(57)【要約】【課題】ＣＮＲが低い受信信号の周波数誤差を高精度に補償する自動周波数制御装置を得ること。【解決手段】本発明は、受信信号に含まれた既知シンボルを用いて受信信号の周波数誤差を補償する自動周波数制御装置であって、既知シンボルに対して既知シンボルの複素共役を乗算し、変調成分を除去する同相化処理部（１１）と、同相化処理部（１１）において変調成分が除去された後の既知シンボルを使用して周波数誤差を推定する周波数誤差推定部（１２）と、周波数誤差推定部（１２）において推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段（複素情報変換部（１３）および複素乗算部（１４））と、を備える。【選択図】        図３
2008104015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号に含まれた既知シンボルを用いて当該受信信号の周波数誤差を補償する自動周波数制御装置であって、
前記既知シンボルに対して当該既知シンボルの複素共役を乗算し、当該既知シンボルから変調成分を除去する変調成分除去手段と、
前記変調成分除去手段において変調成分が除去された後の既知シンボルを使用して周波数誤差を推定する周波数誤差推定手段と、
前記周波数誤差推定手段において推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段と、
を備えることを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項２】
前記周波数誤差推定手段は、
任意の遅延時間で既知シンボルを遅延検波し、検波結果に基づいて受信信号の周波数誤差を検出する第１の周波数誤差検出部と、
前記第１の周波数誤差検出部よりも大きな遅延時間（遅延検波シンボル数）で既知シンボルを遅延検波し、検波結果に基づいて受信信号の周波数誤差を検出する少なくとも１つの第２の周波数誤差検出部と、
前記第１の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差および前記第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差同士を比較し、当該比較結果に基づいて、当該第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差の中から周波数誤差推定結果として出力するものを特定する周波数誤差特定部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動周波数制御装置。
【請求項３】
前記周波数誤差特定部は、前記第１の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差および前記第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差同士を比較するにあたり、遅延時間の小さい順に当該第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差を比較の対象とし、
第１の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差または既に行われた比較の結果得られた周波数誤差と、未だ比較されていない第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差とを次々に比較していくことを特徴とする請求項２に記載の自動周波数制御装置。
【請求項４】
前記周波数誤差特定部は、遅延検波処理において使用した遅延時間に応じて前記第２の周波数誤差検出部で得られた結果に基づいて複数の周波数誤差候補を推定し、第１の周波数誤差検出部で得られた結果に基づいて周波数誤差候補の中から周波数誤差を選択することによって周波数誤差推定結果を特定することを特徴とする請求項２または３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項５】
既知シンボルの中に、ビットがすべて「０（ゼロ）」の既知シンボルが含まれている場合、
前記周波数誤差推定手段は、前記変調成分除去手段において変調成分が除去された後の既知シンボルに代えて、ビットがすべて「０」の既知シンボルを使用して周波数誤差検出処理を実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の自動周波数制御装置。
【請求項６】
さらに、
データシンボル列の中に既知シンボルが複数個連続して含まれている場合に、前記変調成分除去手段において変調成分が除去された後の隣接する既知シンボルを加算し、
前記周波数誤差推定手段は、前記加算処理の結果として得られた加算後隣接シンボルを使用して周波数誤差推定処理を実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の自動周波数制御装置。
【請求項７】
前記隣接する既知シンボルの加算処理においては、既知シンボルが３個以上連続している場合、少なくとも２つの隣接既知シンボルを加算することを特徴とする請求項６に記載の自動周波数制御装置。
【請求項８】
受信信号に対して逓倍処理を実行し、当該受信信号から変調成分を除去する変調成分除去手段と、
前記変調成分除去手段において変調成分が除去された後の受信信号を入力とし、変調成分除去後の受信信号を隣接するデータシンボルごとに複数個加算する隣接シンボル加算手段と、
前記隣接シンボル加算手段における加算処理の結果として得られた加算後データシンボルを使用して周波数誤差を推定する周波数誤差推定手段と、
前記周波数誤差推定手段において推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段と、
を備えることを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項９】
前記周波数誤差推定手段は、
任意の遅延時間（遅延検波シンボル数）で加算後データシンボルを遅延検波し、検波結果に基づいて受信信号の周波数誤差を検出する第１の周波数誤差検出部と、
前記第１の周波数誤差検出部よりも大きな遅延時間（遅延検波シンボル数）で加算後データシンボルを遅延検波し、検波結果に基づいて受信信号の周波数誤差を検出する少なくとも１つの第２の周波数誤差検出部と、
前記第１の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差および前記第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差同士を比較し、当該比較結果に基づいて、当該第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差の中から周波数誤差推定結果として出力するものを特定する周波数誤差特定部と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の自動周波数制御装置。
【請求項１０】
前記周波数誤差特定部は、前記第１の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差および前記第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差同士を比較するにあたり、遅延時間の小さい順に当該第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差を比較の対象とし、
第１の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差または既に行われた比較の結果得られた周波数誤差と、未だ比較されていない第２の周波数誤差検出部において検出された周波数誤差とを次々に比較していくことを特徴とする請求項９に記載の自動周波数制御装置。
【請求項１１】
前記周波数誤差特定部は、遅延検波処理において使用した遅延時間に応じて前記第２の周波数誤差検出部で得られた結果に基づいて複数の周波数誤差候補を推定し、前記第１の周波数誤差検出部で得られた結果に基づいて周波数誤差候補の中から周波数誤差を選択することによって周波数誤差推定結果を特定することを特徴とする請求項９または１０に記載の自動周波数制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の自動周波数制御装置を備えることを特徴とする受信機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の受信機を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の受信機と、
前記受信機に対して所定の既知信号を含めた信号を送信する送信機と、
を含むことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル無線通信機器を構成する受信機に関するものであり、特に、送信側および受信側間の周波数誤差補償するＡＦＣ（Automatic  Frequency  Control）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルデータ伝送では、送信側の通信装置（送信機）における変調回路および受信側の通信装置（受信機）における復調回路に用いられる発振器同士間の周波数偏差や、伝送路で付加されるドップラーシフトによって、受信側および送信側間で周波数誤差が生じる。この周波数誤差が存在すると、時間の経過とともに受信信号の位相が位相平面上で回転してしまう。その結果、受信側の復調回路では送信データの判定を誤るおそれが生じる。そのため受信側では、上記周波数誤差を推定し、推定した周波数誤差を補償する必要がある。
【０００３】
また、たとえば衛星通信などの電力制限型無線通信では低ＣＮＲ（Carrier  to  Noise  Ratio）環境における通信品質の向上が課題とされている。すなわち、低ＣＮＲ環境下では周波数誤差の推定精度が劣化しサイクルスリップ等による判定誤りが発生するため、低ＣＮＲ環境下において周波数誤差を高精度に推定するための研究が盛んに行われている。
【０００４】
ここで、周波数誤差を高精度に推定する周波数誤差推定装置が下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載の周波数誤差推定装置では、複数系統の受信信号をそれぞれ異なる遅延検波シンボル数で遅延検波した結果に基づいて受信信号の周波数誤差を推定する。これにより、位相ずれ（周波数誤差）の補足範囲を広く保ちつつ周波数誤差推定精度を高めている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８９１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、上記従来の周波数誤差推定装置は、周波数誤差を高精度に推定可能であるが、ランダムな変調データを用いて周波数誤差を推定するため、変調データをＭ逓倍（Ｍは使用する変調方式に依存する）して変調成分を取り除く処理（同相化処理）を必要とする。逓倍処理を実行すると、変調データに含まれている雑音成分が増大する（逓倍ロス）ため、周波数誤差推定動作のスレッショルドＣＮＲ（周波数誤差を高精度に推定可能なＣＮＲの限界点）が高くなる、という問題があった。
【０００７】
なお、図１６は、従来の周波数誤差推定装置を使用した場合の受信信号のＣＮＲと位相推定誤差の関係を示した図である。図１６に示したように、ＣＮＲがスレッショルドＣＮＲを下回ると位相誤差（周波数誤差）推定精度が急激に劣化する。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、デジタル変調信号の送受信を行う通信装置に含まれる受信機などにおいて、ＣＮＲが低いため従来は高精度に周波数誤差を推定するのが困難であった受信信号の周波数誤差を高精度に推定し、推定した周波数誤差を補償する自動周波数制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受信信号に含まれた既知シンボルを用いて当該受信信号の周波数誤差を補償する自動周波数制御装置であって、前記既知シンボルに対して当該既知シンボルの複素共役を乗算し、当該既知シンボルから変調成分を除去する変調成分除去手段と、前記変調成分除去手段において変調成分が除去された後の既知シンボルを使用して周波数誤差を推定する周波数誤差推定手段と、前記周波数誤差推定手段において推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数誤差を補正する周波数誤差補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、受信信号に含まれる既知シンボルを使用して周波数誤差を推定することとしたので、雑音成分の増大を伴う変調データのＭ逓倍処理が不要となり、従来方式では高精度に周波数誤差を推定するのが困難な程度にＣＮＲが低い信号を受信した場合であっても高精度に周波数誤差を推定し、推定した周波数誤差を補償することができる、すなわち、受信性能を向上させることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる自動周波数制御装置を備えた受信機の実施の形態１の構成例を示す図である。この受信機は、受信信号から所望の成分を抽出する１と、フィルタ部１から出力された受信信号のビットタイミングを再生するＢＴＲ部２と、本発明にかかる自動周波数制御装置に相当し、ＢＴＲ部２においてビットタイミングが再生された受信信号の周波数誤差を補償するＡＦＣ部３と、ＡＦＣ部３において周波数誤差が補償された受信信号に基づいてキャリア再生を行う同期検波部４と、を備える。
【００１３】
図２は、上記受信機に対して送信機が送信する信号、すなわち上記受信機が受信する信号のフレーム構成の一例を示す図である。この受信信号フレームは、データ（データシンボル）列に既知シンボルが挿入された構成となっている。本発明にかかる自動周波数制御装置（ＡＦＣ部３）は、この既知シンボルを使用して受信信号の周波数誤差を推定・補償する。既知シンボルとデータシンボルの比率（１フレーム中に含まれるデータシンボルと既知シンボルの割合）は、システムが要求する通信品質（受信誤り率、伝送レートなど）を満足するように予め規定されているものとする。
【００１４】
また、図３は、実施の形態１のＡＦＣ部３の構成例を示す図であり、ＡＦＣ部３は、変調成分除去手段である同相化処理部１１、周波数誤差推定部１２、複素情報変換部１３および複素乗算部１４を含む。なお、複素情報変換部１３および複素乗算部１４が周波数誤差補正手段を構成する。
【００１５】
つづいて、ＡＦＣ部３における周波数誤差推定動作を図３に基づいて説明する。ＡＦＣ３部に対して受信信号の入力があると、変調成分除去手段である同相化処理部１１が受信信号に含まれている既知シンボル（変調された状態の既知信号）の同相化処理を行う。具体的には、図４に示したように、同相化処理部１１において既知変調信号生成部２１により生成された既知変調信号（既知信号を変調して得られた信号）の複素共役を複素共役生成部２２が生成し、生成した複素共役を受信既知信号（変調された状態の既知信号）に対して乗算する。これにより受信既知信号の変調成分が除去され、同相化された既知シンボルが得られる。そして、同相化後の既知シンボルを周波数誤差推定部１２に対して出力する。
【００１６】
図５は、周波数誤差推定部１２の構成例を示す図であり、周波数誤差推定部１２は、複数の周波数誤差検出部３１−１，３１−２，…，３１−ｎと、周波数誤差特定部３２と、を備える。各周波数誤差検出部（周波数誤差検出部３１−１，３１−２，…，３１−ｎ）は、上記同相化処理部１１において同相化された後の既知シンボルを使用して、それぞれ予め規定されている処理間隔（時間）毎に周波数誤差を検出する。ここで、予め規定されている処理間隔とは、上記既知シンボルが受信信号フレームへ挿入されている間隔（既知シンボル挿入間隔）の整数倍である。また、各周波数誤差検出部における処理間隔は、それぞれ異なるものとする。たとえば、図６に示したように、周波数誤差検出部３１−１の処理間隔を既知シンボル挿入間隔（１単位）、周波数誤差検出部３１−２の処理間隔を既知シンボル挿入間隔の２倍（２単位）、などとする。
【００１７】
各周波数誤差検出部が実行する周波数誤差検出動作においては、まず、入力信号である上記同相化された既知シンボルの遅延検波を行う。具体的には、入力既知シンボル（第１の入力信号）に対して遅延を与えつつ、その複素共役を生成し、当該生成した複素共役を当該第１の入力信号とは異なる第２の入力信号（遅延を与えられていない入力信号）に対して複素乗算する。このとき使用する遅延時間（入力信号に遅延を与えつつ複素共役を生成する時間）は、上記第１の入力信号が入力された時点と上記第２の入力信号が入力された時点の間隔が、上述した「周波数誤差検出部ごとに異なる処理間隔」となるような遅延時間とする。つぎに、遅延検波結果である位相差（複素数）を平均化して雑音成分を抑圧し、さらに平均化後の位相差を極座標変換する。そして、極座標変換後の位相差および上記処理間隔（遅延時間）に基づいて周波数誤差を算出する。
【００１８】
なお、上記特許文献１においても記載されているように、遅延検波処理において入力信号に与える遅延時間を変化させると周波数誤差検出処理における位相ずれ捕捉範囲および周波数誤差推定精度も変化することが知られている。すなわち遅延時間が短いほど位相ずれ捕捉範囲は広くなり、一方、遅延時間が長いほど位相ずれ捕捉範囲は狭くなるが周波数誤差推定精度は高くなる。したがって、上記各周波数誤差検出部３１−１，３１−２，…，３１−ｎから出力された周波数誤差は、それぞれ異なる条件（位相ずれ捕捉範囲，周波数誤差推定精度）を適用して算出されたものである。また、各周波数誤差検出部は、その算出処理（遅延検波処理）で使用した遅延時間に応じた数の周波数誤差を算出し、周波数誤差推定精度が高くなるほどより多くの周波数誤差を算出する。たとえば、遅延時間が１シンボル時間の場合、周波数誤差検出部は唯一つの周波数誤差を算出するが、遅延時間が２シンボル時間の場合には、２つの周波数誤差を算出する。しかしながら、各周波数誤差検出部は、複数の周波数誤差を算出した場合、その中のどれが最も正確な周波数誤差であるかを単独で判断することができない。
【００１９】
そのため周波数誤差特定部３２は、入力信号である上記各周波数誤差検出部３１−１，３１−２，…，３１−ｎにおける算出結果同士を比較することにより、周波数誤差推定部１２が最終的に周波数誤差推定結果として出力する周波数誤差を特定する。たとえば、周波数誤差特定部３２は、ある周波数誤差検出部が算出した周波数誤差を第１の周波数誤差検出結果として選択する。なお、第１の周波数誤差検出結果は、位相ずれ捕捉範囲が広くなるように、なるべく短い遅延時間を使用して算出されたものの方がよいが、必ずしも最も短い遅延時間を使用して算出されたものとする必要はない。そして、第１の周波数誤差検出結果を算出する際の遅延時間よりも長い遅延時間で処理を行う周波数誤差検出部が算出した複数の周波数誤差を比較対象として第１の周波数誤差検出結果と比較し、比較対象の中から第１の周波数誤差検出結果に最も近いものを第２の周波数誤差検出結果として選択する。さらに、第２の周波数誤差検出結果を算出した周波数誤差検出よりも長い遅延時間で周波数誤差を算出する周波数誤差検出部があれば、それが算出した複数の周波数誤差を比較対象として第２の周波数誤差検出結果と比較し、比較対象の中から第２の周波数誤差検出結果に最も近いものを第３の周波数誤差検出結果として選択する。
【００２０】
周波数誤差特定部３２は、以上のような各周波数誤差検出部における周波数誤差算出結果の比較処理を繰り返し実行し、最も長い遅延時間で処理を行う周波数誤差検出部において算出された周波数誤差の中から、周波数誤差推定部１２が最終的な周波数誤差推定結果として出力するものを特定する。
【００２１】
このような手順で周波数誤差を推定することにより、周波数誤差推定部は、位相ずれ捕捉範囲を広く保ちつつ（上記第１の周波数誤差検出結果を算出した際の捕捉範囲を保ちつつ）、周波数誤差推定精度を高めることができる。
【００２２】
複素情報変換部１３は、周波数誤差推定部１２から受け取った周波数誤差推定結果（位相）を複素数へ変換し、その複素共役を生成出力する。複素乗算部１４は、複素情報変換部１３からの出力と上記ＡＦＣ３部への入力信号である受信信号とを乗算し、その結果をＣＲ部４に対して出力する。
【００２３】
なお、上記説明においては、信号の送信側（送信機または通信装置）について触れていないが、送信側は、予め規定された送信条件（たとえば、既知シンボルのビットパターン、既知シンボルの送信間隔、など）に従って既知シンボルを送信する。また、複数の送信条件を予め規定しておき、送信側は、データ伝送開始時および／またはデータ伝送中に受信側から指定された送信条件に従って既知シンボルを送信するようにしてもよい。これにより、たとえばＣＮＲが十分高く通信品質が良好な場合には既知シンボルの送信頻度を下げて伝送レートを高くする、など状況に応じた柔軟な運用が可能となる。
【００２４】
このように、本実施の形態においては、受信信号に含まれる既知情報（既知シンボル）に対して、それぞれ異なる遅延時間を使用した遅延検波結果を実行することにより、異なる検出精度で、それぞれ複数の周波数誤差を検出し、さらに、異なる精度で検出した周波数誤差同士を比較することにより高精度に周波数誤差を推定することとした。これにより、周波数誤差の推定処理において雑音成分の増大を伴う変調データのＭ逓倍処理が不要となるので、図７に示したように、Ｍ逓倍処理が必要な従来の方式を適用した場合と比較して、誤差（位相推定誤差）推定精度が急激に劣化するスレッショルドＣＮＲが低くなる。すなわち、従来方式と比較して、より受信ＣＮＲが低い環境においても良好に周波数誤差を推定し、推定した周波数誤差を補償することができる。なお、図７においては、本発明を適用した場合の位相推定誤差とＣＮＲとの関係を“方式１”として示している。
【００２５】
また、従来と同じ通信品質を確保するために必要な送信電力を従来よりも低くすることができ、装置の小型化・省電力化を図ることができる。
【００２６】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の自動周波数制御装置について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１の自動周波数制御装置よりもさらにＣＮＲが低い環境において良好に周波数誤差の推定および補償を行う自動周波数制御装置について説明する。なお、本実施の形態の自動周波数制御装置を備えた受信機の構成は、実施の形態１の受信機と同様である。
【００２７】
図８は、実施の形態２の受信機が受信する信号のフレーム構成の一例を示す図である。この受信信号フレームは、データシンボル列に複数個連続した既知シンボル列が挿入されている点が、実施の形態１のフレーム構成と異なる。なお、図８においては既知シンボルが２個連続した構成となっているが、連続数が３以上であってもよい。
【００２８】
図９は、実施の形態２のＡＦＣ部の構成例を示す図である。このＡＦＣ部３ａは、上述した実施の形態１のＡＦＣ部３（図３参照）に対して隣接シンボル加算部１５を追加した構成をとる。なお、隣接シンボル加算部１５以外の部分については上述した実施の形態１のＡＦＣ部３と同様であるため、同一の符号を付与してその詳細な説明を省略する。
【００２９】
ＡＦＣ部３ａにおける周波数誤差推定動作を図９および図１０に基づいて説明する。なお、図１０は、実施の形態２の自動周波数制御装置（ＡＦＣ部３ａ）が行う周波数誤差推定動作の概念を示した図である。ＡＦＣ部３ａの隣接シンボル加算部１５は、同相化処理部１１において同相化された既知シンボルであって互いに隣接する複数の既知シンボルの入力があると、それら隣接する複数の既知シンボルを加算し、加算後の既知シンボルを得る。そして、加算後の既知シンボルを、周波数誤差推定部１２に対して出力する。つぎに、周波数誤差推定部１２は、隣接シンボル加算部１５から出力された加算後既知シンボルを使用して、実施の形態１と同様の周波数誤差推定動作を実行する。
【００３０】
なお、既知シンボルの連続数は、シミュレーションなどを行い、受信機を含んだシステムが要求する通信品質を満たすように予め決定する。また、既知シンボルの連続数と、隣接シンボル加算部１５が加算するシンボル数が必ずしも一致する必要はない。たとえば、既知シンボルの連続数が３である場合に、その中の１番目と２番目の既知シンボルのみを加算し、加算後の既知シンボルを使用して周波数誤差を推定するようにしてもよい。
【００３１】
このように、本実施の形態においては、受信信号に含まれる隣接した既知シンボルを同相化した後に加算することによりＣＮＲを改善し、ＣＮＲが改善された既知シンボル（加算して得られた既知シンボル）を使用して周波数誤差を推定することとした。これにより、図１１に示したように、スレッショルドＣＮＲが実施の形態１の方式を適用した場合（方式１）よりもさらに低くなる。なお、図１１においては、実施の形態１の方式を適用した場合および本実施の形態の方式を適用した場合の位相推定誤差とＣＮＲとの関係を、それぞれ“方式１”、“方式２”として示している。
【００３２】
実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の自動周波数制御装置について説明する。本実施の形態においては、受信信号のフレーム構成を工夫することにより上記実施の形態１または２において説明した周波数誤差推定動作の効率化を図る方法について説明する。なお、本実施の形態の受信機の構成は、実施の形態１の受信機と同様である。また、自動周波数制御装置の構成は、実施の形態１または２と同様である。自動周波数制御装置の構成は採用する受信信号フレームの構成に応じて決定する。
【００３３】
図１２−１〜図１２−４は、実施の形態３において使用する受信信号のフレーム構成例を示す図である。なお“ＡＬＬ０”と記載された部分は、すべてのビットが「０」のシンボル（以下“ゼロシンボル”と記載する）を示し、一方“既知パターン”と記載された部分は、少なくとも１つのビットが「１」のシンボル（以下“非ゼロシンボル”と記載する）を示している。
【００３４】
たとえば、図１２−１または図１２−２に示したような非ゼロシンボルとゼロシンボルが混在する構成を採用した場合、本実施の形態の受信機において、まずＢＴＲ部２が非ゼロシンボルを使用して受信信号のビットタイミング再生処理（ＢＴＲ（Bit  Timing  Recovery）処理），フレームタイミング検出処理を行い、つぎに、ＡＦＣ部３がゼロシンボルを使用して周波数誤差推定を行う。これにより、ビットタイミング再生精度の改善が図れ、かつ周波数誤差推定処理においては、実施の形態１および２の処理において必要であった既知シンボルの同相化処理が不要となる。また遅延波によるシンボル間干渉の影響を抑えることができ、より高精度に周波数誤差を推定できる。なお、非ゼロシンボルをパイロットシンボルと同様のビットパターンとすると、ビットタイミング再生精度の改善効果が大きくなる。
【００３５】
図１２−３に示したようなゼロシンボルのみが含まれるフレーム構成の場合には、周波数誤差推定動作における既知シンボルの同相化処理（すなわち同相化部１１）が不要となり装置の小型化が図れる。また、図１２−４に示したような非ゼロシンボルのみが含まれるフレーム構成の場合（実施の形態１の場合に相当）には、フレームタイミングの検出精度および周波数誤差推定精度を改善することができる。
【００３６】
なお、実施の形態２と同様に、複数個の既知シンボル（非ゼロシンボル，ゼロシンボル）を連続させたフレーム構成を採用し、隣接した複数の既知シンボルを加算してからフレームタイミング検出および周波数誤差推定を実行するようにしてもよい。これによりＣＮＲを改善することができる。
【００３７】
実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の自動周波数制御装置について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１〜３とは異なり、既知シンボルを使用せずに周波数誤差の推定および補償を行う自動周波数制御装置について説明する。すなわち、データシンボルを使用して周波数誤差の推定および補償を行う自動周波数制御装置について説明する。なお、本実施の形態の自動周波数制御装置を備えた受信機の構成は、実施の形態１の受信機と同様である。
【００３８】
図１３は、実施の形態４のＡＦＣ部の構成例を示す図である。このＡＦＣ部３ｂは、上述した実施の形態１のＡＦＣ部３（図３参照）の同相化処理部１１および周波数誤差推定部１２に代えて、同相化処理部１１ｂおよび周波数誤差推定部１２ｂを備え、さらに隣接シンボル加算部１５ｂを追加した構成をとる。なお、これら以外の部分については実施の形態１のＡＦＣ部３と同様であるため、同一の符号を付与してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
ＡＦＣ部３ｂにおける周波数誤差推定動作を図１３および図１４に基づいて説明する。なお、図１４は、実施の形態４の自動周波数制御装置（ＡＦＣ部３ｂ）が行う周波数誤差推定動作の概念を示した図である。ＡＦＣ部３ｂ部に対して受信信号（データシンボル）が入力されると、同相化処理部１１ｂは、データシンボルの同相化処理を行う。このときの同相化処理は、実施の形態１〜３とは異なり、データシンボルをＭ逓倍することにより変調成分を取り除き、同相化後のデータシンボルを得る。同相化されたデータシンボルは隣接シンボル加算部１５ｂへ入力される。
【００４０】
同相化されたデータシンボルを受け取った隣接シンボル加算部１５ｂは、たとえば図１４に示すように、隣接する３つのデータシンボルを加算し、加算後のデータシンボルを得る。そして、加算後のデータシンボルを周波数誤差推定部１２ｂに対して出力する。周波数誤差推定部１２ｂは、隣接シンボル加算部１５ｂから受け取ったデータシンボルを使用して周波数誤差を推定する。なお、周波数誤差推定部１２ｂの構成は、上述した実施の形態１の周波数誤差推定部１２と同様である。また、周波数誤差推定部１２ｂが実行する周波数誤差推定動作は、データシンボルに基づいて生成された入力信号を使用する点を除いて実施の形態１の周波数誤差推定部１２における周波数誤差推定動作と同様である。すなわち、入力信号に対して実行する処理そのものは同じであるため、周波数誤差推定動作の説明は省略する。
【００４１】
このように、本実施の形態においては、隣接したデータシンボルを同相化した後に加算することによりＣＮＲを改善し、ＣＮＲが改善されたデータシンボル（加算して得られたデータシンボル）を使用して、異なる複数の条件において周波数誤差の検出（推定）を行い、複数の検出結果の中から最も精度の高いものを最終的な周波数誤差の推定結果として扱うこととした。これにより、データシンボルの同相化処理（逓倍処理）を実行することにより一旦悪化したＣＮＲを改善させることができるので、図１５に示したように、従来の方式を適用した場合と比較して、スレッショルドＣＮＲが低くなる。すなわち、従来方式と比較して、より受信信号のＣＮＲが低い環境においても良好に周波数誤差を推定し、推定した周波数誤差を補償することができる。なお、図１５においては、本発明を適用した場合の位相推定誤差とＣＮＲとの関係を“方式４”として示している。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる自動周波数制御装置は、デジタル信号の受信機に有用であり、特に、低ＣＮＲ環境においてデジタル信号を受信する受信機に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる自動周波数制御装置を備えた受信機の構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１において使用する受信信号のフレーム構成の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１の受信機が備えるＡＦＣ部の構成例を示す図である。
【図４】同相化処理部の構成例を示す図である。
【図５】周波数誤差推定部の構成例を示す図である。
【図６】実施の形態１の自動周波数制御装置が行う周波数誤差推定動作の概念を示した図である。
【図７】実施の形態１の周波数誤差推定動作を使用した場合の受信信号のＣＮＲと位相推定誤差の関係を示した図である。
【図８】実施の形態２において使用する受信信号のフレーム構成の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２のＡＦＣ部の構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態２の自動周波数制御装置が行う周波数誤差推定動作の概念を示した図である。
【図１１】実施の形態２の周波数誤差推定動作を使用した場合の受信信号のＣＮＲと位相推定誤差の関係を示した図である。
【図１２−１】実施の形態３において使用する受信信号のフレーム構成例を示す図である。
【図１２−２】実施の形態３において使用する受信信号のフレーム構成例を示す図である。
【図１２−３】実施の形態３において使用する受信信号のフレーム構成例を示す図である。
【図１２−４】実施の形態３において使用する受信信号のフレーム構成例を示す図である。
【図１３】実施の形態４のＡＦＣ部の構成例を示す図である。
【図１４】実施の形態４の自動周波数制御装置が行う周波数誤差推定動作の概念を示した図である。
【図１５】実施の形態４の周波数誤差推定動作を使用した場合の受信信号のＣＮＲと位相推定誤差の関係を示した図である。
【図１６】従来の周波数誤差推定装置を使用した場合の受信信号のＣＮＲと位相推定誤差の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  フィルタ（Filter）部
２  ＢＴＲ部
３、３ａ、３ｂ  ＡＦＣ部
４  同期検波部
１１、１１ｂ  同相化処理部
１２、１２ｂ  周波数誤差推定部
１３  複素情報変換部
１４  複素乗算部
１５、１５ｂ  隣接シンボル加算部
２１  既知変調信号生成部
２２  複素共役生成部
３１−１、３１−２、３２−ｎ  周波数誤差検出部
３２  周波数誤差特定部
【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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【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１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１２−４】
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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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