JP3271504B2

JP3271504B2 - 周波数推定回路およびそれを用いたａｆｃ回路

Info

Publication number: JP3271504B2
Application number: JP01767396A
Authority: JP
Inventors: 靖志曽我部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2016-02-02
Also published as: EP0788225A1; DE69611986T2; AU1016097A; EP0788225B1; CA2196468A1; AU685717B2; US5812611A; DE69611986D1; JPH09214293A; CA2196468C

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、衛星通信や移動
体衛星通信システムにおいて受信信号を復調する復調装
置の自動周波数制御（ＡＦＣ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の初期ＡＦＣ回路としては、受信さ
れた無変調信号の電力スペクトルを求めると、電力スペ
クトルはキャリアの周波数オフセットΔｆに対応した周
波数に大きな電力レベルを持つ性質を用いて、Δｆを推
定する方式が提案されている。図４３は、従来の初期Ａ
ＦＣ回路の構成例であり、例えば信学技報、IT90-99(19
90)、「ディジタルモデム研究開発の現状と今後の課
題」（武内他著、1991.1.23発行）に記載されている。
図において、１は量子化されサンプリングされた受信信
号入力、８は受信信号から信号帯域外の雑音を除去する
低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦ）、１０１はＭ相ＰＳ
Ｋで変調された受信信号を逓倍し変調成分を除去する逓
倍器、２は時間軸上で表現された受信信号を周波数軸上
に変換し、受信信号のパワースペクトルを求める高速フ
ーリエ変換（以下、ＦＦＴ）回路、３はパワースペクト
ルの最大値を求め、最大値パワーを持つスペクトルの周
波数を求めるＭＡＸサーチ回路、１０２はＭＡＸサーチ
回路３で求まった周波数を分周する分周器、１０３は逓
倍器１０１、ＦＦＴ回路２、ＭＡＸサーチ回路３および
分周器１０２で構成される周波数推定回路、７は周波数
推定回路１０３で推定された周波数情報をもとに受信信
号からΔｆを除去する周波数補正部である。また、図
４５はサンプリングされた受信信号と離散フーリエ変換
（以下、ＤＦＴという）を行い周波数軸上に変換された
結果を示す図である。

【０００３】次に、動作について説明する。以下の説明
においては、説明を簡単にするために、変調方式はＭ相
ＰＳＫ方式とし、受信信号は複素表示されたベースバン
ド信号であるとする。また、受信信号はＡ／Ｄ変換によ
って量子化された離散信号であるとする。量子化されサ
ンプリング周期Ｔ_sでサンプリングされた受信信号１を
ＬＰＦ８に通すことによって帯域外雑音を除去する。こ
の帯域外雑音の除去された信号は逓倍器１０１でＭ逓倍
される。Ｍ逓倍により更に変調成分が除去されて無変調
信号となる。雑音および変調成分が除去された信号は、
ＦＦＴ回路２で高速フーリエ変換され時間領域信号から
周波数領域の信号に変換される。さらに周波数領域に変
換された信号を２乗することにより受信信号の電力スペ
クトルを求める。ＦＦＴ回路２の出力は、サンプリング
周期Ｔ_sにより決まる周波数範囲の電力スペクトルを出
力する。なお、ＦＦＴ回路２においては、量子化された
離散信号に対して、ＦＦＴを行い、受信信号のパワース
ペクトルを求めているので、受信信号のパワースペクト
ルは離散信号である。

【０００４】ここで、時間領域−周波数領域に変換され
た受信信号は上で述べたように無変調信号であるので、
電力スペクトルは、図４４に示すように周波数オフセッ
トΔｆに相関のある周波数でピークを持つ。よって、電
力スペクトルが最大であるスペクトルの周波数を求める
ことによりΔｆを推定することができる。ＭＡＸサーチ
回路３では、ＦＦＴ回路２で時間領域から周波数領域に
変換されたパワースペクトルの中から電力スペクトルが
最大の値を持つスペクトルを検索し、そのスペクトルの
周波数を求める。ただし、ＦＦＴ回路２で求まった周波
数は逓倍器１０１でＭ逓倍されているので、実際の周波
数オフセットΔｆのＭ倍の周波数が観測されることにな
る。したがって、実際の周波数オフセットΔｆを求める
ために分周器１０２でＭ分周し、実際の周波数オフセッ
トΔｆを求める。そして、周波数補正部７で推定された
周波数情報をもとに受信信号の周波数補正を行う。

【０００５】つぎに、ＤＦＴについて図４５を参照に説
明する。図４５（ａ）はサンプリングされた受信信号を
示す図である。受信信号のサンプリングにおいては、復
調のことを考慮し、一般にシンボルレートＴのｍ倍でオ
ーバーサンプリングする。図４５（ｂ）は、ｍ倍でオー
バーサンプリングされたＬシンボル分のデータ系列がＤ
ＦＴ回路３で時間領域の信号から周波数領域の信号に変
換された信号を示す図である。ここで、観測可能な周波
数範囲および周波数間隔は、ナイキスト定理により、周波数範囲：−ｆ_s／２〜ｆ_s／２（１）（ｆ_s＝１／Ｔ_s＝ｍ／Ｔ）周波数間隔：１／（Ｌ・Ｔ）Ｔ：シンボル周期Ｔ_s：サンプル周期ｍ：オーバーサンプル数Ｌ：シンボル数と求まる。従って、オーバーサンプル数や処理シンボル
数は、システム全体から要求される周波数範囲や周波数
間隔に対応させて設定していた。

【０００６】図４６は受信信号をサンプル周期Ｔｓでサ
ンプリングした時、ＦＦＴの特性である折り返し現象を
説明する図である。この折り返し現象はｆｓ毎に周期的
におき、受信信号をＤＦＴすると、観測可能な周波数範
囲−ｆ_S／２からｆ_S／２の範囲には、範囲外の成分も加
算される（折り返し雑音が加わる）ことになる。したが
って、観測したい範囲外の信号をカットするために、図
４３のように周波数推定回路１０３を通す前に図４７に
示すような伝達関数を持つＬＰＦ８を入れている。ＬＰ
Ｆ８の伝達関数は周波数観測範囲外の成分をカットする
ように設定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の説明のように、
シンボル周期Ｔは一定値であるので、式（１）より周波
数推定における推定精度を良くするためにはシンボル数
Ｌを大きくし、また周波数範囲を広げるためにはオーバ
ーサンプル数ｍを大きくする必要がある。したがって、
高精度、広範囲動作のＡＦＣを作る場合には、データ量
が増加し、これに伴い演算量が増加するという問題点が
ある。また、使用する素子によっては、処理量に限界が
あり、要求される仕様を満たすことができないという問
題、さらには、周波数オフセットΔｆが観測範囲外の場
合では、推定できないという問題がある。

【０００８】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、ＤＦＴ特有の現象である「折り返
し」現象に着目し、少ない演算量で高精度、広範囲動作
の周波数推定回路を実現することを目的とする。更に、
ＤＦＴを行うにあたりサンプル値信号から間引きを行う
ことで、より少ない演算量で高精度、広範囲動作の周波
数推定回路を実現することを目的とする。また、さらに
は、これら推定回路を用い高精度、広範囲動作のＡＦＣ
回路を実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明にかかる周波数推定回路に
あっては、受信信号が所定のサンプリング周波数で標本
化された入力データ系列を、フーリエ変換処理して周波
数軸上のパワースペクトルを算出し、前記サンプリング
周波数に基づいて決定される所定の観測周波数帯域内で
最大のスペクトル値を検出し、該最大スペクトル値の周
波数である検出周波数値を出力する周波数検出回路と、
前記フーリエ変換処理の結果、前記観測周波数帯域外に
生じる最大スペクトル値の折り返し成分に対応する推定
周波数値を、前記検出周波数値に基づいて算出し、前記
検出周波数値と前記推定周波数値とを、前記受信信号の
キャリアのオフセット周波数の推定情報として出力する
周波数演算回路とを備える。

【００１０】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数検出回路は、受信信号が複数の異なるサンプ
リング周波数でそれぞれ標本化された複数の入力データ
系列を、それぞれ別個にフーリエ変換処理して複数のパ
ワースペクトルを算出し、該複数のパワースペクトル各
々に対応する複数の検出周波数値を出力する構成とさ
れ、周波数演算回路は、前記複数の検出周波数値各々に
基づいて、前記複数のサンプリング周波数各々に対応す
る複数の推定周波数値をそれぞれ別個に算出し、前記複
数の検出周波数値と複数の推定周波数値とを、受信信号
のキャリアのオフセット周波数の推定情報として出力す
る構成とされる。

【００１１】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数演算回路は、複数の検出周波数値と複数の推
定周波数値のうち、前記複数のサンプリング周波数で共
通する周波数値を、受信信号のキャリアのオフセット周
波数の推定情報として出力する構成とされる。

【００１２】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数検出回路は、複数の異なるサンプリング周波
数でそれぞれ標本化した複数の入力データ系列に時間差
を与えてフーリエ変換処理を行う構成とされる。

【００１３】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数検出回路は、入力データ系列からａ（整数）
サンプル毎に所定間隔でデータを抜き出して、抽出デー
タ系列を生成し、当該抽出データ系列をフーリエ変換処
理する構成とされる。

【００１４】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数検出回路は、入力データ系列から夫々異なる
間隔でデータを抜き出して、複数の抽出データ系列を生
成し、当該複数の抽出データ系列をそれぞれ別個にフー
リエ変換処理して複数のパワースペクトルを算出し、該
複数のパワースペクトル各々に対応する複数の検出周波
数値を出力する構成とされ、周波数演算回路は、前記複
数の検出周波数値各々に基づいて、前記複数の抽出デー
タ系列各々に対応する複数の推定周波数値をそれぞれ別
個に算出し、前記複数の検出周波数値と複数の推定周波
数値とを、受信信号のキャリアのオフセット周波数の推
定情報として出力する構成とされる。

【００１５】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、入力データ系列をフーリエ変換処理し、周波数検出
回路により抽出データ系列に基づいて算出された検出周
波数値及び推定周波数値に、それぞれ対応する複数の周
波数のパワースペクトル値を算出して、該複数のパワー
スペクトル値のうち最大のスペクトル値を特定し、該特
定スペクトル値の周波数である第２の検出周波数値を出
力する、第２の周波数検出回路と、前記入力データ系列
のフーリエ変換処理の結果、観測周波数帯域外に生じる
前記特定スペクトル値の折り返し成分に対応する第２の
推定周波数値を、前記第２の検出周波数値に基づいて算
出し、前記第２の検出周波数値と前記第２の推定周波数
値とを、受信信号のキャリアのオフセット周波数の推定
情報として出力する、第２の周波数演算回路とを、さら
に備える。

【００１６】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数検出回路は、サンプリング個数が入力データ
系列の１／ｂ（自然数）になるよう入力データ系列から
連続してデータを抜き出して、抽出データ系列を生成
し、当該抽出データ系列をフーリエ変換処理する構成と
される。

【００１７】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、受信信号が所定のサンプリング周波数で標本化され
た入力データ系列から、サンプリング個数が該入力デー
タ系列の１／ｂ（自然数）になるよう連続してデータを
抜き出して、抽出データ系列を生成し、該抽出データ系
列をフーリエ変換処理して周波数軸上のパワースペクト
ルを算出し、前記サンプリング周波数に基づいて決定さ
れる所定の観測周波数帯域内で最大のスペクトル値を検
出し、該最大スペクトル値の周波数である予備周波数値
を出力する、第１の周波数検出回路と、前記入力データ
系列をフーリエ変換処理し、前記予備周波数値の近傍の
所定の周波数帯域についてパワースペクトルを算出して
最大のスペクトル値を特定し、該特定スペクトル値の周
波数である検出周波数値を出力する、第２の周波数検出
回路と、前記入力データ系列のフーリエ変換処理の結
果、観測周波数帯域外に生じる特定スペクトル値の折り
返し成分の推定周波数値を、前記検出周波数値に基づい
て算出し、前記検出周波数値と前記推定周波数値とを、
受信信号のキャリアのオフセット周波数の推定情報とし
て出力する、周波数演算回路とを備える。

【００１８】次の発明にかかる周波数推定回路にあって
は、周波数検出回路は、フーリエ変換処理によって算出
された複数のスペクトル値を用いて周波数値の補間処理
を行い最大のスペクトル値を算出し、当該最大スペクト
ル値に対応する検出周波数値を出力する構成とされる。

【００１９】次の発明にかかるＡＦＣ回路にあっては、
上記段落［０００９］ないし［００１８］の何れかに記
載の周波数推定回路と、前記周波数推定回路から出力さ
れるオフセット周波数の推定情報に基づいて、検出周波
数値及び推定周波数値にそれぞれ対応する複数の周波数
オフセットを算出し、受信信号から前記複数の周波数オ
フセットをそれぞれ別個に除去して複数の復調データ系
列を生成する周波数補正部と、前記複数の復調データ系
列を用いて前記受信信号の周波数の同期を判定する判定
回路とを備える。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、発明の実施の形態を説明する。ここで、従来例に
おいては、受信信号はＭ相ＰＳＫで変調された変調信号
であった。受信信号が変調信号の場合には、図４３のよ
うに変調成分を除去するような逓倍器や、推定された周
波数を分周する分周器が必要であるが、これらの有無は
以下で説明する発明においては影響を与えない。よっ
て、以下では説明を簡単にするために受信信号は無変調
のパイロット信号であるとする。変調信号に対して構成
する場合には、図４３のように逓倍器、分周器を用いる
ものとする。以下の実施の形態では、受信サンプル信号
の時間領域−周波数領域への変換は、一例としてＤＦＴ
を用いる。最終的に周波数推定回路から出力されるキャ
リアの周波数オフセット（以下、Δｆという）を推定す
る候補となる周波数情報をｆ_ESTと呼ぶ。更に、Δｆの
存在範囲はｆ_L≦Δｆ≦ｆ_U ｆ_L：Δｆの存在範囲の下限ｆ_U：Δｆの存在範囲の上限であるとする。

【００２１】図１はΔｆが観測範囲１内とは限らない場
合に適用できる周波数推定回路の構成図である。図３は
周波数推定回路４の動作のフローチャートである。１は
サンプリングされ量子化された入力信号（サンプル値信
号）、２は時間領域で表現された受信信号を周波数領域
に変換し、受信信号のパワースペクトルを求めるＤＦＴ
回路、３はパワースペクトルの最大値を検索し、最大値
を示すスペクトルの周波数を求めるＭＡＸサーチ回路、
５はＤＦＴ回路２およびＭＡＸサーチ回路３で構成され
る周波数検出回路、６０は周波数検出回路５で求まった
周波数情報ｆ₁をもとに折り返しを考慮してΔｆの候補
となる周波数を推定する周波数演算回路（１）、４は周
波数演算回路（１）６０および周波数検出回路５で構成
される周波数推定回路である。

【００２２】動作について図２、図３を参照して説明す
る。今、Δｆが必ずしも観測範囲内にあるとは限らない
とする。ＤＦＴ回路２は、入力されるサンプリングされ
た受信のデータ系列１を時間軸信号から周波数軸上の離
散信号に変換し（ステップ１０２）、変換された離散信
号に対して２乗を行ってパワースペクトルを求める（ス
テップ１０３）。ＤＦＴ回路２から出力されるパワース
ペクトルはＭＡＸサーチ回路３に入力される。ＭＡＸサ
ーチ回路３では、観測範囲（−ｆ_S／２から＋ｆ_S／２）
内で、この入力されたパワースペクトルのパワーレベル
の最大値を検索し（ステップ１０４）、パワースペクト
ルが最大となるスペクトルの周波数ｆ₁を求めて出力す
る（ステップ１０５）。そして、周波数演算回路６０で
はＭＡＸサーチ回路３で求められた周波数ｆ₁に対して
次式の演算を行い、Δｆの推定値ｆ_ESTとしてを出力す
る（ステップ１０６）。ｆ_EST＝ｆ₁＋ｍ・ｆ_S （２）ｍ：ｆ_L≦（ｆ₁＋ｍ・ｆ_S）≦ｆ_Uを満たす整数周波数演算回路６０では、式（２）をもとに複数個の周
波数情報ｆ_ESTを出力する。ここで、本来、周波数オフ
セットの候補として推定されるｆ_ESTは１つであるが、
周波数演算回路６０では、式（２）におけるｍを決定す
ることができないので、複数個の候補周波数（図２
（ｂ）のｆ₁−２ｆ_S、ｆ₁−ｆ_S、ｆ₁、ｆ₁＋ｆ_S等）を
推定して出力することになる。

【００２３】実施の形態２．図４は受信信号を異なるサンプリングレートでサンプリ
ングした２系列のデータ系列の推定回路の構成図であ
る。図において、６３は推定された２つの周波数情報を
もとにΔｆを推定する周波数演算回路（２）、ＤＦＴ回
路２ａ、２ｂとＭＡＸサーチ回路３ａ、３ｂは実施の形
態１に記載されたものと同じである。

【００２４】動作について図４、図５を参照して説明す
る。受信信号からデータ系列作成時の２つのサンプリン
グレートを各々ｆ_S1、ｆ_S2とすると、サンプリングされ
た２つの入力データ系列１ａ、１ｂに対してＤＦＴ回路
２ａ、２ｂでＤＦＴを行った結果を各々ＤＦＴ１、ＤＦ
Ｔ２と呼ぶ。図５はこのＤＦＴ結果を示す図で、サンプ
リングレートｆ_S1から決まる観測可能範囲内にΔｆが縮
退されたｆ₁₁として、またサンプリングレートｆ_S2から
決まる観測可能範囲内にΔｆが縮退されたｆ₁₂として現
れていることを示している。ＭＡＸサーチ回路３ａとＭ
ＡＸサーチ回路３ｂでは、観測可能範囲内で最大パワー
のスペクトルを検出し、その周波数をｆ₁₁、ｆ₁₂として
出力する。ここで検出された周波数を各々ｆ₁₁、ｆ₁₂か
ら、折り返しを考慮することにより、Δｆはｆ_EST＝ｆ₁₁＋ｎ₁・ｆ_S1 （３）ｆ_EST＝ｆ₁₂＋ｎ₂・ｆ_S2 （４）ｎ₁、ｎ₂：ｆ_L≦（ｆ₁₁＋ｎ₁・ｆ_S1、ｆ₁₂＋ｎ₂・ｆ_S2）≦ｆ_Uを満たす整数と推定することができる。従って、周波数演算回路
（２）６１では、ＭＡＸサーチ回路３ａ、３ｂから出力
される周波数情報ｆ₁₁とｆ₁₂を用いて式（５）を解くこ
とによりｆ_ESTを求める。ｆ₁₁＋ｎ₁・ｆ_S1≒ｆ₁₂＋ｎ₂・ｆ_S2 （５）ここでも実施の形態１と同様に、周波数推定部では
ｎ₁、ｎ₂を一意に決定することができないので、複数個
の候補を出力することになる。

【００２５】実施の形態３．図６は、Δｆの存在範囲がほぼわかっており、Δｆの存
在範囲外の成分をカットするようなＬＰＦを用い、入力
系列を２系列とした周波数推定回路の構成図である。図
において、８は観測したい範囲内の信号を通過させるよ
うな伝達関数を有するＬＰＦであり、入力信号１ａ、１
ｂ、ＤＦＴ回路２ａ、２ｂ、ＭＡＸサーチ回路３ａ、３
ｂ、および周波数演算回路（２）６３は実施の形態２に
記載されたものと同じである。

【００２６】動作について説明する。実施の形態２と同
様にして観測可能な範囲内でΔｆを求めるが、Δｆの存
在範囲はＬＰＦの通過帯域内であるので、式（３）およ
び式（４）におけるｎ₁、ｎ₂の条件は以下のようにな
る。ｎ₁、ｎ₂：（｜ｆ_EST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数したがって、周波数演算回路（２）６１ではこの条件を
満たすｎ₁、ｎ₂を求めることで、Δｆを推定することが
でき、推定値を周波数情報ｆ_ESTとしてを出力する。な
お、２つのＬＰＦ８ａ、８ｂの通過帯域幅は異なっても
良い。

【００２７】実施の形態４．図７は２系列の入力に時間差を持たせて周波数推定を行
う推定回路の構成図である。ここでは、実施の形態２記
載の周波数推定回路に時間差回路としてセレクタ３０を
適用する場合を例に説明する。図８は２系列の入力に時
間差を持たせる場合の動作を説明する図、図９は動作を
示すフローチャートである。図７において、３０は２系
列の入力に時間差を与えるために設けられたセレクタで
あり、周波数推定回路５および周波数演算回路（２）６
３は実施の形態２に記載されたものと同じである。

【００２８】動作について図８〜図９を参照して説明す
る。実施の形態２および実施の形態３においては、受信
信号を異なるサンプリングレートでサンプリングしてい
るが、ＤＦＴ回路２ａ、ＭＡＸサーチ回路３ａで処理さ
れるデータとＤＦＴ回路２ｂ、ＭＡＸサーチ回路３ｂで
処理されるデータは同時刻のものであった。ここで、Δ
ｆが時変でない場合、または、データをサンプリングし
ている間において変化しないような場合、２つの入力デ
ータ系列に時間差を持たせて作成する。セレクタ３０は
ＤＦＴ回路２ａ、ＭＡＸサーチ回路３ａ側を選択し（ス
テップ１１０）、データ系列１ａからｆ₁₁を出力する
（ステップ１１１）。つぎに、セレクタ３０でＤＦＴ回
路２ｂ、ＭＡＸサーチ回路３ｂ側を選択し（ステップ１
１２）、データ系列１ｂからｆ₁₂を出力する（ステップ
１１３）。図８はこの実施の形態でのデータ系列のＤＦ
Ｔ回路への入力の間引きに時間差を持たせる一例を示
す。このように入力データ系列に時間差を持たせること
によって、２つの入力データ系列のノイズの相関は、同
じ受信信号から作成する場合の相関に比べて小さくなる
ので、よりノイズの影響を小さくすることができ、誤検
出を減らし、かつ、より精度良くΔｆの推定を行うこと
ができる。

【００２９】実施の形態５．図１０は量子化されサンプリングされたデータ系列から
一定間隔でデータを抽出し新たなデータ系列を作成して
周波数推定を行う周波数推定回路の構成図である。４１
は間引き回路である。この間引き回路４１は入力データ
系列１のサンプル数Ｎからａサンプルに１個づつ一定間
隔でデータを抽出し、新たにデータ系列２を作成する。
ここで、ａはサンプル数Ｎの約数とする。その他の構成
は、先の実施の形態で説明したものと同等である。ここ
で、間引き回路４１、ＤＦＴ回路２及びＭＡＸサーチ回
路からなる構成を間引き・周波数検出回路５１と呼称す
る。

【００３０】動作について、図１１、図１２を参照して
説明する。間引き回路（１）４１ではサンプリング周期
Ｔ_Sでサンプリングされたデータ系列１のサンプル数Ｎ
からａサンプル毎に１個づつ一定間隔でデータを抽出し
て、サンプリング周期ａＴ_Sの新たなデータ系列２を作
成する（ステップ１１５）。ＤＦＴ回路２では新たなデ
ータ系列２を時間軸信号から周波数軸信号に変換し（ス
テップ１１６）、２乗操作を行ってパワースペクトルを
求める（ステップ１０３）。ＭＡＸサーチ回路３では、
最大レベルを持つパワースペクトルを検索し最大値パワ
ースペクトルの周波数ｆ₂を求め出力する（ステップ１
１７）。ここで、データ系列１からａサンプル毎にデー
タを抽出し新たなデータ系列２を作成しＤＦＴを行う場
合とデータ系列１をそのままＤＦＴする場合について図
１１で説明する。サンプリング周期Ｔ_Sでサンプリング
されたデータ系列１のＮサンプルについてみる。このデ
ータ系列１からａ（ａはＮの約数）サンプル数毎にデー
タを抽出しサンプリング間隔がａ倍となったデータ系列
２を時間軸ー周波数軸変換した結果を、データ系列１を
そのまま時間軸ー周波数変換した結果と比べるとデータ
系列２に対する観測範囲はデータ系列１に対する観測範
囲の１／ａ倍になる。しかし、周波数間隔はデータ系列
１を時間軸ー周波数軸変換した場合と同じである。

【００３１】図１３は、より具体的にａ＝４の場合の一
例を示す。図のように間引きによってデータ系列２に対
する観測範囲はデータ系列１に対する観測範囲の１／４
になっているが、実施の形態１のように折り返しを考慮
することで、データ系列１に対する観測範囲と同じ範囲
内のΔｆを推定することができる。すなわち、ＭＡＸ回
路３で検出された周波数をｆ₂とすると、ｆ_EST＝ｆ₂＋ｍ・ｆ_S／ａ（５）ｍ：（ｆ_L≦ｆ₂＋ｍ・ｆ_S／ａ≦ｆ_U）を満たす整数と表すことができる。周波数演算回路６２は、式（５）
の演算を行い、ｆ_ESTをΔｆを推定する周波数情報とし
て出力する。周波数演算回路６２では式（５）における
ｍを決定することができないので、複数個の候補を出力
することになる。

【００３２】実施の形態６．図１４はΔｆの存在範囲がほぼわかっており、Δｆの存
在範囲外の成分をカットするようなＬＰＦを用いた周波
数推定回路の構成図である。図において、入力データ系
列１、間引き・周波数検出回路５１、周波数演算回路
（３）６２は実施の形態５に記載されたものと同じであ
り、ＬＰＦ８は実施の形態３に記載されたものと同じで
ある。

【００３３】動作について説明する。本実施の形態の場
合も実施の形態５と同様にして、周波数演算回路（３）
６２ではｆ₂を用いてΔｆを推定するが、式（５）にお
いてｍの条件はｍ：（｜ｆ_EST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数となる。この条件を満たすようにｍを求め、ｆ_ESTを周
波数情報として出力する。ここでも実施の形態１と同様
に、周波数演算回路（３）６２では式（５）におけるｍ
を決定することができないので、複数個の候補を出力す
ることになる。

【００３４】実施の形態７．図１５は入力データ系列を２系列の間引き回路で間引い
て周波数推定する周波数推定回路の構成図である。図に
おいて、１は入力データ系列、５１は間引き・周波数検
出回路で前の実施の形態で説明したものである。また、
６１は間引き・周波数検出回路５１の出力をもとに演算
を行う周波数演算回路である。ここで、図の構成を多入
力周波数推定回路と呼称する。

【００３５】動作を図１６を参照して説明する。間引き
・周波数推定回路５１では、データ系列１から互いに素
となるような間隔ｐ、ｑでデータ抽出を行い、新たに２
つのデータ系列２（以下、各々データ系列２ａ、データ
系列２ｂ）を作成する（ステップ１２１）。そして、デ
ータ系列２ａ、データ系列２ｂに対してＤＦＴを行い、
最大値のパワースペクトルから各々の周波数観測可能な
範囲内でΔｆに対応する周波数を検出する（ステップ１
２２）。検出された周波数を各々ｆ₂₁、ｆ₂₂とすれば、
折り返しを考慮することにより、Δｆの推定値はｆ_EST＝ｆ₂₁＋ｎ₁・ｆ_S／ｐ（６）ｆ_EST＝ｆ₂₂＋ｎ₂・ｆ_S／ｑｎ₁、ｎ₂：（ｆ_L≦ｆ_EST≦ｆ_U）を満たす整数と表すことができるので、式（７）を満たすｎ₁、ｎ₂を
求めることで、Δｆを推定することができる。ｆ₂₁＋ｎ₁・ｆ_S／ｐ＝ｆ₂₂＋ｎ₂・ｆ_S／ｑ（７）周波数演算回路（２）６３ではｆ₂₁、ｆ₂₂を用いて式
（７）を解くことにより、Δｆを推定し、推定値を周波
数情報ｆ_ESTとしてを出力する（ステップ１２３）。こ
こでも実施の形態１と同様に、周波数推定部では式
（７）におけるｎ₁、ｎ₂を決定することができないの
で、複数個の候補を出力することになる。

【００３６】実施の形態８．図１７は、Δｆの存在範囲がほぼわかっており、Δｆの
存在範囲外の成分をカットするようなＬＰＦ８を用いた
多入力周波数推定回路の構成図である。

【００３７】動作について説明する。実施の形態７と同
様にして周波数演算回路（２）６３では式（７）を用い
てΔｆの推定を行うが、式（７）において、ｎ₁、ｎ₂の
条件は、ｎ₁、ｎ₂：（｜ｆ_EST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数となる。

【００３８】図１８により具体的な一例を示す。データ
系列１から３サンプル、４サンプル間隔でデータ抽出を
行い、新たに２つのデータ系列を作成し、これらのデー
タ系列に対してＤＦＴを行う。周波数観測範囲は各々、
全データを用いた場合の１／３、１／４となる（周波数
解像度は同じ）ので、ＬＰＦの通過帯域を観測範囲１と
し、図のように観測範囲１を｜ｆ｜≦60 Hzとすれば、
各々の観測範囲は｜ｆ｜≦20 Hz 、｜ｆ｜≦15 Hz とな
る。ここで、推定された周波数が各々ｆ₂₁＝１５Ｈｚｆ₂₂＝−５Ｈｚであったとすると、式（７）は１５＋ｎ₁・４０＝−５＋ｎ₂・３０となる。周波数演算回路（２）６３は、式（７）を解く
ことにより、ｎ₁＝１ｎ₂＝２となりｆ_EST＝５５Ｈｚと求まる。

【００３９】実施の形態９．図１９は第６の発明の実施の形態を示す周波数推定回路
の構成図、図２０は動作を説明する図、図２１は動作を
示すフローチャートである。図１９において、７０はＤ
ＦＴ回路２およびＭＡＸサーチ回路３で構成される２次
周波数推定回路（１）であり、６３は間引き・周波数検
出回路で推定された周波数情報を用いて、観測範囲１内
のΔｆを推定し、複数個の周波数情報を出力する周波数
演算回路（４）である。入力データ系列１、ＤＦＴ回路
２、ＭＡＸサーチ回路３および周波数演算回路（１）６
０は実施の形態１に記載されたものと同じであり、間引
き・周波数検出回路５１は実施の形態５に記載されたも
のと同じである。

【００４０】動作について図１９〜図２１を参照して説
明する。入力データ系列１から間引き・周波数検出回路
５１でａサンプル毎に所定間隔でデータを間引いてデー
タ系列２を作成し（ステップ１１５）、このデータ系列
２を時間軸ー周波数変換し最大パワーレベルのスペクト
ルの周波数を求めｆ₂として出力する（ステップ１１
８）。そして、このｆ₂をもとに周波数演算回路６３で
演算を行い周波数情報をｆ_EST出力する（ステップ１２
０）。ここでは、周波数範囲１内ではａ個の候補が残る
ことになる。ここでは、更にこの折り返しを用いて周波
数範囲１外も観測しようとしているので、例えば観測範
囲１のｎ（ｎ：整数）倍の範囲を観測しようとした場合
には、Δｆの候補はａ×ｎ個となってしまう。よって以
下のような手法で候補を減らす。しかし、データ系列１
を用いれば、Δｆは観測範囲１内にあるので推定でき
る。したがって、ここでは、まず実施の形態２と同様に
して複数個のｆ_ESTを求める。図２０にａ＝４の場合の
一例を示す。ＤＦＴ回路２では、周波数演算回路（４）
６３から出力されるｆ_ESTをもとにΔｆに該当する４個
の周波数についてのみデータ系列１を用いて改めてＤＦ
Ｔを行い、パワースペクトルを求める。ＭＡＸサーチ回
路３では４個のパワースペクトルの中で最大となるもの
を検索し、パワースペクトルを最大にする周波数（図２
０中、左から２個目）を出力する。この周波数がｆ₁で
ある。このように、２次周波数推定回路（１）７０を用
いることで候補の数を１／ａに減らすことができる。後
段の周波数演算回路（１）６０では、ｆ₁を用いて式
（５）の演算を行い、観測範囲１外も含めてΔｆを推定
し、改めて推定値をｆ_ESTとして出力する（ステップ１
０６）。ここでも前述したと同様に、周波数推定回路で
は式（５）におけるｍを決定することができないので、
複数個の候補を出力することになる。

【００４１】実施の形態１０．図２２は、Δｆの存在範囲がほぼわかっており、Δｆの
存在範囲外の成分をカットするようなＬＰＦを用いた周
波数推定回路の構成図である。図２２は第６の発明の実
施の形態を示す周波数推定部の構成図である。図おい
て、ＬＰＦ８は実施の形態３に記載されたものと同じで
あり、入力データ系列１、間引き・周波数検出回路５
１、周波数演算回路（１）６０、周波数演算回路（４）
６３および２次周波数検出回路（１）７０は実施の形態
９に記載されたものと同じである。動作について説明す
る。Δｆの存在範囲がほぼわかってるので、Δｆの存在
範囲はＬＰＦの通過帯域内である。したがって、周波数
演算回路（１）６０での演算はＬＰＦ８の通過帯域内で
行えばよい。すなわち、周波数演算回路（１）６０は、
前述の式（５）においてｍの条件はｍ：（｜ｆ_EST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数である演算を行って周波数情報ｆ_ESTを出力する。

【００４２】実施の形態１１．図２３は第７の発明の実施の形態を示す周波数検出回路
（２）の構成図である。図において、４４はサンプル個
数がデータ系列１の１／ｂ倍になるように、データ系列
１から連続してデータを抜き出し、新たにデータ系列３
を作成する間引き回路（２）、２１は間引き回路（２）
４４および周波数検出回路５で構成される周波数推定回
路（２）である。周波数検出回路５は実施の形態１に記
載されたものと同じである。

【００４３】動作について図２４を参照して説明する。
間引き回路（２）４４では、サンプル個数がデータ系列
１の１／ｂ倍になるように、データ系列１から連続して
データを抜き出してデータ系列３を作る。周波数推定回
路５ではデータ系列３に対して時間軸ー周波数軸変換を
行い最大値のパワースペクトルの周波数を求めて、Δｆ
を推定し、推定値をｆ₃とする。図２４は、データ系列
１と間引きを行ってサンプル個数が１／ｂの新たに作成
したデータ系列３に対してそれぞれＤＦＴを行った結果
を比較した図である。図２３（ａ）はサンプリング周期
Ｔ_SのＮ個のサンプルのデータ系列１である。また、同
図（ｂ）はデータ系列１から１／ｂ倍になるように連続
して間引いて作成されたデータ系列３である。このデー
タ系列１とデータ系列３をそれぞれＤＦＴした結果が同
図（ｃ）および（ｄ）である。これはＤＦＴの性質であ
る。データ系列３のＤＦＴ結果は、観測範囲はデータ系
列１をＤＦＴした結果の１／Ｔ_Sと同じであるが、周波
数間隔はｂ倍のｂ／ＮＴ_Sになる。従って、間引きによ
り演算量は減少するが、周波数検出回路５における周波
数推定精度は、データ系列１に対してＤＦＴを行う場合
よりも悪くなるが、この実施の形態における周波数検出
回路（２）２１は大まかに周波数推定する場合に用いる
のに適している。

【００４４】実施の形態１２．図２５は第８の発明の実施の形態を示す周波数検出回路
の構成図である。図において、４４は間引き回路
（２）、５は周波数検出回路、７１は２次周波数検出回
路（２）である。そして、この構成を周波数検出回路
（３）２２とする。図２６は動作を説明する図、図２７
は動作を示すフローチャートである。図２５において、
７１はＤＦＴ回路２およびＭＡＸサーチ回路３で構成さ
れる２次周波数推定回路（２）であり、間引き回路
（２）４４および周波数推定回路５は実施の形態１１に
記載されたものと同じである。

【００４５】動作について図２５〜図２７を参照して説
明する。間引き回路（２）４４では、実施の形態１１と
同様にしてデータ系列１からデータを間引いて１／ｂ倍
になるようにデータ系列３を作る（ステップ１２７）。
周波数検出回路５ではデータ系列３に対してＤＦＴを行
い最大パワーレベルのスペクトルの周波数を求め周波数
情報ｆ₃を出力する（ステップ１２８）。２次周波数推
定回路（２）７１ではデータ系列３のＤＦＴ結果をもと
に推定されたｆ₃と入力データ系列１からｆ₃近傍につい
てのみ再びＤＦＴを行い周波数推定結果を周波数情報ｆ
_ESTとして出力する（１２９）。図２６にｂ＝４の場合
の一例を示す。図のように周波数検出回路５のＤＦＴ結
果は間引きによって周波数間隔は４倍になっているの
で、２次周波数検出回路（２）はｆ₃近傍の周波数（図
２６では、ｆ₃−１〜ｆ₃＋１の計９個の周波数）につい
てデータ系列１を用いて改めて推定を行う。２次推定で
は周波数間隔は１／４になっているので、データ系列３
を用いる場合より、高精度で推定することができる。

【００４６】実施の形態１３．図２８は、前述の実施の形態１２を実施の形態１に適用
した周波数推定回路の構成図である。図において、１は
入力データ系列、２２は周波数検出回路（３）２２、６
０は周波数演算回路（１）である。また、図２９は動作
を示すフローチャートである。

【００４７】動作について説明する。周波数検出回路
（３）２２は入力データ系列１からデータを間引いてデ
ータ系列１のサンプル数Ｎに対してサンプル数が１／ｂ
になるようにデータ系列３を作成し（ステップ１２
７）、このデータ系列３に対して時間軸ー周波数軸変換
を行い最大パワーレベルのスペクトルの周波数を求め、
ｆ₃を求める（ステップ１２８）。そして、ｆ₃の近傍に
ついてのみ再びＤＦＴを行い周波数情報をｆ_ESTとして
出力する（ステップ１２９）。周波数演算回路（１）６
０では、折り返しを考慮し、実施の形態１と同様にして
Δｆを推定し、周波数情報ｆ_ESTを推定する（ステップ
１３０）。

【００４８】実施の形態１４．図３０はこの発明の実施の形態を示す周波数推定回路の
構成図である。ここでは、実施の形態１１または実施の
形態１２で説明した周波数検出回路を実施の形態１０記
載の周波数推定回路に適用する場合を例に説明する。図
において、入力データ系列１、周波数演算回路（１）６
０、周波数演算回路（４）６３および２次周波数推定回
路（２）７１は実施の形態１０に記載されたものと同じ
であり、間引き回路（１）４１は実施の形態５に記載さ
れたものと同じであり、周波数推定回路５、間引き回路
（２）４４は実施の形態１１に記載されたものと同じで
ある。

【００４９】動作について図３０を参照して説明する。
データ系列１を間引き回路（１）４１および間引き回路
（２）４４に通すことで、新たなデータ系列を作成す
る。このデータ系列にＤＦＴを行うと、ＤＦＴ結果は前
に述べたＤＦＴの性質１および性質２の両方を適用でき
ることになるので、周波数推定回路５で推定される周波
数はデータ系列１にＤＦＴを行った結果と比較すると、
演算量は少なくなっているが、推定されたΔｆは観測範
囲２内に縮退しかつ解像度は悪い。よって２次周波数推
定回路（２）７１では、周波数演算回路（４）６５で推
定された周波数近傍について、データ系列１を用いて改
めて推定を行い、周波数情報ｆ_ESTを推定する。ここ
で、間引き回路（１）４１と間引き回路（２）４４の順
序はどちらが前でも良く、また両者の間引きを同時に行
っても良い。

【００５０】実施の形態１５．図３１はこの発明の実施の形態を示す周波数推定回路の
構成図である。この実施の形態は、実施の形態７の周波
数推定回路に実施の形態１２記載の２次周波数検出回路
を適用した場合の実施の形態である。図において、間引
き・周波数検出回路５１、周波数演算回路（２）６３お
よび多入力周波数推定回路２８は実施の形態７に記載さ
れたものと同じであり、２次周波数推定回路（２）７１
は実施の形態１２に記載されたものと同じであり、周波
数演算回路（１）４は実施の形態１に記載されたものと
同じである。

【００５１】動作について図３１を参照して説明する。
入力データ系列１は、二つの間引き・周波数検出回路５
１で互いに素となるような間隔でデータを間引いてデー
タ系列２を作成する。それぞれのデータ系列に対し時間
軸周波数変換を行いデータ系列２のパワースペクトルを
最大にする周波数の近傍の周波数や、パワースペクトル
の大きい方からの幾つかのパワースペクトルに対応する
周波数をｆ₂₁、ｆ₂₂として出力する。このｆ₂₁、ｆ₂₂に
基づいて周波数演算回路６１は式（７）の演算を行い、
複数の周波数情報ｆ₁を出力する。そして、２次周波数
推定回路（２）７１では、入力データ系列１を時間軸周
波数軸変換した結果に対し、周波数演算回路６１からの
周波数情報ｆ１の近傍のパワースペクトルを求めて最大
値パワースペクトルの周波数を出力する。周波数演算回
路（１）６０では、この周波数情報に基づいて観測範囲
１以外の推定を行うため式（２）の演算を行い、推定し
た周波数情報ｆ_ESTを出力する。

【００５２】実施の形態１６．図３２は、周波数オフセットがほぼわかっている場合
の、前述の実施の形態にＬＰＦ８を備えた実施形態であ
る。

【００５３】動作について図３２を説明する。多入力周
波数検出回路２８、２次周波数検出回路（２）７１の動
作は前述の実施の形態と同じである。本実施の形態場合
にはキャリアの存在範囲がほぼわかっているので、入力
データ系列を１をサンプリングしているサンプリング周
期で決まる観測範囲内の周波数推定でよい。したがっ
て、周波数演算回路（１）は多入力周波数検出回路２８
の出力情報に基づいて式（２）の演算においてｍの条件
はｍ：（｜ｆ_EST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数について演算を行いｆ_ESTを出力する。

【００５４】実施の形態１７．図３３は、周波数検出回路に周波数補間を備えた周波数
検出回路の構成図である。図は実施の形態１の検出回路
に周波数補間回路を適用した実施形態を示す。

【００５５】動作について説明する。ＤＦＴ回路２およ
びＭＡＸサーチ回路３では、データ系列１のパワースペ
クトルを用いて周波数推定を行う。ここで、従来はパワ
ースペクトルを最大とする周波数を周波数情報ｆ₁とし
て出力していたが、ＤＦＴの結果、観測できる周波数は
離散値であるので、Δｆが周波数観測点と一致しない場
合には、推定誤差を生じる。このため、さらに精度をあ
げて推定するため最大値パワースペクトルから求められ
たＭＡＸサーチ回路３の出力周波数に対して補間を行
う。ここでの補間は一例としてラグランジェの２次補間
を用いる。図３４に補間の動作を説明する図を示す。図
において、ｆ₁が最大になったとする。周波数補間回路
２０では、ｆ₁における電力値と、ｆ₁に隣接する２点
（ｆ₁−１、ｆ₁＋１）各々における電力値の３つの電力
値に対して補間を行い、本来電力がピークとなるはずの
周波数を推定する。周波数補間回路２０はこのようにし
て補間を行い、補間により求まった周波数を改めてｆ₁
として出力する。

【００５６】実施の形態１８．図３５は、以上説明してきた周波数推定回路を適用した
第１１の発明の実施の形態を示すＡＦＣ回路の構成図で
ある。図において、１は入力データ系列、４は周波数推
定回路で実施の形態１で説明した推定回路を適用してい
る。７は受信信号を補正する周波数補正部、２９は同期
判定を行う判定回路である。

【００５７】つぎに動作について図３６の動作フローチ
ャートを参照しながら説明する。周波数推定回路４では
入力データ系列１を時間軸ー周波数軸変換しパワースペ
クトルを求め最大パワーを持つスペクトルの周波数を求
めて、所定の式（この場合は式（２）となる）で周波数
演算を行ってΔｆを推定し複数個の周波数情報ｆ_ESTを
出力する（ステップ１３２）。周波数補正部７では複数
個の周波数情報ｆ_ESTを用いて入力される入力データ系
列１からΔｆを除去し（ステップ１３３）、複数個の復
調データ系列を作成する。判定回路２９では、周波数補
正部から出力される複数個の復調データ系列を用いて周
波数の同期を判定し（ステップ１３４）、周波数補正部
へ判定結果を出力する。ここで、周波数補正部７につい
てさらに詳細に説明する。図３７は周波数補正部７の構
成の一例を示す図である。ｆ_EST−Δθ変換器８１で
は、周波数推定回路４から出力されたｆ_ESTをもとにΔ
θを求める。逆位相発生回路８２では、ｆ_EST−Δθ変
換器８１で求められたΔθを用いて各サンプル点の位相
逆回転量を求める。位相逆回転回路８３では、受信デー
タ系列１と、各データに対応する回転量をもとに受信デ
ータ系列の位相変動量を除去する。これにより、Δｆは
除去される。そして、Δｆが除去された受信信号を復調
データとして判定回路２９と後段の復調部へ出力する。
つぎに、複数個の周波数情報ｆ_ESTを用いて受信信号１
からΔｆを除去し、複数個のデータ系列を作成する。Δ
ｆ除去の方法の一例を述べる。受信信号はパイロット信
号（無変調信号）であるので、Δｆ＝０の場合では、図
３８に示すように受信信号の位相はサンプル時刻
（Ｔ_S）によらず０になる。しかし、Δｆ≠０の場合で
は、受信信号の位相は図３９に示すように時間とともに
変化し、その位相変化量Δθは Δθ＝Δｆ＊３６０＊Ｔ_S Δθ：１サンプル当たりの位相変動量（度） Δｆ：推定された周波数オフセット（Ｈｚ）Ｔ_S：サンプル周期（秒）と表すことができる。従って、周波数推定回路で推定さ
れた周波数情報ｆ_ESTとサンプル周期Ｔ_S用いてΔθを求
めれば位相変化量がわかるので、各シンボルにおける位
相変化量を戻してやれば、各サンプル点の位相は０にな
る。従って、周波数補正部７では、周波数推定回路４で
推定されたｆ_ESTをもとにΔθを求める。そして、複素
乗算器を用いて図４０のように各サンプル点の位相を補
正する。そして、この補正されたデータ系列を後段へ出
力する。

【００５８】ここで判定方法の一例を以下に述べる。こ
こでは、ＵＷ検出のような既知パターン検出を行う。Δ
ｆの存在範囲は一般に有限（ｆ_L≦Δｆ≦ｆ_U）であるの
で、式（２）におけるｍは有限個である。ここで、周波
数推定回路４が出力する複数の周波数情報はＫ個である
とし、それらの周波数情報をｆ_EST1〜ｆ_ESTKとする。周
波数補正部７では、受信信号からｆ_EST1に対応するΔｆ
を受信信号から除去した復調データ系列を作成し、判定
回路２９へ出力する。判定回路２９では、その復調デー
タ系列中からＵＷ等、そのシステムにおいて用いられて
いる既知パターン検出を行う。既知パターンが検出でき
ない場合には、判定回路２９は周波数補正部７に不検出
信号を出力する。周波数補正部７では不検出信号を受け
取ったら、つぎの周波数情報ｆ_EST2に対応するΔｆを受
信信号から除去した復調データ系列を出力する。これを
既知パターンが検出されるまで順次繰り返す。

【００５９】既知パターンが検出できた場合には、判定
回路２９は周波数補正部７に検出信号を出力する。周波
数補正部７では検出信号を受け取ったら、対応する周波
数で補正する周波数を固定し、以後この周波数で補正を
行う。Ｋ個の候補全てについて既知パターン不検出の場
合にはＡＦＣ動作を失敗したとする。

【００６０】従来のＡＦＣ回路では、観測可能な範囲内
でしかΔｆの推定を行うことができなかった。従って、
ノイズ等の影響が無い場合でも、Δｆが大きく、観測可
能な範囲外の場合には周波数推定を行うことができない
という欠点があった。しかし、本発明では観測可能な範
囲は無限であるので、ノイズ等の影響が無い場合ではΔ
ｆを必ず推定でき、精度の良い安定した同期確立が得ら
れる。

【００６１】その他の実施の形態１実施の形態９および実施の形態１０においては、データ
系列２を用いて観測範囲２内でΔｆを推定した後に、周
波数演算回路（１）６０において観測範囲１内での複数
個のΔｆの候補を推定し、２次周波数推定回路（１）７
０においては、この複数個の周波数についてのみ改めて
ＤＦＴを行い、観測範囲１内のｆ_ESTを決定している
が、ＤＦＴの性質１を用いるにあたり、ａがサンプル数
Ｎの約数であるという条件があった。ここでは、ａがサ
ンプル数Ｎの約数でない場合について考える。図４１に
ａがサンプル数Ｎの約数でない場合のＤＦＴ結果の図を
示す。動作について図４１を参照して説明する。ａがサ
ンプル数Ｎの約数でない場合には、Ｎはａで割り切れな
いことになるので、１サンプル目からａ個間隔でデータ
抽出を行うと、データ末尾においてｄ個（ｄ＜ａ）デー
タが余ることになるので、ＤＦＴを行う場合の観測時間
長は短くなり、観測時間長は式（８）のように表され
る。Ｎ′・Ｔ_S＝（Ｎ−ｄ）・Ｔ_S （８）この結果、周波数間隔は大きくなり、周波数間隔は式
（９）のように表される。１／（Ｎ′・Ｔ_S）＝１／｛（Ｎ−ｄ）・Ｔ_S｝（９）このように、データ系列２をＤＦＴした結果の周波数観
測点は、データ系列１をＤＦＴした周波数観測点と異な
ることになるので、２次周波数推定回路（１）７０にお
いては、データ系列２を用いた推定値ｆ_ESTに対応する
周波数は観測できない。よって、このような場合には、
２次周波数推定回路（１）７０はｆ_EST近傍の複数の観
測点について改めてデータ系列１を用いてＤＦＴを行
う。

【００６２】その他の実施の形態２実施の形態７および実施の形態８においても、ＤＦＴの
性質１を用いるにあたり、ａがサンプル数Ｎの約数であ
るという条件があった。ここでは、ａがサンプル数Ｎの
約数でない場合について考える。間引き回路４１の間引
き間隔ａの片方または両方がＮの約数でない場合、その
周波数間隔は式（９）のようになるので、２つの間引き
・周波数推定回路から出力される推定値ｆ₂₁、ｆ₂₂は各
々異なる周波数間隔での推定値となるので、式（５）を
満たすｎ₁、ｎ₂は存在しない。よって、このような場合
は周波数演算回路（２）６３では、式（５）を変形した
式（１０）を用いてｎ₁、ｎ₂を求める。ｆ₂₁＋ｎ₁・ｆ／ｐ≒ｆ₂₂＋ｎ₂・ｆ／ｑ（１０）

【００６３】その他の実施の形態３実施の形態１８においては、ＡＦＣはフィードフォワー
ド型で構成しているが、これをフィードバック型で構成
しても良い。この場合の構成例を図４２に示す。図４２
において、１８はダウンコンバート（以下、Ｄ／Ｃ）用
の発振器出力と入力された受信信号との乗算を行い、受
信信号からΔｆを除去するためのミキサ、１９は周波数
推定部４から出力される周波数情報ｆ_ESTに対応する周
波数をミキサ１８に出力するＤ／Ｃ用発振器であり、入
力端子１、周波数推定部４および判定回路２９は実施の
形態１８に記載されたものと同じである。

【００６４】実施の形態１８と同様にして周波数推定部
４では入力信号からΔｆを推定し、複数個の周波数情報
を出力する。Ｄ／Ｃ用発振器１９では周波数情報に対応
する周波数を出力し、ミキサ１８ではＤ／Ｃ用発振器１
９の出力と入力された受信信号との乗算を行い、受信信
号からΔｆを除去する。判定回路２９では、ミキサー１
８から出力される復調データ系列を用いて周波数の同期
を判定し、周波数補正部へ判定結果を出力する。以降、
実施の形態１８と同様にして周波数同期の判定を行う。

【００６５】その他の実施の形態４実施の形態２〜実施の形態４、実施の形態７、実施の形
態８、実施の形態１５、実施の形態１６の周波数推定に
おいては、一例として、２系列の処理を行っているが、
この系列数を上げることで、誤検出を減らし、かつ、よ
り精度良くΔｆ推定を行うことができる。また、これら
の実施の形態においては、処理を並列に行っていたが、
処理時間に問題がない場合では、バッファ等を用いるこ
とで、１つの間引き・周波数推定回路で複数回処理を行
うことでも実現できる。これにより、間引き・周波数推
定回路は１つで良いことになるので、構成を簡単にする
ことができる。

【００６６】その他の実施の形態５実施の形態３、実施の形態６、実施の形態８、実施の形
態１０、実施の形態１４、実施の形態１６においては信
号帯域外の成分を除去するためにＬＰＦを備えるが、折
り返し雑音や観測したい範囲内での雑音が無視できる程
小さい（Ｓ／Ｎが非常に良い）場合では、これらＬＰＦ
は不要である。これにより、構成を簡単にすることがで
きる。

【００６７】その他の実施の形態６実施の形態１８においては、既知パターンが検出される
までｆ_EST1〜ｆ_ESTKについて周波数補正処理と判定処理
を順次繰り返していたが、周波数オフセットΔｆの分布
に何等かの特徴がある場合には、その特徴に合わせた順
番で処理を行ってもよい。例えば、Δｆが殆ど０近傍に
あるような分布の場合では０に近いｆ_ESTに対応する周
波数でまず処理を行い、順次０から遠ざかるようにｆ
_ESTを選択し、処理を行えば良い。これにより、本来の
Δｆを探す時間が短くなり、同期確立時間を短くするこ
とができる。

【００６８】その他の実施の形態７実施の形態１８においては、既知パターンが検出された
ら残りの候補については周波数補正処理と判定処理は行
っていない。しかし、ノイズ等の影響により誤検出の可
能性もあるので、ある周波数で既知パターンが検出でき
た場合でも、残りの候補についても周波数補正処理と判
定処理を行う。もし、既知パターンが検出できた候補が
１つの場合には、周波数補正部７では検出信号を受け取
ったら、対応する周波数で補正する周波数を固定し、以
後この周波数で補正を行う。もし、複数個の候補に対し
て既知パターンが検出された場合には、周波数の決定は
後段の復調部に任せる等の処理を行う。これにより、ノ
イズ等による誤検出を抑えることができ、より精度良く
Δｆの推定を行うことができる。また、この実施の形態
では実施の形態１を適用した場合のＡＦＣ回路について
説明したが、実施の形態２乃至１７の周波数推定回路を
適用しても同様にノイズ等による誤検出を抑えることが
でき、より精度良くΔｆの推定を行うことができること
は言うまでもない。

【００６９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、受信信
号が所定のサンプリング周波数で標本化された入力デー
タ系列をフーリエ変換処理して、前記サンプリング周波
数によって規定される所定の観測周波数帯域内の最大ス
ペクトル値に対応する検出周波数値を特定するととも
に、前記フーリエ変換処理の結果、前記観測周波数帯域
外に生じる前記最大スペクトル値の折り返し成分に対応
する推定周波数値を算出し、検出周波数値と推定周波数
値とを受信信号のオフセット周波数の推定情報として出
力するような構成としたことにより、フーリエ変換処理
のみによっては観測できない観測周波数帯域外の折り返
し成分の周波数を推定することができ、従来方式と同じ
データ数でより広い周波数範囲のオフセット周波数を推
定することができるといった効果を奏する。

【００７０】また、受信信号が複数の異なるサンプリン
グ周波数でそれぞれ標本化された複数の入力データ系列
を、それぞれ別個にフーリエ変換処理して複数の検出周
波数値を算出するとともに、周波数演算回路において、
各サンプリング周波数それぞれに対応する複数の推定周
波数値を算出するような構成としたことにより、フーリ
エ変換処理のみによっては観測できない観測周波数帯域
外の折り返し成分の周波数を推定することができ、従来
方式と同じデータ数でより広い周波数範囲のオフセット
周波数を推定することができるといった効果を奏する。

【００７１】また、前記複数の入力データ系列に時間差
を持たせてフーリエ変換処理を行う構成としたことによ
り、各入力データ系列相互間のノイズの相関を低減し
て、ノイズの影響を小さくすることができ、誤検出を減
らし、かつ、より精度良くオフセット周波数の推定を行
うことができるという効果がある。

【００７２】また、周波数検出回路は、入力データ系列
からａ（整数）サンプル毎に所定間隔でデータを抜き出
した抽出データ系列を生成し、フーリエ変換処理する構
成としたことにより、従来方式より少ないデータ数でオ
フセット周波数を推定することができ、更に、観測周波
数帯域外の折り返し成分の周波数を推定して、従来方式
より広い周波数範囲のオフセット周波数を推定すること
ができるといった効果を奏する。

【００７３】また、抽出データ系列に基づいて検出周波
数値と推定周波数値を算出し、更に、入力データ系列を
フーリエ変換処理して、前記検出周波数値と推定周波数
値に関するパワースペクトル値の算出する第２の周波数
検出回路と、入力データ系列のフーリエ変換処理により
観測周波数帯域外に生じる折り返し成分に対応する第２
の推定周波数値を算出する第２の周波数演算回路とを備
える構成としたことにより、従来方式より広い周波数範
囲のオフセット周波数を推定することができるといった
効果を奏する。

【００７４】また、周波数検出回路は、入力データ系列
からサンプリング個数が該入力データ系列の１／ｂ（自
然数）になるよう連続してデータを抜き出した抽出デー
タ系列を生成し、フーリエ変換処理する構成としたこと
により、少ないデータ数で大まかに周波数推定を行うこ
とができる。

【００７５】また、前記抽出データ系列を用いて少ない
データ数でフーリエ変換処理を行って予備周波数値を算
出した後に、改めて入力データ系列の全データを用いて
前記予備周波数値の近傍の周波数帯域に関するパワース
ペクトルを求め、検出周波数値と推定周波数値を算出す
る構成としたので、少ない処理量で解像度のよい周波数
推定を行うことができる効果がある。

【００７６】また、周波数推定回路における周波数検出
結果に周波数補間を行うように構成したので、より精度
よく周波数推定が行えるという効果がある。

【００７７】また、上記の何れかの周波数推定回路から
出力されたオフセット周波数の推定情報に基づいて複数
の周波数オフセットを算出し、各周波数オフセットに基
づいて受信信号をそれぞれに周波数補正処理して複数の
復調データ系列を生成し、当該複数の復調データ系列を
用いて受信信号の同期判定を行うようにしたので、受信
信号のキャリアのオフセット周波数を広い範囲にわたっ
て推定でき精度の良い安定した同期確立が行えるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す周波数推定回路
の構成図である。

【図２】折り返しを考慮した周波数推定の動作を示す図
である。

【図３】この発明の実施の形態１を示す周波数推定回路
の動作を示すフローチャートである。

【図４】この発明の実施の形態２を示す周波数推定回路
の構成図である。

【図５】この発明の実施の形態２の動作を示す図であ
る。

【図６】この発明の実施の形態３を示す周波数推定回路
の構成図である。

【図７】この発明の実施の形態４を示す周波数推定回路
の構成図である。

【図８】間引きに時間差を持たせる一例を示す図であ
る。

【図９】この発明の実施の形態４の周波数推定回路の動
作を示すフローチャートである。

【図１０】この発明の実施の形態５を示す周波数推定回
路の構成図である。

【図１１】データ系列１、データ系列２を用いたＤＦＴ
結果を比較する図である。

【図１２】この発明の実施の形態５の周波数推定回路の
動作を示すフローチャートである。

【図１３】データ系列２を用いてＤＦＴを行い、データ
系列１の観測範囲内の周波数推定を行う方法を示す図で
ある。

【図１４】この発明の実施の形態６を示す周波数推定回
路の構成図である。

【図１５】この発明の実施の形態７を示す周波数推定回
路の構成図である。

【図１６】この発明の実施の形態７の周波数推定回路の
動作を示すフローチャートである。

【図１７】この発明の実施の形態８を示す周波数推定回
路の構成図である。

【図１８】この発明の実施の形態８の動作を示す図であ
る。

【図１９】この発明の実施の形態９を示す周波数推定回
路の構成図である。

【図２０】この発明の実施の形態９の周波数推定回路の
動作を説明する図である。

【図２１】この発明の実施の形態９の周波数推定回路の
動作を示すフローチャートである。

【図２２】この発明の実施の形態１０を示す周波数推定
回路の構成図である。

【図２３】この発明の実施の形態１１を示す周波数検出
回路（２）の構成図である。

【図２４】データ系列１、データ系列３を用いたＤＦＴ
結果を比較する図である。

【図２５】この発明の実施の形態１２の周波数検出回路
（３）の構成図である。

【図２６】この発明の実施の形態１２の動作を示す図で
ある。

【図２７】この発明の実施の形態１２の周波数検出回路
（３）の動作を示すフローチャートである。

【図２８】この発明の実施の形態１３を示す周波数推定
回路の構成図である。

【図２９】この発明の実施の形態１３の周波数推定回路
の動作を示すフローチャートである。

【図３０】この発明の実施の形態１４を示す周波数推定
回路の構成図である。

【図３１】この発明の実施の形態１５を示す周波数推定
回路の構成図である。

【図３２】この発明の実施の形態１６を示す周波数推定
回路の構成図である。

【図３３】この発明の実施の形態１７を示す周波数検出
回路（４）の構成図である。

【図３４】補間の動作を説明する図である。

【図３５】この発明の実施の形態１８を示すＡＦＣ回路
の構成図である。

【図３６】この発明のＡＦＣ回路の動作フローを示す図
である。

【図３７】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の構成
図である。

【図３８】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の動作
を説明する図である。

【図３９】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の動作
を説明する図である。

【図４０】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の動作
を説明する図である。

【図４１】ａがサンプル数Ｎの約数でない場合のＤＦＴ
結果の図である。

【図４２】この発明のフィードバック型ＡＦＣの構成例
である。

【図４３】従来のＡＦＣ回路の構成図である。

【図４４】無変調信号のパワースペクトルの例を示す図
である。

【図４５】サンプリングされた受信信号にＤＦＴを行っ
た結果を示す図である。

【図４６】フーリエ変換による折り返しを説明する図で
ある。

【図４７】ＬＰＦの伝達関数の一例を示す図である。

【符号の説明】

１入力データ系列、２ＤＦＴ回路、３ＭＡＸサー
チ回路、４周波数推定部、５周波数推定回路、７
周波数補正部、８ＬＰＦ、１８ミキサ、１９Ｄ／
Ｃ用発振器、２０周波数補間回路、２１周波数推定
回路２、２２周波数推定回路３、２５周波数推定回路
４、２８多入力周波数推定回路、２９判定回路、３
０セレクタ、４１間引き回路１、４４間引き回路
２、５１間引き・周波数推定回路１、６０周波数演
算回路１、６３周波数演算回路２、６４周波数演算
回路３、６５周波数演算回路４、７０２次周波数推
定回路１、７１２次周波数推定回路２、１０１逓倍
器、１０２分周器、１０３周波数推定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03J 7/02 H04L 27/18 - 27/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号が所定のサンプリング周波数で
標本化された入力データ系列を、フーリエ変換処理して
周波数軸上のパワースペクトルを算出し、前記サンプリ
ング周波数に基づいて決定される所定の観測周波数帯域
内で最大のスペクトル値を検出し、該最大スペクトル値
の周波数である検出周波数値を出力する周波数検出回路
と、前記フーリエ変換処理の結果、前記観測周波数帯域外に
生じる最大スペクトル値の折り返し成分に対応する推定
周波数値を、前記検出周波数値に基づいて算出し、前記
検出周波数値と前記推定周波数値とを、前記受信信号の
キャリアのオフセット周波数の推定情報として出力する
周波数演算回路とを備えたことを特徴とする周波数推定
回路。
【請求項２】周波数検出回路は、受信信号が複数の異
なるサンプリング周波数でそれぞれ標本化された複数の
入力データ系列を、それぞれ別個にフーリエ変換処理し
て複数のパワースペクトルを算出し、該複数のパワース
ペクトル各々に対応する複数の検出周波数値を出力する
構成とされ、周波数演算回路は、前記複数の検出周波数値各々に基づ
いて、前記複数のサンプリング周波数各々に対応する複
数の推定周波数値をそれぞれ別個に算出し、前記複数の
検出周波数値と複数の推定周波数値とを、受信信号のキ
ャリアのオフセット周波数の推定情報として出力する構
成とされたことを特徴とする、請求項１に記載の周波数
推定回路。
【請求項３】周波数演算回路は、複数の検出周波数値
と複数の推定周波数値のうち、前記複数のサンプリング
周波数で共通する周波数値を、受信信号のキャリアのオ
フセット周波数の推定情報として出力する構成とされた
ことを特徴とする、請求項２に記載の周波数推定回路。
【請求項４】周波数検出回路は、複数の異なるサンプ
リング周波数でそれぞれ標本化された複数の入力データ
系列に時間差を与えてフーリエ変換処理を行う構成とさ
れたことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の
周波数推定回路。
【請求項５】周波数検出回路は、入力データ系列から
ａ（整数）サンプル毎に所定間隔でデータを抜き出し
て、抽出データ系列を生成し、当該抽出データ系列をフ
ーリエ変換処理する構成とされたことを特徴とする、請
求項１ないし４の何れかに記載の周波数推定回路。
【請求項６】周波数検出回路は、入力データ系列から
夫々異なる間隔でデータを抜き出して、複数の抽出デー
タ系列を生成し、当該複数の抽出データ系列をそれぞれ
別個にフーリエ変換処理して複数のパワースペクトルを
算出し、該複数のパワースペクトル各々に対応する複数
の検出周波数値を出力する構成とされ、周波数演算回路は、前記複数の検出周波数値各々に基づ
いて、前記複数の抽出データ系列各々に対応する複数の
推定周波数値をそれぞれ別個に算出し、前記複数の検出
周波数値と複数の推定周波数値とを、受信信号のキャリ
アのオフセット周波数の推定情報として出力する構成と
されたことを特徴とする、請求項１に記載の周波数推定
回路。
【請求項７】入力データ系列をフーリエ変換処理し、
周波数検出回路により抽出データ系列に基づいて算出さ
れた検出周波数値及び推定周波数値に、それぞれ対応す
る複数の周波数のパワースペクトル値を算出して、該複
数のパワースペクトル値のうち最大のスペクトル値を特
定し、該特定スペクトル値の周波数である第２の検出周
波数値を出力する、第２の周波数検出回路と、前記入力データ系列のフーリエ変換処理の結果、観測周
波数帯域外に生じる前記特定スペクトル値の折り返し成
分に対応する第２の推定周波数値を、前記第２の検出周
波数値に基づいて算出し、前記第２の検出周波数値と前
記第２の推定周波数値とを、受信信号のキャリアのオフ
セット周波数の推定情報として出力する、第２の周波数
演算回路とを、さらに備えたことを特徴とする請求項５又は請求項６に
記載の周波数推定回路。
【請求項８】周波数検出回路は、サンプリング個数が
入力データ系列の１／ｂ（自然数）になるよう入力デー
タ系列から連続してデータを抜き出して、抽出データ系
列を生成し、当該抽出データ系列をフーリエ変換処理す
る構成とされたことを特徴とする、請求項１ないし４の
何れかに記載の周波数推定回路。
【請求項９】受信信号が所定のサンプリング周波数で
標本化された入力データ系列から、サンプリング個数が
該入力データ系列の１／ｂ（自然数）になるよう連続し
てデータを抜き出して、抽出データ系列を生成し、該抽
出データ系列をフーリエ変換処理して周波数軸上のパワ
ースペクトルを算出し、前記サンプリング周波数に基づ
いて決定される所定の観測周波数帯域内で最大のスペク
トル値を検出し、該最大スペクトル値の周波数である予
備周波数値を出力する、第１の周波数検出回路と、前記入力データ系列をフーリエ変換処理し、前記予備周
波数値の近傍の所定の周波数帯域についてパワースペク
トルを算出して最大のスペクトル値を特定し、該特定ス
ペクトル値の周波数である検出周波数値を出力する、第
２の周波数検出回路と、前記入力データ系列のフーリエ変換処理の結果、観測周
波数帯域外に生じる特定スペクトル値の折り返し成分の
推定周波数値を、前記検出周波数値に基づいて算出し、
前記検出周波数値と前記推定周波数値とを、受信信号の
キャリアのオフセット周波数の推定情報として出力す
る、周波数演算回路とを備えたことを特徴とする周波数
推定回路。
【請求項１０】周波数検出回路は、フーリエ変換処理
によって算出された複数のスペクトル値を用いて周波数
値の補間処理を行い最大のスペクトル値を算出し、当該
最大スペクトル値に対応する検出周波数値を出力する構
成とされたことを特徴とする、請求項１ないし請求項９
の何れかに記載の周波数推定回路。
【請求項１１】請求項１ないし請求項１０の何れかに
記載の周波数推定回路と、前記周波数推定回路から出力されるオフセット周波数の
推定情報に基づいて、検出周波数値及び推定周波数値に
それぞれ対応する複数の周波数オフセットを算出し、受
信信号から前記複数の周波数オフセットをそれぞれ別個
に除去して複数の復調データ系列を生成する周波数補正
部と、前記複数の復調データ系列を用いて前記受信信号の周波
数の同期を判定する判定回路とを備えたことを特徴とす
るＡＦＣ回路。