JP2008011282A - 周波数制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期が確立するまでの時間を短縮し、位相ずれも防止することが可能な自動周波数制御方法等を提供する。
【解決手段】受信信号を２値データへ復調し、２値データから、第１の周波数間隔にて同期語を検出し、同期語の検出状態が所定の状態である場合には、所定の状態である周波数間隔以降の周波数間隔における同期語の検出を中止し、所定の状態である周波数間隔において、引き続き同期語を検出し、同期語の検出状態が所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定し、同期語の検出状態が所定の条件を満足しない場合には、所定の状態である周波数間隔と、所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて再度同期語を検出し、同期語の検出状態が、所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定する周波数制御方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、周波数制御方法及び制御装置に関し、特に、衛星通信システムにおいて、送信側における周波数偏差、衛星による周波数偏差及び受信側における周波数偏差を補正する際等に用いられる周波数制御方法及び制御装置に関する。

従来、衛星通信システムにおいては、データフレーム内に同期語を挿入し、その同期語を用いて位相状態の判別及び受信キャリアの認識を行っている。そして、送信側における周波数偏差、衛星による周波数偏差及び受信側における周波数偏差を補正するため、例えば、図２に示すような制御が行われている。

受信信号が入力されると、ローカル発振器を備えた自動周波数制御部（以下、適宜「ＡＦＣ部」という）２０１は、同期が確立していない場合には、そのローカル発振器の発振周波数を変化させ、同期が確立するまで周波数を固定ステップで変化させる。

同期語（以下、適宜「ＵＷ：Unique Word」という）は、図３に示すように、一定周期でデータ内に挿入され、１つのＵＷの始まりからデータの終わりまでの間隔を１フレームと呼ぶ。データ内に含まれるＵＷが、所定回数連続したフレームで検出された場合に同期確立と判断する。同期が確立した場合には、ローカル発振器の周波数の同期ステップでの変化を停止し、さらに正確な同期を確立させるため、図２の復調部２０２の出力データを用いてローカル発振器の周波数を微調整していた。

受信した信号は、ＡＦＣ部２０１によりベースバンド帯の信号に周波数変換され、ＡＦＣ部２０１の出力信号は、復調部２０２により、位相変調された信号について搬送波（以下、適宜「キャリア」という）再生及びクロック再生が行われ、２値データへ復調される。

同期語検出部２０３は、１クロック毎に受信データとＵＷとを比較し、受信データがＵＷに一致した場合には、ＵＷを検出したものと判断し、それ以外の場合にはＵＷが未検出であることを示す信号を出力する。

同期判定部２０４に同期検出信号が入力されると、フレーム間隔毎にＵＷ検出信号の有無を確認する動作へと移る。同期が確立したと判定することができる所定回数のフレーム分ＵＷを連続して検出できた場合には、同期確立となる。同期検出信号を連続して取得できずに所定回数に満たない場合には、再びＵＷ検出信号の入力を待つ動作へと戻り、同期確立までこの動作を繰り返す。

ＡＦＣ制御部２０５は、同期が一定期間確立しない場合には、次のステップで同期の判定をするためにローカル発振器の周波数を変更する。

上述の制御方法では、伝送レートが低い場合には、１フレームの間隔が長くなり、次のステップへ周波数を変更するまでの待ち時間が長くなり、その結果、同期が確立するまでに長時間を要することとなる。

これを回避するために粗いステップで周波数変更を行うと、最初のＵＷ検出から同期確立まで周波数の変動が大きく、位相ずれを起こす可能性がある。一方、細かいステップで周波数変更を行うと、同期が確率するまでにさらに長時間を要する結果となる。

そこで、例えば、特許文献１には、ＵＷを所定回数（例えば３回）連続して検出できないときに、周波数の掃引を開始し、その際の掃引速度は高速を用い、ＵＷを所定回数連続して検出したときに、局部発振信号の周波数の掃引の速度を高速から低速に切り替えることにより、掃引速度が速すぎると検出期間の間に正しい周波数を通り越して正しい周波数から遠ざかってしまうことを回避することのできる衛星通信受信装置の自動周波数制御装置が提案されている。
特開平９−１３９７５６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の自動周波数制御装置においては、ＵＷを複数回検出すると、ステップさせる周波数範囲を狭くしているが、同時にステップさせる時間も遅くしているため、同期が確立するまでに長時間を要するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、同期が確立するまでの時間を短縮し、位相ずれも防止することが可能な自動周波数制御方法等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、周波数制御方法であって、受信信号を２値データへ復調し、該２値データから、第１の周波数間隔にてＵＷを検出し、該ＵＷの検出状態が所定の状態である場合には、該所定の状態である周波数間隔以降の周波数間隔におけるＵＷの検出を中止し、前記所定の状態である周波数間隔において、引き続きＵＷを検出し、該ＵＷの検出状態が所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定し、該ＵＷの検出状態が所定の条件を満足しない場合には、前記所定の状態である周波数間隔と、該所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、前記第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて再度ＵＷを検出し、該ＵＷの検出状態が、前記所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定することを特徴とする。

そして、本発明によれば、第１の周波数間隔においての検出結果が、所定の条件を満足せず所定の状態である場合には、所定の状態である周波数間隔と、該所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて、再度ＵＷの検出を行うため、同期が確立するまでの時間を短縮することができるとともに、位相ずれも防止することが可能となる。

前記周波数制御方法において、前記所定の状態は、所定の個数以上のＵＷが連続して検出された状態とすることができる。また、前記周波数制御方法であって、前記所定の条件は、前記所定の状態を特定するために連続して検出される所定の個数を超える個数のＵＷが連続して検出されるという条件とすることができる。

さらに、本発明は、周波数制御装置であって、信号を受信する受信部と、該受信部が受信した信号を２値データに復調する復調部と、該復調部が復調した２値データから、所定の周波数間隔にてＵＷを検出する同期語検出部と、該同期語検出部による同期語検出状態により同期確立の判定を行う同期判定部と、前記同期語検出部が検出したＵＷの数を所定の期間カウントするカウンタ部と、該カウンタ部のカウント結果に基づいて、前記所定の周波数間隔を調整する制御部とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、上記のように、前記同期語検出部が検出する周波数間隔を調整することによって、同期が確立するまでの時間を短縮することが可能となるとともに、位相ずれも防止することが可能となる。

また、本発明は、周波数制御プログラムであって、受信信号を２値データへ復調するステップと、該２値データから、第１の周波数間隔にてＵＷを検出するステップと、該ＵＷの検出状態が所定の状態である場合には、該所定の状態である周波数間隔以降の周波数間隔におけるＵＷの検出を中止するステップと、前記所定の状態である周波数間隔において、引き続きＵＷを検出するステップと、該ＵＷの検出状態が所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定するステップと、該ＵＷの検出状態が所定の条件を満足しない場合には、前記所定の状態である周波数間隔と、該所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、前記第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて再度ＵＷを検出するステップと、該ＵＷの検出状態が、前記所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定するステップとを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、上記のように、第１の周波数間隔においての検出結果が、所定の条件を満足せず所定の状態である場合には、所定の状態である周波数間隔と、該所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて、再度ＵＷの検出を行うステップを設けることによって、同期が確立するまでの時間を短縮するとともに、位相ずれも防止することが可能となる。

また、前記周波数制御プログラムにおいて、前記所定の状態は、所定の個数以上のＵＷが連続して検出された状態とすることができる。さらに、前記周波数制御プログラムにおいて、前記所定の条件は、前記所定の状態を特定するために連続して検出される所定の個数を超える個数のＵＷが連続して検出されるという条件とすることができる。

以上のように、本発明によれば同期が確立するまでの時間を短縮し、位相ずれも防止することが可能な周波数制御方法等を提供することができる。

次に、本発明周波数制御方法及び制御装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明にかかる周波数制御装置１００は、ローカル発振器を有して受信信号が入力されるＡＦＣ部１０１と、ＡＦＣ部１０１から出力された信号を受信して２値のデータへ復調する復調部１０２と、復調部１０２によって復調された２値データからＵＷを検出し、その検出信号を出力する同期語検出部１０３と、同期語検出部１０３の同期語検出状態により同期確立の判定を行う同期判定部１０４と、同期語検出部１０３からの同期語検出信号により一定期間ＵＷをカウントする同期語検出カウンタ１０５と、ＡＦＣの掃引制御を行うＡＦＣ制御部１０６とで構成される。

次に、上記構成を有する周波数制御装置１００の動作について、図面を参照しながら説明する。

図１において、同期が確立していない状態で、ＡＦＣ制御部１０６は、ＡＦＣ部１０１のローカル発振器の発振周波数を粗い周波数間隔（ΔF１）で加算して周波数を変更し、同期が確立されたか否かを一定期間後判定する。同期が確立されていなければ、再度次の周波数間隔において、同様の動作を繰り返す。

ここで、ＡＦＣ制御部１０６は、同期判定部１０４の同期信号と同期語検出カウンタ１０５のデータをもとに、周波数間隔動作の制御を行う。

同期判定部１０４の同期判定がない場合には、同期語検出カウンタ１０５のカウント値より、受信すべき信号の有無を判定する。データ受信時にＵＷと同データが存在することもあり、カウント値が“１”以下となる場合には、連続したフレームで検出不可能と判断し、カウント値が“２”以上であれば連続したフレームでＵＷを検出したこととなる。

このとき、同期判定部１０４では、連続したフレームで検出できたＵＷの検出回数をカウントし、所定回数には満たないが、複数回連続したフレームでＵＷを検出することができた場合には、受信すべき信号が１間隔前と次の間隔の間にあると判定し、周波数間隔を細かくして再び同期検出を行う。

例えば、フレーム周期を１０ｍｓｅｃ、同期確立となる所定回数を“５”とした場合、ローカル発振器の周波数を変更し、各々の間隔で１００ｍｓｅｃ（所定回数の倍と規定した場合）状態保持をした後に、同期語検出カウンタ１０５のカウント値の確認を行う。

カウント値が“１”以下である場合には、受信すべき信号ではないと判断して、次の間隔へ周波数を変更する。

カウント値が“２”以上である場合には、周波数間隔の変更を停止し、所定回数である５フレーム間隔待機して、同期判定部１０４の同期確立の有無を確認する。同期している場合には、キャリアの引き込み完了と判断し、周波数変更を停止させ、復調部１０２による細かい周波数制御へと切り替える。一方、同期していない場合には、１間隔前のローカル発振器周波数と次の間隔のローカル発振器周波数との間に受信すべきキャリアが存在すると判定する。

図４に示すように、第１の周波数間隔にてローカル発振器の発振周波数センター（F）からΔF1変動させた位置で同期語検出を複数回行うが、同期確立となる５回までは至らない状態となったとする。このとき、受信すべきキャリアは、発振周波数センター（F）とF＋ΔF1×２との間に存在することになる。

そこで、Fを周波数間隔開始地点とし、第２の周波数間隔ΔF２（＝ΔF１／ｎ）となる細かい間隔での周波数変更を実施する。すなわち、図５に示すように、FとF＋ΔF1×２間でさらに細かい周波数間隔で同期検出動作を行うことにより、ΔF１間隔で行っていた周波数間隔の粗さを解消し、周波数同期を確立できる周波数へとＡＦＣを変更することが可能となる。

尚、上記実施の形態では、ローカル発振器の周波数を間隔毎に加算する動作と説明したが、予め設定する周波数を受信サーチの一番高い周波数に設定しておき、そこからローカル発振器の周波数を間隔毎に減算する動作でも同等の効果が得られる。

また、上記実施の形態では、周波数間隔を２段階に変更する場合について説明したが、周波数間隔の変更を３段階以上行うようにしてもよい。

本発明にかかる周波数制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。 従来の周波数制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明にかかる周波数制御装置のデータフレームフォーマットである。 本発明にかかる周波数制御装置の第１の周波数間隔におけるローカル発振器の状態を示す動作図である。 本発明にかかる周波数制御装置の第２の周波数間隔におけるローカル発振器の状態を示す動作図である。

符号の説明

１００ 周波数制御装置
１０１ ＡＦＣ部
１０２ 復調部
１０３ 同期語検出部
１０４ 同期判定部
１０５ 同期語検出カウンタ
１０６ ＡＦＣ制御部
２００ 周波数制御装置
２０１ ＡＦＣ部
２０２ 復調部
２０３ 同期語検出部
２０４ 同期判定部
２０５ ＡＦＣ制御部

Claims (7)

1. 受信信号を２値データへ復調し、
   該２値データから、第１の周波数間隔にて同期語を検出し、
   該同期語の検出状態が所定の状態である場合には、該所定の状態である周波数間隔以降の周波数間隔における同期語の検出を中止し、
   前記所定の状態である周波数間隔において、引き続き同期語を検出し、
   該同期語の検出状態が所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定し、
   該同期語の検出状態が所定の条件を満足しない場合には、前記所定の状態である周波数間隔と、該所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、前記第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて再度同期語を検出し、
   該同期語の検出状態が、前記所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定することを特徴とする周波数制御方法。
2. 前記所定の状態は、所定の個数以上の同期語が連続して検出された状態であることを特徴とする請求項１に記載の周波数制御方法。
3. 前記所定の条件は、前記所定の状態を特定するために連続して検出される所定の個数を超える個数の同期語が連続して検出されるという条件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方法。
4. 信号を受信する受信部と、
   該受信部が受信した信号を２値データに復調する復調部と、
   該復調部が復調した２値データから、所定の周波数間隔にて同期語を検出する同期語検出部と、
   該同期語検出部による同期語検出状態により同期確立の判定を行う同期判定部と、
   前記同期語検出部が検出した同期語の数を所定の期間カウントするカウンタ部と、
   該カウンタ部のカウント結果に基づいて、前記所定の周波数間隔を調整する制御部とを備えることを特徴とする周波数制御装置。
5. 受信信号を２値データへ復調するステップと、
   該２値データから、第１の周波数間隔にて同期語を検出するステップと、
   該同期語の検出状態が所定の状態である場合には、該所定の状態である周波数間隔以降の周波数間隔における同期語の検出を中止するステップと、
   前記所定の状態である周波数間隔において、引き続き同期語を検出するステップと、
   該同期語の検出状態が所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定するステップと、
   該同期語の検出状態が所定の条件を満足しない場合には、前記所定の状態である周波数間隔と、該所定の状態である周波数間隔の次の周波数間隔とにおいて、前記第１の周波数間隔より狭い第２の周波数間隔にて再度同期語を検出するステップと、
   該同期語の検出状態が、前記所定の条件を満足する場合には、周波数の同期が確立したものと判定するステップとを備えることを特徴とする周波数制御プログラム。
6. 前記所定の状態は、所定の個数以上の同期語が連続して検出された状態であることを特徴とする請求項５に記載の周波数制御プログラム。
7. 前記所定の条件は、前記所定の状態を特定するために連続して検出される所定の個数を超える個数の同期語が連続して検出されるという条件であることを特徴とする請求項５又は６に記載の周波数制御プログラム。

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