JP3404436B2 - 変調波信号の自動周波数制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線機等において使用
する変調波信号の自動周波数制御方法の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】信号の伝送には、大別すると、一つの搬
送波で一つの情報を伝送する単一通信方式と一つの搬送
波で多数の情報を伝送する多重通信方式とがある。この
うち多重通信方式は、周波数分割多重通信方式と時分割
多重通信方式とが目的に合わせ多用されているが、周波
数分割多重通信方式の一つに複数のサブキャリアを変調
して情報信号を伝送するマルチサブキャリア変調方式が
ある。従来例を図２、図３を使用して説明する。図２
に、従来技術による変調波信号の自動周波数制御方法を
使用した周波数変換回路ブロック図を示す。従来例は、
マルチサブキャリア変調方式を使用した信号の伝送にお
いて変調波信号の自動周波数制御を行なうものである。

【０００３】図２において、１は入力した変調波信号の
周波数変換をする周波数変換部、２は、周波数変換部１
が周波数変換した変調波信号から搬送波を抽出する搬送
波抽出部、３は、搬送波抽出部２が抽出した搬送波から
周波数オフセット誤差情報を検出する周波数オフセット
検出部、４は、周波数オフセット検出部３が検出した周
波数オフセット誤差情報を所要の電圧に変換する電圧変
換部、５は、電圧変換部４が変換した電圧により発振周
波数を制御された発振信号を出力する発振部、６は周波
数変換回路を示す。

【０００４】周波数変換回路６に印加された例えば受信
した変調波信号は、周波数変換部１に入力され、別途発
振部５から周波数変換部１に入力される発振信号を基に
周波数変換され、中間周波数帯あるいはベースバンド信
号帯の変調波信号となり、次段の復調部へ出力されると
ともに、搬送波抽出部２へ出力される。搬送波抽出部２
は、入力した中間周波数帯あるいはベースバンド信号帯
に周波数変換された変調波信号から搬送波を抽出し、周
波数オフセット検出部３へ出力する。周波数オフセット
検出部３は、入力した搬送波から周波数オフセット誤差
情報の検出を行ない、電圧変換部４へ出力する。

【０００５】この周波数オフセット検出部３における搬
送波から周波数オフセット誤差情報の検出方法には、
「ＴＤＭＡ通信」（電子情報通信学会１９８９年発行、
８７〜８９頁）に開示されているように、搬送波再生用
タンクの入出力搬送波の位相誤差を検出する方法、ある
いは乗算器と移相器とリミッタと加算器とからなる周波
数誤差検出回路に再生搬送波とともに受信信号を入力し
復調ベースバンド信号から周波数誤差を検出する方法、
あるいは再生搬送波を基準信号と比較して周波数誤差を
検出する方法等がある。

【０００６】電圧変換部４は、入力した周波数オフセッ
ト誤差情報により、周波数変換が所要の周波数で周波数
オフセットとなるように周波数オフセット誤差情報を減
少させる方向の電圧を発生し、発振部５例えば電圧制御
発振器へ出力する。発振部５は、入力した電圧により、
発振信号の周波数を制御され、周波数を制御された発振
信号を周波数変換部１へ出力する。なお、発振部５にお
ける発振周波数の制御は、電圧変換部４において周波数
変換が所要の周波数で周波数オフセットとなるように周
波数オフセット誤差を減少させる方向の電圧を発生して
いるので、周波数オフセットとなる方向へ発振制御を行
なう。周波数変換部１は、周波数変換回路６に印加され
た変調波信号を、発振部５から入力した周波数を制御さ
れた発振信号を基に周波数変換し、周波数誤差補正を行
なった中間周波数帯あるいはベースバンド信号帯に周波
数変換を行なう。

【０００７】図３（ａ）は、複数のサブキャリアを使用
して情報信号を伝送するマルチサブキャリア変調方式に
おいて、複数のサブキャリア１（周波数ｆ₁ ）、２（周
波数ｆ₂ ）・・・ｎ（周波数ｆ_n ）が周波数ｆｓｃのサ
ブキャリア間隔で並んでいる状態を示す図である。マル
チサブキャリア変調方式は、複数のサブキャリアの１つ
に着目して周波数制御を行なうが、従来技術において
は、送受信間で発生した周波数オフセット誤差がサブキ
ャリア間隔の２分の１よりも大きい場合、隣接するサブ
キャリアが抽出搬送波の周波数帯に入り込むため、抽出
すべきサブキャリアと異なるサブキャリアの搬送波を抽
出して周波数オフセット誤差の補正を行なうことにな
り、誤った補正を行なってしまう。

【０００８】図３（ｂ）は、説明のための極端な例と
し、図３（ａ）の送信側の複数のサブキャリアと比較し
て、送受信間で発生した周波数オフセット誤差がサブキ
ャリア間隔の２分の１よりも大きい場合を示している。
例えば、本来、搬送波を抽出しようとしている目的のサ
ブキャリアは、サブキャリア２であるとする。しかし、
図３（ｂ）に示すように、周波数オフセット誤差がサブ
キャリアの２分の１より大きくサブキャリア間隔ｆｓｃ
分存在しているため、サブキャリア１が図３（ａ）のサ
ブキャリア２の周波数帯ｆ₂ に存在している。

【０００９】このため、搬送波抽出部２は、サブキャリ
ア１の信号から搬送波の抽出を行ない、周波数オフセッ
ト検出部３では、このサブキャリア１の信号から抽出し
た搬送波を基に周波数オフセット誤差情報の検出を行な
うことになる。したがって、このようにサブキャリア２
の周波数帯ｆ₂ にサブキャリア１が存在していても、周
波数オフセット誤差情報は、ゼロとして検出される。検
出された周波数オフセット誤差情報がゼロであるため、
発振部５の周波数は制御されない。このように、従来技
術による自動周波数制御方法においては、実際にはサブ
キャリア間隔ｆｓｃ分の周波数オフセット誤差が存在し
ているが、送受信間で発生した周波数オフセット誤差が
サブキャリア間隔ｆｓｃの２分の１よりも大きい場合、
正しい周波数オフセットの制御は行なわれない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によるマルチ
サブキャリア変調方式を使用した信号の伝送における変
調波信号の自動周波数制御方法においては、送受信間で
発生した周波数オフセット誤差がサブキャリア間隔ｆｓ
ｃの２分の１よりも大きい場合、正しい周波数オフセッ
トの制御が行なわれないという問題点がある。本発明
は、前記問題点を解決するため、複数の搬送波抽出部と
複数の周波数オフセット検出部と周波数オフセット判断
部とを備え、マルチサブキャリア変調方式において、サ
ブキャリア間隔ｆｓｃの２分の１よりも大きな周波数オ
フセット誤差が存在しても、検出した複数の周波数オフ
セット誤差情報を判断し、誤った周波数オフセット誤差
情報検出を行うこと無く、送受信間で発生した周波数オ
フセット誤差を正しく補正することができる変調波信号
の自動周波数制御方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の変調波信号の自動周波数制御方法は、マル
チサブキャリア変調方式の変調波信号を周波数変換部で
周波数変換し、周波数変換した変調波信号から搬送波抽
出部と周波数オフセット検出部とで周波数オフセット誤
差情報を検出し、該周波数オフセット誤差情報を基に発
振部の発振信号を制御し、該発振部の制御された発振信
号により前記周波数変換部で周波数変換する変調波信号
の周波数を周波数オフセットするように制御する変調波
信号の自動周波数制御方法において、周波数変換したマ
ルチサブキャリア変調方式の変調波信号から複数の搬送
波抽出部でそれぞれ異なった周波数の搬送波を抽出し、
該異なった周波数の搬送波から複数の周波数オフセット
検出部で各搬送波の周波数オフセット誤差情報を検出
し、該各搬送波の周波数オフセット誤差情報から周波数
オフセット判断部で所要の周波数オフセット誤差情報を
選択出力し、選択出力した所要の周波数オフセット誤差
情報を基に発振部の発振信号を制御し、該発振部の制御
された発振信号により前記周波数変換部で周波数変換す
る変調波信号の周波数を周波数オフセットするように制
御するものである。

【００１２】また、本発明の変調波信号の自動周波数制
御方法は、周波数変換したマルチサブキャリア変調方式
の変調波信号からそれぞれ異なった周波数の搬送波を抽
出する複数の搬送波抽出部が、複数のサブキャリアの変
調波信号のうちから、１つの搬送波抽出部で最も低い周
波数の搬送波を抽出し、他の１つの搬送波抽出部で最も
高い周波数の搬送波を抽出するものである。また、本発
明の変調波信号の自動周波数制御方法は、各搬送波の周
波数オフセット誤差情報から所要の周波数オフセット誤
差情報を選択出力する周波数オフセット判断部が、各搬
送波の周波数オフセット誤差情報の符号および量を使用
して選択出力するものである。

【００１３】

【作用】本発明の変調波信号の自動周波数制御方法は、
マルチサブキャリア変調方式の変調波信号を周波数変換
部で周波数変換し、周波数変換した変調波信号から搬送
波抽出部と周波数オフセット検出部とで周波数オフセッ
ト誤差情報を検出し、該周波数オフセット誤差情報を基
に発振部の発振信号を制御し、該発振部の制御された発
振信号により前記周波数変換部で周波数変換する変調波
信号の周波数を周波数オフセットするように制御する変
調波信号の自動周波数制御方法であって、複数の搬送波
抽出部により周波数変換したマルチサブキャリア変調方
式の変調波信号からそれぞれ異なった周波数の搬送波を
抽出し、複数の周波数オフセット検出部により前記異な
った周波数の搬送波から各搬送波の周波数オフセット誤
差情報を検出し、周波数オフセット判断部により前記各
搬送波の周波数オフセット誤差情報から所要の周波数オ
フセット誤差情報を選択出力し、選択出力した所要の周
波数オフセット誤差情報を基に発振部の発振信号を制御
し、該発振部の制御された発振信号により前記周波数変
換部で周波数変換する変調波信号の周波数を周波数オフ
セットするように制御する。

【００１４】また、本発明の変調波信号の自動周波数制
御方法は、変調波信号からそれぞれ異なった周波数の搬
送波を抽出する複数の搬送波抽出部が、複数のサブキャ
リアの変調波信号のうちから、１つの搬送波抽出部で最
も低い周波数の搬送波を抽出し、他の１つの搬送波抽出
部で最も高い周波数の搬送波を抽出する。また、本発明
の変調波信号の自動周波数制御方法は、所要の周波数オ
フセット誤差情報を選択出力する周波数オフセット判断
部が、各搬送波の周波数オフセット誤差情報の符号およ
び量を使用して選択出力する。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１、図４、図５を使用
して説明する。図１に、本発明による変調波信号の自動
周波数制御方法を使用した周波数変換回路ブロック図を
示す。実施例は、マルチサブキャリア変調方式を使用し
た信号の伝送において変調波信号の自動周波数制御を行
なうものである。図１において、１は入力した変調波信
号の周波数変換をする周波数変換部、２ａおよび２ｂ
は、周波数変換部１が周波数変換した変調波信号から搬
送波を抽出する搬送波抽出部Ａおよび搬送波抽出部Ｂ、
３ａおよび３ｂは、搬送波抽出部Ａ２ａおよび搬送波抽
出部Ｂ２ｂが抽出した搬送波から周波数オフセット誤差
情報を検出する周波数オフセット検出部Ａおよび周波数
オフセット検出部Ｂ、７は、周波数オフセット検出部Ａ
３ａおよび周波数オフセット検出部Ｂ３ｂそれぞれが検
出した周波数オフセット誤差情報から周波数オフセット
状況を判断し、判断に基づく周波数オフセット誤差情報
を選択出力する周波数オフセット判断部、４は、周波数
オフセット判断部７が判断して出力した周波数オフセッ
ト誤差情報を所要の電圧に変換する電圧変換部、５は、
電圧変換部４が変換した電圧により発振周波数を制御さ
れた発振信号を出力する発振部、８は周波数変換回路を
示す。

【００１６】周波数変換回路８に印加された例えば受信
した変調波信号は、周波数変換部１に入力され、別途電
圧制御発振器５から周波数変換部１に入力される発振信
号を基に周波数変換され、中間周波数帯あるいはベース
バンド信号帯の変調波信号となり、次段の復調部へ出力
されるとともに、搬送波抽出部Ａ２ａおよび搬送波抽出
部Ｂ２ｂへ出力される。搬送波抽出部Ａ２ａは、入力し
た中間周波数帯あるいはベースバンド信号帯に周波数変
換された変調波信号の最も低い周波数のサブキャリアの
搬送波を抽出し、周波数オフセット検出部Ａ３ａへ出力
する。搬送波抽出部Ｂ２ｂは、入力した中間周波数帯あ
るいはベースバンド信号帯に周波数変換された変調波信
号の最も高い周波数のサブキャリアの搬送波を抽出し、
周波数オフセット検出部Ｂ３ｂへ出力する。

【００１７】周波数オフセット検出部Ａ３ａは、入力し
た最も低い周波数のサブキャリアの搬送波から周波数オ
フセット誤差情報Δｆ₁ の検出を行ない、また、周波数
オフセット検出部Ｂ３ｂは、入力した最も高い周波数の
サブキャリアの搬送波から周波数オフセット誤差情報Δ
ｆ₂ の検出を行ない、それぞれが検出した周波数オフセ
ット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ を周波数オフセット判
断部７へ出力する。周波数オフセット判断部７は、２つ
の周波数オフセット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ を基
に、後述する所定の判断を行ない、所要の周波数オフセ
ット誤差情報を電圧変換部４へ出力する。

【００１８】周波数オフセット判断部７が、入力された
２つの周波数オフセット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ を
基に行なう判断方法について説明する。なお、図５は、
周波数オフセット判断部７における２つの周波数オフセ
ット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ を選択する判断の処理
フローを示す。判断に使用する２つの周波数オフセット
誤差情報は、つぎの３つの状態で存在する。 状態１．周波数オフセット誤差が、サブキャリア間隔ｆ
ｓｃの２分の１よりも小さい場合。 状態２．周波数オフセット誤差が、サブキャリア間隔ｆ
ｓｃの２分の１よりも大きい場合。 状態３．周波数オフセット誤差が、サブキャリア間隔ｆ
ｓｃの２分の１である場合。

【００１９】状態１の場合、搬送波を抽出したいサブキ
ャリアが、周波数軸上で所要の周波数の近くに存在する
ため、搬送波抽出部Ａ２ａおよび搬送波抽出部Ｂ２ｂと
もに、所要の周波数のサブキャリアの搬送波抽出を行な
う。したがって、周波数オフセット検出部Ａ３ａおよび
周波数オフセット検出部Ｂ３ｂで検出される２つの周波
数オフセット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ の符号、量と
もに同一となる。

【００２０】状態２の場合、図４に示すように、最も低
い周波数のサブキャリア１は、所要の周波数ｆ₁ に遠
く、サブキャリア２の周波数ｆ₂ の近くに存在してお
り、最も高い周波数のサブキャリアｎ−１は、サブキャ
リアｎの周波数ｆ_n の近くに存在する。したがって、一
方は所要の周波数のサブキャリアの搬送波抽出を行なう
ことができるが、他方は周波数オフセットの方向と反対
の周波数のサブキャリアの搬送波抽出をしてしまうた
め、２つの周波数オフセット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ
₂の符号、量ともに異なったものとなってしまう。

【００２１】状態３の場合、一方は所要の周波数のサブ
キャリアの搬送波抽出を行なうことができるが、他方は
どちらの周波数のサブキャリアの搬送波抽出をするかに
よって、所要の周波数のサブキャリアの搬送波抽出をす
る場合と、誤った周波数のサブキャリアの搬送波抽出を
する場合とが生じるため、２つの周波数オフセット誤差
情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ の符号は不定で、量は一定値を
とる。（どちらの周波数のサブキャリアの搬送波抽出を
しても、周波数オフセット誤差情報の量はサブキャリア
間隔の２分の１である。）

【００２２】したがって、周波数オフセット判断部７
は、入力した（図５の５０参照）２つの周波数オフセッ
ト誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ の符号を調べ（図５の５
１参照）、同符号であれば（図５の５２参照）、周波数
オフセット誤差情報Δｆ₁ （あるいは周波数オフセット
誤差情報Δｆ₂ ）を所要の周波数オフセット誤差情報と
して電圧変換部４へ出力する（図５の５３参照）。異符
号であれば（図５の５４参照）、２つの周波数オフセッ
ト誤差情報Δｆ₁およびΔｆ₂ の絶対値の大小を比較し
（図５の５７参照）、絶対値の大きい方の周波数オフセ
ット誤差情報を所要の周波数オフセット誤差情報として
電圧変換部４へ出力する（図５の５８、５３参照）。電
圧変換部４は、入力した周波数オフセット誤差情報を基
に、周波数オフセットとなる方向の電圧を発生させる。
この電圧により周波数オフセット誤差を減少させるよう
に発振部５の制御を行なう。

【００２３】しかし、比較結果が同一であった場合は、
状態３にあるので、仮りに周波数オフセット誤差情報Δ
ｆ₁ を周波数オフセット誤差情報として出力する。この
周波数オフセット誤差情報の出力により周波数変換回路
８が動作し、状態３から状態１あるいは状態２のどちら
かの状態に移行する。移行した結果の比較で、２つの周
波数オフセット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂の符号が同
符号であれば（図５の６１参照）、状態１に移行してお
り、周波数オフセット誤差を減少させる方向に周波数変
換回路８が動作しているので、周波数オフセット誤差情
報Δｆ₁ を周波数オフセット誤差情報として今後も選択
する（図５の５３参照）。また、異符号であれば（図５
の６２参照）、状態２に移行しており、周波数オフセッ
ト誤差を増加させる方向に周波数変換回路８が動作して
いるので、以後周波数オフセット誤差情報Δｆ₂ を周波
数オフセット誤差情報として選択する（図５の６３参
照）。

【００２４】周波数オフセット判断部７は、２つの周波
数オフセット誤差情報Δｆ₁ およびΔｆ₂ を基に、前述
の所定の判断を行ない、所要の周波数オフセット誤差情
報を電圧変換部４へ出力する。電圧変換部４は、周波数
オフセット判断部７で判断され入力した周波数オフセッ
ト誤差情報により、周波数オフセットとなるように周波
数オフセット誤差を減少させる方向の電圧を発生し、発
振部５へ出力する。発振部５は、入力した電圧により発
振信号の周波数を制御され、制御された発振信号を周波
数変換部１へ出力する。周波数変換部１は、周波数変換
回路８に印加された変調波信号を、発振部５から入力し
た発振信号を基に周波数変換し、周波数誤差補正を行な
った中間周波数帯あるいはベースバンド信号帯の変調波
信号に周波数変換を行なう。

【００２５】

【発明の効果】本発明により、複数の搬送波抽出部と複
数の周波数オフセット検出部と周波数オフセット判断部
とを備え、マルチサブキャリア変調方式において、サブ
キャリア間隔ｆｓｃの２分の１よりも大きな周波数オフ
セット誤差が存在しても、検出した複数の周波数オフセ
ット誤差情報を判断し、誤った周波数オフセット誤差情
報検出を行うこと無く、送受信間で発生した周波数オフ
セット誤差を正しく補正することができる変調波信号の
自動周波数制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動周波数制御方法を使用した周
波数変換回路ブロック図。

【図２】従来技術による自動周波数制御方法を使用した
周波数変換回路ブロック図。

【図３】従来技術による自動周波数制御方法をマルチキ
ャリア変調方式に使用した場合を説明する図。

【図４】本発明による自動周波数制御方法を使用して周
波数オフセット誤差がサブキャリア間隔の２分の１より
も大きい場合を説明する図。

【図５】本発明による自動周波数制御方法を使用した周
波数オフセット判断部の処理フロー図。

【符号の説明】

１ 周波数変換部 ２ 搬送波抽出部 ２ａ 搬送波抽出部Ａ ２ｂ 搬送波抽出部Ｂ ３ 周波数オフセット検出部 ３ａ 周波数オフセット検出部Ａ ３ｂ 周波数オフセット検出部Ｂ ４ 電圧変換部 ５ 発振部 ６ 周波数変換回路 ７ 周波数オフセット判断部 ８ 周波数変換回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マルチサブキャリア変調方式の変調波信号
   を周波数変換部で周波数変換し、 周波数変換した変調波信号から搬送波抽出部と周波数オ
   フセット検出部とで周波数オフセット誤差情報を検出
   し、 該周波数オフセット誤差情報を基に発信部の発信信号を
   制御し、 該発信部の制御された発信信号により前記周波数変換部
   で周波数変換する変調波信号の周波数を周波数オフセッ
   トするように制御する変調波信号の自動周波数制御方式
   において、 周波数変換したマルチサブキャリア変調方式の変調波信
   号から複数の搬送波抽出部で最も低い周波数のサブキャ
   リアの搬送波と最も高い周波数のサブキャリアの搬送波
   を抽出し、抽出された 搬送波から複数の周波数オフセット検出部で
   各搬送波の周波数オフセット誤差情報を検出し、 該各搬送波の周波数オフセット誤差情報の符号の関係が
   同符号であれば、複数有する周波数オフセット誤差情報
   のうちの１つを、異符号であれば、各搬送波の周波数オ
   フセット誤差情報のうち絶対値の大きい方を周波数オフ
   セット判断部で周波数オフセット誤差情報として選択出
   力し、 選択出力した該周波数オフセット誤差情報を基に発信部
   の発信信号を制御し、 該発信部の制御された発信信号により前記周波数変換部
   で周波数変換する変調波信号の周波数を周波数オフセッ
   トするように制御することを特徴とする変調波信号の自
   動周波数制御方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動周波数制御方法におい
   て、周波数変換したマルチサブキャリア変調方式の変調
   波信号から最も低い周波数のサブキャリアの搬送波と最
   も高い周波数のサブキャリアの搬送波を抽出する複数の
   搬送波抽出部は、少なくとも2個の搬送波抽出部を有
   し、複数のサブキャリアの変調波信号のうちから、１つ
   の搬送波抽出部で最も低い周波数の搬送波を抽出し、他
   の１つの搬送波抽出部で最も高い周波数の搬送波を抽出
   するものであることを特徴とする変調波信号の自動周波
   数制御方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の自動周波数制御方法におい
   て、各搬送波の周波数オフセット誤差情報から上記周波
   数オフセット誤差情報を選択出力する周波数オフセット
   判断部は、各搬送波の周波数オフセット誤差情報の符号
   および量に基づいて選択出力するものであることを特徴
   とする変調波信号の自動周波数制御方法。