(57)【要約】【課題】Ｃ／Ｎが低い場合でのＡＦＣの起動を容易にし、狭帯域でのデジタル移動通信システムへの適応が可能な自動周波数制御回路を提供する。【解決手段】象限判定回路１および絶対位相検出回路２は、入力信号の位相の象限を判定し、その絶対位相を出力する。角度検出回路３および平均処理回路４は、入力信号の位相角を算出し、その平均化処理を行なう。位相比較回路５は、２つの出力の位相差を検出する。デシメータ回路６は、位相比較回路５出力をダウンサンプリングする。微分回路８は、デシメータ回路６出力の変動分を検出する。ＡＦＣ状態管理回路９は、微分回路８出力によりＡＦＣ動作状態を管理する。ＩＩＲフィルタ７は、位相比較回路５出力を所要の周波数でフィルタリングした周波数誤差信号を出力する。ＤＡＩＦは、デジタルフィルタ７出力をＡＦＣ状態管理回路９出力に基づいて処理した出力信号を出力する。【選択図】      図１
2005073110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調された信号に対してＩ、Ｑ分離後に遅延検波された入力信号の位相の象限情報より象限判定を行なう象限判定手段と、該象限判定手段出力より絶対位相を決定し出力する絶対位相検出手段と、前記入力信号のアークタンジェント（ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ））を計算して位相角を算出する角度検出手段と、該角度検出手段出力を平均化処理する平均処理手段と、前記絶対位相検出手段出力と前記平均処理手段出力とを入力して位相差を検出する位相比較手段と、該位相比較手段出力をダウンサンプリングするデシメータ手段と、該デシメータ手段出力を微分して前記入力信号の変動分を検出する微分手段と、該微分手段出力によりＡＦＣ動作状態を管理するＡＦＣ（Automatic Frequency Control）状態管理手段と、前記位相比較手段出力を所要の周波数でフィルタリングした周波数誤差信号を出力するデジタルフィルタと、該デジタルフィルタ出力を前記ＡＦＣ状態管理手段出力に基づいて処理した出力信号を外部のＤ／Ａ変換器に出力する接続手段を有するＤＡＩＦ（Ｄ／Ａ変換器インターフェース）と、を備えることを特徴とする自動周波数制御回路。
【請求項２】
前記象限判定手段および前記絶対位相検出手段は、前記入力信号よりＰＳＫ変調波の位相の象限情報を判別して象限判定を行なった後、象限判定に基づいて決定した絶対位相を出力することを特徴とする請求項１記載の自動周波数制御回路。
【請求項３】
前記角度検出手段および平均処理手段は、前記入力信号の遅延検波情報より位相角を計算した後、位相角情報のジッタ成分を吸収する平均化処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の自動周波数制御回路。
【請求項４】
前記位相比較手段は、前記絶対位相検出手段出力と前記平均処理手段出力とを入力し、前記入力信号から再生されたシンボルと本来のシンボルとの位相差を示す情報を出力することを特徴とする請求項１、２又は３記載の自動周波数制御回路。
【請求項５】
前記デシメータ手段は、前記位相比較手段出力をｍ（ｍは正の整数）分の１にダウンサンプリングするとともに、所要の最大ドップラー周波数（目標フェージングピッチ）に応じたサンプリングレートを決定し前記微分手段および前記デジタルフィルタに出力することを特徴とする請求項１記載の自動周波数制御回路。
【請求項６】
前記微分手段は、前記デシメータ手段出力を１シンボル前の当該出力と比較して差をとり、１サンプル区間で位相がシフトしたシンボル間シフト量を出力することを特徴とする請求項１又は５記載の自動周波数制御回路。
【請求項７】
前記ＡＦＣ状態管理手段は、前記目標フェージングピッチおよび予め設定されたＡＦＣプルインレンジに基づいて前記微分手段出力より状態遷移を決定し、当該制御情報を前記ＤＡＩＦに出力することを特徴とする請求項１又は６記載の自動周波数制御回路。
【請求項８】
前記ＡＦＣ状態管理手段は、前記微分手段出力が前記目標フェージングピッチによる変動量を超えた場合には、当該微分手段出力の情報を破棄するよう制御することを特徴とする請求項１、６又は７記載の自動周波数制御回路。
【請求項９】
前記デジタルフィルタは、ＡＦＣループの伝達特性を決定し、ＩＩＲフィルタとすることを特徴とする請求項１記載の自動周波数制御回路。
【請求項１０】
位相変調された信号に対してＩ、Ｑ分離後に遅延検波された入力信号の位相の象限情報より象限を判定し、象限判定に基づく絶対位相を出力し、前記入力信号のアークタンジェント（ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ））を計算して位相角を算出し、該位相角を平均化処理し、平均化処理された位相角と前記絶対位相との位相差を検出し、該位相差をダウンサンプリングした後、所要の周波数でフィルタリングして周波数誤差信号を出力するとともに、該位相差を１シンボル前の位相差と比較して差をとり、１サンプル区間で位相がシフトしたシンボル間シフト量を出力し、該周波数誤差信号を該シンボル間シフト量に基づくＡＦＣ状態管理に従ってフィードバック出力することを特徴とする自動周波数制御方法。
【請求項１１】
前記ＡＦＣ状態管理は、前記シンボル間シフト量が前記目標フェージングピッチに相当する量を超えた場合には、前記シンボル間シフト量の情報を破棄することを特徴とする請求項１０記載の自動周波数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動周波数制御回路に関し、特に狭帯域でのデジタル移動通信システムへの適応が可能な自動周波数制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
狭帯域のデジタル移動通信システムにおいては、隣接チャネルの選択度などの規格を前提にした場合、Ｃ／Ｎが劣化した場合のＡＦＣの周波数ドリフトが大きな問題となる。
【０００３】
この種の従来の技術として、弱電界時にＡＦＣ動作をオンにして、ＶＣＴＣＸＯ等の局部発振回路の周波数ドリフトを補償するとともに、強電界時にＡＦＣ制御電圧をコントロールし、適度のＡＦＣ制御電圧を加えることにより、隣接チャネルへの混信を防止することが示されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この従来技術は、弱電界時あるいはＣ／Ｎ（信号対雑音電力比）が低い場合に、ＡＦＣの引き込み範囲を広くして周波数ドリフトを補償するように制御するものである。しかしながら、ノイズ成分が主体的となる弱電界時には、ＡＦＣ動作を制御する方法が問題となる。
【０００５】
【特許文献１】実開昭６０−８５４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の自動周波数制御回路は、狭帯域のデジタル移動通信システムにおいてＡＦＣの周波数ドリフトを補償する場合、ノイズ成分が主体的となる弱電界時には、ＡＦＣ動作を制御する方法が問題となっている。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来の問題点を除去するため、入力信号の周波数変動の傾きを検出することにより、ＡＦＣ動作の起動を容易に行なうとともに、隣接チャネル成分およびフェージングのよる周波数偏移等を判別し、狭帯域下においても安定したＡＦＣ動作を行なう自動周波数制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の自動周波数制御回路は、位相変調された信号に対してＩ、Ｑ分離後に遅延検波された入力信号の位相の象限情報より象限判定を行なう象限判定手段と、該象限判定手段出力より絶対位相を決定し出力する絶対位相検出手段と、前記入力信号のアークタンジェント（ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ））を計算して位相角を算出する角度検出手段と、該角度検出手段出力を平均化処理する平均処理手段と、前記絶対位相検出手段出力と前記平均処理手段出力とを入力して位相差を検出する位相比較手段と、該位相比較手段出力をダウンサンプリングするデシメータ手段と、該デシメータ手段出力を微分して前記入力信号の変動分を検出する微分手段と、該微分手段出力によりＡＦＣ動作状態を管理するＡＦＣ（Automatic Frequency Control）状態管理手段と、前記位相比較手段出力を所要の周波数でフィルタリングした周波数誤差信号を出力するデジタルフィルタと、該デジタルフィルタ出力を前記ＡＦＣ状態管理手段出力に基づいて処理した出力信号を外部のＤ／Ａ変換器に出力する接続手段を有するＤＡＩＦ（Ｄ／Ａ変換器インターフェース）と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、前記象限判定手段および前記絶対位相検出手段は、前記入力信号よりＰＳＫ変調波の位相の象限情報を判別して象限判定を行なった後、象限判定に基づいて決定した絶対位相を出力することを特徴としている。
【００１０】
また、前記角度検出手段および平均処理手段は、前記入力信号の遅延検波情報より位相角を計算した後、位相角情報のジッタ成分を吸収する平均化処理を行なうことを特徴としている。
【００１１】
また、前記位相比較手段は、前記絶対位相検出手段出力と前記平均処理手段出力とを入力し、前記入力信号から再生されたシンボルと本来のシンボルとの位相差を示す情報を出力することを特徴としている。
【００１２】
また、前記デシメータ手段は、前記位相比較手段出力をｍ（ｍは正の整数）分の１にダウンサンプリングするとともに、所要の最大ドップラー周波数（目標フェージングピッチ）に応じたサンプリングレートを決定し前記微分手段および前記デジタルフィルタに出力することを特徴としている。
【００１３】
また、前記微分手段は、前記デシメータ手段出力を１シンボル前の当該出力と比較して差をとり、１サンプル区間で位相がシフトしたシンボル間シフト量を出力することを特徴としている。
【００１４】
また、前記ＡＦＣ状態管理手段は、前記目標フェージングピッチおよび予め設定されたＡＦＣプルインレンジに基づいて前記微分手段出力より状態遷移を決定し、当該制御情報を前記ＤＡＩＦに出力することを特徴としている。
【００１５】
また、前記ＡＦＣ状態管理手段は、前記微分手段出力が前記目標フェージングピッチによる変動量を超えた場合には、当該微分手段出力の情報を破棄するよう制御することを特徴としている。
【００１６】
また、前記デジタルフィルタは、ＡＦＣループの伝達特性を決定し、ＩＩＲフィルタとすることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の自動周波数制御方法は、位相変調された信号に対してＩ、Ｑ分離後に遅延検波された入力信号の位相の象限情報より象限を判定し、象限判定に基づく絶対位相を出力し、前記入力信号のアークタンジェント（ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ））を計算して位相角を算出し、該位相角を平均化処理し、平均化処理された位相角と前記絶対位相との位相差を検出し、該位相差をダウンサンプリングした後、所要の周波数でフィルタリングして周波数誤差信号を出力するとともに、該位相差を１シンボル前の位相差と比較して差をとり、１サンプル区間で位相がシフトしたシンボル間シフト量を出力し、該周波数誤差信号を該シンボル間シフト量に基づくＡＦＣ状態管理に従ってフィードバック出力することを特徴としている。
【００１８】
また、前記ＡＦＣ状態管理は、前記シンボル間シフト量が前記目標フェージングピッチに相当する量を超えた場合には、前記シンボル間シフト量の情報を破棄することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の自動周波数制御回路及び自動周波数制御方法によれば、入力信号の周波数あるいは位相変動の傾きを検出することにより、ＡＦＣ動作の起動を容易に行なうとともに、隣接チャネル成分およびフェージングのよる周波数偏移等を判別し、狭帯域下においても誤同期がなく安定したＡＦＣ動作を行なうことを可能とする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の自動周波数制御回路の実施の形態を示すブロック図である。
【００２１】
図１に示す本実施の形態は、位相変調された信号に対してＩ、Ｑ分離後に遅延検波された入力信号の位相の象限情報より象限判定を行なう象限判定回路１と、象限判定回路１出力より絶対位相を決定し出力する絶対位相検出回路２と、入力信号のアークタンジェント（ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ））を計算して位相角を算出する角度検出回路３と、角度検出回路３出力を平均化処理する平均処理回路４と、絶対位相検出回路２出力と平均処理回路４出力とを入力して位相差を検出する位相比較回路５と、位相比較回路５出力をダウンサンプリングするデシメータ回路６と、デシメータ回路６出力を微分して入力信号の変動分を検出する微分回路８と、微分回路８出力によりＡＦＣ動作状態を管理するＡＦＣ（Automatic Frequency Control）状態管理回路９と、位相比較回路５出力を所要の周波数でフィルタリングした周波数誤差信号を出力するデジタルフィルタ（ＩＩＲフィルタ）７と、デジタルフィルタ７出力をＡＦＣ状態管理回路９出力に基づいて処理した出力信号を外部のＤ／Ａ変換器に出力する接続手段を有するＤＡＩＦ（Ｄ／Ａ変換器インターフェース）１０とを備えて構成されている。
【００２２】
次に、本発明を実施するための最良の形態の動作について図面を参照して説明する。
【００２３】
象限判定回路１は、図示しない遅延検波回路から出力された入力信号より、ＰＳＫ変調波の位相の象限情報を判別して象限判定を行なう。
【００２４】
絶対位相検出回路２は、象限判定回路１出力より絶対位相を決定し位相比較器５に出力する。
【００２５】
角度検出回路３は、入力信号の遅延検波情報よりアークタンジェントを計算し、位相角を算出する。
【００２６】
平均処理回路４は、角度検出回路３出力より位相角情報のジッタを吸収する平均化処理を行なって、位相比較器５に出力する。
【００２７】
位相比較器５は、絶対位相検出回路２から出力された位相角情報と平均処理回路４から出力された平均位相情報とを比較し、入力信号から再生されたシンボルと本来のシンボルとの位相差を示す情報（位相ずれの情報）をデシメータ回路６に出力する。
【００２８】
デシメータ回路６は、位相比較器５出力の位相ずれの情報をｍ（ｍは正の整数）分の１にダウンサンプリングするとともに、セットリングタイム（安定時間）を決定してデジタルフィルタ７に出力し、またシステムとして保証しなければならない最大ドップラー周波数（目標フェージングピッチ）に応じたサンプリングレートを決定して微分回路８およびデジタルフィルタ７に出力する。
【００２９】
微分回路８は、デシメータ回路６出力の位相ずれの情報を１シンボル前の位相ずれの情報と比較して差をとり、１サンプル区間で位相がシフトしたシンボル間シフト量をＡＦＣ状態管理回路９に出力する。
【００３０】
ＩＩＲフィルタ７は、自動周波数制御（ＡＦＣ）のループフィルタとして動作し、ＡＦＣループの伝達特性を決定する。
【００３１】
ＡＦＣ状態管理回路９は、微分回路８出力のシンボル間シフト量より目標フェージングピッチおよび予め設定されたＡＦＣプルインレンジに基づいて状態遷移を決定し、当該制御情報をＤＡＩＦ１０に出力することで、ＡＦＣ動作全体の制御を行う。
【００３２】
ＤＡＩＦ回路１０は、デジタルフィルタ（ＩＩＲ）７出力の周波数誤差信号をＡＦＣ状態管理回路９出力に基づいて処理した出力信号を外部のＤ／Ａ変換器に出力する。
【００３３】
次に、Ｃ／Ｎが劣化した場合の動作について説明する。
微分回路８は、デシメータ回路６を介して位相比較器５より入力された位相ずれの情報を１シンボル前の位相ずれの情報と比較して差をとり、１サンプル区間で位相がシフトしたシンボル間シフト量を、ＡＦＣ状態管理回路９に通知している。
【００３４】
ここで、位相比較器５から出力された位相ずれの情報を、例えば振幅とする関数として統計的に扱うとすれば、一般に、雑音成分はガウス分布（正規分布）となるためその平均値が０となるように、この場合の平均値も同様に０となる。
【００３５】
したがって、Ｃ／Ｎが劣化した場合、すなわちノイズが支配的となった場合には、位相比較器５出力を長い時間観測するとその平均値は０となるため、一定時間の観測により、位相比較器５出力がプルインレンジ内に安定している場合にのみ、ＡＦＣの目標信号が検出されたと判断して、ＡＦＣの動作を起動させることができる。しかしながら、誤検出の場合も考えられるため、次のステップにて、初期値に戻すことが好ましい。
【００３６】
また、隣接チャネル成分あるいはフェージングが発生した場合は、その振幅をヒストグラムで表現すると、ガウス分布には近似しないはずである。したがって、Ｃ／Ｎが劣化しノイズが上昇した場合には、位相比較器５出力の平均値が０となるような規則性を持たないため、位相比較器５出力の位相ずれの情報を微分し、その振幅変動の傾きを検出することで、フェージング他の要因による変動として判別することができる。
【００３７】
次に、フェージングによりシンボルが乱れた場合には、位相比較器５出力を微分し、その傾きを求めるとともに、そのシンボルに対して位相比較器５出力を何倍のオーバサンプリングで動作させるかということにより判別することができる。
【００３８】
例えば、システムとしての目標となるフェージングピッチを２０Ｈｚとした時、位相比較出力に対して２０Ｈｚの８倍オーバサンプリングにより動作しているとすると、位相比較器５出力を微分した値は、８倍オーバサンプリングによりその１微分区間で２５０Ｈｚの周波数偏移が生じる。したがって、プルインレンジ±５００Ｈｚのシステムの場合、２５０Ｈｚ以上の周波数偏移はフェージング以外の要因によるシンボル遷移と考えて、この情報を破棄するように制御することができる。
【００３９】
次に、ＡＦＣ状態管理回路の状態遷移について図２を用いて説明する。図２は、図１に示すＡＦＣ状態管理回路の動作を示す状態遷移図である。
【００４０】
図２の状態遷移図では、初期状態（Ｒ１０）、ハンチング（捕捉）状態（Ｒ２０）、同期確立状態（Ｒ３０）および保護状態（Ｒ４０）とを有し、ＡＦＣ状態管理力に基づいて各状態間の遷移に関する制御を行う。
【００４１】
まず、初期状態（Ｒ１０）において、微分回路８出力がプルインレンジ内の出力をＮ回以上行なった場合にハンチング状態に遷移する（Ｒ１２）。
【００４２】
次に、ハンチング状態において、微分回路８出力がプルインレンジ内の出力をＮ回以上行なった場合に同期状態に遷移する（Ｒ２３）。また、ハンチング状態では、微分回路８出力がプルインレンジ外の出力をＮ回以上行なった場合に初期状態に戻る（Ｒ２１）。
【００４３】
次に、同期状態において、微分回路８出力が目標となるフェージングピッチによる変動を超えた場合に保護状態に遷移する（Ｒ３４）。
【００４４】
そして、保護状態では、微分回路８出力がフェージングによる変動内の出力を行なった場合に同期状態に遷移する（Ｒ４３）。また、微分回路８出力がプルインレンジ外の出力をＮ回以上行なった場合に初期状態に戻る（Ｒ４１）。
【００４５】
このように、ＡＦＣ状態管理回路９は、目標となるフェージングピッチあるいはプルインレンジを基準にして、微分回路８出力を判別することにより、隣接チャネル成分およびフェージングのよる周波数偏移等を判別し、狭帯域下においても誤同期がなく安定したＡＦＣ動作を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の自動周波数制御回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＡＦＣ状態管理回路の動作を示す状態遷移図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    象限判定回路
２    絶対位相検出回路
３    角度検出回路
４    平均処理回路
５    位相比較回路
６    デシメータ回路
７    ＩＩＲフィルタ
８    微分回路
９    ＡＦＣ状態管理回路
１０    ＤＡＩＦ回路
【図１】
2005073110.tif 000003
【図２】
2005073110.tif 000004