(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングされたＩ相データおよびＱ相データをコスタス処理およびＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して周波数を検出する変調搬送波周波数検出方法において、
前記Ｉ相データおよびＱ相データの一方のデータを他方のデータの符号でコスタス処理することと、前記他方のデータの絶対値を、該絶対値の平均値から差し引く差データを求めることと、前記コスタス処理結果および前記差データに基づきＦＦＴ処理を行うこととよりなる変調搬送波周波数検出方法。
【請求項２】
前記絶対値の平均値は、Ｎ（正の整数）個のサンプリングデータにより演算して求めることを特徴とする請求項１に記載の変調搬送波周波数検出方法。
【請求項３】
前記一方のデータを前記Ｑ相データとし、前記他方のデータを前記Ｉ相データとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の変調搬送波周波数検出方法。
【請求項４】
前記変調搬送波周波数は、−ｆｓ／４〜＋ｆｓ／４（ここで、ｆｓはサンプリング周波数）の範囲にて発生している変調搬送波信号の搬送波周波数を検出することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の変調搬送波周波数検出方法。
【請求項５】
サンプリングされたＩ相データおよびＱ相データをコスタス処理部でコスタス処理した結果を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部でＦＦＴ処理して変調搬送波周波数を検出する変調搬送波周波数検出装置において、
前記Ｉ相データおよびＱ相データの一方のデータの絶対値を求める絶対値検出部、前記絶対値の平均値を求める平均値算出部および前記絶対値から前記絶対値の平均値を差し引く差データを得る減算部を備え、前記コスタス処理結果および前記差データを前記ＦＦＴ処理部に入力することを特徴とする変調搬送波周波数検出装置。
【請求項６】
前記一方のデータはＩ相データであり、該Ｉ相データの符号および前記Ｑ相データが前記コスタス処理部に入力されることを特徴とする請求項５に記載の変調搬送波周波数検出装置。
【請求項７】
前記一方のデータはＱ相データであり、該Ｑ相データの符号および前記Ｉ相データが前記コスタス処理部に入力されることを特徴とする請求項５に記載の変調搬送波周波数検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変調搬送周波数検出方法および装置に関し、特に所定のサンプリング周波数（ｆｓ）でサンプリングされたＩ相データおよびＱ相データを含んでいる変調搬送波信号の搬送周波数を算出又は検出する変調搬送周波数検出方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変調搬送波信号の受信機には、初期捕捉時間を少なくするために、入力信号を直接フェーズロックループ（ＰＬＬ）に入力するのではなく、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を用いて搬送周波数を検出している。そして、検出周波数に基づき発信器を駆動させ、ＰＬＬ回路を構成し、変調搬送波信号の受信を行うのが一般的である。
【０００３】
例えば特開平５-２７３２６７号公報の「周波数検出器」等に開示する如く、変調搬送信号は、そのままＦＦＴ処理を行っても、変調成分により搬送波周波数が隠れてしまうために、サンプルデータ（即ち、Ｉ相データおよびＱ相データ）にコスタス処理、即ちＩ相の符号にＱ相データを掛ける処理を行い、変調成分を除去して搬送波周波数を算出している。この場合には、コスタス処理を通過させるために搬送波周波数成分は２倍の周波数成分となる。また、搬送波信号の直交成分が失われることにより、正負の判断ができなくなるため、検出周波数は＋／−方向の２箇所が略同一レベルで検出することになる。そのため、一度検出した周波数をどちらかに振り、再度ＦＦＴ処理を行うことにより搬送波信号の検出を行っている。
【０００４】
図６は、上述した従来の変調搬送波信号検出装置のブロック図を示す。この変調搬送波信号検出装置６０は、コスタス処理部６１およびＦＦＴ処理部６２により構成される。コスタス処理部６１には、Ｑ相データＳ２およびＩ相データＳ１の符号ＳＧＮ（Ｉ）が入力される。そして、このコスタス処理部６１からＳ４＝ＳＧＮ（Ｉ）×Ｑが出力される。この信号Ｓ４は、ＦＦＴ処理部６２のＱ相に入力され、Ｉ相には０固定入力Ｓ３が入力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、ＦＦＴ処理を２回行わなければ入力される変調搬送波信号の周波数が求められないという欠点があった。そのために回路構成が複雑高価になるのみならず、初期捕捉時間が長くなる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、初期捕捉時間を短縮することが可能な変調搬送波周波数検出方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による変調搬送波周波数検出方法および装置は次のような特徴的な構成を採用している。
【０００８】
（１）サンプリングされたＩ相データおよびＱ相データをコスタス処理およびＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して周波数を検出する変調搬送波周波数検出方法において、
前記Ｉ相データおよびＱ相データの一方のデータを他方のデータの符号でコスタス処理することと、前記他方のデータの絶対値を、該絶対値の平均値から差し引く差データを求めることと、前記コスタス処理結果および前記差データに基づきＦＦＴ処理を行うこととよりなる変調搬送波周波数検出方法。
【０００９】
（２）前記絶対値の平均値は、Ｎ（正の整数）個のサンプリングデータにより演算して求める上記（１）の変調搬送波周波数検出方法。
【００１０】
（３）前記一方のデータを前記Ｑ相データとし、前記他方のデータを前記Ｉ相データとする上記（１）又は（２）の変調搬送波周波数検出方法。
【００１１】
（４）前記変調搬送波周波数は、−ｆｓ／４〜＋ｆｓ／４（ここで、ｆｓはサンプリング周波数）の範囲にて発生している変調搬送波信号の搬送波周波数を検出する上記（１）、（２）又は（３）の変調搬送波周波数検出方法。
【００１２】
（５）サンプリングされたＩ相データおよびＱ相データをコスタス処理部でコスタス処理した結果を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部でＦＦＴ処理して変調搬送波周波数を検出する変調搬送波周波数検出装置において、
前記Ｉ相データおよびＱ相データの一方のデータの絶対値を求める絶対値検出部、前記絶対値の平均値を求める平均値算出部および前記絶対値から前記絶対値の平均値を差し引く差データを得る減算部を備え、前記コスタス処理結果および前記差データを前記ＦＦＴ処理部に入力する変調搬送波周波数検出装置。
【００１３】
（６）前記一方のデータはＩ相データであり、該Ｉ相データの符号および前記Ｑ相データが前記コスタス処理部に入力される上記（５）の変調搬送波周波数検出装置。
【００１４】
（７）前記一方のデータはＱ相データであり、該Ｑ相データの符号および前記Ｉ相データが前記コスタス処理部に入力される上記（５）の変調搬送波周波数検出装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による変調搬送波周波数検出方法および装置の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
先ず、図１は、本発明による変調搬送波周波数検出装置の好適実施形態の構成を示すブロック図である。図１に示す変調搬送波周波数検出装置１０は、コスタス処理部１１、ＦＦＴ処理部１２、符号検出部１３、絶対値（ＡＢＳ）検出部１４、この絶対値の平均値算出部１５および減算部１６により構成される。
【００１７】
Ｉ相データＳ１が符号検出部１３および絶対値検出部１４に入力される。コスタス処理部１１には、Ｑ相データＳ２および符号検出部１３の出力であるＩ相の符号ＳＧＮ（Ｉ）であるＳ３が入力される。コスタス処理部１１は、これら両信号Ｓ２およびＳ３の積Ｓ７＝ＳＧＮ（Ｉ）×Ｑを出力し、この信号Ｓ７はＦＦＴ処理部１２のＱ相端子に入力される。一方、絶対値検出部１４は、上述した信号Ｓ１の絶対値Ｓ４＝ＡＢＳ（Ｉ）を出力する。減算部１６は、このＡＢＳ（Ｉ）から平均値算出部１５により算出した絶対値ＡＢＳ（Ｉ）のサンプリング区間の平均値データＳ５＝Ｍの差データＳ６＝ＡＢＳ（Ｉ）−Ｍを出力する。この減算部１６から出力される差信号Ｓ６は、ＦＦＴ処理部１２のＩ相端子に入力される。
【００１８】
即ち、本発明による変調搬送波周波数検出装置１０は、サンプリングされたＩ相データＳ１の絶対値をとる絶対値検出部１４、所定サンプリングル区間の平均値Ｓ５を算出する平均値算出部１５、絶対値をとったＩ相データＳ４からサンプリング区間の平均値データＳ５を減算部１６で差し引いたI相データＳ６をＦＦＴ処理部１２へ入力するように構成されている。Ｑ相データＳ７は、従来通りコスタス処理部１１でＱ相データＳ２に対しＩ相データの符号Ｓ３を掛け合わせるコスタス処理を施しＦＦＴ処理部１２に入力される。
【００１９】
ここで、図１中のＦＦＴ処理部１２およびコスタス処理部１１は、当業者には周知であり、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成および動作説明は省略する。
【００２０】
次に、図１に示す本発明による変調搬送波周波数検出装置１０の動作を説明する。Ｑ相データＳ７は、従来通りサンプリングされたＱ相データＳ２に対し、符号検出部１３からのＩ相データの符号Ｓ３を掛け合わせるコスタス処理をコスタス処理部１１により行う。Ｉ相データＳ６は、サンプリングされたＩ相データＳ１から絶対値検出部１４により絶対値Ｓ４をとり、平均値算出部１５により算出したサンプリング区間の平均値Ｓ５を減算部１６で差し引いて入力して、ＦＦＴ処理部１２でＦＦＴ処理を行うことにより搬送波周波数を算出する。
【００２１】
次に、図２〜図５のスペクトラム波形図を参照して、図１に示す変調搬送波周波数検出装置１０の動作を従来技術と対比して説明する。図２〜図５に示す各スペクトラム波形は、搬送波周波数を＋ｆｓ／８にて発生させた変調搬送波信号を、サンプリング周波数ｆｓにてサンプリングしてデータをＦＦＴ処理したものである。
【００２２】
図２は、サンプリングされたＩ相データおよびＱ相データＳ１、Ｓ２をＦＦＴ処理した波形を示す。図２のスペクトラム波形は、変調搬送波信号をそのままＦＦＴ処理したものとなるため、変調成分により搬送波信号の周波数を特定することができない。
【００２３】
図３は、Ｑ相データＳ２をＩ相の符号Ｓ３と掛けるコスタス処理されたデータＳ７とI相に０固定を入力した場合のＦＦＴ処理した、図６に示す従来技術によるスペクトラム波形を示す。図３から明らかな如く、コスタス処理を行ったことにより変調成分が除去され、２倍の搬送波周波数成分＋ｆｓ／４および−ｆｓ／４が出力される。搬送波周波数成分が２箇所検出される。
【００２４】
一方、図４は、コスタス処理されたデータＳ７とＩ相データＳ１の絶対値をとったサンプリングデータＳ４をＦＦＴ処理したスペクトラム波形を示す。この場合においても、２倍の搬送波周波数成分である＋ｆｓ／４および−ｆｓ／４が検出される。しかし、搬送波信号の直交成分が改善するために、真の搬送波周波数成分に対して偽の搬送波周波数成分は6dB程度下がることが期待されるので、入力された搬送波信号を検出することが可能となる。また、Ｉ相データの絶対値をとっているので、正方向にオフセットをはくことによりＤＣ成分（０Ｈｚ）が出力されることになる。そこで、実際に搬送波信号が入力されない場合においても、ＤＣ成分があるために搬送波信号の誤検出を引き起こす。
【００２５】
次に、図５は、図１に示す本発明による変調搬送波周波数検出装置１０においてサンプリングされたデータＳ６およびＳ７をＦＦＴ処理部１２でＦＦＴ処理したスペクトラム波形を示す。Ｉ相データＳ１に絶対値をとったデータＳ４からサンプリング区間のデータの平均値Ｓ５を差し引く（差データ）ことにより、図４において発生していたＤＣ成分が除去され、２倍の搬送波周波数成分の+fs/4が明らかに算出可能となる。また、コスタス処理は入力周波数が２倍されるので、検出周波数を半分（1/2）にすることにより入力された搬送波成分が算出できる。
【００２６】
図１に示す変調搬送波周波数検出装置１０においては、Ｑ相データにＩ相の符号を掛けたコスタス処理を行い、Ｉ相データの絶対値をとりサンプリング区間のＩ相データの平均値Ｍを差し引いたＡＢＳ（Ｉ）−Ｍ値をＦＦＴ処理部１２でＦＦＴ処理することにより変調搬送波周波数の算出を行っている。同様に、Ｉ相データにＱ相データの符号を掛けたコスタス処理を行い、Ｑ相データの絶対値をとりサンプリング区間におけるＱ相データの平均値を差し引いた差データをＦＦＴ処理することにより変調搬送波周波数の算出を行っても同様の結果が得られる。
【００２７】
尚、Ｉ相データおよびＱ相データ共に絶対値をとり、平均値を差し引く場合又はＩ相データおよびＱ相データ共にコスタス処理をとった場合については、共に直交成分が失われるために、図３と同様のスペクトラム波形となり、搬送波周波数成分が２箇所検出される。
【００２８】
以上、本発明による変調搬送波周波数検出方法および装置の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、絶対値の平均値算出部および減算部等は、ハードウエア（個別の回路素子）により又はＣＰＵ（中央演算処理装置）によるソフトウエアにより実現可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明の変調搬送波周波数検出方法および装置によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、本発明の変調搬送波周波数検出方法および装置によると、１回のＦＦＴ処理により確実に変調搬送波周波数が求められ、初期捕捉時間を従来技術に対して約１／２とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による変調搬送波周波数検出装置の好適実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｉ相およびＱ相データをそのままＦＦＴ処理した場合のスペクトル波形例である。
【図３】Ｉ相およびＱ相データを従来技術により処理した場合のスペクトラム波形例である。
【図４】コスタス処理されたデータとＩ相データの絶対値を取ったデータをＦＦＴ処理した場合のスペクトラム波形例である。
【図５】本発明により処理された場合のスペクトラム波形例である。
【図６】変調搬送波周波数検出装置の従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  変調搬送波周波数検出装置
１１  コスタス処理部
１２  ＦＦＴ処理部
１３  符号検出部
１４  絶対値検出部
１５  平均値算出部
１６  減算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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