JP2789600B2 - 周波数推定方式 - Google Patents
周波数推定方式Info
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- JP2789600B2 JP2789600B2 JP8319788A JP8319788A JP2789600B2 JP 2789600 B2 JP2789600 B2 JP 2789600B2 JP 8319788 A JP8319788 A JP 8319788A JP 8319788 A JP8319788 A JP 8319788A JP 2789600 B2 JP2789600 B2 JP 2789600B2
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- Japan
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- frequency
- block
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- dft
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- Measuring Phase Differences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は周波数推定方式に関し、特に広帯域雑音にう
ずもれたライン・スペクトラム信号から、正確なライン
・スペクトラムの周波数及び位相をディジタル演算によ
り推定する方式に関する。
ずもれたライン・スペクトラム信号から、正確なライン
・スペクトラムの周波数及び位相をディジタル演算によ
り推定する方式に関する。
従来、広帯域雑音にうずもれたライン・スペクトラム
成分を含むディジタル・サンプルされた信号列から周波
数推定を行う方式として、田部井，上田らによる「信学
論（Ａ）J70-A,No.5,pp.798-805,（1987-5）:FFTを用い
た高精度周波数決定法」に記載されたものがある。
成分を含むディジタル・サンプルされた信号列から周波
数推定を行う方式として、田部井，上田らによる「信学
論（Ａ）J70-A,No.5,pp.798-805,（1987-5）:FFTを用い
た高精度周波数決定法」に記載されたものがある。
このものは、ウィンド操作を用いる方式である。すな
わち、この方式は、入力信号列に対し、ウィンド操作を
行い、FFT（Fast Fourier Transform）により、周波数
領域に変換している。そして、振幅スペクトラムの絶対
値の最も大きいサンプルXm、そのときの周波数fm、及び
隣接するサンプルXm-1又はXm+1との比r,sを求める。こ
れは、次のようにして行う。すなわち、Xm,Xm-1,Xm+1を
用いて、次に、XmとXm-1及びXmとXm+1の比r,sを次式に
より求める。
わち、この方式は、入力信号列に対し、ウィンド操作を
行い、FFT（Fast Fourier Transform）により、周波数
領域に変換している。そして、振幅スペクトラムの絶対
値の最も大きいサンプルXm、そのときの周波数fm、及び
隣接するサンプルXm-1又はXm+1との比r,sを求める。こ
れは、次のようにして行う。すなわち、Xm,Xm-1,Xm+1を
用いて、次に、XmとXm-1及びXmとXm+1の比r,sを次式に
より求める。
上記Xmとfmと上記式（１）の結果を用いて、次式の様
に周波数と位相を補間し、周波数推定値2、及び位相
推定値 を求める。
に周波数と位相を補間し、周波数推定値2、及び位相
推定値 を求める。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、このものにあっては、次のようなS/Nの劣化
や構成面での難点がある。
や構成面での難点がある。
すなわち、上述した従来の方式は、ハミング・ウィン
ドを用いているが、この場合4dBのS/N劣化を生じる欠点
があり、また、ハード・ウェアも複雑化する欠点があ
る。多数のライン・スペクトラムの存在が予想される場
合は、サイドローブ特性の改善のためにウィンド操作は
必須であるが、１本のスペクトラムしか存在しない場
合、ウィンド操作は、かならずしも必要でなく、また、
上述のようにウィンド操作はハード・ウェアが複雑とな
る。これらのことから、復調器などの応用において低い
S/N状態で、しかも限られた数のサンプルから、正確に
リアルタイムで周波数推定を行う必要のある場合、出来
る限り損失の少ない方式で、これらの要求を満たす方式
が実現できれば望ましい。
ドを用いているが、この場合4dBのS/N劣化を生じる欠点
があり、また、ハード・ウェアも複雑化する欠点があ
る。多数のライン・スペクトラムの存在が予想される場
合は、サイドローブ特性の改善のためにウィンド操作は
必須であるが、１本のスペクトラムしか存在しない場
合、ウィンド操作は、かならずしも必要でなく、また、
上述のようにウィンド操作はハード・ウェアが複雑とな
る。これらのことから、復調器などの応用において低い
S/N状態で、しかも限られた数のサンプルから、正確に
リアルタイムで周波数推定を行う必要のある場合、出来
る限り損失の少ない方式で、これらの要求を満たす方式
が実現できれば望ましい。
本発明の目的は、かかる点に着目し、損失が少なく、
かつ少ないデータ数で能率の良い推定が可能であり、し
かもハード・ウェアの簡略化が可能な周波数推定方式を
提供することにある。
かつ少ないデータ数で能率の良い推定が可能であり、し
かもハード・ウェアの簡略化が可能な周波数推定方式を
提供することにある。
本発明の周波数推定方式は、 複素サンプル・データブロックに対し、周波数変換及
びディスクリート・フーリエ変換を行う手段と、 各ディスクリート・フーリエ変換においてブロックを
２つに分割して前記フーリエ変換に係る積算値を求め、
これらの値を用いて各々のピークを求める手段と、 前記求められたピークの積算値を選択し、選択された
２つの積算値の複素平面状の各々の角度に基づく２つの
時間的角度変化量から周波数推定値を求め、前記２つの
角度からデータブロックの特定時間の位相推定値を求め
る手段とを備えたことを特徴としている。
びディスクリート・フーリエ変換を行う手段と、 各ディスクリート・フーリエ変換においてブロックを
２つに分割して前記フーリエ変換に係る積算値を求め、
これらの値を用いて各々のピークを求める手段と、 前記求められたピークの積算値を選択し、選択された
２つの積算値の複素平面状の各々の角度に基づく２つの
時間的角度変化量から周波数推定値を求め、前記２つの
角度からデータブロックの特定時間の位相推定値を求め
る手段とを備えたことを特徴としている。
周波数及び位相の推定に際し、複素サンプルに対し周
波数変換を行い、さらにディスクリート・フーリエ変換
（DFT;Discriete Fourier Transform）を行う。ディス
クリート・フーリエ変換においては各サンプルに対し、
１ブロックは２個以上に区分され、各区分ごとの積算が
なされる。
波数変換を行い、さらにディスクリート・フーリエ変換
（DFT;Discriete Fourier Transform）を行う。ディス
クリート・フーリエ変換においては各サンプルに対し、
１ブロックは２個以上に区分され、各区分ごとの積算が
なされる。
本発明では、従来のようなS/N劣化を生ずるウィンド
操作は必要とされず、周波数変換後のディスクリート・
フーリエ変換は、少ないデータ数に対し能率の良い推定
を可能とし、また、従来のFFTの複雑なシーケンス制御
の必要性も排除される。
操作は必要とされず、周波数変換後のディスクリート・
フーリエ変換は、少ないデータ数に対し能率の良い推定
を可能とし、また、従来のFFTの複雑なシーケンス制御
の必要性も排除される。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る周波数推定方式を説
明するためのブロック図である。
明するためのブロック図である。
第１図に示す如く、本実施例方式では、複素乗算器１
と、ローカル発振器２と、A/Dコンバータ3,4と、タイミ
ング発生回路５と、DFTブロックB1〜BNと、演算処理回
路10とを用いる。
と、ローカル発振器２と、A/Dコンバータ3,4と、タイミ
ング発生回路５と、DFTブロックB1〜BNと、演算処理回
路10とを用いる。
ローカル発振器２の出力が印加される複素乗算器１に
入力信号が供給され、演算処理回路10から得られる出力
を用いて周波数及び位相 を推定する。
入力信号が供給され、演算処理回路10から得られる出力
を用いて周波数及び位相 を推定する。
複素乗算器１の出力が供給されるA/Dコンバータ3,4に
は、タイミング発生回路５の出力が印加されており、そ
れらの出力はそれぞれDFTブロックB1〜BNに供給される
ようになっている。
は、タイミング発生回路５の出力が印加されており、そ
れらの出力はそれぞれDFTブロックB1〜BNに供給される
ようになっている。
各DFTブロックB1〜BNは、ローテータ６と、アキムレ
ータ８と、メモリ９と、角度指定ROM7から成っており、
各A/Dコンバータ3,4の出力はそれぞれのローテータ６に
供給され、また、それぞれの角度指定ROMには、タイミ
ング発生回路５の出力が印加されるようになっている。
ータ８と、メモリ９と、角度指定ROM7から成っており、
各A/Dコンバータ3,4の出力はそれぞれのローテータ６に
供給され、また、それぞれの角度指定ROMには、タイミ
ング発生回路５の出力が印加されるようになっている。
各ローテータ６及び角度指定ROM7は、これによって、
各A/Dコンバータ3,4からの出力の複素乗算を行う。
各A/Dコンバータ3,4からの出力の複素乗算を行う。
演算処理回路10には、各DFTブロックB1〜BNのメモリ
９からの出力が入力されるようになっている。
９からの出力が入力されるようになっている。
第１図に示した構成の装置によって、複素サンプル・
データブロックに対し、周波数変換及びDFT、すなわち
ディスクリート・フーリエ変換を行う機能を有し、各デ
ィスクリート・フーリエ変換においてブロックを２個以
上に分割して前記フーリエ変換に係る積算値を求め、こ
れらの値を用いて、演算により周波数推定値及び位相推
定値を得る周波数推定方式を実現するようにしている。
データブロックに対し、周波数変換及びDFT、すなわち
ディスクリート・フーリエ変換を行う機能を有し、各デ
ィスクリート・フーリエ変換においてブロックを２個以
上に分割して前記フーリエ変換に係る積算値を求め、こ
れらの値を用いて、演算により周波数推定値及び位相推
定値を得る周波数推定方式を実現するようにしている。
更に、第１図を参照して具体的に説明すると、以下に
述べるように、周波数の決定にあたり、Ｌ個の複素サン
プルに対しＮ回の周波数変換を行い、さらにこれらに対
しDFTを行う。DFTにおいては、各サンプルに対し、回転
因子を乗じた後、１ブロックをＭ個に区分し、各区分ご
との積算を行う。そして、この様にして得られたＬ・Ｎ
・Ｍ個のデータに対し、演算処理により周波数及び位相
値の推定値を求める。
述べるように、周波数の決定にあたり、Ｌ個の複素サン
プルに対しＮ回の周波数変換を行い、さらにこれらに対
しDFTを行う。DFTにおいては、各サンプルに対し、回転
因子を乗じた後、１ブロックをＭ個に区分し、各区分ご
との積算を行う。そして、この様にして得られたＬ・Ｎ
・Ｍ個のデータに対し、演算処理により周波数及び位相
値の推定値を求める。
第１図において、今、入力信号が供給されると、入力
信号は複素乗算器１により直交復調される。その出力は
２組のA/Dコンバータ3,4によりディジタル変換され、Ｌ
サンプルのブロックにされる。ディジタル変換された複
素出力は、ローテータ６及び角度指定ROM7により複素乗
算される。さらにこの複素乗算結果は、アキムレータ８
により、本実施例では次式に従い前半，後半に分けて積
算され、メモリ９にストアされる。
信号は複素乗算器１により直交復調される。その出力は
２組のA/Dコンバータ3,4によりディジタル変換され、Ｌ
サンプルのブロックにされる。ディジタル変換された複
素出力は、ローテータ６及び角度指定ROM7により複素乗
算される。さらにこの複素乗算結果は、アキムレータ８
により、本実施例では次式に従い前半，後半に分けて積
算され、メモリ９にストアされる。
ただし、xnは入力サンプルを示す。
ここで、上記式（５），（６）において、Ａを１とす
ると、XFk＋XBkはDFTの式となるが、DFTは｜Xk|,|Xk+1
｜の中間における落ち込みが約4dBとなり、感度偏差が
大きくなるため、Ａ＝0.5を用いる。この場合、１ブロ
ックのデータは2L個のXF,XBに変換される。これらの結
果はメモリ９にストアされ、さらに演算処理回路10に入
力される。演算処理回路10ではXFk＋XBkの絶対値を求
め、さらに絶対値が最大となるｋを求め、その時のｋの
値をｍとする。その時のXFm，XBm及びfmより、次式に基
づき、周波数及び位相 を推定する。
ると、XFk＋XBkはDFTの式となるが、DFTは｜Xk|,|Xk+1
｜の中間における落ち込みが約4dBとなり、感度偏差が
大きくなるため、Ａ＝0.5を用いる。この場合、１ブロ
ックのデータは2L個のXF,XBに変換される。これらの結
果はメモリ９にストアされ、さらに演算処理回路10に入
力される。演算処理回路10ではXFk＋XBkの絶対値を求
め、さらに絶対値が最大となるｋを求め、その時のｋの
値をｍとする。その時のXFm，XBm及びfmより、次式に基
づき、周波数及び位相 を推定する。
以上のようにして、周波数及び位相の推定値を求める
ことができる。本方式は、広帯域雑音にうずもれたライ
ン・スペクトラム信号から、正確なライン・スペクトラ
ムの周波数及び位相をディジタル演算により推定する場
合に用いて適している。
ことができる。本方式は、広帯域雑音にうずもれたライ
ン・スペクトラム信号から、正確なライン・スペクトラ
ムの周波数及び位相をディジタル演算により推定する場
合に用いて適している。
本実施例では、前、後のブロックに区分されているた
め、通常のFFTは用いることができないが、復調器のよ
うに比較的低いS/N、短いブロック長（最大256程度）の
場合、ローテータをROMで構成することができ、DFTを用
いることによりFFTの複雑なシーケンス制御が必要なく
なるため、ウィンド操作によるものに比べてこの点でも
ハード・ウェアの複雑化が避けられ、特に復調器などへ
の応用において効果的である。
め、通常のFFTは用いることができないが、復調器のよ
うに比較的低いS/N、短いブロック長（最大256程度）の
場合、ローテータをROMで構成することができ、DFTを用
いることによりFFTの複雑なシーケンス制御が必要なく
なるため、ウィンド操作によるものに比べてこの点でも
ハード・ウェアの複雑化が避けられ、特に復調器などへ
の応用において効果的である。
以上説明したように、本発明によれば、ウィンド操作
を必要とせず、これによる損失を防ぐことができる。又
通常のDFTに比べ周波数変換後のDFTを行うことにより、
フィルタ特性の谷を減少させ、少ないデータ数に対し能
率の良い推定が可能となる。
を必要とせず、これによる損失を防ぐことができる。又
通常のDFTに比べ周波数変換後のDFTを行うことにより、
フィルタ特性の谷を減少させ、少ないデータ数に対し能
率の良い推定が可能となる。
更に、DFTを用いることによりFFTの複雑なシーケンス
制御も必要なくなるため、全体としてはハード・ウェア
の簡略化が可能となる。
制御も必要なくなるため、全体としてはハード・ウェア
の簡略化が可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す図である。 １……複素乗算器 ２……ローカル発振器 3,4……A/Dコンバータ ５……タイミング発生回路 ６……ローテータ ７……角度指定ROM ８……アキムレータ ９……メモリ 10……演算処理回路 B1〜BN……ディスクリート・フーリエ変換ブロック
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 23/02 G01R 23/16 G01R 25/00
Claims (1)
- 【請求項１】複素サンプル・データブロックに対し、周
波数変換及びディスクリート・フーリエ変換を行う手段
と、 各ディスクリート・フーリエ変換においてブロックを２
つに分割して前記フーリエ変換に係る積算値を求め、こ
れらの値を用いて各々のピークを求める手段と、 前記求められたピークの積算値を選択し、選択された２
つの積算値の複素平面状の各々の角度に基づく２つの時
間的角度変化量から周波数推定値を求め、前記２つの角
度からデータブロックの特定時間の位相推定値を求める
手段とを備えたことを特徴とする周波数推定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319788A JP2789600B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 周波数推定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319788A JP2789600B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 周波数推定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257274A JPH01257274A (ja) | 1989-10-13 |
| JP2789600B2 true JP2789600B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=13795600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8319788A Expired - Lifetime JP2789600B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 周波数推定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2789600B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366298B1 (ko) * | 2000-01-27 | 2002-12-31 | 한국전자통신연구원 | 극초단펄스 스펙트럼 분석방법 |
| JP2002040066A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Furuno Electric Co Ltd | 信号周波数算出方法および信号処理装置 |
| US7317309B2 (en) * | 2004-06-07 | 2008-01-08 | Advantest Corporation | Wideband signal analyzing apparatus, wideband period jitter analyzing apparatus, and wideband skew analyzing apparatus |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP8319788A patent/JP2789600B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 田部井，上田，"ＦＦＴを用いた高精度周波数決定法"，電子情報通信学会論文誌Ａ，昭和６２年５月，Ｖｏｌ．Ｊ７０−Ａ，Ｎｏ．５，Ｐ．７９８−８０５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01257274A (ja) | 1989-10-13 |
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