JP2023071216A - 復調回路 - Google Patents

Abstract

【課題】シンボルレートに関わらず同じ制御フローで高い検出精度と引き込み時間の短縮との両立を実現する。【解決手段】復調回路１は、受信信号（変調信号）の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路２と、自動周波数制御回路２の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタ４と、ロールオフフィルタ４の後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路５と、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続されて自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部３と、を有し、自動周波数制御回路２が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正する。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば通信衛星を介して行われる無線通信に適用されて同期検波を実現する復調回路に関する。

送信側装置と受信側装置との間で通信衛星を介して無線通信を行う無線通信システムでは、通信衛星の周波数誤差が大きいために送受信間のトータルの周波数誤差が受信復調器のキャリア再生の周波数引き込み範囲外となる場合がある。受信復調器のキャリア再生の周波数引き込み範囲外のローカル周波数誤差があるような無線通信システムに対応するために、受信側装置がキャリア再生の周波数引き込み可能な幅でローカル周波数を変えて周波数誤差をサーチすることによってローカル周波数誤差を粗調整することを目的として自動周波数制御（ＡＦＣ：Ａutomatic Ｆrequency Ｃontroller）回路が用いられる。従来の自動周波数制御装置として、Ｃ／Ｎ測定部から通知される制御チャネル信号のＣ／Ｎと、予め定めたＣ／Ｎの値に対応するＵ／Ｗ（ユニークワード）検出部から通知されるＵ／Ｗ検出回数を照合し、必要な回数が満たされるまでキャリヤ周波数と現在のローカル信号との差であるΔｆを小さくする発振周波数制御信号をＮＣＯへ出力して周波数補正を行う調整手順を繰り返し、所定のＵ／Ｗ検出回数が得られるとＡＦＣに必要なキャリヤのキャプチャとロック手順を終了したと判定し、トラッキングモードへ移行する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１－８７１９１号公報

ところで、特許文献１のような従来の自動周波数制御の処理では、ユニークワード検出の可否で周波数誤差の検出判定を行っているところ、この判定を行うにはクロック同期およびキャリア同期が確立していることが前提となるため、同期に時間のかかる低シンボルレートでは引き込みに時間がかかる、という問題がある。また、衛星通信システムのように様々なシンボルレート（シンボル周波数）の通信に対応する無線通信システムにおいては、シンボルレートによって同期引き込み範囲および引き込み時間が大きく異なる。このため、シンボルレートが低い場合は、キャリア再生の引き込み時間が長いために自動周波数制御の初期引き込みに時間がかかり、受信側装置が周波数誤差をサーチする際にウェイト時間が長くなって初期引き込みに時間がかかる、という問題がある。また、シンボルレートが高い場合は、キャリア同期引き込み範囲が広く引き込み時間が短いために正しい周波数誤差を検出することができないケースがあり、キャリア再生ループの周波数誤差を含めて自動周波数制御の周波数誤差を再入力してキャリア再生の同期を再度待つといった複雑な制御が必要になる、という問題がある。

そこでこの発明は、シンボルレートに関わらず同じ制御フローで高い検出精度と引き込み時間の短縮との両立を実現することが可能な、復調回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明に係る復調回路は、受信信号の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路と、前記自動周波数制御回路の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタと、前記ロールオフフィルタの後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路と、前記自動周波数制御回路と前記ロールオフフィルタとの間に接続されて前記自動周波数制御回路から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部と、を有し、前記自動周波数制御回路が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正する、ことを特徴とする。

この発明に係る復調回路は、前記周波数領域の信号についての前記電力のピークの周波数帯域分の電力の合計を測定するとともに、前記電力の合計と所定の基準電力との電力差に基づいて、前記自動周波数制御回路から出力される前記受信信号の電力が前記基準電力に収束するように減衰率を決定する電力検出部と、前記周波数解析部の接続点と前記ロールオフフィルタとの間に設けられて前記自動周波数制御回路から出力される前記受信信号の電力を前記減衰率で減衰させる可変減衰器と、を有する、ようにしてもよい。

この発明に係る復調回路は、前記周波数領域の信号の搬送波対雑音比と干渉レベルとのうちの少なくとも一方を推定するとともに前記搬送波対雑音比が所定のＣ／Ｎ閾値以上である条件と前記干渉レベルが所定の干渉レベル閾値以下である条件とのうちの少なくとも一方の条件を満たす場合にスイッチ制御信号を出力する推定部と、前記自動周波数制御回路と前記周波数解析部との間に設けられて前記スイッチ制御信号が入力されると切状態から入状態となって前記中心周波数を前記周波数解析部から前記自動周波数制御回路へと入力させる入切スイッチと、を有する、ようにしてもよい。

この発明に係る復調回路は、前記周波数解析部において特定される前記周波数領域の信号についての複数の電力のピークの周波数帯域の中心周波数のうちのいずれを出力するかを、前記キャリア再生回路の後段に設けられる同期検出部における既知パターン同期の結果に応じて切り換える切換スイッチを有する、ようにしてもよい。

この発明に係る復調回路は、通信で使用する周波数帯域よりも周波数帯域が狭い信号が前記周波数領域の信号に変換される、ようにしてもよい。

この発明に係る復調回路によれば、クロック同期に依らずに周波数誤差を検出することができるため、低シンボルレートにおいても高速で周波数誤差を検出することが可能となり、延いては、シンボルレートに関わらず同じ制御フローで高い検出精度と引き込み時間の短縮との両立を実現することが可能となる。この発明に係る復調回路によれば、また、シンボル周波数ごとに異なる周波数誤差を補正する制御は不要となる。

この発明に係る復調回路によれば、キャリア再生回路におけるキャリア同期（位相誤差の補正）および同期検出部における既知パターン同期（位相の同期／非同期の検出・判定）を経ることなく自動周波数制御が完了するので、引き込み時間を短縮することが可能となる。

この発明に係る復調回路によれば、減衰率を決定する電力検出部と前記減衰率を用い動作する可変減衰器とを有するようにした場合には、自動周波数制御に用いられる周波数解析部において取得される情報に基づく電力検出の結果を、復調回路として電力（別言すると、強度，レベル）調整がもとより必要とされる場合に設けられることが考えられる可変減衰器へと供給するようにしているので、回路構成が複雑になることを抑制しつつ高い検出精度と引き込み時間の短縮との両立を実現することが可能となる。

この発明に係る復調回路によれば、搬送波対雑音比と干渉レベルとのうちの少なくとも一方を考慮するようにした場合には、搬送波対雑音比が高かったり干渉レベルが低かったりするときの周波数を用いて周波数誤差を補正することができ、周波数誤差の補正処理の信頼性を向上させることが可能となる。

この発明に係る復調回路によれば、周波数解析部において特定される周波数領域の信号についての複数の電力のピークの周波数帯域の中心周波数のうちのいずれかを用いるようにした場合には、フーリエ変換の結果に基づいて絞り込まれた電力のピークのみについて同期処理を行うようにしているので、引き込み時間を短縮することが可能となる。

この発明に係る復調回路によれば、通信で使用する周波数帯域よりも周波数帯域が狭い信号が周波数領域の信号に変換されるようにした場合には、検出対象のチャネルについての信号の強度／レベルのピークを確実に検出することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る復調回路の概略構成を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る復調回路の概略構成を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る復調回路の概略構成を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る復調回路の概略構成を示す機能ブロック図である。 検出対象のチャネルと他のチャネルとの関係の例を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る復調回路１の概略構成を示す機能ブロック図である。復調回路１は、例えば、送信側装置と受信側装置との間で通信衛星を介して（言い換えると、衛星通信回線を使用して）無線通信を行う無線通信システムを構成する受信側装置（或いは、送信側装置と受信側装置との間で双方向通信が行われる場合の各装置の受信信号の処理機構）に組み込まれる。

復調回路１は、変調信号の同期検波を行うための機序であり、主として、自動周波数制御回路２と、周波数解析部３と、ロールオフフィルタ４と、キャリア再生回路５と、復調部６と、同期検出部７と、を有する。なお、この発明における変調／復調方式は、特定の方式には限定されないものの、例えばＱＰＳＫ（Ｑuadrature Ｐhase Ｓhift Ｋeying）方式が用いられ得る。

自動周波数制御（ＡＦＣ：Ａutomatic Ｆrequency Ｃontroller）回路２には、例えば、アンテナを介して受信される高周波（ＲＦ：Ｒadio Ｆrequency）の無線信号が中間周波数（ＩＦ：Ｉntermediate Ｆrequency）信号へと周波数変換されるとともにアナログ－デジタル変換されたデジタルの受信信号（変調信号）が入力される。

自動周波数制御回路２は、当該回路２へと入力される受信信号（変調信号）に含まれる送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、周波数偏差）を除去／補正するための仕組みであり、主として、周波数制御部２１と、ＡＦＣ用の数値制御発振器２２と、ＡＦＣ用の乗算器２３と、を備える。

周波数制御部２１は、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差に相当する周波数情報を出力する。

ＡＦＣ用の数値制御発振器２２（ＮＣＯ：Ｎumerically Ｃontrolled Ｏscillator）は、周波数制御部２１から出力される周波数情報の入力を受け、前記周波数情報を複素数に変換して出力する。

ＡＦＣ用の乗算器２３は、自動周波数制御回路２へと入力される受信信号（変調信号）の入力を受けるとともにＡＦＣ用の数値制御発振器２２から出力される複素数の入力を受け、前記受信信号（変調信号）に対して前記複素数を用いて複素乗算処理（即ち、上記周波数情報に応じた複素乗算処理）を施して出力する。

なお、この発明では、自動周波数制御回路２に、周波数の同期／非同期を検出・判定するための同期判定回路は備えられない。

周波数解析部３は、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続されて、自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号の供給を受け、前記信号に対してフーリエ変換を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。周波数解析部３は、ロールオフフィルタ４による処理が施される前の信号に対してフーリエ変換を行い、そして、想定される周波数誤差の範囲（或いは、復調回路１がキャリア再生の周波数引き込み可能な範囲）の周波数帯域を一括で処理する。

周波数解析部３において、時間領域の信号は一定周期ごとに（言い換えると、一定時間ごとのサイクルで）フーリエ変換される。これにより、時間領域の信号は、周波数領域の信号に変換される。フーリエ変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆast Ｆourier Ｔransformation）でもよく、或いは、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄiscrete Ｆourie Ｔransform）でもよい。

周波数解析部３は、想定される周波数誤差の範囲（或いは、復調回路１がキャリア再生の周波数引き込み可能な範囲）を少なくとも含む周波数帯域についてフーリエ変換を行う。

周波数解析部３におけるフーリエ変換の結果として、電力（ｄＢｍ単位）と周波数ビンとの組み合わせデータが生成される。

ロールオフフィルタ４（ＲＯＦ：Ｒoll－Ｏff Ｆilter）は、有限長インパルス応答として実現されるローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌow Ｐass Ｆilter）により構成されて、自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号の入力を受け、前記信号に対して帯域制限処理を施して出力する。

キャリア再生（ＣＲ：Ｃarrier Ｒecovery）回路５は、ロールオフフィルタ４から出力される信号に含まれる送信側装置の送信信号／搬送波の位相と受信側装置における受信信号（変調信号）／搬送波の位相との間の位相誤差（別言すると、理想的な位相に対する前記受信信号の位相の誤差／ずれ）を除去／補正するための仕組みであり、主として、位相誤差検出部５１と、ローパスフィルタ５２と、ＣＲ用の数値制御発振器５３と、ＣＲ用の乗算器５４と、を備える。

位相誤差検出部５１は、ＣＲ用の乗算器５４から出力される信号の供給を受け、前記信号に含まれる位相誤差（即ち、理想的な位相に対する前記信号の位相の誤差／ずれ）を検出して、前記位相誤差を示す信号を出力する。

ローパスフィルタ５２（ＬＰＦ：Ｌow Ｐass Ｆilter）は、位相誤差検出部５１から出力される位相誤差を示す信号の入力を受け、前記位相誤差を示す信号に対して帯域制限処理を施して出力する（具体的には、低周波成分のみを通過させる）。

ＣＲ用の数値制御発振器５３（ＮＣＯ：Ｎumerically Ｃontrolled Ｏscillator）は、ローパスフィルタ５２から出力される位相誤差を示す信号の入力を受け、前記位相誤差を複素数に変換して出力する。

ＣＲ用の乗算器５４は、ロールオフフィルタ４から出力される信号の入力を受けるとともにＣＲ用の数値制御発振器５３から出力される複素数の入力を受け、前記信号に対して前記複素数を用いて複素乗算処理（即ち、上記位相誤差に応じた複素乗算処理）を施して出力する。

復調部６は、キャリア再生回路５（具体的には、ＣＲ用の乗算器５４）から出力される信号の入力を受け、前記信号を検波して所定のデータに復調（例えば、ＱＰＳＫ復調）して信号フレーム（ビット列の信号）として出力する。

同期検出部７は、復調部６から出力される信号フレームの入力を受け、前記信号フレームに含まれる同期用信号であるユニークワード（ＵＷ：Ｕnique Ｗord）などの既知パターンの検出を利用して位相の同期／非同期を検出・判定する処理を行う。

そして、実施の形態１に係る復調回路１は、受信信号（変調信号）の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路２と、自動周波数制御回路２の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタ４と、ロールオフフィルタ４の後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路５と、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続されて自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部３と、を有し、自動周波数制御回路２が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正する、ようにしている。

周波数解析部３は、フーリエ変換の結果として生成される電力（ｄＢｍ単位）と周波数ビンとの組み合わせデータについて、電力のピークの周波数帯域を特定するとともに前記電力のピークの周波数帯域の中心周波数（「ピーク周波数ｆpeak」と呼ぶ）を特定する。ピーク周波数ｆpeakは、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、オフセット周波数）に相当する。

そして、周波数解析部３は、上記特定されたピーク周波数ｆpeakの値を周波数制御部２１へと出力する。

周波数制御部２１は、周波数解析部３から出力されるピーク周波数ｆpeakの値の入力を受け、前記ピーク周波数ｆpeakの値を周波数情報としてＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力する。

以上により、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、オフセット周波数）に相当するピーク周波数ｆpeakの値がＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力される。

ＡＦＣ用の数値制御発振器２２は、ピーク周波数ｆpeakの値を用いて下記の数式１に従って位相誤差Δθを計算する。基準クロックＦrefとして、例えば、シンボルクロックを生成するクロックが利用される。
（数１） Δθ ＝ ３６０／(Ｆref／ｆpeak)
ここに、 Δθ ：位相誤差［ｄｅｇ］
Ｆref ：基準クロック［ｋＨｚ］
ｆpeak：ピーク周波数［ｋＨｚ］

そして、ＡＦＣ用の数値制御発振器２２は、上記計算される位相誤差Δθをテーブルなどによって複素数に変換して出力する。

続いて、ＡＦＣ用の乗算器２３が、自動周波数制御回路２へと入力される受信信号（変調信号）に対してＡＦＣ用の数値制御発振器２２から出力される複素数を用いて複素乗算処理（即ち、ピーク周波数ｆpeakに対応する位相誤差Δθに応じた複素乗算処理）を施して出力する。これにより、自動周波数制御の処理が完了する。

自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号はロールオフフィルタ４を介してキャリア再生回路５へと入力され、キャリア再生回路５，復調部６，および同期検出部７による処理が行われる。

（実施の形態２）
図２は、この発明の実施の形態２に係る復調回路１の概略構成を示す機能ブロック図である。実施の形態２に係る復調回路１は、主に、電力検出部８および可変減衰器９を有する点、ならびにロールオフフィルタ４が自動周波数制御回路２ではなくて可変減衰器９から出力される信号の入力を受ける点で上記の実施の形態１と構成が異なるものの、その他の構成は上記の実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付することでその説明を省略する。

実施の形態２に係る復調回路１は、受信信号（変調信号）の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路２と、自動周波数制御回路２の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタ４と、ロールオフフィルタ４の後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路５と、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続されて自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部３と、を有し、自動周波数制御回路２が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正し、また、前記周波数領域の信号についての前記電力のピークの周波数帯域分の電力の合計を測定するとともに、前記電力の合計と所定の基準電力との電力差に基づいて、自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号の電力が前記基準電力に収束するように減衰率を決定する電力検出部８と、周波数解析部３の接続点とロールオフフィルタ４との間に設けられて自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号の電力を前記減衰率で減衰させる可変減衰器９と、を有する、ようにしている。

実施の形態２でも、上記の実施の形態１と同様に、周波数解析部３から、ピーク周波数ｆpeakの値が周波数制御部２１へと出力され、周波数制御部２１から、前記ピーク周波数ｆpeakの値が周波数情報としてＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力される。

電力検出部８は、周波数解析部３から、フーリエ変換の結果として生成される電力（ｄＢｍ単位）と周波数ビンとの組み合わせデータの供給を受け、前記組み合わせデータについて、電力のピークの周波数帯域を特定する（尚、周波数解析部３による電力のピークの周波数帯域の特定と同様に特定する。また、周波数解析部３によって特定される電力のピークの周波数帯域の供給を周波数解析部３から受けるようにしてもよい）とともに前記電力のピークの周波数帯域分の電力の合計を測定する。

電力検出部８は、さらに、測定結果として得られる上記電力のピークの周波数帯域分の電力の合計と所定の基準電力（例えば、可変減衰器９よりも後段の処理・回路にとって適当なレベルとして予め定められる電力）との電力差を検出し、前記電力差に基づいて、自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号の電力が前記基準電力に収束するように減衰率を決定する。

そして、電力検出部８は、上記決定された減衰率となるように可変減衰器９を制御するための減衰率制御信号を出力する。

可変減衰器９は、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続される周波数解析部３の接続点とロールオフフィルタ４との間に設けられて（つまり、周波数解析部３は自動周波数制御回路２と可変減衰器９との間に接続される）、自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号の入力を受けるとともに電力検出部８から出力される減衰率制御信号の入力を受け、前記自動周波数制御回路２から出力される信号の電力（言い換えると、振幅）を前記減衰率制御信号に従う減衰率で減衰させて出力する。

以上により、上記の実施の形態１と同様に、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、オフセット周波数）に相当するピーク周波数ｆpeakの値がＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力される。

ＡＦＣ用の数値制御発振器２２は、ピーク周波数ｆpeakの値を用いて上記の数式１に従って位相誤差Δθを計算するとともに、計算される位相誤差Δθをテーブルなどによって複素数に変換して出力する。

続いて、ＡＦＣ用の乗算器２３が、自動周波数制御回路２へと入力される受信信号（変調信号）に対してＡＦＣ用の数値制御発振器２２から出力される複素数を用いて複素乗算処理（即ち、ピーク周波数ｆpeakに対応する位相誤差Δθに応じた複素乗算処理）を施して出力する。これにより、自動周波数制御の処理が完了する。

自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号はロールオフフィルタ４を介してキャリア再生回路５へと入力され、キャリア再生回路５，復調部６，および同期検出部７による処理が行われる。

（実施の形態３）
図３は、この発明の実施の形態３に係る復調回路１の概略構成を示す機能ブロック図である。実施の形態３に係る復調回路１は、主に推定部１０および入切スイッチ１１を有する点で上記の実施の形態１と構成が異なるものの、その他の構成は上記の実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付することでその説明を省略する。

実施の形態３に係る復調回路１は、受信信号（変調信号）の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路２と、自動周波数制御回路２の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタ４と、ロールオフフィルタ４の後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路５と、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続されて自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部３と、を有し、自動周波数制御回路２が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正し、また、前記周波数領域の信号の搬送波対雑音比と干渉レベルとのうちの少なくとも一方を推定するとともに搬送波対雑音比が所定のＣ／Ｎ閾値以上である条件と干渉レベルが所定の干渉レベル閾値以下である条件とのうちの少なくとも一方の条件を満たす場合にスイッチ制御信号を出力する推定部１０と、自動周波数制御回路２と周波数解析部３との間に設けられてスイッチ制御信号が入力されると切状態から入状態となって前記中心周波数を周波数解析部３から自動周波数制御回路２へと入力させる入切スイッチ１１と、を有する、ようにしている。

実施の形態３でも、周波数解析部３は、フーリエ変換の結果として生成される電力（ｄＢｍ単位）と周波数ビンとの組み合わせデータについて、電力のピークの周波数帯域を特定するとともに前記電力のピークの周波数帯域の中心周波数（即ち、ピーク周波数ｆpeak）を特定する。

推定部１０は、周波数解析部３から、フーリエ変換の結果として生成される電力（ｄＢｍ単位）と周波数ビンとの組み合わせデータの供給を受け、前記組み合わせデータを用いて搬送波対雑音比または干渉レベルを推定する。

推定部１０は、具体的には、上記組み合わせデータについて、電力のピークの周波数帯域を特定する（尚、周波数解析部３による電力のピークの周波数帯域の特定と同様に特定する。また、周波数解析部３によって特定される電力のピークの周波数帯域の供給を周波数解析部３から受けるようにしてもよい）とともに、前記電力のピークの周波数帯域分の電力の合計と他の周波数帯域分の電力の合計との比を計算することにより、搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ比，ＣＮＲ：Ｃarrier to Ｎoise Ｒatio）を推定する。

推定部１０は、または、上記組み合わせデータについて、受信したい電波（即ち、希望波：Ｄesired signal）の周波数帯域分の電力の合計と邪魔をする電波（即ち、妨害波：Ｕndesired signal）の周波数帯域分の電力の合計との比を計算することにより、干渉レベル（Ｄ／Ｕ比）を推定する。

入切スイッチ１１は、周波数制御部２１と周波数解析部３との間に設けられて、推定部１０から出力されるスイッチ制御信号に従って動作する。入切スイッチ１１は、初期状態として「切」状態（別言すると、「切断」状態）になっている。

推定部１０は、上記推定される搬送波対雑音比が予め定められる所定のＣ／Ｎ閾値以上である場合、または、上記推定される干渉レベルが予め定められる所定の干渉レベル閾値以下である場合に、入切スイッチ１１に対して、「入」状態（別言すると、「接続」状態）となるように入切スイッチ１１を制御するためのスイッチ制御信号を出力する。

これにより、入切スイッチ１１が「切」状態から「入」状態となり、周波数解析部３によって上記特定されたピーク周波数ｆpeakの値が周波数解析部３から入切スイッチ１１を介して周波数制御部２１へと出力される。

なお、上記推定される搬送波対雑音比が予め定められる所定のＣ／Ｎ閾値未満である場合、または、上記推定される干渉レベルが予め定められる所定の干渉レベル閾値より大きい場合は、周波数解析部３によるフーリエ変換処理ならびに推定部１０による推定処理および判定処理が、上記推定される搬送波対雑音比が予め定められる所定のＣ／Ｎ閾値以上となる、または、上記推定される干渉レベルが予め定められる所定の干渉レベル閾値以下となるまで繰り返し行われる。言い換えると、伝搬路の状態が低搬送波対雑音比または高干渉レベルから抜け出すまで処理を繰り返しながら待つ。

周波数制御部２１は、周波数解析部３から出力されるピーク周波数ｆpeakの値の入力を受け、前記ピーク周波数ｆpeakの値を周波数情報としてＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力する。

以上により、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、オフセット周波数）に相当するピーク周波数ｆpeakの値がＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力される。

ＡＦＣ用の数値制御発振器２２は、ピーク周波数ｆpeakの値を用いて上記の数式１に従って位相誤差Δθを計算するとともに、計算される位相誤差Δθをテーブルなどによって複素数に変換して出力する。

続いて、ＡＦＣ用の乗算器２３が、自動周波数制御回路２へと入力される受信信号（変調信号）に対してＡＦＣ用の数値制御発振器２２から出力される複素数を用いて複素乗算処理（即ち、ピーク周波数ｆpeakに対応する位相誤差Δθに応じた複素乗算処理）を施して出力する。これにより、自動周波数制御の処理が完了する。

自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号はロールオフフィルタ４を介してキャリア再生回路５へと入力され、キャリア再生回路５，復調部６，および同期検出部７による処理が行われる。

（実施の形態４）
図４は、この発明の実施の形態４に係る復調回路１の概略構成を示す機能ブロック図である。実施の形態４に係る復調回路１は、主に切換スイッチ１２を有する点で上記の実施の形態１と構成が異なるものの、その他の構成は上記の実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付することでその説明を省略する。

実施の形態４に係る復調回路１は、受信信号（変調信号）の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路２と、自動周波数制御回路２の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタ４と、ロールオフフィルタ４の後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路５と、自動周波数制御回路２とロールオフフィルタ４との間に接続されて自動周波数制御回路２から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部３と、を有し、自動周波数制御回路２が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正し、また、周波数解析部３において特定される前記周波数領域の信号についての複数の電力のピークの周波数帯域の中心周波数のうちのいずれを出力するかを、キャリア再生回路５の後段に設けられる同期検出部７における既知パターン同期の結果に応じて切り換える切換スイッチ１２を有する、ようにしている。

実施の形態４では、電力のピークが複数特定される場合を想定する。すなわち、周波数解析部３は、実施の形態４では、フーリエ変換の結果として生成される電力（ｄＢｍ単位）と周波数ビンとの組み合わせデータについて、電力のピークの周波数帯域を複数特定するとともに前記複数の電力のピークの周波数帯域それぞれの中心周波数（「ピーク周波数ｆpeak_m」と呼ぶ；但し、ｍは複数の電力のピークの周波数帯域それぞれの中心周波数を相互に区別するための識別子であり、ｍ＝１，２，３，・・・）を特定する。複数のピーク周波数ｆpeak_mのうちのいずれかが、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、オフセット周波数）に相当する。

切換スイッチ１２は、周波数制御部２１と周波数解析部３との間に、周波数解析部３から周波数制御部２１への出力機構として設けられて、同期検出部７から出力されるスイッチ制御信号に従って動作する。

切換スイッチ１２は、まず、初期状態としてピーク周波数ｆpeak_1が出力される状態となる。これにより、周波数解析部３によって上記特定された複数のピーク周波数ｆpeak_mのうちのピーク周波数ｆpeak_1の値が周波数解析部３から切換スイッチ１２を介して周波数制御部２１へと出力される。

周波数制御部２１は、周波数解析部３から出力されるピーク周波数ｆpeak_1の値の入力を受け、前記ピーク周波数ｆpeak_1の値を周波数情報としてＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力する。

ＡＦＣ用の数値制御発振器２２は、ピーク周波数ｆpeak_1の値を用いて上記の数式１に従って位相誤差Δθを計算するとともに、計算される位相誤差Δθをテーブルなどによって複素数に変換して出力する。

続いて、ＡＦＣ用の乗算器２３が、自動周波数制御回路２へと入力される受信信号（変調信号）に対してＡＦＣ用の数値制御発振器２２から出力される複素数を用いて複素乗算処理（即ち、ピーク周波数ｆpeak_1に対応する位相誤差Δθに応じた複素乗算処理）を施して出力する。

自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号はロールオフフィルタ４を介してキャリア再生回路５へと入力され、キャリア再生回路５，および復調部６による処理が行われる。

続いて、同期検出部７において、復調部６から出力される信号フレームに含まれる同期用信号であるユニークワード（ＵＷ）などの既知パターンの検出を利用して位相の同期／非同期を検出・判定する処理が行われる。

同期検出部７は、位相の非同期を検出すると、切換スイッチ１２に対して、次のピーク周波数が出力される状態となるように切換スイッチ１２を制御するためのスイッチ制御信号を出力する。これにより、周波数解析部３によって上記特定された複数のピーク周波数ｆpeak_mのうちのピーク周波数ｆpeak_2の値が周波数解析部３から切換スイッチ１２を介して周波数制御部２１へと出力される。

周波数制御部２１は、周波数解析部３から出力されるピーク周波数ｆpeak_2の値の入力を受け、前記ピーク周波数ｆpeak_2の値を周波数情報としてＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力する。

続いて、上記のピーク周波数ｆpeak_1の場合と同様に、ＡＦＣ用の数値制御発振器２２，ＡＦＣ用の乗算器２３，ロールオフフィルタ４，キャリア再生回路５，および復調部６による処理が行われる。

続いて、同期検出部７において、復調部６から出力される信号フレームに含まれる同期用信号であるユニークワード（ＵＷ）などの既知パターンの検出を利用して位相の同期／非同期を検出・判定する処理が行われる。

同期検出部７は、位相の非同期を検出すると、切換スイッチ１２に対して、次のピーク周波数が出力される状態となるように切換スイッチ１２を制御するためのスイッチ制御信号を出力する。これにより、周波数解析部３によって上記特定された複数のピーク周波数ｆpeak_mのうちのピーク周波数ｆpeak_3の値が周波数解析部３から切換スイッチ１２を介して周波数制御部２１へと出力される。

一方、同期検出部７は、位相の同期を検出すると、切換スイッチ１２に対してスイッチ制御信号を出力しない。これにより、現在のピーク周波数ｆpeak_2の値が周波数解析部３から切換スイッチ１２を介して周波数制御部２１へと出力される状態が維持される。

以上により、送信側装置の送信ローカル周波数と受信側装置における受信ローカル周波数との間の周波数誤差（別言すると、オフセット周波数）に相当する周波数の値であり、複数のピーク周波数ｆpeak_mのうちのいずれかの値が、ＡＦＣ用の数値制御発振器２２へと出力されるようになる。これにより、自動周波数制御の処理が完了する。

ＡＦＣ用の数値制御発振器２２は、上記により選択されるピーク周波数ｆpeak_mの値を用いて上記の数式１に従って位相誤差Δθを計算するとともに、計算される位相誤差Δθをテーブルなどによって複素数に変換して出力する。

続いて、ＡＦＣ用の乗算器２３が、自動周波数制御回路２へと入力される受信信号（変調信号）に対してＡＦＣ用の数値制御発振器２２から出力される複素数を用いて複素乗算処理（即ち、上記により選択されるピーク周波数ｆpeak_mに対応する位相誤差Δθに応じた複素乗算処理）を施して出力する。これにより、自動周波数制御の処理が完了する。

自動周波数制御回路２（具体的には、ＡＦＣ用の乗算器２３）から出力される信号はロールオフフィルタ４を介してキャリア再生回路５へと入力され、キャリア再生回路５，復調部６，および同期検出部７による処理が行われる。

（周波数帯域の狭い信号の利用）
例えば図５（Ａ）に示すように、検出対象（言い換えると、同期検波の対象，周波数誤差の検出用）のチャネルの中心周波数（例えば、送信側装置の送信ローカル周波数に従うＡＦＣ用の数値制御発振器２２の発振周波数（ローカル周波数））に加えて他の（例えば、隣接する）チャネルの中心周波数が、周波数解析部３がフーリエ変換を行う周波数の範囲（具体的には、想定される周波数誤差の範囲（或いは、復調回路１がキャリア再生の周波数引き込み可能な範囲）を少なくとも含む周波数帯域）に含まれることがあり得る。

この場合、信号の強度／レベルのピークが複数存在することになり、上記の実施の形態１乃至３では、周波数解析部３において、検出対象のチャネルの信号ではなくて他のチャネルの信号の強度／レベルのピークが検出される（別言すると、選択される）ことがあり得る。

そこで、図５（Ｂ）に示すように、検出対象のチャネルについては通信で使用する周波数帯域よりも周波数帯域が狭い信号が送信側装置から送信され、受信側装置において前記周波数帯域が狭い信号が利用されるようにしてもよい。

受信側装置（具体的には、周波数解析部３）は、すなわち、信号の強度／レベルの複数のピークのうち、他の信号の強度／レベルのピークの幅（別言すると、すその広がり）と比べてピークの幅が狭い信号を検出対象のチャネルの信号として特定したうえで、前記特定された検出対象のチャネルの信号に対してフーリエ変換処理を施して周波数領域の信号に変換して、前記特定された検出対象のチャネルの信号の強度／レベルのピークに基づいてピーク周波数ｆpeakを特定する。

この場合、周波数帯域が狭い信号が、送信側装置から、予め定められる所定の時間だけ送信されたり、検出対象のチャネルについての信号の強度／レベルのピークを検出する処理が終了したことを通知する信号が受信側装置から送信側装置へと送信されるまで送信されたりする。

実施の形態１乃至４に係る復調回路１によれば、クロック同期に依らずに周波数誤差を検出することができるため、低シンボルレートにおいても高速で周波数誤差を検出することが可能となり、延いては、シンボルレートに関わらず同じ制御フローで高い検出精度と引き込み時間の短縮との両立を実現することが可能となる。実施の形態１乃至４に係る復調回路１によれば、また、シンボル周波数ごとに異なる周波数誤差を補正する制御は不要となる。

実施の形態１乃至３に係る復調回路１によれば、キャリア再生回路５におけるキャリア同期（位相誤差の補正）および同期検出部７における既知パターン同期（位相の同期／非同期の検出・判定）を経ることなく自動周波数制御が完了するので、引き込み時間を短縮することが可能となる。

実施の形態１乃至３に係る復調回路１によれば、通信で使用する周波数帯域よりも周波数帯域が狭い信号が周波数領域の信号に変換されるようにした場合には、検出対象のチャネルについての信号の強度／レベルのピークを確実に検出することが可能となる。

実施の形態２に係る復調回路１によれば、自動周波数制御に用いられる周波数解析部３において取得される情報に基づく電力検出の結果を、復調回路として電力（別言すると、強度，レベル）調整がもとより必要とされる場合に設けられることが考えられる可変減衰器９へと供給するようにしているので、回路構成が複雑になることを抑制しつつ高い検出精度と引き込み時間の短縮との両立を実現することが可能となる。

実施の形態３に係る復調回路１によれば、搬送波対雑音比が高かったり干渉レベルが低かったりするときの周波数を用いて周波数誤差を補正するようにしているので、周波数誤差の補正処理の信頼性を向上させることが可能となる。

実施の形態４に係る復調回路１によれば、フーリエ変換の結果に基づいて絞り込まれた電力のピークのみについて同期処理を行うようにしているので、引き込み時間を短縮することが可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

例えば、キャリア再生回路５，復調部６，および同期検出部７は、この発明では特定の構成に限定されるものではなく、上記の実施の形態における構成には限定されない。

また、上記の実施の形態３では搬送波対雑音比がＣ／Ｎ閾値以上である場合または干渉レベルが干渉レベル閾値以下である場合に入切スイッチ１１が入状態になるようにしているが、搬送波対雑音比と干渉レベルとの両方を推定したうえで搬送波対雑音比がＣ／Ｎ閾値以上である条件と干渉レベルが干渉レベル閾値以下である条件とのうちの少なくとも一方が満たされる場合に入切スイッチ１１が入状態になるようにしてもよい。

また、上記の実施の形態３，４では電力検出部８および可変減衰器９が設けられないようにしているが、実施の形態３，４でも電力検出部８および可変減衰器９が設けられるようにしてもよい。実施の形態３の場合は、入切スイッチ１１が切状態から入状態となるときに電力検出部８が減衰率を決定して出力するとともに可変減衰器９が前記減衰率を用いて減衰処理を行うようにする。また、実施の形態４の場合は、周波数解析部３によって複数特定される電力のピークの周波数帯域のうちの周波数解析部３から切換スイッチ１２を介して周波数制御部２１へと出力されるピーク周波数ｆpeak_mに対応する電力のピークの周波数帯域について電力検出部８が減衰率を決定して出力するとともに可変減衰器９が前記減衰率を用いて減衰処理を行うようにする。

１ 復調回路
２ 自動周波数制御回路（ＡＦＣ）
２１ 周波数制御部
２２ ＡＦＣ用の数値制御発振器（ＮＣＯ）
２３ ＡＦＣ用の乗算器
３ 周波数解析部
４ ロールオフフィルタ（ＲＯＦ）
５ キャリア再生回路（ＣＲ）
５１ 位相誤差検出部
５２ ローパスフィルタ
５３ ＣＲ用の数値制御発振器（ＮＣＯ）
５４ ＣＲ用の乗算器
６ 復調部
７ 同期検出部
８ 電力検出部
９ 可変減衰器
１０ 推定部
１１ 入切スイッチ
１２ 切換スイッチ

Claims (5)

1. 受信信号の周波数誤差を補正する自動周波数制御回路と、
   前記自動周波数制御回路の後段に設けられて前記受信信号に対して帯域制限処理を施すロールオフフィルタと、
   前記ロールオフフィルタの後段に設けられて前記受信信号の位相誤差を補正するキャリア再生回路と、
   前記自動周波数制御回路と前記ロールオフフィルタとの間に接続されて前記自動周波数制御回路から出力される前記受信信号を周波数領域の信号に変換するとともに前記周波数領域の信号についての電力のピークの周波数帯域の中心周波数を特定する周波数解析部と、を有し、
   前記自動周波数制御回路が、前記中心周波数を用いて前記受信信号の周波数誤差を補正する、
   ことを特徴とする復調回路。
2. 前記周波数領域の信号についての前記電力のピークの周波数帯域分の電力の合計を測定するとともに、前記電力の合計と所定の基準電力との電力差に基づいて、前記自動周波数制御回路から出力される前記受信信号の電力が前記基準電力に収束するように減衰率を決定する電力検出部と、
   前記周波数解析部の接続点と前記ロールオフフィルタとの間に設けられて前記自動周波数制御回路から出力される前記受信信号の電力を前記減衰率で減衰させる可変減衰器と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の復調回路。
3. 前記周波数領域の信号の搬送波対雑音比と干渉レベルとのうちの少なくとも一方を推定するとともに前記搬送波対雑音比が所定のＣ／Ｎ閾値以上である条件と前記干渉レベルが所定の干渉レベル閾値以下である条件とのうちの少なくとも一方の条件を満たす場合にスイッチ制御信号を出力する推定部と、
   前記自動周波数制御回路と前記周波数解析部との間に設けられて前記スイッチ制御信号が入力されると切状態から入状態となって前記中心周波数を前記周波数解析部から前記自動周波数制御回路へと入力させる入切スイッチと、を有する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の復調回路。
4. 前記周波数解析部において特定される前記周波数領域の信号についての複数の電力のピークの周波数帯域の中心周波数のうちのいずれを出力するかを、前記キャリア再生回路の後段に設けられる同期検出部における既知パターン同期の結果に応じて切り換える切換スイッチを有する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の復調回路。
5. 通信で使用する周波数帯域よりも周波数帯域が狭い信号が前記周波数領域の信号に変換される、
   ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の復調回路。

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