JPH07115445A - Automatic frequency controller - Google Patents
Automatic frequency controllerInfo
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- JPH07115445A JPH07115445A JP26060293A JP26060293A JPH07115445A JP H07115445 A JPH07115445 A JP H07115445A JP 26060293 A JP26060293 A JP 26060293A JP 26060293 A JP26060293 A JP 26060293A JP H07115445 A JPH07115445 A JP H07115445A
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- Japan
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- phase
- band
- signal
- integrator
- limiting filter
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- Pending
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動周波数制御装置に
関し、より詳細には、モデム、ディジタル自動車電話等
の位相変調方式のデータ通信装置に用いる自動周波数制
御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic frequency control device, and more particularly to an automatic frequency control device used in a phase modulation type data communication device such as a modem or a digital car telephone.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のディジタル位相変調を用いたデー
タ通信装置の自動周波数制御装置(Automatic Frequenc
y Control:AFC)では、復調位相の位相誤差を検出
し、その位相誤差に対応したキャリア周波数オフセット
(以下、単に周波数オフセットという)を推定し、更に
その推定値を平均化してデータ通信装置の基準周波数を
制御していた。一例として、ディジタル位相変調方式の
一つであるQPSKの場合、位相誤差δφと周波数オフ
セットδfの関係は δφ=(2π・δf/b)mod(π/4) …(1) と表される。ただし、bは変調速度(シンボル周波数)
である。ここで|2πδf/b|>π/4の範囲ではδ
φは不確定性を生じる。よって、従来のAFCが補償す
ることのできる周波数オフセットの最大値δFは|δφ
|=π/4のときで δF=|b/8| …(2) となる。2. Description of the Related Art A conventional automatic frequency control device for a data communication device using digital phase modulation (Automatic Frequency Control)
y Control: AFC) detects a phase error of a demodulation phase, estimates a carrier frequency offset (hereinafter, simply referred to as a frequency offset) corresponding to the phase error, and further averages the estimated value to standardize the data communication device. It was controlling the frequency. As an example, in the case of QPSK which is one of the digital phase modulation systems, the relationship between the phase error δφ and the frequency offset δf is expressed as δφ = (2π · δf / b) mod (π / 4) (1). Where b is the modulation speed (symbol frequency)
Is. Here, in the range of | 2πδf / b |> π / 4, δ
φ causes uncertainty. Therefore, the maximum frequency offset δF that can be compensated by the conventional AFC is | δφ
When | = π / 4, δF = | b / 8 | (2)
【0003】図4は、AFCをディジタル位相変調方式
の1つであるQPSK(QuadraturePhase Shift Keyin
g:4相位相偏移変調)方式を用いたデータ通信装置に
応用した構成図で、図中、11は自動利得制御増幅器、
12は帯域内で平坦な位相遅延特性を持つ帯域制限フィ
ルタ、13はQPSK復調器、14は位相識別器(レベ
ル判定器)、15は積分器、16は基準発振器である。
位相識別器14の入力と出力の差を位相誤差として積分
器15に入力され、基準発振器16にフィードバックさ
れる。図5は、周波数オフセットによって生ずる位相誤
差特性を示しており、従来例でも位相誤差領域で−π/
4からπ/4までに対応する周波数オフセットを補償す
ることができる。FIG. 4 shows QPSK (Quadrature Phase Shift Keyin) which is one of the digital phase modulation systems for AFC.
g: four-phase phase shift keying) applied to a data communication device, in which 11 is an automatic gain control amplifier,
Reference numeral 12 is a band limiting filter having a flat phase delay characteristic within the band, 13 is a QPSK demodulator, 14 is a phase discriminator (level determiner), 15 is an integrator, and 16 is a reference oscillator.
The difference between the input and output of the phase discriminator 14 is input to the integrator 15 as a phase error and fed back to the reference oscillator 16. FIG. 5 shows the phase error characteristic caused by the frequency offset. Even in the conventional example, it is −π / in the phase error region.
A frequency offset corresponding to 4 to π / 4 can be compensated.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
AFCでは(1)(2)式で示した通り、δfとδφは
比例の関係にあり、なおかつ|2πδf/b|>π/4
の範囲ではδφは不確定性を生じるため、正しい周波数
オフセットを推定できない。すなわち、AFCは図5の
−π/4からπ/4の範囲のみ正しく動作し、例えば、
x点では、正しい位相誤差φtの代わりに誤った位相誤
差φfを用いるため、AFCは誤動作し、正しい周波数
fではなく、偽の周波数f′にロックしてしまうという
欠点がある。However, in the conventional AFC, as shown by the equations (1) and (2), δf and δφ are in a proportional relationship, and | 2πδf / b |> π / 4
In the range of, since δφ causes uncertainty, the correct frequency offset cannot be estimated. That is, the AFC operates correctly only in the range from -π / 4 to π / 4 in FIG.
At the point x, since the wrong phase error φf is used instead of the correct phase error φt, the AFC malfunctions and has a drawback that it locks at the false frequency f ′ instead of the correct frequency f.
【0005】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、従来のAFCの基本的な構成を変更すること
なく、容易にAFC動作範囲の拡張を可能にした自動周
波数制御装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an automatic frequency control device capable of easily expanding the AFC operating range without changing the basic configuration of the conventional AFC. The purpose is to do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ディジタル位相変調を用いたデータ通信
装置において、帯域内の位相遅延特性に非対称性を有す
る帯域制限フィルタと、該帯域制限フィルタにより帯域
制限された受信信号から信号位相を検出する復調器と、
該復調器からの信号のレベル判定を行う位相識別器と、
該位相識別器による位相誤差出力を積分する積分器と、
該積分器の出力を制限する積分器出力制限器とから成
り、復調位相誤差分布の識別範囲を拡大することによっ
てキャリア周波数オフセットの補償範囲を拡張したこと
を特徴としたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a band limiting filter having asymmetry in in-band phase delay characteristics in a data communication device using digital phase modulation, and the band limiting filter. A demodulator that detects the signal phase from the received signal whose band is limited by the limiting filter,
A phase discriminator for judging the level of the signal from the demodulator,
An integrator for integrating the phase error output by the phase discriminator,
And an integrator output limiter that limits the output of the integrator, and is characterized in that the compensation range of the carrier frequency offset is expanded by expanding the identification range of the demodulation phase error distribution.
【0007】[0007]
【作用】本発明によれば、帯域内の位相遅延特性に非対
称性を有する帯域制限フィルタは、周波数オフセットが
存在する場合のシンボル位相を、シンボル識別点方向に
回転するような特性をもち、その作用として、ある周波
数オフセットに対する位相の回転角度は、従来の方法に
比べて小さくなる。結果として(1)式は、 δφ′=(2π・α(f)・δf/b)mod(π/4) …(3) と修正される。ここで、α(f)はフィルタの非対称性
を表す周波数に対する関数で、AFCの動作範囲内にお
いて、α(f)<1の正数である。よって、本発明によ
って補償することのできる周波数オフセットの最大値δ
F′は δF′=|b/(8α(f))|>δF …(4) となる。したがって、従来のAFCの構成を大きく変更
することなく、RF帯またはIF帯における帯域制限フ
ィルタの特性に適当な非対称性を持たせるだけで、位相
誤差の絶対値を圧縮し、結果として容易にAFCの周波
数オフセットの補償範囲を拡大することができる。According to the present invention, the band limiting filter having an asymmetry in the phase delay characteristic within the band has a characteristic of rotating the symbol phase in the presence of a frequency offset in the direction of the symbol identification point. As a function, the rotation angle of the phase with respect to a certain frequency offset becomes smaller than that in the conventional method. As a result, the equation (1) is modified as δφ ′ = (2π · α (f) · δf / b) mod (π / 4) (3). Here, α (f) is a function with respect to the frequency indicating the asymmetry of the filter, and is a positive number α (f) <1 in the operating range of the AFC. Therefore, the maximum value δ of the frequency offset that can be compensated by the present invention
F'becomes δF '= | b / (8α (f)) |> δF (4). Therefore, the absolute value of the phase error is compressed only by providing the characteristic of the band limiting filter in the RF band or the IF band with an appropriate asymmetry without significantly changing the configuration of the conventional AFC, and as a result, the AFC can be easily performed. The frequency offset compensation range can be expanded.
【0008】[0008]
【実施例】以下、図面を用いて実施例により本発明を説
明する。図1は、本発明による自動周波数制限装置の一
実施例を説明するための構成図で、QPSK変調のディ
ジタルデータ通信装置に応用した実施例を示す構成図で
ある。図中、1は自動利得制御増幅器、2は帯域内で非
対称な位相遅延特性を持つ帯域制限フィルタ、3はQP
SK復調器、4は位相識別器(レベル判定器)、5は積
分器、6は基準発振器、7は積分器出力制限器である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of an automatic frequency limiting device according to the present invention, and is a configuration diagram showing an embodiment applied to a QPSK modulation digital data communication device. In the figure, 1 is an automatic gain control amplifier, 2 is a band limiting filter having an asymmetric phase delay characteristic in the band, and 3 is a QP.
SK demodulator, 4 is a phase discriminator (level determiner), 5 is an integrator, 6 is a reference oscillator, and 7 is an integrator output limiter.
【0009】受信信号を自動利得制御増幅器1を介して
帯域制限フィルタ2に入力される。該帯域制限フィルタ
2は、帯域内の位相遅延特性に非対称性を有する。復調
器3は、前記帯域制限フィルタ2により帯域制限された
受信信号から信号位相を検出する。位相識別器4は、前
記復調器3からの信号のレベル判定を行う。該位相識別
器4の入力信号と出力信号の位相誤差を出力し、積分器
5に入力され、積分器出力制限器7により、前記積分器
5の出力を制限する。The received signal is input to the band limiting filter 2 via the automatic gain control amplifier 1. The band limiting filter 2 has asymmetry in the phase delay characteristic within the band. The demodulator 3 detects the signal phase from the received signal band-limited by the band-limiting filter 2. The phase discriminator 4 determines the level of the signal from the demodulator 3. The phase error between the input signal and the output signal of the phase discriminator 4 is output and input to the integrator 5, and the integrator output limiter 7 limits the output of the integrator 5.
【0010】ここで、2の帯域制限フィルタの帯域内位
相遅延特性として、図2に示すようなものを用いると、
位相誤差出力特性は、図3のように拡張することができ
る。今、周波数オフセットが、位相空間において従来の
AFCでは偽のロックをしてしまうx点を与えたとして
も、AFCは正しい周波数fにロックする。また、積分
器出力制限器7は帯域制限フィルタのカットオフ周波数
領域の不安定性を取り除くための装置で、積分器の値
が、設計値から大きく逸脱した場合のリセットを行う。
ここで、積分器出力制限器7の出力制限値は、所望のA
FCの動作範囲および誤差位相特性の形から適当に選択
される値である。Here, if the one as shown in FIG. 2 is used as the in-band phase delay characteristic of the band limiting filter of 2,
The phase error output characteristic can be expanded as shown in FIG. Now, even if the frequency offset gives an x point in phase space that would give a false lock in a conventional AFC, the AFC will lock to the correct frequency f. The integrator output limiter 7 is a device for removing instability in the cutoff frequency region of the band limiting filter, and resets when the value of the integrator largely deviates from the design value.
Here, the output limit value of the integrator output limiter 7 is the desired A
It is a value appropriately selected from the operating range of FC and the form of error phase characteristics.
【0011】このように、位相変調された受信信号を、
帯域内の位相遅延特性が、周波数が中心周波数より高い
領域では遅延が大きく、低い領域では遅延が小さい帯域
制限フィルタで処理し、復調位相信号の誤差分布の分布
範囲を拡張することによって、従来のAFCの構成を変
更することなく、動作範囲の拡張を達成する。In this way, the phase-modulated received signal is
The phase delay characteristic in the band has a large delay in the region where the frequency is higher than the center frequency, and a small delay in the region where the frequency is lower. Achieve an extended operating range without changing the AFC configuration.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、周波数オフセットが大きく、従来のAFCでは誤動
作してしまう領域においても、AFCの構成自体に大き
な変更を加えることなく、正しく動作する広帯域なAF
Cを実現することができる。As is apparent from the above description, the present invention operates correctly without making a great change in the AFC configuration itself even in a region where the frequency offset is large and the conventional AFC malfunctions. Broadband AF
C can be realized.
【図1】 本発明による自動周波数制限装置の一実施例
を説明するための構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of an automatic frequency limiting device according to the present invention.
【図2】 本発明における帯域制限フィルタの位相遅延
特性の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of phase delay characteristics of a band limiting filter according to the present invention.
【図3】 本発明における周波数オフセットと位相誤差
の関係のグラフを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a graph of the relationship between frequency offset and phase error in the present invention.
【図4】 従来例によるAFCの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an AFC according to a conventional example.
【図5】 従来例における周波数オフセットと位相誤差
の関係のグラフを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a graph of a relationship between a frequency offset and a phase error in a conventional example.
1…自動利得制御増幅器、2…帯域制限フィルタ、3…
復調器、4…位相識別器(レベル判定器)、5…積分
器、6…基準発振器、7…積分器出力制限器。1 ... Automatic gain control amplifier, 2 ... Band limiting filter, 3 ...
Demodulator, 4 ... Phase discriminator (level determiner), 5 ... Integrator, 6 ... Reference oscillator, 7 ... Integrator output limiter.
Claims (1)
装置において、帯域内の位相遅延特性に非対称性を有す
る帯域制限フィルタと、該帯域制限フィルタにより帯域
制限された受信信号から信号位相を検出する復調器と、
該復調器からの信号のレベル判定を行う位相識別器と、
該位相識別器による位相誤差出力を積分する積分器と、
該積分器の出力を制限する積分器出力制限器とから成
り、復調位相誤差分布の識別範囲を拡大することによっ
てキャリア周波数オフセットの補償範囲を拡張したこと
を特徴とする自動周波数制御装置。1. In a data communication apparatus using digital phase modulation, a band limiting filter having an asymmetry in a phase delay characteristic within a band, and a demodulation for detecting a signal phase from a reception signal band limited by the band limiting filter. A vessel,
A phase discriminator for judging the level of the signal from the demodulator,
An integrator for integrating the phase error output by the phase discriminator,
An automatic frequency control device comprising an integrator output limiter for limiting the output of the integrator, wherein the carrier frequency offset compensation range is expanded by expanding the identification range of the demodulation phase error distribution.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26060293A JPH07115445A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Automatic frequency controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26060293A JPH07115445A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Automatic frequency controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07115445A true JPH07115445A (en) | 1995-05-02 |
Family
ID=17350223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26060293A Pending JPH07115445A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Automatic frequency controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07115445A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09224062A (en) * | 1996-02-15 | 1997-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Data receiver |
GB2342796A (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Motorola Inc | Method of and apparatus for automatic frequency control range extension |
-
1993
- 1993-10-19 JP JP26060293A patent/JPH07115445A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09224062A (en) * | 1996-02-15 | 1997-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Data receiver |
GB2342796A (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Motorola Inc | Method of and apparatus for automatic frequency control range extension |
GB2342796B (en) * | 1998-10-13 | 2000-12-20 | Motorola Inc | Method of and apparatus for automatic frequency control range extension |
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