JP2006108817A - 周波数制御装置、無線通信装置及び周波数制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信信号の位相回転が大きい場合であっても、高速で制御し、信号の周波数を規定の周波数に同期させることである。
【解決手段】 無線通信装置３０は、直交復調器５により復調された入力信号のシンボル間の位相差を検出するシンボル位相差検出部１５と、シンボル位相差検出部１５により位相差が検出されたシンボル間の微小位相誤差を検出する微小位相誤差検出部１４と、入力信号のシンボル間の位相回転量をシンボルレートよりオーバーサンプリングして検出するオーバーサンプル位相回転量検出部１７と、オーバーサンプル位相回転量検出部１７により位相差を検出されたシンボル間に生じた粗大位相誤差を検出する粗大位相誤差検出部１６と、周波数制御部１１が入力信号の周波数を制御するための周波数制御量を演算する周波数制御量演算部１８を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、周波数制御装置、無線通信装置、及び周波数制御方法に関する。

通信方式における搬送波ドリフトは伝送品質を著しく劣化させる。即ち、通過帯域内伝送特性においては、伝送信号の歪み、周波数特性、誤り率などの劣化がおきる。

これを防ぐため、受信信号のシンボルの位相データを検出し、シンボル間の位相の回転の検出に基づき、周波数制御を行う技術が知られている。そして、このシンボル位相の検出により周波数制御を行う技術に関して、シンボルレート以上のオーバーサンプリングにより位相の回転を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開平６−２６１０８９号公報 特許第３３５３７２４号公報

ここで、特許文献１に開示された方式によると、周波数誤差が大きい場合には対応できないという問題がある。また、特許文献２に開示された方式によると、シンボル間の位相差が規定通りの位相差（π／４シフトＱＰＳＫの場合、±４５°、±１３５°の何れか）をとっていれば、その平均は±０°に収束することを利用しているので、周波数誤差の検出に時間がかかり高速制御が困難であるという問題があり、位相偏移方向に偏りがあると正確な検出が困難である。

そこで、本発明は、周波数誤差が大きい場合にも高速で制御することが可能な周波数制御装置、及び周波数制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る周波数制御装置は、受信信号の周波数同期を行う周波数制御装置であって、
所定の変調方式により変調された前記受信信号におけるシンボル間の位相回転量をシンボルレートよりもオーバーサンプリングして検出するオーバーサンプル位相回転量検出手段と、
前記オーバサンプル位相回転量検出手段により検出されたシンボル間の位相回転量が、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を超える場合に、該最大位相偏移量を超える量を粗大位相誤差として検出する粗大位相誤差検出手段と、
前記粗大位相誤差に基づいて周波数制御量を求める周波数制御量取得手段と、
前記周波数制御量により前記受信信号の周波数を制御する周波数制御手段と、
を備えることを特徴としている。

本発明の周波数制御装置によると、前記規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を超える大きな位相回転を制御するための周波数制御量として、粗大位相誤差を求める。この粗大位相誤差に基づく制御処理は多大な時間を要しないので、前記最大位相偏移量以上の所定量を超える大きな位相回転を生じた場合でも、高速に制御することができる。

また、前記周波数制御装置について、前記所定の変調方式により変調された前記受信信号におけるシンボル間の位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段により検出された位相差と前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量との誤差を微小位相誤差として検出する微小位相誤差検出手段と、をさらに備え、
前記周波数制御量取得手段が、前記粗大位相誤差および前記微小位相誤差に基づいて周波数制御量を求めるようにすることもできる。

この発明によると、シンボル間に生じた前記微小位相誤差を、前記微小位相誤差検出手段による位相誤差の検出に基づき制御することができる。

前記微小位相誤差検出手段を設けた周波数制御装置について、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量に前記微小位相誤差検出手段による微小位相誤差の検出限界量を加えた量とすることができる。

この発明によると、シンボル間に生じた位相回転が前記所定量以下の場合については、微小位相誤差検出手段による位相誤差の検出によって制御することができる。前記所定量を超える位相回転を生じた場合については、前記粗大位相誤差を周波数制御量として用いることにより制御することができる。

また、前記微小位相誤差検出手段により検出された微小位相誤差の複数回にわたる平均量を前記周波数制御量取得手段に入力するようにし、該周波数制御量取得手段が、前記粗大位相誤差および該平均量に基づいて周波数制御量を求めるこようにすることができる。

この発明によると、微小位相誤差の複数回にわたる平均値を求め、平均値としての微小位相誤差に基づく周波数制御量を求めることができる。これにより、微小位相誤差の検出について、ノイズの影響を軽減し、周波数制御量の精度を向上させることができる。これにより、微小な位相の制御を精度良く行うことができる。

また、前記所定の変調方式としてπ／４シフトＱＰＳＫが用いられる場合、前記変調方式に基づく規定の位相偏移量が（±４５°、±１３５°）となり、前記規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量が±１３５°となる。

この発明によると、周波数制御装置に入力される信号がπ／４シフトＱＰＳＫにより変調される場合について、信号の周波数を制御することができるのであり、大きな位相回転を生じた場合でも高速に制御することができる。

また、本発明の第２の観点に係る無線通信装置は、無線信号を受信するためのアンテナと、受信する無線信号の周波数帯域を選択するためのチューナと、前記アンテナ及びチューナにより受信した受信信号を中間周波数信号とする周波数の信号を出力する局部発振器と、前記中間周波数信号を復調する復調器と、前記周波数制御装置とを備え、
前記復調器より出力された受信信号の周波数を規定の周波数に同期させるように制御することを特徴としている。

この発明の無線通信装置によると、受信信号の位相誤差が大きい場合であっても、受信信号の位相を高速で制御し、受信信号の周波数を規定の周波数に同期させることができる。これにより、この無線通信装置で受信した受信信号を歪み等発生させることなく信号処理することができる。

また、本発明の第３の観点に係る周波数制御方法は、
受信信号の周波数同期を行う周波数制御方法であって、
所定の変調方式により変調された前記受信信号におけるシンボル間の位相回転量をシンボルレートよりもオーバーサンプリングして検出するオーバーサンプル位相回転量検出工程と、
前記オーバサンプル位相回転量検出工程により検出されたシンボル間の位相回転量が、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を超える場合に、その量を粗大位相誤差として検出する粗大位相誤差検出工程と、
前記粗大位相誤差に基づいて周波数制御量を求める周波数制御量取得工程と、
前記周波数制御量により前記受信信号の周波数を制御する周波数制御工程と、を備えることを特徴としている。

本発明の周波数制御方法によると、前記規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を超える大きな位相回転を制御するための周波数制御量として、粗大位相誤差を求める。この粗大位相誤差に基づく制御処理は多大な時間を要しないので、前記最大位相偏移量以上の所定量を超える大きな位相回転を生じた場合でも、高速に制御することができる。

本発明によると、受信信号の周波数を制御するにあたり、粗大位相誤差を周波数制御量として用いる。この粗大位相誤差に基づく制御処理は多大な時間を要しないので、大きな位相回転を生じた場合でも、高速に制御することができる。

本発明の実施の形態について、図１、図２により説明する。図１は、本発明の一実施形態である無線通信装置３０のブロック図である。この無線通信装置３０より、アンテナ１、チューナ２及びデータ復調部２０を除くブロックにより、本発明の一実施形態である周波数制御装置を構成することができる。また、本発明の一実施形態である周波数制御方法は、以下に説明する無線通信装置３０により実施することができる。

無線通信装置３０は、アンテナ１とチューナ２とＡ／Ｄ変換器３と直交復調器５と局部発振器４と周波数同期制御部１０とデータ復調部２０を備えている。無線通信装置３０には、図示されない操作部が設けられている。操作部には各種の操作キーが設けられており、無線通信装置３０のユーザが各操作キーを操作すると、操作キーの種類や操作内容に応じた動作を無線通信装置３０が行う。

アンテナ１は、無線信号を受信する。チューナ２は、特定の通信チャンネルの信号を選択して受信するためのものであり、受信する無線信号の周波数帯域を選択する。チューナ２には、ユーザによるチャンネル選択のためのチャンネル選択キーの操作により選択されたチャンネルの周波数が設定される。

チューナ２は、受信周波数を設定された周波数に一致させるように受信特性の調整を行う。そして、チューナ２に設定された周波数のチャンネルの受信信号がアンテナ１よりチューナ２に入力される。そして、チューナ２に入力された受信信号は、局部発信器４の発振信号により中間周波数信号とされる。

中間周波数信号とされた受信信号は、Ａ／Ｄ変換器３に入力される。Ａ／Ｄ変換器３は、アナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３によりディジタル信号とされた中間周波数信号は、Ａ／Ｄ変換器３より直交復調器５に入力される。

直交復調器５は、ディジタル信号とされた中間周波数信号を同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）に直交復調する。直交復調器５は、π／４シフト直交位相シフト変調（π／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）)方式に基づき変調された受信信号を、この変調方式に基づいて復調する処理を行う。

ここで、π／４シフトＱＰＳＫについて、図２により説明する。図２は、π／４シフトＱＰＳＫのデータの位相変化のコンスタレーションを示す図であり、位相変化の軌跡が原点を通過しないように工夫されている。

位相変化の軌跡が原点を通過すると、搬送波の振幅が最大値から０に急激に変化することとなり、電力増幅回路等に直線性の高いものが必要となり、効率が低下する。π／４シフトＱＰＳＫによると、上述のごとく、位相変化の軌跡が原点を通過しないので、上記効率の低下を防ぐことができる。

周波数同期制御部１０は、シンボルの位相データに基づいて、入力信号の位相の誤差を検出し、入力信号の周波数を制御する。これにより、入力信号の位相を、受信信号についての変調方式に基づき定まる規定の周波数の位相に同期させる。

周波数同期制御部１０は、周波数制御部１１と周波数制御量記憶部１２と周波数制御量演算部１８と粗大位相誤差検出部１６とオーバーサンプル位相回転量検出部１７と平均処理部１３と微小位相誤差検出部１４とシンボル位相差検出部１５と受信フィルタ１９を備えている。

周波数制御部１１は、直交復調器５より入力された入力信号の周波数を制御する。周波数制御部１１は、周波数制御量記憶部１２より入力された周波数制御量に基づき、入力信号の周波数を制御する。

周波数制御部１１より出力された入力信号は受信フィルタ１９に入力される。受信フィルタ１９は、いわゆるルートナイキストフィルタである。受信フィルタ１９を通過した信号は、データ復調部２０に入力される。

データ復調部２０は、受信フィルタ１９より入力された信号を復調する処理を行う。例えば、無線通信装置３０が音声を扱う携帯電話等であり、ベースバンド信号が音声信号である場合、データ復調部２０に入力された信号は、オーディオ周波数（Audio Frequency）の信号（ＡＦ信号）に復調される。

この復調された信号が例えばＡＦ信号である場合、このＡＦ信号はアナログのＡＦ信号に変換され、スピーカに入力される。このスピーカは、入力された信号に基づく音声を出力する。

周波数制御部１１より出力された入力信号のシンボルのデータは、オーバーサンプル位相回転量検出部１７に入力される。オーバーサンプル位相回転量検出部１７は、シンボルレートよりオーバーサンプリングすることにより（サンプル毎に位相回転量を加算していくことにより）、シンボル間の位相差（位相回転量）の検出を行う。

このオーバーサンプリングによりシンボル間の位相回転量の検出を行うと、位相の回転方向を把握し、１シンボル間に一番遠い信号点を越えてさらに次のシンボル付近以上位相回転するシンボルを検出し、この回転しすぎている位相量を検出することができる。オーバーサンプル位相回転量検出部１７が検出したシンボル間の位相回転量のデータは、粗大位相誤差検出部１６に入力される。

粗大位相誤差検出部１６は、オーバーサンプル位相回転量検出部１７より入力されたシンボル間の位相回転量のデータに基づき、以下に説明するように、粗大位相誤差を検出する。

粗大位相誤差検出部１６は、シンボル間の位相回転量が、規定の位相偏移量に誤差を考慮した最大の範囲を超えるか否かを検出する。

二つのシンボル間の規定の位相偏移量は、π／４シフトＱＰＳＫの変調方式が採用される場合、（±４５°、±１３５°）である。また、規定の位相偏移量に誤差を考慮した範囲は、微小位相誤差検出部１４による微小位相誤差の検出が可能な範囲（−４５°〜＋４５°）を考慮した範囲（−１８０°〜＋１８０°）である。

そして、粗大位相誤差検出部１６は、位相回転量が前記規定の位相偏移量に誤差を考慮した範囲（−１８０°〜＋１８０°）を超えると、粗大位相回転量として検出する。

即ち、粗大位相誤差検出部１６は、位相回転量が、微小位相誤差検出部１４による微小位相誤差の検出に基づき制御可能な最大の位相回転量（−１８０°、＋１８０°）を超えると、粗大位相回転量として検出する。この微小位相誤差の検出に基づき制御可能な最大の位相回転量（−１８０°、＋１８０°）は、粗大位相誤差を求める基準となり、規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量に相当する。

前記微小位相誤差の検出に基づき制御可能な最大の位相回転量（−１８０°、＋１８０°）は、シンボル間の規定の位相偏移量（±４５°、±１３５°）における最大位相偏移量（−１３５°、＋１３５°）に、微小位相誤差検出部１４による位相誤差の検出限界量（−４５°、＋４５°）を加えることにより得られる。微小位相誤差検出部１４は、シンボル間の位相差が４５°を超えても、最も近いシンボル間の位相誤差を検出するので、位相誤差の検出限界量は（−４５°、＋４５°）となる。

粗大位相誤差検出部１６は、粗大位相回転量を検出すると、粗大位相回転量より粗大位相誤差を求める。粗大位相誤差は、粗大位相回転量における、規定の位相偏移量（±４５°、±１３５°）における最大位相偏移量（−１３５°、＋１３５°）を越える部分として求められる。例えば、粗大位相回転量が＋２２５°の場合、粗大位相誤差は＋９０°となる。また、粗大位相回転量が−２２５°の場合、粗大位相誤差は−９０°となる。

この粗大位相誤差を周波数制御量として用いることにより、シンボル間の位相差を本来取るべき規定の位相偏移量に制御することができる。例えば、粗大位相回転量として＋２００°が検出された場合、規定の位相偏移量の最大位相偏移量である＋１３５°を越える６５°の部分が粗大位相誤差として検出される。

ここで、粗大位相回転量を検出しても、本来の規定の位相偏移量を越えて生じた位相回転量を正しく検出することはできない。即ち、粗大位相回転量を伴う位相回転を生ずるにあたり、本来の規定の位相偏移量におけるいずれの位相偏移量より位相回転を生じたか知ることはできず、本来取るべき規定の位相偏移量に対する位相回転を正しく検出することはできない。

即ち、粗大位相回転量として＋２００°が検出された場合、シンボル間の本来取るべき規定の位相偏移量は、＋１３５°以外に、＋４５°である場合もある。そして、本来取るべき規定の位相偏移量が＋４５°の場合、規定の位相偏移量を越えて生じた位相回転は＋１５５°である。

このように、本来取るべき規定の位相偏移量が＋４５°であり、これを越えて生じた位相回転が＋１５５°の場合についても、規定の位相偏移量における最大位相偏移量１３５°を基準として求めた６５°以上の位相回転を生じたことは明らかである。

従って、規定の位相偏移量における最大位相偏移量１３５°を基準とし、粗大位相回転量における１３５°を越えた部分を粗大位相誤差とし、この粗大位相誤差を周波数制御量とすることで、本来取るべき規定の位相偏移量に向かって順次に制御することができる。

以上の説明では、粗大位相回転量における最大位相偏移量を超える部分により、粗大位相誤差を求めた。粗大位相回転量と最大位相偏移量との差異自体でなく、以下に説明するように、９０°を整数倍した角度により得られる拡張角度を求め、この拡張角度を粗大位相誤差とすることもできる。粗大位相回転量が、規定の位相差（±４５°、±１３５°）を、この規定の位相偏移量における各位相偏移量間の単位角度９０°を整数（ｎ＝１，２，・・・）倍して得た角度（９０°×ｎ）で回転方向に拡張したときの値（±２２５°、±３１５°、・・・）のいずれに最も近いか（その値から±４５°の範囲内にあるか）を判別する。

規定の位相偏移量（±４５°、±１３５°）において、各位相偏移量（−１３５°、−４５°、＋４５°、＋１３５°）は等しい角度間隔９０°で配位されており、この角度間隔９０°が各位相偏移量間の単位角度をなす。

ここで、規定の位相偏移量における最大位相偏移量（−１３５°、＋１３５°）を各々の位相の回転方向に９０°の整数倍の角度で拡張して得られる位相偏移量のうち、シンボル間の位相回転量に最も近いものを拡張位相偏移量という。そして、拡張位相偏移量を得るため規定の位相偏移量の最大位相偏移量（−１３５°、＋１３５°）に付加した９０°の整数倍の角度が拡張角度となる。

例えば、シンボル間の位相回転量に最も近い拡張位相偏移量が＋２２５°（±４５°）である場合、拡張角度は９０°となる。この拡張角度に対する周波数制御量は、−９０°である。

また、シンボル間の位相回転量に最も近い位相偏移量が＋３１５°（±４５°）である場合、拡張角度は１８０°となる。この場合、この拡張角度に対する周波数制御量は−１８０°である。

また、シンボル間の位相回転が逆回転となり、この位相回転量に最も近い拡張位相偏移量が−２２５°（±４５°）である場合、拡張角度は−９０°となる。この拡張角度に対する周波数制御量は＋９０°である。

このように、粗大位相誤差検出部１６は、粗大位相回転量より拡張角度を周波数制御量として求めることができ、この拡張角度として、±９０°を乗じて得た角度を得ることができる。

ここで、以上に説明した粗大位相回転量に基づく周波数制御量によりシンボルの位相回転を制御するにあたり、直前のシンボルは周波数制御されていないので、周波数制御量演算部１８において、その周波数制御量を考慮した処理を行う必要がある。

例えば、周波数制御量演算部１８の処理により＋９０°の位相制御に相当する周波数制御を行う時、１シンボル前との位相差を求めるにあたり、１シンボル前についても＋９０°加えて位相差を求めるようにする。

なお、以上の説明では、周波数制御量を角度の表現により位相誤差として表現した。角度で表現された位相誤差の周波数の単位への換算は、ｆ×（角度で表現された位相誤差／３６０°）の関係により行える。ｆは１秒間に送信されるシンボルのデータ数であり、Ｈｚ（ヘルツ）を単位として表現される。

例えば、粗大位相誤差として＋９０°が得られた場合、周波数制御量は−９０°となり、−ｆ／４［Ｈｚ］に相当する。粗大位相誤差として＋１８０°が得られた場合、周波数制御量は−１８０°となり、−ｆ／２［Ｈｚ］に相当する。そして、粗大位相誤差として−１８０°が得られた場合、周波数制御量は＋１８０°となり、＋ｆ／２［Ｈｚ］に相当する。粗大位相誤差として−９０°が得られた場合、周波数制御量は＋９０°となり、＋ｆ／４［Ｈｚ］に相当する。

以上の粗大位相誤差検出部１６より出力された粗大位相誤差のデータは、周波数制御量演算部１８に入力される。

また、図１に示されるシンボル位相差検出部１５には、受信フィルタ１９を出力された信号のシンボルのデータが入力される。シンボル位相差検出部１５は、シンボルのデータが入力されるごとに、シンボル間の位相差を検出する。シンボル位相差検出部１５が検出したシンボル間の位相差のデータは、微小位相誤差検出部１４に入力される。

微小位相誤差検出部１４は、入力されたシンボル間の位相差のデータに基づき、位相誤差を検出する。

微小位相誤差検出部１４は、シンボル間の位相差のデータに基づき、シンボル間の位相差が規定の位相偏移量と一致するか否か検出し、規定の位相偏移量に一致しない場合、シンボル間の位相差の規定の位相偏移量からのずれを微小位相誤差として検出する。

二つのシンボル間の規定の位相偏移量は、前述のごとく、（±４５°、±１３５°）である。そして、微小位相誤差検出部１４により検出される微小位相誤差は、−４５°〜＋４５°の範囲となる。

微小位相誤差検出部１４により求められた微小位相誤差のデータは、平均処理部１３に入力される。平均処理部１３は、入力された微小位相誤差のデータの複数に基づき、その平均値を求める平均化処理を行う。

平均処理部１３により微小位相誤差のデータの平均値を求めることで、ノイズの影響を軽減できる。これにより、位相誤差を精度良く求めることができる。平均処理部１３で得られた平均値としての微小位相誤差のデータは、平均処理部１３より周波数制御量演算部１８に出力される。

周波数制御量演算部１８は、粗大位相誤差検出部１６より入力された粗大位相誤差のデータと、平均処理部１３より入力された微小位相誤差のデータとに基づき入力信号の周波数を制御するための周波数制御量（Δｆ）を求める。

周波数制御量演算部１８において得られた周波数制御量（Δｆ）は、周波数制御量記憶部１２に出力される。周波数制御量演算部１８は、入力信号の周波数を制御するための周波数制御量を求める周波数制御量取得手段にあたる。

周波数制御量記憶部１２は、入力された周波数制御量（Δｆ）を記憶するとともに、この周波数制御量を周波数制御部１１に出力する。周波数制御部１１では、直交復調器５より入力された入力信号（ベースバンド信号）について、周波数制御量（Δｆ）により、周波数制御を行う。

即ち、周波数制御部１１は、直交復調器５の出力であるＩＱ信号ａ（ｔ）×ｅｘｐ（−ｉ２πΔｆｔ＋θ（ｔ））に周波数制御量（Δｆ）に対応する信号ｅｘｐ（ｉ２πΔｆｔ）を乗算し、
ａ（ｔ）×ｅｘｐ（−ｉ２πΔｆｔ＋θ（ｔ））×ｅｘｐ（ｉ２πΔｆｔ）
＝ａ（ｔ）×ｅｘｐ（θ（ｔ））
を求めることにより、周波数制御を行う。

以上に説明した周波数同期制御部１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）を備えて構成される。そして、平均処理部１３、微小位相誤差検出部１４、粗大位相誤差検出部１６が各々に複数のデータに基づく演算処理を行うにあたり、ＲＡＭに記憶したデータに基づいて行う。

例えば、平均処理部１３が微小位相誤差のデータの平均を求めるにあたり、微小位相誤差検出部１４により検出され、ＲＡＭの微小位相誤差専用の領域に順次に記憶された微小位相誤差のデータの複数に基づいて行う。また、ＲＡＭには、二つのシンボル間の規定の位相偏移量のデータ（±４５°、±１３５°）も記憶されている。

以上の周波数同期制御部１０及び直交復調器５をＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）から構成することができる。周波数同期制御部１０及び直交復調器５がＤＳＰから構成される場合、Ａ／Ｄ変換器３より出力されたディジタル信号は、このＤＳＰにより信号処理される。

また、前記粗大位相誤差を、以下のように検出することもできる。シンボル間の位相偏移量が予め既知である信号が入力される場合、既知の規定の位相偏移量の最大位相偏移量に微小位相誤差検出部１４による微小位相誤差の検出限界量（−４５°、＋４５°）を加えて得た位相回転量を越えた場合に、粗大位相誤差を検出する。

例えば、シンボル間の位相差が＋４５°と−１３５°の繰り返しとなる信号である場合、＋９０°を越えて位相回転を生じた場合及び−１８０°を越えて位相回転を生じた場合に、粗大位相誤差が発生する。

この場合、粗大位相回転量として＋１３５°が検出されると、粗大位相誤差は＋９０°であり、これに基づく周波数制御量を−９０°とできる。また、粗大位相回転量として−２２５°が検出されると、粗大位相誤差は−９０°であり、これに基づく周波数制御量を＋９０°とできる。

また、微小位相誤差検出部１４による微小位相誤差の検出に関して、大きな位相誤差が検出された場合、それまでの微小位相誤差に基づく周波数制御量をリセットすることができる。即ち、微小位相誤差の検出は、受信フィルタ（ルートナイキストフィルタ）１９を通過した後にされるので、周波数誤差が大きすぎる場合には、検出する信号が無くなり正しい検出ができていない可能性があるからである。また、受信フィルタ１９を通過した後の信号レベルが十分小さい場合、微小位相誤差の検出を行わないようにすることもできる。

次に、以上に説明した無線通信装置３０の動作の例について説明する。ユーザが無線通信装置３０のチャンネル選択キーを操作し、特定のチャンネルを選択する入力を行うと、このチャンネルの周波数がチューナ２に設定される。

そして、選択されたチャンネルの無線信号はアンテナ１により受信される。この受信信号は、アンテナ１及びチューナ２を通ってチューナ２より出力される。チューナ２を出力された受信信号は、局部発信器４より出力された信号により中間周波数信号とされる。

中間周波数信号とされた受信信号（ＩＦ信号）は、Ａ／Ｄ変換器３によりディジタル信号とされる。Ａ／Ｄ変換器３によりディジタル信号とされたＩＦ信号は、直交復調器５に入力され、π／４ＱＰＳＫ変調方式による直交復調を受ける。直交復調器５により直交復調された信号は、周波数制御部１１に入力される。

周波数制御部１１に入力された入力信号は、周波数制御部１１により周波数を制御され、周波数制御部１１より出力される。周波数制御部１１は、周波数制御量記憶部１２より入力された周波数制御量に基づいて、入力信号の周波数を制御する。

オーバサンプル位相回転量検出部１７は、周波数制御部１１より出力された入力信号について、シンボルレートよりオーバサンプリングしてシンボル間の位相回転量を検出する。そして、オーバサンプル位相回転量検出部１７により検出されたシンボル間の位相回転量のデータは、粗大位相誤差検出部１６に入力される。そして、粗大位相誤差検出部１６が入力された位相回転量のデータにより粗大位相誤差を検出すると、粗大位相誤差のデータは周波数制御量演算部１８に入力される。

また、周波数制御部１１より出力された信号は受信フィルタ１９に入力される。受信フィルタ１９より出力された信号のシンボル間の位相差はシンボル位相差検出部１５により検出される。そして、シンボル位相差検出部１５により検出されたシンボル間の位相差のデータは微小位相誤差検出部１４に入力される。

微小位相誤差検出部１４は、検出した二つのシンボル間の位相差のπ／４ＱＰＳＫ変調方式による規定の位相偏移量からのずれを検出する。微小位相誤差検出部１４は、二つのシンボル間の位相差の規定の位相偏移量からのずれを検出すると、これを微小位相誤差とする。

微小位相誤差検出部１４により検出された微小位相誤差のデータは、平均処理部１３に出力される。平均処理部１３は、順次に入力される微小位相誤差のデータを所定数に達するまで保存する。そして、平均処理部１３は、所定数保存した微小位相誤差の平均値を求め、微小位相誤差の平均値のデータを周波数制御量演算部１８に出力する。

周波数制御量演算部１８は、粗大位相誤差検出部１６より入力された粗大位相誤差のデータと、平均処理部１３より入力された微小位相誤差のデータとを加える演算に基づき、入力信号の周波数を制御するための周波数制御量（Δｆ）を求める。

周波数制御量演算部１８は、求めた周波数制御量（Δｆ）を周波数制御量記憶部１２に出力する。周波数制御量記憶部１２は、入力された周波数制御量（Δｆ）を記憶するとともに、周波数制御部１１に出力する。

周波数制御部１１は、直交復調器５より入力された入力信号について、周波数制御量（Δｆ）により制御を行う。これにより、周波数制御部１１より出力された信号は、周波数の誤差が抑制された信号となっている。そして、周波数制御部１１により周波数が制御された信号は、データ復調部２０に出力される。

周波数制御部１１よりデータ復調部２０に入力された信号は、周波数制御部１１により周波数の誤差が抑制されている。これにより、データ復調部２０に入力された信号は、歪みなど生ずることなく復調される。

この無線通信装置３０によると、以上に説明したように、位相回転が大きい場合であっても、オーバサンプリングにより位相回転の大きいシンボル間の位相回転量を検出する。そして、シンボル間の大きな位相回転量である粗大位相回転量を検出し、粗大位相回転量より粗大位相誤差を求め、粗大位相誤差を大きな位相回転に対する周波数制御量とする。

そして、この粗大位相誤差を大きな位相回転に対する周波数制御量として用いるので、多大な処理時間を要することなく、位相回転を規定の周波数となるように制御することができる。これにより、位相回転が大きい場合であっても、高速で制御し、入力信号の周波数を規定の周波数に同期させることができる。

なお、以上の説明では、直交復調器５の外部に設けた周波数制御部１１により周波数を制御するとして説明したが、直交復調器５内で周波数を制御するようにしてもよい。また、以上の説明では、受信信号の変調方式がπ／４ＱＰＳＫである場合の例により説明した。本発明を実施するにあたり、制御の対象となる受信信号は、π／４ＱＰＳＫにより変調されている場合に限らず、他の変調方式により変調された信号であってもかまわない。

受信信号がいずれの変調方式により変調されていても、対応する復調方式により復調した入力信号のシンボル位相をオーバサンプリングし、オーバーサンプリングによりシンボル間の位相差を求め、シンボル間の粗大位相回転量を求める。

そして、粗大位相回転量における、シンボル間の規定の位相偏移量における最大位相偏移量を越える部分を粗大位相誤差とする。この粗大位相誤差を、大きな位相回転を制御するための周波数制御量として用いる。

本発明の一実施形態である無線通信装置のブロック図である。 π／４ＱＰＳＫのコンスタレーションを示す図である。

符号の説明

１ 受信アンテナ
２ チューナ
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 局部発振器
５ 直交復調器
１０ 周波数同期制御部
１１ 周波数制御部
１２ 周波数制御量記憶部
１３ 平均処理部
１４ 微小位相誤差検出部
１５ シンボル位相差検出部
１６ 粗大位相誤差検出部
１７ オーバーサンプル位相回転量検出部
１８ 周波数制御量演算部
１９ 受信フィルタ
２０ データ復調部
３０ 無線通信装置

Claims (7)

1. 受信信号の周波数同期を行う周波数制御装置であって、
   所定の変調方式により変調された前記受信信号におけるシンボル間の位相回転量をシンボルレートよりもオーバーサンプリングして検出するオーバーサンプル位相回転量検出手段と、
   前記オーバサンプル位相回転量検出手段により検出されたシンボル間の位相回転量が、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を超える場合に、該最大位相偏移量を超える量を粗大位相誤差として検出する粗大位相誤差検出手段と、
   前記粗大位相誤差に基づいて周波数制御量を求める周波数制御量取得手段と、
   前記周波数制御量により前記受信信号の周波数を制御する周波数制御手段と、
   を備えることを特徴とする周波数制御装置。
2. 前記所定の変調方式により変調された前記受信信号におけるシンボル間の位相差を検出する位相差検出手段と、
   前記位相差検出手段により検出された位相差と前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量との誤差を微小位相誤差として検出する微小位相誤差検出手段と、
   をさらに備え、
   前記周波数制御量取得手段が、前記粗大位相誤差および前記微小位相誤差に基づいて周波数制御量を求め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. 前記所定量が、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量に前記微小位相誤差検出手段による微小位相誤差の検出限界量を加えた量であることを特徴とする請求項２に記載の周波数制御装置。
4. 前記微小位相誤差検出手段により検出された微小位相誤差の複数回にわたる平均量を前記周波数制御量取得手段に入力するようにし、該周波数制御量取得手段が、前記粗大位相誤差および該平均量に基づいて周波数制御量を求めることを特徴とする請求項２又は３に記載の周波数制御装置。
5. 前記所定の変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫであり、前記変調方式に基づく規定の位相偏移量が（±４５°、±１３５°）であり、前記規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量が±１３５°であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の周波数制御装置。
6. 無線信号を受信するためのアンテナと、受信する無線信号の周波数帯域を選択するためのチューナと、前記アンテナ及びチューナにより受信した受信信号を中間周波数信号とする周波数の信号を出力する局部発振器と、前記中間周波数信号を復調する復調器と、請求項１乃至５のいずれかに記載の周波数制御装置とを備え、
   前記復調器より出力された受信信号の周波数を規定の周波数に同期させるように制御することを特徴とする無線通信装置。
7. 受信信号の周波数同期を行う周波数制御方法であって、
   所定の変調方式により変調された前記受信信号におけるシンボル間の位相回転量をシンボルレートよりもオーバーサンプリングして検出するオーバーサンプル位相回転量検出工程と、
   前記オーバサンプル位相回転量検出工程により検出されたシンボル間の位相回転量が、前記所定の変調方式に基づくシンボル間の規定の位相偏移量のうちの最大位相偏移量以上の所定量を超える場合に、その量を粗大位相誤差として検出する粗大位相誤差検出工程と、
   前記粗大位相誤差に基づいて周波数制御量を求める周波数制御量取得工程と、
   前記周波数制御量により前記受信信号の周波数を制御する周波数制御工程と、を備えることを特徴とする周波数制御方法。
   

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