JPH09233139A - 自動周波数制御装置 - Google Patents

自動周波数制御装置

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JPH09233139A
JPH09233139A JP8032533A JP3253396A JPH09233139A JP H09233139 A JPH09233139 A JP H09233139A JP 8032533 A JP8032533 A JP 8032533A JP 3253396 A JP3253396 A JP 3253396A JP H09233139 A JPH09233139 A JP H09233139A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信PSK波の復調時に、加わる雑音が大き
くなった(C/Nが悪化した)場合でも、ローカル周波
数ずれの大きさに応じた制御速度で、望ましいローカル
周波数に素早く引き込むことのできる自動周波数制御方
式を提供する。 【解決手段】 位相ずれのデータを位相ずれの大きさと
位相ずれの方向とを別々に処理するために、位相ずれの
大きさ情報のみを取り出す手段6と、位相ずれの大きさ
のみを平均化する手段8と、位相ずれ方向の情報のみを
取り出す手段7と、位相ずれ方向の情報の多数決をとり
多い方の方向を選択する手段9とを有する。これ等平均
値と多数決とに従ってローカル発生部の周波数を制御す
る。これによって、C/Nが悪化した場合でも、ローカ
ル周波数ずれの大きさに対応した速度で、制御を行うこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動周波数制御装置
に関し、特に受信PSK波をローカル周波数を用いて直
交復調し、これ等直交復調出力の位相ずれを検出してこ
の位相ずれに応じてローカル周波数を制御するようにし
た自動周波数制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の自動周波数制御機能を有
する受信PSK波のディジタル復調装置の例を、図7の
ブロック図に示している。図7において、受信PSK波
は直交復調部1へ入力されてローカル発生部11から発
生されるローカル周波数を用いて直交復調される。
【0003】この直交復調部1は、図8に示す如く、受
信PSK波を同相で2分配する0度2分配器101と、
ローカル周波数を直交2分配する90度2分配器103
と、PSK波とローカル周波数の正相分との乗算をなす
乗算器102と、PSK波とローカル周波数の直交分と
の乗算をなす乗算器104とを有している。
【0004】こうして直交復調された復調信号はLPF
(ローパスフィルタ)2a,2bを介してA/D変換器
3a,3bへ夫々入力され、デジタル化される。これ等
デジタル信号は復調部4においてIデータとQデータと
に夫々復調され導出されることになる。
【0005】これ等Iデータ及びQデータは位相ずれ検
出部5へ入力され、これ等両データに基づいて位相ずれ
が検出される。この位相ずれの検出方法としては、例え
ば、これ等両データを基に図2に示す如き位相平面上で
の信号点配置(コンスタレーション)を描き、本来の位
置(図2(A)の黒点位置)からの位相ずれδθ(図2
(B)参照)を各データ毎に算出して行われる。
【0006】平均化回路部12において、これ等各々の
位相ずれデータを平均化し、周波数制御データ生成部1
0にてローカル発生部11の周波数制御用データに変換
することにより、ローカル周波数の制御が行われるよう
になっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の自動周
波数制御方式では、加わる雑音が大きくなる(C/Nが
悪化する)と、周波数制御速度が遅くなって引込み時間
が長くなるという欠点がある。
【0008】その理由は、例えばQPSKを使用した伝
送システムの場合、データの位相ずれは±45度の範囲
でしか考えることができないが、ローカル周波数がずれ
た状態でC/Nが悪化すると、図3(B)に示すよう
に、±45度を越えるデータが生じるようになる。この
±45度を越えた位相ずれデータは、図4(B)の位相
ずれ度数分布に示すように、逆方向の位相ずれデータと
して扱われてしまう。このため、単純に位相ずれデータ
をそのまま平均化すると、この逆方向の位相ずれデータ
により、位相ずれデータの平均値が下がり、周波数制御
の速度を遅くしてしまう。
【0009】尚、特開平2−222343号公報には、
位相ずれデータの平均化速度をデジタル復調部からの復
調データのレベルに応じて変化させる技術が開示されて
いるが、位相ずれデータをそのまま平均化する点におい
ては、図7に示した従来例と同様である。
【0010】また、特開昭58−210713号公報で
は、位相ずれのデータを連続的に使用せず、ある条件を
満足する場合のみ使用してローカル周波数を制御する技
術が開示されているが、位相ずれデータをそのまま平均
化する点において、図7に示した従来例と同様である。
【0011】本発明の目的は、受信側ローカル周波数を
送信側のそれと素早く一致させることができる様にした
自動周波数制御装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、受信P
SK波をローカル周波数を用いて直交復調し、これ等直
交復調出力の位相ずれを検出してこの位相ずれに応じて
前記ローカル周波数を制御するようにした自動周波数制
御装置であって、前記直交復調出力の位相ずれの大きさ
及びその方向を検出する位相ずれ検出手段と、前記位相
ずれの大きさの所定期間における平均値を算出する平均
値算出手段と、前記ずれの方向の所定期間における多数
決をとる多数決手段と、前記平均値と前記多数決とに従
って前記ローカル周波数の制御データを生成する制御デ
ータ生成手段とを含むこを特徴とする自動周波数制御装
置が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の作用を述べると、本発明
の自動周波数制御方式は、位相ずれのデータを位相ずれ
の大きさと位相ずれの方向とを別々に処理する。位相ず
れの大きさ情報のみを取り出し、一定期間のデータを平
均化することによって、C/Nが悪化した場合でも、ロ
ーカルの周波数ずれの大きさに対応した速度で、制御を
行うことを可能にする。また、位相ずれ方向の情報のみ
を取り出し、同様に一定期間のデータの位相ずれ方向の
情報の多数決を取り、多い方の方向を選択することによ
って、制御する方向(周波数を下げる方向か、周波数を
上げる方向か)を確実に選択できる。
【0014】以下、図面を用いて本発明の実施例につい
て詳述する。
【0015】図1は本発明の実施例のブロック図であ
り、図7と同等部分は同一符号により示している。図1
において、例えばQPSK変調方式によりデジタル復調
された信号は、直交復調部1においてローカル発生部1
1の出力信号を用いて周波数変換され、互いに90度の
位相差をもつ2つの信号に変換される。これ等の信号
は、LPF2a,2bによって高周波成分が取り除か
れ、ベースバンド信号となる。
【0016】これ等の互いに90度の位相差を持つベー
スバンド信号は、A/D変換器3a,3b及びデジタル
復調器4によって、デジタルデータ(一方をIデータ,
他方をQデータと呼ぶ)に変換され、出力される。
【0017】位相ずれ検出部5では、これらのIデー
タ,Qデータを基に位相ずれデータを生成する。QPS
K変調方式を採用したシステムを考え、位相ずれ検出器
5の動作を図2,3を用いて説明する。
【0018】C/Nが良く、ローカルの周波数と合って
いる状態では、図2(A)の様なコンスタレーションと
なる。C/Nが良い状態のままで、ローカルの周波数が
ずれた場合には、コンスタレーションは図2(B)の様
に、δθだけ同図(A)を回転したものとなる。この回
転方向は、ローカル周波数のずれた方向により一意的に
決定される。
【0019】C/Nが悪い場合のコンスタレーション
は、C/Nが良い場合のコンスタレーションの信号点分
布を広くしたものとなる。図3(A)は、C/Nが悪
く、ローカル周波数が合っている状態でのコンスタレー
ションであり、図3(B)は、C/Nが悪く、ローカル
周波数がずれた状態でのコンスタレーションである。
【0020】位相ずれ検出部5では、一つ一つのデータ
について、本来あるべき位相からのずれδθの大きさと
方向(左回りを正、右回りを負)を合わせて位相ずれデ
ータとし、±45度フルスケールとした量子化を行って
出力する。図4(A)は、図3(A)の状態において、
連続する19個のデータを取り出し、4ビットで直線量
子化した場合の夫々の位相ずれデータの値に対する度数
分布を示している。また、図4(B)は、図3(B)の
状態において、連続する19個のデータを取り出し、4
ビットで量子化した場合のものである。
【0021】ずれの大きさ検出部6では、位相ずれデー
タの絶対値を取り出力する。平均化回路部8では、位相
ずれデータの絶対値を適度に平均化して出力する。例え
ば、図4の場合で考えると、(A)の場合の平均値は、 (3×1+2×2+1×4+0×5+1×4+2×2+
3×1)/19=1.16 となり、(B)の場合の平均値は、 (3×1+4×2+5×4+6×5+7×4+7×2+
6×1)/19=5.74 となる。
【0022】この平均化回路部8の平均化するデータの
数を大きくすると、位相ずれデータの変化に対し、出力
の変化を遅くすることができ、逆に平均化するデータを
少なくすると、出力の変化は速くすることができる。
【0023】一方、ずれの方向検出部7では、位相ずれ
データの符号部のみを取り出力する。通常の場合、位相
ずれ検出部5の位相ずれデータのMSB(最上位ビッ
ト)のみを出力することになる。
【0024】多数決回路9では、ある一定の数の入力デ
ータの中で、正のデータの数と負のデータの数をコンパ
レータで比較し、正のデータが多い場合と、負のデータ
が多い場合と、正のデータと負のデータが等しい場合
(概ね等しい場合でも良い)との3つの場合に夫々対応
した3ビットを出力する。
【0025】図4の場合で考えると、(A)の場合に
は、正のデータの数と負のデータの数とは同じであるの
で、正のデータの数と負のデータの数が等しいことを表
すビットに1を立てる。(B)の場合には、明らかに正
のデータの方が多いので、正のデータが多いことを表す
ビットに1を立てる。それ以外の場合、すなわち負のデ
ータが多い場合には、負のデータが多いことを示すビッ
トに1を立てる。
【0026】平均化と同様、多数決を行うデータの数を
大きくすると、出力データの変化速度は遅くなり、デー
タの数を少なくすると、出力データの変化は速くなる。
通常は、平均化を行うデータの数と合わせるが、異なっ
た範囲とすることも可能である。
【0027】周波数制御データ生成部10では、平均化
回路8と多数決回路部9のデータを合成し、ローカル発
生部11へ周波数制御データを出力する。多数決回路部
9の出力が、正のデータの数が多い場合には、平均化回
路部8の出力データに正の符号を付け周波数制御データ
を生成する。負のデータの数が多い場合には、平均化回
路部8の出力データに負の符号を付け周波数制御データ
を生成する。正のデータの数と負のデータの数が等しい
場合には、平均化回路部8の出力は無視し、周波数制御
データは変化させない。
【0028】ローカル発生部11では、周波数制御デー
タにより決定される周波数のローカル信号を発生し、直
交復調器1へ出力する。
【0029】以上のような動作をした場合、図4
(A),(B)夫々の状態において、ローカル周波数が
どのように変化するかを説明する。
【0030】先ず、図4(A)の場合は、平均化回路部
8の出力は[1.16]であるが、多数決回路部9の出
力が[正のデータの数と負のデータの数が等しい]とな
っているので、ローカル周波数は変化させない。
【0031】一方、図4(B)の場合は、平均化回路部
8の出力は[5.74]であり、多数決回路部9の出力
が、[正のデータの数が多い]となっているので、[+
5.74]に相当する制御電圧をローカル発生部11に
加える。これによって、比較的速い速度でローカルの周
波数が変化し、図4(A)の状態に素早く近付く。
【0032】この動作を図7の従来方式と比較すると、
従来方式では、位相ずれデータそのものを平均化するの
で、平均化回路部12の出力は、図4(A)の場合は、 (−3×1−2×2−1×4+0×5+1×4+2×2
+3×1)/19=0 となり、(B)の場合には、 (3×1+4×2+5×4+6×5+7×4−7×2−
6×1)/19=3.63 となる。
【0033】これより分かるように、図4(A)の場合
は、状態が変わらず同じ動作をするが、図4(B)の場
合には、従来方式の方がローカル周波数の変化速度が遅
く、この差はローカル周波数のずれが大きいときほど大
きくなる。
【0034】図1における位相ずれ検出部5の例として
は、ROM(リードオンリメモリ)で構成する回路が考
えられる。すなわち、デジタル復調部4からのIデータ
及びQデータをROMのアドレス入力とする。これ等各
アドレス対応に、予め算出して求められている位相ずれ
情報(大きさと符号)を量子化して、例えば8ビット程
度として格納しておく。
【0035】また、図1における周波数制御データ生成
部10の例としても基本的にROMを用いた構成とする
ことができ、図5,図6にその具体例を夫々示してい
る。
【0036】図5において、ROM51は平均化回路部
8の8ビット出力と、多数決回路部9の3ビット出力
と、後述するラッチ回路52の8ビット出力とをアドレ
ス入力とする。これ等各アドレス対応に、予め算出して
求められている周波数制御情報を、例えば8ビットデー
タとして格納しておく。
【0037】この周波数制御情報は、ラッチ回路52に
て一度ラッチされた後、D/A変換器53へ入力されて
アナログ周波数制御信号として出力される。ラッチ回路
52のラッチ出力はROM51のアドレスの一部として
供給されている。
【0038】多数決回路9の3ビット出力が正及び負の
両データが等しい(概ね等しい)ことを示した場合に
は、前述した如く、周波数制御データは変化させないよ
うにしていることから、この場合にはラッチ回路52の
出力を変化させないようにするために、ROM51の出
力をROMのアドレスの一部として、当該多数決回路部
9の出力が正,負データが等しいことを示したときに、
このラッチ回路52の出力をそのままROM51の出力
データとする様に、予めROM51に格納しておくもの
である。
【0039】この場合、多数決回路部9の出力3ビット
を全てROM51のアドレス入力としているが、この出
力3ビットのうち任意の2ビットを用いても良い。なぜ
ならば、多数決回路部9の多数決結果は、上記した如
く、正か,負か,どちらでもないかの3種(3ビット)
であることから、2ビットで充分これ等3種の状態は全
て表現できるからである。
【0040】図6は周波数制御データ生成部10の他の
例を示しており、ROM51のアドレス入力には、平均
化回路部8の8ビットと多数決回路部9の1ビット(図
では、正が多いことを示すビット)とを供給している。
【0041】そして、多数決回路部9の別の1ビット
(図では、負が多いことを示すビット)と先の正が多い
ことを示す1ビットとを2入力オア回路54へ供給し、
このオア回路54の出力Aをアンド回路55の開閉制御
に用いている。このアンド回路55はオア回路54の出
力Aに従ってラッチ回路52のラッチクロックCLKの
オンオフを行うものである。
【0042】オア回路54の出力Aでは、正のデータ数
と負のデータ数とが等しいときには“0”となるので、
アンド回路55によりラッチクロックCLKは停止し
て、ラッチ回路52のラッチ内容は変化せず、よってこ
の時は周波数制御データの変化はないことになる。
【0043】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、C/
Nが悪化した状態でも、ローカル周波数のずれの大きさ
に応じた速度でローカル周波数の制御を行うことがで
き、素早く受信側のローカル周波数を送信側のローカル
周波数と一致させることができるという効果がある。
【0044】その理由は、位相ずれのデータを位相ずれ
の大きさと位相ずれの方向とを別々に処理し、位相ずれ
の大きさ情報のみを取り出し、平均化するため、C/N
が悪化し、位相ずれデータの符号が反転した場合でも影
響を受けないため、ローカルの周波数ずれの大きさに対
応した速度で制御を行うことができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図である。
【図2】QPSK変調時の位相平面上における信号点配
置(コンスタレーション)を示し、(A)はローカル周
波数ずれがなくまたC/Nも良い場合、(B)はローカ
ル周波数がずれてC/Nは良い場合を夫々示す図であ
る。
【図3】(A)はローカル周波数ずれがなくC/Nは悪
い場合、(B)はローカル周波数がずれかつC/Nも悪
い場合を夫々示すコンスタレーションである。
【図4】位相ずれ検出器5における出力分布の例を示し
たもので、(A)はローカル周波数ずれがなくC/Nが
悪い場合、(B)はローカル周波数ずれがありかつC/
Nも悪い場合である。
【図5】周波数制御データ生成部10の一例を示す図で
ある。
【図6】周波数制御データ生成部10の他の例を示す図
である。
【図7】従来の自動周波数制御方式を示すブロック図で
ある。
【図8】直交復調部1の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 直交復調部 2a,2b LPF 3a,3b A/D変換部 4 デジタル復調部 5 位相ずれ検出部 6 ずれの大きさ検出部 7 ずれの方向検出部 8 平均化回路部 9 多数決回路部 10 周波数制御データ生成部 11 ローカル発生部 51 ROM 52 ラッチ 53 D/A変換部 54 オア回路 55 アンド回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信PSK波をローカル周波数を用いて
    直交復調し、これ等直交復調出力の位相ずれを検出して
    この位相ずれに応じて前記ローカル周波数を制御するよ
    うにした自動周波数制御装置であって、前記直交復調出
    力の位相ずれの大きさ及びその方向を検出する位相ずれ
    検出手段と、前記位相ずれの大きさの所定期間における
    平均値を算出する平均値算出手段と、前記ずれの方向の
    所定期間における多数決をとる多数決手段と、前記平均
    値と前記多数決とに従って前記ローカル周波数の制御デ
    ータを生成する制御データ生成手段とを含むこを特徴と
    する自動周波数制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御信号生成手段は、前記多数決手
    段の多数決結果が位相ずれの方向を示していない場合
    に、前記制御信号を変化せしめないよう構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の自動周波数制御装置。
  3. 【請求項3】 前記位相ずれ検出手段は、前記直交復調
    出力を夫々ディジタル復調したI及びQデータをアドレ
    ス入力とし、これ等アドレスに対応して予め位相ずれデ
    ータが格納されたメモリであることを特徴とする請求項
    1または2記載の自動周波数制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御信号生成手段は、前記平均値の
    データと前記多数決のデータとをアドレス入力とし、こ
    れ等アドレスに対応して予め前記制御データが格納され
    たメモリを有することを特徴とする請求項1〜3いずれ
    か記載の自動周波数制御装置。
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