JPH07183925A - 周波数オフセット補正装置 - Google Patents
周波数オフセット補正装置Info
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- JPH07183925A JPH07183925A JP32507293A JP32507293A JPH07183925A JP H07183925 A JPH07183925 A JP H07183925A JP 32507293 A JP32507293 A JP 32507293A JP 32507293 A JP32507293 A JP 32507293A JP H07183925 A JPH07183925 A JP H07183925A
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
タル変復調における周波数オフセット補正装置に関する
もので、雑音等の外乱に対しての推定位相誤差を軽減
し、特性劣化を抑えることを目的とする。 【構成】 この目的を達成するために本発明は、シンボ
ルごとに差分を計算し位相差平面上で縮退させた結果1
30について、あらかじめ決めた一定期間の平均をとる
平均化回路52、および個々の差分データを一時保持す
る記憶回路51、記憶された差分データ151から、計
算された平均値152を差し引く差分回路53、差分回
路の出力データ153を平均する再平均回路54とを設
け、判定誤りに起因する位相分布の回り込みを推定する
ことで、オフセットがある程度大きい場合に識別点での
位相分布の平均値の誤差が軽減できる。
Description
れるディジタル変復調に関するもので、ディジタル角度
変調された変調波を受信し復調する際に周波数オフセッ
トが存在する場合そのオフセット量を推定し補正する周
波数オフセット補正装置に関するものである。
は、実用化に向けた研究が活発に行われている。特に変
復調方式という点では移動通信という環境を克服するた
め等化器等の使用も検討されているが、高データレート
という要請に対応した比較的高速な変調速度を用いる場
合には移動速度があまり高くないたとえばコードレス電
話といった用途向けでは、フェージングによる周波数変
動はあまり大きくないと考えられる。また、変調速度が
比較的大きいという点で、送受間の固定周波数オフセッ
トはシンボルレートに対してあまり大きくない(たとえ
ば数パーセント程度の)システムが考えられる。そのよ
うな状況下で送受信を行う場合には、同期検波を用いて
もフェージングによる劣化はそれほど大きくないと考え
られるが、しかし、受信系の構成を考えると簡易な構成
で実現するためには遅延検波系が用いられるのが一般的
である。遅延検波系ではその構成上当然受信周波数の同
期が不要となる反面、一定値以上の周波数のずれに対し
ては特性が急激に劣化するという欠点がある。このため
実用上は周波数オフセット補正が必要となる。
ついて説明する。図4は従来の周波数オフセット補正方
法の構成を示すものである。図4では、遅延をベースバ
ンドで行うベースバンド遅延検波方式の構成を示してお
り、遅延操作(差動演算)は位相情報にて行う、いわゆ
るベースバンド位相遅延検波を採用している。図4にお
いて、10は、受信IF入力信号100から送信キャリ
アとは非同期の局発源により複素ベースバンド信号に変
換する操作を行う非同期直交復調器11および複素ベー
スバンド信号から位相平面上の角度データに変換する複
素・角度変換器12よりなる復調部、20は、10の角
度データを受けて、1シンボル遅延させる遅延器21お
よび遅延させた角度データと現在の角度データの差分を
演算する減算器22とからなる差動演算部、また、30
は、角度データを変調信号の配置に応じて位相平面上で
N逓倍操作を行うN逓倍器31、N逓倍されたデータを
0〜2πの範囲に縮退させるMOD2π変換器32、N
逓倍されたデータを1/Nする操作を行うN分の1演算
器33、およびシンボル間に強制的に周波数オフセット
を挿入する変調方式(たとえばπ/4シフトQPSK)
の場合に、縮退した位相点が角度0になるように強制的
にオフセットさせる固定オフセット値発生器34、固定
オフセット値をN分の1演算器の出力133から差し引
く差分回路35とからなる位相平面縮退部、70は、シ
ンボル単位で出力された位相差データを受けて平均化す
る短区間平均演算部71および、その後長区間にわたっ
て平均を行う平均化演算部72とからなる推定部、およ
び40は、差動演算部の出力120を受けて推定された
オフセット値170により補正を行う位相補正器41、
補正位相から符号を判定し受信データ200として出力
する符号判定器42とからなる補正・判定部である。
補正方法について、以下その動作について説明する。ま
ず、受信された変調波は、適当な手段でIF帯に信号変
換されて(100)、復調部10に入力される。復調部
10では、同相・直交成分に分解されたのち角度データ
に変換されて現在の位相角度データ110となる。差動
演算部30では、遅延検波を位相平面上で行うため1シ
ンボル前との位相差をとり位相差のデータとして補正判
定部へ出力する一方で、周波数オフセット推定を行うた
め、位相縮退部へ出力される。位相縮退部30では、位
相差平面上でのオフセット値を推定する準備として、変
調成分を取り除くため変調方式に従ってN逓倍動作を行
い、あるいは1シンボル間の強制的な位相オフセットが
存在する場合には、固定オフセットを取り除くことで、
周波数オフセットが無い場合の縮退結果が位相差平面上
での''0''を表すように調整する。この縮退データを推
定部で平均化し、雑音環境下での特性劣化を押さえるよ
うにする。従来例では、たとえば実際上の通信データ構
成を考えてみると、消費電力等の面で間欠動作させる場
合が一般的であると考えられるので、たとえば図5に示
すように短区間平均化器71では一間欠動作区間内での
平均をとり、長区間平均化器72で間欠動作区間にわた
る平均をとるという操作を行い、通信路環境の変動の影
響を取り除くという構成となっていた。
る。図5は、図4と異なりN逓倍操作を複素ベース・バ
ンド信号により行う構成を示しており、方法は異なる
が、目的・動作原理は同様のものである。図5におい
て、100は受信変調信号(キャリア周波数帯、あるい
は、IF周波数帯)、81は局部発信器、82は周波数
変換器、83は直交復調器、84はN逓倍器、85は符
号判定器、86はローパスフィルタ、200は判定デー
タである。
補正方法について、以下その動作について説明する。こ
の構成は、基本的に遅延検波用の復調器の周波数補正の
方法についてのものであり、キャリア周波数に関して完
全同期系ではない。受信信号100は、局部発振器81
により周波数変換82され、直交復調83される。得ら
れた、複素ベース・バンド信号は直接複素演算によりN
逓倍84され、誤差信号となりLPF86を経て、局部
発振器にフィードバックされPLLとして構成される。
複素信号で行う点と、逓倍後に得られる位相誤差信号を
局部発振器の制御信号にしている点である。
来の構成では、位相誤差をフィードフォワード補正に使
用する方法においては、受信入力変調波の雑音成分が小
さい場合には周波数オフセットの推定値はある一定値の
近傍に分布しており、満足な補正動作が可能となるが、
雑音が大きいときにはその推定値は本来のオフセット値
からかなりずれるという結果となっていた。これは、図
6に示すように、雑音が小さいときには、位相差はかな
り鋭いピークを持った分布(a)になり平均を取る場合
にそのピーク値に近い値となることは明白である。しか
し雑音が大きいときには、位相差の分布は、(b)に示
すように裾を引く様になり、オフセット値が大きくなる
とその裾が反対側に回り込むという現象が起きる
(c)。これは、非同期の復調を行う場合には、受信側
での基準源は送信側との絶対的な周波数誤差により位相
平面上での回転を引き起こし、シンボル判定点での変調
成分を取り除くため位相平面上でN逓倍を行う場合に
は、N象限のうち隣の象限に判定誤りを起こすようなデ
ータについては、符号が逆の推定データとみなされるた
めである。結果的に、周波数オフセットが大きく、雑音
が大きいところでは本質的にある程度の劣化が起きると
いう課題を有していた。このため、非同期の直交復調を
行う場合にも、同期検波のように、変調信号の中心周波
数を局部発信源の周波数を可変とし、制御信号を介して
周波数オフセット成分を取り除く方法もある。この方法
を適用した第二の従来例では、複素ベース・バンド信号
で位相回転情報を計算し、位相誤差をLPFを介して局
発にフィードバックする構成となっており、複素演算が
不可欠であり、またその制御方法如何では発振を起こ
す、あるいは安定動作のためには複雑な制御が必要とな
るなど、一般に簡素な構成が特徴の遅延検波との併用が
難しいという課題を有していた。
ので、送受間の周波数オフセットが比較的大きい場合で
も雑音に影響されず安定して動作する、簡易な構成の周
波数オフセット補正装置を提供することを目的とする。
に本発明は、第一の手段として、フィードフォワード型
の構成を用いる場合には、シンボルごとに差分を計算し
位相差平面上で縮退させた結果について、あらかじめ決
めた一定期間(たとえば間欠動作時の1タイム・スロッ
ト期間)の平均をとるところまでは上記の第一の従来例
と同様であるが、個々の差分データを一時記憶してお
き、記憶された差分データから、計算された平均値を差
し引くことで平均値の補正を行い、補正されたデータに
ついて再び平均を計算することで、より精度の良い平均
値を求める構成となっている。この平均値の計算は、構
成が許す限り何度でも行う事が可能である。また、第二
の手段として、フィードバック型の構成を用いる場合に
も、周波数変換手段に誤差信号を返すのではなく、非同
期検波後の位相データに対して補正値を返すという方法
をとっている。具体的には、第一の手段においては、平
均値の再計算を同じタイム・スロットの差分データに対
して行っているところを次のタイム・スロットに適用す
る。すなわち、一旦求めた平均値を記憶しておき次のタ
イム・スロットに対してこの平均値を適用し差分を計算
しそのデータに対して平均値の再計算を行うという構成
を有している。
数オフセットによる位相回転を推定する場合に、第一
に、たとえば1タイム・スロットにわたってシンボル単
位で位相回転量の平均を計算する場合に、単純平均され
た計算値を元のデータから差し引くことである程度の分
布の偏りに対して補正を行うことが可能となり、周波数
オフセットが一定値以上で雑音等の影響で位相分布の回
り込みが起きる場合にも特性の劣化を押さえることが可
能となる。また第二に、現タイム・スロットでの平均値
を次タイム・スロットに適用し差し引くことにより、あ
らかじめ補正を行った結果に対して平均を計算すること
が可能となり、順次平均値を更新していくことで、補正
推定値を真値に近づけることが可能となる。
面を参照しながら説明する。
数オフセット補正装置のブロック結線図である。
100から送信キャリアとは非同期の局発源により複素
ベースバンド信号に変換する操作を行う非同期直交復調
器11および複素ベースバンド信号から位相平面上の角
度データに変換する複素・角度変換器12よりなる復調
部、20は、復調部10の角度データを受けて、1シン
ボル遅延させる遅延器21および遅延させた角度データ
と現在の角度データの差分を演算する減算器22とから
なる差動演算部、また、30は、角度データを変調信号
の配置に応じて位相平面上でN逓倍操作を行うN逓倍器
31、N逓倍されたデータを0〜2πの範囲に縮退させ
るMOD2π変換器32、N逓倍されたデータを1/N
する操作を行うN分の1器33、およびシンボル間に強
制的に周波数オフセットを挿入する変調方式(たとえば
π/4シフトQPSK)の場合に、縮退した位相点が角
度0になるように強制的にオフセットさせる固定オフセ
ット値発生器34、固定オフセット値をN分の1器の出
力133から差し引く差分回路35とからなる位相平面
縮退部、40は、差動演算部の出力120を受けて推定
されたオフセット値150により補正を行う位相補正器
41、補正位相から受信データ200を判定する符号判
定器42とからなる補正・判定部であり、以上は従来例
であらかじめ示した構成と同様のものである。また50
は、シンボル単位で出力された位相差データを受けて一
定期間保持する記憶装置51、記憶されたものと同様の
データに対して平均をとる平均化回路52、記憶された
データ151から、平均値152を差し引く差分回路5
3、差分データ153を同様の区間で再び平均する再平
均回路54、再平均出力154を一定の区間保持し、あ
らかじめ決められた区間にわたって平均する長区間平均
化回路55とからなる推定部である。
補正装置について、図2に示す位相分布説明図を用いて
その動作を説明する。まず、(a)は図6における
(c)を再掲したものであり、周波数オフセットに起因
する位相回転が存在する場合に、雑音でシンボル識別点
における位相分布の回り込み(斜線部分)が起きる場合
を示している。この場合の推定平均計算結果の真の平均
値からの誤差をklEとして表している。この誤差は、当
然斜線部分の判定誤りに起因する位相の大きな誤差によ
るものであり、このままではかなり大きな誤差が計算さ
れてしまう。そこでこの推定平均値を原点(±0)とし
た新たな座標(b)でもとのデータを再平均する。な
お、簡単のために長区間平均化回路55の平均区間数
は、1回(平均無し)としているが、平均区間数が2以
上の場合も同様である。これにより、位相の回り込みは
最初の平均時よりも少なくなり、その結果推定平均誤差
はklE’(<klE)となる。その様子を(c)に示す。
横軸に、周波数オフセットによる位相回転量(固定
値)、縦軸に平均操作により推定される位相誤差(単純
平均:klE、再平均:klE’)を示す。この図2(c)
から明らかなように、本実施例による周波数オフセット
補正方法によれば雑音環境下における位相回転量の推定
という点で優れた効果が得られる。
面上での縮退位相データの平均部に再平均計算回路を設
けることにより、雑音によるシンボル判定誤りに起因す
る位相データの回り込みから平均値の推定が大きくずれ
るという欠点を回避することができ、位相の推定誤差を
軽減できる。
について、図面を参照しながら説明する。
数オフセット補正装置のブロック結線を示し、図3にお
いて、復調部10、差動演算部20、位相縮退部30、
補正判定部40の4ブロックは図1の構成と同様なもの
である。図1の構成と異なるのは、推定部60が、過去
の1平均単位ごとの平均値164の平均をとる平均化回
路63、平均値163を位相縮退データ130から差し
引く差分回路61、差分データ161を平均する平均化
回路62、平均化されたデータ162に過去の平均を加
える加算回路64とからなる点である。
補正装置について、以下その動作を説明する。
相差平面上での縮退位相データが入力される。このデー
タから、すでに今までの計算結果による平均値の推定値
を差し引いて、一定期間にわたり短区間平均化操作を行
う。その後平均されたデータを元の平均データに加算す
ることで平均値のずれを順次補正していく構成となって
いる。この様子を図2(d)、(e)、(f)に示す。
(d)は、図3(c)を再び表した図である。なお実施
例1と同様、簡単のために長区間平均化回路63の平均
区間数は1とした場合について以下に説明する。(e)
は、実施例1における図2(b)に相当するものである
が、異なるのは、再平均すべき分布が(d)とは異なる
新たな平均区間(タイム・スロット)におけるものであ
るということである。これによる動作は、実施例1と若
干の違いを生み出すが平均区間がある程度以上であれ
ば、同じような分布が仮定でき、同様の論議が展開でき
る。すなわち平均値1の推定誤差klEとして、平均値2
の推定誤差klE’はklE’<klEとできる。また次の平
均区間(タイム・スロット)での平均値3の推定誤差kl
E''は同様に klE''<klE’となるはずである。この
例では(f)に示すように3回目の平均で殆ど推定誤差
を0とできるように描いてあるが、実際には、個々のタ
イム・スロットの分布のバラツキによりある中心値の回
りに推定値が分布するような動作となる。
データの平均をとる推定部60を、以前の平均区間(タ
イム・スロット)での推定平均値分だけオフセットさせ
ながら当該平均区間(タイム・スロット)で再平均操作
を繰り返すことで実際に周波数オフセットに起因する位
相回転量を、順次推定できる。この構成によれば、信号
対雑音比がある程度以上あれば、ほぼ真の平均値を推定
値として得ることができる。また、実施例1のように同
じデータについて同一平均区間(タイム・スロット)内
で再計算を行うための記憶手段が不要になるという利点
もある。
53、54からなる再平均回路は1段だけの構成となっ
ているが、この部分を従属接続して多段にした構成も可
能である。また第2の実施例において短区間平均化回路
62を第1の実施例の51,52,53,54からなる
再平均化回路で置き換えた、組み合わせ構成で実現して
もよいことは言うまでもない。
タル角度変調波を受信復調する場合に、送受間の周波数
オフセットを位相差平面上で推定する際に、識別タイミ
ングで変調成分を取り除くためN逓倍操作により縮退さ
せた位相差データを、一定の平均区間(タイム・スロッ
ト)分記憶しておき、平均操作を行った結果をこの記憶
データから差し引き、同じ平均区間で再平均する再平均
化演算部を設ける。また第2に、縮退位相差データを平
均する際に、あらかじめ決められた過去の平均区間の平
均値を、入力位相差データから差し引き、現在の平均区
間(タイム・スロット)で再平均し、過去の平均データ
に加算するという構成の推定部を設ける。このような構
成を用いることで、周波数オフセットによる固定位相回
転量が大きく、かつ雑音等の外乱によりシンボル識別点
における位相の分布が広範囲にわたる場合の位相の縮退
平面上での回り込みを抑え、オフセットによる特性の劣
化を軽減することができる。また構成の面でも、周波数
変換手段および、ループフィルタ等調整の必要なアナロ
グ要素を用いることなく、位相情報に関する演算のみで
実現可能であるなど優れた周波数オフセット補正装置を
実現できるものである。
ト補正装置のブロック結線図
ト補正装置の特性図
ト補正装置のブロック結線図
線図
線図
Claims (2)
- 【請求項1】 ディジタル角度変調信号を受けて、シン
ボル識別点ごとに位相平面上での位相データに変換する
位相データ変換手段と、そのシンボルごとの位相データ
を受けて1シンボル間での位相差を検出する位相差検出
手段と、前記1シンボル間での位相差データを受けて、
ある区間にわたり平均操作を行う第1の平均手段と、該
区間の位相差データを一時的に記憶する第1の記憶手段
と、その記憶された位相差データから前記第1の平均操
作により得られた平均値を差し引く差分演算手段と、そ
の差分演算出力を前記区間にわたり再平均する第2の平
均手段と、その再平均演算結果を受けて、一定期間保持
する第2の記憶手段と、その第2の記憶データを任意の
平均区間にわたり平均する第3の平均手段と、前記位相
差検出手段の出力である位相差を受けて、前記第3の平
均手段の出力との間で差分演算を行う差分演算手段と、
その差分演算出力を受けて、符号を判定する符号判定器
とを備えた周波数オフセット補正装置。 - 【請求項2】 ディジタル角度変調信号を受けて、シン
ボル識別点ごとに位相平面上での位相データに変換する
位相データ変換手段と、そのシンボルごとの位相データ
を受けて1シンボル間での位相差を検出する位相差検出
手段と、その1シンボル間での位相差データを受けて、
第2平均出力との差分を計算する第1の差分演算手段
と、その差分演算された結果をある一定区間にわたり平
均する第1の平均手段と、その平均データと後述の第2
平均出力との間で加算を行う加算手段と、その加算デー
タを一定期間保持する記憶手段と、その記憶データを任
意の平均区間にわたり平均して第2平均出力を送出する
第2の平均手段と、前記位相差検出手段の出力である位
相差を受けて、前記第2の平均手段の出力との間で差分
演算を行う差分演算手段と、その差分演算出力を受け
て、符号を判定する符号判定器とを備えた周波数オフセ
ット補正装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5325072A JP3006382B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 周波数オフセット補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5325072A JP3006382B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 周波数オフセット補正装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07183925A true JPH07183925A (ja) | 1995-07-21 |
JP3006382B2 JP3006382B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=18172843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5325072A Expired - Lifetime JP3006382B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 周波数オフセット補正装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3006382B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09200280A (ja) * | 1996-01-17 | 1997-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 周波数オフセット補償装置 |
JPH09224062A (ja) * | 1996-02-15 | 1997-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | データ受信装置 |
US5917864A (en) * | 1996-12-25 | 1999-06-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Automatic frequency control circuit |
JP2006515123A (ja) * | 2002-06-20 | 2006-05-18 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 通信システムにおけるdcオフセット |
US8559559B2 (en) | 2002-06-20 | 2013-10-15 | Qualcomm, Incorporated | Method and apparatus for compensating DC offsets in communication systems |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5325072A patent/JP3006382B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH09200280A (ja) * | 1996-01-17 | 1997-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 周波数オフセット補償装置 |
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JP2006515123A (ja) * | 2002-06-20 | 2006-05-18 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 通信システムにおけるdcオフセット |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3006382B2 (ja) | 2000-02-07 |
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