JP3845081B2 - 周波数調整方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送波を用いた通信システム、例えば高速な周波数同期を必要とする無線ＬＡＮに適用される周波数調整方法及び装置に関する。

搬送波を変調して情報を伝送する通信装置は、送信機、受信機でその搬送波周波数を一致させることが望まれる。しかし、一般に、送信機と受信機の搬送波周波数を正確に一致させた状態に保つことは困難である。このため、通信開始に先立ち受信機において搬送波周波数の調整が行われる。

近時、例えばパーソナルコンピュータ相互の配線を不要とし、パーソナルコンピュータの設置場所の制限を緩和する無線ＬＡＮが実用化されている。この無線ＬＡＮは、例えばＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）と呼ばれる変調方式を使用し、高速な周波数同期を必要とする。受信機は送信機からの信号を受信し、この受信信号に周波数を高速に同期させる必要がある。一般に、周波数を同期させる場合、先ず、周波数を粗調整し、この後、微調整するという方式が用いられている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１７７４３６公報

上記のように、受信周波数を粗調整した後、微調整し所要の周波数に一致させるという方式は、調整範囲、調整精度ともに優れている。しかし、粗調整完了後に受信周波数のずれ量を測定し、この測定したずれ量に基づいて微調整を開始するため、調整に長時間を要する。無線ＬＡＮ（IEEE 802.11a）のように、高速に周波数が変化するシステムにおいては、短時間に自動周波数制御（Auto Frequency Control : AFC）を収束させる必要がある。このため、ＡＦＣに要する時間を短くしたいという要求がある。

短時間の内に粗調整、及び微調整を完了させるためには、受信後早い時刻から粗調整を開始する必要がある。しかし、データ信号に先立って送信されるプリアンブルと呼ばれる領域において、パケットの先頭部分の信号は雑音の影響により周波数変動を受け易い。このため、受信信号の周波数のずれ量を正確に検出することが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、雑音の影響を抑制でき、正確に周波数調整を行なうことが可能な周波数調整方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明の周波数調整方法の第１の態様は、受信信号に含まれる短い周期性を有する第１の信号の周波数のずれ量を検出し、前記受信信号に含まれる前記第１の信号より長い周期を有する第２の信号の周波数のずれ量を検出し、前記第１の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果から周波数ずれ量の範囲を示す領域を選択し、前記第２の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果から、前記選択された領域の範囲内で周波数ずれ量を決定し、前記決定された周波数のずれ量に基づいて、前記受信信号の周波数を調整することを特徴とする。
本発明の周波数調整方法の第２の態様は、受信信号に含まれる短い周期性を有する第１の信号の周波数のずれ量を検出し、前記受信信号に含まれる前記第１の信号より長い周期を有する第２の信号の周波数のずれ量を検出し、前記第１の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果から周波数ずれ量の範囲を示す領域を選択し、前記第２の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果と、前記第１の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果との合成結果により、前記選択された領域の範囲内で周波数ずれ量を決定し、前記決定された周波数のずれ量に基づいて、前記受信信号の周波数を調整することを特徴とする。

本発明の周波数調整装置の態様は、受信信号に含まれる短い周期性を有する第１の信号の周波数のずれ量を検出する第１の検出部と、前記受信信号に含まれる前記第１の信号より長い周期を有する第２の信号の周波数のずれ量を検出する第２の検出部と、前記第１の検出部により検出された前記周波数のずれ量と前記第２の検出部により検出された周波数のずれ量に基づいて、前記受信信号の周波数のずれ量を決定する決定部と、前記決定部により決定された周波数のずれ量に基づき、前記受信信号の周波数を調整する周波数調整部と、前記決定部は、前記第１の検出部から供給される前記周波数のずれ量に応じて位相の領域を判定する判定部と、前記判定部により判定された領域と、前記第２の検出部から供給される前記周波数のずれ量に応じて前記受信信号の周波数のずれ量を演算する演算部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、雑音の影響を抑制でき、正確に周波数調整を行なうことが可能な周波数調整方法及び装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、粗調整をした信号に対して微調整するという方式ではなく、微調整を行なう時に粗調整に相当する調整を一括して行なうことを特徴とする。

図１は、第１の実施形態に係る自動周波数調整方法を示している。この自動周波数調整方法は、データ信号に先立って送信され、送信側、受信側でその構成が既知のプリアンブルを用いて周波数を調整する。

図１に示す受信信号１０６のフレーム構造は、例えばプリアンブルＰＲと、プリアンブルに続くヘッダＨＤと、ユーザデータＵＤとを含んでいる。プリアンブルＰＲは、例えば短い周期性を有する信号（短周期信号）Ａ１（１０１）、Ａ２（１０２）、Ａ３（１０３）と、短周期信号に続き、短周期信号より長い周期性を有する信号（長周期信号）Ｂ１（１０４）、Ｂ２（１０５）とから構成されている。第１の実施形態において、短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３は互いに同一の信号であり、周期が例えばそれぞれ８００ｎｓ（１０７）の信号とする。また、長周期信号Ｂ１、Ｂ２は互いに同一の信号であり、周期が例えばそれぞれ３２００ｎｓ（１０９）の信号とする。

プリアンブルの構成は任意であり、複数の短周期信号と、複数の長周期信号とから構成されていればよい。したがって、例えばIEEE 802.11aのフレーム構造に含まれるプリアンブル、あるいはその他、同様の構成を有するプリアンブルの信号に第１の実施形態を適用できる。

先ず、短周期信号を用いた周波数のずれ量検出の具体的な方法について説明する。受信機は、受信信号（１０６）を８００ｎｓ（１０７）だけ遅延させた信号（１０８）を生成し、受信信号（１０６）と遅延させた受信信号（１０８）との相関値を算出する。ここで、複素数（ａ＋ｂｊ）と（ｃ＋ｄｊ）との相関値（ｘ＋ｙｊ）は（ａ＋ｂｊ）（ｃ−ｄｊ）あるいは（ａ−ｂｊ）（ｃ＋ｄｊ）で定義されるものとする。

また、遅延量８００ｎｓ（１０７）は、短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３が持つ周期に等しい。区間（１１１）のように、信号Ａ１の遅延信号と信号Ａ２の相関値に着目すると、信号Ａ１と信号Ａ２は同一の信号である。このため、周波数ずれ等の歪み、及び雑音の影響が無ければ、その値は純実数となることが期待される。周波数ずれのみが存在する場合、その周波数ずれに応じた相関値（ｘ＋ｙｊ）の位相（aｔａｎ（ｙ／ｘ））が得られる。つまり、相関値の位相から周波数ずれ量を検出することができる。ここで、周波数ずれ量の検出は、単一時刻の相関値のみを用いてもよいし、近接する複数時刻の相関値を合成した値を用いてもよい。

次に、長周期信号を用いた周波数ずれ量検出の具体的な方法を説明する。受信機は、受信信号（１０６）を３２００ｎｓ（１０９）だけ遅延させた信号（１１０）を生成し、受信信号（１０６）と遅延させた受信信号（１１０）との相関値を算出する。遅延量３２００ｎｓ（１０９）は、長周期信号Ｂ１、Ｂ２が持つ周期に等しい。区間（１１３）に示すように、遅延された信号Ｂ１と信号Ｂ２との相関値に着目すると、信号Ｂ１と信号Ｂ２は同一の信号であるから、周波数ずれ等の歪み、及び雑音の影響が無ければ、その値は純実数となることが期待される。周波数ずれのみが存在する場合、その周波数ずれに応じた相関値（ｘ＋ｙｊ）の位相（aｔａｎ（ｙ／ｘ））が得られる。つまり、相関値の位相から周波数ずれ量を検出することできる。短周期信号を用いた周波数ずれ量検出と同様に、長周期信号を用いた周波数ずれ量検出は、単一時刻の相関値のみを用いてもよいし、近接する複数時刻の相関値を合成した値を用いてもよい。

次いで、短周期信号を利用した周波数ずれの検出結果と、長周期信号を利用した周波数ずれの検出結果に基づいて、時刻（１１５）、あるいは時刻（１１５）以降の時刻から受信信号の周波数調整を行なう。

一般に、相関値（ｘ＋ｙｊ）からその位相（aｔａｎ（ｙ／ｘ））を求める際、２π［ｒａｄ］の整数倍の不確定性が含まれる。したがって、上記短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を利用した周波数ずれ検出は、８００ｎｓの間に−πの回転を生じさせる−６２５ｋＨｚ（＝１／８００×１０^−９／２）から、８００ｎｓの間に＋πの回転を生じさせる＋６２５ｋＨｚが検出可能な範囲である。また、上記長周期信号Ｂ１、Ｂ２を利用した周波数ずれ検出は、３２００ｎｓの間に−πの回転を生じさせる−１５６．２５ｋＨｚ（＝１／３２００×１０^−９／２）から、３２００ｎｓの間に＋πの回転を生じさせる＋１５６．２５ｋＨｚが検出可能な範囲である。つまり、短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を利用した周波数ずれ検出の方が、長周期信号Ｂ１、Ｂ２を利用した周波数ずれ検出より、検出可能な範囲が広い。

一方、雑音等の影響で相関値の位相に誤差が生じる。しかし、短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を利用した周波数ずれ検出において、１［ｒａｄ］の誤差はおよそ１００ｋＨｚの周波数誤差に相当する。これに対して、長周期信号Ｂ１、Ｂ２を利用した周波数ずれ検出において、１［ｒａｄ］の誤差はおよそ２５ｋＨｚの検出周波数誤差に相当する。つまり、相関値の位相誤差が同等であれば、長周期信号Ｂ１、Ｂ２を利用した周波数ずれ検出の方が、短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を利用した周波数ずれ検出より検出誤差が小さい。

すなわち、短周期信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を利用した周波数ずれ検出は、広い検出可能範囲を有し、長周期信号Ｂ１、Ｂ２を利用した周波数ずれ検出は、高い検出精度を有する。

従来技術は、先ず、短周期信号を利用して周波数のずれ量を検出し、この検出結果に基づいて、粗い周波数調整を行い、続いて、長周期信号を利用して周波数ずれ量を検出し、この検出結果に従って高精度な周波数調整を行なっていた。従来技術に倣うと、図１に示す区間（１１３）において、長周期信号を利用して周波数のずれ量を検出する場合、時刻（１１４）には短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果に基づく粗い周波数調整を開始していなければならない。つまり、少なくとも時刻（１１４）には短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果が確定している必要がある。

これに対して、第１の実施形態によれば、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果と、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果に基づき、時刻（１１５）あるいは時刻（１１５）以降の時刻において周波数調整を開始すればよい。このため、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果は、時刻（１１４）より後に確定してもよい。つまり、第１の実施形態は、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果の確定を待つことなく、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出を開始できる。このため、受信信号の周波数ずれ量を決定するために要する時間を短縮できる。

また、第１の実施形態によれば、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出区間を設定する際の自由度が増す。さらに、周波数ずれ量を検出する検出回路の設計にも自由度を与えるという利点を有している。

また、第１の実施形態によれば、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出と、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出の順序を問わない。このため、柔軟なプリアンブルの設計、及び受信機の回路設計が可能となる効果を有している。

第１の実施形態は、８００ｎｓと、３２００ｎｓの２種類の周期性を有する信号を組み合わせた構成のプリアンブルを用いて説明した。しかし、これに限定されるものではなく、３種類以上の周期性を有する信号を組み合わせた構成のプリアンブルについて第１の実施形態を適用することが可能である。

（第２の実施形態）
図２、図３、図４及び図５は、周波数ずれ量の範囲を示す領域の選択方法を示している。図１に示す区間（１１２）において、受信信号（１０６）と８００ｎｓ遅延させた受信信号（１０８）の相関値の位相から、短周期信号を利用して周波数のずれ量を検出する場合について説明する。

図２において、θ（２０１）は予め定めた位相閾値である。相関値の位相が−θ以上、且つ＋θ未満であれば領域（０）（２０２）を選択する。相関値の位相が＋θ以上、且つ＋π未満であれば領域（＋）（２０３）を選択し、相関値の位相が−π以上、且つ−θ未満であれば領域（−）（２０４）を選択する。

次に、図１に示す区間（１１３）において、受信信号（１０６）と３２００ｎｓ遅延させた受信信号（１１０）の相関値の位相から、長周期信号を利用した周波数ずれ量を検出する場合について説明する。

上記短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による領域判定の結果、図２に示す領域（０）（２０２）が選択されている場合、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相から、図３に示すように、−１５６．２５ｋＨｚ〜＋１５６．２５ｋＨｚの範囲で周波数ずれ量を決定する。

同様に、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による領域判定の結果、図２に示す領域（＋）（２０３）が選択されている場合、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出の相関値の位相から、図４に示すように、−７８．１２５ｋＨｚ〜＋２３４．３７５ｋＨｚの範囲で周波数ずれ量を決定する。

さらに、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による領域判定の結果、図２に示す領域（−）（２０４）が選択されている場合、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出の相関値の位相から、図５に示すように、−２３４．３７５ｋＨｚ〜＋７８．１２５ｋＨｚの範囲で周波数ずれ量を決定する。

ここで、強調すべきは、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果が必要とされるのは、受信信号の周波数ずれ量を決定する時点であり、長周期信号を利用した周波数ずれ量の相関値を算出する時点ではないことである。

第２の実施形態によれば、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出は、領域判定という粗い精度の判定のみ行なっている。つまり、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出に要求される検出精度を限定している。このため、回路規模を削減することが可能となり、受信機を簡易な回路で実現することができる。

図６は、第１、第２の実施形態に係る方法を実施するための自動周波数調整装置の一例を示している。図６において、受信信号６０１は、例えばアンテナにより受信され、中間周波信号に変換された後、アナログ／デジタル変換された信号である。この受信信号はタイミング制御部６０２、第１の周波数ずれ検出部６０３、第２の周波数ずれ検出部６０４に供給される。タイミング制御部６０２は、受信信号６０１に含まれるプリアンブルのうち、短周期信号、長周期信号を抽出するためのタイミング信号や、各部の動作制御するタイミング信号を発生する。第１の周波数ずれ検出部６０３は、短周期信号の周波数ずれ量を検出する。第２の周波数ずれ検出部６０４は、長周期信号の周波数ずれ量を検出する。周波数ずれ量決定部６０７は、第１、第２の周波数ずれ検出部６０３、６０４の出力信号より、受信信号の周波数のずれ量を検出する。周波数ずれ量決定部６０７の出力信号は、受信信号とともに周波数調整部６０８に供給される。この周波数調整部６０８は、例えばＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator）と複素乗算器を含んでおり、周波数ずれ量決定部６０７から供給されるずれ量に応じて受信信号の周波数を調整する。この周波数調整部６０８の出力信号は復調部６０９に供給され、この復調部６０９において、ヘッダやユーザデータを含む受信データ６１０が復調される。この受信データ６１０は、図示せぬ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に供給される。

図７（ａ）は、前記第１の周波数ずれ検出部６０３の一例を示している。第１の周波数ずれ検出部６０３は、遅延回路６０３ａと相関演算部６０３ｂにより構成されている。遅延回路６０３ａは、受信信号（ａ＋ｂｊ）を例えば８００ｎｓ遅延する。この遅延された受信信号（ｃ＋ｄｊ）と受信信号（ａ＋ｂｊ）は、相関演算部６０３ｂに供給される。この相関演算部６０３ｂは、例えば位相比較器と乗算器により構成され、例えば（ａ＋ｂｊ）（ｃ−ｄｊ）を演算して相関値（ｘ＋ｙｊ）を求め、さらに相関値の位相（aｔａｎ（ｙ／ｘ））を出力する。

図７（ｂ）は、前記第２の周波数ずれ検出部６０４の一例を示している。第１の周波数ずれ検出部６０４は、遅延回路６０４ａと相関演算部６０４ｂにより構成されている。遅延回路６０４ａは、受信信号（ａ＋ｂｊ）を例えば３２００ｎｓ遅延する。この遅延された受信信号（ｅ＋ｆｊ）と受信信号（ａ＋ｂｊ）は、相関演算部６０４ｂに供給される。この相関演算部６０４ｂは、例えば位相比較器により構成され、例えば（ａ＋ｂｊ）（ｅ−ｆｊ）を演算して相関値（ｏ＋ｐｊ）を求め、さらに相関値の位相（aｔａｎ（ｐ／ｏ））を出力する。

図８は、前記周波数ずれ量決定部６０７の一例を示している。周波数ずれ量決定部６０７は、領域判定部６０７ａとずれ量演算部６０７ｂとにより構成されている。領域判定部６０７ａは、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される相関値の位相から、図２に示すずれ量の領域を判定する。すなわち、領域判定部６０７ａは、相関値の位相（aｔａｎ（ｙ／ｘ））が、＋θ≦aｔａｎ（ｙ／ｘ）＜π、−θ≦aｔａｎ（ｙ／ｘ）＜＋θ、−π≦aｔａｎ（ｙ／ｘ）＜−θのうちのどの範囲に含まれるかを判定する。領域判定部６０７ａから出力される判定結果は、第２の周波数ずれ検出部６０４から供給される相関値の位相βとともに、ずれ量演算部６０７ｂに供給される。ずれ量演算部６０７ｂは、領域判定部６０７ａから供給される判定結果に応じて、第２の周波数ずれ検出部６０４から供給される相関値より、受信信号の周波数ずれ量を決定する。すなわち、領域判定結果が（＋）の場合、ずれ量を（β＋２π）に決定し、領域判定結果が（０）の場合、ずれ量を（β）に決定し、領域判定結果が（−）の場合、ずれ量を（β−２π）に決定する。

図６乃至図８に示す自動周波数調整装置によれば、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果が必要とされるのは、受信信号の周波数ずれ量を決定する時点であり、長周期信号を利用した周波数ずれ量の相関値を算出する時点ではない。したがって、第１の周波数ずれ検出部６０３、及び領域判定部６０７ａは、高速処理が要求されないため、回路設計のマージンを大きくすることができる。

また、領域判定部６０７ａは、相関値の属する領域を選択するという粗い精度の判定のみを行なう。このため、領域判定部６０７ａを、例えば比較器からなる簡単な回路により構成できる。

また、粗調整と微調整を順次行なう従来の周波数調整方法は、粗調整をした信号と、微調整した信号に別の差分信号を掛ける必要がある。このため、周波数調整部は、異なる信号を発生する２つのＮＣＯを有するか、１つのＮＣＯにより２種類の信号を発生させる必要がある。したがって、周波数調整部の構成が複雑化する。しかし、第１の実施形態の場合、微調整と粗調整を同時に実行しているため、受信信号に１種類の信号を掛ければよい。したがって、１つのＮＣＯにより１種類の信号を発生すればよいため、ＮＣＯを簡単化できる利点を有している。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、受信周波数の周波数ずれ量を決定する方法が第２の実施形態と異なっている。尚、短周期信号を利用した周波数ずれ量の領域判定方法は、第２の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

図１に示す区間（１１３）において、受信信号（１０６）と３２００ｎｓ遅延させた受信信号（１１０）の相関値の位相から、長周期信号を利用した周波数ずれ検出を行なう場合について説明する。上記短周期信号を利用した周波数ずれ検出による領域判定の結果、図２に示す領域（０）（２０２）が選択されている場合、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相と、短周期信号を利用した周波数ずれ検出による相関値の位相を１／４にしたものとの平均値を求める。この平均値から、図３に示すように、−１５６．２５ｋＨｚ〜＋１５６．２５ｋＨｚの範囲で周波数ずれ量を決定する。

同様に、領域判定の結果、図２に示すように、領域（＋）（２０３）が選択されている場合、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相と、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相を１／４にしたものとの平均値を求める。この平均値から、図４に示すように−７８．１２５ｋＨｚ〜＋２３４．３７５ｋＨｚの範囲で周波数ずれ量を決定する。

さらに、領域判定の結果、図２に示す領域（−）（２０４）が選択されている場合、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相と、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相を１／４にしたものとの平均値を求める。この平均値から、図５に示すように、−２３４．３７５ｋＨｚ〜＋７８．１２５ｋＨｚの範囲で周波数ずれ量を決定する。

第３の実施形態においても第１、第２の実施形態と同様に、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果が必要とされるのは、周波数ずれ量を決定する時点であり、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出相関値を算出する時点ではないことである。

第３の実施形態によれば、短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果と、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出結果とを合成し、この合成結果から受信信号の周波数ずれ量を決定している。このため、雑音の影響を低減できる。したがって、雑音の影響が小さい自動周波数調整方法を実現できる。

図９は、第３の実施形態を実施するための自動周波数調整装置を示すものであり、図６の一部のみを示している。図９において、周波数ずれ量決定部６０７は、領域判定部６０７ａと、ずれ量演算部６０７ｃとにより構成されている。ずれ量演算部６０７ｃは、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される相関値の位相（α）、及び領域判定部６０７ａから出力される判定結果を受ける。さらに、ずれ量演算部６０７ｃは、第２の周波数ずれ検出部６０４から出力される相関値の位相（β）を受ける。

ずれ量演算部６０７ｃは、領域判定結果に応じて、次に示す平均値を演算し、受信信号の周波数ずれ量を決定する。すなわち、領域判定結果が（＋）である場合、（α／４＋β＋２π）／２を演算し、領域判定結果が（０）である場合、（α／４＋β）／２を演算し、領域判定結果が（−）である場合、（α／４＋β−２π）／２を演算する。周波数ずれ量決定部６０７から出力される周波数ずれ量は、周波数調整部６０８に供給される。

第３の実施形態によれば、ずれ量演算部６０７ｃは、領域判定結果に応じて、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される相関値の位相αと、第２の周波数ずれ検出部６０４から供給される相関値の位相βとの平均値を求めている。このため、パケット先頭に含まれる雑音の影響を抑制することができ、受信周波数のずれ量を正確に決定できる。したがって、受信信号の周波数を正確に調整できる。

第３の実施形態は、１／４にした短周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相αと、長周期信号を利用した周波数ずれ量の検出による相関値の位相βとの平均値を求めるという方法を用いた。しかし、これに限らず、相関値、あるいは周波数ずれ量を合成してもよい。あるいは、平均値の代わりに、相関値の位相に重み付けをして合成することも可能である。

（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態に係わり、図６と同一部分には同一符号を付す。第４の実施形態において、周波数ずれ量決定部７０１は、現在のフレームの情報と、過去のフレームの情報に基づいて周波数ずれ量を決定する。

図１０において、第１の記憶部６０５は、第１の周波数ずれ検出部６０３及び周波数ずれ量決定部７０１に接続されている。第１の記憶部６０５は、第１の周波数ずれ検出部６０３により検出された例えば相関値の位相を周波数ずれ情報としてフレーム毎に記憶する。第２の記憶部６０６は、第２の周波数ずれ検出部６０４及び周波数ずれ量決定部７０１に接続されている。第２の記憶部６０６は、第２の周波数ずれ検出部６０４により検出された例えば相関値の位相を周波数ずれ情報としてフレーム毎に記憶する。

周波数ずれ量決定部７０１は、タイミング制御部６０２の出力に従い、第１の記憶部６０５に記憶されている過去の短周期信号による周波数ずれ情報と、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される現在の受信信号の短周期信号による周波数ずれ情報と、第２の記憶部６０６に記憶されている過去の受信信号の長周期信号による周波数ずれ検出結果と、第２の周波数ずれ検出部６０３から供給される現在の受信信号の長周期信号による周波数ずれ情報とを合成する。この合成結果より現在の受信信号に対する周波数調整のための周波数ずれ量を決定する。

図１１は、第１の記憶部６０５と周波数ずれ量決定部７０１の構成を概略的に示している。周波数ずれ量決定部７０１は、例えば記憶部７０１ａと、演算部７０１ｂと、領域判定部６０７ａと、ずれ量演算部６０７ｂとを有している。記憶部７０１ａは、現フレーム、１フレーム前…Ｎフレーム前の周波数ずれ情報に対応した重み情報Ｗ０、Ｗ１…Ｗｎを記憶している。演算部７０１ｂは、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される現フレームの周波数ずれ情報Ｆ０、及び第１の記憶部６０５から供給される１フレーム前…Ｎフレーム前の周波数ずれ情報Ｆ１…Ｆｎに、対応する重み情報Ｗ０、Ｗ１…Ｗｎを付加する。すなわち、演算部７０１ｂは、次式を演算することにより、短周期信号による周波数のずれ情報Ｓ１を求める。

Ｓ１＝ＦｎＷｎ＋…＋Ｆ２Ｗ２＋Ｆ１Ｗ１＋Ｆ０Ｗ０
上記領域判定部６０７ａは、上記求めた周波数のずれ情報Ｓ１に基づき、上記領域判定を行なう。さらに、演算部７０１ｂは、第２の周波数ずれ検出部６０３及び第２の記憶部６０６から供給される現フレーム、１フレーム前…Ｎフレーム前の周波数ずれ情報Ｆ０、Ｆ１…Ｆｎに、対応する重み情報Ｗ０、Ｗ１…Ｗｎを付加し、長周期信号による周波数のずれ情報Ｓ２を求める。この情報Ｓ２を求める演算は、演算部７０１ｂとは異なる情報Ｓ２専用の演算部により演算してもよい。ずれ量演算部６０７ｂは、周波数のずれ情報Ｓ２と、領域判定部６０７ａの判定結果に基づき、現フレームの周波数のずれ量を演算する。この算出されたずれ量は、周波数調整部６０８に供給される。周波数調整部６０８は、供給されたずれ量に応じて、受信信号の周波数を調整する。

第４の実施形態によれば、複数の受信信号から検出された周波数のずれ情報を第１、第２の記憶部６０５、６０６に記憶し、第１、第２の記憶部６０５、６０６に記憶に記憶された過去の周波数ずれ情報と、現在検出された周波数のずれ情報とを合成し、この合成された周波数のずれ情報から周波数ずれ量を決定している。このため、雑音の影響を低減できる。

また、周波数ずれ情報に対する重み付けを、例えば過去の情報に対して小さくしてもよい。さらに、上記重み付け加算に替えて、現在から過去の周波数ずれ情報の平均値を計算し、この平均値に基づいて処理しても良い。このような構成とすることにより、雑音の影響を低減でき、周波数調整の精度を向上できる。

さらに、合成に用いるフレーム数を適切に設定することにより、第１の周波数ずれ検出部６０３、第２の周波数ずれ検出部６０４を間欠的に動作させることにより、消費電力を低減することも可能である。

（第５の実施形態）
図１２は、第５の実施形態を示している。第４の実施形態は、過去の周波数ずれ情報に基づいて現在の受信信号の周波数を調整していた。これに対して、第５の実施形態は、現在受信している送信元の過去の周波数ずれ情報を記憶しておき、この記憶された過去の周波数ずれ情報に基づいて、受信信号の周波数を調整する。尚、図１２において、図１０と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

第１の記憶部７０１、第２の記憶部７０２及び送信元記憶部７０４は、周波数ずれ量決定部７０３に接続されている。第１の記憶部７０１及び第２の記憶部７０２は、送信元情報Ｔ１…Ｔｎに対応して、その送信元の過去の周波数ずれ情報Ｆ１…Ｆｎを記憶している。この送信元情報Ｔ１…Ｔｎは、例えばＭＡＣ層から供給される。すなわち、第１の記憶部７０１は送信元情報に対応して、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される短周波数信号に対応した周波数ずれ情報を記憶する。また、第２の記憶部７０２は送信元情報に対応して、第２の周波数ずれ検出部６０４から供給される長周波数信号に対応した周波数ずれ情報を記憶する。送信元記憶部７０４は、ＭＡＣ層から供給される送信元情報Ｔ１…Ｔｎを記憶する。

周波数ずれ量決定部７０３は、例えば図１１に示すように、演算部７０１ｂ、領域判定部６０７ａ、ずれ量演算部６０７ｂを有している。周波数ずれ量決定部７０３は、タイミング制御部６０２から供給されるタイミング信号と送信元記憶部７０４から供給される送信元情報に従い、第１の記憶部７０１に記憶されている同一送信元からの過去の短周期信号に対応する周波数ずれ情報（相関値の位相）と、第１の周波数ずれ検出部６０３から供給される現在の受信信号の短周期信号に対応した周波数ずれ情報（相関値の位相）を受ける。演算部７０１ｂは、同一送信元からの過去の短周期信号に対応した周波数ずれ情報（相関値の位相）と、現在の受信信号の短周期信号に対応した周波数ずれ情報（相関値の位相）との例えば合成値（加算値）を求める。領域判定部６０７ａは、この合成値から周波数ずれの領域を判定する。

さらに、周波数ずれ量決定部７０３は、タイミング制御部６０２から供給されるタイミング信号と送信元記憶部７０４から供給される送信元情報に従い、第２の記憶部７０２に記憶されている同一送信元からの過去の長周期信号に対応する周波数ずれ情報（相関値の位相）と、第２の周波数ずれ検出部６０４から供給される現在の受信信号の長周期信号に対応した周波数ずれ情報（相関値の位相）を取り込む。演算部７０１ｂは、同一送信元からの過去の長周期信号に対応した周波数ずれ情報（相関値の位相）と、現在の受信信号の長周期信号に対応した周波数ずれ情報（相関値の位相）との例えば合成値（加算値）を求める。ずれ量演算部６０７ｂは、領域判定部６０７ａの出力信号と演算部７０１ｂから供給された周波数ずれ情報とから受信信号の周波数ずれ量を演算する。

周波数調整部６０８は、周波数ずれ量決定部７０３の出力する周波数ずれ量に従い、受信信号６０１の周波数を調整する。復調部６０９は受信信号を復調し、受信データ６１０を抽出してＭＡＣ層に供給する。ＭＡＣ層は受信データ６１０より、送信元を示す情報を抽出し、第１、第２の記憶部７０１、７０２、及び送信元記憶部７０４に供給する。

上記第５の実施形態によれば、現在受信している送信元の過去の周波数ずれ情報を記憶しておき、この記憶された過去の周波数ずれ情報に基づいて、受信信号の周波数を調整する。このため、通信相手局毎に搬送波周波数がばらつく状況においても、通信相手局毎に周波数ずれ量を決定し、周波数を調整できるため、雑音の影響を低減できる。

第５の実施形態においても、第１、第２の周波数ずれ検出部６０３、６０４を間欠的に動作させることにより、消費電力を低減することが可能である。

（第６の実施形態）
図１３は、第６の実施形態を示している。第６の実施形態は、第５の実施形態に加えて送信周波数も調整可能としている。図１３において、図１２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

図１３において、周波数ずれ量決定部７０３から出力される周波数ずれ量は、受信信号の周波数調整部６０８ばかりでなく、例えば無線ＬＡＮの送信機を構成する送信周波数調整部８０１にも供給される。この送信周波数調整部８０１は、周波数ずれ量決定部７０３から供給される周波数ずれ量に応じて送信信号の周波数を調整する。

第６の実施形態によれば、送信元情報に基づき周波数ずれ量を決定し、受信信号の周波数及び送信信号の周波数を調整している。したがって、通信相手の搬送波周波数に対応して送信信号の周波数を調整できるため、通信相手における受信周波数のずれを低減することができる。

第６の実施形態は、送信、受信の搬送波周波数が同一のシステムに好適である。しかし、送信、受信の搬送波周波数が異なるシステムに適用することも可能である。

また、第１乃至第６の実施形態は、無線ＬＡＮに限定されるものではなく、周期性の短いパケットや周期性の長いパケットを用いる通信システムに適用することが可能である。

その他、本発明の要旨を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論である。

本発明の第１の実施形態を示すものであり、自動周波数調整方法を示す図。 本発明の第２の実施形態を示すものであり、領域判定を説明する図。 本発明の第２の実施形態を示すものであり、周波数ずれ量の範囲を説明する図。 本発明の第２の実施形態を示すものであり、周波数ずれ量の範囲を説明する図。 本発明の第２の実施形態を示すものであり、周波数ずれ量の範囲を説明する図。 本発明の第１、第２の実施形態に係る自動周波数調整装置を示す構成図。 図７（ａ）（ｂ）は、図６の一部を示す構成図。 図６の一部を示す構成図。 本発明の第３の実施形態に係り、自動周波数調整装置の一部を示す構成図。 本発明の第４の実施形態を示す構成図。 図１０の一部を示す構成図。 本発明の第５の実施形態に係り、自動周波数調整装置を示す構成図。 本発明の第６の実施形態に係り、自動周波数調整装置を示す構成図。

符号の説明

１０６、６０１…受信信号、ＰＲ…プリアンブル、Ａ１、Ａ２、Ａ３…短周期信号、Ｂ１、Ｂ２…長周期信号、６０３…第１の周波数ずれ検出部、６０４…第２の周波数ずれ検出部、６０５、７０１…第１の記憶部、６０６、７０２…第２の記憶部、６０７、７０１、７０３…周波数ずれ量決定部、６０８…周波数調整部、６０７ａ…領域判定部、６０７ｂ…ずれ量演算部、７０４…送信元記憶部。

Claims (3)

1. 受信信号に含まれる短い周期性を有する第１の信号の周波数のずれ量を検出し、
   前記受信信号に含まれる前記第１の信号より長い周期を有する第２の信号の周波数のずれ量を検出し、
   前記第１の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果から周波数ずれ量の範囲を示す領域を選択し、
   前記第２の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果から、前記選択された領域の範囲内で周波数ずれ量を決定し、
   前記決定された周波数のずれ量に基づいて、前記受信信号の周波数を調整することを特徴とする周波数調整方法。
2. 受信信号に含まれる短い周期性を有する第１の信号の周波数のずれ量を検出し、
   前記受信信号に含まれる前記第１の信号より長い周期を有する第２の信号の周波数のずれ量を検出し、
   前記第１の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果から周波数ずれ量の範囲を示す領域を選択し、
   前記第２の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果と、前記第１の信号を利用した周波数ずれ量の検出結果との合成結果により、前記選択された領域の範囲内で周波数ずれ量を決定し、
   前記決定された周波数のずれ量に基づいて、前記受信信号の周波数を調整することを特徴とする周波数調整方法。
3. 受信信号に含まれる短い周期性を有する第１の信号の周波数のずれ量を検出する第１の検出部と、
   前記受信信号に含まれる前記第１の信号より長い周期を有する第２の信号の周波数のずれ量を検出する第２の検出部と、
   前記第１の検出部により検出された前記周波数のずれ量と前記第２の検出部により検出された周波数のずれ量に基づいて、前記受信信号の周波数のずれ量を決定する決定部と、
   前記決定部により決定された周波数のずれ量に基づき、前記受信信号の周波数を調整する周波数調整部と、
   前記決定部は、前記第１の検出部から供給される前記周波数のずれ量に応じて位相の領域を判定する判定部と、
   前記判定部により判定された領域と、前記第２の検出部から供給される前記周波数のずれ量に応じて前記受信信号の周波数のずれ量を演算する演算部と
   を具備することを特徴とする周波数調整装置。

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