(57)【要約】【課題】  直接拡散ＣＤＭＡ方式の信号などを受信して、周波数誤差を検出する場合における、周波数誤差の検出範囲を広くする。【解決手段】  １シンボルの拡散率未満の単位で逆拡散し、その逆拡散処理で逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の期間離れた信号との位相回転量を算出する第１の位相回転量算出を行うとともに、逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の時間よりもさらに１サンプル期間離れた信号との位相回転量を算出する第２の位相回転量算出を行い、第１及び第２の位相回転量算出で求まった２つの位相回転量に基づいて、多重チャネルの干渉成分を除去し、干渉成分が除去された信号から、１サンプル分の位相回転量を算出する。【選択図】      図１ 
2005311612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１シンボルの拡散率未満の単位で逆拡散する逆拡散処理と、
前記逆拡散処理で逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の期間離れた信号との位相回転量を算出する第１の位相回転量算出処理と、
前記逆拡散処理で逆拡散された１単位の信号と、その信号と前記第１の時間よりもさらに１サンプル期間離れた信号との位相回転量を算出する第２の位相回転量算出処理と、
前記第１及び第２の位相回転量算出処理で求まった２つの位相回転量に基づいて、多重チャネルの干渉成分を除去し、
前記干渉成分が除去された信号から、１サンプル分の位相回転量を算出する
周波数偏差検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の周波数偏差検出方法において、
前記多重チャネルの干渉成分を除去は、干渉成分の自己相関を無相関とするために、第１の期間を、複数サンプル期間に設定した
周波数偏差検出方法。
【請求項３】
１シンボルの拡散率未満の単位で逆拡散する逆拡散手段と、
前記逆拡散手段で逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の期間離れた信号との位相回転量を算出する第１の位相回転量算出手段と、
前記逆拡散手段で逆拡散された１単位の信号と、その信号と前記第１の時間よりもさらに１サンプル期間離れた信号との位相回転量を算出する第２の位相回転量算出手段と、
前記第１及び第２の位相回転量算出手段で求まった２つの位相回転量に基づいて、多重チャネルの干渉成分を除去する干渉成分除去手段と、
前記干渉成分除去手段で干渉成分が除去された信号から、１サンプル分の位相回転量を算出する位相回転量算出手段とを備えた
周波数偏差検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の周波数偏差検出装置において、
前記多重チャネルの干渉成分を除去は、干渉成分の自己相関を無相関とするために、第１の期間を、複数サンプル期間に設定した
周波数偏差検出装置。
【請求項５】
１シンボル単位で拡散符号により拡散された入力信号の単位時間あたりの位相回転量を検出し、検出した前記位相回転量に基づく周波数偏差を局部発振器にフィードバックさせて、自動周波数制御を行う自動周波数制御装置において、
前記周波数偏差の検出として、
１シンボルの拡散率未満の単位で逆拡散する逆拡散手段と、
前記逆拡散手段で逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の期間離れた信号との位相回転量を算出する第１の位相回転量算出手段と、
前記逆拡散手段で逆拡散された１単位の信号と、その信号と前記第１の時間よりもさらに１サンプル期間離れた信号との位相回転量を算出する第２の位相回転量算出手段と、
前記第１及び第２の位相回転量算出手段で求まった２つの位相回転量に基づいて、多重チャネルの干渉成分を除去する干渉成分除去手段と、
前記干渉成分除去手段で干渉成分が除去された信号から、１サンプル分の位相回転量を算出する位相回転量算出手段とを備えた
自動周波数制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の自動周波数制御装置において、
前記多重チャネルの干渉成分を除去は、干渉成分の自己相関を無相関とするために、第１の期間を、複数サンプル期間に設定した
自動周波数制御装置。
【請求項７】
１シンボル単位で拡散符号により拡散された受信信号の単位時間あたりの位相回転量を検出し、検出した前記位相回転量に基づく周波数偏差を局部発振器にフィードバックさせて、前記受信信号の周波数同期の捕捉を行う通信端末において、
前記周波数偏差の検出として、
１シンボルの拡散率未満の単位で逆拡散する逆拡散手段と、
前記逆拡散手段で逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の期間離れた信号との位相回転量を算出する第１の位相回転量算出手段と、
前記逆拡散手段で逆拡散された１単位の信号と、その信号と前記第１の時間よりもさらに１サンプル期間離れた信号との位相回転量を算出する第２の位相回転量算出手段と、
前記第１及び第２の位相回転量算出手段で求まった２つの位相回転量に基づいて、多重チャネルの干渉成分を除去する干渉成分除去手段と、
前記干渉成分除去手段で干渉成分が除去された信号から、１サンプル分の位相回転量を算出する位相回転量算出手段とを備えた
通信端末。
【請求項８】
請求項７記載の通信端末において、
前記多重チャネルの干渉成分を除去は、干渉成分の自己相関を無相関とするために、第１の期間を、複数サンプル期間に設定した
通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信における周波数同期の捕捉及び維持に適用して好適な周波数偏差検出方法及び装置と、その周波数偏差検出を備えた自動周波数制御装置、並びに通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信システムとしての携帯電話システムとして、Ｗ−ＣＤＭＡ(Wideband-code division multiple access)方式と称される符号分割多元アクセス方式を適用した通信方式が開発されている。このＷ−ＣＤＭＡ方式は、直接拡散ＣＤＭＡ方式（ＤＳ−ＣＤＭＡ方式）の１方式である。このＷ−ＣＤＭＡ方式では、一般に、受信した無線周波数信号（ＲＦ信号）に対して、準同期検波を行う。準同期検波では、受信装置の局部発振器の出力と、受信ＲＦ信号を乗算することにより検波を行う。ここで、送信側の装置の発振器の精度と、受信側の装置の発振器の精度には誤差があるため、受信ＲＦ信号の搬送波周波数と、受信装置の局部発振器の出力周波数には偏差（誤差）が生じる。この周波数偏差を検出し、局部発振器の発振周波数を制御し、搬送波に同期・追従させる機能として、ＡＦＣ(Automatic Frequency Control：自動周波数制御)機能が必要である。
【０００３】
ＡＦＣ機能を実行するＡＦＣ回路における、従来の周波数偏差検出としては、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、図５に示す構成で処理を行っている。即ち、パイロットチャネルの受信ベースバンド信号（実部、虚部を持つ複素信号）を乗算器１に供給して、拡散符号発生器２が発生させる拡散符号を複素乗算して、逆拡散処理を行う。ここでの逆拡散処理としては、パイロットチャネルの受信信号を１シンボル単位で逆拡散する。逆拡散された信号は、Ｉ＆Ｄ(Integrate&Dump)部３に供給し、累積加算させる。Ｉ＆Ｄ部３で累積加算された信号（逆拡散結果）は、１サンプル遅延回路４で遅延させた信号と、遅延させていない信号とを、乗算器５に供給して、共役複素乗算を行い、その共役複素乗算結果を、Ｉ＆Ｄ部６に供給して、累積加算させる。Ｉ＆Ｄ部６で累積加算された信号はｄとなり、そのｄをアークタンジェント部７に入力し位相差角度を算出する。そのアークタンジェントされた値を、乗算器８に供給して、角度・周波数変換係数Ｒを乗算することで、周波数偏差を得ることができる。
【０００４】
図６は、この従来の周波数偏差の検出状態を示した図である。図６に示すように、１シンボル期間ごとに逆拡散された信号を得て、乗算器５での共役複素乗算で、１サンプル間の位相差を検出し、その検出された位相差を加算してノイズ除去し、その加算値を周波数偏差に換算して、周波数偏差を得る。
【０００５】
特許文献１には、このようなＤＳ−ＣＤＭＡ方式で周波数偏差を検出することについての開示がある。
【特許文献１】特開２００１−１７７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来の周波数偏差検出処理では、周波数誤差の検出範囲が狭い問題があった。具体的には、図５に示した回路では、周波数偏差による回転位相が、±π[rad]未満であれば、正しく周波数偏差を検出可能である。図７のＡ〜Ｄの位相検出例では、正しく周波数偏差を検出可能な例である。つまり、図７のＡ〜Ｄに示すように、あるシンボルの位相s[k]と、次のシンボルの位相s[k+1]との間の位相差が、±π[rad]未満であれば、正しく周波数偏差を検出できる。
【０００７】
これに対して、図７のＥ，Ｆに示すように、あるシンボルs[k]と、次のシンボルs[k+1]との間の位相差が、±π[rad]を超えてしまうと、位相差の正負に誤りが生じてしまう。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の場合、共通パイロットチャネルのシンボルレートは15kHzであるので、周波数誤差の検出範囲は、±7.5kHz未満に制限されていた。
【０００８】
このように周波数誤差の検出範囲が狭い周波数範囲に制限されてしまうと、高精度な発振器が必要になり、無線通信装置のコストが高くなってしまう問題があった。なお、特許文献１に記載された回路では、一見すると、周波数誤差の検出範囲を広くすることが可能に見えるが、実際にはＣＤＭＡ方式の受信信号は、多重化された信号であり、多重チャネルの干渉を排除できないと、周波数誤差を正確には検出できない問題があった。
【０００９】
即ち、特許文献１に記載された回路では、逆拡散のチップ数を低くして、広い周波数範囲の周波数偏差を検出するようにしてあるが、逆拡散のチップ数を１シンボル未満（ＳＦ[chip]未満）に低くすると、符号の直交性が保たれなくなり、受信信号成分には、多重チャネルの信号成分（多重チャネルの干渉）が現れて、結局周波数誤差を正確に検出できなくなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、この種の通信を行うために周波数誤差を検出する場合における、周波数誤差の検出範囲を広くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、１シンボルの拡散率未満の単位で逆拡散し、その逆拡散処理で逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の期間離れた信号との位相回転量を算出する第１の位相回転量算出を行うとともに、逆拡散された１単位の信号と、その信号と第１の時間よりもさらに１サンプル期間離れた信号との位相回転量を算出する第２の位相回転量算出を行い、第１及び第２の位相回転量算出で求まった２つの位相回転量に基づいて、多重チャネルの干渉成分を除去し、干渉成分が除去された信号から、１サンプル分の位相回転量を算出するようにしたものである。
【００１２】
このようにしたことで、多重チャネルの干渉成分を排除しつつ、１サンプル分の位相回転量を算出することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、多重チャネルの干渉成分を排除しつつ、１サンプル分の位相回転量を算出することが可能になり、それだけ従来よりも周波数偏差の検出範囲が広がるので、発振器として発振精度が低いものを使用しても、正しい同期捕捉が可能になる。従って、通信端末の低コスト化につながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。
本例においては、無線電話システムとしてのＷ−ＣＤＭＡ方式の信号を、基地局との間で送信及び受信する、無線通信端末（いわゆる携帯電話端末）に適用したものである。
【００１５】
まず、図２を参照して、本例の無線通信端末の全体構成例を説明する。アンテナ１０１が接続されたＲＦ部１０２では、無線信号の受信処理及び送信処理を行う。まず受信系について説明すると、ＲＦ部１０２での受信処理で復調された信号を、データ処理部１０３に供給し、受信データに含まれる各データを抽出する。例えば、データ処理部１０３で抽出された音声データは、音声処理部１０４に供給して、アナログ変換、増幅などの音声処理を行い、スピーカ１０５から出力させる。データ処理部１０３で抽出されたメールデータなどのデータについては、制御部１１１側に送り、表示部１１２での表示などの受信データ処理を実行させる。
【００１６】
送信系としては、例えば、マイクロフォン１０６が拾った音声信号を、音声処理部１０４で送信用のデータ化して、データ処理部１０３に供給し、送信用のデータパケットとしてＲＦ部１０２に送り、ＲＦ部１０２で無線送信させる。制御部１１１には、操作部１１３からの操作入力が供給され、その操作に基づいて各種処理が実行される。
【００１７】
この図２に示した端末内のＲＦ部１０２は、受信信号の同期捕捉を行うためのＡＦＣ(自動周波数制御)回路を備える。図３は、ＡＦＣ回路の構成を示した図である。図３に基づいてＡＦＣ回路の構成を説明すると、受信ＲＦ信号を、ミキサ３１に供給して、局部発振器３６が出力するローカル周波数信号を混合し、その混合出力をベースバンド信号とする。ミキサ３１が出力するベースバンド信号は、フィルタ３２を介して復調回路３３に供給し、ＣＤＭＡ方式から復調された受信データを得る。
【００１８】
ここで、ＡＦＣ回路としては、フィルタ３２の出力を、周波数偏差検出回路１０に供給する。本例の周波数偏差検出回路１０の構成については後述する。周波数偏差検出回路１０で検出された周波数偏差のデータは、発振器制御部３４に供給する。発振器制御部３４では、供給される周波数偏差のデータに基づいて、局部発振器３６の発振周波数誤差を無くすように、発振器制御信号を補正する。発振器制御部３４が出力する発振器制御信号は、デジタル／アナログ変換器３５を介して局部発振器３６に供給し、局部発振器３６の発振周波数を発振器制御部３４で制御させる。
【００１９】
図１は、図３に示したＡＦＣ回路内の周波数偏差検出回路１０の本例の構成を示した図である。本例の周波数偏差検出回路１０は、共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）の受信ベースバンド信号を、逆拡散手段としての乗算器１１に供給して、拡散符号発生器１２が発生させる拡散符号を乗算し、累積加算器（Ｉ＆Ｄ部）１３で“Ｌ”chip分累積加算することにより、逆拡散処理を行う。この場合、乗算器１１と累積加算器１３では、拡散率未満の単位（Ｌ[chip]）で逆拡散する逆拡散を行うようにしてある。
【００２０】
ここでは、累積加算結果の系列をｓと呼ぶ。この累積加算器１３が出力するｓ系列を、Ｄサンプル遅延回路１４でＤサンプル期間遅延させ、その遅延出力をさらに１サンプル遅延回路１４で１サンプル期間遅延させる（Ｄは２以上の整数）。Ｄサンプル遅延回路１４でＤサンプル期間遅延させた信号と、Ｄサンプル遅延回路１４で遅延させていない信号とは、共役複素乗算器１６に供給して、共役複素乗算で、Ｄサンプル間の位相差を検出させる。また、１サンプル遅延回路１５でＤ＋１サンプル期間遅延させた信号と、遅延させていない信号とは、共役複素乗算器１７に供給して、共役複素乗算で、Ｄ＋１サンプル間の位相差を検出させる。
【００２１】
そして、共役複素乗算器１６の共役複素乗算結果を、累積加算器（Ｉ＆Ｄ部）１８に供給して累積加算させ、Ｄサンプル間の位相差ｄ１を得る。また、共役複素乗算器１７の共役複素乗算結果を、累積加算器（Ｉ＆Ｄ部）１９に供給して累積加算させ、Ｄ＋１サンプル間の位相差ｄ２を得る。両累積加算器１８，１９で設定されるＮａは、累積加算サンプル数である。
【００２２】
２つの位相差データｄ１及びｄ２は共役複素乗算器２０に供給して、両信号から共役複素乗算を行い、１サンプル間に相当する位相差ｄを得る。得られた位相差ｄは、アークタンジェント部２１でアークタンジェントされた値とする。そのアークタンジェントされた値を、乗算器２２に供給して、角度・周波数変換係数Ｒを乗算することで、周波数偏差を得る。
【００２３】
図４は、この本例の周波数偏差の検出状態を示した図である。図４に示すように、１シンボル期間のチップ数（拡散率）をＳＦ[chip]とし、本例のミキサ１１で逆拡散する単位をＬ[chip]とした場合、本例ではＬ[chip]をＳＦ[chip]未満とした点が特徴と一つである。具体的には、例えばＬ[chip]をＳＦ[chip]の１／４としてあり、図４に示すように、そのＬ[chip]単位で逆拡散された信号ｓ[0], ｓ[1],……を順に得る。また、図１に示すように、シンボル０の信号からＬ×Ｄ[chip] 遅延されたシンボルｋの信号を同時に得るようにしてあり、このシンボルｋの信号についても、Ｌ[chip]単位で逆拡散された信号ｓ[D], ｓ[D+1],……を順に得る。遅延量Ｄ［サンプル］は、多重チャネルの最大拡散率（ＳＦmax）に応じて決定され、Ｄ×Ｌ＞ＳＦmaxとなるような値に設定される。このように遅延量Ｄを設定することで、ｓ系列に依存している多重チャネル干渉成分の自己相関性を利用して、多重チャネル干渉成分を除去することができる。
【００２４】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、パイロットチャネルの拡散率ＳＦ[chip]としては、例えば２５６としてあり、最大拡散率（ＳＦmax）は５１２である。角度・周波数変換係数Ｒは、次式で設定される。
Ｒ＝（１／２π）×（3840000/Ｌ）
但し、3840000＝チップレート
【００２５】
ここで、図１の構成の本例での処理で、多重チャネル干渉成分を除去できることを、図４を参照しながら説明する。多重チャネルの送信データはシンボルごとに無相関なデータが送信されるため、１シンボル時間以上の時間間隔では、多重チャネルの受信信号の自己相関は無関係となる。従って、１シンボル時間以上の時間間隔では、ｓ系列に残存している多重チャネル干渉成分の自己相関も０となる。つまり、ｓ[k]とｓ[k+D]間の多重チャネル干渉成分の自己相関が０であるから、位相差ｄ１の値（図４にＤサンプル間の位相差検出としてｄ１＝…として示す式の値）は、累積加算値Ｎａ（累積加算器１８，１９で設定される値）が十分に大きければ、位相差ｄ１として現れる多重チャネル干渉成分は０に収束し、Ｄサンプル間における位相回転成分だけを得ることができる。位相差ｄ２についても図４にｄ２＝…として示す式の値で示されるように、位相差ｄ１と同様であり、位相差ｄ２として現れる多重チャネル干渉成分は０に収束し、Ｄ＋１サンプル間における位相回転成分だけを得ることができる。
【００２６】
そして、図４に示すように、位相差ｄ１と位相差ｄ２で得られた位相回転量を比較することで（共役複素乗算器２０での処理に相当）、位相差ｄ２は、位相差ｄ１に比べて１サンプル分長い時間間隔における回転量が得られているので、位相差ｄ２の回転位相から、位相差ｄ１の回転位相を差し引いて、１サンプル分の位相回転量ｄを求めることができる。そして、この１サンプル分の位相回転量ｄを、乗算器２２で周波数偏差に変換することで、周波数誤差が求まる。このように、本例によると、多重チャネルの干渉を排除しつつ、１サンプル分の位相回転量を検出することが可能となる。
【００２７】
このように多重チャネルの干渉を排除しつつ、１サンプル分の位相回転量を広い周波数偏差検出範囲で検出できることで、周波数誤差が大きい場合でも、良好に周波数偏差を検出できるようになる。また、本例の周波数偏差検出回路を組み込んだＡＦＣ回路とすることで、発振器の発振精度が多少悪い場合でも、正しく周波数偏差を検出しながら、誤差のない周波数に収束させることができる。さらに、本例の周波数偏差検出回路を組み込んだＡＦＣ回路を、通信端末内の回路が備えることで、発振器の発振精度を落とすことが可能になり、通信端末の低コスト化につながる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の通信端末内の回路に適用したが、その他のＣＤＭＡ方式の受信信号（入力信号）を処理する場合にも適用可能である。
【００２９】
また、上述した実施の形態の中で示した各数値についても一例を示したものであり、これらの例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態による周波数偏差検出構成例を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態による通信端末の構成例を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるＡＦＣ回路の構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態による周波数偏差検出処理例を示した説明図である。
【図５】従来の周波数偏差検出構成例を示したブロック図である。
【図６】従来の周波数偏差検出処理例を示した説明図である。
【図７】周波数偏差検出例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…周波数偏差検出回路、１１…乗算器、１２…拡散符号発生器、１３…累積加算器、１４…Ｄサンプル遅延回路、１５…１サンプル遅延回路、１６，１７…共役複素乗算器、１８，１９…累積加算器、２０…共役複素乗算器、２１…アークタンジェント部、２２…乗算器、３１…ミキサ、３２…フィルタ、３３…復調回路、３４…発振器制御部、３５…デジタル／アナログ変換器、３６…発振器
【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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