(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム毎にＮシンボルからなる同期シンボルが挿入されるディジタル変調信号を復調する受信機に使用される自動周波数制御装置であって、
ディジタル変調信号をディジタル化するディジタル化手段と、
入力信号を１シンボル期間遅延させる１シンボル遅延器を直列接続した構成を有し、前記ディジタル化手段の出力から遅延信号を生成する遅延部と、
前記ディジタル化手段及び前記遅延部内の１シンボル遅延器の出力のうちＮ個の隣接した出力１〜Ｎを同期シンボルのＮ〜１番目のシンボルに対応するベクトルで逆変調する第１〜Ｎの逆変調器を具備する逆変調部と、
前記逆変調部から出力される逆変調ベクトルの収束度合の評価値を演算する逆変調ベクトル収束評価値演算部と、
前記逆変調ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変調ベクトルの収束度合の評価値が予め定められた閾値より強くなったときを同期検出タイミングであると判定するタイミング判定手段と、
前記タイミング判定手段で同期検出タイミングであると判定されたときに、前記逆変調部から出力される逆変調ベクトルに基づいて周波数制御信号を生成する周波数制御信号生成手段を具備する自動周波数制御装置。
【請求項２】
フレーム毎にＮシンボルからなる同期シンボルが挿入されるディジタル変調信号を復調する受信機に使用される自動周波数制御装置であって、
ディジタル変調信号をディジタル化するディジタル化手段と、
入力信号を１シンボル期間遅延させる１シンボル遅延器を（Ｎ−１）段直列接続した構成を有し、前記ディジタル化手段の出力から１〜（Ｎ−１）シンボル期間遅延した信号を生成する遅延部と、
前記ディジタル化手段の出力を同期シンボルの最後尾シンボルに対応するベクトルで逆変調する第１の逆変調器、及び前記遅延部内の第１〜（Ｎ−１）段の１シンボル遅延器の出力を同期シンボルの（Ｎ−１）〜１番目のシンボルに対応するベクトルで逆変調する第２〜Ｎの逆変調器を具備する逆変調部と、
前記逆変調部から出力される逆変調ベクトルの収束度合の評価値を演算する逆変調ベクトル収束評価値演算部と、
前記逆変調ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変調ベクトルの収束度合の評価値が予め定められた閾値より強くなったときを同期検出タイミングであると判定するタイミング判定手段と、
前記タイミング判定手段で同期検出タイミングであると判定されたときに、前記逆変調部から出力される逆変調ベクトルに基づいて周波数制御信号を生成する周波数制御信号生成手段を具備する自動周波数制御装置。
【請求項３】
前記周波数制御信号生成部が、
前記逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍正方向に回転するＮ個のベクトル正回転器を具備するベクトル正回転手段と、
前記ベクトル正回転手段から出力される正回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する正回転ベクトル収束評価値演算手段と、
前記逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍負方向に回転するＮ個のベクトル負回転器を具備するベクトル負回転手段と、
前記ベクトル負回転手段から出力される負回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する負回転ベクトル収束評価値演算手段と、
前記タイミング判定手段で同期検出タイミングであると判定されたときに、前記逆変調ベクトル収束評価値演算部、前記正回転ベクトル収束評価値演算手段及び前記負回転ベクトル収束評価値演算手段で演算された収束度合の評価値に基づいて周波数制御出力を判定する周波数制御出力判定手段と、を具備する請求項１または２に記載の自動周波数制御装置。
【請求項４】
前記逆変調ベクトル収束評価値演算部が、
前記逆変調手段中の隣接する２つの逆変調器の出力間の偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器の出力の絶対値を演算する（Ｎ−１）個の絶対値演算器を具備する絶対値演算手段と、
前記絶対値演算手段中の（Ｎ−１）個の絶対値演算器の出力を加算する加算手段を具備し、
前記正回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル正回転手段中の隣接する２つのベクトル正回転器の出力間の偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器の出力の絶対値を演算する（Ｎ−１）個の絶対値演算器を具備する絶対値演算手段と、
前記絶対値演算手段中の（Ｎ−１）個の絶対値演算器の出力を加算する加算手段を具備し、
前記負回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル負回転手段中の隣接する２つのベクトル負回転器の出力間の偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器の出力の絶対値を演算する（Ｎ−１）個の絶対値演算器を具備する絶対値演算手段と、
前記絶対値演算手段中の（Ｎ−１）個の絶対値演算器の出力を加算する加算手段を具備する請求項３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項５】
前記逆変調ベクトル収束評価値演算部が、
前記逆変調手段中の（Ｎ−１）個の逆変調器から出力される逆変調ベクトルのベクトル平均値を演算するベクトル平均値演算手段と、
前記逆変調手段中の（Ｎ−１）個の逆変調器から出力される逆変調ベクトルと前記ベクトル平均値演算手段で演算されたベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記平均値ベクトル演算手段で演算されたベクトル平均値の２乗値を演算するベクトル平均値２乗値演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記平均値ベクトル２乗値演算手段の出力で正規化する正規化手段を具備し、
前記正回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル正回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル正回転器から出力される正回転ベクトルのベクトル平均値を演算するベクトル平均値演算手段と、
前記ベクトル正回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル正回転器から出力される正回転ベクトルと前記ベクトル平均値演算手段で演算されるベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記ベクトル平均値演算手段で演算されたベクトル平均値の２乗値を演算するベクトル平均値２乗値演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記ベクトル平均値２乗値演算手段から出力されるベクトル平均値２乗値で正規化する正規化手段を具備し、
前記負回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル負回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル負回転器から出力される負回転ベクトルのベクトル平均値を演算するベクトル平均値演算手段と、
前記ベクトル負回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル負回転器から出力される負回転ベクトルと前記ベクトル平均値演算手段で演算されるベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記ベクトル平均値演算手段で演算されたベクトル平均値の２乗値を演算するベクトル平均値２乗値演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記ベクトル平均値２乗値演算手段から出力されるベクトル平均値２乗値で正規化する正規化手段を具備する請求項３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項６】
前記逆変調ベクトル収束評価値演算部が、
前記逆変調手段中の（Ｎ−１）個の逆変調器から出力される逆変調ベクトルのベクトル平均を演算するベクトル平均演算手段と、
前記逆変調手段中の（Ｎ−１）個の逆変調器から出力される逆変調ベクトルと前記ベクトル平均演算手段で演算されたベクトル平均との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記ベクトル平均値演算手段で演算されたベクトル平均値の２乗値を演算するベクトル平均値２乗値演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記偏差ベクトル２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記ベクトル平均値２乗値演算手段から出力されるベクトル平均値２乗値で正規化する正規化手段を具備し、
前記正回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル正回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル正回転器から出力される正回転ベクトルと前記逆変調ベクトル収束評価値演算部のベクトル平均値演算手段で演算されるベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記逆変調ベクトル収束評価値演算部のベクトル平均値２乗値演算手段で演算されたベクトル平均値２乗値で正規化する正規化手段を具備し、
前記負回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル負回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル負回転器から出力される負回転ベクトルと前記逆変調ベクトル収束評価値演算部のベクトル平均値演算手段で演算されるベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記平均値ベクトル演算手段で演算されたベクトル平均値の２乗値を演算するベクトル平均値２乗値演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記逆変調ベクトル収束評価値演算部の前記ベクトル平均値２乗値演算手段で演算されたベクトル平均値２乗値で正規化する正規化手段を具備する請求項３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項７】
前記逆変調ベクトル収束評価値演算部が、
前記逆変調手段中の（Ｎ−１）個の逆変調器の出力ベクトルのベクトル平均値を演算するベクトル平均値演算手段と、
前記逆変調手段中の（Ｎ−１）個の逆変調器の出力ベクトルと前記ベクトル平均値演算手段で演算されたベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記ベクトル平均値演算手段で演算された平均値ベクトルの２乗値を演算するベクトル平均値２乗値演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段と、
前記平均値演算手段の出力を前記平均値ベクトル２乗値演算手段の出力で正規化する正規化手段を具備し、
前記正回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル正回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル正回転器から出力される正回転ベクトルと前記逆変調ベクトル収束評価値演算部のベクトル平均値演算手段で演算されるベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記ベクトル偏差２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段を具備し、
前記負回転ベクトル収束評価値演算手段が、
前記ベクトル負回転手段中の（Ｎ−１）個のベクトル負回転器から出力される負回転ベクトルと前記逆変調ベクトル収束評価値演算部のベクトル平均値演算手段で演算されるベクトル平均値との偏差を演算する（Ｎ−１）個の減算器を具備する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段中の減算器で演算されたベクトル偏差の２乗値を演算する（Ｎ−１）個の２乗値演算器を具備するベクトル偏差２乗値演算手段と、
前記偏差ベクトル２乗値演算手段中の（Ｎ−１）個の２乗値演算器の出力の平均値を演算する平均値演算手段を具備する請求項３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項８】
前記周波数制御信号生成部が、
前記逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍正方向に回転するベクトル正回転手段と、
前記ベクトル正回転手段から出力される正回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する正回転ベクトル収束評価値演算手段と、
前記逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍負方向に回転するベクトル負回転手段と、
前記ベクトル負回転手段から出力される負回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する負回転ベクトル収束評価値演算手段と、
前記逆変換ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変換ベクトルの収束度合の評価値が前記正回転ベクトル収束評価値演算部で演算された正回転ベクトルの収束度合の評価値より弱いときは、前記ベクトル正回転手段及び前記正回転ベクトル収束評価値演算手段による処理を今回演算された正回転ベクトルの収束度合の評価値が前回演算された正回転ベクトル収束度合の評価値より強となるまで繰り返し、その後前記所定角の繰り返し回数倍した周波数増加信号を出力するベクトル正回転処理手段と、
前記逆変換ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変換ベクトルの収束度合の評価値が前記負回転ベクトル収束評価値演算部で演算された負回転ベクトルの収束度合の評価値より弱いときは、前記ベクトル負回転手段及び前記負回転ベクトル収束評価値演算手段による処理を今回演算された負回転ベクトルの収束度合の評価値が前回演算された負回転ベクトル収束度合の評価値より強となるまで繰り返し、その後前記所定角の繰り返し回数倍した周波数減少信号を出力するベクトル負回転処理手段と、を具備する請求項１または２に記載の自動周波数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル変調を適用した移動体通信システム用の自動周波数制御装置に係り、特に、いったん同期が確立した後に送信周波数に追従することの可能な自動周波数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル変調を適用した移動体通信システムの受信機にあっては、送信機と同期を確立するだけでなく、いったん同期が確立した後にも受信機の局部発信回路の周波数を送信周波数と一致するように制御することが必要となる。
図１は従来のディジタル変調波受信機の構成図であって、中間周波信号に変換された送信波は直交復調器１０で直交復調された後、復調器１１でデータが復調される。
【０００３】
直交復調器用の局部発振器１４の発振周波数を送信周波数に一致させるために、直交復調器１０の出力を周波数弁別器１２で周波数弁別し、さらにループフィルタ１３でフィルタリングした信号で局部発振器１４の発振周波数を制御している。
図２は周波数弁別器の構成図であって、いわゆる「たすきがけ」回路を構成している。
【０００４】
即ち、実数成分（Ｉ）は実数成分（Ｉ）を１クロックτだけ遅延させる実数成分遅延器１２１及び第１の乗算器１２２を介して加算器１２５に送られ、虚数成分（Ｑ）は虚数成分（Ｑ）を１クロックτだけ遅延させる虚数成分遅延器１２３及び第２の乗算器１２４を介して加算器１２５に送られる。
そして、第１の乗算器１２２の出力と第２の乗算器１２４の出力は加算器１２３で加算され、周波数弁別器１２の出力となる。
【０００５】
なお、第１の乗算器１２２では実数成分遅延器１２１の出力と虚数成分（Ｑ）とが乗算され、第２の乗算器１２４では虚数成分遅延器１２３の出力と実数成分（Ｉ）とが乗算される。
上記の「たすきがけ」回路を使用することにより、弱電界地区であっても安定した周波数弁別が可能となっている。
【０００６】
ところでディジタル変調のように受信波の振幅には情報が含まれず、受信波の位相にだけ情報が含まれる場合には、リミッタで振幅制限した後に復調することが普通である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リミッタで振幅制限した場合には電界が強すぎると弁別能力が低下してしまうという課題が生じる。
図３は受信信号のパワースペクトル図であって、横軸は周波数を、縦軸はパワーを表す。
【０００８】
即ち、強電界においてはリミッタが無い時は中心周波数ｆ0 を中心とする送信波と雑音を確実に分離することが可能であるが、リミッタが有る時は送信波と雑音のパワー差が小となり送信波と雑音を確実に分離することが困難となる。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、弱電界においても強電界においても確実に送信周波数に追従可能な自動周波数制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る自動周波数制御装置は、フレーム毎にＮシンボルからなる同期シンボルが挿入されるディジタル変調信号を復調する受信機に使用される自動周波数制御装置であって、
ディジタル変調信号をディジタル化するディジタル化手段と、入力信号を１シンボル期間遅延させる１シンボル遅延器を（Ｎ−１）段直列接続した構成を有しディジタル化手段の出力から１〜（Ｎ−１）シンボル期間遅延した信号を生成する遅延部と、ディジタル化手段の出力を同期シンボルの最後尾シンボルに対応するベクトルで逆変調する第１の逆変調器及び前記遅延部内の第１〜（Ｎ−１）段の１シンボル遅延器の出力を同期シンボルの（Ｎ−１）〜１番目のシンボルに対応するベクトルで逆変調する第２〜Ｎの逆変調器を具備する逆変調部と、逆変調部から出力される逆変調ベクトルの収束度合の評価値を演算する逆変調ベクトル収束評価値演算部と、逆変調ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変調ベクトルの収束度合の評価値が予め定められた閾値より強くなったときを同期検出タイミングであると判定するタイミング判定手段と、タイミング判定手段で同期検出タイミングであると判定されたときに逆変調部から出力される逆変調ベクトルに基づいて周波数制御信号を生成する周波数制御信号生成手段を具備する。
【００１０】
第１の発明にあっては、１シンボル期間づつ遅延されたベクトルを逆変調したの逆変調ベクトル収束度合の評価値が閾値より強くなったときに、逆変調ベクトルに基づいて局部発振器の発振周波数を制御する周波数制御信号が生成される。第２の発明に係る自動周波数制御装置は、周波数制御信号生成部が、逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍正方向に回転するＮ個のベクトル正回転器を具備するベクトル正回転手段と、ベクトル正回転手段から出力される正回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する正回転ベクトル収束評価値演算手段と、逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍負方向に回転するＮ個のベクトル負回転器を具備するベクトル負回転手段と、ベクトル負回転手段から出力される負回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する負回転ベクトル収束評価値演算手段と、タイミング判定手段で同期検出タイミングであると判定されたときに逆変調ベクトル収束評価値演算部、正回転ベクトル収束評価値演算手段及び負回転ベクトル収束評価値演算手段で演算された収束度合の評価値に基づいて周波数制御出力を判定する周波数制御出力判定手段と、を具備する。
【００１１】
第２の発明にあっては、ベクトル正回転部によって逆変調ベクトルを正方向に回転した正回転ベクトルの収束度合の評価値、ベクトル負回転部によって逆変調ベクトルを負方向に回転した負回転ベクトルの収束度合の評価値、及び逆変調ベクトルの収束度合の評価値に基づいて局部発振器の発振周波数を制御する周波数制御信号が生成される。
【００１２】
第３の発明に係る自動周波数制御装置は、周波数制御信号生成部が、逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍正方向に回転するベクトル正回転手段と、ベクトル正回転手段から出力される正回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する正回転ベクトル収束評価値演算手段と、逆変調部の第１〜Ｎの逆変調器から出力されるＮ個の逆変調ベクトルを所定角の０〜（Ｎ−１）倍負方向に回転するベクトル負回転手段と、ベクトル負回転手段から出力される負回転ベクトルの収束度合の評価値を演算する負回転ベクトル収束評価値演算手段と、逆変換ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変換ベクトルの収束度合の評価値が正回転ベクトル収束評価値演算部で演算された正回転ベクトルの収束度合の評価値より弱いときはベクトル正回転手段及び正回転ベクトル収束評価値演算手段による処理を今回演算された正回転ベクトルの収束度合の評価値が前回演算された正回転ベクトルの収束度合の評価値より強となるまで繰り返しその後所定角の繰り返し回数倍した周波数増加信号を出力するベクトル正回転処理手段と、逆変換ベクトル収束評価値演算部で演算された逆変換ベクトルの収束度合の評価値が負回転ベクトル収束評価値演算部で演算された負回転ベクトルの収束度合の評価値より弱いときはベクトル負回転手段及び負回転ベクトル収束評価値演算手段による処理を今回演算された負回転ベクトルの収束度合の評価値が前回演算された負回転ベクトル収束度合の評価値より強となるまで繰り返しその後所定角の繰り返し回数倍した周波数減少信号を出力するベクトル負回転処理手段と、を具備する。
【００１３】
第３の発明に係る自動周波数制御装置は、逆変調ベクトルの正方向及び負方向への回転を繰り返すことによって、局部発振器の発振周波数を制御する周波数制御信号が生成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４は本発明に係る自動周波数制御装置を適用したディジタル変調波受信機の構成図であって、従来のディジタル変調波受信機の復調器１１及び周波数弁別器１２に代えて本発明に係る自動周波数制御装置４が適用される。
図５は本発明に係る自動周波数制御装置の構成図であって、直交復調器１０から出力されるフレーム同期信号を含むディジタル変調信号の実数成分（Ｉ）及び虚数成分（Ｑ）は、それぞれＡ／Ｄコンバータ４０でディジタル化される。
【００１５】
図６はＱＰＳＫの信号配置図であって、ＱＰＳＫ（４値位相シフト・キーイング変調）においては（０，０）、（１，０）、（１，１）及び（０，１）の４状態を取り得るので、Ｎ状態（２Ｎビット）をフレーム同期信号とすることができる。例えば（０，０）、（１，０）及び（１，１）の３状態（６ビット）をフレーム同期信号とした場合には、フレーム同期信号は（０，０，１，０，１，１）となる。
【００１６】
上記のフレーム同期信号を含むディジタル変調信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０でディジタル化され、ローパスフィルタの一種であるマッチドフィルタ４１を介して１シンボル遅延部列に導かれる。なお、１シンボル遅延部列は、（Ｎ−１）個の１シンボル遅延部４２１、４２２・・・４２Ｎ−１を直列接続して構成される。
【００１７】
マッチドフィルタ４１並びに（Ｎ−１）個の１シンボル遅延部４２１、４２２・・・４２Ｎ−１の出力は、Ｎ個の逆変調部４３１、４３２・・・４３Ｎによって逆変換される。同期シンボルが上記６ビットであれば、１シンボル遅延部は４２１及び４２２の２個となる。
図７は１つの逆変調部の構成図であって、各逆変調部４３ｉは、マッチドフィルタ４１並びにＮ個の１シンボル遅延部４２１、４２２・・・４２Ｎの出力を予め定められている同期シンボルのベクトル値で除算する。
【００１８】
同期シンボルが上記６ビットであれば、逆変調器は４３１，４３２及び４３３の３個となり、逆変調器４３１、４３２及４３３の除数ベクトルは、それぞれの送信ベクトルと同じ（＋１＋ｊ）、（−１＋ｊ）及び（−１−ｊ）となる。
送信波が伝送路で歪みを受けないものとすれば、受信ベクトルは送信ベクトルと一致するので、逆変調部４２１、４２２・・・４２Ｎの出力はそれぞれ‘１＋ｊ０’（＝１）となる。
【００１９】
従って、逆変調部４２１、４２２・・・４２Ｎの出力が‘１’に近づいたことをもって同期したと判定することが可能となる。
即ち、逆変調ベクトル収束評価値演算部４４において逆変調ベクトルの収束度合の評価値が演算される。そして、タイミング判定部４５において収束度合の評価値が予め定められた閾値よりも小であるかを判定し、閾値よりも小であるときはそれをフレーム同期クロックとして出力する。
【００２０】
逆変調ベクトルの収束度合の評価値が閾値より小であるときにのみフレーム同期クロックを出力するのは、フェージングや雑音の影響が大きい場合、即ち収束度合の評価値が弱い場合にも周波数制御を実行すると、却って局部発振器の発振周波数が送信周波数から離れてしまうおそれがあるからである。
なお、Ａ／Ｄコンバータ４０及びタイミング判定部４５は、サンプルクロック生成器４６で生成されるサンプルクロックによって駆動される。
【００２１】
さらに、フレーム同期クロックが出力されるタイミングで、周波数制御信号生成手段４７で生成される局部発振器１４の発振周波数を制御するための周波数制御信号も出力される。
図８は周波数制御信号生成部の第１の実施形態の構成図であって、逆変調部４２１、４２２・・・４２Ｎから出力される逆変調ベクトルを正方向（反時計回り）に回転するベクトル正回転器４７１１〜４７１Ｎと、正回転されたベクトルの収束度合の評価値を演算する正回転ベクトル収束評価値演算部４７２と、逆変調ベクトルを負方向（時計回り）に回転するベクトル負回転器４７３１〜４７３Ｎと、負回転されたベクトルの収束度合の評価値を演算する負正回転ベクトル収束評価値演算部４７４と、正回転ベクトル収束度合の評価値及び負回転ベクトル収束度合の評価値並びに逆変調ベクトルの収束度合の評価値に基づいて周波数の上げ下げ信号を出力する周波数制御出力判定手段４７５よりなる。
【００２２】
図９はベクトル回転器の作用説明図であって、正方向に回転する場合を示しており、１シンボル遅延部から出力される逆変調ベクトルを遅延が小であるほど大きく回転させる。
即ち遅延のないマッチドフィルタ４１の出力には第１のベクトル正回転器４７１１でベクトルｒN-1 (絶対値‘１、角度（Ｎ−１）×θ°のベクトル）を乗算し、第１段目の１シンボル遅延器４２１の出力には第２のベクトル正回転器４７１２でベクトルｒN-2 (絶対値‘１’、角度（Ｎ−２）×θ°のベクトル）を乗算する。以下同様に処理し、第（Ｎ−１）段目の１シンボル遅延器４２Ｎ−１の出力にはベクトルｒ0 （絶対値‘１’、角度０°のベクトル）を乗算する。
【００２３】
ベクトル負回転器４７３１、４７３２・・・４７３Ｎでは、マッチドフィルタ４１及び（Ｎ−１）個の１シンボル遅延器４２１、４２２・・・４２Ｎ−１の出力ベクトルを遅延量に応じて負方向（時計回り）に回転する。
そして、正回転ベクトル収束評価値演算部４７２でベクトル正回転器４７１１〜４７１Ｎの出力ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ+ ）が演算され、負回転ベクトル収束評価値演算部４７４でベクトル負回転器４７３１〜４７３Ｎの出力ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ- ）が演算される。
【００２４】
図１０は周波数制御出力判定部の動作説明図であって、正回転ベクトル収束評価値演算部４７２で演算された正回転ベクトルの収束度合の評価値力Ｖ（Ｓ+ )と、負回転ベクトル収束評価値演算部４７４で演算された負回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ- )とを比較する。
そして、Ｖ（Ｓ- ）＜Ｖ（Ｓ+ ）の場合、即ち図９（イ）の場合であれば、現在の局部発振器１４の発振周波数が送信周波数より大であると判定して、ループフィルタ１３を介して局部発振器１４に発振周波数を下げる指令を出力する。
【００２５】
逆に、Ｖ（Ｓ- )＞Ｖ（Ｓ+ )、即ち図９（ロ）の場合であれば、現在の局部発振器１４の発振周波数が送信周波数より小であると判定して、ループフィルタ１３を介して局部発振器１４に発振周波数を上げる指令を出力する。
上述のように、本発明に係る自動周波数制御装置４により、ループフィルタ１３を介して局部発振器１４の発振周波数を上下することにより、局部発振器１４の発振周波数を送信周波数に追従させることが可能となる。
【００２６】
逆変調ベクトル収束評価値演算部４４、正回転ベクトル収束評価値演算部４７２及び負回転ベクトル収束評価値演算部４７４は、逆変調ベクトル、負回転ベクトル及び正回転ベクトルが収束したことを判定できれば構成は特に規定されない。
図１１は収束評価値演算部の第１実施形態の構成図であって、（Ｎ−１）個の減算器１１１１〜１１１Ｎ−１において、隣り合う逆変調部（例えば第１の逆変調部４３１と第２の逆変調部４３２）の出力の差、隣り合うベクトル正回転部（例えば第１のベクトル正回転部４７１１と第２のベクトル正回転部４７１２）の出力の差、又は隣り合うベクトル負回転部（例えば第１のベクトル負回転部４７３１と第２のベクトル負回転部４７３２）の出力の差を算出する。
【００２７】
各減算器１１１１〜１１１Ｎ−１の出力の絶対値が対応する絶対値演算器１１２１〜１１２Ｎ−１において演算され、絶対値演算器１１２１〜１１２Ｎ−１の出力の和が加算器１１３で演算され、その和が閾値判定部４５及び周波数制御出力判定部４７に対する出力となる。
第１の実施形態に係る収束評価値演算部にあっては、隣接する信号の差を算出するため、受信信号に重畳した雑音の影響を受け易い。
【００２８】
図１２は収束評価値演算部の第２実施形態の構成図であって、耐雑音性を向上することを可能とする。
ベクトル平均値演算部１２０において、逆変調器４３１〜４３Ｎ、ベクトル正回転部４７１１〜４７１Ｎ又はベクトル負回転部４７３１〜４７３Ｎから出力されるベクトルの平均値が演算される。
【００２９】
そして、減算器１２１１〜１２１Ｎ−１において、このベクトルの平均値と、逆変調器４３１〜４３Ｎから出力される逆変調ベクトル、ベクトル正回転部４７１１〜４７１Ｎから出力される正回転ベクトル又はベクトル負回転部４７３１〜４７３Ｎから出力される負回転ベクトルの差が演算される。
各ベクトル差の２乗値が２乗値演算器１２２１〜１２２Ｎ−１で算出され、その平均値が平均値演算部１２３で演算される。
【００３０】
ベクトル平均値演算部１２０で演算されたベクトル平均値の２乗値が平均値２乗値演算部１２４で算出され、除算部１２５において平均値演算部１２３の出力を正規化するために使用される。
そして、正規化されたベクトル平均値が、閾値判定部４５及び周波数制御出力判定部４７５に対する出力となる。
【００３１】
第２実施形態に係る収束評価値演算部は、耐雑音性を向上することが可能であるものの、構成が複雑となる。
そこで、ベクトル平均値は正回転しても負回転してもあまり変化しないことに注目して、構成を簡略化する。
図１３は収束評価値演算部の第３の実施形態の構成図であって、逆変調ベクトル収束度合の評価値算出部４４の構成は図１２に示す第２の実施形態と同一である。
【００３２】
図１４は第３の実施形態で使用される回転ベクトル（正回転ベクトル及び負回転ベクトル）収束評価値演算部の第１の実施形態の構成図であって、図１１に示す第２実施形態に係る収束評価値演算部からベクトル平均値演算部１２０、ベクトル平均値２乗部１２４が除去される。
そして、正回転ベクトル収束評価値演算部４７２及び負回転ベクトル収束評価値演算部４７４では、逆変調ベクトル収束評価値演算部４４のベクトル平均値演算部１１０で演算されるベクトル平均値が各回転ベクトルとの偏差の演算に使用され、平均２乗部１１４で演算されるベクトル平均値２乗値が正規化のために使用される。
【００３３】
さらに除算器は、ハードウエアで構成してもソフトウエアで構成しても規模が大きくなる。一方送信周波数からの偏差だけを求める場合には、ベクトル平均値による正規化を省略することが可能となる。
図１５は回転ベクトル収束評価値演算部の第２実施形態の構成図であって、図１４に示す回転ベクトル収束評価値演算部からさらに除算部１２５が除去され、平均値演算部１２３の出力がそのまま周波数制御出力判定部４７５に出力される。
【００３４】
上記実施形態にあっては、送信周波数と受信周波数の偏差の正負に応じて局部発振部１４の発振周波数を調整する操作を繰り返すことにより、受信周波数を送信周波数に追従させているため、追従完了までに時間を要する。
そこで、周波数制御信号生成部４７をプログラマブルロジック、例えばマイクロコンピュータで構成することにより、発振周波数の追従操作を１回とすることも可能である。
【００３５】
図１６は、周波数制御信号生成部４７で実行される制御信号生成ルーチンのフローチャートであって、ステップ１６１で逆変調部４３１〜４３Ｎの出力である逆変調ベクトル群を読み込む。
ステップ１６２で初期処理を実行し、ステップ１６３で逆変調ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ0 ）が正回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ+ ）より大であるかを判定する。
【００３６】
ステップ１６３で肯定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ0 ）>Ｖ（Ｓ+ ）であるときは、ステップ１６４でベクトル正回転処理を実行してこのルーチンを終了する。
逆にステップ１６３で否定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ0 ）≦Ｖ（Ｓ+ ）であるときは、ステップ１６５で逆変調ベクトルの収束度合の評価値Ｓ0 が負回転ベクトルの収束度合の評価値Ｓ- より大であるかを判定する。
【００３７】
ステップ１６５肯定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ0 ）>Ｖ（Ｓ- ）あるときは、ステップ１６６でベクトル負回転処理を実行してこのルーチンを終了する。
逆にステップ１６５で否定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ0 ）≦Ｖ（Ｓ- ）かつＶ（Ｓ0 ）≦Ｖ（Ｓ+ ）であるときは、局部発振器１４の発振周波数を変更することなく直接このルーチンを終了する。
【００３８】
図１７はステップ１６２で実行される初期処理のフローチャートであって、ステップ１６２１で逆変調ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ0 ）を演算する。
次にステップ１６２２で逆変調ベクトルを＋ＡＨｚ相当正回転し、ステップ１６２３で正回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ+ ）を演算する。
さらに、ステップ１６２４で逆変調ベクトルを−ＡＨｚ相当負回転し、ステップ１６２５で負回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ- ）を演算してこの処理を終了する。
【００３９】
図１８はステップ１６４で実行されるベクトル正回転処理のフローチャートであって、ステップ１６４１で回転回数Ｃを初期値‘１’に設定する。
次にステップ１６４２で前回の回転ベクトルをさらに＋ＡＨｚ相当回転して新たな回転ベクトルを演算し、ステップ１６４３で新たな回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ++）を演算する。
【００４０】
ステップ１６４４で前回の正方向回転ベクトル群での収束度合の評価値Ｖ（Ｓ+ ）が新たな回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ++）より大であるかを判定する。
ステップ１６４４で肯定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ+ ）>Ｖ（Ｓ++）であれば、ステップ１６４５でＶ（Ｓ+ ）をＶ（Ｓ++）で更新し、ステップ１６４６で回転回数Ｃをインクリメントしてステップ１６４２に戻る。
【００４１】
逆にステップ１６４４で否定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ+ ）≦Ｖ（Ｓ++）であれば、ステップ１６４７で局部発振器１４に対して発振周波数を（＋Ｃ×Ａ）Ｈｚ変更する指令を出力して、この処理を終了する。
図１９はステップ１６６で実行されるベクトル負回転処理のフローチャートであって、ステップ１６６１で回転回数Ｃを初期値‘１’に設定する。
【００４２】
次にステップ１６６２で前回の回転ベクトルをさらに−ＡＨｚ相当回転して新たな回転ベクトルを演算し、ステップ１６６３で新たな回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ--）を演算する。
ステップ１６６４で前回の負方向回転ベクトル群での収束度合の評価値Ｖ（Ｓ- ）が新たな回転ベクトルの収束度合の評価値Ｖ（Ｓ--）より大であるかを判定する。
【００４３】
ステップ１６６４で肯定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ- ）>Ｖ（Ｓ--）であれば、ステップ１６６５でＶ（Ｓ- ）をＶ（Ｓ--）で更新し、ステップ１６６６で回転回数Ｃをインクリメントしてステップ１６６２に戻る。
逆にステップ１６６４で否定判定されたとき、即ちＶ（Ｓ- ）≦Ｖ（Ｓ--）であれば、ステップ１６４７で局部発振器１４に対して発振周波数を（−Ｃ×Ａ）Ｈｚ変更する指令を出力して、この処理を終了する。
【００４４】
なお本発明に係る自動周波数制御装置は、ハードワイヤドロジックによって構成しても、プログラマブルロジックによって構成しても、あるいは両者の混合によって構成してもよい。
さらに、周波数制御が過制御にならない限りループフィルタ１３を省略し、自同周波数制御装置によって直接局部発振器を制御することも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る自動周波数制御装置によれば、局部発振器の発振周波数を弱電界においても、強電界においてはリミッタの動作不動作に拘らず送信周波数に追従させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のディジタル変調波受信機の構成図である。
【図２】周波数弁別器の構成図である。
【図３】受信信号のパワースペクトル図である。
【図４】本発明に係る自動周波数制御装置を適用したディジタル変調波受信機の構成図である。
【図５】本発明に係る自動周波数制御装置の構成図である。
【図６】ＱＰＳＫの信号配置図である。
【図７】逆変調部の構成図である。
【図８】周波数制御信号生成部の第１の実施形態の構成図である。
【図９】ベクトルの正回転の説明図である。
【図１０】周波数制御出力判定部の動作説明図である。
【図１１】収束評価値演算部の第１の実施形態の構成図である。
【図１２】収束評価値演算部の第２の実施形態の構成図である。
【図１３】収束評価値演算部の第３の実施形態の構成図である。
【図１４】回転ベクトル収束評価値演算部の第１の実施形態の構成図である。
【図１５】回転ベクトル収束評価値演算部の第２の実施形態の構成図である。
【図１６】制御信号生成ルーチンのフローチャートである。
【図１７】初期処理のフローチャートである。
【図１８】ベクトル正回転処理のフローチャートである。
【図１９】ベクトル負回転処理のフローチャートである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003636431.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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