(57)【要約】【課題】簡易な構成により、高精度に周波数オフセット及び位相オフセットを推定し補償する搬送波同期回路を提供する。【解決手段】準同期検波によりベースバンド帯に変換された受信信号を用いて、送信機と受信機との間の周波数オフセット及び位相オフセットを推定して補償する搬送波同期回路に１６０おいて、ＡＰＣ回路１５１が位相回転量を算出して出力する位相回転量算出回路１０２を備え、ＡＦＣ回路１５０及びＡＰＣ回路１５１が位相回転量算出回路１０２により出力された位相回転量に基づいて、周波数オフセット及び位相オフセットをそれぞれ推定する。【選択図】        図１
2004364157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
準同期検波によりベースバンド帯に変換された受信信号を用いて、送信機と受信機との間の周波数オフセット及び位相オフセットを、それぞれ周波数制御回路及び位相制御回路が推定して補償する搬送波同期回路において、前記位相制御回路は位相回転量を算出して出力する位相回転量算出回路を備え、該位相回転量算出回路により出力された位相回転量に基づいて、前記周波数制御回路が周波数オフセットを推定し、前記位相制御回路が位相オフセットを推定する、ことを特徴とする搬送波同期回路。
【請求項２】
準同期検波によりベースバンド帯に変換された受信信号を用いて、送信機と受信機との間の周波数オフセット及び位相オフセットを補償する搬送波同期回路において、前記受信信号及び周波数オフセットの推定値を入力信号として、前記受信信号における周波数オフセットを補償し、該補償後の信号を出力する周波数偏差補償回路と、該周波数偏差補償回路により出力された信号及び位相オフセットの推定値を入力信号として、前記信号における位相オフセットを補償し、該補償後の信号を出力する位相偏差補償回路と、該位相偏差補償回路により出力された信号を入力信号として、位相回転量を算出し、該算出した位相回転量を出力する位相回転量算出回路と、該位相回転量算出回路により出力された位相回転量を入力信号として、該入力信号を平滑化し該平滑化した位相回転量を出力するループフィルタと、該ループフィルタにより出力された位相回転量を入力信号として、前記周波数偏差補償回路における入力信号としての位相オフセットの推定値を更新する位相回転量推定値更新回路と、前記受信信号を入力信号として、周波数オフセットの推定を開始するタイミングで真の制御信号を、該タイミング以外では偽の制御信号を出力する第一の制御回路と、前記受信信号を入力信号として、周波数オフセットの推定値を更新するタイミングで真の制御信号を、該タイミング以外では偽の制御信号を出力する第二の制御回路と、前記ループフィルタにより出力された位相回転量及び前記第一の制御回路により出力された制御信号を入力信号とし、該制御信号が偽である場合には前記位相回転量の平均値を求めて１シンボル時間あたりの位相回転量として出力し、前記制御信号が真である場合には内部状態をリセットする平均化処理回路と、現在の周波数オフセットの推定値及び前記平均化処理回路により出力された位相回転量を入力信号として、前記推定値と位相回転量を加算し、新たな周波数オフセットの推定値を出力する加算回路と、該加算回路により出力された周波数オフセットの推定値及び前記第二の制御回路により出力された制御信号を入力信号として、該制御信号が真である場合には前記周波数オフセットの推定値を保持するともに前記加算回路及び周波数偏差補償回路に出力し、前記制御信号が偽である場合には保持している周波数オフセットの推定値を前記加算回路及び周波数偏差補償回路に出力するレジスタと、を備えたことを特徴とする搬送波同期回路。
【請求項３】
請求項１に記載の搬送波同期回路において、前記受信信号を、既知シンボルとデータシンボルの順番の信号が繰り返して構成されるバーストとし、前記位相制御回路に備えた位相回転量算出回路は、受信信号のうち前記既知シンボルを入力している場合には該既知シンボルに基づいて位相回転量を算出し、前記データシンボルを入力している場合には前記送信機からの送信信号の系列に基づいて位相回転量を算出する、ことを特徴とする搬送波同期回路。
【請求項４】
請求項２に記載の搬送波同期回路において、前記位相回転量算出回路は、前記位相偏差補償回路により出力された信号を入力信号として、該信号をシンボル判定して判定結果を出力するシンボル判定回路と、前記位相偏差補償回路により出力された信号を入力信号として、前記受信信号のシンボル数を数えてカウント値を出力する計数回路と、該計数回路により出力されたカウント値を入力信号として、前記受信信号のうち現在受信しているシンボルが既知シンボルである場合には真の制御信号を、既知シンボルでない場合には偽の制御信号を出力する第三の制御回路と、前記シンボル判定回路により出力された判定結果を入力信号として、前記送信機から送信された送信信号の系列を推定し該系列を出力する送信系列推定回路と、前記計数回路により出力されたカウント値を入力信号として、前記受信信号のうち現在受信しているシンボルが既知シンボルである場合には該既知シンボルを出力する既知シンボルＲＯＭと、該既知シンボルＲＯＭにより出力された既知シンボル、前記送信系列推定回路により出力された送信信号の系列及び前記第三の制御回路により出力された制御信号を入力信号として、該制御信号が真である場合には前記既知シンボルを出力し、前記制御信号が偽である場合には前記送信信号の系列を出力する選択回路と、前記位相偏差補償回路により出力された信号と、前記選択回路により出力された既知シンボルまたは送信信号の系列とを入力信号として、該２つの入力信号の位相差を算出し位相回転量として前記ループフィルタに出力する位相差算出回路と、を備えたことを特徴とする搬送波同期回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交多値振幅変調方式を用いたディジタル通信の受信機における、直交検波後のベースバンド信号を用いた自動周波数制御（ＡＦＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路及び自動位相制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路による搬送波同期に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル通信における受信信号の復調方式の一つとして、受信信号を、これと同期が確立していない正弦波を用いて一旦ベースバンドに周波数変換し、自動周波数制御回路及び自動位相制御回路を用いて、送受信機間の搬送波周波数偏差（以下、周波数オフセットという。）及び位相偏差（以下、位相オフセットという。）を補償し復調を行う準同期検波がある。この準同期検波では、周波数・位相の同期処理をディジタル化できるため、特性補償のための各種信号処理が適用可能であるという利点がある。
【０００３】
準同期検波後の受信信号に適用する自動搬送波同期回路には、ＡＦＣ回路とＡＰＣ回路により構成されるものが考えられる。図６は、従来の自動搬送波同期回路を示すブロック図である。図中、２０１はＮ１シンボル離れた既知の受信シンボルを用いて１シンボル時間に生じる位相回転量を算出するＮ１間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路、２０２はＮ１間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路２０１の出力である位相回転量を平均化する平均化処理回路、２０３は受信信号に重畳する周波数オフセットを平均化処理回路２０２で得られた位相回転量の推定値（平均値）により補償する第一の周波数偏差補償回路、２０４は周波数偏差補償回路２０３の出力である周波数オフセットが補償された受信信号に残留する周波数オフセットについて、Ｎ２シンボル離れた既知の受信シンボルを用いて１シンボル時間に生じる位相回転量を算出するＮ２間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路、２０５はＮ２間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路２０４の出力である位相回転量を平均化する第二の平均化処理回路、２０６は平均化処理回路２０２と平均化処理回路２０５のそれぞれの出力である位相回転量から１シンボル時間あたりの位相回転量を算出する１シンボル間位相回転量算出回路、２０７は受信信号に重畳する周波数オフセットを補償する第二の周波数偏差補償回路、２０８は受信信号に重畳する位相オフセットを補償する位相偏差補償回路、２０９は位相偏差補償回路２０８の出力である位相オフセットが補償された受信信号に残留する位相オフセットについて、位相回転量を算出する位相回転量算出回路、２１０は位相回転量算出回路２０９の出力である位相回転量の出力を平滑化するループフィルタ、２１１はループフィルタ２１０の出力である位相回転量により位相回転量推定値を更新する位相回転量推定値更新回路である。この搬送波同期回路２６０において、Ｎ１間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路２０１から周波数偏差補償回路２０７で構成される回路がＡＦＣ回路２５０に相当し、その後段に接続された位相偏差補償回路２０８から位相回転量推定値更新回路２１１で構成される回路がＡＰＣ回路２５１に相当する。
【０００４】
この搬送波同期回路２６０に入力される受信信号は、図７に示すように、情報信号（情報シンボル）及び既知信号（既知シンボル）の繰り返しにより構成される。搬送波同期回路２６０がこのうちの既知シンボルを受信すると、まず、ＡＦＣ回路２５０は既知シンボルを入力し、周波数オフセットの推定・補償を行う。Ｎ１間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路２０１は、この受信信号を入力し、Ｎ１（Ｎ１は１に近い自然数とする。）シンボル時間過去に受信した既知シンボルから位相回転量を算出することにより、１シンボル時間あたりの位相回転量を算出する。平均化処理回路２０２は、この出力である位相回転量を入力し平均化を行うことによってノイズを抑圧し、周波数オフセットの推定値を得る（以下、この課程を粗推定という。）。
【０００５】
周波数偏差補償回路２０３は、受信信号と周波数オフセットの粗推定値を入力し、受信信号に重畳する周波数オフセットの補償を行う。この出力はＮ２（Ｎ１≪Ｎ２とする。）間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路２０４に供給され、Ｎ２間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路２０４は、Ｎ２シンボル時間過去に受信した既知シンボルから位相回転量を算出することにより、残留した周波数オフセットに起因する１シンボル時間あたりの位相回転量を算出する。平均化処理回路２０５は、この位相回転量を入力しノイズを抑制し、残留周波数オフセットを推定する（以下、この課程を微推定という。）。１シンボル間位相回転量算出回路２０６は、周波数オフセットの粗推定値と周波数オフセットの微推定値との和を求め、周波数オフセットを算出し、これを周波数偏差補償回路２０７に供給する。これにより、受信信号に重畳する周波数オフセットの補償を実現することができる。
【０００６】
次に、ＡＰＣ回路２５１は、周波数オフセットが補償された受信信号を入力し、位相オフセットの推定・補償を行う。周波数偏差補償回路２０７の出力は位相偏差補償回路２０８に供給され、位相偏差補償回路２０８は、位相オフセットを補償し、準同期検波の完了したバースバンド信号として出力端子に供給する。これと同時に、位相偏差補償回路２０８の出力は位相回転量算出回路２０９に供給され、位相回転量算出回路２０９は、位相オフセットを補償した後の信号に残留する位相オフセットの算出を行う。ループフィルタ２１０がこの位相オフセットを平滑化し、位相回転量推定値更新回路２１１に供給する。位相回転量推定値更新回路２１１は、新たな位相オフセットの推定値を得る。以上の動作を繰り返すことにより、位相オフセットの推定値は一定の値に収束し、受信信号に重畳する位相オフセットの補償を実現することができる。
【０００７】
上述した搬送波同期回路２６０におけるＡＦＣ回路２５０は、１より十分に大きいＮ２シンボル時間離れた受信シンボルを用いて位相回転量を算出しているが、位相回転量の算出を行う２つの受信シンボルの時間差を大きくすると、ノイズに起因する位相推定値のゆらぎに対して、周波数オフセットに起因する位相回転量が相対的に増加するため、精度の高い周波数オフセットの補償を実現できる。
【０００８】
一方、この時間内で位相回転量を正しく算出できる範囲は、−πからπに限られるため、周波数オフセット捕捉範囲が小さくなる。この場合、先行技術として、第一段階として１に近いＮ１シンボル時間離れた既知シンボルを用いて、精度は低いが捕捉範囲の広い推定を行い、第二段階としてＮ２シンボルの時間差周波数捕捉範囲の狭い、高精度な周波数オフセットの推定・補償を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、各段階毎に周波数オフセットの推定精度が向上し、総合的に捕捉範囲が広く高精度な補償を実現している。一般的に、周波数オフセットの重畳した受信信号をＡＰＣ回路２５１に適用すると、その出力信号には周波数オフセットの大きさに依存した定常位相誤差が重畳するが、この搬送波同期回路２６０を用いると、周波数オフセットを高精度に推定できるため、定常位相誤差の小さい出力信号を得ることができる。
【０００９】
【特許文献１】
再表００／０７６１６５号公報（請求項１、図４）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術の搬送波同期回路２６０においては、ＡＦＣ回路２５０が２段階の推定・補償機能を具備しているため、捕捉範囲が広く高精度な周波数オフセット補償を実現することができる。通常、周波数オフセットの推定・補償には回路規模の大きい複素乗算を要するため、周波数オフセットの推定精度の向上に対して回路規模が大幅に増加する。また、ＡＦＣ回路２５０の後段には全く別の回路構成であるＡＰＣ回路２５１が接続されるため、搬送波同期回路２６０全体として回路規模がさらに増加するという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、高精度な周波数・位相オフセット推定が可能な搬送波同期回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、準同期検波によりベースバンド帯に変換された受信信号を用いて、送信機と受信機との間の周波数オフセット（搬送波周波数偏差）及び位相オフセット（位相偏差）を、それぞれ周波数制御回路（ＡＦＣ回路）及び位相制御回路（ＡＰＣ回路）が推定して補償する搬送波同期回路において、前記位相制御回路は位相回転量を算出して出力する位相回転量算出回路を備え、該位相回転量算出回路により出力された位相回転量に基づいて、前記周波数制御回路が周波数オフセットを推定し、前記位相制御回路が位相オフセットを推定することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、準同期検波によりベースバンド帯に変換された受信信号を用いて、送信機と受信機との間の周波数オフセット及び位相オフセットを補償する搬送波同期回路において、前記受信信号及び周波数オフセットの推定値を入力信号として、前記受信信号における周波数オフセットを補償し、該補償後の信号を出力する周波数偏差補償回路と、該周波数偏差補償回路により出力された信号及び位相オフセットの推定値を入力信号として、前記信号における位相オフセットを補償し、該補償後の信号を出力する位相偏差補償回路と、該位相偏差補償回路により出力された信号を入力信号として、位相回転量を算出し、該算出した位相回転量を出力する位相回転量算出回路と、該位相回転量算出回路により出力された位相回転量を入力信号として、該入力信号を平滑化し該平滑化した位相回転量を出力するループフィルタと、該ループフィルタにより出力された位相回転量を入力信号として、前記周波数偏差補償回路における入力信号としての位相オフセットの推定値を更新する位相回転量推定値更新回路と、前記受信信号を入力信号として、周波数オフセットの推定を開始するタイミングで真の制御信号を、該タイミング以外では偽の制御信号を出力する第一の制御回路と、前記受信信号を入力信号として、周波数オフセットの推定値を更新するタイミングで真の制御信号を、該タイミング以外では偽の制御信号を出力する第二の制御回路と、前記ループフィルタにより出力された位相回転量及び前記第一の制御回路により出力された制御信号を入力信号とし、該制御信号が偽である場合には前記位相回転量の平均値を求めて１シンボル時間あたりの位相回転量として出力し、前記制御信号が真である場合には内部状態をリセットする平均化処理回路と、現在の周波数オフセットの推定値及び前記平均化処理回路により出力された位相回転量を入力信号として、前記推定値と位相回転量を加算し、新たな周波数オフセットの推定値を出力する加算回路と、該加算回路により出力された周波数オフセットの推定値及び前記第二の制御回路により出力された制御信号を入力信号として、該制御信号が真である場合には前記周波数オフセットの推定値を保持するともに前記加算回路及び周波数偏差補償回路に出力し、前記制御信号が偽である場合には保持している周波数オフセットの推定値を前記加算回路及び周波数偏差補償回路に出力するレジスタとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１に記載の搬送波同期回路において、前記受信信号を、既知シンボルとデータシンボルの順番の信号が繰り返して構成されるバーストとし、前記位相制御回路に備えた位相回転量算出回路は、受信信号のうち前記既知シンボルを入力している場合には該既知シンボルに基づいて位相回転量を算出し、前記データシンボルを入力している場合には前記送信機からの送信信号の系列に基づいて位相回転量を算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２に記載の搬送波同期回路において、前記位相回転量算出回路は、前記位相偏差補償回路により出力された信号を入力信号として、該信号をシンボル判定して判定結果を出力するシンボル判定回路と、前記位相偏差補償回路により出力された信号を入力信号として、前記受信信号のシンボル数を数えてカウント値を出力する計数回路と、該計数回路により出力されたカウント値を入力信号として、前記受信信号のうち現在受信しているシンボルが既知シンボルである場合には真の制御信号を、既知シンボルでない場合には偽の制御信号を出力する第三の制御回路と、前記シンボル判定回路により出力された判定結果を入力信号として、前記送信機から送信された送信信号の系列を推定し該系列を出力する送信系列推定回路と、前記計数回路により出力されたカウント値を入力信号として、前記受信信号のうち現在受信しているシンボルが既知シンボルである場合には該既知シンボルを出力する既知シンボルＲＯＭと、該既知シンボルＲＯＭにより出力された既知シンボル、前記送信系列推定回路により出力された送信信号の系列及び前記第三の制御回路により出力された制御信号を入力信号として、該制御信号が真である場合には前記既知シンボルを出力し、前記制御信号が偽である場合には前記送信信号の系列を出力する選択回路と、前記位相偏差補償回路により出力された信号と、前記選択回路により出力された既知シンボルまたは送信信号の系列とを入力信号として、該２つの入力信号の位相差を算出し位相回転量として前記ループフィルタに出力する位相差算出回路とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
一般的なＡＰＣ回路は、位相オフセットの引き込み開始から収束するまでの間に、主に受信信号に重畳する定常的な位相オフセットの補償を行い（以下、初期引き込みという。）、収束した後は周波数オフセットによって生じる位相回転の補償を行う（以下、トラッキングという。）。このＡＰＣ回路におけるトラッキングでは、周波数オフセットに起因する位相変化の補償が正しく行われ位相オフセットを一定に保つことができているときは、ＡＰＣ回路により保証する位相は周波数オフセットにより変化した位相に一致する。
【００１７】
請求項１及び２の発明は、この特徴を利用したものであり、搬送波同期回路に備えたＡＰＣ回路部分がトラッキング区間に補償する位相を用いて周波数オフセットの算出を行うことを特徴としている。従来のＡＦＣ回路では、周波数オフセットを算出するために、それ専用の複素乗算器やａｒｃｔａｎ回路が必要であったが、本発明では、周波数オフセットに起因する位相の変化量（位相回転量）がＡＰＣ回路部分から得られるため、従来に比べて回路規模を小さくすることが可能である。また、ＡＰＣ回路部分から得られる位相の補償値（位相回転量）について、十分に長い時間で平均を取ることにより、従来と同様に高精度な周波数オフセットの補償が可能となる。
【００１８】
請求項３及び４の発明は、位相回転量の算出に用いる基準のシンボルを、既知シンボルまたは判定後のシンボルのいずれかに切り替えることを可能としている。このため、既知シンボルを用いた推定を行うと、周波数オフセット及び位相オフセットが大きくシンボル判定を誤る状況においても、これらを正しく推定できるが、既知シンボル数の増加に対してフレーム効率が低下するという問題や、判定後のシンボルを用いた推定を行うと、受信するシンボルの特質にとらわれずに周波数オフセット及び位相オフセットの算出が可能であるが、シンボル判定を誤った場合にこれらを正しく算出できないという問題を解決することができる。すなわち、周波数オフセットの大きい段階及び位相オフセットの初期引き込み区間には既知シンボルを用いることによって、周波数オフセット及び位相オフセットの補償を確実に行い、十分に引き込んだ後には判定後のシンボルによる周波数オフセット及び位相オフセットの補償に切り替えることにより、フレームの利用効率のよい高精度な搬送波同期が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明にする。
ここでは、本発明を適用する領域について、バースト通信やＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）通信を想定するが、受信するバーストやＴＤＭＡフレームにおける周波数オフセットが一定である状態を前提とする。これは、通信相手が同一である場合に相当し、Ｐ−Ｐ（Ｐｏｉｎｔ  ｔｏ  Ｐｏｉｎｔ）を想定したものである。この場合、周波数オフセットの推定をバースト毎に完了する必要がなく、複数のバーストを用いた周波数オフセットの推定が可能となる。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る搬送波同期回路を示すブロック図である。図中、１６０は搬送波同期回路、１００は受信信号の周波数オフセットを補償する周波数偏差補償回路、１０１は受信信号の位相オフセットを補償する位相偏差補償回路、１０２は位相偏差補償回路１０１の出力に残留する位相オフセット（位相回転量）を算出する位相回転量算出回路、１０３は残留位相オフセット（位相回転量）の推定値を平滑化するループフィルタ、１１０はループフィルタ１０３により得られた残留位相オフセットの推定値（位相回転量）を用いて、位相オフセットの推定値を更新する位相回転量推定値更新回路、１０４は平均化処理回路１０６の制御を行う第一の制御回路、１０５はレジスタ１０９の制御を行う第二の制御回路、１０６はループフィルタ１０３の出力を平均化し、残留周波数オフセットの推定値（位相回転量）として出力する平均化処理回路、１０８は平均化処理回路１０６により出力される残留周波数オフセット推定値（位相回転量）と過去の周波数オフセット推定値とを加算して新たな周波数オフセットを算出する加算回路、１０９は周波数オフセット推定値を保持するレジスタである。この搬送波同期回路１６０において、位相偏差補償回路１０１、位相回転量算出回路１０２、ループフィルタ１０３及び位相回転量推定値更新回路１１０で構成される回路がＡＰＣ回路１５１に相当し、ＡＰＣ回路１５１を構成する各回路、周波数偏差補償回路１００及び制御回路１０４からレジスタ１０９で構成される回路がＡＦＣ回路１５０に相当する。
【００２１】
次に、搬送波同期回路１６０の動作について説明する。
搬送波同期回路１６０に準同期検波後のべースバンド受信信号が入力されると、周波数偏差補償回路１００が周波数オフセットを補償し、その後、位相偏差補償回路１０１が位相オフセットを補償する。そして、位相偏差補償回路１０１の出力信号は、復調後の信号として出力端子に供給されるとともに、出力信号に残留した位相・周波数オフセットの算出のために使用される。
【００２２】
上述した出力信号は位相回転量算出回路１０２に入力される。位相回転量算出回路１０２は、送信信号からの位相回転量を算出し、ループフィルタ１０３は、ノイズを抑圧して受信信号に残留する位相オフセット（位相回転量）を算出する。この残留位相オフセット（位相回転量）は位相回転量推定値更新回路１１０に供給される。位相回転量推定値更新回路１１０は、位相オフセット推定値を更新し位相偏差補償回路１０１に供給する。このように、以上の動作を受信信号が入力される毎に繰り返すことにより、位相オフセットの補償を実現できる。
【００２３】
また、ループフィルタ１０３の出力は、位相回転量推定値更新回路１１０に供給されると同時に平均化処理回路１０６にも供給される。平均化処理回路１０６は、周波数偏差補償回路１００の出力に残留する周波数オフセットの推定を行う。推定開始時において、第一の制御回路１０４は、真の制御信号を平均化処理回路１０６に供給し、平均化処理回路１０６の内部状態をリセットする。その後、制御回路１０４は、偽の制御信号を平均化処理回路１０６に供給し、平均化処理回路１０６に残留周波数オフセットによって生じる１シンボル時間あたりの位相回転量を算出させる。加算回路１０８は、現在の周波数オフセットの推定値を保持するレジスタ１０９の出力と、平均化処理回路１０６の出力とを加算し、新たな周波数オフセットの推定値を算出する。ここで、平均化処理回路１０６は長時間平均を行うことにより推定精度を向上させることができるため、第一の制御回路１０４は十分に長い時間連続して偽の制御信号を出力することにより、平均化処理回路１０６に十分な精度が実現できるまで平均化処理を行わせる。その後、第二の１０５は、真の制御信号をレジスタ１０９に供給し、レジスタ１０９の内部状態を加算回路１０８から出力される最新の周波数オフセット推定値に更新する。このレジスタ１０９の出力を周波数偏差補償回路１００に供給する。このように、以上の動作を受信信号が入力される毎に繰り返すことにより、周波数オフセットの補償を実現できる。
【００２４】
図２は、図１の搬送波同期回路１６０に入力される受信信号のフォーマットを示す図である。図２に示すように、各バーストは、先頭にＮ１シンボルの既知信号（プリアンブルＮ１シンボル）を持ち、その後に連続したＮ２シンボルの情報信号（データ区間Ｎ２シンボル）を持つように構成される。バーストは、これらの繰り返しにより構成されるものとする。
【００２５】
図３は、図１の搬送波同期回路１６０における位相回転量算出回路１０２の内部構成を示すブロック図である。図中、１２１は位相偏差補償回路１０１からの出力を受けて入力端子を介した入力信号のシンボル判定を行うシンボル判定回路、１２２はシンボル判定結果に基づいて送信機側から送信された系列を求める送信系列推定回路、１２３は２つの入力のうち一方を選択して出力する選択回路、１２４は入力信号がフレーム先頭から何シンボル目であるかをカウントする計数回路、１２７は計数回路１２４からの出力を受け、受信信号が既知シンボルの場合は真の制御信号を、それ以外の場合は偽の制御信号を出力する第三の制御回路、１２５は受信信号が既知シンボルの場合にはその信号の送信系列を出力し、既知シンボル以外の場合にはエラー信号を出力する既知シンボルＲＯＭ、１２６は２つの入力シンボルにおける位相差を算出する位相差算出回路である。
【００２６】
次に、図２に示したフォーマットを持つ受信信号が搬送波同期回路１６０に入力された場合の動作について、図３に示した位相回転量算出回路１０２の動作を中心に説明する。
初期段階において、レジスタ１０９がリセットされた後、１番目のバーストが入力されると、１〜Ｍシンボル目のプリアンブル（Ｍ＜Ｎ１）を用いて、位相オフセットの初期引き込みを行う。受信信号は、周波数偏差補償回路１００により周波数オフセットが補償され、位相偏差補償回路１０１により位相オフセットが補償され、位相回転量算出回路１０２の位相差算出回路１２６、シンボル判定回路１２１及び計数回路１２４に供給される。
【００２７】
計数回路１２４は、この受信信号におけるバーストの先頭からの位置をカウントし、既知シンボルＲＯＭ１２５は、このカウント値に基づいて既知シンボルの系列を出力する。これと同時に、シンボル判定回路１２１は、受信信号の判定を行い、この判定結果を送信系列推定回路１２２に出力する。送信系列推定回路１２２は、この判定結果に基づいて送信機側から送られた理想的な系列を推定する。選択回路１２３は、送信系列推定回路１２２からの系列と既知シンボルＲＯＭ１２５からの系列を入力し、制御回路１２７から供給される制御信号により、系列を選択する。ここでは、受信信号は既知シンボルであることから、制御回路１２７は真の制御信号を出力し、選択回路１２３は、既知シンボルＲＯＭ１２５から供給された信号（系列）を出力する。位相差算出回路１２６は、位相偏差補償回路１０１から出力された信号と選択回路１２３から出力された信号との位相比較を行い、残留位相オフセット（位相回転量）を算出する。この残留位相オフセットを位相回転量算出回路１０２の出力端子を介してループフィルタ１０３に供給することにより、上述した手順と同じ手順により、位相オフセットの推定・補償を実現できる。
【００２８】
以上の手順をＭシンボルまで繰り返し、位相オフセットが一定値に収束して初期引き込みが完了すると、位相オフセットの推定・補償動作はトラッキング状態へと遷移する。これとともに、制御回路１０４は、平均化処理回路１０６に真の制御信号を出力して平均化処理回路１０６の内部状態をリセットし、そして、偽の制御信号を出力して周波数オフセットの推定を開始させる。ここで、通信開始直後は、周波数偏差補償回路１００における周波数オフセット補償が不完全であるため、位相偏差補償回路１０１の出力に大きな定常位相オフセットが生じ、データシンボルを正確に判定できない可能性がある。そこで、通信開始後Ｌバースト間は、Ｍ＋１〜Ｎ１シンボル目のプリアンブルのみを用いて確実に周波数オフセットの推定を行う。このシンボル区間では、上記の初期位相オフセットの引き込みと同様の手順により位相オフセットの推定を行った後、ループフィルタ１０３の出力を平均化処理回路１０６に供給することにより、周波数オフセットを推定する。この作業をＮ１シンボル目のプリアンブルが受信されるまで繰り返した後、第二の制御回路１０５は、レジスタ１０９に真の制御信号を出力し、レジスタ１０９に周波数オフセットの推定値を更新させる。この周波数オフセットの引き込み作業をＬバースト繰り返すことにより、周波数オフセットの推定値が一定値に収束したときに初期引き込みを終了する。
【００２９】
次に、Ｌ個のバーストを用いた周波数オフセットの初期引き込みが完了すると、残留周波数オフセットに起因してシンボル判定を誤る確率は十分に低くなると考えられる。そこで、Ｌ＋１番目のバースト以降では、シンボル判定回路１２１を用いた残留位相オフセットの算出を正しく行うことができると考え、受信バーストにおける全てのシンボルを用いた周波数オフセットの推定を行う。すなわち、受信バーストのうちプリアンブルが受信されると、周波数偏差補償回路１００及び位相偏差補償回路１０１に入力され、周波数オフセット及び位相オフセットを補償する。その後、位相回転量算出回路１０２の位相差算出回路１２６は、既知シンボルＲＯＭ１２５の出力を用いて位相オフセットの初期引き込みを行う。位相オフセットの初期引き込みが完了し、データシンボルを受信すると、位相差算出回路１２６は、送信系列推定回路１２２の出力を用いて位相差を算出し、位相のトラッキングを開始する。これと同時に、第一の制御回路１０４が平均化処理回路１０６に真の制御信号を出力して平均化処理回路１０６の内部状態をリセットし、周波数オフセットの推定を開始する。そのバーストにおける最終尾のシンボルを受信したとき、制御回路１０５は、レジスタ１０９に真の制御信号を出力してレジスタ１０９に保持した周波数オフセットの推定値を更新させる。この動作を繰り返すことにより、周波数オフセットが大きい場合にも高精度な補償が可能となる。
【００３０】
図４は、周波数オフセット推定に関する計算機シミュレーションを行った結果を示す図である。このシミュレーションは、図３に示した位相回転量算出回路１０２の効果を示すために、ＣＮＲ＝２６．３ｄＢ、Ｎ１＝３２、Ｎ２＝５００、Ｍ＝３１、Ｌ＝１１、変調方式が６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、シンボルレートで正規化した周波数オフセットが０．０２５である条件に対して適用するものである。図４において、横軸は受信バースト、縦軸はシンボルレートで正規化した周波数オフセットを示している。図中の実線は周波数オフセット補償後に残留する周波数オフセットの平均値を、波線はその標準偏差を示している。この図によれば、バーストの受信開始から２０バーストで、２．０×１０−６の周波数オフセット補償を実現できることが示されている。
【００３１】
また、図５は、位相オフセット推定に関する計算機シミュレーションを行った結果を示す図である。この結果は、３２バーストを用いた周波数オフセットの初期引き込みを行った後の出力信号に残留する位相オフセットを示したものである。図５において、横軸はバースト先頭からの受信シンボル数、縦軸は位相オフセットを示している。この図によれば、プリアンブルを３２シンボル、トレーニングバースト区間（初期引き込み区間）を３２バースト設けることにより、定常位相オフセット０．１ｄｅｇ、位相の標準偏差０．３ｄｅｇを実現できることが示されている。このとき、固定劣化０．５ｄＢを実現する定常位相誤差（図中の点線）は、約１．０ｄｅｇであることから、本発明の実施の形態を用いることにより、上記の条件で固定劣化０．５ｄＢを実現できる。また、搬送波同期系による固定劣化の軽減にも優れている。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度な搬送波同期回路が、小規模な回路構成により実現可能である。また、本発明は高い精度が要求されるＴＤＭＡ通信に容易に適用可能であり、小型化が要求される端末に至適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る搬送波同期回路を示すブロック図である。
【図２】図１の搬送波同期回路に入力される受信信号のフォーマットを示す図である。
【図３】図１の搬送波同期回路における位相回転量算出回路の内部構成を示すブロック図である。
【図４】周波数オフセット推定に関する計算機シミュレーションを行った結果を示す図である。
【図５】位相オフセット推定に関する計算機シミュレーションを行った結果を示す図である。
【図６】従来の搬送波同期回路を示すブロック図である。
【図７】従来の搬送波同期回路に入力される受信信号のフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１００，２０３，２０７  周波数偏差補償回路
１０１，２０８  位相偏差補償回路
１０２，２０９  位相回転量算出回路
１０３，２１０  ループフィルタ
１０４，１０５，１２７  制御回路
１０６，２０２，２０５  平均化処理回路
１０８  加算回路
１０９  レジスタ
１１０，２１１  位相回転量推定値更新回路
１２１  シンボル判定回路
１２２  送信系列推定回路
１２３  選択回路
１２４  計数回路
１２５  既知シンボルＲＯＭ
１２６  位相差算出回路
１５０，２５０  ＡＦＣ回路
１５１，２５１  ＡＰＣ回路
１６０，２６０  搬送波同期回路
２０１  Ｎ１間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路
２０４  Ｎ２間隔既知信号ブロック間位相回転量算出回路
２０６  １シンボル間位相回転量算出回路
【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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