JP2008532434A - 無線通信のための二重ループ自動周波数制御 - Google Patents

Abstract

二重ループ自動周波数制御（ＡＦＣ）を用いた周波数制御を実行するための方法が説明される。二重ループＡＦＣは短期的周波数変動（例えば、ドップラー効果に起因）を補正する内部ループおよび長期的周波数変動（例えば、部品の許容誤差および温度変動に起因）を補正する外部ループを含む。一設計において、第１の内部ループは第１のシステム（例えば、放送システム）の周波数制御のために実施され、第２の内部ループは第２のシステム（例えば、セルラシステム）の周波数制御のために実施され、少なくとも１つの外部ループは第１および第２のシステムの受信に用いられる基準周波数を調整するために実施される。各内部ループは、関連システムに対する入力信号における周波数誤差を推定し、補正する。また各内部ループはそのシステムを受信すると動作可能とされるかもしれない。基準周波数は周波数ダウンコンバージョン、サンプリング、および／または、他の目的に用いられるかもしれない。
【選択図】 図５

Description

本出願は２００５年３月１日に出願された米国仮出願番号60/657,839、名称"Method and Apparatus for Dual-Loop Automatic Frequency Control"（二重ループ自動周波数制御のための方法と装置）および２００５年３月１１日に出願された米国仮出願番号60/660,914、名称"Automatic Frequency Controller"（自動周波数制御器）に対する優先権を主張する。これらはこの文書の譲受人に譲渡され、これによって、ここに参照として明白に組み込まれている。

本開示は、一般に通信に関する。より詳細には、無線通信のための自動周波数制御（ＡＦＣ）に関する。

無線通信において、送信機は伝送に一層適した無線周波数（ＲＦ）変調信号を発生するためにデータでＲＦ搬送波信号を変調する。次に、送信機はＲＦ変調信号を無線チャンネルを介して受信機へ送信する。送信された信号は１つ以上の伝搬経路を経由して受信機に達するかもしれない。この経路は見通し内経路、および／または、反射経路を含むかもしれない。無線チャンネルの特性はフェージングおよびマルチパスのような種々の現象によって時間と共に変化するかもしれない。その結果、伝送された信号は種々のチャンネル状態を通過し、時間と共に異なる振幅および／または位相で受信されるかもしれない。

受信機は送信信号を受信し、受信信号を局部発振器（ＬＯ）でダウンコーバートし、ダウンコンバートされた信号を処理して送信機から送られたデータを復元する。通常、受信機は、ＬＯ信号における周波数誤差を推定し、この周波数誤差を補正するための周波数制御（例えば周波数の捕捉および追跡）を実行する。この周波数誤差は、受信機回路部品の許容誤差、温度変動、受信機および／または送信機の動きに起因するドップラー効果のような種々の要素に原因があるかもしれない。周波数精度に関する要求が厳しい場合、周波数制御は解決すべき困難な問題であるかもしれない。また、受信機が送信機からデータを断続的に受信する場合、周波数制御は複雑であるかもしれない。

したがって、当業者には無線通信のための周波数制御を急速にかつ高信頼に実行するための方法に対する要求がある。

二重ループＡＦＣを用いた周波数制御を実行するための方法がここに説明される。二重ループＡＦＣは短期的周波数変動（例えば、ドップラー効果に起因）を補正する内部ループおよび長期的周波数変動（例えば、部品の許容誤差および温度変動に起因）を補正する外部ループを含む。これらの方法は、１つ以上の通信システム、例えば放送システム、セルラシステム、および／または、衛星測位システムを受信する際の周波数制御のために用いられるかもしれない。また、これらの方法はバースト性伝送を受信する際の周波数制御のためにも用いられるかもしれない。

１つの態様において、二重ループＡＦＣは複数のシステムの周波数制御に用いられる。一実施例において、第１の内部ループは第１のシステム（例えば、放送システム）の周波数制御のために実施され、第２の内部ループは第２のシステム（例えば、セルラシステム）の周波数制御のために実施され、少なくとも１つの外部ループは第１および第２のシステムを受信するために用いられる基準周波数を調整するために実施される。基準周波数は、基準発振器（例えば、ＴＣ−ＶＣＸＯ）で発生され、周波数ダウンコンバージョン、サンプリング、および／または他の目的に用いられるかもしれない。第１の内部ループは第１のシステムに対する第１の入力信号における周波数誤差を推定し補正する。第２の内部ループは第２のシステムに対する第２の入力信号における周波数誤差を推定し補正する。第１および第２の内部ループはそれぞれ第１および第２のシステムを受信する時に動作可能とされるかもしれない。独立した第１および第２の外部ループはそれぞれ第１および第２のシステムに対して実施されるかもしれない。また、１つの外部ループは基準周波数を更新するために選択されるかもしれない。代替的には、単一の外部ループが両システムに対して実施され、第１および／または第２の内部ループにより更新されるかもしれない。内部および外部ループの代表的設計を以下に説明する。

もう１つの態様において、二重ループＡＦＣはデータがバーストで受信されるバースト性伝送の周波数制御に用いられる。一実施例において、ＡＦＣ内部ループはデータの各バーストの間に各内部ループ更新時点で更新され、ＡＦＣ外部ループは、各外部ループの更新時点で更新される。内部ループは、データのバースト内の周波数誤差を推定し、補正する。外部ループは、データのバーストを受信するために用いる基準周波数における周波数誤差を推定し、補正する。内部ループは、例えばデータのバーストの間に受信される各ＯＦＤＭシンボルによって更新されるかもしれない。外部ループは、例えばデータの各バーストの終了時に更新されるかもしれない。

本発明の種々の態様および実施例は以下により詳細に説明される。

同じ参照記号は全般にわたり同一として取り扱う図面と共に、本発明の特徴および本質は、以下に記載された詳細な説明からより明らかになるだろう。

［代表的」という言葉は、ここでは「例、実例、または例証として役立つこと」を意味するために用いられる。ここで「代表的」と説明されたいかなる実施例または設計も、必ずしも他の実施例より好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。

図１に複数の通信システムと交信可能な端末１１０を示す。これらのシステムはセルラシステム１２０、放送システム１３０、衛星測位システム１４０、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）システム（図１に図示しない）、他のシステム、またはそれらの組み合わせを含むかもしれない。

セルラ方式１２０は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）システム、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）システム、単一搬送波ＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム、または他のセルラシステムであるかもしれない。ＣＤＭＡシステムは、ｃｄｍａ２０００、広帯域−ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）その他のような無線技術を利用するかもしれない。ｃｄｍａ２０００はＩＳ-９５、ＩＳ-２０００およびＩＳ-８５６規格を含む。ＴＤＭＡシステムは、広域移動体通信（ＧＳＭ）、ディジタル先進移動電話システム（Ｄ−ＡＭＰＳ）その他のような無線技術を利用するかもしれない。Ｄ−ＡＭＰＳはＩＳ−１３６およびＩＳ−５４規格を含む。これらの種々のシステム、無線技術、および規格は当業者に周知である。セルラシステム１２０は、Ｗ-ＣＤＭＡを実施するユニバーサル移動電話システム、ＩＳ-２０００および／またはＩＳ-９５を実施するＣＤＭＡ２０００ １ｘ、ＩＳ-８５６を実施するＣＤＭＡ２０００ １ｘＥＶ-ＤＯシステム、ＧＳＭシステム、または他のシステムであるかもしれない。

放送システム１３０は、ＭｅｄｉａＦＬＯシステム、携帯向けディジタルビデオ放送（ＤＶＢ-Ｈ）システム、地上テレビ放送用統合ディジタル放送（ＩＳＤＢ-Ｔ）システム、または他の放送システムであるかもしれない。これらの放送システムは当業者に周知である。

衛星測位システム１４０は、米国全地球測位システム（ＧＰＳ）、ロシアのＧｌｏｎａｓｓシステム、ヨーロッパのガリレオシステム、または他の衛星測位システムであるかもしれない。ＧＰＳは、地球を回る適切な間隔に配置した２４個の衛星といくつかの予備衛星の集合体である。各ＧＰＳ衛星は、地上の受信機が、十分な数の衛星（通常４個）に対する測定値およびそれら衛星の既知の位置に基づいて、受信機の位置を正確に推定することを可能とする符号化された信号を送信する。

図１に示すように、セルラシステム１２０は、カバレッジ内の端末に対する通信をサポートする多数の基地局１２２を含む。基地局は通常、端末と交信するために用いられる固定局であり、基地局送受信機サブシステム（ＢＴＳ）、ノードＢ、アクセスポイントなどと呼ばれるかもしれない。放送システム１３０は、カバレッジ内の端末へデータを放送する多数の放送局１３２を含む。基地局１２２および放送局１３２は、異なる場所（図１に示すように）にあるかもしれないし、同じ場所を共用するかもしれない（図１には示さない）。衛星測位システム１４０は、位置決定のために用いられる信号を送信する多数の衛星１４２を含む。

端末１１０は、固定または移動であるかもしれない。また、それは移動局、ユーザ機器、移動機器などと呼ばれるかもしれない。端末１１０は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線モデム、無線通信装置、携帯装置、加入者ユニットなどであるかもしれない。明快さのために、以下の記述の多くは、端末１１０がＣＤＭＡシステム（ＵＭＴＳシステムまたはＣＤＭＡ １ｘシステムであるかもしれない）、ＭｅｄｉａＦＬＯシステム、およびＧＰＳと交信できるような実施例に関するものである。

図２に放送システム１３０に用いられるかもしれない代表的スーパーフレーム構造２００を示す。図２に示す実施例において、伝送タイムラインは、各スーパーフレームが特定の継続時間、例えば約１秒、を有しているスーパーフレームに分割される。各スーパーフレームは時分割多重（ＴＤＭ）パイロット用のフィールド２１２、オーバヘッド／制御情報用のフィールド２１４、およびトラヒックデータ用のＮ≧１のＮ個のフレームを持つフィールド２１６を含む。また、スーパーフレームは図２には示さない、異なるおよび／または付加的フィールドを含むかもしれない。

図２に示す実施例において、ＴＤＭパイロットはＬ個の時間領域サンプルを含むＳ個の同一のパイロットシーケンスで構成される。ここで、Ｓ＞１およびＬ＞１である。ＴＤＭパイロットは、（１）Ｌ個の時間領域サンプルを持つパイロットシーケンスを得るために、Ｌ個の変調シンボルにＬ点逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を実行することと、（２）そのパイロットシーケンスをＳ回繰り返すこととによって生成されるかもしれない。ＴＤＭパイロットは、信号検出、フレーム同期、初期周波数誤差推定、時間粗同期、および／または他の目的に用いられるかもしれない。

オーバヘッド情報は、オーバヘッド情報を送信する放送局の識別情報、データチャネルがスーパーフレームのフレームのどこにおよびどのように送られるか、および／または他の情報を伝えるかもしれない。データチャネルはＮ個のフレームで、オーバヘッド情報によって示される周波数および時間の位置で送られる。各データチャンネルは、ビデオ、オーディオ、テレテキスト、データ、ビデオ／オーディオクリップ、その他のような任意の形式のデータを伝送するかもしれない。端末１１０は放送システム１３０から１つ以上の特定のデータチャンネルを受信することに関心があるかもしれない。端末１１０は、各所望のデータチャンネルがどこで送られるかを、例えば、オーバヘッド情報および／またはデータチャネルで送られるデータに基づいて確認するかもしれない。端末１１０は電池の節電のために多くの時間スリープ状態になり、所望の（複数の）データチャネルを受信するために周期的に起動するかもしれない。

図２に示す実施例において、データは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を用いて送信される。ＯＦＤＭはシステム帯域幅を複数（Ｋ個）のトーン、ビンその他で呼ばれる直交副搬送波に分割する。各副搬送波はデータで変調されるかもしれない。各フレームは複数（Ｍ個）のＯＦＤＭシンボルを伝送する。ＯＦＤＭシンボルは、（１）ＯＦＤＭシンボルのデータ部分に関するＫ個の時間領域サンプルを得るために、Ｋ個の変調シンボルにＫ点高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を実行することと、（２）データ部分の最後のＣ個のサンプルを、ＯＦＤＭシンボルの循環プレフィックスを形成するために複写することとにより生成されるかもしれない。このデータ部分は有効部分、変換シンボルなどと呼ばれる。また、窓掛け／フィルタリングも循環プレフィックスおよびデータ部分に実行されるかもしれない。ＯＦＤＭシンボルは窓掛け無しでＫ＋Ｃ個のサンプル、または窓掛け付でＫ＋Ｃ個より多いサンプルを含むかもしれない。

一実施例において、Ｋ＝４０９６、Ｃ＝５１２、従って各ＯＦＤＭシンボルは窓掛け前に４６０８個の時間領域サンプルを含む。一実施例において、Ｌ＝１２８、Ｓ＝３６、従ってＴＤＭパイロットは長さ１２８の３６個の同一パイロットシーケンスを含む。Ｋ、Ｃ、Ｌ、およびＳに対して他の値も用いられるかもしれない。

図２は特定のスーパーフレーム構造を示す。ここに説明する周波数制御手法は他のフレームおよびスーパーフレーム構造に対しても用いられるかもしれない。

図３に端末１１０の一実施例のブロック図を示す。この実施例において、端末１１０はセルラシステムから信号を受信するためのアンテナ３１０ａおよび受信機３２０ａと、放送システムからの信号を受信するためのアンテナ３１０ｂおよび受信機３２０ｂと、さらにＧＰＳ衛星からの信号を受信するためのアンテナ３１０ｃおよび受信機３２０ｃとを含む。一般に、端末１１０は任意の数のシステムに対する任意の数のアンテナおよび任意の数の受信機を含むかもしれない。１つのアンテナがこれらのシステムに対して適当な性能を提供できる場合、複数のシステムはその１つのアンテナを共有するかもしれない。また、これらのシステムが同時に受信されない場合、複数のシステムは１つの受信機を共有するかもしれない。また、与えられたシステムに対して、複数のアンテナおよび／または複数の受信機が、例えば異なる周波数帯（例えばセルラおよびＰＣＳ帯域）の信号を受信するために用いられるかもしれない。

放送システムに対して、アンテナ３１０ｂは放送局によって送信された信号を受信し、受信ＲＦ信号を受信機３２０ｂに送る。受信機３２０ｂの内部で、低雑音増幅器（ＬＮＡ）３２２ｂは受信ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号を出力する。フィルタ３２２ｂは目的の帯域内の信号成分を通過させかつ帯域外雑音および不要信号を除去するために、増幅されたＲＦ信号をフィルタリングする。ダウンコンバータ３２４ｂはフィルタリングされたＲＦ信号をＬＯ発振器３４４からのＬＯ信号Ｂ_ＬＯでダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号を出力する。Ｂ_ＬＯ信号の周波数は目的のＲＦチャネル内の信号成分がベースバンドまたはほぼベースバンドへダウンコンバートされるように選択される。低域フィルタ３２６ｂは目的の帯域内の信号成分を通過させかつ雑音および不要信号を除去するために、ダウンコンバートされた信号をフィルタリングする。増幅器３２６ｂはフィルタリングしたベースバンド信号を増幅し、出力ベースバンド信号を出力する。アナログ-ディジタル変換器（ＡＤＣ）３２８ｂは出力ベースバンド信号をディジタル化し、データプロセッサ３３０へ入力サンプルＢ_ｉｎを出力する。

アンテナ３１０ａおよび受信機３２０ａはセルラシステムの基地局によって送信された信号を同様に受信し、処理し、データプロセッサ３３０へ入力サンプルＣ_ｉｎを出力する。アンテナ３１０ｃおよび受信機３２０ｃは、ＧＰＳ衛星によって送信された信号を受信し、処理し、データプロセッサ３３０へ入力サンプルＧ_ｉｎを出力する。簡単さのために図３に示さないが、入力サンプルＢ_ｉｎ、Ｃ_ｉｎおよびＧ_ｉｎは、同相（Ｉ）および直交（Ｑ）成分をもつ複素値サンプルであるかもしれない。

図３に受信機３２０ａ、３２０ｂ、および３２０ｃのための特定の設計を示す。一般に、受信機はスーパヘテロダイン方式または直接変換方式を実施するかもしれない。スーパヘテロダイン方式において、受信ＲＦ信号は複数の段階で、例えば、１つの段でＲＦから中間周波（ＩＦ）へ、次に他の段でＩＦからベースバンドへダウンコンバートされる。図３に示す直接変換方式において、受信ＲＦ信号はＲＦから直接ベースバンドへ一段でダウンコンバートされる。スーパヘテロダインおよび直接変換方式は、異なる回路ブロックおよび異なるＬＯ周波数を用いるかもしれない。

一般に、受信機は１段以上の増幅器、フィルタ、ミクサその他で信号調整を実行するかもしれない。受信機は図３に示さない、異なるおよび／または付加的回路ブロックを含むかもしれない。

データプロセッサ３３０は入力サンプルＢ_ｉｎ、Ｃ_ｉｎおよびＧ_ｉｎを処理し、各システムに出力データを提供する。各システムのための処理はそのシステムが用いる無線技術に依存しており、復調、復号その他を含むかもしれない。データプロセッサ３３０は図３において単一のプロセッサとして示したが、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プロセッサ、その他を含むかもしれない。

ＡＦＣユニット３４０は、基準発振器３４２の周波数誤差を推定し、以下に述べるように、周波数制御信号Ｆ_ｃｔｒｌを発生する。基準発振器３４２は正確な周波数ｆ_ｒｅｆを持つ基準信号を発生する。基準発振器３４２は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）、電圧制御ＴＣＸＯ（ＶＣ−ＴＣＸＯ）、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、または他の形式の発振器であるかもしれない。ＬＯ発生器３４４は基準信号を受け、受信機３２０ａ、３２０ｂ、および３２０ｃ用のＬＯ信号を発生する。クロック発生器３４６は基準信号を受け、ＡＤＣ３２８ａ、３２８ｂ、および３２８ｃ用のサンプリングクロックを発生する。ＬＯ発生器３４４およびクロック発生器３４６は、当業者に周知のように、各々ＶＣＯ、位相同期ループ（ＰＬＬ）、分周器、その他で実施されるかもしれない。

制御器／プロセッサ３５０は端末１１０の種々のユニットの動作を指示する。コントローラ／プロセッサ３５０は、どのシステムを受信するか、および各システムに対してどのチャンネルを受信するかを決定するかもしれない。メモリ３５２は端末１１０用プログラムコードおよびデータを格納する。

図３に示す実施例において、基準発振器３４２は全システム用のサンプリングクロックと同様にＬＯ信号を発生するために用いられる基準周波数ｆ_ｒｅｆを出力する。全システム用に単一の基準発振器を用いることは、費用、電力、および面積を削減し、端末１１０における動作をさらに簡素化するかもしれない。

各システム（例えば、各基地局、各放送局、および各衛星）の各送信機は通常正確なＲＦ周波数と正確なデータレートで送信する。端末の基準発振器は比較的正確であるが、部品の許容誤差、温度変動、および他の要素に起因する周波数誤差を有するかもしれない。さらに、与えられた送信機と端末の間に、端末および／または送信機の動きで引き起こされるドップラー効果に起因する周波数誤差が存在するかもしれない。部品の許容誤差および温度変動による周波数誤差は、通常は遅い速度で変動し、すべてのシステムに共通である。ドップラー効果による周波数誤差は、より速い速度で変動し、異なる送信機に対して異なるかもしれない。

１つの態様において、二重ループＡＦＣは端末での周波数制御のために用いられる。二重ループＡＦＣは、（１）例えばドップラー効果に起因する短期的周波数変動を補正する内部ループ、および（２）例えば部品の許容誤差および温度変動に起因する長期的周波数変動を補正する外部ループを含む。二重ループＡＦＣは、どのシステムを受信しているかにかかわらず、受信中のすべてのシステムに対して良好な特性が得られるように制御されるかもしれない。

図４に図３におけるＡＦＣユニット３４０の一実施例のブロック図を示す。この実施例において、ＡＦＣユニット３４０は、セルラシステム用の内部ループおよび外部ループ並びに放送システム用の内部ループおよび外部ループを実施する。基準発振器は、セルラシステム用外部ループまたは放送システム用外部ループのいずれかで駆動される。

ＡＦＣユニット３４０の内部で、内部ループユニット４１０ａは、セルラシステムに対する入力サンプルＣ_ｉｎを受け、基地局と端末間の短期的周波数誤差を推定し、入力サンプルＣ_ｉｎ中のこの周波数誤差を補正し、出力サンプルＣ_ｏｕｔをセルラ用復調器（Ｄｅｍｏｄ）４５０ａへ提供し、さらにセルラシステムに関する短期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｃｉｎを出力する。同様に、内部ループユニット４１０ｂは、放送システムに対する入力サンプルＢ_ｉｎを受け、基地局と端末間の短期的周波数誤差を推定し、入力サンプルＢ_ｉｎ中のこの周波数誤差を補正し、出力サンプルＢ_ｏｕｔを放送用復調器（Ｄｅｍｏｄ）４５０ｂへ提供し、さらに放送システムに関する短期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｂｉｎを出力する。ユニット４１０ａおよび４１０ｂはそれぞれセルラおよび放送システム用の内部ループを実施する。

外部ループユニット４２０ａは、セルラシステムに関する短期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｃｉｎを受け、端末における長期的周波数誤差を推定し、長期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｃｏｕｔをモード選択器４３０へ送る。同様に、外部ループユニット４２０ｂは、放送システムに関する短期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｂｉｎを受け、端末における長期的周波数誤差を推定し、長期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｂｏｕｔをモード選択器４３０へ送る。選択器４３０は、Ｍｏｄｅ＿ｓｅｌ制御信号に基づいてＦ_ＣｏｕｔまたはＦ_Ｂｏｕｔの周波数誤差推定値のいずれかを選択し、基準発振器用のＦ_ｃｔｒｌ制御信号を発生する。Ｆ_ｃｔｒｌ信号は、アナログ信号またはディジタル信号であるかもしれない。選択器４３０はアナログ-ディジタル変換、レベルシフト、スケーリングその他の信号調整を実行するかもしれない。また、選択器４３０はパルス幅変調（ＰＷＭ）された制御信号を発生するかもしれない。

図４は２個の外部ループが２つのシステムに対して保有され、基準発振器が１つのシステムに対する外部ループに基づいて調整される一実施例を示している。もう１つの実施例において、単一の外部ループが両システムに対して保有され、基準発振器がこの単一の外部ループに基づいて調整される。この外部ループは、２つのシステムに対する内部ループからのＦ_ＢｉｎおよびＦ_Ｃｉｎの周波数誤差推定値を受信し、外部ループはこれらの周波数誤差推定値に基づいて単一のＦ_ｏｕｔを発生するかもしれない。

表１は端末に関する２つのモードの動作の一覧表である。セルラおよび放送モードにおいて、端末は同時にセルラおよび放送システムを受信する。放送のみのモードにおいて、端末はセルラ方式ではなく、放送システムを受信する。端末は、端末がセルラシステムを受信するが放送システムは受信しないセルラのみのモード（表１には示されない）で動作するかもしれない。また、端末はいかなる動作モードでもＧＰＳを受信するかもしれない。

また、表１は各動作モードに対する内部および外部ループを動作させる実施例の一覧である。セルラおよび放送モードにおいて、セルラおよび放送システム用の内部ループは動作可能とされ、これらのシステムに対する短期的周波数誤差を追跡する。またセルラシステム用の外部ループのみが基準発振器を制御するように動作可能とされる。放送のみのモードにおいて、セルラシステム用の内部および外部ループは無効とされ、放送システム用の内部および外部ループが動作可能とされ、かつ基準発振器は放送システム用の外部ループによって制御される。

図４および表１は基準発振器がセルラシステムまたは放送システムのいずれかによって制御される実施例を示す。他の実施例において、基準発振器は異なるおよび／または付加的システムによって制御されるかもしれない。例えば、端末がセルラまたは放送ではなくＧＰＳを受信する場合、基準発振器はＧＰＳ信号に基づいて動作するＡＦＣユニットによって制御されるかもしれない。明快さのために、以下の説明は図４および表１に示す実施例に対するものである。

セルラおよび放送システム用の内部および外部ループは種々の方法で実施されるかもしれない。放送システム用の内部および外部ループのための代表的な設計を以下に説明する。

図５に放送システム用の内部ループユニット４１０ｂおよび外部ループユニット４２０ｂの実施例のブロック図を示す。内部ループユニット４１０ｂの内部において、入力サンプルＢ_ｉｎは位相回転器５１０および初期周波数誤差推定器５２０に提供される。推定器５２０は指示される度に初期周波数誤差推定値

を導出し（例えば、ＴＤＭパイロットに基づいて）、初期周波数誤差推定値をマルチプレクサ（Ｍｕｘ）５４６の１つの入力へ送る。位相回転器５１０は、各入力サンプルＢ_ｉｎを位相累積器からの位相値θ_ｋだけ回転し、位相回転した出力サンプルＢ_ｏｕｔを出力する。放送システムに対して周波数ロックが実現すると、出力サンプルは多くの短期的周波数誤差が除去された状態となっている。周波数誤差推定器５３０は例えば受信ＯＦＤＭシンボルに基づいて周波数誤差推定値

を導出する。周波数誤差推定値は出力サンプルにおける残留周波数誤差を表す。周波数ロック検出器５３２は放送システムに対して周波数ロックが得られたかどうかを決定する。

ループフィルタ５４０は周波数誤差推定値

をフィルタリングし、放送システムに対する短期的周波数誤差を表すＦ_Ｂｉｎを出力する。ループフィルタ５４０の内部において、乗算器５４２は周波数誤差推定値

と内部ループ利得αを乗算する。加算器５４４は乗算器５４２の出力と周波数レジスタ５４８の出力を加算する。マルチプレクサ５４６はもう１つの入力で加算器５４４の出力を受け、加算器５４４の出力または初期周波数誤差推定値

のいずれかを出力する。周波数レジスタ５４８はマルチプレクサ５４６の出力を格納し、短期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｂｉｎを出力する。位相累積器５１２は各サンプル期間における短期的周波数誤差推定値を累積し、各入力サンプル対する位相補正値を出力する。

外部ループのユニット４２０ｂ内部において、周波数累積器５５０はレジスタ５４８からの周波数誤差推定値Ｆ_Ｂｉｎを累積し、累積周波数誤差を出力する。カウンタ５５２はＦ_Ｂｉｎが累積器５５０で累積された回数を計数する。ユニット５５４は累積された周波数誤差を累積の回数で割り算し、平均周波数誤差推定値

を出力する。ループフィルタ５６０は平均周波数誤差推定値をフィルタリングし、基準周波数における長期的周波数誤差を表すＦ_Ｂｏｕｔを出力する。ループフィルタ５６０の内部において、乗算器５６２は平均周波数誤差推定値と外部ループ利得βを乗算する。ユニット５６４は、いずれの更新期間においても外部ループへの調整量を制約するために、乗算器５６２の出力を特定の範囲内に制限するかもしれない。また、ユニット５６４は乗算器５６２の出力をスケーリングするかもしれない。加算器５６６は周波数レジスタ５７０の出力とユニット５６４の出力を加算する。周波数レジスタ５７０は加算器５６６の出力を格納し、長期的周波数誤差推定値Ｆ_Ｂｏｕｔを出力する。

放送システム用の内部および外部ループは以下のように動作するかもしれない。端末が最初に起動、または最初に放送システムに調整すると、推定器５２０は端末において多くの短期的および長期的周波数誤差を取り込んだ初期周波数誤差推定値

を導出する。周波数レジスタ５４８は初期周波数誤差推定値を格納する。位相累積器５１２はレジスタ５４８からの周波数誤差に起因する各サンプル期間の移相量を計算する。位相回転器５１０は各入力サンプルを位相累積器５１２からの移相量だけ回転させる。その後、各受信ＯＦＤＭシンボルに対し、推定器５３０はそのＯＦＤＭシンボルに対する出力サンプルに基づいて周波数誤差推定値

を導出する。周波数誤差推定値

は内部ループ利得αによってスケーリングされ、加算器５４４およびマルチプレクサ５４６を経由して周波数レジスタ５４８によって累積される。したがって、周波数レジスタ５４８は初期周波数誤差推定値で初期化され、その後、各受信ＯＦＤＭシンボルからの周波数誤差推定値で更新される。

一実施例において、外部ループ４２０ｂは各フレームにおいて更新される。周波数累積器５５０、カウンタ５５２、および周波数レジスタ５７０は各フレームの開始時点でゼロにリセットされる。その後、周波数累積器５５０は各ＯＦＤＭシンボル期間において図２に示すスーパーフレーム構造に対して１フレームにＭ回まで周波数レジスタ５４８の出力を累積する。カウンタ５５２はレジスタ５４８の出力が累積器５５０によって累積される度に１だけ増加する。各フレームの終了時に、ユニット５５４は平均周波数誤差推定値

を計算する。これは次に、外部ループ利得βによりスケーリングされ、ユニット５６４で制限および／またはスケーリングされ、加算器５６６を経由して周波数レジスタ５７０により累積される。周波数レジスタ５７０は各フレームの平均周波数誤差推定値のスケーリング版で更新される。

上述の実施例において、各入力サンプルに位相回転が実行され、各ＯＦＤＭシンボル期間に内部ループが更新され、各フレーム内で外部ループが更新される。内部および外部ループは別の頻度で更新されるかもしれない。一般に、内部ループは周波数誤差推定値が得られる場合にはいつも更新されるかもしれない。また、外部ループは平均周波数誤差推定値が得られる場合はいつも更新されるかもしれない。例えば、外部ループはデータのバーストの受信後に更新されるかもしれない。また、内部および外部ループは、以下に説明するように、異なるモード例えば捕捉モードおよび追跡モードで動作されるかもしれない。

放送システムに対する入力サンプルは以下で表されるかもしれない。

ここでｓ（ｋ）はサンプル期間ｋ内に送信されたサンプル、ｘ（ｋ）はサンプル期間ｋに対する入力サンプル、ｎ（ｋ）は入力サンプルｘ（ｋ）に対する雑音である、Δｆは周波数誤差、φは任意の位相、Ｔ_ｓは１サンプル期間である。

図２に示すように、ＴＤＭパイロットはＳ個の同一のパイロットシーケンスを含む。したがって、伝送されたサンプルはＴＤＭパイロットの期間は周期的であり、ｓ（ｋ）＝ｓ（ｋ＋Ｌ）である。この場合、入力サンプルに関する相関は以下のように表されるかもしれない。

ここで、ｎ（ｋ）は後処理された雑音である。（２）式は、周波数誤差Δｆは入力サンプルｘ（ｋ）と遅延入力サンプルｘ（ｋ＋Ｌ）の相関を取ることにより分離されることを示している。

遅延相関は以下のように各パイロットシーケンスに対して実行されるかもしれない。

ここでＸ_ｌ（ｉ）＝ｘ（ｉ＋ｌ・Ｌ＋ｋ_ｓ）はｌ番目のパイロットシーケンスに対するｉ番目の入力サンプル、
ｋ_ｓは第１のパイロットシーケンスの開始時点に対するサンプルインデックス、
Ｃ_ｌはｌ番目のパイロットシーケンスに対する相関結果である。

複数パイロットシーケンスに対する相関結果は次式のように累積されるかもしれない。

ここでＳ′は遅延相関が実行された回数であり、Ｓ′＜Ｓ、
Ｃ_ｉｎｉｔはすべてのパイロットシーケンスに対する累積相関結果である。

（４）式は、Ｓ′回の相関結果についてコヒーレント累積を実行し、複素値であるＣ_ｉｎｉｔを与える。

次に、初期周波数誤差推定値は累積相関結果に基づいて、以下のように導出されるかもしれない。

ここでＧ_Ｌは検出器利得であり、Ｇ_Ｌ＝２π・Ｌ・Ｔ_ｓである。

第１のパイロットシーケンスの始まりは入力サンプルにスライディング相関を実行し、スライディング相関のピークを検出することによって確認されるかもしれない。入力サンプルはバッファリングされるかもしれない。また、（３）式の遅延相関はＴＤＭパイロットが検出された後にすべてのパイロットシーケンスに対して実行されるかもしれない。代替的に、ＴＤＭパイロットはパイロットシーケンスのいくつかを用いて検出されるかもしれない。また、初期周波数誤差推定値は残りのパイロットシーケンスを用いて導出されるかもしれない。

図６に図５の初期周波数誤差推定器５２０の一実施例のブロック図を示す。本実施例において、遅延相関器６１０は放送システムに対する入力サンプルＢ_ｉｎを受け、（４）式に示す遅延相関を実行する。遅延相関器６１０の内部において、入力サンプルはＬサンプルの遅延線６１２および乗算器６１６に提供される。遅延線６１２は各入力サンプルをパイロットシーケンスの長さであるＬサンプル期間だけ遅延させる。ユニット６１４は遅延線６１２からの各遅延サンプルの複素共役値を出力する。乗算器６１６は各入力サンプルとユニット６１４からの対応する出力を乗算し、各サンプル期間の積

を出力する。ピーク検出器６２０は、ＴＤＭパイロットを検出し、第１のパイロットシーケンスの始まりに対するサンプルインデックスｋ_ｓを出力する。累積器６１８は１パイロットシーケンスについてＬサンプル期間にわたり乗算器６１６の出力を累積し、各パイロットシーケンスに対する相関結果Ｃ_ｌを出力する。

加算器６３２およびレジスタ６３４で形成される累積器６３０は、Ｓ′パイロットシーケンスについての遅延相関器６１０からの相関結果を累積し、累積結果Ｃ_ｉｎｉｔを出力する。ａｒｃｔａｎユニット６４０はＣ_ｉｎｉｔの逆正接を計算する。スケーリングユニット６４２は、ａｒｃｔａｎユニット６４０の出力をスケーリングし、初期周波数誤差推定値

を出力する。

各ＯＦＤＭシンボルは、図２に示すように、データ部分の最後のＣ個のサンプルと同一の循環（循環）プレフィックスを含む。したがって、循環プレフィックス期間のサンプルは周期的であり、その結果ｓ（ｋ）＝ｓ（ｋ＋Ｋ）である。周波数誤差推定値は、循環プレフィックスに基づいて各ＯＦＤＭシンボルに対して以下のように計算されるかもしれない。

ここでｙ_ｍ（ｉ）はｍ番目ＯＦＤＭシンボルに対するｉ番目の出力サンプル、

はｍ番目のＯＦＤＭシンボルに対する周波数誤差推定値、
Ｃ′は相関が実行されたサンプルの数であり、Ｃ′≦Ｃである。

（６）式の虚部Ｉｍ［ ］は（５）式の逆正接の近似である。この近似は（６）式の角括弧の中の値が小さいとき、すなわち通常は周波数ロックが得られた場合、適度に正確である。

各ＯＦＤＭシンボルの開始は時間追跡ループにより決定される。時間追跡ループは当業者に周知であってここでは説明しない。（６）式における累積は循環プレフィックスのＣ個のサンプルのすべてまたはサブセットに実行されるかもしれない。

図７に図５の周波数誤差推定器５３０の実施例のブロック図を示す。本実施例において、遅延相関器７１０は、放送システムに対する出力サンプルＢ_ｏｕｔを受け、（６）式の角括弧の中に示される遅延相関を実行する。遅延相関器７１０は遅延線７１２、複素共役ユニット７１４、乗算器７１６、および累積器７１８を含む。これらは図６の遅延相関器６１０内のユニット６１２、６１４、６１６、および６１８とそれぞれ類似の方法で動作する。しかし、遅延線７１２は各出力サンプルをデータ部分の長さであるＫサンプル期間だけ遅延させる。累積器７１８は循環プレフィックスのＣ′サンプル期間にわたって乗算器７１６の出力を累積し、各ＯＦＤＭシンボルに対する相関結果Ｃ_ｍを出力する。ユニット７２０は周波数誤差推定値

として相関結果Ｃ_ｍの虚部を出力する。

図６および図７はそれぞれ周波数誤差推定器５２０および５３０の代表的実施例を示す。図６の実施例は初期周波数誤差推定値を導出するためにＴＤＭパイロットの周期的な性質に頼る。図７の実施例は周波数誤差推定値を導出するために各ＯＦＤＭシンボルにおける循環プレフィックスの周期的性質に頼る。一般に、周波数誤差推定は、伝送される信号の構造、伝送される信号に用いられる技術、および／または他の要因に依存する種々の方法で実行されるかもしれない。

再び図５を参照して、周波数レジスタ５４８は放送システムに対する現時点の周波数誤差推定値

を出力する。位相累積器５１２は、この各サンプル期間の周波数誤差推定値を累積し、

で与えられるかもしれない位相値を出力する。位相回転器５１０は各入力サンプルを次式のように回転するかもしれない。

y_I(k) + jy_Q (k) = [x_I(k) + jx_Q (k)]・[ cosθ_k+jsinθ_k] 式（７）
ここで、x(k) =x_I(k) + jx_Q (k) はサンプル期間ｋの複素入力サンプル、y(k) = y_I(k) + jy_Q (k) はサンプル期間ｋの複素出力サンプルである。（７）式における複素乗算は４つの実数による乗算および２つの実数による加算で実行されるかもしれない。

周波数ロック検出器５３２は種々の方法で周波数ロックを検出するかもしれない。一実施例において、検出器５３２は初めに、カウンタをゼロにリセットする。その後、検出器５３２は推定器５３０からの各周波数誤差推定値

をしきい値Δｆ_ｔｈと比較し、周波数誤差推定値がしきい値より小さい場合カウンタを進め、そうでなければカウンタを戻す。カウンタが最大値に達した場合、検出器５３２は周波数ロックを宣言し、カウンタがゼロに達した場合、ロックの喪失を宣言する。カウンタのビット数およびしきい値Δｆ_ｔｈは良好なロック検出特性を得るように選択されるかもしれない。また、周波数ロックは他の方法で検出されるかもしれない。

一実施例において、放送システムのためのＡＦＣは捕捉モードまたは追跡モードで動作されるかもしれない。両ループモードはセルラおよび放送双方を受信する場合または放送のみを受信する場合に適用可能であるかもしれない。明快さのために、以下の説明は放送のみを受信する場合に関する。

一実施例において、内部および外部ループは捕捉および追跡モードにおいて共に動作可能であり、２つのモードにおける内部および／または外部ループに対して異なるパラメータ値が用いられるかもしれない。内部ループにおいて、同じ内部ループ利得αが両モードに用いられるかもしれない。代替的に、より大きい内部ループ利得が捕捉モードに用いられ、より小さい内部ループ利得が追跡モードに用いられるかもしれない。外部ループにおいて、より大きい外部ループ利得βおよび／またはより大きい限界値が捕捉モードに用いられるかもしれない。また周波数レジスタ５７０は各更新間隔においてより大きな量で更新されるかもしれない。追跡モードにおいて、より小さい外部ループ利得βおよび／またはより小さい限界値が用いられるかもしれない。また周波数レジスタ５７０は各更新間隔においてより小さい量で更新されるかもしれない。

別の実施例において、外部ループは捕捉モードにおける短期的および長期的周波数誤差を補正するために基準発振器を調整する。また、内部および外部ループは共に追跡モードで動作可能である。捕捉モードにおいて、内部ループは入力サンプル（出力サンプルではない）に基づいて周波数誤差推定値を導出し、これらの周波数誤差推定値を外部ループへ送る。外部ループは基準発振器を正しい周波数へ向かわせる。外部ループは捕捉モードにおいてより大きい外部ループ利得βおよび／またはより大きい限界値で動作されるかもしれない。本実施例において、内部ループは本質的には捕捉モードで動作しない。また、外部ループは基準発振器を素早く正しい周波数の方へ進めることを試みる。追跡モードにおいて外部ループは基準発振器をゆっくり更新し、内部ループは短期的周波数誤差を補正する。

捕捉および追跡モードは他の方法でも実施されるかもしれない。端末は異なるおよび／または付加的モードをサポートするかもしれない。例えば、端末は、例えば受信信号品質が劣っている場合、または他の条件が検出される場合に、内部および／または外部ループを固定のままにしておく保持モードもサポートするかもしれない。

端末は、電源投入時、拡張スリープ状態からの起動後、周波数ロックが失われた場合、および／または他の状態に対して、捕捉モードを開始するかもしれない。端末は、周波数レジスタ５７０に適用される調整が何回かの更新において特定の値より低い場合、および／または他の条件が満足される場合には、周波数ロックを検出すると捕捉モードから追跡モードへ移行するかもしれない。

端末は放送システムからデータを周期的に受信するかもしれない。例えば、各フレームは多くのＯＦＤＭシンボル（例えば、約３００ＯＦＤＭシンボル）を伝送し、端末は各フレームでわずかのＯＦＤＭシンボル（もしあれば）しか受信しないかもしれない。この場合、端末はフレームの大部分においてスリープ状態にあり、目的の１番目のＯＦＤＭシンボルの数ＯＦＤＭシンボル前に起動し、目的の各ＯＦＤＭシンボルを処理するかもしれない。端末は動作中に各ＯＦＤＭシンボル期間内に内部ループを更新し、スリープ状態になる前に外部ループを更新するかもしれない。

図８に放送システム用の二重ループＡＦＣのモデル８００のブロック図を示す。モデル８００は内部ループのためのセクション８１０と外部ループのためのセクション８２０を含む。モデル８００は追跡モードにおける、内部および外部ループの動作を表す。

外部ループのセクション８２０内において、加算器８２２は受信周波数ｆ_ｒｘから基準周波数ｆ_ｒｅｆを引き算し、入力周波数ｆ_ｉｎを出力する。受信周波数は放送システムから受信する信号の周波数であり、基準周波数は基準発振器の周波数であり、入力周波数は入力サンプルＢ_ｉｎの周波数誤差である。加算器８２２は図３のダウンコンバータ３２４ｂによる周波数ダウンコンバージョンのモデル化である。

内部ループのセクション８１０内において、加算器８１２は入力周波数ｆ_ｉｎから回転器周波数ｆ_ｒｏｔを引き算し、周波数誤差ｆ_ｅｒｒを出力する。加算器８１２は図５のユニット５１０による位相回転のモデル化である。回転器周波数ｆ_ｒｏｔはレジスタ５４８により提供される周波数であり、周波数誤差ｆ_ｅｒｒは図５の周波数誤差推定器５３０により推定される残留周波数誤差である。周波数誤差ｆ_ｅｒｒは乗算器８１６により内部ループ利得αでスケーリングされ、累積器８１４で累積される。乗算器８１６は図５の乗算器５４２に対応しており、累積器８１４は加算器５４４および周波数レジスタ５４８に対応している。累積器８１４は、ｚ領域における伝達関数１／（ｚ−１）を有している。

外部ループのセクション８２０において、回転器周波数ｆ_ｒｏｔは乗算器８２６により外部ループ利得βでスケーリングされ、基準周波数を発生するために累積器８２４により累積される。乗算器８２６は図５の乗算器５６２に対応しており、累積器８２４は加算器５６６および周波数レジスタ５７０に対応している。

内部ループの伝達関数Ｈ_ｉｎ（ｚ）は、

であらわされるかもしれない。

外部ループの伝達関数Ｈ_ｏｕｔ（ｚ）は、

で表されるかもしれない。

通常サンプリングレートは内部および外部ループの帯域幅より遙かに高いため、（８）式および（９）式のｚ領域の伝達関数はｚ−１＝ｊω＝ｓという近似を用いてｓ領域の伝達関数へ変換されるかもしれない。ここで、ωは正規化周波数である。ｓ領域の伝達関数は、

および

で表されるかもしれない。

内部ループの帯域幅は、

で表されるかもしれない。

ここで

はループの固有周波数、

はループの減衰係数である。

外部ループの帯域幅は、

で表されるかもしれない。

外部ループの帯域幅は通常、追跡モードの内部ループの帯域幅より十分狭い。内部および外部ループの帯域幅は以下のように決定されるかもしれない。最初に内部ループの所望帯域幅およびＢＷ_ｉｎとＢＷ_ｏｕｔの所望比率が決定される。次に（１１）式および（１２）式を用いてＢＷ_ｉｎとＢＷ_ｏｕｔの比に基づいて減衰係数ξが決定される。次に（１１）式を用いて減衰係数ξおよび内部ループ帯域幅ＢＷ_ｉｎに基づいて固有周波数ω_ｎが決定される。内部ループ利得αは、（１１）式を用いて内部ループ帯域幅に基づいて決定される。外部ループ利得βは内部ループ利得αおよび固有周波数ω_ｎに基づいて決定される。１つの代表的設計において、ＢＷ_ｉｎ＝１２８ヘルツ（Ｈｚ）、ＢＷ_ｏｕｔ＝１２．８Ｈｚ、ξ＝３．２、ω_ｎ＝０．０６２、α＝０．４、β＝０．０１である。内部および外部ループに対して他の設計も用いられるかもしれない。一般に、内部および外部ループは特定の動作シナリオに対して所望の周波数捕捉および追跡特性を得るように設計されるかもしれない。

明快さのために、特定の放送システムについて内部および外部ループを説明してきた。放送システム用の内部および外部ループのために他の設計も用いられるかもしれない。セルラシステムおよび／または他のシステムのための内部および外部ループは、これらのシステムによって送信される信号の構造およびこれらのシステムによって用いられる無線技術に従って設計されるかもしれない。例えば、周波数誤差推定値はシステムが伝送するパイロットに基づいて導出されるかもしれない。パイロットは連続または周期的に送信されるかもしれない。また内部ループはパイロットが受信されるときはいつも更新されるかもしれない。

図９に複数通信システムに対して周波数制御を実行するための処理９００の一実施例を示す。第１の通信システムに対する周波数制御は第１の内部ループで実行される（ブロック９１２）。第２の通信システムに対する周波数制御は第２の内部ループで実行される（ブロック９１４）。第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数は外部ループで調整される（ブロック９１６）。第１のシステムは放送システムであるかもしれない。また、第２のシステムはセルラシステムであるかもしれない。第１および第２のシステムは２つの異なる無線技術を利用するかもしれない。例えば、第１のシステムはＯＦＤＭを利用する放送システムであるかもしれない。また、第２のシステムはＣＤＭＡシステムであるかもしれない。基準周波数は、例えばＧＰＳである衛星測位システムを受信するために用いられるかもしれない。基準周波数は周波数ダウンコンバージョン、サンプリングおよび／または他の目的に用いられるかもしれない。

第１の内部ループは第１のシステムに対する第１の入力信号における周波数誤差を推定し補正する。第２の内部ループは第２のシステムに対する第２の入力信号における周波数誤差を推定し補正する。第１のループおよび第２の内部ループはそれぞれ第１および第２のシステムを受信すると、動作可能にされるかもしれない。

一実施例において、第１および第２の外部ループはそれぞれ第１および第２のシステムに対して実施され、それぞれ第１および第２の内部ループにより更新される。第１の内部ループおよび第１の外部ループは第１のシステムだけを受信する場合、動作するかもしれない。第１および第２の内部ループ並びに第２の外部ループは、第１および第２のシステムを受信する場合に、動作するかもしれない。もう１つの実施例において、単一の外部ループが両システムに対して実施され、第１の内部ループもしくは第２の内部ループ、または両内部ループにより更新される。一般に、動作している外部ループは、基準周波数と第１および／または第２のシステムの周波数との間の周波数誤差を推定し、基準周波数を更新する。

図１０に複数通信システムのための周波数制御を実行するための装置１０００の一実施例を示す。装置１０００は、第１の内部ループにより第１の通信システムのための周波数制御を実行するための手段（ブロック１０１２）と、第２の内部ループにより第２の通信システムのための周波数制御を実行するための手段（ブロック１０１４）と、外部ループにより第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数を調整するための手段（ブロック１０１６）とを含む。

図１１に１つの通信システムのための周波数制御を実行するための処理１１００の一実施例を示す。第１の通信システム（例えば、放送システム）に対する周波数誤差が内部ループにより推定され、補正される（ブロック１１１２）。第１のシステムおよび第２の通信システム（例えばセルラシステム）を受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差が、外部ループにより推定され、補正される（ブロック１１１４）。第１のシステムを受信すると、内部ループは動作可能となる（ブロック１１１６）。外部ループは第１のシステムを受信すると、かつこのループが基準周波数を調整するように指示される場合、動作可能となる（ブロック１１１８）。

内部ループは位相回転器、第１および第２の周波数誤差推定器、ループフィルタ、周波数ロック検出器、またはそれらの組み合わせを含むかもしれない。位相回転器は第１のシステムに対する入力サンプルにおける周波数誤差を補正し、出力サンプルを出力する。第１の周波数誤差推定器は出力サンプルの残留周波数誤差を表す周波数誤差推定値を導出する。第１の周波数誤差推定器はデータ部分と循環プレフィックスの相関を取ることにより各受信ＯＦＤＭシンボルに対する周波数誤差推定値を導出するかもしれない。第２の周波数誤差推定器は入力サンプルにおける周波数誤差を表す初期周波数誤差推定値を導出する。第２の周波数誤差推定器は、第１のシステムから受信した信号における周期的シーケンスの相関を取ることにより、初期周波数誤差推定値を導出するかもしれない。内部ループフィルタは、初期周波数誤差推定値で初期化されるかもしれない。また、その後、内部ループのための出力を生成するために第１の周波数誤差推定器からの周波数誤差推定値をフィルタリングするかもしれない。周波数ロック検出器は第１のシステムに対する周波数ロックが得られたかどうかを決定する。

外部ループは第１および第２のモジュール、ループフィルタ、またはそれらの組み合わせを含むかもしれない。第１のモジュールは内部ループからの平均周波数誤差を計算する。第２のモジュールは外部ループフィルタへの入力を制限する。外部ループフィルタは平均周波数誤差をフィルタリングし、外部ループへの出力を提供する。外部ループは捕捉モードまたは追跡モードにおいて動作可能であるかもしれない。捕捉モードにおいて、第２のモジュールは外部ループフィルタへの入力を第１の範囲内に制限するかもしれないし、かつ／または外部ループフィルタは第１の利得を用いるかもしれない。追跡モードにおいて、第２のモジュールは外部ループフィルタへの入力を第１の範囲より小さい第２の範囲内に制限するかもしれないし、かつ／または、外部ループフィルタは第１の利得より低い第２の利得を用いるかもしれない。

図１２に１つの通信システムのための周波数制御を実行するための装置１２００の一実施例を示す。装置１２００は、内部ループにより第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正するための手段（ブロック１２１２）と、外部ループにより基準周波数の周波数誤差を推定し補正するための手段（ブロック１２１４）と、第１のシステムを受信すると内部ループを動作可能とするための手段（ブロック１２１６）と、外部ループを第１のシステムを受信するとかつこのループが基準周波数を調整するように指示される場合に動作可能とするための手段（ブロック１２１８）とを含む。

図１３にバースト性の伝送のための周波数制御を実行するための処理１３００の一実施例を示す。端末はデータを例えば放送システム、セルラシステムまたは他のシステムからバーストで受信する（ブロック１３１２）。端末はデータの各バースト期間に、各内部ループの更新時点においてＡＦＣ用内部ループを更新する（ブロック１３１４）。内部ループはデータのバースト内の周波数誤差を推定し補正する。端末は各外部ループ更新時点においてＡＦＣ用外部ループを更新する（ブロック１３１６）。外部ループはデータのバーストを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正する。端末はデータの各バースト内の少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルを受信し、各受信ＯＦＤＭシンボルにより内部ループを更新するかもしれない。端末は外部ループをデータの各バーストの終了時に、またはより頻繁にもしくはより少なく更新するかもしれない。端末はデータの各バーストに先立って起動し、データのバーストとバーストの間でスリープ状態となるかもしれない。

図１４にバースト性の伝送のための周波数制御を実行するための装置１４００の一実施例を示す。装置１４００は、バースト内のデータを受信するための手段（ブロック１４１２）と、データの各バーストの期間に各内部ループの更新時点においてＡＦＣ用内部ループを更新するための手段（ブロック１４１４）と、各外部ループ更新時点においてＡＦＣ用外部ループを更新するための手段（ブロック１４１６）とを含む。

ここに説明した周波数制御技術は種々の手段で実施されるかもしれない。例えば、これらの手法はハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実施されるかもしれない。ハードウェアでの実施において、周波数制御用処理ユニットは１つ以上のＡＳＩＣ、ＤＳＰ、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＤ）、プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、制御器、マイクロ制御器、マイクロプロセッサ、電子装置、ここに説明した機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組み合わせで実行されるかもしれない。

ファームウェアおよび／またはソフトウェアでの実施において、本技術はここに説明した機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能など）で実施されるかもしれない。ファームウェアおよび／またはソフトウェアコードはメモリ（例えば、図３のメモリ３５２）に格納され、プロセッサ（例えば、プロセッサ３５０）によって実行されるかもしれない。メモリはプロセッサの内部、またはプロセッサの外部で実施されるかもしれない。

一実施例において、内部ループはハードウェアで実施され、外部ループはソフトウェアおよび／またはファームウェアで実施される。他の実施例において、内部および外部ループはハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの他の組み合わせで実施されるかもしれない。

開示された実施例のこれまでの説明は、いかなる当業者も本発明を製造しまたは使用することを可能にするように提供されている。これらの実施例への種々の変更は当業者に容易に明らかになるだろう。また、ここに定義した一般的原理は本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用されるかもしれない。したがって、本発明は、ここに示した実施例に制限することを意図されていず、ここに開示した原理および新規な特徴に矛盾しない最も広い範囲と一致するということである。

複数のシステムと交信する端末を示す。 代表的なスーパーフレーム構造を示す。 端末のブロック図を示す。 ＡＦＣユニットのブロック図を示す。 １システムのための二重ループＡＦＣのブロック図を示す。 初期周波数誤差推定器のブロック図を示す。 周波数誤差推定器のブロック図を示す。 二重ループＡＦＣのモデルを示す。 複数システムのための周波数制御を実行する処理を示す。 複数システムのための周波数制御を実行する装置を示す。 １システムのための周波数制御を実行する処理を示す。 １システムのための周波数制御を実行する装置を示す。 バースト性データのための周波数制御を実行する処理を示す。 バースト性データのための周波数制御を実行する装置を示す。

Claims (58)

1. 第１の内部ループにより第１の通信システムのための周波数制御を実行するように、および第２の内部ループにより第２の通信システムのための周波数制御を実行するように、並びに第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数を外部ループにより調整するように構成された、少なくとも１つのプロセッサと、
   前記少なくとも１つのプロセッサに接続されたメモリとを含む装置。
2. 少なくとも１つのプロセッサが、第１の内部ループにより第１の通信システムに対する第１の入力信号における周波数誤差を推定し補正するように、および第２の内部ループにより第２の通信システムに対する第２の入力信号における周波数誤差を推定し補正するように構成された請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つのプロセッサが、外部ループにより基準周波数と第１または第２の通信システムの周波数との間の周波数誤差を推定し補正するように構成された、請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも１つのプロセッサが、第１および第２の通信システムのための第１および第２の外部ループをそれぞれ実施するように、並びに第１および第２の内部ループによりそれぞれ第１および第２の外部ループを更新するように、並びに基準周波数を調整する外部ループとして第１または第２の外部ループを選択するように構成された、請求項１に記載の装置。
5. 少なくとも１つのプロセッサが、第１の通信システムのみを受信するとき第１の内部ループおよび第１の外部ループを動作可能とするように、並びに第１および第２の通信システムを受信するとき第１および第２の内部ループおよび第２の外部ループを動作可能とするように構成された、請求項４に記載の装置。
6. 少なくとも１つのプロセッサが、外部ループを第１の内部ループもしくは第２の内部ループにより、または第１および第２の内部ループ双方により更新するように構成された、請求項１に記載の装置。
7. 第１の通信システムが放送システムであり、かつ第２の通信システムがセルラシステムである、請求項１に記載の装置。
8. 第１および第２の通信システムが、２つの異なる無線技術を利用する請求項１に記載の装置。
9. 第１の通信システムが、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する放送システムであり、かつ第２の通信システムが、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）システムである、請求項１に記載の装置。
10. 基準周波数が、第１および第２の通信システムから受信する信号の周波数ダウンコンバージョンのために用いられる、請求項１に記載の装置。
11. 基準周波数が、第１および第２の通信システムに対する信号をサンプリングするために用いられる、請求項１に記載の装置。
12. 基準周波数が、衛星測位システムを受信するためにさらに用いられる、請求項１に記載の装置。
13. 第１の内部ループにより第１の通信システムのための周波数制御を実行するように、および第２の内部ループにより第２の通信システムのための周波数制御を実行するように、並びに第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数を外部ループにより調整するように構成されたプロセッサ。
14. 第１の通信システムが基準周波数を調整するために選択されるとき第１の内部ループにより外部ループを更新するように、および第２の通信システムが基準周波数を調整するために選択されるとき第２の内部ループにより外部ループを更新するようにさらに構成された、請求項１３に記載のプロセッサ。
15. 第１の通信システムを受信するとき第１の内部ループを動作可能とするように、および第２の通信システムを受信するとき第２の内部ループを動作可能とするようにさらに構成された、請求項１３に記載のプロセッサ。
16. 第１の内部ループにより第１の通信システムのための周波数制御を実行することと、
    第２の内部ループにより第２の通信システムのための周波数制御を実行することと、
    第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数を外部ループにより調整することとを含む方法。
17. 第１の通信システムが基準周波数を調整するために選択されるとき第１の内部ループにより外部ループを更新することと、
    第２の通信システムが基準周波数を調整するために選択されるとき第２の内部ループにより外部ループを更新することとをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 第１の通信システムを受信するとき第１の内部ループを動作可能にすることと、
    第２の通信システムを受信するとき第２の内部ループを動作可能にすることとをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 第１の内部ループにより第１の通信システムのための周波数制御を実行するための手段と、
    第２の内部ループにより第２の通信システムのための周波数制御を実行するための手段と、
    第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数を外部ループにより調整するための手段とを含む装置。
20. 第１の通信システムが基準周波数を調整するために選択されるとき第１の内部ループにより外部ループを更新するための手段と、
    第２の通信システムが基準周波数を調整するために選択されるとき第２の内部ループにより外部ループを更新するための手段とをさらに含む請求項１９に記載の装置。
21. 第１の通信システムを受信するとき第１の内部ループを動作可能とするための手段と、
    第２の通信システムを受信するとき第２の内部ループを動作可能とするための手段とをさらに含む、請求項１９に記載の装置。
22. 第１の内部ループにより第１の通信システムのための周波数制御を実行するように、および
    第２の内部ループにより第２の通信システムのための周波数制御を実行するように、並びに
    第１および第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数を外部ループにより調整するように計算機プログラムでコード化された計算機読み込み可能な媒体。
23. 内部ループにより第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正するように、並びに外部ループにより第１の通信システムおよび第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数の周波数誤差を推定し補正するように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
    前記少なくとも１つのプロセッサに接続されたメモリとを含む装置。
24. 内部ループが、
    第１の通信システムに対する入力サンプル内の周波数誤差を補正し出力サンプルを出力するための位相回転器と、
    出力サンプルに基づいて周波数誤差推定値を導出するための第１の周波数誤差推定器と、
    周波数誤差推定値をフィルタリングするため、および第１の通信システムに対する周波数誤差を表しかつ入力サンプル内の周波数誤差の補正に用いられる内部ループ出力を出力するためとのループフィルタとを含む、請求項２３に記載の装置。
25. 第１の周波数誤差推定器が、循環プレフィックスと受信ＯＦＤＭシンボルとの相関を取ることにより各受信ＯＦＤＭシンボルに対する周波数誤差推定値を導出する、請求項２４に記載の装置。
26. 内部ループが、入力サンプルに基づいて初期周波数誤差推定値を導出するように構成された第２の周波数誤差推定器をさらに含み、かつループフィルタが、初期周波数誤差推定値で初期化される、請求項２４に記載の装置。
27. 第２の周波数誤差推定器が、第１の通信システムから受信した信号内の周期的シーケンスの相関を取ることによって初期周波数誤差推定値を導出する、請求項２６に記載の装置。
28. 第２の周波数誤差推定器が、内部ループが最初に動作可能とされるとき一度動作し、かつ第１の周波数誤差推定器が、内部ループが動作可能である間動作する、請求項２６に記載の装置。
29. 内部ループが、
    第１の通信システムに対して周波数ロックが得られたかどうかを決定するように構成された周波数ロック検出器をさらに含む請求項２４に記載の装置。
30. 外部ループが、
    内部ループからの平均周波数誤差を計算するための第１のモジュールと、
    平均周波数誤差をフィルタリングするため、および基準周波数内の周波数誤差の補正に用いられる外部ループ出力を出力するためのループフィルタとを含む請求項２３に記載の装置。
31. 外部ループが、
    ループフィルタの入力を制限するための第２のモジュールをさらに含む請求項３０に記載の装置。
32. 外部ループが、捕捉モードまたは追跡モードで動作可能であり、かつ第２のモジュールが、ループフィルタの入力を、捕捉モードにおいて第１の範囲内に、および追跡モードにおいて第１の範囲より狭い第２の範囲内に制限する、請求項３１に記載の装置。
33. 外部ループが、捕捉モードまたは追跡モードにおいて動作可能であり、かつループフィルタが、捕捉モードにおいて第１の利得値を用い、追跡モードにおいて第１の利得値より低い第２の利得値を用いる請求項３０に記載の装置。
34. 第１の通信システムが、放送システムであり、第２の通信システムがセルラシステムである請求項２３に記載の装置。
35. 内部ループにより第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正するように、並びに外部ループにより第１の通信システムおよび第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正するように構成されたプロセッサ。
36. 内部ループが、
    第１の通信システムに対する入力サンプルにおける周波数誤差を補正し出力サンプルを出力するための位相回転器と、
    出力サンプルに基づいて周波数誤差推定値を導出するための第１の周波数誤差推定器と、
    周波数誤差推定値をフィルタリングするため、および第１の通信システムに対する周波数誤差を表しかつ入力サンプルにおける周波数誤差の補正に用いられる内部ループ出力を出力するためとのループフィルタとを含む請求項３５に記載のプロセッサ。
37. 外部ループが、
    内部ループからの平均周波数誤差を計算するためのモジュールと、
    平均周波数誤差をフィルタリングするため、および基準周波数における周波薄誤差の補正に用いられる外部ループ出力を出力するためのループフィルタとを含む、請求項３５に記載のプロセッサ。
38. 内部ループにより第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正することと、
    外部ループにより第１の通信システムおよび第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正することとを含む方法。
39. 第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正することが、
    出力サンプルを得るために第１の通信システムに対する入力サンプルにおける周波数誤差を補正することと、
    出力サンプルに基づいて周波数誤差推定値を導出することと、
    第１の通信システムに対する周波数誤差を表しかつ入力サンプルにおける周波数誤差の補正に用いられる内部ループの出力を得るために、周波数誤差推定値をフィルタリングすることとを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 基準信号における周波数誤差を推定し補正することが、
    内部ループからの平均周波数誤差を計算することと、
    基準周波数における周波数誤差を補正するために用いられる外部ループ出力を得るために平均周波数誤差をフィルタリングすることとを含む、請求項３８に記載の方法。
41. 内部ループにより第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正するための手段と、
    外部ループにより第１の通信システムおよび第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正するための手段とを含む装置。
42. 第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正するための手段が、
    出力サンプルを得るために第１の通信システムに対する入力サンプルにおける周波数誤差を補正するための手段と、
    出力サンプルに基づいて周波数誤差推定値を導出するための手段と、
    第１の通信システムに対する周波数誤差を表しかつ入力サンプルにおける周波数誤差の補正に用いられる内部ループの出力を得るために、周波数誤差推定値をフィルタリングするための手段とを含む、請求項４１に記載の装置。
43. 基準周波数における周波数誤差を推定し補正するための手段が、
    内部ループからの平均周波数誤差を計算するための手段と、
    基準周波数における周波数誤差を補正するために用いられる外部ループ出力を得るために、平均周波数誤差にフィルタを掛けるための手段とを含む請求項４１に記載の装置。
44. 内部ループにより第１の通信システムに対する周波数誤差を推定し補正し、および
    外部ループにより第１の通信システムおよび第２の通信システムを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正するための、計算機プログラムでコード化された計算機読み込み可能な媒体。
45. バーストでデータを受信するように、およびデータのバーストにおける周波数誤差を推定し補正する内部ループをデータの各バーストの期間の各内部ループ更新時点において更新するように、およびデータのバーストを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を指定し補正する外部ループを各外部ループ更新時点において更新するように構成された、少なくとも１つのプロセッサと、
    前記少なくとも１つのプロセッサに接続されたメモリとを含む装置。
46. データの各バーストが、少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルを含み、かつ少なくとも１つのプロセッサが、各受信ＯＦＤＭシンボルにより内部ループを更新するように構成された、請求項４５に記載の装置。
47. 少なくとも１つのプロセッサが、データの各バーストの終了時に外部ループを更新するように構成された、請求項４５に記載の装置。
48. 少なくとも１つのプロセッサが、データの各バーストに先立って起動され、データのバーストとバーストとの間はスリープ状態にあるように構成された、請求項４５に記載の装置。
49. バーストでデータを受信するように、およびデータのバーストにおける周波数誤差を推定し補正する内部ループを、データの各バーストの期間の各内部ループ更新時点において更新するように、およびデータのバーストを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正する外部ループを、各外部ループ更新時点において更新するように構成された、プロセッサ。
50. データの各バースト内で受信された各ＯＦＤＭシンボルで内部ループを更新するようにさらに構成された、請求項４９に記載のプロセッサ。
51. データの各バーストの終了時に外部ループを更新するようにさらに構成された、請求項４９に記載のプロセッサ。
52. バーストでデータを受信することと、
    データのバーストにおける周波数誤差を推定し補正する内部ループを、データの各バーストの期間の各内部ループ更新時点において更新することと、
    データのバーストを受信するために用いられる基準周波数内の周波数誤差を推定し補正する外部ループを、各外部ループ更新時点において更新することとを含む方法。
53. 内部ループを更新することが、
    データの各バースト内で受信された各ＯＦＤＭシンボルで内部ループを更新することを含む、請求項５２に記載の方法。
54. 外部ループを更新することが、
    データの各バーストの終了時に外部ループを更新することを含む請求項５２に記載の方法。
55. バーストでデータを受信するための手段と、
    データのバーストにおける周波数誤差を推定し補正する内部ループを、データの各バーストの期間の各内部ループ更新時点において更新するための手段と、
    データのバーストを受信するために用いられる基準周波数内の周波数誤差を推定し補正する外部ループを、各外部ループ更新時点において更新するための手段とを含む装置。
56. 内部ループを更新するための手段が、
    データの各バースト内で受信された各ＯＦＤＭシンボルで内部ループを更新するための手段を含む、請求項５５に記載の装置。
57. 外部ループを更新するための手段が、
    データの各バーストの終了時に外部ループを更新するための手段を含む、請求項５５に記載の装置。
58. データのバーストにおける周波数誤差を推定し補正する内部ループを、データの各バーストの期間の各内部ループ更新時点において更新するための、および
    データのバーストを受信するために用いられる基準周波数における周波数誤差を推定し補正する外部ループを、各外部ループ更新時点において更新するための、計算機プログラムでコード化された計算機読み込み可能な媒体。

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