JP2007189654A - Afc circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信における受信機等で用いられるAFC回路に係り、特に変調周期毎の遷移が零点を通過しないデジタル変調方式の復調処理におけるAFC回路に関する。 The present invention relates to an AFC circuit used in a receiver or the like in wireless communication, and more particularly to an AFC circuit in a demodulation process of a digital modulation system in which a transition for each modulation period does not pass through a zero point.
デジタル変調方式を用いた無線通信において、送信機及び受信機は局部発振器を使用して周波数変換処理を行なっているが、受信機の局部発振器が例えば温度変化等の影響により周波数誤差を生じると著しく受信特性が劣化する。この周波数誤差を補償するため、一般にAFC(Auto Frequency Control:自動周波数制御)回路が用いられている(例えば、特許文献1、2、3参照。)。 In wireless communication using a digital modulation method, a transmitter and a receiver use a local oscillator to perform frequency conversion processing. However, if a local error of the receiver causes a frequency error due to, for example, a temperature change or the like, remarkably occurs. Reception characteristics deteriorate. In order to compensate for this frequency error, an AFC (Auto Frequency Control) circuit is generally used (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
図4は、従来のAFC回路を備えた受信機の構成例を示したものである。上記受信機は、送信機から送られてくる信号、例えばπ/4 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、π/2 BPSK(Binary Phase Shift Keying)、GMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)等のデジタル変調方式により変調された信号を受信して復調処理する。 FIG. 4 shows a configuration example of a receiver including a conventional AFC circuit. The receiver is a digital modulation system such as π / 4 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), π / 2 BPSK (Binary Phase Shift Keying), GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift Keying), etc. The signal modulated by is received and demodulated.
図4において、11は受信機の入力端子で、アンテナ(図示せず)により受信した信号が入力される。上記入力端子11に入力された信号は、バンドパスフィルタ(BPF)12で帯域ろ波処理が行なわれ、低雑音増幅器13により所定の増幅度で増幅されてミキサ14に入力される。また、このミキサ14には、局部発振器15から出力される局部発振信号が入力される。局部発振器15は、電圧制御発振器を用いて構成され、後述するデジタル信号処理部20から送られてくる制御信号によって発振周波数が制御される。
In FIG. 4,
上記ミキサ14は、低雑音増幅器13で増幅された信号を局部発振器15からの局部発振信号と混合して中間周波信号(IF信号)に変換する。この中間周波信号は、バンドパスフィルタ(BPF)16を介して増幅器17へ送られる。上記バンドパスフィルタ16は、イメージ信号及び不要な局部発振器15からの漏洩信号を減衰させる作用を有している。バンドパスフィルタ16で不要な信号が除去された中間周波信号は、増幅器17で増幅された後、ローパスフィルタ(LPF)18を介してA/D変換器19に入力され、デジタル信号に変換されてデジタル信号処理部20へ送られる。上記ローパスフィルタ(LPF)18は、A/D変換器19でアナログ信号からデジタル信号への変換処理が行なわれた際に生じる折り返し信号を所定のレベルまで減衰させる作用を有している。
The
上記デジタル信号処理部20は、復調処理部21、周波数誤差検出部22及びループフィルタ23により構成され、A/D変換器19で変換されたデジタル信号が復調処理部21及び周波数誤差検出部22に入力される。周波数誤差検出部22は、ミキサ14で変換された中間周波信号の周波数誤差を検出してループフィルタ23に入力する。
The digital
ループフィルタ23は、所定の時定数を有するフィルタであり、周波数誤差検出部22で検出された周波数誤差を電圧に変換し、電圧制御発振器からなる局部発振器15を制御して局部発振周波数の周波数偏差を補正する。
The
上記の構成において、アンテナにより受信された信号は、入力端子11よりバンドパスフィルタ12に入力されて所定の帯域が選択され、低雑音増幅器13で増幅されてミキサ14に入力される。ミキサ14は、低雑音増幅器13で増幅された信号を局部発振器15からの局部発振信号と混合して中間周波信号に変換する。この中間周波信号は、バンドパスフィルタ16を介して取り出し、イメージ信号及び局部発振器15からの不要な漏洩信号を減衰させている。バンドパスフィルタ16で不要な信号が除去された中間周波信号は、増幅器17で増幅された後、ローパスフィルタ18を介してA/D変換器19に入力され、デジタル信号に変換されてデジタル信号処理部20へ送られる。
In the above configuration, the signal received by the antenna is input from the
デジタル信号処理部20は、入力されたデジタル信号(中間周波信号)の周波数誤差を周波数誤差検出部22にて検出し、ループフィルタ23に入力する。ループフィルタ23は、周波数誤差検出部22で検出された周波数誤差を電圧に変換し、局部発振器15の電圧制御発振器を制御して局部発振周波数、すなわち受信基準信号の周波数偏差を補正する。そして、復調処理部21は、上記A/D変換器19で変換されたデジタル信号を復調処理する。
The digital
上記の他に本発明に関連する技術として、低IF受信機において、複素周波数変換により所望信号の中心周波数を0Hzにすることで、演算量の大きな複素係数フィルタを使わずともイメージ除去が可能な受信機が知られる(例えば特許文献4参照。)。
上記従来のデジタル変調方式による受信機では、復調時の自動周波数補正処理(AFC処理)に際し、デジタル信号処理部20の周波数誤差検出部22で周波数誤差を検出してアナログ回路である局部発振器15の電圧制御発振器を制御している。
In the receiver using the conventional digital modulation method, in the automatic frequency correction process (AFC process) at the time of demodulation, the frequency error is detected by the frequency
上記のようにデジタル信号処理部20で検出した周波数誤差に基づいてアナログ回路である局部発振器15を制御する方法では、周波数補正制御が煩雑で、応答が遅いという問題があった。また、アナログ処理とデジタル処理を独立して行なうことができないため、例えばアナログ回路が変更になった場合、それにあわせてデジタル処理も変更しなければならず、汎用性に欠けるという問題があった。
As described above, the method of controlling the
また、前述の周波数偏差検出方法では、変調周期毎の遷移が零点を通過しない変調方式であれば周波数偏差を算出することが可能である。しかし、時分割多元接続方式等において、データ部分の変調を変調周期毎の遷移が零点を通過しない変調方式としても、データの変調部分以外のプリアンブルやユニークワードの変調部分で変調周期毎の遷移が零点を通過する場合、遷移が零点を通過する部分が存在することにより周波数偏差の検出に誤差が生じるという問題があった。 Further, in the frequency deviation detection method described above, it is possible to calculate the frequency deviation if the modulation method does not allow the transition for each modulation period to pass through the zero point. However, even in a time division multiple access method, etc., even if the modulation of the data part is a modulation system in which the transition for each modulation period does not pass through the zero point, the transition for each modulation period is not performed in the preamble other than the data modulation part or the modulation part of the unique word. When passing through the zero point, there is a problem that an error occurs in the detection of the frequency deviation due to the presence of a portion where the transition passes through the zero point.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、変調周期毎の遷移が零点を通過しないデジタル変調方式を用いた無線通信において、デジタル変調された信号を受信機側で受信して復調処理する際、デジタル処理部で周波数誤差検出及び周波数補正処理を可能とし、周波数補正制御が容易で迅速に処理できると共にアナログ処理とデジタル処理を独立して行なうことができ、汎用性に優れたAFC回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In wireless communication using a digital modulation method in which transitions at each modulation period do not pass through a zero point, a digitally modulated signal is received and demodulated at the receiver side. When processing, the digital processing unit can detect frequency error and correct the frequency, and the frequency correction can be controlled easily and quickly, and analog processing and digital processing can be performed independently. An object is to provide a circuit.
本発明は、変調周期毎の遷移が零点を通過しないデジタル変調方式による信号を受信し、受信信号の周波数偏差を補正するAFC回路において、入力されるデジタル信号の正と負の切り替わりを検出して一定時間カウントし、予め設定された基準値と比較して周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、前記デジタル信号を直交復調処理する直交復調処理部と、前記直交復調処理部の出力信号を前記周波数誤差検出部で検出された周波数誤差信号に基づいて複素周波数変換処理を行なって周波数誤差を補正する複素周波数変換処理部とを具備することを特徴とする。 The present invention detects a switching between positive and negative of an input digital signal in an AFC circuit that receives a signal by a digital modulation method in which a transition every modulation period does not pass through a zero point and corrects a frequency deviation of the received signal. A frequency error detection unit that counts for a certain time and detects a frequency error by comparing with a preset reference value, an orthogonal demodulation processing unit that performs orthogonal demodulation processing on the digital signal, and an output signal of the orthogonal demodulation processing unit And a complex frequency conversion processing unit that performs complex frequency conversion processing based on the frequency error signal detected by the frequency error detection unit to correct the frequency error.
本発明によれば、例えばπ/4QPSK、π/2BPSK、GMSK等の変調周期毎の変調周期毎の遷移が零点を通過しないデジタル変調方式による信号を受信し、受信信号の周波数偏差を補正するAFC回路において、デジタル信号処理部により周波数誤差検出及び周波数補正処理を行なうことができるので、周波数補正制御が容易で迅速に処理できると共にアナログ処理とデジタル処理を分離することができる。従って、周波数補正処理に際し、調整が煩雑な電圧制御発振器のようなアナログ素子を使用することなく、AFC回路を構成することができる。 According to the present invention, for example, an AFC that receives a signal by a digital modulation method in which a transition of each modulation period such as π / 4QPSK, π / 2BPSK, GMSK, etc. does not pass a zero point and corrects a frequency deviation of the received signal. In the circuit, frequency error detection and frequency correction processing can be performed by the digital signal processing unit, so that frequency correction control can be performed easily and quickly, and analog processing and digital processing can be separated. Therefore, the AFC circuit can be configured without using an analog element such as a voltage-controlled oscillator that is complicated to adjust in the frequency correction process.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係るAFC回路を備えた受信機の構成を示すブロック図、図2は図1におけるデジタル信号処理部の詳細な構成を示すブロック図である。
上記受信機は、例えばπ/4QPSK、π/2BPSK、GMSK等の変調周期毎の遷移が零点を通過しないデジタル変調方式を用いた無線通信において、デジタル変調された信号を受信して復調処理する際、デジタル処理によって周波数誤差検出及び周波数補正処理を可能としたものである。なお、図4と同様構成の部分については同一の符号を付して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiver including an AFC circuit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a digital signal processing unit in FIG.
In the wireless communication using a digital modulation method in which the transition for each modulation period such as π / 4 QPSK, π / 2 BPSK, GMSK, etc. does not pass through the zero point, for example, the receiver receives a digitally modulated signal and performs demodulation processing The frequency error detection and frequency correction processing can be performed by digital processing. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the part similar to FIG.
図1において、11は受信機の入力端子で、アンテナ(図示せず)により受信した信号が入力される。上記入力端子11に入力された信号は、バンドパスフィルタ(BPF)12で帯域ろ波処理が行なわれ、低雑音増幅器13により所定の増幅度で増幅されてミキサ14に入力される。また、このミキサ14には、局部発振器25から出力される局部発振信号が入力される。この局部発振器25は例えば、発信周波数が離散的で半固定の数値制御発振器である。
In FIG. 1,
上記ミキサ14は、低雑音増幅器13で増幅された信号を局部発振器25からの局部発振信号と混合して中間周波信号(IF信号)に変換する。この中間周波信号は、BPF16を介して増幅器17へ送られる。上記BPF16は、イメージ信号及び不要な局部発振器25からの漏洩信号を減衰させ、所望の周波数チャネルのみ通過させるチャネル選択作用を有している。BPF16で不要な信号が除去された中間周波信号は、増幅器17で増幅された後、LPF18を介してA/D変換器19に入力され、デジタル信号に変換される。なおLPF18は、A/D変換器19がアンダーサンプリンを行うときは設けないか、16同様のBPFとして構成することもある。
The
上記のようにBPF12〜A/D変換器19からなるアナログ処理部で処理された信号は、A/D変換器19でデジタル信号に変換されてデジタル信号処理部30に入力される。
The signal processed by the analog processing unit including the
上記デジタル信号処理部30は、直交復調処理部31、複素周波数変換処理部32、復調処理部33、周波数誤差検出部34からなり、A/D変換器19でデジタル信号に変換された中間周波信号が直交復調処理部31及び周波数誤差検出部34に入力される。直交復調処理部31は、デジタル信号(中間周波信号)を同相信号(I)と直交信号(Q)に変換して複素周波数変換処理部32へ出力する。この出力信号は、同相信号(I)が実数、直交信号(Q)が虚数に対応し、以後直交検波信号と呼ぶ。
The digital
一方、周波数誤差検出部34は、A/D変換器19から送られてくる中間周波信号の周波数誤差を検出して複素周波数変換処理部32に入力する。複素周波数変換処理部32は、直交復調処理部31から出力される直交検波信号に対し、周波数誤差検出部34で検出された周波数誤差に基づいて複素演算による周波数補正処理を行ない、復調処理部33へ出力する。復調処理部33は、複素周波数変換処理部32で周波数補正処理された信号を復調処理して後段の処理部(図示せず)へ出力する。
一例として、直交復調処理部31は直交検波信号が中心周波数が約0Hzの複素信号となるように変換し、複素周波数変換処理部32によりベースバンド帯の解析信号に変換する。その場合、直交復調処理部31と複素周波数変換処理部32の間に、同相信号(I)および直交信号(Q)を個別に低域濾波するLPFを設けても良い。
On the other hand, the
As an example, the quadrature
次に上記デジタル信号処理部30の詳細な構成について図2を参照して説明する。
直交復調処理部31は一例として、乗算器311、312、cosテーブル313、sinテーブル314からなり、A/D変換器19からのデジタル信号が乗算器311、312に入力される。乗算器311は、入力信号とcosテーブル313の値を乗算して同相信号(I)を出力し、乗算器312は、入力信号とsinテーブル314の値を乗算して直交信号(Q)を出力する。cosテーブル313やsinテーブル314から読み出される局部信号の周波数は通常、固定若しくは不連続に選択され得る。
Next, a detailed configuration of the digital
For example, the orthogonal
複素周波数変換処理部32には、直交復調処理部31から出力される直交検波信号に対し、複素周波数変換と周波数誤差の補正を同時に行うためのsinテーブル321及びcosテーブル322が設けられる。このsinテーブル321及びcosテーブル322を読み出すアドレスのインクリメント量は、解析信号に含まれる所望の周波数チャネルの中心周波数を基準とし、周波数誤差検出部34で検出された周波数誤差信号によって修正される。またインクリメント量を後述のようにAFCすることにより、十分な精度で該チャネルの中心周波数が0Hzに変換されるように保つ。
更に複素周波数変換処理部32には、直交復調処理部31の乗算器311から出力される同相信号(I)にsinテーブル321の値を乗算する乗算器323とcosテーブル322の値を乗算する乗算器324と、直交復調処理部31の乗算器312から出力される直交信号(Q)にsinテーブル321の値を乗算する乗算器325とcosテーブル322の値を乗算する乗算器326と、乗算器323の出力から乗算器326の出力を減算する減算器327と、乗算器324の出力と乗算器325の出力を加算する加算器328とが設けられる。そして、上記減算器327から出力される同相信号(I)及び加算器328から出力される直交信号(Q)が復調処理部33へ送られる。
The complex frequency
Further, the complex frequency
また、周波数誤差検出部34は、リミッタ341、立上がりエッジ検出部342、周波数カウンタ343、誤差検出部344からなり、前段のA/D変換器19から送られてくるデジタル信号(中間周波信号)がリミッタ341に入力される。
リミッタ(ベースクリッパ)341は、振幅が一定以上の信号を検出してエッジ検出部342へ出力する。
エッジ検出部342は、入力信号が正と負に変化する際に立ち上がりの場合のみ、すなわち搬送波帯の信号の正と負の切り替わりを検出し、波形整形されたパルス信号を周波数カウンタ343に出力する。
周波数カウンタ343は、入力されたパルスを予め設定された一定時間カウントし、そのカウント値を誤差検出部344へ出力する。
The frequency
The limiter (base clipper) 341 detects a signal having a certain amplitude or more and outputs the signal to the
The
The
誤差検出部344は、周波数カウンタ343のカウント値と予め設定された基準値とを
比較して中間周波信号の周波数誤差を検出し、その誤差信号を複素周波数変換処理部32におけるsinテーブル321及びcosテーブル322へ出力する。上記誤差検出部344で使用する基準値は、A/D変換器19から周波数誤差検出部34に入力される中間周波信号の周波数が規定値である場合に誤差信号が零となるように予め設定される。複素周波数変換処理部32は、誤差検出部344から送られてくる誤差信号に基づいて、乗算するsin及びcos信号の周波数を修正し、中間周波信号の周波数誤差を補正する。
The
次に、上記第1実施形態における全体の動作を図1及び図2を参照して説明する。
アンテナにより受信された信号は、入力端子11よりBPF12に入力されて所定の帯域が選択され、低雑音増幅器13で増幅されてミキサ14に入力される。ミキサ14は、低雑音増幅器13で増幅された信号を固定周波数発振器等で構成された局部発振器25の局部発振信号と混合して中間周波信号に変換する。この中間周波信号は、BPF16に入力され、イメージ信号及び局部発振器15からの不要な漏洩信号が減衰される。BPF16で不要な信号が除去された中間周波信号は、増幅器17で増幅された後、ローパスフィルタ18を介してA/D変換器19に入力され、デジタル信号に変換されてデジタル信号処理部30へ送られる。
Next, the overall operation in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
A signal received by the antenna is input from the
A/D変換器19からデジタル信号処理部30に送られてきたデジタル信号は、直交復調処理部31及び周波数誤差検出部34に入力される。直交復調処理部31に入力された信号は、乗算器311でcosテーブル313の値と乗算されて同相信号(I)に変換されると共に、乗算器312でsinテーブル314の値と乗算されて直交信号(Q)に変換され、複素周波数変換処理部32へ送られる。
The digital signal sent from the A /
一方、周波数誤差検出部34に入力された信号は、リミッタ341にて振幅が一定以上の場合に検出されてエッジ検出部342へ送られる。エッジ検出部342は、正と負に変化する際の立ち上がり部分を検出し、その検出パルス信号を周波数カウンタ343へ出力する。周波数カウンタ343は、エッジ検出部342で検出されたパルス信号を予め設定された一定時間カウントし、そのカウント値を誤差検出部344へ出力する。誤差検出部344は、周波数カウンタ343でカウントされた値と予め設定された基準値とを比較して中間周波信号の誤差を検出し、その誤差信号を複素周波数変換処理部32へ出力する。
On the other hand, the signal input to the frequency
複素周波数変換処理部32は、周波数誤差検出部34の誤差検出部344から送られてきた誤差信号に適当な定数を乗算した値と基準インクリメント量との和で、アドレスをインクリメントしながらsinテーブル321及びcosテーブルを読み出す。
The complex frequency
また、直交復調処理部31から複素周波数変換処理部32に入力された解析信号は、それぞれ乗算器323、325にてsinテーブル321の値と乗算されると共に、乗算器324、326にてcosテーブル322の値と乗算される。そして、乗算器323、326の出力値が減算器327にて減算され、同相信号(I)として復調処理部33へ送られる。また、乗算器324、325の出力値が加算器328にて加算され、直交信号(Q)として復調処理部33へ送られる。
The analysis signals input from the quadrature
すなわち、直交復調処理部31で直交復調された同相信号(I)及び直交信号(Q)は、複素周波数変換処理部32において、周波数誤差検出部34で検出された周波数誤差に基づいて偏差が補正される。そして、複素周波数変換処理部32で補正された同相信号(I)及び直交信号(Q)が復調処理部33へ送られて復調処理される。
That is, the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q) demodulated by the quadrature
なお、本例において、リミッタ341やエッジ検出部342はそれぞれ、アンチパラレルダイオードや、スライサのような、ダイオードを用いたアナログ回路で構成しても良い。また、直交復調処理部31をアナログ回路で構成し、その出力をA/D変換するようにしても良い。ただしその時の直交変調器の局部発信信号は周波数誤差の無いもの(例えばデジタルクロックと連動したもの)を使用する。
In this example, each of the
上記第1実施形態によれば、例えばπ/4QPSK、π/2 BPSK、GMSK等、変調周期毎の遷移が零点を通過しないデジタル変調方式により変調された信号を受信して(準)同期検波により復調処理する場合に、デジタル信号処理部30において複素周波数変換と周波数補正処理を1つの複素乗算で同時に行なうので、デジタル処理をほとんど増加させずにアナログ処理を不要にすることができる。
According to the first embodiment, for example, a signal modulated by a digital modulation method in which transition for each modulation period does not pass through a zero point, such as π / 4 QPSK, π / 2 BPSK, GMSK, etc., is received by (quasi) synchronous detection. When demodulating, the digital
また、アナログ処理部にてミキサ14及び局部発振器25により受信信号を中間周波信号に周波数変換する際、局部発振器25として固定周波数発振器を使用しても、デジタル信号処理部30の周波数カウンタ343で一旦周波数が測定されれば、カウント時間による遅延はあるものの一度で正確に周波数誤差が補正されるので、通常の周波数誤差の変動速度であれば問題はない。従って、周波数補正処理に際し、調整が煩雑な電圧制御発振器のようなアナログ素子を使用する必要がなく、周波数補正制御を迅速且つ容易に行なうことができる。
Further, when the analog signal is converted into an intermediate frequency signal by the
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について説明する。
図3は本発明の第2実施形態に係るAFC回路を備えた受信機の構成を示すブロック図である。図3は、デジタル信号処理部30Aの構成を示したもので、前段に設けられるアナログ処理部は図1に示した第1実施形態と同様の構成であるとして省略している。本例は、AFCをフィードバック制御にした点で、第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a receiver including an AFC circuit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the configuration of the digital
デジタル信号処理部30Aは、直交復調処理部31、複素周波数変換処理部32、直交変調処理部41、周波数誤差検出部34及びループフィルタ42により構成される。直交復調処理部31は、第1実施形態と同様にA/D変換器19から送られてくるデジタル信号を同相信号(I)と直交信号(Q)に直交検波して複素周波数変換処理部32へ出力する。複素周波数変換処理部32は、直交復調処理部31から出力される解析信号に対し、周波数誤差検出部34からループフィルタ42を介して送られてくる周波数誤差に基づいて周波数補正処理を行なう。
The digital
直交変調処理部41は、複素周波数変換処理部32で補正された同相信号(I)及び直交信号(Q)を、任意の周波数で直交変調し、中間周波数の実信号を出力する。この直交変調処理部41から出力される中間周波信号は、周波数誤差検出部34に入力されると共に、次段の中間周波処理部に設けられる直交復調処理部(図示せず)へ送られる。もし、周波数誤差検出34のみに入力されるのであれば、直交変調の周波数や精度は特に要求されないので、復調処理部31と同一周波数の搬送波(すなわち図示しないがcosテーブル及びsinテーブルで発生する搬送波)を用いるのが簡便である。
The quadrature
上記周波数誤差検出部34は、直交変調処理部41から出力される中間周波信号の周波数誤差を検出し、ループフィルタ42により平滑して複素周波数変換処理部32へ出力する。ループフィルタ42から複素周波数変換処理部32へ送られた信号は、図2に詳細を示したようにsinテーブル321及びcosテーブル322に修正信号として入力される。複素周波数変換処理部32は、直交復調処理部31で変換された同相信号(I)及び直交信号(Q)に対し、周波数誤差検出部34からループフィルタ42を介して入力される周波数誤差に基づいて周波数補正処理を行なう。
The frequency
上記デジタル信号処理部30Aにおける直交復調処理部31、複素周波数変換処理部32及び周波数誤差検出部34は、図2に示した第1実施形態と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
The quadrature
上記第2実施形態に示したように、複素周波数変換処理部32の出力信号を直交変調処理部41で直交変調して中間周波信号に変換し、この変換した中間周波信号を周波数誤差検出部34に入力する構成とすることにより、シンボル同期を確保しなくても単に周波数をカウントするだけで周波数誤差を検出することができる。そして、直交変調処理部41の出力信号を複素周波数変換処理部32にフィードバックして中間周波信号の周波数補正処理を精度良く行なうことができる。これにより第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As shown in the second embodiment, the output signal of the complex frequency
なお、上記第2実施形態では、直交変調処理部41から出力される中間周波信号を次段の中間周波処理部に設けられる直交復調処理部へ出力する場合について示したが、第1実施形態の場合と同様に複素周波数変換処理部32の出力信号を復調処理部で復調処理し、この復調した信号を次段の処理部に出力するようにしても良い。また解析信号を得るための手段は完全に任意であり、無線周波信号を直接アナログ直交検波し、A/D変換するものでも良い。
In the second embodiment, the case where the intermediate frequency signal output from the quadrature
(第3実施形態)
次に本発明の第3実施形態について説明する。
図5は本発明の第3実施形態に係るAFC回路を備えた受信機の構成を示すブロック図である。図3は、デジタル信号処理部30Aの構成を示したもので、第1実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して図示や説明を省略する。本例は、時分割多元接続(TDMA)方式を前提とし、周波数をカウントする区間を制御する点で、第1実施形態と異なる。なお、周波数誤差検出処理が可能となるように、周波数誤差検出部34より前段において信号対雑音比を確保するため適切な帯域制限等が行われていることを前提とする。
フレーム同期処理部351は、フレームタイミングを抽出することでフレーム同期処理を行い、復調処理を制御するためのフレームタイミング信号を出力する。
カウンタ用窓信号生成部352は、フレームタイミング信号に基づいて、周波数カウントすべき期間(フレームのデータ部分)に1となり、周波数カウントしない期間に0となる窓信号を出力する。
AND部345は、立ち上がりエッジ検出部342の出力と窓信号との論理積を演算して出力する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a receiver including an AFC circuit according to the third embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the configuration of the digital
The frame
Based on the frame timing signal, the counter window
The AND
周波数カウンタ343は、AND部357の出力の周波数をカウントする。AND部357の出力信号は、窓以外の部分の信号がマスクされているので、フレーム内のデータ部分のみの周波数がカウントされる。
誤差検出部344は、周波数カウンタ343の出力に基づいて検出した誤差信号を平均化部351に出力する。
平均化部353は、フレーム単位で誤差信号を平均化(移動平均処理)し、メモリ354に出力する。平均化を行うタイミングは、周波数のカウント区間が終了し誤差信号が出力された後であり、周波数補正制御部から与えられる。ただし、フレーム期間中に代替処理部から代替値を入力されたときは、そのフレームでは誤差信号の替わりに代替値を取り込んで平均化する。つまり当該フレームより前のフレームの誤差信号との平均化処理を行う。
メモリ354は、平均化部353からの最新の出力を記憶し、sinテーブル321及びcosテーブルに出力する。メモリ354の読み書きは周波数補正制御部355によって制御され、次のフレームでの平均化処理のために読み出されることもある。
周波数補正制御部355は、平均化部353で平均化が行われるように平均化部353やメモリ354を制御する。
The
The
The averaging
The
The frequency
RSSI閾値判定部356は、受信した中間周波信号等のRSSI(Received Signal Strength Indicator)を入力され、閾値を超えるか否かを判断してその結果を出力する。RSSIは例えば、A/D変換前の中間周波信号を検波し対数変換することで得られる。また閾値は、周波数誤差検出部が正確に誤差を検出できる最低のレベルに余裕を持たせて設定される。
代替処理部357は、フレームRSSIが閾値を超えている間は何も出力せず、閾値を超えないときに、初期値を平均化部353に出力する。初期値は予め定める固定値(例えば公称の搬送波の中心周波数に相当する周波数カウント値、0など)でもよく、メモリ354に記憶されている値に応じて設定しても良い。
このように、移動平均処理がフレーム単位で行われ、平均化処理の出力は当該フレームの終了時に次のフレームの周波数補正用偏差信号として複素周波数変換処理32へ出力されて偏差を補正することにより周波数補正処理が行われる。
The RSSI threshold determination unit 356 receives a received signal strength indicator (RSSI) such as the received intermediate frequency signal, determines whether or not the threshold is exceeded, and outputs the result. The RSSI is obtained, for example, by detecting and logarithmically converting the intermediate frequency signal before A / D conversion. The threshold value is set with a margin at the lowest level at which the frequency error detection unit can accurately detect the error.
The
In this way, the moving average process is performed in units of frames, and the output of the averaging process is output to the complex
図6は本第3実施形態におけるAFC処理の動作タイミング図である。図6の上の帯は、TDMA方式におけるフレームを示し、下の帯は本形態における周波数偏差検出区間と周波数補正区間を示している。フレームは、前後のフレームとのタイミングの余裕を確保するためのガード区間(G)と、AGCやAFCやシンボル同期などためのシンボル(プリアンブル)が配置されそれらの追従に必要な時間を確保するランプ区間(R)と、フレーム検出やシンボル同期や識別などに用いるユニークワード区間(UW)と、データ区間(DATA)とからなり、本例ではフレームの終端にもランプ区間を備える。また、AFC処理の「周波数偏差検出区間」はフレームデータ区間に対応し、「周波数偏差検出区間」は、ランプ区間(ガード区間でも良い)に対応する。
カウンタ用窓信号生成部352が生成する窓信号は、「周波数偏差検出区間」に対応する。また、誤差検出部344による周波数偏差の検出や、平均化部353による前のフレームの誤差信号との平均化処理などは「周波数補正区間」内で行われ、次のフレームのランプ区間が始まる前までに、メモリ354から読み出されて複素周波数変換処理が行われる。
なお、データ区間とランプ区間、ユニークワード区間とが時間的に分離している通信方式においても、「周波数偏差検出区間」を適切な区間(データ区間)に設定さえすれば、同様に処理を行うことができる。
FIG. 6 is an operation timing chart of AFC processing in the third embodiment. The upper band in FIG. 6 shows a frame in the TDMA system, and the lower band shows a frequency deviation detection section and a frequency correction section in this embodiment. The frame is provided with a guard section (G) for ensuring a margin of timing with the preceding and succeeding frames, and a symbol (preamble) for AGC, AFC, symbol synchronization, etc., and a ramp for ensuring the time required for following them. It consists of a section (R), a unique word section (UW) used for frame detection, symbol synchronization and identification, and a data section (DATA). In this example, a ramp section is also provided at the end of the frame. Further, the “frequency deviation detection section” of the AFC process corresponds to a frame data section, and the “frequency deviation detection section” corresponds to a ramp section (or a guard section).
The window signal generated by the counter window
Even in a communication system in which the data section, the ramp section, and the unique word section are separated in time, the same processing is performed as long as the “frequency deviation detection section” is set to an appropriate section (data section). be able to.
ここで、RSSI入力を考慮した、本形態のAFCの動作を説明する。
AFC処理はフレームを単位に動作する。そして、RSSI入力値と設定された値とを比較して「周波数偏差検出区間」中に常に閾値を超えていた場合にAFCを有効(ON)とし、閾値を下回ることがあった場合にAFCを無効(OFF)にする。
受信入力信号が断となりAFCがOFFとなった後、信号が回復してAFCがONになった時に、予め設定された周波数検出量の初期値が平均化部353で用いられるので、フレーム単位の平均化処理であってもAFCの収束時間を軽減することができる。
またデータに誤り訂正符号化等が為されて、データのランダム化が十分でなく周波数偏差の検出に誤差を生じる場合においても、フレーム単位という長時間の平均化により周波数偏差の検出に誤差を生じることがない。なお、データのランダム化が十分でない場合は、送信(変調)側で誤り訂正符号化の前段または後段にデータのスクランブル処理を行い、受信(復調)側で対応するデスクランブル処理を行うことにより前記フレーム単位の平均化処理の回数を軽減することは可能である。
Here, the operation of the AFC of this embodiment in consideration of the RSSI input will be described.
AFC processing operates in units of frames. Then, when the RSSI input value is compared with the set value and the threshold is always exceeded during the “frequency deviation detection section”, AFC is enabled (ON), and when the threshold is sometimes exceeded, the AFC is Disable (OFF).
After the received input signal is cut off and AFC is turned off, when the signal is recovered and AFC is turned on, the initial value of the preset frequency detection amount is used in the
Even when error correction coding is performed on the data and the data is not sufficiently randomized and an error occurs in the detection of the frequency deviation, an error occurs in the detection of the frequency deviation by averaging for a long time in units of frames. There is nothing. If the data randomization is not sufficient, the transmission (modulation) side performs data scrambling processing before or after error correction coding, and the reception (demodulation) side performs corresponding descrambling processing. It is possible to reduce the number of times of averaging processing for each frame.
最後に、上記各実施形態において、デジタル信号処理部30、30Aは、FPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)等のハードウエアあるいは数値演算を行なうソフトウエアの何れを用いても実現可能である。
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
Finally, in each of the above embodiments, the digital
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
11…入力端子、12…バンドパスフィルタ(BPF)、13…低雑音増幅器、14…ミキサ、15…局部発振器、16…バンドパスフィルタ(BPF)、17…増幅器、18…ローパスフィルタ(LPF)、19…A/D変換器、
20…デジタル信号処理部、21…復調処理部、22…周波数誤差検出部、23…ループフィルタ、25…局部発振器、
30、30A…デジタル信号処理部、31…直交復調処理部、311、312…乗算器、313、314…sinテーブル、32…複素周波数変換処理部、321…sinテーブル、322…cosテーブル、323〜326…乗算器、327…減算器、328…加算器、33…復調処理部、34…周波数誤差検出部、341…リミッタ、342…エッジ検出部、343…周波数カウンタ、344…誤差検出部、345…AND部、
351…フレーム同期処理、352…カウンタ用窓信号生成部、353…平均化部、354…メモリ、355…周波数補正制御部、356…RSSI閾値判定部、357…代替処理部、
41…直交変調処理部、42…ループフィルタ。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
30, 30A: Digital signal processing unit, 31: Quadrature demodulation processing unit, 311, 312 ... Multiplier, 313, 314 ... sin table, 32 ... Complex frequency conversion processing unit, 321 ... sin table, 322 ... cos table, 323 326 ... Multiplier, 327 ... Subtractor, 328 ... Adder, 33 ... Demodulation processing section, 34 ... Frequency error detection section, 341 ... Limiter, 342 ... Edge detection section, 343 ... Frequency counter, 344 ... Error detection section, 345 ... AND part,
351: Frame synchronization processing, 352: Counter window signal generation unit, 353 ... Averaging unit, 354 ... Memory, 355 ... Frequency correction control unit, 356 ... RSSI threshold determination unit, 357 ... Substitution processing unit,
41: Quadrature modulation processing unit, 42: Loop filter.
Claims (1)
入力されるデジタル信号の正と負の切り替わりを検出して一定時間カウントし、予め設定された基準値と比較して周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、
前記デジタル信号を直交復調処理する直交復調処理部と、
前記直交復調処理部の出力信号を前記周波数誤差検出部で検出された周波数誤差信号に基づいて複素周波数変換処理を行なって周波数誤差を補正する複素周波数変換処理部と を具備することを特徴とするAFC回路。 In an AFC circuit that receives a signal by a digital modulation method in which a transition every modulation period does not pass through a zero point, and corrects a frequency deviation of the received signal,
A frequency error detector that detects a positive and negative switching of the input digital signal, counts for a certain period of time, and detects a frequency error in comparison with a preset reference value;
An orthogonal demodulation processing unit for performing orthogonal demodulation processing on the digital signal;
A complex frequency conversion processing unit that performs complex frequency conversion processing on the output signal of the orthogonal demodulation processing unit based on the frequency error signal detected by the frequency error detection unit to correct the frequency error. AFC circuit.
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