JPH04207548A - 同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はディジタル無線通信装置の復調器に関する。

（従来の技術） 近年、ディジタル移動通信か実用化段階に入りつつある
。

デインタル移動通信ではＴＤＭＡ方式（ｔｉｍｅ　ｄｉ
ｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　ａｃｃｅｓｓ）か
多く採用されると予測される。

ＴＤＭＡ方式では伝送速度か速くなり、マルパスの影響
を受は易くなる。このマルバスの影響を補償する有効な
手段の一つに等化器かある。

一方、ディジタル移動通信では従来よりも高い周波数で
ある準マイクロ波帯（数ＧＨｚのオーダ）か使用される
ことが多くなってきた。このように高い搬送波周波数で
は変調波の周波数安定度に限界かあるので優れた特性の
Ａ　Ｆ　Ｃ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
　ｃｏｎｔｒｏｌ）装置か必要になる。

更に、送信周波数か受信周波数に同期していないときは
、一般に端末は送信してはならないことになっている。

すなわち、端末か送信するときその送信周波数は受信波
に同期する必要がある。

従来のマルチパス歪みのない伝送路を介して通信するこ
とを前提とした移動速他用の復調装置では、ＡＦＣに含
まれる周波数オフセント検出装置は、例えば同期検出回
路の内部情報を利用する二とで実現できた。しかし、こ
のようにすると観察できる周波数オフセットの値か必す
しも正確とはいえなく、また、マルチパス存在下て高速
かつ正確に周波数オフセットを検出することは不可能で
あった。

（発明か解決しようとする課題）２ 上述したように、マルチパス存在下では従来の同期装置
では、ＡＦＣに含まれる周波数オフセット検出装置の出
力である周波数オフセットの値を直接監視していた。し
かし、このようにすると観察できる周波数オフセットの
値が必ずしも正確とはいえなく、ＡＦＣか正常に動作し
ているにもかかわらず同期が検出できないという問題点
かあった。

本発明は、上述した問題点を解決すべく創案されたもの
であり、正確に同期検出かできる同期装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、 第１の発明は、既知情報を含む信号によって変調された
信号を入力する入力手段と、発振周波数を変更可能な局
部発振器と、この局部発振器からの信号に基ついて前記
変調された信号の搬送波周波数を変換する搬送波周波数
変換手段と、この搬送波周波数変換手段によって搬送波
周波数か変換された信号の周波数オフセットを検出して
、この周波数オフセットに基づいて前記局部発振器の発
振周波数を変更する周波数オフセット補正手段と、この
周波数オフセット補正手段によって補正された信号の等
化および復調を行う等化器と、この等化器によって復調
された信号を監視して前記既知情報が誤りなく復調され
たか否かにより前記入力手段から入力された前記変調さ
れた信号の同期を検出する同期検出手段とを具備する同
期装置であり、 第２の発明は、既知情報を含む信号によって変調された
信号を入力する入力手段と、発振周波数を変更可能な局
部発振器と、この局部発振器からの信号に基づいて前記
変調された信号の搬送波周波数を変換する搬送波周波数
変換手段と、この搬送波周波数変換手段によって変換さ
れた信号の等化および復調を行う等化器と、前記局部発
振器の発振周波数を変更しつつ、前記等化器によって復
調された信号を監視して前記既知情報か誤りなく復調さ
れたか否かにより前記入力手段から入力された前記変調
された信号の同期を検出する同期検出手段とを具備した
同期装置である。

（作　用） 第１の発明の同期装置では、等化器によって等化、復調
された既知情報の誤り状態を検出して受信信号が同期さ
れているか否かか検出される。

したかって、正確な同期検出を行うことが可能になる。

すなわち周波数オフセットがあると等化器は正常に動作
できず、そのときの等化器出力信号は完全にランダムま
たは固定パターンのいずれかになる。したかって等化器
の正常動作が検出できれば周波数オフセットかないかあ
るかの判定手段として用いることかできる。

また第２の発明の同期装置では、局部発振器の発振周波
数を変更しつつ、等化器によって等化、復調された既知
情報の誤り状態を検出して受信信号が同期されているか
否かが検出される。したかって、正確でかつ高速に同期
を行うことか可能になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の同期装置を通信装置に適用した場合の
一実施例の構成を示すブロック図である。

同図に示す通信装置は、電波を受けるアンテナ１と、周
波数変換のための乗算器２と、局部発振器３と、乗算器
２から出力された信号のオフセットを検出する周波数オ
フセット検出器４と、周波数オフセット検出器４から出
力された信号をディジタル信号に変換するＡ　、／　Ｄ
コ／ノへ−タ５と、Ａ／Ｄコンバータ５から出力された
ディジタル信号に対して等化、復調をする等化器６と、
等化器６から出力された復調データを監視する監視装置
７と、送信器８と、監視装置７の監視結果によって送信
器８を制御する制御装置９とによって主要部分が構成さ
れている。そして周波数オフセット検出器４はローパス
フィルタ（ループフィルタ）を具備している。

つぎに、上述した構成の通信装置の動作について説明す
る。

まず、あらかしめ、図示を省略する相手側の送信器から
受信側にとって既知である既知信号りを付加して電波と
して出力する。この電波は伝送路の状態によってマルチ
パス歪みを受ける。

一方、第１図に示す通信装置のアンテナ１てマルチパス
歪みを受けた電波か入力され、受信信号が乗算器２に入
力される。

そして、この受信信号と局部発振器３から出力される信
号か乗算器２に入力されて所望の中間周波数またはベー
スバンド信号に変換される。ただし、局部発信器３の周
波数は精度の問題により正確に所望の周波数（基準搬送
波周波数）になっていない。このため、乗算器２の出力
は所望の中間周波数またはベースバンド信号にくらべ周
波数オフセットをもつ。さて、乗算器２から出力された
信号は周波数オフセット検出器４に入力される。

この周波数オフセット検出器４は周波数オフセットに応
した電圧を局部発振器３に出力し周波数オフセットが０
となるように局部発信器３の周波数を補正する。また、
周波数オフセット検出器４にはローパスフィルター（ル
ープフィルター）が含まれている。このＡＦＣＩＯの働
きによって周波数オフセットか改善された（はぼ０とな
った）ベースバンド信号は、Ａ／Ｄコンバータ５により
ディジタル信号に変換され等化器６に取り込まれる。

このリサンプル信号の周波数オフセットが定められた等
化器６の稼働範囲をこえない場合は、等化器６により等
化、復調され復調データか監視装置７に転送される。

また周波数オフセットが、定められた等化器６の稼働範
囲をこえた場合、等化器６は動作しない。

この場合、等化、復調されないため、復調データに誤り
か発生する。

監視装置７は入力した復調データと既知信号を比較し誤
りがないことを確認することでＡＦＣ回路１０か同期し
たと検出するものである。

等化器６は周波数オフセットか一定以内のとき等化、復
調能力をもつから、等化器６か正常に動作すればＡＦＣ
回路１０により周波数オフセットか除去されたことにな
る。

この検出結果と復調データは制御装置９に取り込まれる
。制御装置９では同期した場合には送信可能であると判
定し、送信機８にスイッチ制御信号を流すことによりス
イッチ１１かオンとなり、送信される。

また、制御装置９は送信波か受信波にくらべ周波数オフ
セットをもつ場合にはスイッチ１１はオフとする働きを
持つ。

すなわち、等化器６の出力の誤り率を監視するｃ曳装置
７により既知信号か誤りなく受信されたか否かを調べる
ことにより等化器６の正常な動作か検出されてＡ、　Ｆ
　Ｃ回路１０か同期したと判定する二とかできる。

等化器６か正常に動作する周波数オフセットの範囲は等
化器６のパラメータにより可変である。

高速のマルチパス歪みを等化するためのアルゴリズムと
してＲＬＳアルゴリズムがあげられるか、このアルゴリ
ズムではとれはと前の情報まで用いて等化を行うかを決
めるパラメータとして忘却係数がある。

第２図に等化器の周波数オフセットに対するＢＥＲ特性
を示した。

忘却係数を太きく　（０，９）設定すると周波数オフセ
ットか小さい範囲（＜２５Ｈ２）でハ忘却係数の小さい
場合よりもＢ　Ｅ　Ｒ（ｂｉｔ　ｅｒｒｏｒ　ｒａｔｅ
）は良好であるか、周波数オフセットか大きくなると忘
却係数の小さい場ａ（Ｃ１，７）のほうが誤りは少なく
なる。

そこで、ＡＦＣ回路１０１こ粗調モードと微調モートを
設ける。そして等化器６の出力の誤り率か１０−２以下
であるときにＡＦＣ同期か確立したと判定する場合を考
える。

この場合は、まず最初にＡＦＣ回路１０は粗調モードと
し、等化器６の忘却係数を０．７とする。

等化器６の出力の誤り率は周波数オフセットか７０Ｈｚ
以内にあるとき１０−’となり、粗調か確立したことを
知らせる。その後、ＡＦＣ回路１０を微調とし、忘却係
数を０．９とする。周波数オフセットは微調により正確
に除去され、等化器６の誤り率か１０−２以下となるこ
とをもって３０Ｈｚ以内に同期したと判定する。

またＡＦＣ回路１０に粗調と微調をもうけ、忘却係数を
可変にすることにより、粗調および微調の同期確立を判
定することも可能である。さらに、同期確立後の誤り率
を低減させることもできる。

ＡＦＣ回路１０は時定数およびループケインを変化させ
ることで同期速度を調節しＡＦＣ回路１０の性能を最大
に引き出すことができる。

ＡＦＣ回路１０にはループゲインか大きいときには同期
が速いか雑音の影響を受けやすい、またループケインか
小さいときには同期は遅いか雑音の影響をうけ難いとい
う特性がある。

したかって、周波数オフセントが大きいときに、すみや
かに同期を取るためにループケインを大きくとり、周波
数オフセットか等化器６か動作する値に達したところで
、既知信号か誤り無く復調されたことをちってこれを検
出し、雑音の影響を軽減するためにループゲインの小さ
い値に切り替えるという制御を行う。

第３図はＡＦＣ回路１０の同期特性を示す図である。

同図の実！ＩＬＩはＡＦＣ回路１０の時定数を一定とし
た場合の同期特性である。Ｌ３は等化器６か動作するた
めの目標値である。また点線Ｌ２、Ｌ３は時定数を制御
した場合である。同図の０１、Ｃ２の部分て同期を検出
し時定数を切り替えるものとする。これにより、時定数
を制御するほうか速く同期か取れていることか分かる。

このようにすると周波数オフセットか等化器６の稼働範
囲に達したことか、既知信号が誤りなく復調されたこと
をもって検出できるから、ループゲインを時定数により
制御することでより速い同期を可能とし、かつ雑音の影
響をうけずらい同期か可能である。すなわち、より効率
の高い復調か６丁能である。

以上の実施例の特徴点をまとめると次のようになる。

すなわち、等化器６か正常に動作するためには周波数オ
フセットか、その等化器６によって決まる一定値以下で
なくてはならない。

例えば、フィードフォワードタップ３段、フィードバッ
クタップ２段のＲＬＳアルゴリズムを用いた等化器６て
は、周波数オフセットが±１００Ｈｚ以内でないと動作
しない。従って、等化器６か動作していればＡＦＣ回路
１０が正常に動作し周波数オフセットは±１００Ｈｚ以
内にある。

従って、等化器６の正常な動作をもって周波数オフセッ
トが±１００Ｈｚ以内にあるとすることができる。

例えば、送信周波数か受信量波数を基準につくられた周
波数から±２００Ｈｚの範囲内にあるとき送信すること
かできるシステムでは、等什器６の正常な動作範囲では
送信しでもよいことになる。

従って、このとき等什器６の動作をもって同期確立と判
定して横わない。

また、いかにして等什器６の正常な動作を判定するかは
、送信信号に既知情報を挿入し、この既知情報か正確に
判定されたか否かを調べれば良い。

第４図は本発明の他の実施例の通信装置の構成を示すブ
ロック図である。

同図に示す通信装置は、電波を受けるアンテナ２１と、
アンテナ２１からの信号の周波数を変換するための周波
数変換器２２と、局部発振器２３と、周波数変換器２２
から出力された信号の等化、復調を行う等什器２４と、
等什器２４から出力された復調信号の監視を行う監視装
置２５と、監視装置２５の監視結果に基づいて局部発振
器２３の発振周波数を制御する発振周波数制御装置２６
とを具備している。そして局部発振器２３と発振周波数
制御装置２６とによってＡＦＣ回路２７を構成している
。

次に、この構成の通信装置の勤口について説明する。

第５図は局部発振器の周波数スィーブの様子を示す図で
ある。

この通信装置はハンドオフ等によって牛しる再同期時に
用いることを主目的とする。すなイっち第５図にしめす
ように、周波数変換器に供給する局部発信器２３の発信
周波数をスィーブし、上述した同期検出により、周波数
オフセットか一定値内にはいった事が検出されたとき（
第５図のＰ点）に、周波数のスイープを停止させるもの
である。

これにより高速な周波数同期を図る事かできる。

ここで周波数スイープの周波数ステップ幅は等什器２４
の最大稼働周波数オフセットの範囲（第２図参照）より
も小さいことか必要である。

また周波数スイープ機能のほかに周波数微調機能を設け
、周波数スイープにより周波数オフセットが一定値内に
はいり、それか検出されたときスィーブを停止すると共
に微調機能を稼働させてもよい。

さらに周波数スィーブを行いつつ等什器２４の誤りを観
測してゆき、周波数オフセットが一定値以内に入ったロ
ーカル発信器の発信周波数と、さらにスィーブしたとき
に一定値よりも大きくなってしまった周波数の中間周波
数を選択することにより周波数オフセットを除去するこ
とも可能である。つまり、目標の周波数（周波数オフセ
ット−０）をｆとし、一定のＢＥＲを満足する最大周波
数オフセットを±ｄｆとすると、スイープして一定値以
内に入った周波数（ｆ−ｄｆ）とさらにスィーブして一
定値から出ていってしまった周波数（ｆ＋ｄｆ）との中
間周波数を取ることで周波数オフセットのない信号（ｆ
）を得ることが可能である。

第６図はさらに他の実施例の通信装置の構成を示すブロ
ック図である。

同図に示す通信装置は電波を受けるアンテナ３１と、ア
ンテナ３１からの信号の周波数を変換するための周波数
変換器３２と、局部発振器３３と、周波数変換器３２か
ら出力された信号の等化、復調、監視を行う同期検出装
置３４と、同期検出装置３４の検出結果に基づいて局部
発振器３３の発振周波数を制御する制御回路３５とを具
備している。

そして、アンテナからの入力信号を局部発信器３３の出
力を用いて周波数変換器３２で周波数変換した後、同期
検出装置３４（少くともＡ／Ｄ、等什器、監視装置を含
む。）に入力する。ここで、局部発信器３３の出力をス
イープさせる。このスイープはある周波数ステップ幅ず
つ発信周波数をすらしていくものとする。この周波数ス
テップは同期検出装置３４にふくまれる等什器が収束す
るために許容される最大周波数オフセットよりも十分に
小さいものとする。また、本実施例の同期検出装置に含
まれる等什器からは１、微小周波数オフセット情報か出
力されるものとする。この微小周波数オフセット情報は
等什器にふくまれる判定器への入力信号である直交２信
号によって構成される１ノサーンユか本来あるべきコ７
ステレーションからとの急回転方向にすれているかを検
出するもので容易に出力しうる。たたし、この周波数オ
フセットか検出されるためには、等化器か収束状態にな
っている必要かある。

いまＩ′１１変周波数発信器出力周波数をスイープさせ
ていくと周波数オフセントか同期検出装置のパラメータ
（等化器の時定数）等の値によってきまる値よりも小さ
くなったところで、同期か検出される。この時点て局部
発信器３３の周波数スィーブを停ｒ）させ微調モートに
する。二の微調モートとは局部発信器３３の出力信号の
周波数を前述の周波数ステップにくらべ十分に小さいス
テップ幅（例　０．ｆ）Ｏ１〜０．５）て変化させるモ
ートである。

こ二で同期検出装置３４の出力である微小周波数オフセ
ット情報を用いて、二の微小周波数オフセット情報を小
さくする方向でこの周波数を変化させる。以上により周
波数オフセットが○となるように可変周波数発信器より
発信周波数を制御でき、誤り率の十分低い復調か可能で
ある。

［発明の効果コ 以上説明したように、第１の発明の同期装置では、等化
器によって等化、復調された既知情報の誤り状態を検出
して受信信号か同期されているか否かが検出されるので
正確な同期検出を行うことか可能になる。

また第２の発明の同期装置では、局部発振器の発振周波
数を変更しつつ、等化器によって等化、復調された既知
情報の誤り状態を検出して受（二（−号が同期されてい
るか否かか検出されるので正確でかつ高速に同期検出を
行う二とか可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同期装置を通信装置に適用した場合の
一実施例の構成を示すブロック図、第２図は等化器の周
波数オフセットに対するＢＥＲ特性を示す図、第３図は
ＡＦＣの同期特性を示す図、第４図は本発明の他の実施
例の通信装置の構成を示すブロック図、第５図は局部発
振器の周波数スィーブの様子を示す図、第６図はさらに
他の実施例の通信装置の構成を示すブロック図である。 〕、２１．３トアンテナ、２・・・乗算器、３．２′３
．３３・局部発振器、４・周波数オフセット検出器、５
・Ａ／Ｄコン・・−タ、６．２４・・等化器、７．２５
一監視装置、８・・送信器、９　制御装置、１０　・Ａ
ＦＣ回路、１トスイノチ、２２．３２・周波数変換器、
３５・・制御回路。 出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第］図 ＡＦＣ”　　ｌ同翻勃へ１ 第３図 第５図 ３１＋− 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）既知情報を含む信号によって変調された信号を入
   力する入力手段と、 発振周波数を変更可能な局部発振器と、 この局部発振器から出力された信号に基づいて前記変調
   された信号の搬送波周波数を変換する搬送波周波数変換
   手段と、 この搬送波周波数変換手段によって搬送波周波数が変換
   された信号の周波数オフセットを検出して、この周波数
   オフセットに基づいて前記局部発振器の発振周波数を変
   更する周波数オフセット補正手段と、 この周波数オフセット補正手段によって補正された信号
   の等化および復調を行う等化器と、この等化器によって
   復調された信号を監視して前記既知情報が誤りなく復調
   されたか否かにより前記入力手段から入力された前記変
   調された信号の同期を検出する同期検出手段と を具備することを特徴とする同期装置。
2. （２）既知情報を含む信号によって変調された信号を入
   力する入力手段と、 発振周波数を変更可能な局部発振器と、 この局部発振器から出力された信号に基づいて前記変調
   された信号の搬送波周波数を変換する搬送波周波数変換
   手段と、 この搬送波周波数変換手段によって変換された信号の等
   化および復調を行う等化器と、 前記局部発振器の発振周波数を変更しつつ、前記等化器
   によって復調された信号を監視して前記既知情報が誤り
   なく復調されたか否かにより前記入力手段から入力され
   た前記変調された信号の同期を検出する同期検出手段と を具備したことを特徴とする同期装置。