JPH06216957A

JPH06216957A - 直交復調周波数自動調整回路

Info

Publication number: JPH06216957A
Application number: JP5004040A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsutsui; 浩一筒井
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】直交変調信号の受信状態を安定させる直交復調
周波数自動調整回路に関し、その周波数調整範囲を広範
囲にして、送受信装置を小型、低コストにすることを目
的とする。【構成】直交変調信号の同期検波を行う直交検波手段１
と、既知シンボルから周波数補正値を算出して出力する
制御手段２とを有する直交復調周波数自動調整回路にお
いて、前記直交検波手段１に入力する直交変調信号の周
波数変化から周波数補正値を算出して出力する周波数補
正値算出手段３と、制御手段２が出力する周波数補正値
と周波数補正値算出手段３が出力する周波数補正値とを
合成した周波数補正値を出力して前記直交検波手段１の
発振手段の発振周波数を調整する周波数補正値合成手段
４と、からなる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば移動体無線など
に使用する直交変調信号の受信状態を安定させる直交復
調周波数自動調整回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】直交変調信号を使用した情報の伝送にお
いては、受信側で同期検波（準同期検波、完全同期検波
を含む）を行うのが一般的であり、そのような伝送シス
テムでは、送信側の変調周波数と、受信側の復調周波数
とを一致させる必要がある。それら送信側と受信側の変
復調周波数間にずれが存在すると、送信側のベースバン
ド信号と受信側で復調したベースバンド信号間の位相差
は、時間と共に変化することになり、その位相差の時間
に対する変化の度合いは、送信側と受信側の変復調周波
数のずれに比例する。

【０００３】この特性を利用した従来の直交復調周波数
自動調整回路のブロック図を、図６に示す。図７は、そ
の動作を説明するタイムチャートである。送信側では、
ベースバンド信号にある定まった位相を持った信号を一
定時間毎に挿入する。その様子を、図７（ａ）に示す。
同図（ａ）のように、信号Ａが周期Ｔで繰り返し送信さ
れている。同図（ｂ）は、挿入した信号Ａの位相の一例
を直交変調の信号空間ダイアグラム上で示したものであ
る。

【０００４】この場合、当然のことながら、周期Ｔ、信
号Ａの位相・絶対値は、送受信間の通信規約として定め
てあるものである。このような信号は、既知シンボルと
呼ばれ、直交変調信号を使用してデジタル情報を伝送す
る場合などは、フレーム同期を得る手段として必須のも
のである。

【０００５】図６において、直交検波手段61は、直交変
調された信号からベースバンド信号を復調する。制御手
段62は、復調されたベースバンド信号から、既知シンボ
ルの性質、すなわち、その転送周期、位相・絶対値など
を基にして、既知シンボルを検出する。送受信間に前記
のような周波数差が存在すると、検知した既知シンボル
の位相が時間と共に変化する。図７（ｃ）は、その様子
の一例を示したものである。制御手段62は、検出した既
知シンボルの位相の時間変化が送受信間の周波数のずれ
に比例することから周波数補正値を算出して出力し、直
交検波手段61の発振器の発振周波数を送信側の変調周波
数に一致するように調整する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の直
交復調周波数自動調整回路は、比較的に高精度な周波数
調整が可能であるものの、変復調周波数のずれが既知シ
ンボルを検出できないほど大きい場合には、前記動作か
ら分かるように、その機能を全く失うという致命的欠陥
を有している。そのため調整できる周波数範囲は、一例
を記すると、６４ｋｂｐｓのデジタル伝送において、１
００Ｈｚ程度である。一方、移動体無線においては、１
５００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯の周波数を使用するこ
とが予定されている。

【０００７】これらの通信周波数帯に比べると、従来の
直交復調周波数自動調整回路は、上記例のように調整範
囲が著しく狭いため、受信装置に適しても、受信状態を
安定させるためには、数百Ｈｚ程度の周波数偏差を維持
するような精度の極めて高い発振器を使用する必要があ
り、送受信装置が高価になってしまうということが分か
った。また、その発振周波数を上記偏差内に安定させる
ためには、温度補償装置などの種々の補償手段を付加す
る必要があり、送受信装置がさらに高価になり、かつ、
大型になってしまうことも分かった。

【０００８】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、直交変調信号の受信状態を安定させる直交復調
周波数自動調整回路の周波数調整範囲を広範囲にして、
送受信装置を小型、低コストにすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明による直
交復調周波数自動調整回路の基本原理を説明するブロッ
ク図である。本発明においても、周波数補正値により発
振手段の発振周波数を変化させて直交変調信号の同期検
波を行う直交検波手段１と、検出した既知シンボルから
周波数補正値を算出して出力する制御手段２とを有して
いる。

【００１０】そのような構成において、請求項１の直交
復調周波数自動調整回路は、前記直交検波手段１に入力
する直交変調信号の周波数変化から周波数補正値を算出
して出力する周波数補正値算出手段３と、前記制御手段
２が出力する周波数補正値と、前記周波数補正値算出手
段３が出力する周波数補正値とを合成した周波数補正値
を出力して、前記直交検波手段１の発振手段の発振周波
数を調整する周波数補正値合成手段４とを有している。

【００１１】また、前記のような構成において、請求項
２の直交復調周波数自動調整回路は、前記直交検波手段
１に入力する直交変調信号の周波数変化から周波数補正
値を算出して出力する周波数補正値算出手段３と、前記
周波数補正値算出手段３が出力した周波数補正値を記憶
する周波数補正値記憶手段５と、前記制御手段２が出力
する周波数補正値と、前記周波数補正値算出手段３が出
力する周波数補正値と、前記周波数補正値記憶手段５が
記憶した周波数補正値とを合成した周波数補正値を出力
して、前記直交検波手段１の発振手段の発振周波数を調
整する周波数補正値合成手段４とを有している。

【００１２】また、前記直交検波手段１が複数の発振手
段を有している前記のような構成において（図２参
照）、請求項３の直交復調周波数自動調整回路は、前記
直交検波手段１が検波手段に伴って生成する複数の直交
変調信号より選択した１つ以上の直交変調信号の周波数
変化から、１つ以上の周波数補正値を算出して出力する
周波数補正値算出手段３と、前記制御手段２が出力する
周波数補正値と、前記周波数補正値算出手段３が出力す
る周波数補正値とを合成した周波数補正値を出力して、
前記直交検波手段１が有する複数の発振手段から選択し
た１つ以上の発振手段の発振周波数を調整する周波数補
正値合成手段４とを有している。

【００１３】また、前記直交検波手段１が複数の発振手
段を有している前記のような構成において（図２参
照）、請求項４の直交復調周波数自動調整回路は、前記
直交検波手段１が検波手段に伴って生成する複数の直交
変調信号より選択した１つ以上の直交変調信号の周波数
変化から、１つ以上の周波数補正値を算出して出力する
周波数補正値算出手段３と、前記周波数補正値算出手段
３が出力した周波数補正値を記憶する周波数補正値記憶
手段５と、前記制御手段２が出力する周波数補正値と、
前記周波数補正値算出手段３が出力する周波数補正値
と、前記周波数補正値記憶手段５が記憶した周波数補正
値とを合成した周波数補正値を出力して、前記直交検波
手段１が有する複数の発振手段から選択した１つ以上の
発振手段の発振周波数を調整する周波数補正値合成手段
４とを有している。

【００１４】

【作用】図３は、本発明の動作を説明するタイムチャー
トである。同３(a) は、データの転送形式を示してい
て、縦線が既知シンボルであり、従来例で説明したよう
に、それら既知シンボルは一定周期で送信される。同図
(b) は、直交検波手段１が入力する直交変調信号の変調
周波数を示している。同図(c) は、直交検波手段１が有
する発振手段の発振周波数、すなわち復調周波数であ
る。同図(d) は、変復調周波数の差、すなわち、同図
(b) と同図(c) の周波数差を示している。同図(d) にお
いて、斜線内は、制御手段２が既知シンボルを検出可能
である変復調周波数差の範囲を示している。

【００１５】まず、請求項１の作用について説明する。
いま、直交検波手段１は、図３（ア)のような変調周波数
である直交変調信号を入力していて、直交検波手段１の
発振器は、同図（イ)のような周波数で発振しているとす
る。このような状態では、同図（ウ)のように、変復調周
波数が、制御手段２が既知シンボルを検出できないほど
ずれているので、従来の直交復調周波数自動調整回路は
機能しない。

【００１６】請求項１の直交復調周波数自動調整回路に
おいては、周波数補正値算出手段３が上記の周波数のず
れを検出して、周波数補正値を出力し、その周波数補正
値は、周波数補正値合成手段４を介して、図３ (オ)のよ
うに、直交検波手段１の発振器の発振周波数を調整す
る。この動作により、同図（カ)のように、制御手段２が
既知シンボルを検出できる範囲に直交検波手段１の発振
器の発振周波数は調整される。

【００１７】制御手段２が既知シンボルを検出できるよ
うになると、その位相の時間的変化から、前記したよう
に、高精度の周波数調整が可能となる。図３（キ)は、上
記動作により検出された既知シンボルであり、その位相
から制御手段２により算出された周波数補正値は、周波
数補正値合成手段４によって、上記の周波数補正値算出
手段３の出力した周波数補正値と合成され、同図（ク)の
ように、直交検波手段１の発振器の発振周波数は微調整
される。その結果、同図（ケ)のように、変復調周波数差
はなくなり、正しくデータ伝送が行われるようになる。

【００１８】また、復調周波数が図３（コ)のように変動
しても、その変動範囲が同図（サ)のように既知シンボル
を検出できる範囲内であれば、同図（シ)の既知シンボル
から復調周波数を同図（ス)のように調整できて、同図
（セ)のように変復調周波数差はなくなる。

【００１９】従って、請求項１の直交復調周波数自動調
整回路によれば、上記のように、従来では調整できない
範囲の周波数のずれも自動調整することが可能となり、
かつ、既知シンボルによる周波数調整の高精度な性能も
失わない。

【００２０】周波数補正値合成手段４の周波数補正値の
合成手段は、一般には加算で良いが、直交検波手段１の
発振器の発振周波数の制御特性や、周辺の回路の特性に
よって、設計上最良の合成手段を選択すべきである。

【００２１】上記のように、制御手段２の周波数補正手
段と、周波数補正値算出手段３の周波数補正手段が同時
に機能すると、それら周波数補正手段の伝達特性によっ
ては相互に干渉が起こり、全体の周波数補正に不都合を
生じる場合がある。請求項２の構成は、そのような干渉
を除去するものである。まずは、制御手段２による周波
数補正を停止させ、周波数補正値算出手段３による周波
数補正を行う。周波数補正値算出手段３が復調周波数を
調整終了した時点で、その周波数補正値を周波数補正値
記憶手段５に記憶させる。

【００２２】そしてこの時点から、制御手段２による周
波数補正手段を動作させ、このとき、周波数補正値合成
手段４は、制御手段２が出力する周波数補正値と、周波
数補正値記憶手段５が記憶している周波数補正値とを合
成して、復調周波数を制御する。請求項２の構成におい
ては、このように、制御手段２の周波数補正手段と、周
波数補正値算出手段３の周波数補正手段を排他的に動作
させるので、上記のような干渉は起こらなくなり、全体
の周波数補正に不都合は生じなくなる。

【００２３】また、実際の回路では、直交検波手段１
に、複数の発振器を使用する場合もある。例えば、スー
パヘテロダイン方式のような周波数変換手段などを使用
する場合である。図２に、複数の発振手段を有する直交
検波手段の一例を示す。このような場合、直交変調信号
の変調周波数は、複数の発振器により幾つかの中間周波
数に変換される。請求項１、２の作用を、それら中間周
波数帯で機能するように応用することができる。請求項
３、４の直交復調周波数自動調整回路は、請求項１、２
のそれぞれの構成を、中間周波数帯を含めて応用した構
成である。

【００２４】例えば、図３(b) において、変調周波数が
中間周波数に変換されているものとする。ここで、中間
周波数に変換するための発振器の発振周波数が変化する
と、変調周波数は、図３（タ)のように変化する。このと
き、変復調周波数差は、同図（チ)のようになって、同図
（ツ)の既知シンボルは検出されず、従来の直交復調周波
数自動調整回路は機能しなくなる。

【００２５】請求項３、４の構成においては、周波数補
正値算出手段３がそのような周波数の変化に追従して復
調周波数を調整するので、同図（テ)のように、復調周波
数が調整され、変復調周波数差が同図（ト)のようにな
る。その結果、図３（ナ)の既知シンボルは検出され、そ
の位相から制御手段２により算出された周波数補正値
は、周波数補正値合成手段４によって、上記の周波数補
正値算出手段３の出力した周波数補正値と合成され、同
図（ニ)のように、直交検波手段１の発振器の発振周波数
は微調整される。その結果、同図（ヌ)のように、変復調
周波数差はなくなり、正しくデータ伝送が行われるよう
になる。

【００２６】上記の請求項３、４の構成において、周波
数補正値合成手段４は、直交復調回路の発振周波数を制
御するのではなく、中間周波数に変換する発振器の発振
周波数を制御しても良い。また、それら発振器が複数で
あれば、その中から効果的なものを選択して複数の発振
器の発振周波数を制御しても構わない。また、それに伴
って、周波数補正値算出手段３は、複数の直交信号を入
力する構成であっても良い。上記の選択は、それら発振
器の特性や、回路の特性などを考慮して、設計上決定さ
れるべきである。

【００２７】

【実施例】次に、本発明による直交復調周波数自動調整
回路が、実際上どのように具体化されるかを、実施例で
説明する。図４は、本発明の実施例を示すブロック図で
ある。乗算器41、42と、π／２移相器43と、電圧制御型
発振器44は、準同期直交検波回路を構成している。それ
らにより復調されたベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器
45、46によってデジタル信号に変換され、ＤＳＰ47に入
力される。ＤＳＰ47は、デジタル信号から既知シンボル
を検出し、その位相の時間的変化から周波数補正値を算
出して出力する。その周波数補正値は、Ｄ／Ａ変換器48
により、アナログ信号に変換され、加算器49に入力され
る。

【００２８】また、直交変調信号は、受信する目的の信
号以外を除去する帯域通過フィルタ410 を介して、増幅
器411 、周波数弁別器412 によりその周波数の変化が検
知される。その周波数変化により出力された信号は、請
求項１、３の構成では、加算器49に入力され、請求項
２、４の構成では、ホールド回路413 を介して、加算器
49に入力される。図５は、請求項２、４におけるＤＳＰ
47の処理の一例を示すフローチャートである。

【００２９】図５において、ステップＨ51のように、Ｄ
ＳＰ47は、周波数補正値をクリアする。これにより、加
算器49を介した電圧制御型発振器44の制御は、周波数弁
別器412 だけで行われるようになる。ステップＨ53、Ｈ
54において既知シンボルが検出されるまでは、ステップ
Ｈ52のように、ホールド回路413 をスルー状態にしてお
く。ホールド回路413 がスルー状態であれば、周波数弁
別器412 が直交複調周波数を調整して、既知シンボルが
検出できるようになる。

【００３０】既知シンボルが検出可能となると、ステッ
プＨ53、Ｈ54のループを抜けて、ステップＨ55に示すよ
うに、周波数弁別器412 の出力をホールドする。そし
て、ステップＨ56のように既知シンボルによる復調周波
数の微調整を行う。もし、既知シンボルが受信できなく
なったならば、再び、ステップＨ51に戻って、周波数弁
別器412 による復調周波数の調整を行う。周波数弁別器
412 による復調周波数の調整は、既知シンボルが検出で
きていても、一定時間ごとに行っても良い。

【００３１】請求項１、３においては、ＤＳＰ47は、従
来の既知シンボルによる周波数補正処理、すなわち、図
５におけるステップＨ53、Ｈ56だけで良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、上記のように、直交変調信
号の受信状態を安定させる直交復調周波数自動調整回路
において、既知シンボルによる復調周波数調整の高精度
な性能を保ちながらも、既知シンボルを利用しないで復
調周波数が直交変調信号の周波数変化に追従する構成と
なっているので、従来と異なり、既知シンボルが検出で
きないような状況をも含めた広範囲な復調周波数調整を
行うことが可能となった。

【００３３】このように、本発明による直交復調周波数
自動調整回路は周波数調整範囲が広範囲なため、受信装
置に適用すれば、周波数偏差の比較的大きい発振器、す
なわち低コストな発振器を変復調手段に使用することが
可能となった。また、その周波数偏差を保つための温度
補償装置などの補償手段を不要としたため、送受信装置
を小型で低コストにすることができた。

【００３４】従って、本発明によれば、直交変調信号の
受信状態を安定させる直交復調周波数自動調整回路の周
波数調整範囲を広範囲にして、その調整性能を高精度に
保つことが可能となった。そして、本発明を受信装置に
適用すれば、送受信装置を小型、低コストにすることが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を示すブロック図である。

【図２】複数の発振手段を有する直交検波手段の一例を
示すブロック図である。

【図３】本発明の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図４】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施例におけるＤＳＰの処理を示すフ
ローチャートである。

【図６】従来の直交復調周波数自動調整回路のブロック
図である。

【図７】従来のシンボルによる周波数補正手段を説明す
る図である。

【符号の説明】

１直交検波手段２制御手段３周波数補正値算出手段４周波数補正値合成手段５周波数補正値記憶手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数補正値により発振手段の発振周波
数を変化させて直交変調信号の同期検波を行う直交検波
手段（１）と、検出した既知シンボルから周波数補正値
を算出して出力する制御手段（２）とを有する直交復調
周波数自動調整回路において、前記直交検波手段（１）に入力した直交変調信号の周波
数変化から周波数補正値を算出して出力する周波数補正
値算出手段（３）と、前記制御手段（２）が出力する周波数補正値と、前記周
波数補正値算出手段（３）が出力する周波数補正値とを
合成した周波数補正値を出力して、前記直交検波手段
（１）の発振手段の発振周波数を調整する周波数補正値
合成手段（４）と、を有することを特徴とする直交復調
周波数自動調整回路。
【請求項２】周波数補正値により発振手段の発振周波
数を変化させて直交変調信号の同期検波を行う直交検波
手段（１）と、検出した既知シンボルから周波数補正値
を算出して出力する制御手段（２）とを有する直交復調
周波数自動調整回路において、前記直交検波手段（１）に入力した直交変調信号の周波
数変化から周波数補正値を算出して出力する周波数補正
値算出手段（３）と、前記周波数補正値算出手段（３）が出力した周波数補正
値を記憶する周波数補正値記憶手段（５）と、前記制御手段（２）が出力する周波数補正値と、前記周
波数補正値算出手段（３）が出力する周波数補正値と、
前記周波数補正値記憶手段（５）が記憶した周波数補正
値とを合成した周波数補正値を出力して、前記直交検波
手段（１）の発振手段の発振周波数を調整する周波数補
正値合成手段（４）と、を有することを特徴とする直交復調周波数自動調整回
路。
【請求項３】前記直交検波手段（１）が複数の発振手
段を有している請求項１の直交復調周波数自動調整回路
において、前記直交検波手段（１）が検波手段に伴って生成する複
数の直交変調信号より選択した１つ以上の直交変調信号
の周波数変化から、１つ以上の周波数補正値を算出して
出力する周波数補正値算出手段（３）と、前記制御手段（２）が出力する周波数補正値と、前記周
波数補正値算出手段（３）が出力する周波数補正値とを
合成した周波数補正値を出力して、前記直交検波手段
（１）が有する複数の発振手段から選択した１つ以上の
発振手段の発振周波数を調整する周波数補正値合成手段
（４）と、を有することを特徴とする直交復調周波数自動調整回
路。
【請求項４】前記直交検波手段（１）が複数の発振手
段を有している請求項２の直交復調周波数自動調整回路
において、前記直交検波手段（１）が検波手段に伴って生成する複
数の直交変調信号より選択した１つ以上の直交変調信号
の周波数変化から、１つ以上の周波数補正値を算出して
出力する周波数補正値算出手段（３）と、前記周波数補正値算出手段（３）が出力した周波数補正
値を記憶する周波数補正値記憶手段（５）と、前記制御手段（２）が出力する周波数補正値と、前記周
波数補正値算出手段（３）が出力する周波数補正値と、
前記周波数補正値記憶手段（５）が記憶した周波数補正
値とを合成した周波数補正値を出力して、前記直交検波
手段（１）が有する複数の発振手段から選択した１つ以
上の発振手段の発振周波数を調整する周波数補正値合成
手段（４）と、を有することを特徴とする直交復調周波数自動調整回
路。