JPH09200279A - Frequency error detector - Google Patents

Frequency error detector

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Publication number
JPH09200279A
JPH09200279A JP8010168A JP1016896A JPH09200279A JP H09200279 A JPH09200279 A JP H09200279A JP 8010168 A JP8010168 A JP 8010168A JP 1016896 A JP1016896 A JP 1016896A JP H09200279 A JPH09200279 A JP H09200279A
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JP
Japan
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output
frequency error
polarity
adder
multiplier
Prior art date
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Pending
Application number
JP8010168A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Mochizuki
伸晃 望月
Takatoshi Sugiyama
隆利 杉山
Masahiro Umehira
正弘 梅比良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH09200279A publication Critical patent/JPH09200279A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To expand a linear area in a section for detecting a frequency error and to quickly correct frequency by applying a delay element, a multiplier, an adder/subtractor, a divider and a reverse sine device to the in-phase compo nent and the quadrature component in an input signal. SOLUTION: The in-phase component of a received signal is inputted to a terminal and the quadrature component is inputted to a terminal 2. Outputs from respective terminals 1, 2 are delayed by respective delay elements 3, 4, the output of the terminal 1 and the output of the element 4 are mutually multiplied by a multiplier 5, the output of the terminal 2 and the output of the element 3 are mutually multiplied by a multiplier 6 and outputs from the multipliers 5, 6 are inputted to a subtractor 9. The output of the terminal 1 and the output of the element 3 are mutually multiplied by a multiplier 7, the output of the terminal 2 and the output of the element 4 are mutually multiplied by a multiplier 8 and these multiplied outputs are inputted to an adder 10. A divider 11 divides the output of the subtractor 9 by the output of the adder 10. The inverse tangent device 12 finds out the inverse tangent of an output from the divider 11 and the inverse tangent is outputted from a terminal 13. A frequency error is found out from the output of the terminal 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気信号の周波数
誤差を検出する手段に関するものであって、線形領域を
拡大し、高速で周波数を補正することを可能とした周波
数誤差検出器に係る。本発明の周波数誤差検出器は、例
えば、多値PSK方式を採る無線通信方式の受信側で同
期検波方式を採る場合のように、周波数誤差の発生が避
けられないため周波数制御を必要とする系に用いるに適
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a means for detecting a frequency error of an electric signal, and relates to a frequency error detector capable of expanding a linear region and correcting a frequency at high speed. The frequency error detector of the present invention is a system that requires frequency control because occurrence of a frequency error is unavoidable as in the case of adopting the synchronous detection method on the receiving side of the wireless communication method adopting the multilevel PSK method. Suitable for use in.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、周波数偏差の極性および絶対値を
検出する周波数誤差検出器としてクロスプロダクト周波
数弁別器がある。図7はこのような従来のクロスプロダ
クト周波数弁別器の構成の例を示す図である。この周波
数弁別器は受信信号の同相成分を入力する入力端子21
と、受信信号の直交成分を入力する入力端子22とを備
え、入力端子21から入力された信号を時間τ1 だけ遅
延させる遅延素子23と、入力端子22から入力された
信号を時間τ1 だけ遅延させる遅延素子24と、
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a cross product frequency discriminator as a frequency error detector for detecting the polarity and absolute value of a frequency deviation. FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of such a conventional cross product frequency discriminator. This frequency discriminator has an input terminal 21 for inputting the in-phase component of the received signal.
And the input terminal 22 for inputting the quadrature component of the received signal, and delaying the signal input from the input terminal 21 by the time τ 1 , and the signal input from the input terminal 22 for the time τ 1. A delay element 24 for delaying,

【0003】遅延素子24の出力と入力端子21から入
力された信号とを乗算する乗算器25と、遅延素子23
の出力と入力端子22から入力された信号とを乗算する
乗算器26と、乗算器25の出力と乗算器26の出力の
差を求めてこれを出力する減算器27を有している。
A multiplier 25 for multiplying the output of the delay element 24 and the signal input from the input terminal 21, and the delay element 23.
It has a multiplier 26 that multiplies the output of the input terminal 22 and the signal input from the input terminal 22, and a subtracter 27 that calculates the difference between the output of the multiplier 25 and the output of the multiplier 26 and outputs the difference.

【0004】受信信号の同相成分はsin(Δωt+
θ)、直交成分はcos(Δωt+θ)と表わされるの
で、乗算器25の出力をFa (t)、乗算器26の出力
をFb(t)とすると、それぞれ次式で表わされる。
(θは変調成分)
The in-phase component of the received signal is sin (Δωt +
θ) and the quadrature component are expressed as cos (Δωt + θ), so that if the output of the multiplier 25 is F a (t) and the output of the multiplier 26 is F b (t), they are respectively expressed by the following equations.
(Θ is the modulation component)

【0005】Fa (t)=sin(Δωt+θ)・co
s(Δω(t+τ1 )+θ) Fb (t)=cos(Δωt+θ)・sin(Δω(t
+τ1 )+θ)
F a (t) = sin (Δωt + θ) .co
s (Δω (t + τ 1 ) + θ) F b (t) = cos (Δωt + θ) · sin (Δω (t
+ Τ 1 ) + θ)

【0006】減算器27は上式のFa (t)とF
b (t)の差を出力する。その結果、減算器27の出力
はsinΔωτ1 となり、周波数誤差Δωが求められ
る。(文献:F.D.Natali:“AFC Tracking Algorithms
”, IEEE Trans. Commun., COM−32,NO.8, pp935 −94
7 (1984)参照)
The subtracter 27 uses F a (t) and F a in the above equation.
Output the difference of b (t). As a result, the output of the subtractor 27 becomes sin Δωτ 1 , and the frequency error Δω is obtained. (Reference: FDNatali: “AFC Tracking Algorithms
”, IEEE Trans. Commun., COM−32, NO.8, pp935 −94
7 (1984))

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したような、従来
のクロスプロダクト型周波数弁別器の出力はsinΔω
τ1 となるため、周波数誤差に対する線形の領域が狭
い。クロック周波数に比べて周波数誤差が十分小さいと
きには、sinΔωτ1 ≒Δωτ1 という関係式が成り
立ち、検出器出力を周波数誤差と近似することができ
る。
The output of the conventional cross product type frequency discriminator as described above is sin Δω.
Since it is τ 1 , the linear region for frequency error is narrow. When the frequency error is sufficiently smaller than the clock frequency, the relational expression sin Δωτ 1 ≈Δωτ 1 holds, and the detector output can be approximated to the frequency error.

【0008】しかし、周波数誤差が大きくなるにつれて
誤差特性の線形領域から外れてしまい、検出誤差が大き
くなってしまうため、周波数誤差に対して高速で周波数
を補正すること(高速引込)が不可能となる。本発明は
周波数誤差に対する線形領域を拡大し、高速引込を可能
にする周波数誤差検出器を提供することを目的としてい
る。
However, as the frequency error increases, the error characteristic deviates from the linear region, and the detection error increases. Therefore, it is impossible to correct the frequency at high speed (high-speed pull-in). Become. An object of the present invention is to provide a frequency error detector which expands a linear region for frequency error and enables high-speed pull-in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
According to the present invention, the above-mentioned object is solved by the means described in the claims.

【0010】請求項1の発明の構成について図1を引用
して説明すれば、入力信号の同相成分(sin(Δωt
+θ))を時間τ1 だけ遅延させる遅延素子3と、前記
入力信号の直交成分(cos(Δωt+θ))を時間τ
1 だけ遅延させる遅延素子4と、該遅延素子4の出力と
前記入力信号の同相成分を乗算する乗算器5と、
The configuration of the invention of claim 1 will be described with reference to FIG. 1. The in-phase component (sin (Δωt
+ Θ)) for a time τ 1 and a quadrature component (cos (Δωt + θ)) of the input signal for a time τ 1.
A delay element 4 for delaying by 1; a multiplier 5 for multiplying the output of the delay element 4 by the in-phase component of the input signal;

【0011】前記遅延素子3の出力と前記入力信号の直
交成分を乗算する乗算器6と、該乗算器6の出力と前記
乗算器5の出力の差を求めて出力する減算器9と、前記
遅延素子3の出力と前記入力信号の同相成分を乗算する
乗算器7と、前記遅延素子4の出力と前記入力信号の直
交成分を乗算する乗算器8と、
A multiplier 6 for multiplying the output of the delay element 3 by the quadrature component of the input signal; a subtractor 9 for obtaining and outputting the difference between the output of the multiplier 6 and the output of the multiplier 5; A multiplier 7 for multiplying the output of the delay element 3 by the in-phase component of the input signal; a multiplier 8 for multiplying the output of the delay element 4 by the quadrature component of the input signal;

【0012】該乗算器8の出力と前記乗算器7の出力を
加算する加算器10と、前記減算器9の出力を前記加算
器10の出力で除算する除算器11と、該除算器11の
出力の逆正接を出力する逆正接器12を有し、該逆正接
器12の出力より入力信号の周波数誤差を検出するよう
に構成した周波数誤差検出器である。
The adder 10 for adding the output of the multiplier 8 and the output of the multiplier 7, the divider 11 for dividing the output of the subtractor 9 by the output of the adder 10, and the divider 11 A frequency error detector having an arctangent unit 12 for outputting an arctangent of an output and configured to detect a frequency error of an input signal from an output of the arctangent unit 12.

【0013】この構成により、周波数誤差に対して検出
器の出力がΔωτ1 となるため、検出特性の線形領域が
拡大され、誤差の検出精度が向上するので、高速引込を
可能にすることができる。
With this configuration, the output of the detector becomes Δωτ 1 with respect to the frequency error, so that the linear region of the detection characteristic is expanded and the error detection accuracy is improved, so that high-speed pull-in can be realized. .

【0014】請求項2の発明は、図2に例を示すように
請求項1記載の周波数誤差検出器において、加算器10
の出力が正ならば“0”を出力し、加算器10の出力が
負であるときには、減算器9の出力が正であればπ以上
の実数を、減算器9の出力が負であれば−π以下の実数
を出力する極性判定器14と、該極性判定器14の出力
と逆正接器12の出力を加算する加算器15とを更に設
け、
The invention of claim 2 is the frequency error detector according to claim 1, as shown in FIG.
If the output of is positive, "0" is output. If the output of the adder 10 is negative, a real number of π or more is output if the output of the subtractor 9 is positive, and if the output of the subtractor 9 is negative. A polarity determiner 14 that outputs a real number of −π or less, and an adder 15 that adds the output of the polarity determiner 14 and the output of the arctangent unit 12 are further provided.

【0015】該加算器15の出力より入力信号の周波数
誤差を検出するように構成した周波数誤差検出器であ
る。この構成により、線形領域の範囲を前記請求項1の
場合に比し2倍に拡大でき、その範囲の誤差検出の精度
が向上するのでより高速な引込が可能となる。
A frequency error detector configured to detect the frequency error of the input signal from the output of the adder 15. With this configuration, the range of the linear region can be doubled as compared with the case of the first aspect, and the accuracy of error detection in the range is improved, so that the pull-in can be performed at a higher speed.

【0016】請求項3の発明は、図3に示すように請求
項1記載の周波数誤差検出器において、加算器10の出
力が正ならば“0”を出力し、加算器10の出力が負で
あるときには、減算器9の出力が正であればπ/2以上
の実数を、減算器9の出力が負であれば−π/2以下の
実数を出力する極性判定器17と、
According to a third aspect of the present invention, as shown in FIG. 3, in the frequency error detector according to the first aspect, "0" is output if the output of the adder 10 is positive, and the output of the adder 10 is negative. When the output of the subtracter 9 is positive, a real number of π / 2 or more is output, and when the output of the subtractor 9 is negative, a polarity determiner 17 that outputs a real number of −π / 2 or less,

【0017】該極性判定器17の出力が“0”の場合に
は、逆正接器12の出力を選択し、極性判定器17の出
力が“0”以外の場合には、そのときの極性判定器17
の出力を選択するセレクタ18とを更に設け、該セレク
タ18の出力より入力信号の周波数誤差を検出するよう
に構成した周波数誤差検出器である。
When the output of the polarity determiner 17 is "0", the output of the arc tangent unit 12 is selected. When the output of the polarity determiner 17 is other than "0", the polarity determination at that time is selected. Bowl 17
Is further provided with a selector 18 for selecting the output of, and a frequency error detector configured to detect the frequency error of the input signal from the output of the selector 18.

【0018】請求項4の発明は、図3に示す構成におい
て、セレクタの動作を請求項3の発明とは異なるように
したものである。すなわち、この発明は、請求項1記載
の周波数誤差検出器において、加算器10の出力が正な
らば“0”を出力し、加算器10の出力が負であるとき
には、
According to a fourth aspect of the invention, in the configuration shown in FIG. 3, the operation of the selector is different from that of the third aspect of the invention. That is, according to the present invention, in the frequency error detector according to claim 1, "0" is output when the output of the adder 10 is positive, and when the output of the adder 10 is negative,

【0019】減算器9の出力が正であれば、極性が正で
あることを示す値の信号を、また、減算器9の出力が負
であれば、極性が負であることを示す値の信号を出力す
る極性判定器17と、該極性判定器17の出力が“0”
の場合には、逆正接器12の出力を選択し、極性判定器
17の出力が“0”以外の場合には、
If the output of the subtractor 9 is positive, a signal of a value indicating that the polarity is positive, and if the output of the subtractor 9 is negative, the value of a value indicating that the polarity is negative is indicated. The polarity determiner 17 that outputs a signal and the output of the polarity determiner 17 are “0”
In the case of, the output of the arctangent unit 12 is selected, and when the output of the polarity determiner 17 is other than “0”,

【0020】そのときの極性判定器17の出力の極性が
正であればπ/2以上の実数を、極性判定器17の出力
の極性が負であれば−π/2以下の実数を出力するセレ
クタ18とを更に設け、該セレクタ18の出力より入力
信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出器である。
請求項3、請求項4の発明では、周波数誤差検出特性の
誤差検出範囲の面積を大とすることができるので、高速
引込が容易になる。
If the polarity of the output of the polarity determiner 17 at that time is positive, a real number of π / 2 or more is output, and if the polarity of the output of the polarity determiner 17 is negative, a real number of -π / 2 or less is output. A frequency error detector that further includes a selector 18 and detects a frequency error of an input signal from the output of the selector 18.
In the inventions of claims 3 and 4, the area of the error detection range of the frequency error detection characteristic can be made large, so that high-speed pull-in becomes easy.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の第1
の例を示す図であって、本発明による周波数誤差検出器
の構成の例を示している。(本例は請求項1に対応す
る)同図において、受信信号の同相成分は入力端子1に
入力される。受信信号の直交成分は入力端子2に入力さ
れる。受信信号の同相成分はsin(Δωt+θ)、直
交成分はcos(Δωt+θ)と表わされる。入力端子
1の出力は遅延素子3で時間τ1 だけ遅延され、入力端
子2の出力は遅延端子4で時間τ1 だけ遅延される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is a figure showing an example of and showing an example of composition of a frequency error detector by the present invention. In this figure (this example corresponds to claim 1), the in-phase component of the received signal is input to the input terminal 1. The quadrature component of the received signal is input to the input terminal 2. The in-phase component of the received signal is represented by sin (Δωt + θ), and the quadrature component is represented by cos (Δωt + θ). The output of the input terminal 1 is delayed by the delay element 3 for a time τ 1 , and the output of the input terminal 2 is delayed by the delay terminal 4 for a time τ 1 .

【0022】入力端子1の出力と遅延素子4の出力は乗
算器5で乗算され、入力端子2の出力と遅延素子3の出
力は乗算器6で乗算され、乗算器5の出力と乗算器6の
出力は減算器9に入力される。ここで、乗算器5の出力
をFa (t)、乗算器6の出力をFb (t)とすると、
それぞれ次式で表わされる。
The output of the input terminal 1 and the output of the delay element 4 are multiplied by the multiplier 5, the output of the input terminal 2 and the output of the delay element 3 are multiplied by the multiplier 6, and the output of the multiplier 5 and the multiplier 6 Is output to the subtractor 9. Here, if the output of the multiplier 5 is F a (t) and the output of the multiplier 6 is F b (t),
Each is expressed by the following equation.

【0023】Fa (t)=sin(Δωt+θ)・co
s(Δω(t+τ1 )+θ) Fb (t)=cos(Δωt+θ)・sin(Δω(t
+τ1 )+θ)
F a (t) = sin (Δωt + θ) · co
s (Δω (t + τ 1 ) + θ) F b (t) = cos (Δωt + θ) · sin (Δω (t
+ Τ 1 ) + θ)

【0024】減算器27は上式のFa (t)とF
b (t)の差を出力する。その結果、減算器27の出力
はsinΔωτ1 となる。さらに、入力端子1の出力と
遅延素子3の出力は乗算器7で乗算され、入力端子2の
出力と遅延素子4の出力は乗算器8で乗算され、乗算器
7の出力と乗算器8の出力は加算器10に入力される。
ここで、乗算器7の出力をFc (t)、乗算器8の出力
をFd (t)とすると、それぞれ次式で表わされる。
The subtracter 27 uses F a (t) and F in the above equation.
Output the difference of b (t). As a result, the output of the subtractor 27 becomes sin Δωτ 1 . Further, the output of the input terminal 1 and the output of the delay element 3 are multiplied by the multiplier 7, the output of the input terminal 2 and the output of the delay element 4 are multiplied by the multiplier 8, and the output of the multiplier 7 and the multiplier 8 The output is input to the adder 10.
Here, when the output of the multiplier 7 is F c (t) and the output of the multiplier 8 is F d (t), they are respectively expressed by the following equations.

【0025】Fc (t)=sin(Δωt+θ)・si
n(Δω(t+τ1 )+θ) Fd (t)=cos(Δωt+θ)・cos(Δω(t
+τ1 )+θ)
F c (t) = sin (Δωt + θ) · si
n (Δω (t + τ 1 ) + θ) F d (t) = cos (Δωt + θ) · cos (Δω (t
+ Τ 1 ) + θ)

【0026】加算器10は上式のFc (t)とF
d (t)の和を出力する。その結果、加算器10の出力
はcosΔωτ1 となる。減算器9の出力sinΔωτ
1 は、加算器10の出力cosΔωτ1 により除算器1
1で除算される。除算器11の出力は逆正接器12に入
力され、逆正接器12は除算器11の出力の逆正接を求
めて出力する。その結果、出力される値はΔωτ1 とな
る。逆正接器12の出力が端子13から出力されて本検
出器の出力となるが、この出力から周波数誤差が求めら
れる。
The adder 10 has F c (t) and F in the above equation.
Output the sum of d (t). As a result, the output of the adder 10 becomes cos Δωτ 1 . Output of subtractor 9 sin Δωτ
1 is a divider 1 by the output cos Δωτ 1 of the adder 10.
It is divided by 1. The output of the divider 11 is input to the arctangent unit 12, which calculates and outputs the arctangent of the output of the divider 11. As a result, the output value is Δωτ 1 . The output of the arc tangent unit 12 is output from the terminal 13 and becomes the output of the present detector, and the frequency error is obtained from this output.

【0027】図4に本発明の実施の形態の第1の例の周
波数誤差検出特性を示す。同図では比較のため、従来の
クロスプロダクト型周波数弁別器の線形領域をBとして
示している。従来方式のクロスプロダクト型周波数弁別
器の周波数誤差検出特性は、sinΔωτ1 となるので
周波数誤差に対する線形領域が狭い。
FIG. 4 shows the frequency error detection characteristic of the first example of the embodiment of the present invention. For comparison, the linear region of the conventional cross product type frequency discriminator is shown as B in FIG. Since the frequency error detection characteristic of the conventional cross product type frequency discriminator is sin Δωτ 1 , the linear region for the frequency error is narrow.

【0028】それに対して本発明の実施の形態の第1の
例の検出器出力はΔωτ1 となるので、周波数誤差に対
する線形領域が−π/2≦Δωτ1 ≦π/2となり、従
来のクロスプロダクト型周波数弁別器に比べて線形領域
が、かなり拡大していることが分かる。
On the other hand, since the detector output of the first example of the embodiment of the present invention is Δωτ 1 , the linear region for the frequency error is −π / 2 ≦ Δωτ 1 ≦ π / 2, and the conventional cross It can be seen that the linear region is considerably expanded compared to the product type frequency discriminator.

【0029】図2は本発明の実施の形態の第2の例を示
す図であって、本発明による周波数誤差検出器の構成の
例を示している。(本例は請求項2に対応する)同図に
おいて、逆正接器12の出力までは図1と同様である。
すなわち、逆正接器12の出力はΔωτ1 となり、図4
より周波数誤差に対する線形領域は−π/2≦Δωτ1
≦π/2である。
FIG. 2 is a diagram showing a second example of the embodiment of the present invention, showing an example of the configuration of the frequency error detector according to the present invention. In this figure (this example corresponds to claim 2), the output up to the arctangent unit 12 is the same as in FIG.
That is, the output of the arctangent unit 12 becomes Δωτ 1 ,
More linear region for frequency error is -π / 2 ≤ Δωτ 1
≦ π / 2.

【0030】この線形領域をさらに拡大するため、減算
器9の出力と加算器10の出力の極性を判定する極性判
定器14を用いる。減算器9の出力と加算器10の出力
が極性判定器14に入力される。このとき、減算器9の
出力はsinΔωτ1 、加算器10の出力はcosΔω
τ1 で表わされる。
In order to further expand this linear region, the polarity determiner 14 for determining the polarity of the output of the subtracter 9 and the output of the adder 10 is used. The output of the subtractor 9 and the output of the adder 10 are input to the polarity determiner 14. At this time, the output of the subtractor 9 is sin Δωτ 1 , and the output of the adder 10 is cos Δω
It is represented by τ 1 .

【0031】極性判定器14は減算器9の出力と、si
nΔωτ1 と加算器10の出力、cosΔωτ1 を用
い、極性判定を行なう。上記実施の形態の第2の例の極
性判定法を“表1”に示す。“表1”において、減算器
9の出力の±との表示はそれが+でも−でも良いことを
示している。この表示方法は以下に説明する他の表にお
いても同様である。
The polarity determiner 14 outputs the output of the subtractor 9 and si
The output of Enuderutaomegatau 1 and the adder 10, with Cosderutaomegatau 1, the polarity determination. The polarity determination method of the second example of the above embodiment is shown in "Table 1". In Table 1, the sign ± of the output of the subtractor 9 indicates that it may be + or −. This display method is the same in the other tables described below.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】この表に示すように加算器10の出力(c
osΔωτ1 )が正ならば極性判定器14から“0”が
出力され、加算器10の出力(cosΔωτ1 )が負の
場合には、減算器9の出力(sinΔωτ1 )の極性に
より極性判定を行なう。すなわち、減算器9の出力(s
inΔωτ1 )が正ならπが、負ならば−πが極性判定
器14から出力される。極性判定器14の出力と逆正接
器12の出力は加算器15で加算され、加算器15の出
力が本周波数誤差検出器の出力として端子16より出力
される。
As shown in this table, the output (c
If osΔωτ 1 ) is positive, "0" is output from the polarity determiner 14, and if the output of the adder 10 (cosΔωτ 1 ) is negative, the polarity is determined by the polarity of the output of the subtractor 9 (sin Δωτ 1 ). To do. That is, the output (s
If inΔωτ 1 ) is positive, π is output, and if negative, −π is output from the polarity determiner 14. The output of the polarity determiner 14 and the output of the arctangent 12 are added by the adder 15, and the output of the adder 15 is output from the terminal 16 as the output of the frequency error detector.

【0034】そして、この出力より周波数誤差が求めら
れる。すなわち、本例の周波数誤差検出器における極性
判定法はcosΔωτ1 が負となる−π≦Δωτ1 ≦−
π/2とπ/2≦Δωτ1 ≦πの範囲において極性判定
器14の出力をπまたは−πにし、その値を逆正接器1
2の出力に加えることによって線形領域の拡大を図り、
高速引込を可能にするものである。
Then, the frequency error is obtained from this output. That is, in the polarity determination method in the frequency error detector of this example, cos Δωτ 1 becomes negative −π ≦ Δωτ 1 ≦ −
In the range of π / 2 and π / 2 ≦ Δωτ 1 ≦ π, the output of the polarity determiner 14 is set to π or −π, and the value is set to the arctangent unit 1.
The linear region is expanded by adding to the output of 2.
It enables high-speed retraction.

【0035】図5に本例の周波数誤差検出器出力特性を
示す。先の第1の例に比べて、線形領域の範囲(同図に
英字符号Cで示している)が、2倍に拡大していること
が分かる。
FIG. 5 shows the output characteristic of the frequency error detector of this example. It can be seen that the range of the linear region (indicated by the letter C in the figure) is doubled as compared with the first example.

【0036】図3は本発明の実施の形態の第3の例を示
す図であって、本発明による周波数誤差検出器の構成の
例を示している。(本例は請求項3に対応する)同図に
おいて、逆正接器12の出力までは図1で示した本発明
の実施の形態の第1の例の場合と同様である。
FIG. 3 is a diagram showing a third example of the embodiment of the present invention, showing an example of the configuration of the frequency error detector according to the present invention. In this figure (this example corresponds to claim 3), the output up to the arctangent unit 12 is the same as in the first example of the embodiment of the present invention shown in FIG.

【0037】すなわち、逆正接器12の出力はΔωτ1
となり、図4より周波数誤差に対する線形領域は−π/
2≦Δωτ1 ≦π/2である。減算器9と加算器10の
出力が極性判定器17に入力される。このとき、減算器
9の出力はsinΔωτ1 、加算器10の出力はcos
Δωτ1 で表わされる。極性判定器17は減算器9、s
inΔωτ1 と加算器10、cosΔωτ1 の出力を用
い、極性判定を行なう。“表2”に本検出器の極性判定
法とセレクタの動作を示す。
That is, the output of the arctangent unit 12 is Δωτ 1
From Fig. 4, the linear region for frequency error is -π /
2 ≦ Δωτ 1 ≦ π / 2. The outputs of the subtractor 9 and the adder 10 are input to the polarity determiner 17. At this time, the output of the subtractor 9 is sin Δωτ 1 , and the output of the adder 10 is cos.
It is represented by Δωτ 1 . The polarity determiner 17 is a subtractor 9, s
The polarity determination is performed using the output of inΔωτ 1 and the adder 10 and cos Δωτ 1 . "Table 2" shows the polarity determination method of this detector and the operation of the selector.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】この表に示すように、加算器10出力(の
cosΔωτ1 )が正ならば極性判定器17から“0”
が出力され、加算器10出力(cosΔωτ1 )が負の
場合には、減算器9の出力(sinΔωτ1 )の極性に
より極性判定を行なう。すなわち、減算器9の出力(s
inΔωτ1 )が正ならπが、負ならば−πが極性判定
器17から出力される。極性判定器17の出力と逆正接
器12の出力はセレクタ18に入力される。セレクタ1
8は極性判定器17の出力に応じて信号を選択し出力す
る。
As shown in this table, when the output (of cos Δωτ 1 ) of the adder 10 is positive, the polarity determiner 17 outputs "0".
Is output and the output of the adder 10 (cos Δωτ 1 ) is negative, the polarity is determined by the polarity of the output of the subtractor 9 (sin Δωτ 1 ). That is, the output (s
If inΔωτ 1 ) is positive, π is output, and if negative, −π is output from the polarity determiner 17. The output of the polarity determiner 17 and the output of the arctangent unit 12 are input to the selector 18. Selector 1
8 selects and outputs a signal according to the output of the polarity determiner 17.

【0040】極性判定器17の出力が“0”ならば逆正
接器12の出力を、極性判定器17の出力がπまたは−
πならば極性判定器17の出力を選択し、セレクタの出
力とする。このセレクタ18の出力が本周波数誤差検出
器の出力となる。そして、この出力から周波数誤差が求
められる。
If the output of the polarity determiner 17 is "0", the output of the arctangent unit 12 is output, and the output of the polarity determiner 17 is π or-.
If π, the output of the polarity determiner 17 is selected and used as the output of the selector. The output of this selector 18 becomes the output of this frequency error detector. Then, the frequency error is obtained from this output.

【0041】すなわち、本周波数誤差検出器の第3の例
における極性判定およびセレクタ動作は、−π/2≦Δ
ωτ1 ≦π/2では逆正接器12の出力を、−π≦Δω
τ1≦−π/2およびπ/2≦Δωτ1 ≦πの範囲にお
いて、それぞれ極性判定器17の出力の値を出力するこ
とにより周波数誤差検出特性の面積を大きくし、高速引
込を可能にするものである。
That is, the polarity determination and selector operation in the third example of this frequency error detector is -π / 2 ≦ Δ.
When ωτ 1 ≦ π / 2, the output of the arctangent unit 12 is −π ≦ Δω
In τ 1 ≦ -π / 2 and π / 2 ≦ Δωτ range of 1 ≦ [pi, respectively by increasing the area of the frequency error detection characteristics by outputting the value of the output of the polarity detector 17, enables fast pull It is a thing.

【0042】“表2”において極性判定器17の出力が
πおよび−πの場合にセレクタ18の出力をπおよび−
πとしているが、極性判定器17の出力およびセレクタ
18の出力を他の値としても同様の効果は得られる。図
6に本例の検出器出力特性を示す。
In Table 2, when the output of the polarity determiner 17 is π and −π, the output of the selector 18 is π and −.
Although π is set, the same effect can be obtained by setting the output of the polarity determiner 17 and the output of the selector 18 to other values. FIG. 6 shows the detector output characteristic of this example.

【0043】図3に基づいて説明した本発明の実施の形
態の第3の例では、加算器10の出力が負の場合に、極
性判定器17が、減算器9の出力の極性に基づいて特性
を示す信号を出力し、セレクタ18がこれに対応する予
め定めた一定値を出力するように構成することもでき
る。これを本発明の実施の形態の第4の例として説明す
る。(この例は請求項4の発明に対応する)“表3”に
この場合の極性判定法とセレクタの動作を示す。
In the third example of the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 3, when the output of the adder 10 is negative, the polarity determiner 17 determines the polarity of the output of the subtractor 9. It is also possible to output a signal indicating the characteristic, and the selector 18 to output a predetermined constant value corresponding thereto. This will be described as a fourth example of the embodiment of the present invention. (This example corresponds to the invention of claim 4) "Table 3" shows the polarity determination method and the operation of the selector in this case.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】この表に示すように、加算器10の出力
(cosΔωτ1 )が正ならば極性判定器17から
“0”が出力され、加算器10の出力(cosΔω
τ1 )が負の場合には、減算器9の出力(sinΔωτ
1 )の極性により極性判定を行なう。すなわち、減算器
9の出力(sinΔωτ1 )が正なら“1”が、負なら
ば“−1”が極性判定器17から出力される。そして、
極性判定器17の出力と逆正接器12の出力はセレクタ
18に入力される。
As shown in this table, if the output of the adder 10 (cos Δωτ 1 ) is positive, the polarity determiner 17 outputs “0”, and the output of the adder 10 (cos Δω
When τ 1 ) is negative, the output of the subtractor 9 (sin Δωτ
The polarity is judged by the polarity of 1 ). That is, if the output (sin Δωτ 1 ) of the subtracter 9 is positive, “1” is output from the polarity determiner 17, and “−1” is output from the polarity determiner 17. And
The output of the polarity determiner 17 and the output of the arctangent unit 12 are input to the selector 18.

【0046】セレクタは極性判定器17の出力に応じて
信号を選択する。すなわち、極性判定器17の出力が
“0”ならば逆正接器12の出力を、極性判定器17の
出力が“1”または“−1”ならば極性判定器17の出
力の極性に応じた一定値を選択し、セレクタの出力とす
る。このセレクタ18の出力が本周波数誤差検出器の出
力となる。そして、この出力から周波数誤差が求められ
る。
The selector selects a signal according to the output of the polarity determiner 17. That is, if the output of the polarity determiner 17 is "0", the output of the arc tangent unit 12 is determined, and if the output of the polarity determiner 17 is "1" or "-1", the polarity of the output of the polarity determiner 17 is determined. Select a certain value and use it as the output of the selector. The output of this selector 18 becomes the output of this frequency error detector. Then, the frequency error is obtained from this output.

【0047】すなわち、本周波数誤差検出器の第3の例
における極性判定およびセレクタ動作は、−π/2≦Δ
ωτ1 ≦π/2では逆正接器12の出力を、−π≦Δω
τ1≦−π/2およびπ/2≦Δωτ1 ≦πの範囲にお
いて、それぞれある一定値(例えばπ)を出力すること
により周波数誤差検出特性の面積を大きくし、高速引込
を可能にしている。
That is, the polarity determination and selector operation in the third example of this frequency error detector is -π / 2 ≦ Δ.
When ωτ 1 ≦ π / 2, the output of the arctangent unit 12 is −π ≦ Δω
In τ 1 ≦ -π / 2 and π / 2 ≦ Δωτ range of 1 ≦ [pi, increasing the area of the frequency error detection characteristics by outputting a certain value, respectively (e.g. [pi), which enables high-speed pull .

【0048】本例の検出器の出力特性は先に説明した第
3の例の場合と同様であり、図6に示すようになる。ま
た、前掲の“表3”において極性判定器17の出力が
“1”および“−1”の場合にセレクタ18の出力をπ
および−πとしているが、極性判定器17の出力および
セレクタ18の出力を他の値としても同様の効果が得ら
れる。
The output characteristic of the detector of this example is similar to that of the third example described above, and is as shown in FIG. Further, in the above-mentioned “Table 3”, when the output of the polarity determiner 17 is “1” and “−1”, the output of the selector 18 is π.
However, the same effect can be obtained by setting the output of the polarity determiner 17 and the output of the selector 18 to other values.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周波数誤差が避けられないため周波数制御を必要とする
ような系において、発生した周波数誤差に対して、これ
を検出する周波数誤差検出器の線形領域を拡大すること
ができる。従って、従来方式を用いた場合には線形領域
から外れてしまうような大きな周波数誤差に対しても高
速引込を可能と成し得る利点がある。
As described above, according to the present invention,
In a system that requires frequency control because frequency errors are unavoidable, it is possible to expand the linear region of the frequency error detector that detects the frequency error that has occurred. Therefore, when the conventional method is used, there is an advantage that high-speed pull-in can be performed even for a large frequency error that deviates from the linear region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態の第1の例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a first example of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の第2の例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a second example of the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の第3の例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a third example of an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の第1の例の周波数誤差検
出特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a frequency error detection characteristic of the first example of the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態の第2の例の周波数誤差検
出特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing frequency error detection characteristics of the second example of the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態の第3の例の周波数誤差検
出特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a frequency error detection characteristic of the third example of the embodiment of the present invention.

【図7】従来のクロスプロダクト周波数弁別器の構成の
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional cross product frequency discriminator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 入力端子 3,4 遅延素子 5〜8 乗算器 9 減算器 10,15 加算器 11 除算器 12 逆正接器 13,16,19 出力端子 17 極性判定器 18 セレクタ 1, 2 input terminals 3, 4 delay elements 5-8 multipliers 9 subtractors 10, 15 adders 11 dividers 12 arctangents 13, 16, 19 output terminals 17 polarity determiners 18 selectors

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号の同相成分(sin(Δωt+
θ))を時間τ1 だけ遅延させる遅延素子(3)と、 前記入力信号の直交成分(cos(Δωt+θ))を時
間τ1 だけ遅延させる遅延素子(4)と、 該遅延素子(4)の出力と前記入力信号の同相成分を乗
算する乗算器(5)と、 前記遅延素子(3)の出力と前記入力信号の直交成分を
乗算する乗算器(6)と、 該乗算器(6)の出力と前記乗算器(5)の出力の差を
求めて出力する減算器(9)と、 前記遅延素子(3)の出力と前記入力信号の同相成分を
乗算する乗算器(7)と、 前記遅延素子(4)の出力と前記入力信号の直交成分を
乗算する乗算器(8)と、 該乗算器(8)の出力と前記乗算器(7)の出力を加算
する加算器(10)と、 前記減算器(9)の出力を前記加算器(10)の出力で
除算する除算器(11)と、 該除算器(11)の出力の逆正接を出力する逆正接器
(12)とを有し、 該逆正接器(12)の出力より入力信号の周波数誤差を
検出することを特徴とする周波数誤差検出器。
1. An in-phase component of an input signal (sin (Δωt +
a delay element (3) for delaying theta)) by the time tau 1, and the quadrature component of the input signal (cos (Δωt + θ)) only time tau 1 delay delaying device (4), the delay element (4) A multiplier (5) for multiplying the output and the in-phase component of the input signal; a multiplier (6) for multiplying the output of the delay element (3) and the quadrature component of the input signal; A subtractor (9) for obtaining and outputting a difference between an output and an output of the multiplier (5); a multiplier (7) for multiplying an output of the delay element (3) and an in-phase component of the input signal; A multiplier (8) for multiplying the output of the delay element (4) and the quadrature component of the input signal; and an adder (10) for adding the output of the multiplier (8) and the output of the multiplier (7). A divider (11) for dividing the output of the subtractor (9) by the output of the adder (10), and the divider A frequency error detector having an arctangent (12) for outputting the arctangent of the output of (11), and detecting the frequency error of the input signal from the output of the arctangent (12).
【請求項2】 請求項1記載の周波数誤差検出器におい
て、 加算器(10)の出力が正ならば“0”を出力し、加算
器(10)の出力が負であるときには、減算器(9)の
出力が正であればπ以上の実数を、減算器(9)の出力
が負であれば−π以下の実数を出力する極性判定器(1
4)と、 該極性判定器(14)の出力と逆正接器(12)の出力
を加算する加算器(15)とを更に設け、 該加算器(15)の出力より入力信号の周波数誤差を検
出することを特徴とする周波数誤差検出器。
2. The frequency error detector according to claim 1, wherein when the output of the adder (10) is positive, "0" is output, and when the output of the adder (10) is negative, the subtractor ( If the output of 9) is positive, a real number of π or more is output. If the output of the subtractor (9) is negative, a real number of −π or less is output.
4) and an adder (15) for adding the output of the polarity determiner (14) and the output of the arctangent unit (12) are further provided, and the frequency error of the input signal is output from the output of the adder (15). A frequency error detector characterized by detecting.
【請求項3】 請求項1記載の周波数誤差検出器におい
て、 加算器(10)の出力が正ならば“0”を出力し、加算
器(10)の出力が負であるときには、減算器(9)の
出力が正であればπ/2以上の実数を、減算器(9)の
出力が負であれば−π/2以下の実数を出力する極性判
定器(17)と、 該極性判定器(17)の出力が“0”の場合には、逆正
接器(12)の出力を選択し、極性判定器(17)の出
力が“0”以外の場合には、そのときの極性判定器(1
7)の出力を選択するセレクタ(18)とを更に設け、 該セレクタ(18)の出力より入力信号の周波数誤差を
検出することを特徴とする周波数誤差検出器。
3. The frequency error detector according to claim 1, wherein when the output of the adder (10) is positive, "0" is output, and when the output of the adder (10) is negative, the subtractor ( A polarity determiner (17) that outputs a real number of π / 2 or more if the output of 9) is positive, and a real number of −π / 2 or less if the output of the subtractor (9) is negative; When the output of the device (17) is "0", the output of the arc tangent device (12) is selected, and when the output of the polarity determiner (17) is other than "0", the polarity determination at that time is selected. Bowl (1
A frequency error detector characterized by further comprising a selector (18) for selecting the output of 7) and detecting the frequency error of the input signal from the output of the selector (18).
【請求項4】 請求項1記載の周波数誤差検出器におい
て、 加算器(10)の出力が正ならば“0”を出力し、加算
器(10)の出力が負であるときには、減算器(9)の
出力が正であれば、極性が正であることを示す値の信号
を、また、減算器(9)の出力が負であれば、極性が負
であることを示す値の信号を出力する極性判定器(1
7)と、 該極性判定器(17)の出力が“0”の場合には、逆正
接器(12)の出力を選択し、極性判定器(17)の出
力が“0”以外の場合には、そのときの極性判定器(1
7)の出力の極性が正であればπ/2以上の実数を、極
性判定器(17)の出力の極性が負であれば−π/2以
下の実数を出力するセレクタ(18)とを更に設け、 該セレクタ(18)の出力より入力信号の周波数誤差を
検出することを特徴とする周波数誤差検出器。
4. The frequency error detector according to claim 1, wherein when the output of the adder (10) is positive, “0” is output, and when the output of the adder (10) is negative, the subtractor ( If the output of 9) is positive, a signal of a value indicating that the polarity is positive, and if the output of the subtractor (9) is negative, a signal of a value indicating that the polarity is negative. Output polarity determiner (1
7) and when the output of the polarity determiner (17) is "0", the output of the arc tangent unit (12) is selected, and when the output of the polarity determiner (17) is other than "0" Is the polarity determiner (1
If the polarity of the output of 7) is positive, a real number of π / 2 or more is output. If the polarity of the output of the polarity determiner (17) is negative, a selector (18) that outputs a real number of −π / 2 or less is used. A frequency error detector, further comprising a frequency error detector for detecting an input signal frequency error from the output of the selector (18).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038801A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Fujitsu Ltd Frequency offset monitoring apparatus and coherent optical receiver

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