JP2005347844A - 周波数制御装置、周波数制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 周波数分割多重された信号のサブキャリアの周波数に大幅なずれがあってもこれを容易に補正できるようにするための周波数制御装置等を提供することである。
【解決手段】 無変調サブキャリアからなるパイロット信号を含むＯＦＤＭ信号にあたる信号が補正演算部７に供給されると、補正演算部７はこれを周波数補正信号と混合し、更にフーリエ変換部８が高速フーリエ変換を行い、複数の位相データを生成する。補正量決定部９は、各位相データの値の変化量の変化量に基づき、パイロット信号を表す位相データを特定し、パイロット信号が本来パイロット信号を表すべき位相データにより表わされるよう、第１の補正量を決定する。また、パイロット信号を表す位相データの位相の変化量に基づき、パイロット信号の周波数を本来の周波数へと変化させるよう第２の補正量を決定する。周波数補正信号の周波数は、第１及び第２の補正量の和の分変化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、周波数制御装置、周波数制御方法及びプログラムに関し、特に、変調波のキャリア周波数に追随する信号を生成するための周波数制御装置、周波数制御方法及びプログラムに関する。

近年、サブキャリア周波数が異なる多数の変調波を重畳して伝送する周波数分割多重の技術が広く用いられており、特に、この技術の一種であるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）は、各サブキャリア相互間に直交性を持たせて各変調波を多重化する技術であり、変調波同士の干渉を抑えつつ伝送帯域内の変調波同士の間隔を狭くすることができるという利点を有するため、広く普及している。

ＯＦＤＭの手法により生成されたＯＦＤＭ信号を受信して、このＯＦＤＭ信号内の各変調波を正確に復調するためには、各変調波のサブキャリア周波数を正確に特定する必要がある。しかし、空間等を介して伝送されるＯＦＤＭ信号内の各周波数のサブキャリア周波数は、ドップラー効果等のために変動するのが通常である。このため、ＯＦＤＭ信号を復調する装置は、周波数変換等を行うため、サブキャリア周波数の変動に追随する信号を生成できる必要がある。そこで、変動するサブキャリア周波数に追随する信号を生成する技術が考えられてきた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３０８８２１号公報

しかし、サブキャリアの周波数には、例えばサブキャリアを生成する水晶発振器の水晶振動子の特性の経年変化などによって、サブキャリア相互間の周波数の間隔の２分の１を超える大幅なずれが生じている場合がある。一方、特許文献１の技術では、サブキャリア周波数のずれがこのような大幅なものとなった場合、このずれの補正を正確に行うために極めて多数のシンボルの平均を求める必要が生じる、という問題がある。従って、特許文献１の技術では、サブキャリア周波数の大幅なずれを容易に補正することができなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、周波数分割多重された信号のサブキャリアの周波数に大幅なずれがあってもこれを容易に補正できるようにするための周波数制御装置、周波数制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

この目的を達成するため、この発明の第１の観点に係る周波数制御装置は、
周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成手段と、
実質的に無変調状態のサブキャリアからなるパイロット信号を含む周波数分割多重された変調波と、前記周波数補正信号とを取得し、当該変調波の周波数と当該周波数補正信号の周波数との和又は差に相当する成分からなる補正済変調波を生成する周波数補正手段と、より構成されており、
前記周波数補正信号生成手段は、
前記補正済変調波のうち複数の所定の周波数の成分の位相の変化量の変化量に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定し、特定した成分の周波数と前記パイロット信号が本来とるべき周波数との差を打ち消すような量に相当する分、前記周波数補正信号の周波数を従前の周波数より変化させるように、第１の補正量を決定する第１補正量決定手段と、
前記補正済変調波のうち所定の周波数の成分の位相の変化量に基づいて、前記補正済変調波のうち前記パイロット信号に相当する成分の周波数が当該所定の周波数へと収束するように第２の補正量を決定する第２補正量決定手段と、
従前の周波数より前記第１及び第２の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する手段と、を備える、
ことを特徴とする。

このような周波数制御装置によれば、変調波の周波数に大幅なずれがあっても、このずれが的確に検出され、周波数が補正される。

前記第１補正量決定手段は、前記複数の所定の周波数の成分のうちから前記パイロット信号に起因する成分を実質的に含んでいる成分を特定できなかったとき、前記周波数補正信号の周波数を所定量変化させるように第１の補正量を決定するものであってもよい。
このような構成を有していれば、変調波の周波数のずれによりパイロット信号を正しく捕捉できない、という状態に出会っても、パイロット信号を的確に捕捉して、変調波の周波数のずれを正確に補正する。

前記第１補正量決定手段は、前記補正済変調波のうちの前記複数の所定の周波数の成分のそれぞれの位相の変化量の変化量を複数回特定して累計する手段を備え、累計した結果に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定するものであってもよく、
前記第２補正量決定手段は、前記補正済変調波のうちの前記所定の周波数の成分の位相の変化量を複数回特定して累計する手段を備え、累計した結果に基づいて、前記第２の補正量を決定するものであってもよい。
このような構成を有していれば、第１及び第２の補正量の決定がより正確に行われる。

前記補正済変調波のうち前記パイロット信号が本来とるべき周波数の成分の位相の変化量に基づいて、当該成分の周波数が、前記パイロット信号が本来とるべき周波数へと収束するように第３の補正量を決定する第３補正量決定手段を更に備えてもよく、
この場合、前記周波数補正信号生成手段は、従前の周波数より、前記第１、第２及び第３の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成するものであればよい。
このような構成を有していれば、パイロット信号がほぼその本来の周波数をとるように補正された状態では、第１及び第２の補正量が変数の累計に基づいて正確性を重視して決定されるのに対し、第３の補正量は迅速に決定されるので、パイロット信号の捕捉が正確かつ迅速に行われる。

また、この発明の第２の観点に係る周波数制御方法は、
周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成ステップと、
実質的に無変調状態のサブキャリアからなるパイロット信号を含む周波数分割多重された変調波と、前記周波数補正信号とを取得し、当該変調波の周波数と当該周波数補正信号の周波数との和又は差に相当する成分からなる補正済変調波を生成する周波数補正ステップと、より構成されており、
前記周波数補正信号生成ステップでは、
前記補正済変調波のうち複数の所定の周波数の成分の位相の変化量の変化量に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定し、特定した成分の周波数と前記パイロット信号が本来とるべき周波数との差を打ち消すような量に相当する分、前記周波数補正信号の周波数を従前の周波数より変化させるように、第１の補正量を決定し、
前記補正済変調波のうち所定の周波数の成分の位相の変化量に基づいて、前記補正済変調波のうち前記パイロット信号に相当する成分の周波数が当該所定の周波数へと収束するように第２の補正量を決定し、
従前の周波数より前記第１及び第２の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する、
ことを特徴とする。
このような周波数制御方法によれば、変調波の周波数に大幅なずれがあっても、このずれが的確に検出され、周波数が補正される。

また、この発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成手段と、
実質的に無変調状態のサブキャリアからなるパイロット信号を含む周波数分割多重された変調波と、前記周波数補正信号とを取得し、当該変調波の周波数と当該周波数補正信号の周波数との和又は差に相当する成分からなる補正済変調波を生成する周波数補正手段と、して機能させるためのプログラムであって、
前記周波数補正信号生成手段は、
前記補正済変調波のうち複数の所定の周波数の成分の位相の変化量の変化量に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定し、特定した成分の周波数と前記パイロット信号が本来とるべき周波数との差を打ち消すような量に相当する分、前記周波数補正信号の周波数を従前の周波数より変化させるように、第１の補正量を決定する第１補正量決定手段と、
前記補正済変調波のうち所定の周波数の成分の位相の変化量に基づいて、前記補正済変調波のうち前記パイロット信号に相当する成分の周波数が当該所定の周波数へと収束するように第２の補正量を決定する第２補正量決定手段と、
従前の周波数より前記第１及び第２の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する手段と、を備える、
ことを特徴とする。
このようなプログラムを実行するコンピュータによれば、変調波の周波数に大幅なずれがあっても、このずれが的確に検出され、周波数が補正される。

本発明によれば、周波数分割多重された信号のサブキャリアの周波数に大幅なずれがあってもこれを容易に補正できるようにするための周波数制御装置、周波数制御方法及びプログラムが実現される。

以下、本発明の実施の形態を、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）の手法により多重化された複数のＱＰＳＫ（Quatrature Phase Shift Keying）変調波のうち少なくとも１個を復調する復調装置を例とし、図面を参照して説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係る復調装置の構成を示す図である。
図示するように、この復調装置は、アンテナ１と、高周波増幅部２と、局部発振部３と、移相部４と、混合部５Ｉ及び５Ｑと、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換部６Ｉ及び６Ｑと、補正演算部７と、フーリエ変換部８と、補正量決定部９と、復調部１０とより構成されている。

高周波増幅部２は、公知の高周波増幅回路などより構成されており、アンテナ１を介してＯＦＤＭ信号を受信し、このＯＦＤＭ信号を増幅して混合部５Ｉ及び５Ｑに供給する。

高周波増幅部２が受信するＯＦＤＭ信号は、例えば図２に模式的に示すようなスペクトルを有しているものとする。すなわち、このＯＦＤＭ信号は、複数のＱＰＳＫ変調波Ｍと、無変調時のサブキャリアに相当する１個以上のパイロット信号Ｐとが、周波数Δｆ間隔で並ぶことにより構成されている。そして、このＯＦＤＭ信号のシンボル１個分の時間長は、ガイドインターバルを含めてΔｔであり、Δｔの値は、各パイロット信号Ｐの周期の整数倍に相当するものとする。
ただし、これらのＱＰＳＫ変調波Ｍのサブキャリア及びパイロット信号Ｐは、互いに直交性を有するものとする。また、周波数軸上においてパイロット信号Ｐが並ぶ順番や、パイロット信号Ｐの周波数は、あらかじめ定められているものとする（図２は、周波数が低い方から３番目及び周波数が高い方から３番目をパイロット信号Ｐが占める場合を例示している）。

局部発振部３は、公知の発振回路等より構成されており、所定の周波数の局部発振信号を生成して、移相部４及び混合部５Ｉに供給する。
移相部４は、公知の移相回路等より構成されており、局部発振部３より供給された局部発振信号の位相を（π／２）［ラジアン］遅らせたものに相当する信号を生成して、混合部５Ｑに供給する。

混合部５Ｉ及び５Ｑは互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、例えば公知の乗算回路などより構成されている。
混合部５Ｉは、高周波増幅部２より供給されたＯＦＤＭ信号と局部発振部３より供給された局部発振信号とを混合することにより、両者の周波数の差に当たる周波数を有する成分を生成し、ＱＰＳＫにおけるＩ信号に相当する信号としてＡ／Ｄ変換部６Ｉへと供給する。
混合部５Ｑは、高周波増幅部２より供給されたＯＦＤＭ信号と移相部４より供給された信号（すなわち、位相が（π／２）［ラジアン］遅れた局部発振信号）とを混合することにより、両者の周波数の差に当たる周波数を有する成分を生成し、ＱＰＳＫにおけるＱ信号に相当する信号としてＡ／Ｄ変換部６Ｑへと供給する。

Ａ／Ｄ変換部６Ｉ及び６Ｑは互いに実質的に同一の構成を有しており、それぞれ、例えば公知のＡ／Ｄコンバータなどより構成されている。
Ａ／Ｄ変換部６Ｉは、混合部５Ｉより供給された信号をデジタル形式の信号へと変換して補正演算部７へと供給する。Ａ／Ｄ変換部６Ｑは、混合部５Ｑより供給された信号をデジタル形式の信号へと変換して補正演算部７へと供給する。

補正演算部７、フーリエ変換部８、補正量決定部９及び復調部１０は、いずれも、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサや、このプロセッサが実行するためのプログラムを記憶するメモリなどより構成されている。
なお、補正演算部７、フーリエ変換部８、補正量決定部９及び復調部１０の一部又は全部の機能を単一のプロセッサが行うようにしてもよい。

補正演算部７は、Ａ／Ｄ変換部６Ｉよりデジタル形式のＩ信号を供給され、Ａ／Ｄ変換部６Ｑよりデジタル形式のＱ信号を供給され、また、補正量決定部９より後述の周波数補正信号を供給されると、供給されたＩ信号の周波数と周波数補正信号の周波数との差（又は和）にあたる周波数を有する信号を生成してフーリエ変換部８へと供給し、また、供給されたＱ信号の周波数と周波数補正信号の周波数との差（又は和）にあたる周波数を有する信号を生成してフーリエ変換部８へと供給する。

補正演算部７からフーリエ変換部８へと供給される２個の信号は、この復調装置が受信したＯＦＤＭ信号のＩ信号及びＱ信号の周波数を、周波数補正信号の周波数の分シフトさせたものに相当する信号である。

フーリエ変換部８は、補正演算部７より供給される２個の信号の組が表すＯＦＤＭ信号のうち、当該ＯＦＤＭ信号のスペクトルを構成する所定の周波数成分の位相を表す１番目〜ｎ番目まで計ｎ個の位相データを、高速フーリエ変換の手法により生成する。そして、生成したこれらｎ個の位相データを、補正量決定部９及び復調部１０へと供給する。なお、ｎはＯＦＤＭ信号内のサブキャリアの数以上の整数であり、（ｊ＋１）番目の位相データは、ｊ番目の位相データが位相を表す周波数成分よりΔｆだけ周波数が高い周波数成分の位相を表すものとする（ただし、ｊは１以上ｎ未満の整数）。
これらｎ個の位相データは、この復調装置が受信したＯＦＤＭ信号に含まれるサブキャリアの周波数に相当する成分を正しく捉えているのであれば、このＯＦＤＭ信号に含まれる各変調波のベースバンド信号に相当する信号となる。

上述のように、パイロット信号Ｐは無変調状態のサブキャリアからなっているので、フーリエ変換部８が供給する位相データのうち、パイロット信号Ｐの位相を表すものの値は、例えば図３（ａ）に示すように、ほぼ一定の速度で変化する。これに対し、パイロット信号Ｐとは異なる、変調されたサブキャリア等の位相を表している位相データの値は、例えば図４（ａ）に示すように不規則に変化する。

補正量決定部９は、機能的には、図１に示すように、周波数補正信号生成部９１と、位相差検出部９２と、位相差変化量検出部９３と、絶対値計算部９４と、累積加算部９５及び９７と、パイロット判定部９６と、周波数補正量算出部９８と、パイロット抽出部９９とより構成されている。

周波数補正信号生成部９１は、数値制御発振器（ＮＣＯ：Numerically Controlled Oscillator）の機能を行うものであり、（ａ）所定の初期値（例えば、０ヘルツ）、（ｂ）パイロット判定部９６より指示される後述の第１の補正量、（ｃ）周波数補正量算出部９８より指示される後述の第２の補正量、（ｄ）パイロット抽出部９９より指示される第３の補正量、の四者の和に相当する周波数の周波数補正信号を生成し、補正演算部７へと連続的に供給する。

位相差検出部９２は、フーリエ変換部８より供給されたｎ個の位相データそれぞれにつき、当該位相データの値を上述の値Δｔに実質的に等しい周期で特定し、特定した位相に基づいて、当該位相データが示す位相の１周期毎の変化量を表すデータ（１回差分データ）を順次生成する。そして、生成した計ｎ個の１回差分データを、ｋ番目の位相データに基づいて生成した１回差分データをｋ番目の１回差分データとして（ｋは１以上ｎ以下の整数）、位相差変化量検出部９３、累積加算部９７及びパイロット抽出部９９へと順次供給する。

パイロット信号Ｐは無変調状態のサブキャリアに相当する信号であるため、位相データがパイロット信号Ｐの位相を捉えていれば、当該位相データに基づいて生成された１回差分データは、例えば図３（ｂ）に示すように、ほぼ一定の値となる。すなわち、位相データにより位相が表されている成分がパイロット信号Ｐに正確に一致している場合、１周期毎に特定される位相の変化量は実質上０となるし、正確に一致していない場合も、１周期毎の位相の遅れ又は進みの量は実質的に一定の値となる。
これに対し、位相データがパイロット信号Ｐ以外の成分の位相を表している場合、当該位相データに基づいて生成された１回差分データの値は、例えば図４（ｂ）に示すように不規則に変化する。

位相差変化量検出部９３は、位相差検出部９２より供給されたそれぞれの１回差分データが表す位相の変化量を、値Δｔに実質的に等しい周期で特定し、特定した変化量に基づいて、１回差分データが表す位相の変化量の１周期毎の変化量を表すデータ（２回差分データ）を順次生成し、生成された計ｎ個の２回差分データを、ｋ番目の１回差分データに基づいて生成した２回差分データをｋ番目の２回差分データとして、絶対値計算部９４へと供給する。２回差分データは、換言すれば、フーリエ変換部８が供給した位相データが表す位相の１周期毎の変化量の変化量を表すデータである。

パイロット信号Ｐの位相の変化量を表す１回差分データの値は、上述のようにほぼ一定の値となる。従って、このような１回差分データに基づいて生成された２回差分データの値は、例えば図３（ｃ）に示すように、ほぼ０となる。これに対し、パイロット信号Ｐ以外の成分の位相の変化量の変化量を表す２回差分データの値は、例えば図４（ｃ）に示すように不規則に変化する。

絶対値計算部９４は、位相差変化量検出部９３より供給されたそれぞれの２回差分データが表す値の絶対値を表す絶対値データを順次生成して、得られた計ｎ個の絶対値データを、ｋ番目の２回差分データに基づいて生成した絶対値データをｋ番目の絶対値データとして、累積加算部９５へと供給する。

累積加算部９５は、絶対値計算部９４よりｎ個の絶対値データを供給されると、それぞれの絶対値データが表す値を記憶する。そして、新たな値を記憶する毎に、それぞれの絶対値データについて、自ら記憶している値のうち最新の所定回数分（例えば最新１０回分）の値を互いに加算した結果を表す累積結果データを生成し、生成された計ｎ個の累積結果データを、ｋ番目の絶対値データに基づいて生成した累積結果データをｋ番目の累積結果データとして、パイロット判定部９６へと供給する。

パイロット判定部９６は、累積加算部９５よりｎ個の累積結果データを新たに供給されるたびに、これらの累積結果データのうちに、値が所定の上限値以下に収まっているものがあるか否かを判別する。

２回差分データがパイロット信号Ｐの位相の変化量の変化量を表している場合、当該２回差分データの値は、上述のようにほぼ０となる。従って、異なる複数の時点での２回差分データの絶対値を加算した結果も、０に近い低い値となる。これに対し、パイロット信号Ｐ以外の成分の位相の変化量の変化量を表している場合は２回差分データの値が不規則に変化するので、異なる複数の時点での２回差分データの絶対値を加算した結果は、パイロット信号Ｐの位相の変化量の変化量を表しているものに比べ大きな値となる。
従って、上述の上限値が適切に設定されていれば、パイロット判定部９６が行う上述の判別の処理は、位相データのうちにパイロット信号Ｐの位相を捉えているものがあるか否かを判別する処理に相当するものとなる。

そして、値が上限値以下に収まっている累積結果データがない（つまり、パイロット信号Ｐの位相を捉えている位相データがない）と判別すると、パイロット判定部９６は、周波数補正信号生成部９１に、上述の第１の補正量として、従前指示していた値より所定量（例えば、（Δｆ／２））だけ変化（増加又は減少）させた新たな値を指示する（なお、パイロット判定部９６は、第１の補正量の初期値として値０を、例えば動作開始後直ちに、周波数補正信号生成部９１に指示するようにすればよい）。一方、累積加算部９５及び９７は、パイロット信号Ｐの位相を捉えている位相データがないとパイロット判定部９６が判別するたびに、そのように判別したことに応答して、各自が記憶している値をクリアする（０にする）。

パイロット信号Ｐの位相を捉えている位相データがひとつもない、という場合は、各位相データが、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアのほぼ中間の周波数の成分の位相を捉えているような場合であることが考えられる。従って、第１の補正量を（Δｆ／２）程変化させることにより、各位相データが、パイロット信号Ｐを含むサブキャリアの位相を正しく捉えるようになると考えられる。

一方、値が上限値以下に収まっている累積結果データがある（つまり、パイロット信号Ｐの位相を捉えている位相データがある）と判別すると、パイロット判定部９６は、該当する位相データの順番を累積結果データに基づいて特定する。そして、特定した順番と、パイロット信号Ｐの本来の周波数とに基づき、ＯＦＤＭ信号の周波数のずれの量をΔｆ刻みで特定し、第１の補正量として、従前指示していた値より当該ずれの量と等量だけ、当該ずれをキャンセルする方向に変化させた新たな値を、周波数補正信号生成部９１に指示する。

具体的には、例えば、パイロット信号Ｐの周波数が、あらかじめ定められた本来の周波数であるとき、このパイロット信号Ｐの位相が、周波数補正信号生成部９１の初期状態（つまり、第１〜第３の補正量がいずれも０の状態）ではｍ番目の位相データとして表されるものであるとし、一方で、パイロット信号Ｐの位相を捉えているものとして特定された位相データの順番が、（ｍ＋ｄ）番目（ｍは１以上ｎ以下の整数、ｄは０以上の整数）であったとする。この場合、パイロット判定部９６は、この復調装置が受信したＯＦＤＭ信号の周波数の、本来の周波数からの上昇方向のずれの量が（ｄ・Δｆ）であると特定し、補正演算部７が出力する信号が表すＯＦＤＭ信号の周波数を（ｄ・Δｆ）だけ下降させるよう、第１の補正量を変化させる。例えば、補正演算部７が、上述のＩ信号ないしＱ信号の周波数と周波数補正信号の周波数との差にあたる周波数の信号を生成するものとすれば、パイロット判定部９６は、第１の補正量を（ｄ・Δｆ）だけ上昇させればよい。

一方、累積加算部９７は、位相差検出部９２よりｎ個の１回差分データを供給されると、供給されたそれぞれの１回差分データが表す値を記憶する。そして、新たな値を記憶する毎に、それぞれの１回差分データについて、自ら記憶している値のうち最新の所定回数分の値を互いに加算した結果を示す差分累積データを生成し、生成した計ｎ個の差分累積データを、ｋ番目の１回差分データに基づいて生成した差分累積データをｋ番目の差分累積データとして、周波数補正量算出部９８へと供給する。なお、累積加算部９７が１回差分データの加算を行う所定回数を、例えば、累積加算部９５が絶対値データの加算を行う回数と同程度にすれば、累積加算部９５及び９７が互いにほぼ並行するようなタイミングで処理を行うことができるので、第１及び第２の補正量の更新がほぼ同時に行われるようにして、周波数の補正の処理の迅速化を図りやすい。

周波数補正量算出部９８は、累積加算部９７よりｎ個の差分累積データを新たに供給されるたびに、これらの差分累積データに基づいて上述の第２の補正量を決定し、周波数補正信号生成部９１に指示する。

具体的には、周波数補正量算出部９８は、例えば差分累積データのうち、パイロット信号Ｐの位相の変化量の加算結果を表すものを選択し、選択された差分累積データに基づいて、パイロット信号Ｐの１周期毎の位相の変化量の平均値を特定し、特定したこの平均値に相当する位相の変化を相殺して、選択された差分累積データの値を０に収束させるような量を第２の補正量として特定すればよい。

この復調装置が受信するＯＦＤＭ信号のシンボル１個分の時間長Δｔはパイロット信号Ｐの周期（１／Δｆ）のｙ倍（ｙは自然数）に相当するから、位相データが表す１周期毎の位相の遅れがｘ［度］であった場合、このことは、当該位相データにより位相が表されている成分の周波数が、パイロット信号Ｐの本来の周波数に比べ、｛（ｘ・Δｆ）／（３６０・ｙ）｝だけ低いことを示している。従ってこの場合、周波数補正量算出部９８は、｛−（ｘ・Δｆ）／（３６０・ｙ）｝を第２の補正量として特定すればよい。

より具体的には、例えば累積加算部９７が、１回差分データの最新１０回分の値の加算結果を示すデータを差分累積データとして周波数補正量算出部９８に供給するものであるとして、当該差分累積データが３６０［度］の位相進みを示していたとすると、この場合周波数補正量算出部９８は、パイロット信号Ｐの１周期毎の位相の進みの平均が３６［度］であるものとみなして、パイロット信号Ｐの位相を１周期あたり３６［度］遅らせるため、第２の補正量を｛Δｆ／（１０・ｙ）｝と決定すればよい。

なお、パイロット信号Ｐの位相の変化量の加算結果を表す差分累積データを周波数補正量算出部９８が選択できるようにするため、例えばパイロット判定部９６が、パイロット信号Ｐの位相を表す位相データの順番を周波数補正量算出部９８に通知し、周波数補正量算出部９８は、通知された順番の差分累積データを、パイロット信号Ｐの位相の変化量の加算結果を表すものとして選択するようにすればよい。
また、パイロット信号ＰがＯＦＤＭ信号内に複数存在するために、パイロット信号Ｐの位相の変化量の加算結果を表す差分累積データが複数選択される場合、周波数補正量算出部９８は、選択された各々の差分累積データから算出される補正量の平均値を、第２の補正量として用いればよい。

パイロット抽出部９９は、第１及び第２の補正量が周波数補正信号生成部９１へと指示される時点以降のタイミングで、位相差検出部９２よりｎ個の１回差分データを供給されると、供給された１回差分データのうち、パイロット信号Ｐの位相の変化量を表すものを選択し、選択された１回差分データに基づいて上述の第３の補正量を決定し、周波数補正信号生成部９１に指示する。具体的には、パイロット抽出部９９は、選択された１回差分データが表す位相の変化を相殺して、当該１回差分データの値を０に収束させるような量を、第３の補正量として特定すればよい。

なお、第１及び第２の補正量が周波数補正信号生成部９１へと指示されているので、補正演算部７による補正の結果、補正後のＯＦＤＭ信号（補正演算部７が出力する信号が表すＯＦＤＭ信号）の周波数は、本来の周波数にほぼ合致している。従って、パイロット抽出部９９は、ＯＦＤＭ信号の周波数が本来の周波数であったとした場合に、補正演算部７による補正がない状態でパイロット信号Ｐの位相を表すべき位相データより生成された１回差分データを、パイロット信号Ｐの位相の変化量を表すものとして選択すればよい。例えば、上述した例のように、周波数補正信号生成部９１の初期状態で、本来の周波数を有する場合のパイロット信号Ｐの位相がｍ番目の位相データとして表されるのであるとすれば、パイロット抽出部９９は、ｍ番目の１回差分データを、パイロット信号Ｐの位相の変化量を表すものとして選択すればよい。
また、パイロット信号ＰがＯＦＤＭ信号内に複数存在するために、パイロット信号Ｐの位相の変化量を表す１回差分データが複数選択される場合、パイロット抽出部９９は、選択された各々の１回差分データから算出される補正量の平均値を、第３の補正量として用いればよい。

復調部１０は、フーリエ変換部８より供給された位相データのうち、ＱＰＳＫ変調波の位相を表すもの（すなわち、当該ＱＰＳＫ変調波のベースバンド信号）に基づいて、このＱＰＳＫ変調波が表すシンボルを抽出し、抽出したシンボルを表すデータを生成して外部に出力する。

以上説明した動作を行う結果、この復調装置は、ＯＦＤＭ信号の周波数が（Δｆ／２）を超えるような大幅なずれを起こしていてもこのずれを迅速に検出して周波数を補正し、また、ＯＦＤＭ信号の周波数のずれによりパイロット信号Ｐの位相を正しく捉えられない、という状態に出会っても、パイロット信号Ｐの位相を迅速に捉えるので、ＯＦＤＭ信号の周波数の変動に正確に追随して、シンボルを正確に抽出する。

なお、この復調装置の構成は、上述のものに限られない。
例えば、ＯＦＤＭ信号に含まれる変調波はＱＰＳＫ変調波である必要はなく、例えば１６ＱＡＭあるいはその他任意の変調形式で生成された変調波であってよい。そして復調部１０は、当該変調波を復調し、得られた復調信号を出力するものであればよい。

また、この復調装置は必ずしもアンテナ１を備える必要はなく、高周波増幅部２は、有線回線よりＯＦＤＭ信号を取得してもよい。また、復調する対象のＯＦＤＭ信号の強度が十分大きければ、この復調装置は必ずしも高周波増幅部２を備える必要がなく、この場合は、混合部５Ｉ及び５Ｑが、復調する対象のＯＦＤＭ信号を直接に取得すればよい。

また、補正演算部７がＩ信号及びＱ信号に相当する成分を生成するようにしてもよい。この場合、この復調装置は局部発振部３、混合部５Ｉ、混合部５Ｑ、Ａ／Ｄ変換部６Ｉ又はＡ／Ｄ変換部６Ｑを備える必要がなく、代わりに高周波増幅部２が増幅したＯＦＤＭ信号をＡ／Ｄ変換して補正演算部７へと供給するＡ／Ｄ変換器を備えるものとすればよい。そして、補正演算部７は、例えば、周波数補正信号の位相を（π／２）［ラジアン］遅らせたものに相当する信号を生成して、Ａ／Ｄ変換器より供給されたＯＦＤＭ信号と元の周波数補正信号との周波数の差に当たる成分を表す信号、及び、このＯＦＤＭ信号と移相された周波数補正信号との周波数の差に当たる成分を表す信号を生成して、これら２個の信号をフーリエ変換部８に供給するようにすればよい。

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明にかかる周波数制御装置は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。
例えば、高周波増幅回路、発振回路、移相回路及びＡ／Ｄコンバータを備えたコンピュータに上述の補正演算部７、フーリエ変換部８、補正量決定部９及び復調部１０の動作を実行させるためのプログラムを格納した記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、フレキシブルディスク等）から該プログラムをインストールすることにより、上述した復調装置を構成することができる。

また、例えば、通信回線の掲示板（ＢＢＳ）にこのプログラムをアップロードし、これを通信回線を介して配信してもよく、また、このプログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調してこれらのプログラムを復元するようにしてもよい。
そして、このプログラムを起動し、ＯＳの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。

なお、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、この発明では、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。

本発明の実施形態に係る復調装置の構成を示すブロック図である。 図１の復調装置が受信する対象のＯＦＤＭ信号のスペクトルを模式的に示す図である。 （ａ）は、パイロット信号の位相を正しく表している位相データの値の変化を示すグラフであり、（ｂ）は、この位相データに基づいて生成された１回差分データの値の変化を示すグラフであり、（ｃ）は、この１回差分データに基づいて生成された２回差分データの値の変化を示すグラフである。 （ａ）は、パイロット信号の位相を正しく表していない位相データの値の変化を示すグラフであり、（ｂ）は、この位相データに基づいて生成された１回差分データの値の変化を示すグラフであり、（ｃ）は、この１回差分データに基づいて生成された２回差分データの値の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ アンテナ
２ 高周波増幅部
３ 局部発振部
４ 移相部
５Ｉ，５Ｑ 混合部
６Ｉ，６Ｑ Ａ／Ｄ変換部
７ 補正演算部
８ フーリエ変換部
９ 補正量決定部
９１ 周波数補正信号生成部
９２ 位相差検出部
９３ 位相差変化量検出部
９４ 絶対値計算部
９５，９７ 累積加算部
９６ パイロット判定部
９８ 周波数補正量算出部
９９ パイロット抽出部
１０ 復調部

Claims (6)

1. 周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成手段と、
   実質的に無変調状態のサブキャリアからなるパイロット信号を含む周波数分割多重された変調波と、前記周波数補正信号とを取得し、当該変調波の周波数と当該周波数補正信号の周波数との和又は差に相当する成分からなる補正済変調波を生成する周波数補正手段と、より構成されており、
   前記周波数補正信号生成手段は、
   前記補正済変調波のうち複数の所定の周波数の成分の位相の変化量の変化量に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定し、特定した成分の周波数と前記パイロット信号が本来とるべき周波数との差を打ち消すような量に相当する分、前記周波数補正信号の周波数を従前の周波数より変化させるように、第１の補正量を決定する第１補正量決定手段と、
   前記補正済変調波のうち所定の周波数の成分の位相の変化量に基づいて、前記補正済変調波のうち前記パイロット信号に相当する成分の周波数が当該所定の周波数へと収束するように第２の補正量を決定する第２補正量決定手段と、
   従前の周波数より前記第１及び第２の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する手段と、を備える、
   ことを特徴とする周波数制御装置。
2. 前記第１補正量決定手段は、前記複数の所定の周波数の成分のうちから前記パイロット信号に起因する成分を実質的に含んでいる成分を特定できなかったとき、前記周波数補正信号の周波数を所定量変化させるように第１の補正量を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の周波数制御装置。
3. 前記第１補正量決定手段は、前記補正済変調波のうちの前記複数の所定の周波数の成分のそれぞれの位相の変化量の変化量を複数回特定して累計する手段を備え、累計した結果に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定するものであり、
   前記第２補正量決定手段は、前記補正済変調波のうちの前記所定の周波数の成分の位相の変化量を複数回特定して累計する手段を備え、累計した結果に基づいて、前記第２の補正量を決定するものである、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の周波数制御装置。
4. 前記補正済変調波のうち前記パイロット信号が本来とるべき周波数の成分の位相の変化量に基づいて、当該成分の周波数が、前記パイロット信号が本来とるべき周波数へと収束するように第３の補正量を決定する第３補正量決定手段を更に備え、
   前記周波数補正信号生成手段は、従前の周波数より、前記第１、第２及び第３の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の周波数制御装置。
5. 周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成ステップと、
   実質的に無変調状態のサブキャリアからなるパイロット信号を含む周波数分割多重された変調波と、前記周波数補正信号とを取得し、当該変調波の周波数と当該周波数補正信号の周波数との和又は差に相当する成分からなる補正済変調波を生成する周波数補正ステップと、より構成されており、
   前記周波数補正信号生成ステップでは、
   前記補正済変調波のうち複数の所定の周波数の成分の位相の変化量の変化量に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定し、特定した成分の周波数と前記パイロット信号が本来とるべき周波数との差を打ち消すような量に相当する分、前記周波数補正信号の周波数を従前の周波数より変化させるように、第１の補正量を決定し、
   前記補正済変調波のうち所定の周波数の成分の位相の変化量に基づいて、前記補正済変調波のうち前記パイロット信号に相当する成分の周波数が当該所定の周波数へと収束するように第２の補正量を決定し、
   従前の周波数より前記第１及び第２の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する、
   ことを特徴とする周波数制御方法。
6. コンピュータを、
   周波数補正信号を生成する周波数補正信号生成手段と、
   実質的に無変調状態のサブキャリアからなるパイロット信号を含む周波数分割多重された変調波と、前記周波数補正信号とを取得し、当該変調波の周波数と当該周波数補正信号の周波数との和又は差に相当する成分からなる補正済変調波を生成する周波数補正手段と、して機能させるためのプログラムであって、
   前記周波数補正信号生成手段は、
   前記補正済変調波のうち複数の所定の周波数の成分の位相の変化量の変化量に基づいて、各該所定の周波数の成分のうちから、前記パイロット信号に相当する成分を実質的に含んでいる成分を特定し、特定した成分の周波数と前記パイロット信号が本来とるべき周波数との差を打ち消すような量に相当する分、前記周波数補正信号の周波数を従前の周波数より変化させるように、第１の補正量を決定する第１補正量決定手段と、
   前記補正済変調波のうち所定の周波数の成分の位相の変化量に基づいて、前記補正済変調波のうち前記パイロット信号に相当する成分の周波数が当該所定の周波数へと収束するように第２の補正量を決定する第２補正量決定手段と、
   従前の周波数より前記第１及び第２の補正量の和に相当する分変化した周波数の前記周波数補正信号を生成する手段と、を備える、
   ことを特徴とするプログラム。

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