JPH10112696A - 周波数制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェージングの影響を受けずに高精度に局部
発振周波数を制御する。 【解決手段】 入力されたスペクトル拡散されている受
信ベースバンド信号から無線チャネル特性を推定した
後、その推定結果であるチャネル推定値について、自己
相関を演算すると、その結果であるチャネル自己相関値
は、受信機におけるキャリア信号局部発振器の発振周波
数と、送信機での発振周波数との周波数誤差の単調関数
になっている。そして、チャネル推定、自己相関処理を
介した結果に応じて、キャリア信号局部発振器の発振周
波数を更新する。ここで、マルチパス無線チャネルの複
数パスについてチャネル推定、自己相関処理を行ない、
複数のチャネル自己相関値を合成した後、キャリア信号
局部発振器の発振周波数を更新制御することで、制御精
度を一段と高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散に
基づく通信システムの受信機におけるキャリア信号局部
発振器（以下、単に局部発振器と呼ぶ）の周波数を制御
する周波数制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、受信側で送信側搬送波と周波数
のみならず位相まで合った基準周波数を再生する代表的
な方法としては、次の文献に示すようなコスタスループ
が用いられている。

【０００３】文献：“ディジタル移動通信技術”、日本
工業技術センター発行、初版、１９８８年、第６４頁、
第６５頁 コスタスループでは、送信側の情報信号ｕ(t) と、搬送
波ｃｏｓ（ωc ・ｔ）（ωc は角周波数）の積を送信信
号ｕ(t) ・ｃｏｓ（ωc ・ｔ）として送信するときに、
受信側で受信するＡ・ｕ(t) ・ｃｏｓ（ωc ・ｔ）（Ａ
は振幅項）に対して、受信側発振器信号ｃｏｓ（ωc ・
ｔ＋φ）と、位相がそれよりπ／２だけずらした信号ｓ
ｉｎ（ωc ・ｔ＋φ）とをそれぞれ掛け合わせ（φは位
相ずれに相当）、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を通過さ
せる。フィルタ通過後の信号はそれぞれ、（１／２）Ａ
・ｕ(t) ・ｃｏｓφ、（１／２）Ａ・ｕ(t) ・ｓｉｎφ
であり、この２つを掛け合わせた信号、（１／８）Ａ²
・ｕ(t) ² ・ｓｉｎ（２φ）を演算する。これは、近似
的には、（Ａ・ｕ(t) ／２）² ・φと表され、この値を
使用することで受信側発振器の位相を制御することがで
きる。

【０００４】フェージングのない静的条件下でコスタス
ループが正しく動作すると、受信側の局部発振器で送信
側搬送波と全く同じものが再生される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
コスタスループによる周波数制御では、フェージング条
件下で受信パワーが変動し、受信信号のＳ／Ｎが悪化す
る場合には周波数の追従が難しくなるという課題があ
る。

【０００６】また、異なる経路を経て到達するマルチパ
ス波を合成して特性の向上をはかるといったことに対応
するには困難であるという課題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第１の本発明は、スペクトル拡散通信システムの受
信機におけるキャリア信号局部発振器の周波数を制御す
る周波数制御回路において、(1) 入力された受信ベース
バンド信号から無線チャネル特性を推定し、その結果を
チャネル推定値として出力するチャネル推定部と、(2)
チャネル推定値を入力とし、予め定められた時間だけ前
の時刻でのチャネル推定値との自己相関を演算し、チャ
ネル自己相関値として出力する自己相関演算部と、(3)
チャネル自己相関値に基づいて、周波数更新量を出力す
る制御部とを備えることを特徴とする。

【０００８】第２の本発明は、スペクトル拡散通信シス
テムの受信機におけるキャリア信号局部発振器の周波数
を制御する周波数制御回路において、(1) 受信ベースバ
ンド信号を入力とし、マルチパス無線チャネルの複数パ
スのうちの予め定められたＭ個（Ｍは２以上）のパスの
それぞれに対して、無線チャネル特性を推定し、その結
果をチャネル推定値として出力するＭ個のチャネル推定
部と、(2) 対応するチャネル推定部からの上記チャネル
推定値を入力とし、予め定められた時間だけ前の時刻で
のチャネル推定値との自己相関を演算し、チャネル自己
相関値として出力するＭ個の自己相関演算部と、(3) 各
自己相関演算部から出力されたチャネル自己相関値を加
算してチャネル自己相関加算値として出力する自己相関
加算部と、(4) チャネル自己相関加算値を入力とし、周
波数更新量を出力する制御部とを備える。

【０００９】第１及び第２の本発明は、入力されたスペ
クトル拡散されている受信ベースバンド信号から無線チ
ャネル特性を推定した後、その推定結果であるチャネル
推定値について、自己相関を演算すると、その結果であ
るチャネル自己相関値は、受信機におけるキャリア信号
局部発振器の発振周波数と、送信機での発振周波数との
周波数誤差の単調関数になっていることを見出してなさ
れたものである。そして、チャネル推定、自己相関処理
を介した結果に応じて、キャリア信号局部発振器の発振
周波数を更新することとした。

【００１０】第２の本発明は、マルチパス無線チャネル
の複数パスについてチャネル推定、自己相関処理を行な
い、複数のチャネル自己相関値を合成した後、キャリア
信号局部発振器の発振周波数を更新制御することで、制
御精度を一段と高めようとしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（Ａ）各実施形態に共通する周波数制御原理 本発明による周波数制御回路の第１〜第５の実施形態を
後述するが、各実施形態を詳述する前に、まず、各実施
形態に共通する周波数制御の原理的な考え方を説明す
る。なお、各実施形態の周波数制御回路は、移動通信シ
ステムの移動局に搭載されているものである。

【００１２】通常、基地局は移動局の周波数制御のため
基準信号を送信する。基準信号として±１のいずれかの
信号のランダム系列であるＰＮ符号を送信することを前
提としている。送信された信号は、伝搬路の影響を受け
つつ、受信部において、その受信部の局部発振器で発生
する周波数によって、基準信号と同じＰＮ符号系列で逆
拡散されて受信される。その結果、受信された信号の振
幅に対しては、伝搬路の振幅特性が、信号の位相に対し
ては、伝搬路の位相特性及び送信側と受信側での周波数
誤差がそれぞれ影響してくる。

【００１３】チャネル推定は、伝搬路を経て到達する信
号に対して、ＰＮ符号を掛け合わせることで行なわれ
る。送信側から送られる基準信号をｐ、伝搬路の振幅特
性による振幅変調をβ、伝搬路の位相特性及び送信側と
受信側での周波数誤差による位相をθとすると、伝搬路
を経て到達する信号は、ｐ・β・ｅｘｐ（ｊ・θ）とな
る。ＰＮ符号系列は±１のいずれかであるから、チャネ
ル推定器においてＰＮ符号を掛け合わせることにより、
β・ｅｘｐ（ｊ・θ）が取り出される。すなわち、伝搬
路の振幅特性、伝搬路の位相特性、及び、送信側と受信
側での周波数誤差が含まれたチャネル推定結果が得られ
る。

【００１４】実際のチャネル推定器は、ＰＮ符号の掛け
合わせ、１シンボル区間の積分、その移動平均値の演算
という３つの演算部分から構成される。１シンボル区間
の積分と移動平均処理は、主に伝搬路における雑音の影
響を除去することが目的である。チャネル推定器による
チャネル推定結果を、ここでは簡単化のため、(1) 式に
示すように表す。

【００１５】 ａ（ｋ・Ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ（ｊ・２π・ｆD ・ｋ・Ｔ） …(1) ここで、Ｔは１シンボル長、Ａは１シンボルチャネル推
定結果の信号振幅、ｆD は１シンボルチャネル推定結果
の信号周波数項である。ｆD にはフェージング等による
伝搬路の周波数誤差と、受信側の局部発振器の周波数誤
差の両方が含まれるが、フェージングによる周波数誤差
は高々１００Ｈｚであり、一方、受信側の局部発振器の
周波数誤差は、例えば送信周波数２ＧＨｚに対して２．
５ｐｐｍの誤差では５０００Ｈｚに相当するため、ｆD
の大部分は受信側の局部発振器の周波数誤差が影響して
いると考えられる。Ａは時間的に変化する。

【００１６】このチャネル推定値と、予め定めたシンボ
ル数Ｎ（Ｎは任意の整数で良い）だけ離れたチャネル推
定値との間の自己相関値の期待値Ｒa （Ｎ）を、(2) 式
に従って演算する。ここで、^＊は複素共役を示してい
る。このチャネル推定値の自己相関値の期待値Ｒa
（Ｎ）の虚数部分Ｉｍ［Ｒa （Ｎ）］は、(3) 式で表さ
れる。

【００１７】 Ｒa （Ｎ）＝ａ（ｋ・Ｔ）・ａ（（ｋ−Ｎ）・Ｔ）^＊ ＝Ａ・ｅｘｐ（ｊ・２π・ｆD ・ｋ・Ｔ） ×Ａ・ｅｘｐ（−ｊ・２π・ｆD ・（ｋ−Ｎ）・Ｔ） ＝Ａ² ・ｅｘｐ（ｊ・２π・ｆD ・Ｎ・Ｔ） …(2) Ｉｍ［Ｒa （Ｎ）］＝Ａ² ・ｓｉｎ（２π・ｆD ・Ｎ・Ｔ） …(3) ここで、Ｉｍ［Ｒa （Ｎ）］はｆD ＝０で０である周波
数誤差ｆD だけを変数とした単調増加関数である。従っ
て、受信信号のチャネル推定値とＮシンボルだけ前のチ
ャネル推定値の自己相関値の虚数部Ｉｍ［Ｒa （Ｎ）］
の値を検出し、これを利用することで周波数制御が可能
である。周波数誤差ｆD が正であればＩｍ［Ｒa
（Ｎ）］も正となり、周波数誤差ｆD が負であればＩｍ
［Ｒa （Ｎ）］も負となるため、Ｉｍ［Ｒa （Ｎ）］の
正負判定によって、周波数誤差ｆD の正負が判明する。
これを使って局部発振器に対して周波数補正のための信
号を出力すれば良い。

【００１８】信号振幅Ａがフェージングの影響により時
間的に変動し、信号のＳ／Ｎが劣化するという条件下に
おいても、基地局から送信される基準信号を利用するこ
とで、周波数の追従が可能である。また、異なる経路を
経て到達する、伝搬路の振幅特性の異なるマルチパス波
を個別に受信して合成することで受信信号のＳ／Ｎを高
めることが可能であり、これによってフェージングに対
する耐久性を高めることができる。

【００１９】以下の各実施形態は、このような考え方に
従って、受信側の局部発振器における周波数誤差の検出
を行なうようにしたものである。

【００２０】（Ｂ）第１の実施形態 以下、本発明による周波数制御回路の第１の実施形態
を、図面を参照しながら詳述する。なお、この第１の実
施形態は、マルチパス無線チャネルの複数パスのうち、
２つのパスの信号を利用するものである。

【００２１】図１は、第１の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。図１において、第１の実施形態の周波数
制御回路は、パス１に対応したチャネル推定部１１、パ
ス２に対応したチャネル推定部１２、パス１に対応した
自己相関演算部２１、パス２に対応した自己相関演算部
２２、自己相関加算演算部３及び制御部４からなってお
り、制御部４は、判定部４１、アップダウンカウンタ４
２及び更新量発生部（第２の実施形態の更新量制御部と
相違していることを明確にするため、以下、第１の更新
量制御部と呼ぶ）４３から構成されている。

【００２２】両チャネル推定部１１及び１２には、受信
ベースバンド信号の同相成分を実数部、直交成分を虚数
部とする複素受信ベースバンド信号が入力される。

【００２３】チャネル推定部１１は、入力された複素受
信ベースバンド信号をパス１に同期したＰＮ符号系列で
逆拡散した後、１シンボル区間の間だけ加算し、さらに
その移動平均を演算し、結果をチャネル推定値１として
自己相関演算部２１に出力する。一方、チャネル推定部
１２は、入力された複素受信ベースバンド信号をパス２
に同期したＰＮ符号系列で逆拡散した後、１シンボル区
間の間だけ加算し、さらにその移動平均を演算し、結果
をチャネル推定値２として自己相関演算部２２に出力す
る。

【００２４】自己相関演算部２１は、入力されたチャネ
ル推定値１：Ｘ1 （ｎ・Ｔs ）（ここでｎは整数、Ｔs
は１シンボル区間長）と、予め定めた時間ＮＴs だけ前
の時刻（ｎ−Ｎ）Ｔs でのチャネル推定値１：Ｘ1
（（ｎ−Ｎ）Ｔs ）との自己相関値Ｒ1 （ＮＴs ）を、
(4) 式に従って演算する。そして、自己相関値Ｒ1 （Ｎ
Ｔs ）の虚数部をチャネル自己相関値１として自己相関
加算値演算部３に出力する。

【００２５】 Ｒ1 （ＮＴs ）＝Ｘ1 （ｎ・Ｔs ）・Ｘ1 ^＊（（ｎ−Ｎ）Ｔs ） …(4) 同様に、自己相関演算部２２は、入力されたチャネル推
定値２：Ｘ2 （ｎ・Ｔs ）と、予め定めた時間ＮＴs だ
け前の時刻（ｎ−Ｎ）Ｔs でのチャネル推定値２：Ｘ2
（（ｎ−Ｎ）Ｔs ）との自己相関値Ｒ2 （ＮＴs ）を、
(5) 式に従って演算する。そして、自己相関値Ｒ2 （Ｎ
Ｔs ）の虚数部をチャネル自己相関値２として自己相関
加算値演算部３に出力する。

【００２６】 Ｒ2 （ＮＴs ）＝Ｘ2 （ｎ・Ｔs ）・Ｘ2 ^＊（（ｎ−Ｎ）Ｔs ） …(5) 自己相関加算値演算部３は、入力されたチャネル自己相
関値１とチャネル自己相関値２の加算結果を得てチャネ
ル自己相関加算値として制御部４に出力する。

【００２７】上述した原理説明から明らかなように、自
己相関演算部２１及び２２からのチャネル自己相関値１
及び２はそれぞれ、図示しない局部発振器の周波数誤差
（上述したｆD ）の正負に応じて正負で変化する単純増
加関数となっており、これらを自己相関加算値演算部３
において加算することにより、その出力であるチャネル
自己相関加算値は、局部発振器の周波数誤差（上述した
ｆD ）の正負に応じて正負でより明確で変化する単純増
加関数となっている。

【００２８】制御部４は、このチャネル自己相関加算値
に基づいて、図示しない局部発振器に与える周波数更新
量信号を形成する。

【００２９】制御部４の判定部４１は、入力されたチャ
ネル自己相関加算値の正負判定を行ない、その値が正の
場合は＋１を、負の場合は−１をアップダウンカウンタ
４２に出力する。

【００３０】アップダウンカウンタ４２は、大きさ２Ｒ
のカウンタ（最小値０、最大値２Ｒ）を持ち、初期値を
Ｒとする。アップダウンカウンタ４２は、判定部４１の
出力を入力として、その入力値をカウンタ値に加算す
る。そして、更新されたカウンタ値が最小値０に達した
ときは＋１を、最大値２Ｒに達したときは−１を第１の
更新量発生部４３に出力すると共に、同時にカウンタ値
を初期値Ｒにもどす。一方、アップダウンカウンタ４２
は、判定部４１の出力が入力されてカウンタ値を更新し
ても、そのカウンタ値が最小値０と最大値２Ｒの間であ
るときは、第１の更新量発生部４３に対する出力を実行
しない。

【００３１】第１の更新量発生部４３は、予め１回の周
波数更新幅Δを定めておき、アップダウンカウンタ４２
の出力が＋１であるときは周波数更新量を＋Δに、アッ
プダウンカウンタ４２の出力が−１であるときは周波数
更新量を−Δに決定し、その周波数更新量信号を図示し
ない局部発振器に出力する。

【００３２】この周波数更新量が与えられた局部発振器
は、この周波数更新量に応じて、発振周波数を補正す
る。これにより、移動局における局部発振器の発振周波
数と基地局の発信周波数との誤差を低滅させることが可
能となる。

【００３３】上述のように、制御部４にアップダウンカ
ウンタ４２を使用すると、移動局における局部発振器の
発振周波数と基地局の発信周波数との誤差が小さい場合
に、アップダウンカウン夕４２のカウンタ値が最小値０
又は最大値２Ｒに達する頻度が滅少するために周波数制
御が行なわれる回数が滅少し、移動局における局部発振
器の発振周波数の安定性が保たれる。

【００３４】以上の構成において、移動局における局部
発振器の発振周波数が基地局の発信周波数より高い場合
には、チャネル推定部１１及び自己相関演算部２１を順
次介して出力されたパス１についてのチャネル自己相関
値１も、チャネル推定部１２及び自己相関演算部２２を
順次介して出力されたパス２についてのチャネル自己相
関値２も正の値をとり、自己相関演算加算値演算部３か
らのチャネル自己相関加算値も正の値をとる。なお、チ
ャネル自己相関値１又はチャネル自己相関値２の一方
が、雑音成分等で負の値をとったとしても、チャネル自
己相関加算値は正の値をとることが大半である。

【００３５】その結果、判定部４１から＋１が出力さ
れ、これにより、アップダウンカウンタ４２のカウンタ
値は徐々に大きくなり、最大値２Ｒに達したときに、ア
ップダウンカウンタ４２から−１が出力される。これに
よって、第１の更新量発生部４３から−Δの周波数更新
量信号が局部発振器に与えられ、局部発振器は発振周波
数を小さくさせて、基地局の発信周波数に近付ける。

【００３６】これに対して、移動局における局部発振器
の発振周波数が基地局の発信周波数より低い場合には、
チャネル推定部１１及び自己相関演算部２１を順次介し
て出力されたパス１についてのチャネル自己相関値１
も、チャネル推定部１２及び自己相関演算部２２を順次
介して出力されたパス２についてのチャネル自己相関値
２も負の値をとり、自己相関演算加算値演算部３からの
チャネル自己相関加算値も負の値をとる。なお、チャネ
ル自己相関値１又はチャネル自己相関値２の一方が、雑
音成分等で正の値をとったとしても、チャネル自己相関
加算値は負の値をとることが大半である。

【００３７】その結果、判定部４１から−１が出力さ
れ、これにより、アップダウンカウンタ４２のカウンタ
値は徐々に小さくなり、最小値０に達したときに、アッ
プダウンカウンタ４２から＋１が出力される。これによ
って、第１の更新量発生部４３から＋Δの周波数更新量
信号が局部発振器に与えられ、局部発振器は発振周波数
を大きくさせて、基地局の発信周波数に近付ける。

【００３８】また、移動局における局部発振器の発振周
波数が基地局の発信周波数にほぼ一致している場合に
は、チャネル推定部１１及び自己相関演算部２１を順次
介して出力されたパス１についてのチャネル自己相関値
１も、チャネル推定部１２及び自己相関演算部２２を順
次介して出力されたパス２についてのチャネル自己相関
値２も０近傍の値をとり、自己相関演算加算値演算部３
からのチャネル自己相関加算値も０近傍の値をとる。

【００３９】その結果、判定部４１から、＋１及び−１
がほぼ同じ割合で出力され、これにより、アップダウン
カウンタ４２のカウンタ値は、最小値０及び最大値２Ｒ
に達することなく、その間の値をとる。そのため、アッ
プダウンカウンタ４２からは、＋１も−１も出力され
ず、第１の更新量発生部４３からも周波数更新量信号が
出力されない。その結果、局部発振器は、基地局の発信
周波数にほぼ一致している発振周波数を維持させる。

【００４０】以上のように、第１の実施形態によれば、
フェージング条件下においても基地局から送信される基
準信号を利用することで、フェージングによる周波数誤
差成分を無視できる周波数誤差成分を取り出して、発振
周波数を基地局の発信周波数に追従させるようにしたの
で、フェージングの影響を受けずに高精度に局部発振周
波数を制御することができる。

【００４１】また、第１の実施形態によれば、異なる経
路を経て到達するマルチパス波を個別に処理して周波数
誤差成分を得てそれを含成して局部発振周波数を制御す
るので、フェージングに対する耐久性を一段と高めるこ
とができる。

【００４２】さらに、第１の実施形態によれば、検出さ
れた周波数誤差成分を直ちに用いて局部発振周波数を制
御するのではなく、アップダウンカウンタを設けて、周
波数誤差成分の誤差方向が連続している状態を捕らえて
はじめて局部発振周波数を可変させるので、移動局にお
ける局部発振器の発振周波数と基地局の発信周波数との
誤差が小さい場合には、移動局における局部発振器の発
振周波数の安定性が保たれるという効果がある。

【００４３】（Ｃ）第２の実施形態 次に、本発明による周波数制御回路の第２の実施形態
を、図面を参照しながら詳述する。なお、この第２の実
施形態も、上述した原理に従うものであり、また、マル
チパス無線チャネルの複数パスのうち、２つのパスの信
号を利用するものである。

【００４４】図２は、この第２の実施形態の周波数制御
回路の構成を示すブロック図であり、上述した第１の実
施形態に係る図１との同一、対応部分には同一符号を付
して示している。

【００４５】図２及び図１の比較から明らかなように、
この第２の実施形態は、自己相関加算値演算部３から出
力されたチャネル自己相関加算値に基づいて、図示しな
い局部発振器へ与える周波数更新量信号を形成する制御
部４Ａの詳細構成が、第１の実施形態の制御部４と異な
っている。

【００４６】この第２の実施形態の制御部４Ａは、平均
演算部４４及び第２の更新量発生部４５から構成されて
いる。

【００４７】平均演算部４４は、１つのメモリを内蔵し
ており、その初期値は０である。平均演算部４４は、自
己相関加算値演算部３から出力されたチャネル自己相関
加算値の入力を毎回メモリに加算し（累積し）、予め定
めた回数（Ｈシンボル）毎に、メモリ値の正負判定を行
ない、メモリ値が負である場合には＋１を、正である場
合には−１を第２の更新量発生部４５に出力すると共
に、メモリ値を０にリセットする。なお、演算自体は、
累積処理であるが、この平均演算部４４へ入力されるチ
ャネル自己相関加算値の期待値は０であるので、理想的
な状態における累積処理は平均処理と等価であり、そこ
で、平均演算部と呼んでいる。

【００４８】第２の更新量発生部４５において、予め１
回の周波数更新幅Δが定められている。第２の更新量発
生部４５は、平均演算部４４の出力が行なわれたときに
その値を入力として、平均演算部４４の出力が＋１であ
るときは周波数更新量を＋Δに、平均演算部４４の出力
が−１であるときは周波数更新量を−Δに決定し、その
周波数更新量信号を図示しない局部発振器に出力する。

【００４９】制御部４Ａに、平均演算部４４を使用する
と、移動局における局部発振器の発振周波数と基地局の
発信周波数との誤差が比較的大きい、制御の初期段階に
おいて、平均演算による雑音の低減により雑音等の影響
が大きく作用しないため、周波数制御の行なわれる方向
が正しく検出され、また、Ｈシンボル毎に周波数の更新
が行なわれるため、移動局における局部発振器の発振周
波数と基地局の発信周波数との誤差の低減が高速に行な
うことができる。

【００５０】以上の構成において、移動局における局部
発振器の発振周波数が基地局の発信周波数より高い場合
に、自己相関演算加算値演算部３から正のチャネル自己
相関加算値が出力されるのは、第１の実施形態で説明し
た通りである。

【００５１】そのため、平均演算部４４がＨシンボルの
間のチャネル自己相関加算値を累積した値も正になり、
−１の出力が第２の更新量発生部４５に与えられる。こ
れによって、第２の更新量発生部４５から−Δの周波数
更新量信号が局部発振器に与えられ、局部発振器は発振
周波数を小さくさせて、基地局の発信周波数に近付け
る。

【００５２】また、移動局における局部発振器の発振周
波数が基地局の発信周波数より低い場合に、自己相関演
算加算値演算部３から負のチャネル自己相関加算値が出
力されるのは、第１の実施形態で説明した通りである。

【００５３】そのため、平均演算部４４がＨシンボルの
間のチャネル自己相関加算値を累積した値も負になり、
＋１の出力が第２の更新量発生部４５に与えられる。こ
れによって、第２の更新量発生部４５から＋Δの周波数
更新量信号が局部発振器に与えられ、局部発振器は発振
周波数を大きくさせて、基地局の発信周波数に近付け
る。

【００５４】さらに、移動局における局部発振器の発振
周波数が基地局の発信周波数にほぼ一致している場合
に、自己相関演算加算値演算部３からほぼ０のチャネル
自己相関加算値が出力されるのは、第１の実施形態で説
明した通りである。

【００５５】そのため、平均演算部４４がＨシンボルの
間のチャネル自己相関加算値を累積した値もほぼ０とな
って正負が同じ程度の割合で出力される。これによっ
て、第２の更新量発生部４５から＋Δ、−Δが同程度の
割合で生じる周波数更新量信号が局部発振器に与えら
れ、局部発振器は発振周波数を大きくさせたり小さくさ
せたりすることを均一の割合で実行し、基地局の発信周
波数にほぼ一致している発振周波数を維持させる。

【００５６】以上のように、第２の実施形態によって
も、フェージング条件下においても基地局から送信され
る基準信号を利用することで、フェージングによる周波
数誤差成分を無視できる周波数誤差成分を取り出して、
発振周波数を基地局の発信周波数に追従させるようにし
たので、フェージングの影響を受けずに高精度に局部発
振周波数を制御することができる。また、第２の実施形
態によっても、異なる経路を経て到達するマルチパス波
を個別に処理して周波数誤差成分を得てそれを含成して
局部発振周波数を制御するので、フェージングに対する
耐久性を一段と高めることができる。

【００５７】さらに、第２の実施形態によれば、移動局
における局部発振器の発振周波数と基地局の発信周波数
との誤差が比較的大きい、制御の初期段階において、平
均演算部４４の機能により、移動局における局部発振器
の発振周波数と基地局の発信周波数との誤差の低減を高
速に行なうことができるという効果がある。

【００５８】（Ｄ）第３の実施形態 次に、本発明による周波数制御回路の第３の実施形態
を、図面を参照しながら詳述する。なお、この第３の実
施形態も、上述した原理に従うものであり、また、マル
チパス無線チャネルの複数パスのうち、２つのパスの信
号を利用するものである。

【００５９】図３は、この第３の実施形態の周波数制御
回路の構成を示すブロック図であり、上述した第１の実
施形態に係る図１、第２の実施形態に係る図２との同
一、対応部分には同一符号を付して示している。

【００６０】図３と、図１又は図２との比較から明らか
なように、この第３の実施形態は、第１の実施形態又は
第２の実施形態の構成に加えて、収束状態監視部５及び
収束判定部６を設けたものである。新たに設けられた構
成要素以外は、第１の実施形態又は第２の実施形態と同
一であるのでその説明は省略する。

【００６１】収束状態監視部５は、自己相関値平均加算
演算部５１、パワー平均加算演算部５２及び収束状態パ
ラメータ演算部５３から構成されている。

【００６２】自己相関値平均加算演算部５１には、両自
己相関演算部２１及び２２がそれぞれ出力したチャネル
自己相関値１及びチャネル自己相関値２が与えられる。
自己相関値平均加算演算部５１は、入力されたチャネル
自己相関値１とチャネル自己相関値２のそれぞれについ
て、予め定められた時間幅の移動平均値を演算して、さ
らにそれぞれの移動平均値を加算して、収束状態パラメ
ータ演算部５３に出力する。

【００６３】パワー平均加算演算部５２には、両チャネ
ル推定部１１及び１２がそれぞれ出力したチャネル推定
値１及びチャネル推定値２が与えられる。パワー平均加
算演算部５２は、入力されたチャネル推定値１及びチャ
ネル推定値２のそれぞれのパワーを計算し、各パワーの
予め定められた時間幅の移動平均値を演算し、さらに両
移動平均値を加算して、収束状態パラメータ演算部５３
に出力する。

【００６４】収束状態パラメータ演算部５３は、入力さ
れた自己相関値平均加算演算部５１の出力を、入力され
たパワー平均加算演算部５２の出力で除算した値の絶対
値を演算し、演算結果を収束状態パラメータとして、収
束判定部６に出力する。収束状態パラメータは、収束状
態が不十分で周波数誤差が大きいときに大きい値をと
り、また、周波数誤差がある程度小さくなっても受信パ
ワーが小さくてその周波数誤差に疑義があるときに大き
い値をとるものである。

【００６５】収束判定部６は、入力された収束状態パラ
メータが、予め定められた、移動局における局部発振器
の発振周波数と基地局の発信周波数との誤差目標値Δｆ
に対応したしきい値Ｔ（Δｆ）り小さくなったら、復調
開始信号を発生して、図示しない復調回路に出力する。
ここで、誤差目標値Δｆは、この値よりも周波数誤差が
小さければ復調が正常に行なわれるという値に設定され
る。

【００６６】移動局における局部発振器の発振周波数の
制御自体は、第１又は第２の実施形態と同様である。周
波数制御が収束してない状態で、発振周波数の制御が第
１又は第２の実施形態と同様にして行なわれ、移動局に
おける局部発振器の発振周波数と基地局の発信周波数と
の誤差が低減されていくと、収束判定部６からやがて復
調開始信号が出力され、復調回路側において、移動局に
おける局部発振器の発振周波数と基地局の発信周波数と
の予め定められた誤差目標値Δｆよりも小さくなるまで
周波数制御が行なわれたこと、すなわち、復調が正常に
行なわれる状態（収束状態）になったことを確認するこ
とができる。

【００６７】この第３の実施形態によっても、局部発振
器の周波数制御方法は、第１又は第２の実施形態と同一
であるので、同様な効果を奏することができる。

【００６８】これに加えて、この第３の実施形態によれ
ば、移動局における局部発振器の発振周波数と基地局の
発信周波数との誤差が予め定められた誤差目標値より小
さい収束状態か否かを判定することができる。

【００６９】（Ｅ）第４の実施形態 次に、本発明による周波数制御回路の第４の実施形態
を、図面を参照しながら詳述する。なお、この第４の実
施形態も、上述した原理に従うものであり、また、マル
チパス無線チャネルの複数パスのうち、２つのパスの信
号を利用するものである。

【００７０】図４は、この第４の実施形態の周波数制御
回路の構成を示すブロック図であり、上述した第１の実
施形態に係る図１、第３の実施形態に係る図３との同
一、対応部分には同一符号を付して示している。

【００７１】図４と、図１との比較から明らかなよう
に、この第４の実施形態は、第１の実施形態の構成に加
えて、収束状態監視部５及び制御パラメータ調整部７を
設けたものである。また、制御部４内のアップダウンカ
ウンタ４２及び第１の更新量発生部４３に、制御パラメ
ータ調整部７からの制御パラメータが与えられる点が第
１の実施形態と異なっている。

【００７２】両チャネル推定部１１及び１２、両自己相
関演算部２１及び２２、自己相関加算値演算部３、並び
に、制御部４内の判定部４１は、第１の実施形態のもの
と同一であるので、その説明は省略する。また、収束状
態監視部５は、第３の実施形態のものと同一であるの
で、その説明は省略する。

【００７３】制御パラメータ調整部７は、収束状態パラ
メータ演算部５３から入力された収束状態パラメータ
と、移動局における局部発振器の発振周波数と基地局の
発信周波数との予め定められている誤差Δｆに対応した
しきい値Ｔ（Δｆ）との大小関係を比較し、その比較結
果をもとに、予め用意されている変換テーブルに従っ
て、カウンタ制御パラメータＲｃ及び更新幅制御パラメ
ータΔｃを得て、カウンタ制御パラメータＲｃをアップ
ダウンカウンタ４２に出力すると共に、更新幅制御パラ
メータΔｃを第１の更新量発生部４３に出力する。

【００７４】この第４の実施形態のアップダウンカウン
タ４２は、制御パラメータ調整部７から人力されたカウ
ンタ制御パラメータＲｃで規定される、大きさ２Ｒｃの
カウンタ（最小値０、最大値２Ｒｃ）を持ち、初期値を
与えられたカウンタ制御パラメータＲｃとする。アップ
ダウンカウンタ４２は、判定部４１の出力を入力とし
て、その入力値をカウンタ値に加算する。そして、更新
されたカウンタ値が最小値０に達したときは＋１を、最
大値２Ｒｃに達したときは−１を第１の更新量発生部４
３に出力すると共に、同時にカウンタ値を初期値Ｒｃに
もどす。一方、アップダウンカウンタ４２は、判定部４
１の出力が入力されてカウンタ値を更新しても、そのカ
ウンタ値が最小値０と最大値２Ｒｃの間であるときは、
第１の更新量発生部４３に対する出力を実行しない。

【００７５】この第４の実施形態の第１の更新量発生部
４３は、制御パラメータ調整部７から入力された更新幅
制御パラメータΔｃを１回の周波数更新幅として定め、
アップダウンカウンタ４２の出力が＋１であるときは周
波数更新量を＋Δｃに、アップダウンカウンタ４２の出
力が−１であるときは周波数更新量を−Δｃに決定し、
その周波数更新量信号を図示しない局部発振器に出力す
る。

【００７６】すなわち、この第４の実施形態は、収束状
態監視部５及ぴ制御パラメータ調整部７の機能により、
移動局における局部発振器の発振周波数と基地局の発信
周波数との誤差を監視しながら周波数制御を行ない、誤
差の大きさに応じて制御部４のパラメータを変化させる
構成となっている。そして、制御の進行に応じて、最適
なパラメータを選ぶことにより、周波数誤差の低減を高
速に行なうことが可能で、かつ、周波数収束後も周波数
が安定しているような構成とすることが可能である。

【００７７】例えば、制御パラメータ調整部７のテーブ
ルを、収束状態パラメータがしきい値Ｔ（Δｆ）より大
きいときに（非収束状態）、カウンタ制御パラメータＲ
ｃを小さな値に、更新幅制御パラメータΔｃを大きな値
に設定し、逆に収束状態パラメータがしきい値Ｔ（Δ
ｆ）以下のときに（収束状態）、カウンタ制御パラメー
タＲｃを大きな値に、更新幅制御パラメータΔｃを小さ
な値に設定するように形成しておく。

【００７８】このような設定において、周波数誤差がか
なり大きい場合、すなわち収束状態パラメータがしきい
値Ｔ（Δｆ）より大きい場合は、カウンタ制御パラメー
タＲｃで規定されるアップダウンカウンタ４２のカウン
タの大きさが小さくなることと、周波数誤差が大きいこ
とによる判定部４１の出力が±１のどちらかに偏ること
とにより、アップダウンカウンタ４２が出力を行なう頻
度が高くなり、同時に、更新幅制御パラメータΔｃで規
定される第１の更新量発生部４３での１回の周波数更新
幅が大きくなるため、結果として、周波数誤差の低減を
高速に行なうことができる。

【００７９】逆に、周波数誤差が小さい場合、すなわち
収束状態パラメータがしきい値Ｔ（Δｆ）以上の場含
は、カウンタ制御パラメータＲｃで規定されるアップダ
ウンカウンタ４２のカウンタの大きさが大きくなること
と、周波数誤差が小さいことによる判定部４１の出力の
偏りが小さくなることとにより、アップダウンカウンタ
４２が出力を行なう類度が低くなり、同時に更新幅制御
パラメータΔｃで規定される第１の更新量発生部４３で
の１回の周波数更新幅が小さくなるため、結果として、
周波数誤差が小さくなった後、安定した制御ができる。

【００８０】すなわち、周波数誤差に応じて、周波数制
御の時定数を変えていることを行なっていることにな
り、非収束状態で高速な基地局の発信周波数への追従動
作を行ない、収束状態で基地局の発信周波数への安定し
た追従動作を行なっている。

【００８１】この第４の実施形態によっても、局部発振
器の周波数制御方法は、第１の実施形態と同一であるの
で、同様な効果を奏することができる。

【００８２】これに加えて、この第４の実施形態によれ
ば、移動局における局部発振器の発振周波数と基地局の
発信周波数との誤差の収束状態を監視して、その結果を
周波数更新量を決定する制御部に与えることで、周波数
誤差の収束状態に応じた周波数制御を可能にしており、
周波数誤差の大きい場合の高速動作と、誤差の小さい場
合の安定動作の併存が可能となる。

【００８３】（Ｆ）第５の実施形態 次に、本発明による周波数制御回路の第５の実施形態
を、図面を参照しながら簡単に説明する。

【００８４】図５は、この第５の実施形態の周波数制御
回路の構成を示すブロック図であり、上述した第２の実
施形態に係る図２、第４の実施形態に係る図４との同
一、対応部分には同一符号を付して示している。

【００８５】上述した第４の実施形態は、第１の実施形
態の構成をベースとし、そのベース構成に、周波数誤差
に応じた追従速度の可変構成を付加したものである。す
なわち、第１の実施形態の構成に、収束状態監視部５及
び制御パラメータ調整部７を設け、制御部４内のアップ
ダウンカウンタ４２及び第１の更新量発生部４３の追従
速度に影響を与えるパラメータを可変させるようにした
ものである。

【００８６】この第５の実施形態は、第２の実施形態の
構成をベースとし、そのベース構成に、周波数誤差に応
じた追従速度の可変構成を付加したものである。すなわ
ち、図５に示すように、収束状態監視部５及び制御パラ
メータ調整部７を設けると共に、制御部４Ａ内の平均演
算部４４及び第２の更新量発生部４５の追従速度に影響
を与えるパラメータを可変させるようにしたものであ
る。

【００８７】ここで、制御パラメータ調整部７からの出
力である平均時間制御パラメータは、平均演算部４４に
入力されて、ここでのメモリにチャネル自己相関加算値
を加算する回数Ｈを変更するパラメータとなり、制御パ
ラメータ調整部７からの出力である更新幅制御パラメー
タは、第２の更新量発生部４５に入力されて１回の周波
数更新幅Δとなる。

【００８８】この第５の実施形態によれば、上述した第
２の実施形態の効果、及び、第４の実施形態での特有の
効果を奏することができる。

【００８９】（Ｇ）他の実施形態 なお、上記各実施形態においては、複素数表記された信
号を処理するものを示したが、演算結果で所望の信号を
得られるならば、各部での演算を複素数で行なう必要は
ない。

【００９０】また、上記各実施形態は、移動通信システ
ムの移動局に適用したものを示したが、スペクトル拡散
通信システムの受信局に広く本発明を適用することがで
き、受信局が固定局であっても良い。

【００９１】さらに、上記各実施形態においては、処理
に供するパス数が２個のものを示したが、パス数は１で
も３以上であっても良い。パス数が１の場合には、自己
相関加算値演算部３は不要となり、自己相関値平均加算
演算部５１及びパワー平均加算演算部５２の各パスにつ
いての合計機能は不要となる。

【００９２】さらにまた、上記第３の実施形態の復調開
始信号を形成する技術思想を、第４及び第５の実施形態
の構成に盛り込むようにしても良い。

【００９３】また、上記第４及び第５の実施形態におい
ては、制御部４、４Ａの制御パラメータを２段階で切り
替えるものを示したが、３段階以上で切り替えるように
しても良い。

【００９４】

【発明の効果】以上のように、第１及び第２の本発明に
よれば、フェージング条件下においても送信機から送信
される基準信号を利用することで、フェージングによる
周波数誤差成分を無視できる周波数誤差成分を取り出し
て、局部発振器の発振周波数を送信機の発信周波数に追
従させるようにしたので、フェージングの影響を受けず
に高精度に局部発振周波数を制御することができる。

【００９５】また、第２の本発明によれば、異なる経路
を経て到達するマルチパス波を個別に処理して周波数誤
差成分を得てそれを含成して局部発振周波数を制御する
ので、フェージングに対する耐久性を一段と高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】第２の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】第３の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】第４の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】第５の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１、１２…チャネル推定器、２１、２２…自己相関演
算部、３…自己相関演算加算部、４、４Ａ…制御部、４
１…判定部、４２…アップダウンカウンタ、４３…第１
の更新量発生部、４４…平均演算部、４５…第２の更新
量発生部、５…収束状態監視部、５１…自己相関値平均
加算演算部、５２…パワー平均加算演算部、５３…収束
状態パラメータ演算部、６…収束判定部、７…制御パラ
メータ調整部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトル拡散通信システムの受信機に
   おけるキャリア信号局部発振器の周波数を制御する周波
   数制御回路において、 入力された受信ベースバンド信号から無線チャネル特性
   を推定し、その結果をチャネル推定値として出力するチ
   ャネル推定部と、 上記チャネル推定値を入力とし、予め定められた時間だ
   け前の時刻でのチャネル推定値との自己相関を演算し、
   チャネル自己相関値として出力する自己相関演算部と、 上記チャネル自己相関値に基づいて、周波数更新量を出
   力する制御部とを備えることを特徴とする周波数制御回
   路。
2. 【請求項２】 上記自己相関演算部から出力されたチャ
   ネル自己相関値の予め定められた時間幅の平均値を演算
   して出力する自己相関値平均演算部と、 上記チャネル推定部から出力された上記チャネル推定値
   のパワーの予め定められた時間幅の平均値を演算して出
   力するパワー平均演算部と、 上記自己相関値平均演算部の出力を上記パワー平均演算
   部の出力で除算した値の絶対値を演算し、演算結果を収
   束状態パラメータとして出力する収束状態パラメータ演
   算部とから構成される収束状態監視部を備えることを特
   徴とする請求項１に記載の周波数制御回路。
3. 【請求項３】 スペクトル拡散通信システムの受信機に
   おけるキャリア信号局部発振器の周波数を制御する周波
   数制御回路において、 受信ベースバンド信号を入力とし、マルチパス無線チャ
   ネルの複数パスのうちの予め定められたＭ個（Ｍは２以
   上）のパスのそれぞれに対して、無線チャネル特性を推
   定し、その結果をチャネル推定値として出力するＭ個の
   チャネル推定部と、 対応する上記チャネル推定部からの上記チャネル推定値
   を入力とし、予め定められた時間だけ前の時刻でのチャ
   ネル推定値との自己相関を演算し、チャネル自己相関値
   として出力するＭ個の自己相関演算部と、 上記各自己相関演算部から出力されたチャネル自己相関
   値を加算してチャネル自己相関加算値として出力する自
   己相関加算部と、 上記チャネル自己相関加算値を入力とし、周波数更新量
   を出力する制御部とを備えることを特徴とする周波数制
   御回路。
4. 【請求項４】 上記各自己相関演算部から出力されたチ
   ャネル自己相関値のそれぞれについて、予め定められた
   時間幅の平均値を演算した後、その合成を求めて出力す
   る自己相関値平均加算演算部と、 上記各チャネル推定部から出力された上記チャネル推定
   値のそれぞれについて、パワーの予め定められた時間幅
   の平均値を演算した後、その合計を求めて出力するパワ
   ー平均加算演算部と、 上記自己相関値平均加算演算部の出力を上記パワー平均
   加算演算部の出力で除算した値の絶対値を演算し、演算
   結果を収束状態パラメータとして出力する収束状態パラ
   メータ演算部とから構成される収束状態監視部を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の周波数制御回路。
5. 【請求項５】 上記制御部が、 入力された上記チャネル自己相関加算値又は上記チャネ
   ル相関値の正負判定により、＋１、−１のいずれかを出
   力する判定部と、 この判定部の出力値をカウンタ値に加算してカウンタ値
   を更新すると共に、更新後のカウンタ値が最大値又は最
   小値に達したときにそれぞれに対応した信号を出力して
   カウンタ値をリセットするアップダウンカウンタと、 このアップダウンカウンタからの出力に応じた周波数更
   新量を出力する第１の更新量発生部とから構成されてい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の周
   波数制御回路。
6. 【請求項６】 上記制御部が、 入力された上記チャネル自己相関加算値又は上記チャネ
   ル相関値の時間平均値を演算して出力する平均演算部
   と、 この平均演算部の出力の正負に対応した周波数更新量を
   出力する第２の更新量発生部とから構成されていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の周波数制
   御回路。
7. 【請求項７】 上記収束状態監視部の後段に、上記収束
   状態パラメータが予め定められたしきい値よりも小さく
   なったら、復調開始信号を発生する収束判定部を設けた
   ことを特徴とする請求項２、４〜６のいずれかに記載の
   周波数制御回路。
8. 【請求項８】 上記収束状態監視部の後段に、上記収束
   状態パラメータと予め定められた固定値との比較結果に
   基づき、上記制御部の制御パラメータを調整する制御パ
   ラメータ調整部を設けたことを特徴とする請求項２、４
   〜７のいずれかに記載の周波数制御回路。