JP4820635B2 - 自動周波数制御方法、自動周波数制御プログラムおよび自動周波数制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、スペクトラム直接拡散通信方式の復調器においてキャリア周波数を再生するための自動周波数制御を行う復調器の自動周波数制御方法、自動周波数制御プログラムおよび自動周波数制御装置に関する。

近時、携帯電話やコンピュータの有線または無線による通信分野などにおいて、耐ノイズ性や秘匿性が高いという利点を有するスペクトラム直接拡散通信方式が注目されている。スペクトラム直接拡散通信方式では、送信データを周波数変調や位相変調などにより狭帯域信号とし、この狭帯域信号を拡散符号により広帯域に直接拡散して送信する。受信側では、送信側で用いた拡散符号に同期した拡散符号を発生させ、この拡散符号を用いて受信スペクトラム拡散信号の逆拡散を行うことにより、狭帯域信号を得、この狭帯域信号に対して、受信信号からキャリア周波数を再生して同期検波を行うか、または１シンボル遅延させた受信信号の周波数をキャリア周波数として用いて遅延検波を行うことにより、復調データを得る。

図１２は、一例の相関器の出力−周波数特性図である。図１３は、従来例のスペクトラム直接拡散通信方式における復調器の自動周波数制御（ＡＦＣ）回路の構成を示すブロック図である。図１３において、ミキサ１は、高周波信号から中間周波信号に変換された受信スペクトラム拡散信号（ＳＳ受信信号）と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２の出力との乗算を行って、ベースバンドスペクトラム拡散信号を出力する。このベースバンドスペクトラム拡散信号をローパス・フィルタ（ＬＰＦ）３に通すことにより、ミキサ１で発生する高調波成分とエリアシング雑音（折り返し雑音）をカットする。

ローパス・フィルタ３の出力は、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）４で所定のクロック周波数でサンプリングすることによりＡ／Ｄ変換されて、ディジタル化した受信スペクトラム拡散信号となる。ディジタル化した受信スペクトラム拡散信号は、相関器５に入力される。相関器５は、その入力信号と、内蔵する拡散符号パターンとの相関を求めることによりスペクトラム逆拡散を行い、相関値を出力する。

例えば、カウンタで構成される掃引器（掃引カウンタ）８の出力をＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）９を介してアナログ電圧に変換して電圧制御発振器２の制御信号とし、この掃引器８の出力電圧を掃引制御器７により一定範囲内で徐々に増加させて周波数を掃引することにより、相関器５からは、図１２に示すような相関値−周波数の特性が得られる。最大値検出器６でこの相関値の最大値を求め、相関値の最大値が得られたときの電圧制御発振器２の出力周波数（ｆｃ）で自動周波数制御の初期引き込みが完了したとして掃引を停止し、相関器５から復調データを出力する。このような構成の自動周波数制御回路は、例えば特許文献１に開示されている。

特開平７−８６９８３号公報

しかしながら、上述した従来構成の自動周波数制御回路では、電圧制御発振器の制御電圧を徐々に増加させて周波数の掃引を行うため、自動周波数制御の初期引き込みが完了して所望の中心周波数を得るまでに長時間を要するという問題点がある。また、一般に、相関器にはマッチド・フィルタやスライディング相関器等が用いられるが、マッチド・フィルタを用いた場合には、回路規模および消費電力が大きいため、自動周波数制御の初期引き込みが完了するまでの動作時間が長いと、消費電力が多くなるという問題点がある。従って、携帯電話等の受信機の電源を投入したときや、圏外から圏内へ復帰したときには、速やかに通信可能な状態になるのが好ましく、そのためには、自動周波数制御の初期引き込み時間を短縮する必要がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、自動周波数制御の初期引き込みに要する時間を短縮し、受信機の電源投入時や圏外から圏内への復帰時に速やかに通信可能な状態にすることができるスペクトラム直接拡散通信方式における復調器の自動周波数制御方法、自動周波数制御プログラムおよび自動周波数制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、スペクトラム直接拡散通信方式の復調器においてキャリア周波数を再生するための自動周波数制御を行うにあたって、まず、キャリア周波数偏差の分布範囲内に対して、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数を設定する。そして、その複数の周波数について逆拡散相関値を求め、逆拡散相関値が最大となる周波数を求める。このときの逆拡散相関値が最大となる周波数を第１の周波数とし、この第１の周波数を求めるために設定した複数の周波数の均等またはおよそ均等な周波数間隔を第１の周波数間隔とする。

次に、第１の周波数よりも第２の周波数間隔だけ低い第２の周波数と、第１の周波数よりも第２の周波数間隔だけ高い第３の周波数を設定する。そして、第２の周波数と第３の周波数について逆拡散相関値を求め、逆拡散相関値が大きい方の周波数を求める。ここで、第２の周波数間隔は、第１の周波数間隔よりも狭く、特に限定しないが、例えば第１の周波数間隔の半分またはおよそ半分である。第２の周波数および第３の周波数のうち、逆拡散相関値が大きい方の周波数を第４の周波数とする。

この第４の周波数がキャリア周波数偏差の中心周波数に対して所望の周波数範囲内におさまるまで、第４の周波数を新たに第１の周波数とし、この第１の周波数に対して、上述したように、第２の周波数と第３の周波数を設定し、逆拡散相関値が大きい方の周波数を選択するという処理を繰り返し行う。その際、第１の周波数と第２の周波数および第３の周波数との周波数間隔を、その繰り返しにおける前回の周波数間隔よりも狭くし、特に限定しないが、例えば前回の周波数間隔の半分またはおよそ半分にする。

このようにすることによって、電圧制御発振器の制御電圧を徐々に増加させてキャリア周波数偏差の分布範囲の全体にわたって周波数を掃引する従来構成に比べて、自動周波数制御の初期引き込み時間を短縮することができる。

ここで、最初にキャリア周波数偏差の分布範囲内に対して設定する周波数の数を３つにしてもよい。この場合には、最初に設定する周波数の数を４つ以上にする場合に比べて、より短い時間で自動周波数制御の初期引き込みが完了する。また、最初にキャリア周波数偏差の分布範囲内に対して設定する周波数の数を２つにしてもよい。そうすれば、自動周波数制御の初期引き込み時間がさらに短くなる。ただし、この場合には、その２つの周波数について求めた逆拡散相関値が同じになることがある。その場合には、その２つの周波数の間を均等またはおよそ均等に分割する２つの周波数を新たに設定し、その設定した２つの周波数に対して逆拡散相関値の比較を行う。

また、最初にキャリア周波数偏差の分布範囲内に対して設定した複数の周波数を、隣り合う２つの周波数ずつを組にして複数の候補群としてもよい。そして、各候補群について、その中に含まれる２つの周波数の逆拡散相関値の合計を求め、その合計が最大となる候補群を選択する。この選択した候補群に対応する２つの逆拡散相関値を比較して、逆拡散相関値が大きい方の周波数を第１の周波数としてもよい。

このようにすれば、自動周波数制御により吸収すべき周波数偏差量が２π［ｒａｄ］以上であるため、キャリア周波数偏差の分布範囲内に逆拡散相関値のピークが複数存在する場合に、その複数のピークのうち逆拡散相関値の低い方に合わせて自動周波数制御の初期引き込みを行ってしまうのを防ぐことができる。

さらに、以上のようにして、再生するキャリア周波数の粗調整を行った後、逆拡散処理によって受信信号からシンボルを再生し、その再生シンボルと前回再生したシンボルとの間の位相回転量を求め、その位相回転量に基づいて、再生するキャリア周波数の微調整を行うようにしてもよい。このようにすれば、従来よりも高精度な追従動作が可能となる。

さらにまた、再生したシンボル間の位相回転量に基づいて、再生するキャリア周波数の微調整を行っている間も、上述した逆拡散相関値の比較によるキャリア周波数の監視を行うようにしてもよい。このようにすれば、逆拡散後の再生シンボル間の位相回転量を検出してキャリア周波数偏差に追従させているときに、瞬断や受信信号の雑音等の影響で誤った位相回転量を検出し、擬似ロック状態となってしまっても、自己復旧することができる。

なお、周波数間隔が均等であるとは、ある周波数範囲を完全に均等な間隔に分けることができる場合、すなわち周波数範囲の値を、設定する周波数の数で割りきることができる場合のことを意味する。一方、周波数間隔がおよそ均等であるとは、ある周波数範囲を完全に均等な間隔に分けることができない場合、すなわち周波数範囲の値を、設定する周波数の数で割りきることができず、その商に対して四捨五入などを行う必要がある場合のことを意味する。また、第２の周波数間隔が、第１の周波数間隔の半分またはおよそ半分である、としているのも同様の理由による。

本発明によれば、スペクトラム直接拡散通信方式の復調器において、自動周波数制御の初期引き込みに要する時間を短縮することができるので、受信機の電源投入時や圏外から圏内への復帰時に速やかに通信可能な状態にすることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるスペクトラム直接拡散通信方式における復調器の自動周波数制御方法、自動周波数制御プログラムおよび自動周波数制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、自動周波数制御装置１００は、Ｉチャネル用のミキサ１１ａ、ローパス・フィルタ１３ａ、Ａ／Ｄ変換器１４ａおよび相関器１５ａと、Ｑチャネル用のミキサ１１ｂ、ローパス・フィルタ１３ｂ、Ａ／Ｄ変換器１４ｂおよび相関器１５ｂを備えている。また、自動周波数制御装置１００は、電圧制御発振器１２、最大値検出部１６、Ｄ／Ａ変換器１９、ＡＦＣ制御部２１、相関値比較部２２、相関値ピーク差検出部２３および周波数制御部２４を備えている。

ミキサ１１ａ，１１ｂは、高周波信号から中間周波信号に変換された受信スペクトラム拡散信号（ＳＳ受信信号）と、電圧制御発振器１２の出力信号との乗算を行って、ベースバンドスペクトラム拡散信号を出力する。ローパス・フィルタ１３ａ，１３ｂは、ミキサ１１ａ，１１ｂから出力されたベースバンドスペクトラム拡散信号から、ミキサ１１ａ，１１ｂで発生する高調波成分とエリアシング雑音（折り返し雑音）をカットする。Ａ／Ｄ変換器１４ａ，１４ｂは、ローパス・フィルタ１３ａ，１３ｂの出力信号（アナログ信号）を、所定のクロック周波数でサンプリングして、ディジタル化した受信スペクトラム拡散信号に変換する。

相関器１５ａ，１５ｂは、Ａ／Ｄ変換器１４ａ，１４ｂでディジタル化された受信スペクトラム拡散信号と、内蔵する拡散符号パターンとの相関を求めることにより、受信スペクトラム拡散信号のスペクトラム逆拡散を行い、逆拡散相関値（電力値）を出力する。相関器１５ａ，１５ｂは、例えばマッチド・フィルタにより構成されている。最大値検出部１６は、相関器１５ａ，１５ｂから出力された逆拡散相関値の最大値を検出する。ＡＦＣ制御部２１は、周波数制御部２４に対して、キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数を設定する。

周波数制御部２４は、ＡＦＣ制御部２１により設定された周波数で電圧制御発振器１２を発振させるための発振データを生成する。Ｄ／Ａ変換器１９は、周波数制御部２４から出力されたディジタルデータをアナログ電圧に変換する。電圧制御発振器１２は、Ｄ／Ａ変換器１９から供給されたアナログ電圧に対応する周波数の信号を出力する。従って、ＡＦＣ制御部２１による周波数設定に応じて、電圧制御発振器１２からは種々の周波数の信号が出力される。

相関値比較部２２は、電圧制御発振器１２から出力された種々の周波数の信号に対して最大値検出部１６により検出された逆拡散相関値の最大値を、内蔵するメモリに保持し、逆拡散相関値の最大値の比較を行う。そして、相関値比較部２２は、逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出してその周波数の値（Ａとする）を周波数制御部２４に通知する。相関値ピーク差検出部２３は、相関値比較部２２で逆拡散相関値の最大値を比較した結果、今回の周波数設定時に得られた逆拡散相関値の最大値（Ｂとする）が前回の周波数設定時に得られた逆拡散相関値の最大値（Ｃとする）よりも小さい場合に、それらＢとＣの差分を検出する。

そして、相関値ピーク差検出部２３は、その検出した差分の値（Ｄとする）を周波数制御部２４に通知する。周波数制御部２４は、ＡＦＣ制御部２１に、ＢとＣの差分の値Ｄ、および逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数の値Ａを通知する。ＡＦＣ制御部２１は、それらＡまたはＤの値に基づいて、周波数制御部２４に対して、キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数を新たに設定する。

次に、自動周波数制御装置１００の動作について、図２（図２−１〜図２−４）を参照しながら説明する。受信機の電源が投入されたとき、または受信機が圏外から圏内へ復帰したときなどにおいて、自動周波数制御の初期引き込みを開始する場合、まず、図２−１に示すように、ＡＦＣ制御部２１は、周波数制御部２４に対して、キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数ｆ１を設定する。それによって、電圧制御発振器１２が周波数ｆ１で発振し、相関器１５ａ，１５ｂから、キャリア周波数をｆ１としたときの逆拡散相関値が得られる。

得られた逆拡散相関値に対して、最大値検出部１６において、その最大値を検出する。相関値比較部２２は、最大値検出部１６により検出された逆拡散相関値の最大値と、そのときの周波数ｆ１の値を保持する。次いで、ＡＦＣ制御部２１は、周波数制御部２４に対して、キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４およびｆ５を順次設定し、それぞれの周波数について、周波数ｆ１のときと同様にして、相関値比較部２２に周波数の値と逆拡散相関値の最大値を保持する。

ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４およびｆ５の相前後する周波数同士の周波数間隔（第１の周波数間隔とする）は、均等またはおよそ均等である。キャリア周波数偏差の分布範囲に対して設定する周波数の数は、複数であれば特に限定しないが、図２−１に示す例では５つである。相関値比較部２２は、保持している例えば５つの逆拡散相関値の最大値の中から、逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数（以下、第１の周波数とする）を検出する。ここでは、例えば周波数がｆ３のときに逆拡散相関値の最大値が最大となっているとする。相関値比較部２２は、周波数ｆ３の値をＡＦＣ制御部２１に通知する。

ＡＦＣ制御部２１は、その通知を受け取ると、図２−２に示すように、新たに第２の周波数ｆ６と第３の周波数ｆ７を設定する。第２の周波数ｆ６は、第１の周波数ｆ３よりも第２の周波数間隔だけ低い周波数である。第３の周波数ｆ７は、第１の周波数ｆ３よりも第２の周波数間隔だけ高い周波数である。第２の周波数間隔は、第１の周波数間隔よりも狭く、特に限定しないが、例えば第１の周波数間隔の半分またはおよそ半分であるのが好ましい。

ＡＦＣ制御部２１により第２の周波数ｆ６と第３の周波数ｆ７が設定されると、ｆ１〜ｆ５の５つの周波数から第１の周波数ｆ３を求めたときと同様にして、第２の周波数ｆ６と第３の周波数ｆ７についても逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出する。ここでは、例えば周波数がｆ６のときに逆拡散相関値の最大値が最大となっているとする。相関値比較部２２は、周波数ｆ６の値をＡＦＣ制御部２１に通知する。

次いで、図２−３に示すように、この周波数ｆ６を新たに第１の周波数とし、第２の周波数としてｆ８と第３の周波数としてｆ９を設定する。このときのｆ６とｆ８およびｆ９との周波数間隔は、前回の周波数設定時の周波数間隔、すなわちｆ３とｆ６およびｆ７との周波数間隔よりも狭く、特に限定しないが、例えば半分またはおよそ半分であるのが好ましい。ｆ８とｆ９についても、ｆ６とｆ７の場合と同様にして、逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出する。ここでは、例えば周波数がｆ９のときに逆拡散相関値の最大値が最大となっているとする。相関値比較部２２は、周波数ｆ６の値をＡＦＣ制御部２１に通知する。

このように、キャリア周波数偏差の分布範囲内に複数の周波数を、前回の周波数設定時の周波数間隔よりも周波数間隔が狭くなるように設定して、逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を求める動作を、その求めた周波数がキャリア周波数偏差の中心周波数に対して所望の周波数範囲内におさまるまで繰り返す。それによって、図２−４に示すように、最終的な偏差に最も近いキャリア周波数ｆｘを得ることができる。その際、周波数を離散的に設定しているので、従来よりも短い時間で自動周波数制御の初期引き込みが完了する。従って、受信機の電源投入時や圏外から圏内への復帰時に速やかに通信可能な状態にすることができる。

図３（図３−１〜図３−４）は、相関値比較部２２で逆拡散相関値の最大値を比較したところ、前回の周波数設定時よりも今回の周波数設定時の方が、逆拡散相関値の最大値が小さい場合の自動周波数制御装置１００の動作について説明する図である。例えば図３−１に示すように、最初にｆ１〜ｆ５の５つの周波数を設定したところ、ｆ３の周波数で逆拡散相関値の最大値が最大となったので、図３−２に示すように、ｆ３よりも低いｆ６と、ｆ３よりも高いｆ７を新たに設定する。

そして、ｆ６とｆ７とで逆拡散相関値の最大値を比較する。ここで、ｆ６での逆拡散相関値の最大値の方が大きいが、ｆ３での逆拡散相関値の最大値よりは小さいとする。この場合には、相関値ピーク差検出部２３で、前回の周波数設定時の逆拡散相関値の最大値と今回の周波数設定時の逆拡散相関値の最大値、すなわちｆ３での逆拡散相関値の最大値とｆ６での逆拡散相関値の最大値との差分を検出する。その差分が、システムで許容される範囲内であれば、ＡＦＣ制御部２１は、十分に偏差が小さいと判断して初期引き込みを終了する。

そうでない場合には、図３−３に示すように、ｆ３に対して、ｆ６とｆ７を設定したときの周波数間隔の例えば半分またはおよそ半分の周波数間隔で新たに２つの周波数ｆ８とｆ９を設定し、それぞれの周波数での逆拡散相関値の最大値の比較を行う。そして、図３−４に示すように、逆拡散相関値の最大値が最大となるときの周波数がキャリア周波数偏差の中心周波数に対して所望の周波数範囲内におさまるまで、同様の動作を繰り返すことによって、最終的な偏差に最も近いキャリア周波数ｆｘを得ることができる。

ここで、図４（図４−１〜図４−４）に示すように、自動周波数制御の初期引き込みの開始時に、キャリア周波数偏差の分布範囲内に設定する周波数の数を３つにしてもよい。図４−１に示す例では、自動周波数制御の初期引き込みの開始時に、キャリア周波数偏差の分布範囲内にｆ１、ｆ２およびｆ３の周波数を設定している。これ以降は、図２または図３を参照しながら説明した通りである。このようにすれば、最初の周波数の設定数が少ないので、より短い時間で自動周波数制御の初期引き込みが完了する。

また、図５（図５−１〜図５−４）に示すように、自動周波数制御の初期引き込みの開始時に、キャリア周波数偏差の分布範囲内に設定する周波数の数を２つにしてもよい。図５−１に示す例では、自動周波数制御の初期引き込みの開始時に、キャリア周波数偏差の分布範囲内にｆ１およびｆ２の周波数を設定している。これ以降は、図２または図３を参照しながら説明した通りである。ただし、２つの周波数での逆拡散相関値の最大値が同じになることがある。

その場合には、その２つの周波数の間を均等またはおよそ均等に分割する２つの周波数を新たに設定し、その設定した２つの周波数に対して逆拡散相関値の最大値の比較を行う。２つの周波数での逆拡散相関値の最大値に差が生じるまで同様の動作を繰り返し、２つの周波数での逆拡散相関値の最大値に差が生じたら、図２または図３を参照しながら説明した通りの動作を行う。このようにすれば、最初の周波数の設定数がさらに少ないので、より一層、短い時間で自動周波数制御の初期引き込みが完了する。

（実施の形態２）
一般に、自動周波数制御で吸収すべき周波数偏差量は、発振器の安定度などによって変わり、適用されるシステムによって異なるが、２π［ｒａｄ］以上の偏差を吸収しなければならない場合がある。その場合、図６に示すように、キャリア周波数偏差の分布範囲内に逆拡散相関値のピークが複数存在することになるが、最初の周波数の設定数が２つまたは３つであると、その設定する周波数によっては次のような不具合が生じる。

例えば、図７−１に示すように、最初に、大きいピークを含む山の裾部分にあたる周波数ｆ１と、小さいピークを含む山の中腹部分にあたる周波数ｆ２を設定したところ、ｆ１での逆拡散相関値の最大値よりもｆ２での逆拡散相関値の最大値の方が大きくなることがある。この場合には、図７−２および図７−３に示すように、ｆ２を含む山の側で実施の形態１で説明した動作が進み、最終的な偏差に最も近いキャリア周波数ｆｘとして、小さいピークの周波数が得られてしまう。実施の形態２は、このような事態が発生するのを防ぐようにしたものである。

図８は実施の形態２の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。図８に示すように、実施の形態２の自動周波数制御装置２００は、実施の形態１の相関値比較部２２に代えて、相関値比較・候補群検出部２５を設けたものである。そして、ＡＦＣ制御部２１は、最初の周波数の設定数を、周波数の元の設定数のピーク数倍とする。実施の形態２は、周波数の元の設定数が２または３である場合に、特に有効である。例えば、図７−１〜図７−３に示す例のように、周波数の元の設定数が２であり、逆拡散相関値のピーク数が２である場合には、ＡＦＣ制御部２１は、最初にキャリア周波数偏差の分布範囲内に４つの周波数を均等またはおよそ均等な周波数間隔で設定する。

相関値比較・候補群検出部２５は、ＡＦＣ制御部２１が最初に設定した４つ以上の周波数を、隣り合う２つの周波数ずつを組にして複数の候補群とし、各候補群について、その中に含まれる２つの周波数の逆拡散相関値の最大値の合計を求める。そして、相関値比較・候補群検出部２５は、その合計が最大となる候補群を選択し、その候補群に対応する２つの逆拡散相関値の最大値を比較して大きい方の周波数を選択する。

次に、周波数の元の設定数が２であり、逆拡散相関値のピーク数が２であるとした場合の自動周波数制御装置２００の動作について、図９（図９−１〜図９−３）を参照しながら説明する。自動周波数制御の初期引き込みを開始する場合、まず、図９−１に示すように、キャリア周波数偏差の分布範囲内にｆ１、ｆ２、ｆ３およびｆ４の４つの周波数を均等またはおよそ均等な周波数範囲となるように設定し、それらの周波数での逆拡散相関値の最大値を求める。

そして、隣り合う２つの周波数ｆ１とｆ２、ｆ２とｆ３、およびｆ３とｆ４をそれぞれ組にして候補群とし、各候補群の逆拡散相関値の最大値の合計を求め、それらを比較して最大となる候補群を選択する。図９−２に示す例においては、ｆ１とｆ２を含む候補群が選択されている。そして、選択された候補群のｆ１とｆ２について実施の形態１と同様の動作を行うことによって、図９−３に示すように、大きいピークを含む山の側で、最終的な偏差に最も近いキャリア周波数ｆｘを得ることができる。なお、周波数の元の設定数が３である場合も同様である。また、周波数の元の設定数が４以上である場合にも適用できる。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、自動周波数制御装置３００は、実施の形態１の構成に逆拡散タイミング部３１と逆拡散符号生成部３２と逆拡散部３３と位相誤差検出部３４と周波数微調整部３５を追加したものである。逆拡散タイミング部３１は、相関値比較部２２により検出された逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数に基づいて逆拡散タイミングを生成する。逆拡散符号生成部３２は、逆拡散タイミング部３１により生成された逆拡散タイミングに基づいて逆拡散符号を生成する。

逆拡散部３３は、逆拡散符号生成部３２により生成された逆拡散符号に基づいて、ミキサ１１ａ，１１ｂから出力されたベースバンドスペクトラム拡散信号の逆拡散処理を行ってシンボルを再生する。位相誤差検出部３４は、逆拡散部３３により再生されたシンボルと、逆拡散部３３により前回再生されたシンボルとの間の位相回転量を検出する。周波数微調整部３５は、位相誤差検出部３４により検出された位相回転量に基づいて、周波数制御部２４から出力された、電圧制御発振器１２を発振させるための発振データの微調整を行う。

実施の形態３では、最初に実施の形態１または２で説明した自動周波数制御の初期引き込み動作を行う。初期引き込み動作によって周波数偏差が十分に狭まって位相回転量が検出し得る範囲になると、ＡＦＣ制御部２１から周波数微調整部３５に供給される制御信号によって追従動作に移行する。追従動作状態では、周波数微調整部３５は、再生シンボル間の位相回転量に基づいて電圧制御発振器１２の制御電圧に対して微調整を行う。

このようにすることによって、より精度の高い周波数自動制御を実現することができ、高精度な追従動作が可能となる。なお、図１０では、図が繁雑になるのを避けるため、ローパス・フィルタ１３ａ，１３ｂ、Ａ／Ｄ変換器１４ａ，１４ｂおよび相関器１５ａ，１５ｂをそれぞれ一つのブロックで示している（図１１においても同じ）。

（実施の形態４）
実施の形態３では、逆拡散後の再生したシンボル間の位相回転量を検出してキャリア周波数の偏差に追従させているため、瞬断や受信信号の雑音等の影響で誤った位相回転量を検出してしまった場合に擬似ロックを起こし、自己復旧できなくなる可能性がある。実施の形態４は、擬似ロックを起こした場合に自己復旧を行えるようにしたものである。自動周波数制御の初期引き込み動作および追従動作は、実施の形態３と同じである。

図１１は、実施の形態４の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、自動周波数制御装置４００は、実施の形態３の構成に発振器制御部４１と第２の電圧制御発振器４２と位相回転器４３とセレクタ４４を追加したものである。発振器制御部４１は、ＡＦＣ制御部２１により設定された周波数の信号を発振させるためのディジタルの発振データを出力する。第２の電圧制御発振器４２は、発振器制御部４１から出力された発振データに対応する周波数の信号を出力する。

位相回転器４３は、追従動作状態のときに、第２の電圧制御発振器４２の出力信号に基づいて、ベースバンドスペクトラム拡散信号の位相をキャリア周波数偏差の分布範囲内の偏差に相当する角速度で回転させる。セレクタ４４は、実施の形態１または２で説明した自動周波数制御の初期引き込み動作時には、ミキサ１１ａ，１１ｂから出力され、ローパス・フィルタ１３ａ，１３ｂおよびＡ／Ｄ変換器１４ａ，１４ｂを経由したベースバンドスペクトラム拡散信号を選択し、実施の形態３で説明した追従動作時には、位相回転器４３の出力信号を選択して、相関器１５ａ，１５ｂへ出力する。セレクタ４４は、ＡＦＣ制御部２１から供給される制御信号によって制御される。

実施の形態４では、最初に実施の形態１または２で説明した自動周波数制御の初期引き込み動作を行い、その後、実施の形態３で説明した追従動作を行う。追従動作状態において、位相回転器４３によりベースバンドスペクトラム拡散信号の位相を回転させる。追従動作状態にあるので、このときのベースバンドスペクトラム拡散信号は、周波数偏差に最も近いキャリア周波数に基づいて復調されていると思われる。そして、実施の形態１または２で説明した自動周波数制御の初期引き込み動作と同様の手順で、位相回転器４３の出力信号に基づいて相関器１５ａ，１５ｂより得られる逆拡散相関値の比較を行い、キャリア周波数を得る。

得られたキャリア周波数がほぼゼロである場合、すなわち位相回転量が検出可能な偏差範囲内である場合には、正しいキャリア周波数で追従動作が行われているとする。一方、得られたキャリア周波数がゼロから大きく離れている場合、すなわち位相回転量が検出可能な偏差範囲外である場合には、擬似ロックを起こしているとして、ＡＦＣ制御部２１は、再び実施の形態１または２で説明した自動周波数制御の初期引き込み動作を開始する。このようにすることによって、実施の形態３と同様に、高精度な追従動作が可能になるとともに、擬似ロックからの自己復旧が可能になる。

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、自動周波数制御装置１００，２００，３００，４００をハードウェハで構成することもできるが、各実施の形態で説明した初期引き込み動作時のシーケンスや追従動作時のシーケンスを実現するためのプログラムを用意し、このプログラムを、受信機に内蔵されたマイクロコンピュータで実行することにより、自動周波数制御装置１００，２００，３００，４００を実現してもよい。

その場合、プログラムは、受信機に内蔵されたＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに記録され、コンピュータによってそのメモリから読み出されることによって実行されてもよいし、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤまたはＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによってそれらの記録媒体から読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークを介してマイクロコンピュータに配布されてもよい。

（付記１）キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数について逆拡散相関値を求め、得られた複数の逆拡散相関値を比較して逆拡散相関値が最大となる第１の周波数を求める第１のステップと、
前記第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも低い第２の周波数、および前記第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも高い第３の周波数を求め、第２の周波数および第３の周波数のそれぞれについて逆拡散相関値を求め、新たに得られた２つの逆拡散相関値を比較して逆拡散相関値が大きくなる第４の周波数を求める第２のステップと、
を含み、
前記第４の周波数がキャリア周波数偏差の中心周波数に対して所望の周波数範囲内におさまるまで、前記第４の周波数を新たに前記第１の周波数とし、該第１の周波数に対して前記第２の周波数と前記第３の周波数を設定する際の周波数間隔を漸次狭くして第２のステップを繰り返すことを特徴とする自動周波数制御方法。

（付記２）前記第２のステップで、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数間隔、および前記第１の周波数と前記第３の周波数との周波数間隔は、前回設定した周波数間隔の半分またはおよそ半分であることを特徴とする付記１に記載の自動周波数制御方法。

（付記３）前記第１のステップで、キャリア周波数偏差の分布範囲内に対して３つの周波数を設定して第１の周波数を求めることを特徴とする付記１または２に記載の自動周波数制御方法。

（付記４）前記第１のステップで、キャリア周波数偏差の分布範囲内に対して２つの周波数を設定し、その２つの周波数に対して逆拡散相関値を求めることを特徴とする付記１または２に記載の自動周波数制御方法。

（付記５）前記第１のステップで、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる２つの周波数について求めた逆拡散相関値が同じである場合、前記２つの周波数の間を均等またはおよそ均等に分割する２つの周波数を新たに設定し、その設定した２つの周波数に対して前記第１ステップをやり直すことを特徴とする付記４に記載の自動周波数制御方法。

（付記６）前記第１のステップで、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数に対して隣り合う２つの周波数ずつを組にし、各組の逆拡散相関値の合計を求め、その合計が最大となる周波数の組に含まれる２つの周波数に対応する逆拡散相関値を比較して第１の周波数を求めることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の自動周波数制御方法。

（付記７）上記付記１〜６の自動周波数制御方法により、再生するキャリア周波数の粗調整を行った後、逆拡散処理によって受信信号からシンボルを再生し、その再生シンボルと前回の再生シンボルとの間の位相回転量に基づいて、再生するキャリア周波数の微調整を行う第３のステップをさらに含むことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の自動周波数制御方法。

（付記８）前記第３のステップで、再生するキャリア周波数の微調整を行っている間、上記付記１〜６の自動周波数制御方法により、再生するキャリア周波数の調整を行うことを特徴とする付記７に記載の自動周波数制御方法。

（付記９）上記付記１〜８の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする自動周波数制御プログラム。

（付記１０）キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数を設定するＡＦＣ制御部と、
前記ＡＦＣ制御部により設定された周波数の信号を発振させるための発振データを出力する周波数制御部と、
前記周波数制御部から出力された発振データに対応する周波数の信号を出力する発振器と、
前記発振器の出力信号に基づいて受信スペクトラム拡散信号と拡散符号パターンとの逆拡散相関値を出力する相関器と、
前記相関器から出力された逆拡散相関値の最大値を検出する最大値検出部と、
前記発振器から出力された複数の周波数の信号のそれぞれに対して前記最大値検出部により検出された逆拡散相関値の最大値を比較し、逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出して前記周波数制御部に通知する相関値比較部と、
を備え、
前記ＡＦＣ制御部は、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数を設定するとともに、前記相関値比較部により求められた逆拡散相関値の最大値が最大となる第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも低い第２の周波数と、前記第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも高い第３の周波数を設定することを特徴とする自動周波数制御装置。

（付記１１）前記ＡＦＣ制御部は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数間隔、および前記第１の周波数と前記第３の周波数との周波数間隔を、前回設定した周波数間隔の半分またはおよそ半分に設定することを特徴とする付記１０に記載の自動周波数制御装置。

（付記１２）前記ＡＦＣ制御部は、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数を設定する際に、３つの周波数を設定することを特徴とする付記１０または１１に記載の自動周波数制御装置。

（付記１３）前記ＡＦＣ制御部は、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数を設定する際に、２つの周波数を設定することを特徴とする付記１０または１１に記載の自動周波数制御装置。

（付記１４）前記ＡＦＣ制御部は、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる２つの周波数を設定し、それら２つの周波数について求められた逆拡散相関値が同じである場合、前記２つの周波数の間を均等またはおよそ均等に分割する２つの周波数を新たに設定することを特徴とする付記１３に記載の自動周波数制御装置。

（付記１５）前記相関値比較部は、前記ＡＦＣ制御部により設定された、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数に対して、隣り合う２つの周波数ずつを組にし、各組の逆拡散相関値の合計を求め、その合計が最大となる周波数の組を抽出する候補群検出機能をさらに有し、該候補群検出機能により検出された組に含まれる周波数の中から逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出することを特徴とする付記１０〜１２のいずれか一つに記載の自動周波数制御装置。

（付記１６）前記相関値比較部により検出された逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数に基づいて逆拡散タイミングを生成する逆拡散タイミング部と、
前記逆拡散タイミング部により生成された逆拡散タイミングに基づいて逆拡散符号を生成する逆拡散符号生成部と、
前記逆拡散符号生成部により生成された逆拡散符号に基づいて受信信号の逆拡散処理を行ってシンボルを再生する逆拡散部と、
前記逆拡散部により再生されたシンボルと、同逆拡散部により前回再生されたシンボルとの間の位相回転量を検出する位相誤差検出部と、
前記位相誤差検出部により検出された位相回転量に基づいて、前記周波数制御部から前記発振器に供給される発振データの微調整を行う周波数微調整部と、
を備えることを特徴とする付記１０〜１５のいずれか一つに記載の自動周波数制御装置。

（付記１７）前記ＡＦＣ制御部により設定された周波数の信号を発振させるための発振データを出力する発振器制御部と、
前記発振器制御部から出力された発振データに対応する周波数の信号を出力する第２の発振器と、
前記周波数微調整部により微調整されたキャリア周波数に基づいて受信信号を復調して得られた信号の位相を、前記第２の発振器の出力信号に基づいて、キャリア周波数偏差の分布範囲内の偏差に相当する角速度で回転させる位相回転器と、
を備え、
前記相関器は、前記位相回転器の出力信号と拡散符号パターンとの逆拡散相関値を出力することを特徴とする付記１６に記載の自動周波数制御装置。

以上のように、本発明は、スペクトラム直接拡散通信方式における復調器の自動周波数制御に有用であり、特に、周波数制御の初期引き込み動作によりキャリア周波数を再生するのに適している。

実施の形態１の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態１の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 相関器の出力にピークが複数ある場合の相関器の出力−周波数特性図である。 相関器の出力にピークが複数ある場合の課題について説明する説明図である。 相関器の出力にピークが複数ある場合の課題について説明する説明図である。 相関器の出力にピークが複数ある場合の課題について説明する説明図である。 実施の形態２の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態２の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態２の自動周波数制御方法について説明する説明図である。 実施の形態３の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図である。 一例の相関器の出力−周波数特性図である。 従来の自動周波数制御回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１２ （電圧制御）発振器
１５ａ，１５ｂ 相関器
１６ 最大値検出部
２１ ＡＦＣ制御部
２２ 相関値比較部
２４ 周波数制御部
１００，２００，３００，４００ 自動周波数制御装置

Claims (7)

1. スペクトラム直接拡散通信方式の復調器においてキャリア周波数を再生するための自動周波数制御を行う復調器の自動制御方法であって、
   キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数間隔が、均等またはおよそ均等となる複数の周波数について逆拡散相関値を求め、さらに隣り合う２つの周波数ごとを組にして、各組の逆拡散相関値を合計した値を求め、該合計が最大となる周波数の組に含まれる２つの周波数の逆拡散相関値を比較することにより、逆拡散相関値が大きいほうの周波数を第１の周波数として求める第１のステップと、
   前記第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも低い第２の周波数、および前記第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも高い第３の周波数を求め、第２の周波数および第３の周波数のそれぞれについて逆拡散相関値を求め、新たに得られた２つの逆拡散相関値を比較して逆拡散相関値が大きくなる第４の周波数を求める第２のステップと、
   を含み、
   前記第４の周波数がキャリア周波数偏差の中心周波数に対して所望の周波数範囲内におさまるまで、前記第４の周波数を新たに前記第１の周波数とし、該第１の周波数に対して前記第２の周波数と前記第３の周波数を設定する際の周波数間隔を漸次狭くして第２のステップを繰り返すことを特徴とする自動周波数制御方法。
2. 前記キャリア周波数偏差の分布範囲内に逆拡散相関値のピークが複数存在し、前記複数の周波数の数が２つまたは３つである場合、前記複数の周波数の数を前記ピーク数倍とすることを特徴とする請求項１に記載の自動周波数制御方法。
3. 前記第２のステップで、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数間隔、および前記第１の周波数と前記第３の周波数との周波数間隔は、前回設定した周波数間隔の半分またはおよそ半分であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動周波数制御方法。
4. 上記請求項１〜３のいずれか一つの各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする自動周波数制御プログラム。
5. キャリア周波数偏差の分布範囲内の周波数を設定するＡＦＣ制御部と、
   前記ＡＦＣ制御部により設定された周波数の信号を発振させるための発振データを出力する周波数制御部と、
   前記周波数制御部から出力された発振データに対応する周波数の信号を出力する発振器と、
   前記発振器の出力信号に基づいて受信スペクトラム拡散信号と拡散符号パターンとの逆拡散相関値を出力する相関器と、
   前記相関器から出力された逆拡散相関値の最大値を検出する最大値検出部と、
   前記発振器から出力された複数の周波数の信号のそれぞれに対して前記最大値検出部により検出された逆拡散相関値の最大値を比較し、逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出して前記周波数制御部に通知する相関値比較部と、
   を備え、
   前記相関値比較部は、前記ＡＦＣ制御部により設定された、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数に対して、隣り合う２つの周波数ずつを組にし、各組の逆拡散相関値の合計を求め、その合計が最大となる周波数の組を抽出する候補群検出機能をさらに有し、該候補群検出機能により検出された組に含まれる周波数の中から逆拡散相関値の最大値が最大となる周波数を検出し、
   前記ＡＦＣ制御部は、キャリア周波数偏差の分布範囲内の、周波数間隔が均等またはおよそ均等となる複数の周波数を設定するとともに、前記相関値比較部により求められた逆拡散相関値の最大値が最大となる第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも低い第２の周波数と、前記第１の周波数を求める際に設定した複数の周波数の周波数間隔よりも狭い周波数間隔だけ前記第１の周波数よりも高い第３の周波数を設定することを特徴とする自動周波数制御装置。
6. 前記キャリア周波数偏差の分布範囲内に逆拡散相関値のピークが複数存在し、前記ＡＦＣ制御部の周波数の設定数が２つまたは３つである場合、該周波数の設定数を前記ピーク数倍とすることを特徴とする請求項５に記載の自動周波数制御装置。
7. 前記ＡＦＣ制御部は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との周波数間隔、および前記第１の周波数と前記第３の周波数との周波数間隔を、前回設定した周波数間隔の半分またはおよそ半分に設定することを特徴とする請求項５に記載の自動周波数制御装置。

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