(57)【要約】【課題】平均化処理の前に多数決判定と検出値の変換処理を行い、検出精度を向上させる、周波数オフセットの検出処理システム及びそれを用いた周波数オフセットの検出処理方法を提供する。【解決手段】多数決判定部により、周波数オフセット検出部から読み出した、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値に対し、正の値か負の値かを判定し、正の値と負の値のどちらが多いかを集計し、検出値変換部により、多数決判定の結果に応じて位相移動量の検出値の変換を行い、平均化処理部により、変換後の複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を加算し、加算数で割る処理を行い、補正値算出部により、平均化処理後の位相移動量から周波数オフセットを算出し、ＴＣＸＯ制御部により、算出された周波数オフセットに基づいてＴＣＸＯ制御の補正を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準周波数を発生させるＴＣＸＯと、受信信号の復調を行う復調部と、隣り合うＰｉｌｏｔ信号のシンボル間の位相移動量から周波数オフセットの検出を行う周波数オフセット検出部と、ＡＦＣ制御部とから構成され、
該ＡＦＣ制御部は、多数決判定部と、検出値変換部と、平均化処理部と、補正値算出部と、ＴＣＸＯ制御部とから構成され、
前記多数決判定部は、前記周波数オフセット検出部から読み出した、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値に対し、正の値か負の値かを判定し、正の値と負の値のどちらが多いかを集計し、
前記検出値変換部は、多数決判定の結果に応じて前記位相移動量の検出値の変換を行い、
前記平均化処理部は、変換後の複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を加算し、加算数で割る処理を行い、
前記補正値算出部は、平均化処理後の位相移動量から周波数オフセットを算出し、
前記ＴＣＸＯ制御部は、算出された周波数オフセットに基づいてＴＣＸＯ制御の補正を行う、周波数オフセットの検出処理システム。
【請求項２】
前記検出値変換部は、前記位相移動量の検出値の変換は、
多数決判定の結果が負の検出値の数が少数であった場合は、負の検出値を＋３６０°＋負の検出値に変換し、
多数決判定の結果が正の検出値の数が少数であった場合は、正の検出値を−３６０°＋正の検出値に変換する、請求項１に記載の周波数オフセットの検出処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の周波数オフセットの検出処理システムを用いた周波数オフセットの検出処理方法であって、
前記多数決判定部により、前記周波数オフセット検出部から読み出した、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値に対し、正の値か負の値かを判定し、正の値と負の値のどちらが多いかを集計し、
前記検出値変換部により、多数決判定の結果に応じて前記位相移動量の検出値の変換を行い、
前記平均化処理部により、変換後の複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を加算し、加算数で割る処理を行い、
前記補正値算出部により、平均化処理後の位相移動量から周波数オフセットを算出し、
前記ＴＣＸＯ制御部により、算出された周波数オフセットに基づいてＴＣＸＯ制御の補正を行う、周波数オフセットの検出処理方法。
【請求項４】
前記検出値変換部は、前記位相移動量の検出値の変換は、
多数決判定の結果が負の検出値の数が少数であった場合は、負の検出値を＋３６０°＋負の検出値に変換し、
多数決判定の結果が正の検出値の数が少数であった場合は、正の検出値を−３６０°＋正の検出値に変換する、請求項３に記載の周波数オフセットの検出処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数オフセットの検出処理システム及びそれを用いた周波数オフセットの検出処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、移動通信システムに用いられている通信方式の１つにＣＤＭＡ方式がある。ＣＤＭＡ方式は、送信側においてデータに符号による拡散を施し、受信側において同一の符号を用いて逆拡散を施すことによって送信されたデータを復号する通信システムである。移動機では、基地局の基準周波数と移動機の基準周波数を一致させるために、ＡＦＣ制御を行う。ＡＦＣは、基地局から送信されるＰｉｌｏｔ信号から、基地局の基準周波数と移動機の基準周波数のずれ（周波数オフセット）を検出し補正を行うものである。周波数オフセットが存在する場合、１つ前に受信したＰｉｌｏｔ信号のシンボルと現在のＰｉｌｏｔ信号のシンボルに位相の移動が生じる（図７）。この位相移動量θから以下の式により周波数オフセットを算出することができる。
【０００３】
Δｆ  ＝  Ｒａｔｅ×（θ／３６０°）
（Δｆ：周波数オフセット、θ：Ｐｉｌｏｔ信号のシンボル間の位相移動量、Ｒａｔｅ：Ｐｉｌｏｔ信号のＳｙｍｂｏｌ  ｒａｔｅ）
実際の無線通信では、白色雑音やフェ−ジングにより受信信号の位相がばらつく。これにより周波数オフセットによる位相移動量の検出値の精度が劣化する。この問題に対し、複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を平均化する処理を行うことによって、検出精度を向上させる方法がある。図８は平均化処理の様子を示したものである。周波数オフセットによる位相移動量の検出誤差をそれぞれθ１，θ２，…，θｎとすると、平均化処理後の検出誤差は
【０００４】
【数１】
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となる。θ１〜θｎはランダムであるため、時間的に平均すると０になる。したがって、平均化処理後の検出誤差θαは、平均化前の検出誤差より小さな値となる可能性が高く検出誤差を軽減することができる。ここで、理論上の周波数オフセットの検出可能な限界値は位相移動量θが‐１８０°〜＋１８０°の範囲となる。θが±１８０°を越えた場合は、周波数オフセットのずれの方向を誤って判定してしまう。このとき、周波数オフセットによる位相移動量の検出値の符号は実際の周波数オフセットによる位相移動量の符号と異なるものになる。たとえば、実際の位相移動量が−１９０°の場合、検出値は＋１７０°と符号を誤って判定してしまう。Ｎｏｉｓｅやフェージングの影響を受けた場合には、位相移動量が−１８０°〜＋１８０°の範囲を越えていなくても、符号を誤って検出する可能性がある。
【０００５】
図９はそのときの様子を示したものである。周波数オフセットによる位相移動量が＋１７０°で、Ｎｏｉｓｅにより位相が＋２５°回転した場合、位相移動量は＋１９５°となるが、検出値は−１６５°と誤った値となる。平均化処理の際に加算する検出値の中に、このような符号を誤った検出値が含まれると、検出精度を著しく劣化させる原因となる。図１０を見ると（１），（２），（３）のような符号を誤った検出値が数回存在することによって、検出値の平均θａが実際の位相移動量θｆと著しく異なる値となることが分かる。
【０００６】
上述の問題点を解決する方法として、ＡＦＣ（Ａｕｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御において、周波数オフセットのずれの方向の検出精度を向上するために、周波数オフセットのずれの方向の検出値の多数決判定を行う方法がある（特許文献１参照。）。その方法は、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ために、位相ずれの大きさ情報のみを取り出す手段と、位相ずれの大きさ情報のみを平均化する手段と、位相ずれの方向情報のみを取り出す手段と、位相ずれの方向情報の多数決をとり多い方の方向を選択する手段とを有する自動周波数制御装置により、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方法である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２３３１３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
無線通信で受信信号に加わる熱雑音は、通常ガウス分布となるため、十分に長い時間を測定したとき、位相ずれ検出値の分布の中心値と実際の位相ずれはほぼ同じ値となる。しかし、上述の特許文献１に記載の方法では、多数決判定結果による変換後の位相ずれ検出値の分布がゆがむため、分布の中心値（≒実際の位相ずれ）と分布の平均値（＝処理後の検出値）が異なる値となる（図１１参照）。従って、熱雑音等の干渉による位相ずれの検出誤差を十分に軽減できない。
【０００９】
本発明の目的は、平均化処理の前に多数決判定と検出値の変換処理を行い、検出精度を向上させる、周波数オフセットの検出処理システム及びそれを用いた周波数オフセットの検出処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の周波数オフセットの検出処理システムは、
基準周波数を発生させるＴＣＸＯと、受信信号の復調を行う復調部と、隣り合うＰｉｌｏｔ信号のシンボル間の位相移動量から周波数オフセットの検出を行う周波数オフセット検出部と、ＡＦＣ制御部とから構成され、ＡＦＣ制御部は、多数決判定部と、検出値変換部と、平均化処理部と、補正値算出部と、ＴＣＸＯ制御部とから構成され、多数決判定部は、周波数オフセット検出部から読み出した、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値に対し、正の値か負の値かを判定し、正の値と負の値のどちらが多いかを集計し、検出値変換部は、多数決判定の結果に応じて位相移動量の検出値の変換を行い、平均化処理部は、変換後の複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を加算し、加算数で割る処理を行い、補正値算出部は、平均化処理後の位相移動量から周波数オフセットを算出し、ＴＣＸＯ制御部は、算出された周波数オフセットに基づいてＴＣＸＯ制御の補正を行う。
【００１１】
また、検出値変換部は、位相移動量の検出値の変換は、多数決判定の結果が負の検出値の数が少数であった場合は、負の検出値を＋３６０°＋負の検出値に変換し、多数決判定の結果が正の検出値の数が少数であった場合は、正の検出値を−３６０°＋正の検出値に変換してもよい。
【００１２】
本発明の周波数オフセットの検出処理方法は、
上述の周波数オフセットの検出処理システムを用いた周波数オフセットの検出処理方法であって、
多数決判定部により、周波数オフセット検出部から読み出した、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値に対し、正の値か負の値かを判定し、正の値と負の値のどちらが多いかを集計し、検出値変換部により、多数決判定の結果に応じて位相移動量の検出値の変換を行い、平均化処理部により、変換後の複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を加算し、加算数で割る処理を行い、補正値算出部により、平均化処理後の位相移動量から周波数オフセットを算出し、ＴＣＸＯ制御部により、算出された周波数オフセットに基づいてＴＣＸＯ制御の補正を行う。
【００１３】
本発明は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式における周波数オフセットの検出方法に関するものである。ＡＦＣ（Ａｕｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御における周波数オフセットの検出処理では、フェ−ジングや白色雑音による検出精度の劣化を軽減するために、一定時間に渡って検出したシンボル間の位相移動量の値を平均化する処理を行う。ここで、周波数オフセットによるシンボル間の位相移動量が±１８０°付近であった場合、干渉等の影響により周波数オフセットのずれの方向を誤って判断してしまうことがある。平均化処理の際に加算する検出値の中に、このようなずれの方向を誤った検出値が含まれると、検出精度を著しく劣化させる原因となる。本発明は、平均化処理の前に、多数決判定により周波数オフセットのずれの方向を判定し、その結果から検出値の符号を一致させる処理を行うことにより、上記問題点を改善するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明の実施の形態は、ＴＣＸＯ０１０、ＡＦＣ制御部０２０、復調部０３０、周波数オフセット検出部０４０を含む。ＴＣＸＯ０１０は基準周波数を発生させる。復調部０３０は受信信号の復調を行う。周波数オフセット検出部０４０は隣り合うＰｉｌｏｔシンボル間の位相移動量から周波数オフセットの検出を行う。ＡＦＣ制御部０２０は、周波数オフセットによる位相移動量の検出値の多数決判定部０２１、検出値変換部０２２、平均化処理部０２３、補正値算出部０２４、ＴＣＸＯ制御部０２５から構成され、それぞれの処理を行う。
【００１５】
本発明の実施の形態の全体の動作について図２〜５を用いて詳細に説明する。まず、周波数オフセット検出部０４０では、Ｐｉｌｏｔ信号のシンボル間の位相移動量から周波数オフセットを検出する（図２−Ｓ１）。ＡＦＣ制御部０３０では、周波数オフセット検出部から値を読み出し、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値に対し多数決判定を行う（図２−Ｓ２，Ｓ３）。多数決判定では、周波数オフセットによる位相移動量の検出値が正の値か負の値かを判定し、正の値と負の値のどちらが多いかを集計する（図３−Ｓ１１）。これは、周波数オフセットのずれの方向を判断するために行うものである。次に、多数決判定の結果に応じて位相移動量の検出値の変換を行う（図２−Ｓ４）。多数決判定で少数であった符号の検出値は周波数オフセットのずれの方向を誤って判定しているものとみなし、誤りの補正を行う。位相移動量の検出値の変換は以下の式を用いて行う。
「負の検出値の数が少数であった場合」  （図３−Ｓ１２〜Ｓ１４）
負の検出値  →  ＋３６０°＋負の検出値
「正の検出値の数が少数であった場合」  （図３−Ｓ１５〜Ｓ１７）
正の検出値  →  −３６０°＋正の検出値
図８のように、Ｎｏｉｓｅにより位相移動量が１８０°を越えた場合に、上記変換処理を適用したときの様子を図４に示す。図４のような受信点の場合、位相移動量の検出値は−１６５°となる。ここで、多数決判定の結果が負の検出値が少数であった場合、以下のように値の変換を行う。
【００１６】
−１６５°→  ＋３６０°−１６５°＝  ＋１９５°
この処理により、Ｎｏｉｓｅの影響によって誤って検出された位相移動量の方向を修正することができる。平均化処理は、変換後の検出値に対し行う（図２−Ｓ５）。平均化処理では、一定時間に渡って検出した複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を加算し、加算数で割る処理を行う。平均化処理によって干渉成分の影響を軽減し、周波数オフセットによる位相移動量の検出値の検出精度を向上させることができる。平均化処理の前にずれの方向を判定し、検出値の符号を全て一致させているので、検出値の一部が、周波数オフセットのずれの方向を誤って判定していたとしても、平均化処理による検出精度の向上を効果的に行うことができる。
【００１７】
図１０のように、周波数オフセットのずれの方向に誤りがある場合に、上記変換処理を適用したときの様子を図５に示す。変換処理を行う前は、（１），（２），（３）の検出値が位相移動量のずれの方向を誤って判定しているために、検出値の平均θａが周波数オフセットの位相移動量θｂと著しく異なる値となっている。ここで、変換処理により、（１）  →  Ａ  ，（２）  →  Ｂ  ，（３）  →  Ｃ  と値を変換することによって、検出値の平均がθａ  →  θｂと修正され、周波数オフセットによる位相移動量とほぼ一致した値を検出できる。検出した位相移動量から周波数オフセットを算出し、算出された周波数オフセット値に基づいてＴＣＸＯ制御の補正を行う。
【００１８】
本実施の形態の多数決判定結果による変換後の位相ずれ検出値の分布はほぼガウス分布となり、分布の中心値（≒実際の位相ずれ）と分布の平均値（＝処理後の検出値）がほぼ同じ値となる（図６参照）。従って、特許文献１に記載の方法よりも本実施の形態の方法の方が、熱雑音等の干渉による位相ずれの検出誤差を軽減できる。
【００１９】
（発明の他の実施の形態）
本発明の実施の形態では、周波数オフセットのずれの方向を判定方法として、多数決判定を用いたが、受信電力や位相移動量の大きさに応じた重み付けを行い判定することも可能である。
【００２０】
また、本発明の実施の形態では、ＣＤＭＡ方式を例に挙げたが、基地局と移動機で周波数同期を必要とする他の無線通信方式でも適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明には以下の効果がある。
【００２２】
ＡＦＣ制御の周波数オフセット検出処理において、周波数オフセットによる周波数移動量が±１８０°付近の場合、フェ−ジングや雑音により、周波数オフセットのずれの方向を誤って判定することがあるため、検出誤差を軽減するための平均化処理が効果的に行われないことがある。
【００２３】
本発明の効果は、平均化処理の前に、多数決判定と周波数オフセットによる位相移動量の検出値の変換処理を行うことで、上記問題点を改善できることである。
【００２４】
また、本発明の多数決判定結果による変換後の位相ずれ検出値の分布はほぼガウス分布となり、分布の中心値（≒実際の位相ずれ）と分布の平均値（＝処理後の検出値）がほぼ同じ値となり、従来技術の方法よりも、熱雑音等の干渉による位相ずれの検出誤差を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の周波数オフセットの検出処理システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の周波数オフセットの検出処理システムを用いた周波数オフセットの検出処理方法のフローチャートを示す図である。
【図３】多数決判定と変換処理のフローチャートを示す図である。
【図４】検出値の変換処理を示す図である。
【図５】変換後の平均化処理を示す図である。
【図６】本発明の多数決判定結果による変換後の位相ずれ検出値の分布を示す図である。
【図７】周波数オフセットの検出を示す図である。
【図８】複数の周波数オフセットによる位相移動量の検出値を平均化する処理を示す図である。
【図９】周波数オフセットによる位相移動量が＋１７０°で、Ｎｏｉｓｅにより位相が＋２５°回転した場合、位相移動量は＋１９５°となるが、検出値は−１６５°と誤った値となることを示す図である。
【図１０】平均化処理の際に加算する検出値の中に、符号を誤った検出値が数回存在することによって、検出値の平均θａが実際の位相移動量θｆと著しく異なる値となることを示す図である。
【図１１】多数決判定結果による変換後の位相ずれ検出値の分布がゆがむため、分布の中心値（≒実際の位相ずれ）と分布の平均値（＝処理後の検出値）が異なる値となることを示す図である。
【符号の説明】
０１０    ＴＣＸＯ
０２０  ＡＦＣ制御部
０２１    多数決判定部
０２２    検出値変換部
０２３    平均化処理部
０２４    補正値算出部
０２５    ＴＣＸＯ制御部
０３０    復調部
０４０    周波数オフセット検出部
【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】
2004328462.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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