JPH04229734A - 周波数偏移を評価する装置からなる受信器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯域変換及び周波数偏移
を評価する装置からなる搬送波周波数で送信された信号
用受信器に係る。

【０００２】搬送波周波数で送信された信号の帯域変換
により、受信器で受信された信号が、例えば直角ミキサ
により１つ又はそれ以上の中間周波数に適切に変換され
た後帯域周波数に変換される。送信器周波数及び受信器
の混合周波数の許容量及びドリフトは帯域信号の周波数
偏移を導き、それにより送信性能は悪い方に影響される
。更に、可動送信及び／又は受信装置からなる無線送信
装置のドップラー効果は単に非常に遅く変化する上記周
波数偏移に付加的に重畳される比較的速く変化する周波
数偏移を可能にする。

【０００３】受信器の周波数偏移により生ずる送信性能
の悪い影響を避け又は制限するため、周波数偏移を連続
的に評価し、自動混合周波数制御によりこの偏移を出来
るだけ最小にし、又は種々のアナログ又はディジタル信
号処理手段、例えば、ディジタル化帯域信号の周波数補
正によりこの偏移を等化することが必要である。

【０００４】コミニュケーションのＩＥＥＥトランザク
ション，巻ＣＯＭ−３２，１９８４年８月，９３５−９
４７頁の「ＡＦＣトラッキングアルゴリズム」，エフ，
ディーナタリによる論文は帯域変換を有する受信器用周
波数偏移を評価する種々の回路装置を述べている。これ
らの周波数偏移評価器は、多くのディジタル変調方法に
適しているが、送信チャンネルが歪みなしで、又小さな
信号だけを生じる時だけ満足に動作する。強く分散的な
送信チャンネルでは、それらが両無線送信及びライン対
送信装置で生じる如く、これらの周波数偏移評価器で得
られた結果はもはや満足ではない。

【０００５】本発明の目的は、前記タイプの受信器に対
する周波数偏移を評価し、又強く分散的な送信チャンネ
ルで満足に動作する装置を提供することである。

【０００６】本目的は、帯域周波数に変換された信号は
、複合帯域表示の瞬間チャンネルインパルス応答の評価
としてチャンネル評価ベクトルを形成するチャンネル評
価器に印加され、周波数偏移評価器はこれらのチャンネ
ル評価器ベクトルの時間の変化を評価することで達成さ
れる。

【０００７】本発明は受信された信号の周波数偏移が時
間変化チャンネルインパルス応答で位相歪を生じるとい
う理解に基いている。評価されたチャンネルインパルス
応答の時間の変化を分析することにより、周波数偏移は
強い分散送信チャンネルでさえも満足するように評価さ
れうる。

【０００８】ディスクリート時間信号表示又は信号処理
の夫々で、チャンネル特性用チャンネル評価器により決
定されたチャンネル評価器ベクトルＨはＫ＋１複素要素
ｈ０　，…ｈｋ　からなる。チャンネルインパルス応答
の時間依存変化はチャンネルインパルス応答の評価によ
り最も単純な方法で決定され、評価されうる。

【０００９】周波数偏移評価器の実際の実施例では、こ
の評価器は異なる時点ｔ（ｉ），ｔ（ｊ）で実行された
チャンネルインパルス応答Ｈ（ｉ）及びＨ（ｊ）の２つ
の評価から、本式による複素係数Ｃ（ｉ）を計算する。 ここで上付きアスタリスクは関連したチャンネル評価ベ
クトルＨ（ｊ）の要素が係数の前の共役複素値で置き換
えられることを示す

【００１０】

【数１】

【００１１】Ｃ（ｉ）が形成される。

【００１２】受信器の混合周波数の周波数偏移がチャン
ネル評価ベクトルＨの全ての要素ｈｋ　で同じである。 チャンネルインパルス応答の周波数の偏移により表わさ
れる時、チャンネル評価ベクトルＨの要素ｈｋ　は、偏
移がドップラー効果により生じる分散送信チャンネルに
よる無線送信がある時異なる瞬時周波数偏移を有する。 関連した２つのチャンネル評価ベクトルの全ての要素ｈ
ｋ　に亘る複素積値の加算は全ての個々の周波数偏移の
平均化を提供し、一方チャンネル評価ベクトルＨ（ｉ）
，及びＨ（ｊ）の要素ｈｋ　の平均エネルギー貢献｜ｈ
ｋ　（ｉ）｜・｜ｈｋ　（ｊ）｜による重み付けは実行
される。

【００１３】受信した信号の周波数偏移は係数Ｃ（ｉ）
の偏角ａｒｇ〔Ｃ（ｉ）〕に比例する。周波数偏移ｄｆ
と係数Ｃ（ｉ）の偏角ａｒｇ〔Ｃ（ｉ）〕内の比例係数
は係数Ｃ（ｉ）を計算するのに必要であるチャンネルイ
ンパルス応答の評価Ｈ（ｉ）及びＨ（ｊ）が作られる。 測定時点ｔ（ｉ），ｔ（ｊ）内の時間の差に依存する。 周波数偏移を決定するに用いられる２つのチャンネル評
価時間の距離が同一に選択されるなら、比例係数は一定
である。

【００１４】周波数偏移ｄｆを計算する正確な式は下式
の如くになる：

【００１５】

【数２】

【００１６】ａｒｇ〔Ｃ（ｉ）〕の絶対値がπ／２より
小さいなら、偏角の近似計算は下式によってもなされう
る。

【００１７】

【数３】

【００１８】これは、ほとんどの場合、周波数偏移の適
切な評価を単純で、速く、可能にする。特に三角関数の
計算は計算回路及びコストと常にリンクしており、一方
この評価の場合には、単なる割算が必要である。

【００１９】周波数偏移の統計的にかなり信頼のある評
価を得るために、周波数偏移の複数計算の平均値を形成
することが有利である。

【００２０】これは特にフェージングにより影響された
無線チャンネルに対してあてはまり、それに対して単一
評価は非常に信頼がおけない。それは特定の数の順次の
複素係数Ｃ（ｉ）から毎回複素平均値Ｃを形成すること
が得に有利である。このために複素係数の実数部は虚数
部から別々に単に加算される。

【００２１】周波数偏移ｄｆは平均係素係数Ｃから（２
）又は（３）式を生じる。周波数偏移の値が偏角から又
は複素係数の虚数部と実数部の比から得られるので、こ
の平均方法は可能で、係数の絶対値に依存しない。従っ
て、平均化さるべき係数の数により平均化のこのタイプ
で得られた和を分割するのにどちらも必要ではない。こ
れは計算回路及びコストに関して少し有利である。

【００２２】或いは、係数Ｃの値は、チャンネル評価ベ
クトルＨ（ｉ）及びＨ（ｊ）の要素の絶対値がチャンネ
ルインパルス応答のエネルギーに対する目安であるので
、周波数偏移の評価の信頼性に対する目安である。従っ
て、係数Ｃ（ｉ）の複素加算は周波数偏移の評価の信頼
性の評価を達成する。適切な近似において、干渉パワー
が短い期間一定であると思われるので、「短い」期間は
例えば送信器と受信器との間の周波数及び相対速度に依
存する。タイムスロット移動無線装置では、短期間は一
対のタイムスロットのオーダであり、かなり低いチャン
ネルインパルス応答エネルギーレベルを有する入力信号
はかなり低い信号対雑音比と同時にリンクされ、他方で
かなり高いチャンネルインパルス応答エネルギーレベル
を有する受信信号はかなり高い信号雑音比を有する。 低い有効な信号／雑音比を有する受信信号から得られた
周波数偏移の評価は非常に大きい有効信号／雑音信号比
を有する信号から得られた評価より統計的に信頼性が低
い。平均化の前記タイプでは、周波数偏移の考えられた
評価はその統計的確実性によりコスト効果的方法で重み
付けされる。これは、大きいフェードアウトにより悪く
影響された単一係数がこの平均化技術により強く抑圧さ
れるので、フェーディングに役立つ多重路無線チャンネ
ルでの特に周波数偏移の明らかにより信頼性のある評価
に導く。

【００２３】本発明の更なる実施例では、干渉パワー評
価器はチャンネルベクトルの各期間に対して受信信号の
瞬時干渉パワー用評価を行い平均化動作に先立って連続
的に計算された係数は評価された干渉パワー値の特性値
で重み付けされる。下記の平均化の方法と比較して、干
渉パワー値に応じて重み付けされた係数が用いられる平
均化のこの方法は平均化動作がより長い期間に亘って影
響され、干渉パワーがこの時間間隔中もはや一定と考え
られない時特に有利である。

【００２４】特別な実施例では、係数平均化の２つの方
法を組合せることは有利である。かかる組合せは情報信
号が個別ブロック間で広く離間して送信されるタイムス
ロット送信方法で特に有利である。かかる場合には、情
報ブロック間で形成された係数を単一係数と組合せるこ
とは有利である。この結果、個々の情報ブロックの結合
した係数は各情報ブロックで決定された干渉パワー値で
重み付けされ、平均値は複数の順次のブロックに亘って
これらの重み付け係数から形成される。これは、全体情
報ブロックに対して、単一干渉パワー値だけが重み付け
動作に対し決定され、ブロック内の信頼できる重み付け
が可能である点で有利である。

【００２５】上記方法の周波数偏移で生じた評価は発振
器を変化させることにより周波数偏移を調整するよう帯
域変換に用いられた発振器を制御するのに抜群に適して
いる。

【００２６】本発明の他の望ましい実施例は周波数偏移
補正用装置での評価の使用である。周波数補正用この装
置は、アナログディジタル変換器とチャンネル評価器と
の間、又は帯域幅信号プロセッサの前に挿入され、サン
プリング及びアナログディジタル変換により帯域変換の
後、周波数偏移ｄｆから復元された補正信号ｇ＝ｅｘｐ
（ｊ２π・ｄｆ（ｉ）・ｔ）の適切にサンプルされディ
ジタル化されたコピーにより得られる。周波数位置を補
正する装置が用いられる時、発振器は調整される必要は
ない。これは特に受信器が異なる受信周波数の信号を交
互に受信する時、有利である。

【００２７】かかる場合には、周波数偏移は別々に各受
信周波数に対し決定され、蓄積される。かかる解決によ
り、発振器の再調整に必要である更に必然的な一時的時
間が完全に省かれる。

【００２８】本発明を以下図面に示す実施例を参照して
詳細に説明する。

【００２９】典型的実施例では、受信器は可動無線装置
に対し説明され、公知のデータ内容を有するトレーニン
グシーケンスＴはブロックごとに送信されたデータの第
１のデータにシーケンスＤ１及び第２のデータシーケン
スＤ２により囲まれる（図２参照）。

【００３０】この受信器のＨＦ部１０では、受信信号は
周波数選択され、中間周波数に変換される。このために
、ＨＦ受信段１１により受信された信号は可変ＩＦ混合
周波数ｆＺＦがＩＦ発振器１３により印加されるＩＦミ
キサ１２により中間周波数ＩＦに周波数逓降変換される
。この第１の中間周波数に逓降された入力信号は帯域濾
波され、ＩＦ増幅器１４で増幅される。

【００３１】帯域変換器１５では、中間周波数信号ＺＦ
は中間周波数信号の信号内容がベースバンドに変換され
るようベースバンド発振器１６の出力信号と混合される
。実施例では、ベースバンド発振器は、同じ周波数を有
するが、互いに直角である２つの出力信号を発生し、そ
れ自体のミキサ１５ｉ，１５ｑに夫々印加される。この
方法で、いわゆる受信信号の直交成分Ｉ，Ｑが形成され
る。これらの２つの直交成分をサンプルし、アナログデ
ィジタル変換器１７ｉ，１７ｑによりサンプル時点で得
られたサンプル値をディジタル値に変換することにより
、基準成分Ｉと直交成分Ｑの一対の値はサンプル値Ｚと
して毎日得られ、その対は各メモリ１８ｉ，１８ｑでバ
ッファされる。

【００３２】直交成分Ｉ，Ｑは共に適合チャンネル評価
器３０、干渉パワー評価器４０及びエコライザ／検波器
５０に印加される。データシーケンスに含まれたトレー
ニングシーケンスＴを基に、チャンネル評価器３０は各
送信されたデータブロックに対して送信の時間に求めら
れた送信チャンネルのチャンネルインパルス応答を評価
する。チャンネル評価器３０により評価されたチャンネ
ルインパルス応答により、エコライザ／検波器５０は直
交成分の等化及び初めに送信されたデータシーケンス６
の検出を実行する。

【００３３】かかるチャンネル評価器３０及びかかるエ
コライザ／復調器５０の構成は当業者に公知であり、例
えば、エイ・ベーカーにより論文「ＴＤＭＡ移動無線装
置用適合ビタービエコライザの相関、反復チャンネル評
価」「情報技術の確率的モデル及び方法」の専門会合用
ＩＴＧテクニカルレポート１０７、１９８９年４月に説
明されている。そこでは、文献としての更なる参照がで
きる。

【００３４】トレーニングデータシーケンスＴが位置す
るデータブロックの中央に対してチャンネルインパルス
応答用の初めの評価Ｈ（ｉ，２）を形成し、チャンネル
インパルス応答の評価を調整し、一方、データブロック
内の検出されたデータ要素が考慮されるような方法で上
記のチャンネル評価器が構成される。この調整されたチ
ャンネルインパルス応答から、データブロックＤ１の始
めにチャンネルインパルス応答Ｈ（ｉ，１）およびデー
タブロックＤ２の終りにチャンネルインパルス応答Ｈ（
ｉ，３）をを得る。データブロックのこれら３つのチャ
ンネルインパルス応答は周波数偏移評価器２０に印加さ
れる。

【００３５】周波数偏移評価器２０はチャンネルインパ
ルス応答の各対のチャンネル評価ベクトルから係数Ｃを
計算する。第１の係数Ｃ（ｉ，１２）の構成に対して、
第２のチャンネル評価ベクトルＨ（ｉ，２）の全ての要
素はその関連した共役複素計算値Ｈ（ｉ，２）＊　に変
換され、対応する要素の積の和は第１の調整されたチャ
ンネル評価ベクトルＨ（ｉ，１）の助けで形成される。 同じ方法で、第２の係数Ｃ（ｉ，２３）は第３の調整さ
れたチャンネルインパルス応答Ｈ（ｉ，３）と第２のチ
ャンネルインパルス応答Ｈ（ｉ，２）の共役値から形成
される。これらの２つの係数Ｃ（ｉ，１２）及びＣ（ｉ
，２３）から、期間ｉで受信されたデータブロック用平
均係数Ｃ（ｉ）は加算により決定される。

【００３６】干渉パワー計４０では、各データブロック
で生じる干渉パワーは関連したデータブロックに対し決
定される。この干渉パワーは例えば雑音パワーの測定か
ら決定される。

【００３７】重み付けモジュール２２では各データブロ
ックに対して平均化された係数Ｃ（ｉ）はこのデータブ
ロックに対して評価された干渉パワーＣ（ｉ）で重み付
けされ、係数Ｃ（ｉ）は干渉パワーＳ（ｉ）で分割され
る。加算モジュール２３では、特定の数のｎ前データブ
ロックの重み付けされた係数Ｃ（ｉ）／Ｓ（ｉ）は蓄積
され、互いに加算され、この和から、蓄積された係数Ｃ
（ｉ），…，Ｃ（ｉ−ｎ）の平均値Ｃ’（ｍ）が決定さ
れうる。実施例では、蓄積さるべき係数Ｃ（ｉ），…，
Ｃ（ｉ−ｎ）の数ｎは一秒以内に送信されたデータブロ
ックの数に略対応するように選択される。

【００３８】最後に、位相弁別器２４では、周波数偏移
ｄｆは平均係数Ｃ’を基に決定される。このために、平
均係数Ｃ’の虚数部は平均係数Ｃ’の実数部により割算
される。比例係数による乗算の後、位相弁別器２４の出
力信号はＩＦ発振器１３の制御入力に印加される。この
制御信号に応じて、ＩＦ発振器１３は入力信号の周波数
偏移に調整される。

【図面の簡単な説明】

【図１】周波数偏移及び発振器周波数調整を評価する装
置からなる無線受信器の系統的回配置図である。

【図２】トレーニングシーケンスを含むタイムスロット
の概略図である。

【符号の説明】

１０　　ＨＦ部 １１　　ＨＦ受信段 １２　　ＩＦミキサ １３　　ＩＦ発振器 １４　　ＩＦ増幅器 １５ｉ，１５ｇ　　ミキサ １６　　ベースバンド発振器 １７ｉ，１７ｇ　　アナログディジタル変換器１８ｉ，
１８ｇ　　メモリ ２０　　周波数偏移評価器 ２２　　重み付けモジュール ２３　　合算モジュール ２４　　位相弁別器 ３０　　チャンネル評価器 ４０　　干渉パワー評価器 ５０　　イコライザ／検波器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　帯域変換及び周波数偏移を評価する装
   置とからなる搬送波周波数で受信された信号用受信器で
   あって、帯域周波数に変換された信号は、複合帯域表示
   の瞬間チャンネルインパルス応答の評価としてチャンネ
   ル評価ベクトル（Ｈ）を形成するチャンネル評価器（３
   ０）に印加され、周波数偏移評価器（２０）はこれらの
   チャンネル評価器ベクトル（Ｈ）の時間の変化を評価す
   ることを特徴とする受信器。
2. 【請求項２】　　周波数偏移評価器（２０）は、１つの
   チャンネルベクトル（Ｈ（ｉ））の要素の積とその係数
   から周波数偏移が得られる他のチャンネルベクトル（Ｈ
   （ｊ））の共役複素要素との和により異なる時点で作ら
   れた各２つのチャンネル評価（Ｈ（ｉ），Ｈ（ｊ））か
   ら係数（Ｃ（ｉ））を形成することを特徴とする請求項
   １の受信器。
3. 【請求項３】　　平均係数（Ｃ）は予め決められた数の
   順序の係数（Ｃ（ｉ））から決定されることを特徴とす
   る請求項４の受信器。
4. 【請求項４】　　その干渉パワー評価（Ｓ（ｉ））で係
   数（Ｃ（ｉ））重量され、次に平均化される干渉パワー
   評価器（４０）は、（４０）が設けられることを特徴と
   する請求項２又は３の受信器。
5. 【請求項５】　　周波数偏移用数値は定数及び２つのチ
   ャンネルベクトル（Ｈ（ｉ），Ｈ（ｊ））の時間差（ｔ
   （ｉ）−ｔ（ｊ））の積により偏角（ａｒｇＣ（ｉ）割
   算により決定されることを特徴とする請求項２，３及び
   ４のうちいずれか一項記載の受信器。
6. 【請求項６】　　係数（Ｃ（ｉ））の実数部に対する係
   数（Ｃ（ｉ））の虚数部の比は偏角（ａｒｇＣ（ｉ））
   用評価として選択されることを特徴とする請求項５の受
   信器。
7. 【請求項７】　　周波数偏移評価器（２０）により形成
   された評価は発振器（１３）周波数制御に用いられるこ
   とを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載
   の受信器。
8. 【請求項８】　　周波数偏移評価器（２０）により形成
   された周波数偏移の評価は周波数偏移を補正する装置用
   制御大きさとして用いられることを特徴とする請求項１
   乃至６のうちいずれか一項記載の受信器。