JPH06338766A - 自動周波数制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】受信周波数に係わりなくＡＦＣ引込みを短時間
で完了できるようにする。 【構成】受信信号の周波数変換回路１１と、周波数変換
用の局部発振周波数を供給する局部発振器１２と、周波
数変換回路の出力信号に基づいて局部発振器の出力を受
信信号周波数に追従するよう制御する制御回路１３と、
前回に自動周波数制御を行ったときの周波数情報を保持
しておく状態保持回路１４とを備え、制御回路は保持し
た受信信号周波数を再度引き込むときにはその探索開始
周波数点を前回周波数情報に基づいて設定するよう構成
された自動周波数制御回路において、探索開始周波数点
を、前回周波数情報に応じた周波数点から掃引方向と逆
方向に所定の補正値分だけ偏移した周波数点になるよう
補正する補正回路１５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は衛星通信システムなどに
おいて用いられる受信機（復調器）の自動周波数制御
（以下、ＡＦＣと呼ぶ）方式に関するものである。

【０００２】ＤＡ−ＦＤＭＡ(Demand Assigment-Freque
ncy Division Multiple Access)形の通信システム、例
えばＤＡ−ＳＣＰＣ（Demand Assignment-Single Chann
elPer Carrier) 形の衛星通信システムにおいては、例
えば電話音声などの実際の通信に用いる回線（以下、通
信回線と呼ぶ）とこれら通信回線の設定／解除等のため
の制御に用いる回線（以下、制御回線と呼ぶ）とを設
け、これらの回線を切り換えることにより通信を行って
いる。

【０００３】図４にはＤＡ−ＳＣＰＣ形のシステム・イ
メージが示される。図示のように、地上には中央局、局
Ａ、局Ｂが配置され、これらの局が衛星を介して相互に
接続する。各局と衛星との間はＦＤＭにより制御回線と
通信回線が設定されている。

【０００４】図５には局Ａと局Ｂ間に通信回線を接続す
る具体的な接続シーケンスが示される。局Ａと局Ｂ間で
通話を行うにあたっては、まず初め、中央局と局Ａ、Ｂ
との間で制御回線用の周波数にて例えば電話の発信／着
信の通信処理を行った後、中央局から制御回線を介して
局Ａと局Ｂに通信回線用の周波数を割り当てる指示を行
い、局Ａと局Ｂはその指示された通信回線用周波数にて
実際の通話を行う。通話終了後は、再び元の制御回線用
の周波数に戻って中央局と接続して終話の処理を行う。

【０００５】このように、制御回線から通信回線へ、ま
た通信回線から制御回線へと切り換えるためには、各受
信局の復調器において受信周波数切換え動作（ここでは
ＡＦＣの引込み動作）を高速にて行う必要がある。した
がって復調器のＡＦＣ回路は周波数引込みを高速に行え
ることが必要とされる。

【０００６】

【従来の技術】図６には衛星通信で用いられるダブルス
ーパーヘテロダイン方式の復調器におけるＡＦＣ回路の
従来例が示される。このＡＦＣ回路は周波数の掃引／停
止によるＡＦＣ方式を用いたもので、一般には連続波受
信によく用いられている。

【０００７】図６において、周波数シンセサイザ１は通
話制御回路７からの設定に応じた周波数をミキサ２に第
１局部発振周波数として供給する。ミキサ２（周波数変
換器）は受信信号とシンセサイザ１との出力信号を掛け
合わせて周波数変換し、所望信号（但し、周波数誤差は
圧縮されていない）を選択する。電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）４は制御回路５’からの制御電圧に応じた周波数を
第２局部発振周波数として出力する。制御回路５’はミ
キサ３の出力信号をもとに周波数誤差情報等を検出し、
それを圧縮すべく電圧制御発振器４向けの制御電圧を調
整する。通信制御回路７は通信動作に応じて回線の切換
え（シンセサイザ１への周波数情報の書込み、回線切換
えの通知等）を行う。

【０００８】このＡＦＣ回路では、受信動作（ＡＦＣの
引込み動作）を開始するときは、目的とする受信信号に
対して周波数を掃引探索する範囲を決め、例えばその探
索範囲の下限値を探索開始周波数点としてその下限値か
ら上限値に向かって順次に周波数を掃引し探索を行って
所望の受信信号周波数を探し、その探索した周波数にＡ
ＦＣ回路を固定する。

【０００９】このように図６のＡＦＣ回路では、ＡＦＣ
をかける場合に、制御回線用の周波数を受信する時と通
信回線用の周波数を受信する時とを区別しておらず、い
ずれの時にも同じ引込み動作により最初から一定の探索
範囲で周波数を探索して、その誤差を圧縮／除去する方
式を用いている。

【００１０】このＡＦＣ回路は、受信動作を開始すると
きは、何の前提条件もなく常に一定の探索開始周波数点
（例えば探索範囲の下限値）から周波数の探索を行って
いるので、受信周波数を探索するまでにはかなりの時間
を要するという問題点がある。

【００１１】いっぽう、上述のＤＡ−ＳＣＰＣ形通信シ
ステムの場合、局Ａと局Ｂ間の通話の前後で制御回線の
周波数のＡＦＣ引込みを行うが、一般に通話時間は、普
通数十分、ホットライン的に使う場合にも数日の単位
で、さほど長いものではないので、その間に制御回線用
周波数が大きく変動することは考えられず（周波数変動
の主要因は中央局や衛星に搭載されるローカル発振器の
安定度であり、特に月単位、年単位の経時変化であ
る）、よって通話開始前に引き込んだ制御用周波数と通
話終了後に引き込んだ制御用周波数とに大きな変動は生
じないと考えられる。このため、制御回線についての通
話開始前のＡＦＣ引込み時の周波数情報を保持してお
き、通話終了後に再びその制御回線の周波数を引き込む
ときにはその前回周波数を探索開始周波数点としてそこ
から探索を開始すれば、受信周波数の引込みが能率よく
行えて引込み時間を短縮できるものと考えられる。

【００１２】図７にはこのように前回の周波数情報その
ものを次回の探索開始周波数として使ってＡＦＣ動作を
行うＡＦＣ回路が示される。図中、図６と同じ回路には
同じ番号を付してある。状態保持回路６が新たに付加さ
れており、この状態保持回路６は制御回線にて通信して
いた時の最後の状態値（ここでは通話の発信／着信によ
り制御回線から通信回線に移行する直前の制御回線での
周波数誤差情報）を保持し、次にその制御回線に再び戻
った時に、その保持していた値を制御回路５に渡すこと
ためのもので、これにより制御回路５はその前回周波数
誤差情報に応じた周波数を探索開始周波数点としてＡＦ
Ｃ引込み動作を開始させる。

【００１３】このＡＦＣ引込みにおいては、探索開始周
波数点から一方向（増加または減少方向でここでは仮に
増加方向とする）に周波数の探索掃引を開始し、所定の
上限値まで達しても探索終了しなかった場合には、今度
は上記探索開始周波数点よりも下側の所定の下限値に移
り、その下限値から探索開始周波数点に向かって引き続
き探索を行うよう動作する。

【発明が解決しようとする課題】上述したように、この
図７のＡＦＣ回路では、制御回線について前回探索した
周波数そのものを今回のＡＦＣ引込み動作の探索開始周
波数点としている。この結果、ＡＦＣの引込み動作時に
おいて、今回の受信周波数が前回保持しておいた受信周
波数により掃引方向の逆側に変動したときには、その変
動幅が僅かであっても、掃引の順序が探索開始周波数点
から上限値まで掃引し、ここで下限値に飛んで引き続き
掃引を行って今回受信周波数を探索するものなので、Ａ
ＦＣ引込み時間が長くなるという問題点がある。特に、
前回値とのずれが僅かであってもそのずれが掃引方向と
逆になっていると最悪のＡＦＣ引込み時間を要すること
になってしまう。

【００１４】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、受信信号周波数に
変動等に係わりなくＡＦＣ引込みを短時間で完了できる
ようにすることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る原理
説明図である。本発明の自動周波数制御回路は、受信信
号を周波数変換するための周波数変換回路１１と、周波
数変換回路１１に周波数変換用の局部発振周波数を供給
する局部発振器１２と、周波数変換回路１１の出力信号
に基づいて局部発振器１２の出力周波数を受信信号周波
数に追従するよう制御する制御回路１３と、ある受信信
号周波数について前回に自動周波数制御を行ったときの
前回周波数情報を保持しておく状態保持回路１４とを備
え、制御回路１３は上記保持した受信信号周波数を再度
引き込むときにはその受信信号周波数を掃引探索する際
の探索開始周波数点を前回周波数情報に基づいて設定す
るよう構成された自動周波数制御回路において、制御回
路１３に設定する探索開始周波数点を、前回周波数情報
に応じた周波数点から掃引方向と逆方向に所定の補正値
分だけ偏移した周波数点になるよう補正する補正回路１
５を備えたことを特徴とするものである。

【００１６】上述の自動周波数制御回路は、複数の通信
回線とこれらの通信回線の設定／解除等に用いる制御回
線とを持つデマンドアサイン方式のＦＤＭＡ形通信シス
テムの受信機に適用され、自動周波数制御引込みに際し
ての探索開始周波数点の設定は制御回線の受信について
行うよう構成できる。

【００１７】また本発明の自動周波数制御方法は、受信
信号を周波数変換するための局部発振器１２の出力周波
数を受信信号周波数に追従するよう自動周波数制御する
にあたり、ある受信信号周波数について前回に自動周波
数制御を行ったときの前回周波数情報を保持しておき、
その受信信号周波数を再度引き込むときにはその受信信
号周波数を掃引探索する際の探索開始周波数点を前回周
波数情報に基づいて設定するよう構成された自動周波数
制御方法において、探索開始周波数点を、前回周波数情
報に応じた周波数点から掃引方向と逆方向に所定の補正
値分だけ偏移した周波数点に設定するようにしたことを
特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明では、戻ることの分かっている回線にお
ける以前の周波数情報を状態保持回路１４に記憶してお
くことにより、次にその回線に復帰した時に、その周波
数情報をもとに補正回路１５で補正してＡＦＣの探索開
始周波数を決定する。ここで、回線の周波数誤差は、例
えば衛星通信の場合、各局と衛星上の各発振器の誤差お
よび衛星の微動によるドップラ・シフトに起因するもの
であり、急激に変化するものではない。つまり、元の回
線に復帰した時の周波数誤差は、以前のその回線におけ
る周波数誤差と大差ない値のはずである。

【００１９】したがって、前回のその回線での周波数の
近傍、詳しくは掃引方向とは逆方向に少しずれた周波数
位置から周波数の探索を行うことにより、何の前提条件
を持たずに最初から探索を行う方法よりも、確実に短時
間でＡＦＣの引込み動作を完了することができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図２には本発明の一実施例としての自動周波数制
御回路が示される。この実施例回路はＤＡ−ＳＣＰＣ形
の衛星通信システムにおける地上局の受信機に用いられ
るものである。また図３にはこの実施例回路の動作タイ
ミングを説明するための各部信号のタイムチャートが示
される。

【００２１】図２において、シンセサイザ１、ミクサ
２、３、電圧制御発振器４、制御回路５、状態保持回路
６等は従来技術の項で説明したものと同じものである。
相違点として、状態保持回路６の保持値を補正して制御
回路５に与える補正回路８と、この補正回路８における
信号遅延で生じる動作タイミングのずれを補償するため
の遅延回路７０１が設けられている。

【００２２】制御回路５はミキサ３および補正回路８の
出力信号をもとに周波数誤差情報等を検出し、それを圧
縮すべく電圧制御発振器４向けの制御電圧を調整する回
路である。この制御回路５は、ミクサ３の出力信号から
キャリアを再生するキャリア再生回路５０４、再生キャ
リアを用いて受信信号を復調するミクサ５０５、復調信
号中の同期語を検出する同期語検出回路５０６、同期語
検出回路５０６の同期情報に基づいてカウンタ５０２に
対する歩進／停止指令を出力する変換回路５０１、補正
回路８から探索開始周波数点に対応したカウンタ値をセ
ットされてそのセット値から歩進／停止指令に従って歩
進／停止するカウンタ５０２、カウンタ５０２のディジ
タル出力値をアナログ値に変換して電圧制御発振器４に
制御電圧として与えるＤ／Ａ変換器５０３等を含み構成
される。

【００２３】状態保持回路６はラッチ回路６０１を含み
構成されており、このラッチ回路６０１は通信制御回路
７からラッチパルスを受けると、カウンタ５０２の出力
値をラッチし、読出し／設定パルスを受けるとその保持
値を出力するようになっている。

【００２４】補正回路８は状態保持回路６の保持値を補
正値Ｘで補正してカウンタ５０２にプリセット値として
与える回路である。この補正値Ｘは、通話中に変動し得
る制御回線の周波数変動幅に応じた値が選ばれる。本実
施例ではこの変動幅よりも少し大きめの値に選ばれる。
この制御回線の周波数変動は、各局と衛星上の各発振器
の誤差、衛星の微動によるドップラ・シフトに起因する
変動等であり、急激に変化するものではない。これらの
パラメータに基づいて変動幅を予想し、補正値Ｘを決定
する。

【００２５】以下、実施例回路の動作を図３のタイムチ
ャートを参照して説明する。この図３において、（ａ）
は現に使用している回線が制御回線か通信回線かを示す
回線モード、（ｂ）は現に使用している回線の周波数情
報、（ｃ）は通信制御回路７からラッチ回路６０１に与
えるラッチパルス、（ｄ）はラッチ回路６０１にラッチ
される保持情報（カウンタ５０２の出力値）、（ｅ）は
通信制御回路７から出力される読出し／設定パルス、
（ｆ）はカウンタ５０２のカウンタ出力値である。

【００２６】この実施例回路では、中央局から制御回線
にて一定時間間隔（例えは２０ms間隔）で送られてくる
同期語を同期語検出回路５０６で検出し、その検出状況
をもとに受信信号周波数に対する電圧制御発振器４の局
部発振周波数の一致／不一致を判断し、不一致なら電圧
制御発振器４を掃引し、一致なら掃引停止させること
で、ＡＦＣ動作を行っている。

【００２７】すなわち、キャリア再生回路５０４からの
再生キャリアによりミキサ５０５で同期検波を行い、そ
の再生データに対して同期語の検出を行う。その同期語
検出情報（同期語が検出された／されないの情報）を変
換回路５０１に渡し、変換回路５０１ではその情報に対
して何段かの保護（誤検出等を除くための前方保護、後
方保護など）をかけるなどして、周波数掃引のためにカ
ウンタ５０２を歩進させるか／停止させるか等を判断
し、その結果をカウンタ５０２に通知する。カウンタ５
０２は変換回路５０１の指示に従ってカウント値の歩進
／停止を行い、その出力信号はＤ／Ａ変換器５０３でア
ナログ値に変換されて制御電圧として電圧制御発振器４
へ供給される。

【００２８】いっぽう、制御回線から通信回線に移行す
る際には、その移行する直前に通信制御回路７はラッチ
・パルスを状態保持回路６に送出する。これにより状態
保持回路６のラッチ回路６０１は移行直前のカウンタ５
０２の出力値をラッチする。

【００２９】次に、通信回線での通話が終了して通信回
線から再び制御回線に戻る際には、制御回線に戻った直
後に通信制御回路７は読出し／設定パルスを状態保持回
路６およびカウンタ５０２に送出する。この読出し／設
定パルスに応じてラッチ回路６０１は保持していた値Ａ
（通話開始前の制御回線ＡＦＣ引込み時の周波数誤差に
対応するカウンタ値）を出力する。その値Ａは補正回路
８０１にて補正値Ｘだけ低くなるよう補正された後、そ
の値（Ａ−Ｘ）がカウンタ５０２に初期値としてセット
され、ＡＦＣの周波数掃引はその値（Ａ−Ｘ）から開始
される。

【００３０】前述したように、この補正は例えばラッチ
回路６０１の保持していた値よりも少し小さい値（掃引
方向とは逆方向の値）を与えるような類のものである。
その結果、今回の制御回線での周波数が発振器誤差、衛
星微動等により変動して前回の周波数よりも低くなった
場合（すなわち掃引方向と逆方向にずれていた場合）に
も、その変動の幅が補正値Ｘ以内であれば、探索開始周
波数点はその変動後の周波数点よりも掃引方向の逆側に
さらに低い周波数点となるから、探索開始後、短時間の
うちにその周波数点の探索を完了することができる。

【００３１】なお、遅延回路７０１は補正回路８での処
理遅延時間を補償して、カウンタ５０２がうまく補正回
路出力を取り込めるようにするためのものである。

【００３２】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えば上述の実施例では、前回の周波数
誤差情報を補正する回路を状態保持回路の後段に設けた
が、もちろんこれを前段側に設けて補正済の周波数誤差
情報を状態保持回路に保持させるよう構成するものであ
ってもよい。

【００３３】また上述の実施例では、探索のための周波
数の掃引を、周波数が順次に増加する方向に行うように
したが、本発明はこれに限られるものではなく、周波数
が減少する方向に掃引するものであってもよい。この場
合、探索開始周波数点は、前回の受信信号周波数から補
正値分だけ高い側に設定することになる。

【００３４】また上述の実施例は本発明を衛星通信シス
テムの受信機に適用した場合について述べたが、これに
限られず、例えば移動体通信システムの受信機に適用す
ることもできる。また実施例のダブルスーパーヘテロダ
イン方式の受信機だけに限らず、通常のスーパーヘテロ
ダイン方式などの受信機に本発明を適用することもでき
る。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、受信信号周波数に変動等に係わりなくＡＦＣ引込み
を短時間で完了できるようになる。よって、例えばＤＡ
−ＳＣＰＣ形の通信システムなどで元の回線に戻ったと
きに、以前の周波数誤差からの変動を見込んだ探索開始
周波数点から周波数を探索し始めるため、短時間でＡＦ
Ｃの引込みを完了することができ、通信の効率化に寄与
するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例としての自動周波数制御回路
を示す図である。

【図３】実施例回路の各部信号の動作タイミングを示す
タイムチャートである。

【図４】ＤＡ−ＳＣＰＣ形の衛星通信システムの概要を
示す図である。

【図５】ＤＡ−ＳＣＰＣ形の衛星通信システムの接続シ
ーケンスを示す図である。

【図６】自動周波数制御回路の従来例を示す図である。

【図７】自動周波数制御回路の他の従来例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 周波数シンセサイザ ２、３、５０５ ミクサ ４ 電圧制御発振器 ５ 制御回路 ５０１ 変換回路 ５０２ カウンタ ５０３ Ｄ／Ａ変換器 ５０４ キャリア再生回路 ５０５ ミクサ ５０６ 同期語検出回路 ６ 状態保持回路 ６０１ ラッチ回路 ７ 通信制御回路 ８ 補正回路 ７０１ 遅延回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号を周波数変換するための周波数
   変換回路（１１）と、 該周波数変換回路に周波数変換用の局部発振周波数を供
   給する局部発振器（１２）と、 該周波数変換回路の出力信号に基づいて局部発振器の出
   力周波数を受信信号周波数に追従するよう制御する制御
   回路（１３）と、 ある受信信号周波数について前回に自動周波数制御を行
   ったときの前回周波数情報を保持しておく状態保持回路
   （１４）とを備え、 該制御回路は上記保持した受信信号周波数を再度引き込
   むときには該受信信号周波数を掃引探索する際の探索開
   始周波数点を該前回周波数情報に基づいて設定するよう
   構成された自動周波数制御回路において、 該制御回路に設定する該探索開始周波数点を、該前回周
   波数情報に応じた周波数点から掃引方向と逆方向に所定
   の補正値分だけ偏移した周波数点になるよう補正する補
   正回路（１５）を備えたことを特徴とする自動周波数制
   御回路。
2. 【請求項２】 複数の通信回線とそれらの通信回線の設
   定／解除等に用いる制御回線とを持つデマンドアサイン
   方式のＦＤＭＡ形通信システムの受信機に適用され、自
   動周波数制御引込みに際しての探索開始周波数点の設定
   は制御回線の受信について行うよう構成された請求項１
   記載の自動周波数制御回路。
3. 【請求項３】 受信信号を周波数変換するための局部発
   振器の出力周波数を受信信号周波数に追従するよう自動
   周波数制御するにあたり、ある受信信号周波数について
   前回に自動周波数制御を行ったときの前回周波数情報を
   保持しておき、その受信信号周波数を再度引き込むとき
   には該受信信号周波数を掃引探索する際の探索開始周波
   数点を該前回周波数情報に基づいて設定するよう構成さ
   れた自動周波数制御方法において、 該探索開始周波数点を、該前回周波数情報に応じた周波
   数点から掃引方向と逆方向に所定の補正値分だけ偏移し
   た周波数点に設定するようにしたことを特徴とする自動
   周波数制御方法。