合成器９では、シンボル時間積分器８−１〜８−ｎより得られたシンボル相関積分値の最大比合成を行う。データ復調器１０では、最大比合成器９による合成結果を用いて受信信号を復調する。

また、自動周波数制御器１１では、データ復調用と自動周波数制御用とを共有するシンボル時間積分器８−１〜８−ｎ出力（シンボル相関積分値）から、周波数偏差Δｆを求め、さらに、ＶＣＯ１２の制御電圧を計算する。そして、ＶＣＯ１２は、自動周波数制御器１１が求めた制御電圧に応じて、直交検波器２へ供給する受信ローカル周波数を変化させる。

つづいて、上記自動周波数制御器１１の内部動作について説明する。まず、シンボル時間相関器８−１〜８−ｎからシンボル相関積分値を受け取った基準シンボル抽出部２１−１〜２１−ｎでは、後述するフーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｎにおけるフーリエ変換演算の入力として用いる一連のシンボル相関積分値に対応するシンボル内の、任意の１シンボルを位相基準シンボルとして保持する。なお、基準シンボル抽出部２１−１〜２１−ｎにて保持する位相基準シンボルは同一のシンボルとする。

位相差抽出部２２−１〜２２−ｎでは、後述するフーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｎにおけるフーリエ変換演算の入力として用いる一連のシンボル相関積分値と、上記基準シンボル抽出部２１−１〜２１−ｎにより保持された位相基準シンボルの複素共役と、の積を計算し、位相基準シンボルとの位相差を算出する。

最大比合成器２３では、上記位相差抽出部２２−１〜２２−ｎにて得られた位相基準シンボルとの位相差を全パス分にわたって加算する。ここでは、各パスの位相基準シンボルの位相が揃う様に各シンボル相関積分値と位相基準シンボルとの位相差を算出して加算する。これにより、パス毎の伝搬遅延による位相のずれの影響を吸収することができる。

信頼度算出部２４では、シンボル時間積分器８−１〜８−ｎから得られるシンボル相関積分値を２乗して電力値を得る。そして、得られた電力値を一定時間分にわたって積分し、全パス分にわたって加算した値を信頼度情報とする。

有効データ選択部２５では、信頼度算出部２４にて得られた信頼度情報と、予め規定しておいたしきい値と、の大小判定を行う。たとえば、信頼度情報がしきい値以上であれば、その期間における受信信号を有効とみなし、最大比合成器２３にて得られた位相差最大比合成結果を同一位相シンボル分配器２６に供給する。一方で、信頼度情報がしきい値未満であれば、その期間における受信信号を無効とみなし、その期間における受信信号を用いた周波数偏差Δｆの検出処理、およびＶＣＯ制御処理を実施しない。一定値以上の電力を有する受信信号のみを利用することにより、高精度な周波数偏差Δｆを検出でき、誤った自動周波数制御を防止することができる。

同一位相シンボル分配器２６では、有効データ選択部２５から供給される位相差最大比合成結果を後述する方法により複数の群に分ける。すなわち、送信局の複数アンテナから異なる変調パターンを持つパイロットシンボルが送信される場合に、各パイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するもの同士を一つの群として、複数の群：ｋに分ける。そして、各群に属する位相差最大比合成結果をそれぞれ個別のフーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｋに供給する。

フーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｋでは、上記各群の位相差最大比合成結果を入力として、群毎にフーリエ変換演算を行い、群毎のパイロットシンボルの位相変化量を周波数成分の分布として得る。

周波数成分分布合成器２８では、フーリエ変換演算器２７−１〜２７−ｋから得られた周波数成分の分布を全て加算する。さらに、周波数成分分布積分器２９では、上記周波数成分分布合成器２８にて周波数成分の分布を得るまでの一連の処理を複数回にわたって実施し、それぞれの処理において得られた周波数成分の分布を所定の回数分にわたって積分する。

Δｆ計算部３０では、周波数成分分布積分器２９から得られた各周波数成分の分布において、たとえば、最大の電力を持つ周波数を抽出し、それを周波数偏差Δｆとみなす。そして、ＶＣＯ制御電圧計算器３１では、Δｆ計算部３０にて得られた周波数偏差Δｆを０とするためのＶＣＯ制御電圧を計算し、ＶＣＯ１２の制御電圧を制御する。

ここで、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）規格準拠の送信ダイバーシチを実施する場合において、たとえば、上記実施の形態１の自動周波数制御装置を適用する場合の具体例を示す。図２は、送信ダイバーシチを実施する場合に各送信アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの一例を示す図であり、これは、３ＧＰＰ規格に準拠したものである。

図３は、３スロット（＝３０シンボル）分のパイロットシンボル情報に基づいて６４点フーリエ変換演算を行い、周波数偏差Δｆを検出する場合の、周波数偏差Δｆの計算にかかわる構成の一例を示す図である。なお、ここでは、説明の簡単化のため、信頼度算出部２４および有効データ選択部２５による処理を省略する。以下では、有効データが存在することを前提とする。

まず、位相差抽出部２２−ｉ（２２−１〜２２−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）が、シンボル時間積分器８−ｉ（８−１〜８−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）から出力されるパイロットシンボルのシンボル相関積分値３０シンボル（図３の例では２８シンボル）分のそれぞれと、２シンボル目の位相基準シンボルの複素共役と、を乗算し、各シンボルと位相基準シンボルとの位相差を算出する。そして、この位相差抽出処理を、シンボル時間積分器８−１〜８−ｎの出力毎に行った後、最大比合成器２３が、これらの出力を加算し、各パス間での伝搬遅延時間差による位相のずれを吸収する。

その後、同一位相シンボル分配器２６が、ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２から送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが等しいシンボル同士を一つの群とみなして、複数の群に分配する。３ＧＰＰ規格準拠の送信ダイバーシチが実施される場合（図２参照）においては、ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２の各変調パターンが（ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２）＝（Ａ，Ａ）の組み合わせになるシンボルと、（ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２）＝（Ａ，−Ａ）の組み合わせになるシンボルと、の２つの群（Ｋ＝２）に分配する。

つぎに、同一位相シンボル分配器２６により得られた２つのシンボル位相差群を受け取ったフーリエ変換演算器２７−１〜２７−２が、それぞれフーリエ変換演算を行い、周波数成分の分布を得る。なお、図３では、それぞれ０ａ〜６３ａ，０ｂ〜６３ｂの入力タップを備える２つの６４点フーリエ変換演算器に、シンボル位相差情報を分配入力する際の一例を示しており、位相差入力の割り当てのないタップについては０を入力してフーリエ変換演算を行う。また、シンボル位相差情報の各タップへの入力割り当て方法は、本例に示した構成に限定されるものではない。ここでは、２つの６４点フーリエ変換演算器２７−１，２７−２の出力として、周波数偏差Δｆ成分の分布が得られる。

つぎに、周波数成分分布合成器２８が、上記周波数偏差Δｆ成分を加算する。これにより、シャドウイング等の影響により特定のアンテナからの送信信号が他に比べ強く受信される場合や、特定アンテナからの送信信号のみが受信される場合においても、適正な周波数偏差Δｆを検出できる。

つぎに、周波数成分分布積分器２９が、任意回数にわたる繰り返し処理で得られる上記周波数成分分布合成器２８の出力結果を積分する。これにより、フェージング等の影響を緩和し、高精度な周波数偏差Δｆを検出できる。

最後に、Δｆ計算部３０では、上記周波数成分分布積分器２９により得られた各周波数成分の分布に基づいて、たとえば、最大の電力を持つ周波数を抽出することで、周波数偏差Δｆを得る。

以上のように、本実施の形態においては、送信局の複数アンテナから異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合（送信ダイバーシチを実施する場合）、パイロットシンボル相関積分値を、各アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボルの集合から成る群毎に分配し、それぞれ独立したフーリエ変換演算を行う。これにより、各送信アンテナから送信される信号間に受信電力差が生じる場合であっても、適正な周波数偏差Δｆを検出することができる。また、送信ダイバーシチを実施していない場合においても、同一の方法による周波数偏差Δｆの検出が可能である。

なお、上記図３は、本実施の形態の自動周波数制御装置の一構成例であり、たとえば、フーリエ変換演算のタップ数，フーリエ変換演算に用いる入力パイロットシンボル数、を変化させることで、周波数偏差Δｆの分解能や検出精度を変更することが可能である。また、どのパイロットシンボルを位相基準シンボルとして用いるかについては、図３の例に限定されず、任意のシンボルを選択可能である。

実施の形態２．
前述の実施の形態１では、送信局の各アンテナから送信されたパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボル同士から成るシンボル位相差群毎に、フーリエ変換演算を実施することで周波数偏差Δｆを検出しているが、複数回のフーリエ変換演算の実行は多くの演算処理を要し、消費電力，所要演算時間等の観点で改善の余地がある。そこで、実施の形態２では、送信局の各アンテナより送信されたパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボル毎に独立の位相基準シンボルを設けてシンボル位相差を算出し、各位相基準シンボルとの時間差が一致するシンボル位相差同士を加算した後にフーリエ変換演算を行う。これにより、単一のフーリエ変換演算により適正な周波数偏差Δｆを検出する。

図４は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態の自動周波数制御装置は、自動周波数制御器４１を備え、さらに、この自動周波数制御器４１は、同一位相シンボル分配器５１−１〜５１−ｎと、基準シンボル抽出部５２−１−１〜５２−ｍ−ｎと、位相差抽出部５３−１−１〜５３−ｍ−ｎと、シンボル位相差群合成部５４−１〜５４−ｎと、最大比合成器５５と、フーリエ変換演算器５６と、を備えている。なお、実施の形態２の構成については、前述の実施の形態１と同様の部分が含まれるが、それらについては同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

同一位相シンボル分配器５１−１〜５１−ｎでは、シンボル時間積分器８−１〜８−ｎから供給されるシンボル相関積分値を以下の方法により複数の群に分ける。すなわち、送信局の複数アンテナから異なる変調パターンを有するパイロットシンボルが送信される場合、各アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボル同士を一つの群として複数の群に分け、各群に属するシンボル相関積分値を後述する基準シンボル抽出部５１−１−１〜５２−ｍ−ｎおよび位相差抽出部５３−１−１〜５３−ｍ−ｎに供給する。

基準シンボル抽出部５２−１−１〜５２−ｍ−ｎでは、同一位相シンボル分配器５１−１〜５１−ｎから供給された各群のシンボル相関積分値に対応するシンボル内の、任意のシンボルを位相基準シンボルとして保持する。このとき、シンボル時間積分器の出力毎に、同一のシンボルを位相基準シンボルとする。

位相差抽出部５３−１−１〜５３−ｍ−ｎでは、後述するフーリエ変換演算の入力として用いる一連のシンボル相関積分値と、上記基準シンボル抽出部５３−１−１〜５２−ｍ−ｎにて保持された位相基準シンボルの複素共役と、を乗算し、位相基準シンボルとの位相差を算出する。

シンボル位相差群合成部５４−１〜５４−ｎでは、各群のシンボル相関積分値に対応して得られた位相基準シンボルとの位相差を受け取り、位相基準シンボルとの時間差が一致する位相差同士を加算する。そして、最大比合成器５５では、シンボル位相差群合成部５４−１〜５４−ｎで得られたパス毎のシンボル位相差群合成結果を加算する。なお、シンボル位相差群合成部５４−１〜５４−ｎ、最大比合成器５５は、いずれも加算処理であり、両者の順序を入れ替えても同様の結果が得られる。

以降、前述の実施の形態１と同様に、有効と判定されたデータがフーリエ変換演算器５６に供給され、フーリエ変換演算により周波数成分の分布が得られる。

ここで、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）規格準拠の送信ダイバーシチを実施する場合において（図２参照）、たとえば、上記実施の形態２の自動周波数制御装置を適用する場合の具体例を示す。

図５は、３スロット（＝３０シンボル）分のパイロットシンボル情報に基づいて６４点フーリエ変換演算を行い、周波数偏差Δｆを検出する場合の、周波数偏差Δｆの計算にかかわる構成の一例を示す図である。なお、ここでは、説明の簡単化のため、信頼度算出部２４および有効データ選択部２５による処理を省略する。以下では、有効データが存在することを前提とする。

まず、同一位相シンボル分配器５１−１〜５１−ｎ（図５では５１−１の例について記載）では、シンボル時間積分器８−ｉ（８−１〜８−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）から出力されるパイロットシンボルのシンボル相関積分値３０シンボル（図５の例では２８シンボル）分を受け取り、ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２から送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが等しいシンボル同士を一つの群とみなして、複数の群に分ける。図２に示す３ＧＰＰ規格準拠の送信ダイバーシチが実施される場合においては、ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２の各変調パターンが（ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２）＝（Ａ，Ａ）の組み合わせになるシンボルと、（ＡＮＴ＃１，ＡＮＴ＃２）＝（Ａ，−Ａ）の組み合わせになるシンボルと、の２つの群に分配する。

つぎに、位相差抽出部５３−１−ｉ（５３−１−１〜５３−１−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）では、上記同一位相シンボル分配器５１−１により分配されたシンボル相関積分値のそれぞれと（同一位相シンボル分配器５１−１により分配された２群のシンボル相関積分値の一方）、同群に属する２シンボル目の位相基準シンボルの複素共役と、を乗算し、各シンボルと位相基準シンボルとの位相差を算出する。

また、位相差抽出部５３−２−ｉ（５３−２−１〜５３−２−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）では、上記同一位相シンボル分配器５１−１により分配されたシンボル相関積分値のそれぞれと（同一位相シンボル分配器５１−１により分配された２群のシンボル相関積分値の他方）、同群に属する４シンボル目の位相基準シンボルの複素共役と、を乗算し、各シンボルと位相基準シンボルとの位相差を算出する。

つぎに、シンボル位相差群合成部５４−ｉ（５４−１〜５４−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）では、各群で得られた位相基準シンボルとの位相差を受け取り、各シンボル相関積分値と位相基準シンボルとの時間差が等しいもの同士を加算する。

そして、以上までの処理を各シンボル時間積分器の出力に対して行った後、つぎに、最大比合成器５５では、それぞれから得られるシンボル位相差群合成部５４−ｉの出力を加算する。その後、フーリエ変換演算器５６では、所定のフーリエ変換演算を行い、周波数成分の分布を得る。なお、図５では、それぞれ０〜６３の入力タップを備える１つの６４点フーリエ変換演算器に、シンボル位相差情報を分配入力する際の一例を示しており、位相差入力の割り当てのないタップについては０を入力してフーリエ変換演算を行う。また、シンボル位相差情報の各タップへの入力割り当て方法は、本例に示した構成に限定されるものではない。

以上のように、本実施の形態においては、送信局の複数アンテナから異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合（送信ダイバーシチを実施する場合）、パイロットシンボル相関積分値を、各アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの組み合わせが一致するシンボルの集合からなる群毎に分配し、群毎に設けた位相基準シンボルとそれぞれのシンボルとの位相差を抽出し、群間で位相基準シンボルと各シンボルとの時間差が等しい位相差同士を加算し、加算後の値に対してフーリエ変換演算を行う。これにより、各送信アンテナから送信される信号間に受信電力差が生じる場合であっても、単一のフーリエ変換で適正な周波数偏差Δｆを検出でき、かつ演算量の削減を実現できる。

なお、上記図５は、本実施の形態の自動周波数制御装置の一構成例であり、たとえば、フーリエ変換演算のタップ数，フーリエ変換演算に用いる入力パイロットシンボル数、を変化させることで、周波数偏差Δｆの分解能や検出精度を変更することが可能である。また、どのパイロットシンボルを位相基準シンボルとして用いるかについては、図５の例に限定されず、任意のシンボルを選択可能である。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の自動周波数制御装置について説明する。前述の実施の形態１および実施の形態２では、位相回転が発生した位相基準シンボルの複素共役との乗算で得られた位相差と、他のシンボル時間積分器出力または他群において得られた位相差と、を加算する場合に、雑音等の影響により、同相加算が行われない場合がある。そのため、周波数偏差Δｆの検出精度が低下する可能性があった。そこで、実施の形態３では、シンボル時間積分器出力毎または群毎に、複数のパイロットシンボルの平均を位相基準として扱い、この位相基準を用いて他のシンボルとの位相差抽出を行うこととした。

図６は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態３の構成を示す図である。本実施の形態の自動周波数制御装置は、自動周波数制御器６１を備え、さらに、この自動周波数制御器６１は、基準位相生成部７１−１−１〜７１−ｍ−ｎを備えている。なお、実施の形態３の構成については、前述の実施の形態２と同様の部分が含まれるが、それらについては同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態２と異なる処理についてのみ説明する。また、以下では、本実施の形態の特徴を実施の形態２の構成に適用した場合について説明するが、これに限らず、実施の形態１の構成に適用した場合であっても同様の効果が得られる。

基準位相生成部７１−１−１〜７１−ｍ−ｎでは、同一位相シンボル分配器５１−１〜５１−ｎから各群のシンボル相関積分値が供給され、群毎に、任意の組み合わせの複数シンボルの平均ベクトルを計算し、その結果を基準位相として保持する。このとき、シンボル時間積分器の出力毎に、同一の複数シンボルの平均ベクトルを位相基準シンボルとする。

位相差抽出部５３−１−１〜５３−ｍ−ｎでは、フーリエ変換演算の入力として用いる一連のシンボル相関積分値と、上記基準位相生成部７１−１−１〜７１−ｍ−ｎにて保持された基準位相の複素共役と、を乗算し、基準位相との位相差を算出する。

ここで、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）規格準拠の送信ダイバーシチを実施する場合において（図２参照）、たとえば、上記実施の形態３の自動周波数制御装置を適用する場合の具体例を示す。

図７は、３スロット（＝３０シンボル）分のパイロットシンボル情報に基づいて６４点フーリエ変換演算を行い、周波数偏差Δｆを検出する場合の、周波数偏差Δｆの計算にかかわる構成の一例を示す図である。なお、ここでは、説明の簡単化のため、信頼度算出部２４および有効データ選択部２５による処理を省略する。以下では、有効データが存在することを前提とする。

基準位相生成部７１−１−ｉ（７１−１−１〜７１−１−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）および７１−２−ｉ（７１−２−１〜７１−２−ｎのいずれか：ｉ番目のパスに対応）では、群毎に、たとえば、先頭の２シンボルのシンボル相関積分値の平均ベクトルを基準位相とする。すなわち、実施の形態２では１シンボル分のシンボル相関積分値を位相基準シンボルとして位相差を抽出していたが、これに対して、実施の形態３では、より長時間分のシンボル相関積分値を用いて基準位相を生成し、その基準位相を用いて位相差を抽出する。これにより、雑音、フェージング等への耐性が増し、より適切な位相差抽出が可能となり、ひいては高精度な周波数偏差Δｆを検出できる。

なお、基準位相の生成方法は図７に示した例に限定されず、群毎に同一の複数シンボルの平均ベクトルを基準位相とするのであれば、任意の複数シンボルの平均ベクトルを基準位相としてもよい。

以上のように、本実施の形態においては、複数シンボルの平均ベクトルを基準位相として位相差を算出することとした。これにより、雑音、フェージング耐性の高い位相差抽出が可能となり、ひいてはより高精度な周波数偏差Δｆを検出できる。

以上のように、本発明にかかる自動周波数制御装置は、自動車電話、携帯電話などのＷ−ＣＤＭＡ通信技術を用いた通信システムに有用であり、特に、送信側が送信ダイバーシチを実行する場合の受信側の自動周波数制御装置として適している。

本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態１の構成を示す図である。 送信ダイバーシチを実施する場合に各送信アンテナから送信されるパイロットシンボルの変調パターンの一例を示す図である。 周波数偏差Δｆの計算にかかわる構成の一例を示す図である。 本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態２の構成を示す図である。 周波数偏差Δｆの計算にかかわる構成の一例を示す図である。 本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態３の構成を示す図である。 周波数偏差Δｆの計算にかかわる構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ 直交検波器
３ａ，３ｂ Ａ／Ｄ変換器
４ マルチパスタイミング検出器
５ タイミング制御器
６ パスセレクタ
７−１〜７−ｎ 相関器
８−１〜８−ｎ シンボル時間積分器
９ 最大比合成器
１０ データ復調器
１１，４１，６１ 自動周波数制御器
１２ ＶＣＯ
２１−１〜２１−ｎ 基準シンボル抽出部
２２−１〜２２−ｎ 位相差抽出部
２３ 最大比合成器
２４ 信頼度算出部
２５ 有効データ選択部
２６ 同一位相シンボル分配器
２７−１〜２７−ｎ フーリエ変換演算器
２８ 周波数成分分布合成器
２９ 周波数成分分布積分器
３０ Δｆ計算部
３１ ＶＣＯ制御電圧計算器
５１−１〜５１−ｎ 同一位相シンボル分配器
５２−１−１〜５２−ｍ−ｎ 基準シンボル抽出部
５３−１−１〜５３−ｍ−ｎ 位相差抽出部
５４−１〜５４−ｎ シンボル位相差群合成部
５５ 最大比合成器
５６ フーリエ変換演算器
７１−１−１〜７１−ｍ−ｎ 基準位相生成部

Claims (3)

1. 送信局の複数のアンテナから、それぞれ異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合に、パス数分の相関器出力に基づいて周波数偏差を求める自動周波数制御装置において、
   パス数分の相関器毎に得られる特定数のシンボル相関値に対応するシンボルから、パス毎に、位相基準シンボルを抽出する基準シンボル抽出手段と、
   前記相関器毎に得られる特定数のシンボル相関値と、対応する前記位相基準シンボルの複素共役と、を乗算することにより、パス毎に、当該位相基準シンボルとの位相差を算出する位相差算出手段と、
   全パス数分の位相差を加算する最大比合成手段と、
   前記相関器毎に得られるシンボル相関値に基づく信頼度情報を用いて、前記最大比合成結果が有効なデータかどうかを判定する有効データ判定手段と、
   前記有効データから、前記変調パターンの組み合わせが一致するもの同士を有効データ郡として抽出し、変調パターンの組み合わせ数分の有効データ群を生成する分配手段と、
   有効データ群毎にフーリエ変換演算を行い、得られる各周波数成分分布を加算するフーリエ変換手段と、
   前記加算後の周波数成分の分布に基づいて周波数偏差を求める周波数偏差計算手段と、
   を備えることを特徴とする自動周波数制御装置。
2. 送信局の複数のアンテナから、それぞれ異なる変調パターンで変調されたパイロットシンボルが送信される場合に、パス数分の相関器出力に基づいて周波数偏差を求める自動周波数制御装置において、
   パス数分の相関器毎に得られる特定数のシンボル相関値から、パス毎に、前記変調パターンの組み合わせが一致するもの同士をシンボル郡として抽出し、変調パターンの組み合わせ数分のシンボル群を生成する分配手段と、
   シンボル郡毎に得られる特定数のシンボル相関値に対応するシンボルから、パス毎に共通の位相基準シンボルを抽出する基準シンボル抽出手段と、
   シンボル郡毎に得られる特定数のシンボル相関値と、対応する前記位相基準シンボルの複素共役と、を乗算することにより、シンボル郡毎に、当該位相基準シンボルとの位相差を算出する位相差算出手段と、
   前記すべての位相差を所定の基準で加算する合成手段と、
   前記相関器毎に得られるシンボル相関値に基づく信頼度情報を用いて、前記合成結果が有効なデータかどうかを判定する有効データ判定手段と、
   前記有効データに対してフーリエ変換演算を行い、周波数成分分布を得るフーリエ変換手段と、
   前記周波数成分分布に基づいて周波数偏差を求める周波数偏差計算手段と、
   を備えることを特徴とする自動周波数制御装置。
3. 前記基準シンボル抽出手段は、前記特定数のシンボル相関値に対応するシンボルから複数のシンボルを抽出し、当該複数シンボルの平均ベクトルを計算し、その結果を位相基準シンボルとすることを特徴とする請求項１または２に記載の自動周波数制御装置。

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