(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相関器出力に基づいて周波数偏差を求める自動周波数制御（ＡＦＣ）装置において、
予め計算された周波数偏差に応じて、位相回転量を計算するための単位時間（動作モード）を切り替える動作モード制御手段と、
指定された動作モードに応じて、前記複数の相関器出力として得られる、送信機と受信機との間で既知のデータが送信されるチャネルのシンボル相関値を用いて、単位時間当りの位相回転量を検出する位相回転量検出手段と、
前記複数のシンボル相関値を用いて受信スロットにおける受信データの有効／無効を判定するデータ判定手段と、
有効と判定された受信スロットに対応する単位時間当りの位相回転量を所定スロット時間にわたって平均化するスロット平均化手段と、
平均化後の位相回転量に基づいて周波数偏差を算出し、さらに、前記有効数から周波数偏差の信頼度を求める周波数偏差／信頼度算出手段と、
算出された周波数偏差の信頼度判定を行い、信頼度が一定の基準を超える場合にＶＣＯ制御を行うＶＣＯ制御手段と、
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】
前記動作モード制御手段は、
前記動作モードとして、１シンボル時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第１の動作モードと、１スロット時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第２の動作モードと、を選択可能とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自動周波数制御装置。
【請求項３】
さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を前記ＶＣＯ制御手段に対して指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを前記動作モード制御手段に対して指示する受信正誤判定手段、
を備えることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の自動周波数制御装置。
【請求項４】
前記動作モード制御手段は、さらに、
前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、
前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の自動周波数制御装置。
【請求項５】
さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を前記ＶＣＯ制御手段に対して指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを前記動作モード制御手段に対して指示する受信正誤判定手段、
を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の自動周波数制御装置。
【請求項６】
前記動作モード制御手段は、さらに、
前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、
前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行し、
前記第２の動作モードにて継続動作中に、特定の周波数偏差検出回数に１回の割合で定期的に第３の動作モードに移行し、検出された周波数偏差の絶対値がしきい値以下の場合に前記第２の動作モードに戻り、検出された周波数偏差の絶対値が第３の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に前記第１の動作モードに移行することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の自動周波数制御装置。
【請求項７】
さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を前記ＶＣＯ制御手段に対して指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを前記動作モード制御手段に対して指示する受信正誤判定手段、
を備えることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の自動周波数制御装置。
【請求項８】
予め計算された周波数偏差に応じて、位相回転量を計算するための単位時間（動作モード）を切り替える動作モード制御ステップと、
指定された動作モードに応じて、複数の相関器出力として得られる、送信機と受信機との間で既知のデータが送信されるチャネルのシンボル相関値を用いて、単位時間当りの位相回転量を検出する位相回転量検出ステップと、
前記複数のシンボル相関値を用いて受信スロットにおける受信データの有効／無効を判定するデータ判定ステップと、
有効と判定された受信スロットに対応する単位時間当りの位相回転量を所定スロット時間にわたって平均化するスロット平均化ステップと、
平均化後の位相回転量に基づいて周波数偏差を算出し、さらに、前記有効数から周波数偏差の信頼度を求める周波数偏差／信頼度算出ステップと、
算出された周波数偏差の信頼度判定を行い、信頼度が一定の基準を超える場合にＶＣＯ制御を行うＶＣＯ制御ステップと、
を含むことを特徴とする自動周波数制御方法。
【請求項９】
前記動作モード制御ステップにあっては、
前記動作モードとして、１シンボル時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第１の動作モードと、１スロット時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第２の動作モードと、を選択可能とすることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の自動周波数制御方法。
【請求項１０】
さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを指示する受信正誤判定ステップ、
を含むことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の自動周波数制御方法。
【請求項１１】
前記動作モード制御ステップにあっては、さらに、
前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、
前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の自動周波数制御方法。
【請求項１２】
さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを指示する受信正誤判定ステップ、
を含むことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の自動周波数制御方法。
【請求項１３】
前記動作モード制御ステップにあっては、さらに、
前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、
前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行し、
前記第２の動作モードにて継続動作中に、特定の周波数偏差検出回数に１回の割合で定期的に第３の動作モードに移行し、検出された周波数偏差の絶対値がしきい値以下の場合に前記第２の動作モードに戻り、検出された周波数偏差の絶対値が第３の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に前記第１の動作モードに移行することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の自動周波数制御方法。
【請求項１４】
さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを指示する受信正誤判定ステップ、
を含むことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の自動周波数制御方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、自動車電話、携帯電話などのＷ−ＣＤＭＡ通信技術を用いた自動周波数制御装置に関するものであり、特に、受信信号に基づいて自動周波数制御を行う自動周波数制御装置、および自動周波数制御方法に関するものである。
背景技術
以下、従来の自動周波数制御装置について説明する。第１０図は、特開２０００−７８２１６号公報に記載された従来のデジタル無線受信装置（従来の自動周波数制御装置）の構成を示す図である。第１０図において、３１−１〜３１−ｎはアンテナ（３１）であり、３２−１〜３２−ｎは直交検波器（３２）であり、３３−１ａ〜３３−ｎａ，３３−１ｂ〜３３−ｎｂはＡ／Ｄ変換器（３３）であり、３４−１〜３４−ｎはマルチパスタイミング検出器（３４）であり、３５はタイミング制御器であり、３６はブランチ／パスセレクタであり、３７−１〜３７−ｎは相関器（３７）であり、３８−１〜３８−ｎはシンボル時間積分器（３８）であり、３９は最大比合成器であり、４０はデータ復調器であり、４１は制御器であり、４２はＡＦＣ制御器であり、４３はＶＣＯ制御電圧計算器であり、４４はＶＣＯであり、５１−１〜５１−ｎは可変時間積分部（５１）であり、５２−１〜５２−ｎは位相回転量検出部（５２）であり、５３−１〜５３−ｎはΔｆ計算部（５３）であり、５４−１〜５４−ｎは有効データセレクタ（５４）であり、５５−１〜５５−ｎはΔｆしきい値判定部（５５）であり、５６は積分部であり、５７はΔｆ計算部である。
ここで、上記従来のデジタル無線受信装置の動作について説明する。アンテナ（３１）で受信された受信信号は、直交検波器３２で検波され、ベースバンド信号に周波数変換される。直交検波器（３２）の出力は、ＩｃｈおよびＱｃｈのそれぞれに対応するＡ／Ｄ変換器（３３）でデジタル信号に変換される。
マルチパスタイミング検出器（３４）では、受信信号における各パスのタイミングを検出し、タイミング制御器３５では、各受信パスタイミングに応じて割り当てられる相関器（３７）の逆拡散タイミングを制御する。ブランチ／パスセレクタ３６では、受信信号を相関器（３７）に分配し、各相関器（３７）では、各受信パスタイミングに合わせて、それぞれのＩｃｈ，Ｑｃｈと、送信時に使用された拡散符号と、の相関を求める。得られた相関値を受け取ったシンボル時間積分器（３８）では、シンボル時間分の積分処理を行い、最大比合成器３９では、積分処理後の各受信パス信号に対して最大比合成を行い、さらに、データ復調器４０では、合成後の信号を復調する。
また、相関器（３７）で得られたパイロットシンボル部分の相関値を受け取った可変時間積分部（５１）では、たとえば、１／２，１，２もしくは４シンボル時間分の積分処理を行う。積分値を受け取った位相回転量検出部（５２）では、時間的に隣接するもの同士の複素乗算を行い、たとえば、１／２，１，２シンボルもしくは１スロット時間当りのパイロットシンボルの位相回転量を求める。
１／２，１，２シンボルもしくは１スロット時間当りのパイロットシンボルの位相回転量を受け取ったΔｆ計算部（５３）では、当該位相回転量を周波数偏差Δｆに換算し、Δｆしきい値判定部（５５）では、ＶＣＯの絶対精度以上にばらつきのある周波数偏差Δｆを信頼度の低い無効データとして判定する。
有効データセレクタ（５４）では、位相回転量検出部（５２）で得られた位相回転量から、Δｆしきい値判定部（５５）にて無効と判定されたデータを切り捨て、残りの有効データのみを出力する。積分部５６では、受け取った有効データを数フレーム時間にわたり積分する。位相回転量積分値を受け取ったΔｆ計算部５７では、当該位相回転量積分値を周波数偏差Δｆに換算し、最終的な周波数偏差Δｆを得る。周波数偏差Δｆを受け取ったＶＣＯ制御電圧計算器４３では、当該ΔｆをＶＣＯ制御電圧に換算し、ＶＣＯ４４の制御電圧を制御することで、ＡＦＣ動作を実現する。
しかしながら、上記、従来の自動周波数制御装置においては、可変レートの受信チャネルに部分的にパイロットシンボルが埋め込まれたチャネルフォーマットを想定したものであり、復調中のチャネルにおける一部のパイロットシンボルを利用して周波数偏差Δｆを検出するものであったため、高精度な周波数偏差Δｆが得られない、という問題があった。
一方、３ＧＰＰ  ＴＳ２５．２１１  Ｖ３．５．０で規定されるＷ−ＣＤＭＡ通信システムの下り（基地局→移動局）回線においては、ＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｉｌｏｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）は送信レート固定でかつ比較的高い送信電力が見込まれる。ＣＰＩＣＨは、絶えず送信機→受信機間で既知のデータのシンボル（パイロットシンボル）が送信されるチャネルであり、たとえば、このＣＰＩＣＨを用いることで、より高精度な周波数偏差Δｆの検出が可能である。そのため、以下においては、特にΔｆ検出にＣＰＩＣＨを用いる場合の例を挙げて説明を行うが、ＣＰＩＣＨ同様に既知のデータシンボルが送信されるチャネル（たとえば、ＳＣＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ）であれば、いずれのチャネルを用いても同様のΔｆ検出が可能である。また、ＣＰＩＣＨの拡散に用いられるＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎ＿Ｃｏｄｅは、符号長２５６で、かつ全チップ同位相であるのに対し、たとえば、ＰＣＣＰＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）の拡散に用いられるＣｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎ＿Ｃｏｄｅは、符号長２５６で、かつ前半１２８チップと後半１２８チップで位相が１８０°反転する。しかしながら、周波数偏差Δｆの大きな状況下では、多重チャネル間の直交性が失われ、特にＣＰＩＣＨとＰＣＣＰＣＨのように比較的性質の近い符号が拡散に用いられるチャネル間では、目的のチャネルと他チャネルの干渉成分の見極めがつかなくなるため、ＣＰＩＣＨのみをΔｆ検出に用いた場合、Δｆを誤検出する可能性がある、という問題があった。
従って、本発明は、特にＣＰＩＣＨとＰＣＣＰＣＨのように比較的性質の近い符号が拡散に用いられるチャネル間であっても、高精度なＡＦＣ引き込みを実現可能な自動周波数制御装置および自動周波数制御方法を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明にかかる自動周波数制御装置にあっては、予め計算された周波数偏差に応じて、位相回転量を計算するための単位時間（動作モード）を切り替える動作モード制御手段（後述する実施の形態のＡＦＣモード制御器２１に相当）と、指定された動作モードに応じて、複数の相関器出力として得られる、送信機と受信機との間で既知のデータが送信されるチャネルのシンボル相関値を用いて、単位時間当りの位相回転量を検出する位相回転量検出手段（位相回転量検出部２２−１〜２２−ｎ、最大比合成器２３に相当）と、前記複数のシンボル相関値を用いて受信スロットにおける受信データの有効／無効を判定するデータ判定手段（信頼度算出部２４、有効スロット判定部２５に相当）と、有効と判定された受信スロットに対応する単位時間当りの位相回転量を所定スロット時間にわたって平均化するスロット平均化手段（ｎスロット平均化部２６に相当）と、平均化後の位相回転量に基づいて周波数偏差を算出し、さらに、前記有効数から周波数偏差の信頼度を求める周波数偏差／信頼度算出手段（Δｆ計算部２７に相当）と、算出された周波数偏差の信頼度判定を行い、信頼度が一定の基準を超える場合にＶＣＯ制御を行うＶＣＯ制御手段（ＶＣＯ制御電圧計算器１２に相当）と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御装置において、前記動作モード制御手段は、前記動作モードとして、１シンボル時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第１の動作モードと、１スロット時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第２の動作モードと、を選択可能とすることを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御装置において、前記動作モード制御手段は、さらに、前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行することを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御装置において、前記動作モード制御手段は、さらに、前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行し、前記第２の動作モードにて継続動作中に、特定の周波数偏差検出回数に１回の割合で定期的に第３の動作モードに移行し、検出された周波数偏差の絶対値がしきい値以下の場合に前記第２の動作モードに戻り、検出された周波数偏差の絶対値が第３の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に前記第１の動作モードに移行することを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御装置にあっては、さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を前記ＶＣＯ制御手段に対して指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを前記動作モード制御手段に対して指示する受信正誤判定手段（受信正誤判定部１４に相当）を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御方法にあっては、予め計算された周波数偏差に応じて、位相回転量を計算するための単位時間（動作モード）を切り替える動作モード制御ステップと、指定された動作モードに応じて、複数の相関器出力として得られる、送信機と受信機との間で既知のデータが送信されるチャネルのシンボル相関値を用いて、単位時間当りの位相回転量を検出する位相回転量検出ステップと、前記複数のシンボル相関値を用いて受信スロットにおける受信データの有効／無効を判定するデータ判定ステップと、有効と判定された受信スロットに対応する単位時間当りの位相回転量を所定スロット時間にわたって平均化するスロット平均化ステップと、平均化後の位相回転量に基づいて周波数偏差を算出し、さらに、前記有効数から周波数偏差の信頼度を求める周波数偏差／信頼度算出ステップと、算出された周波数偏差の信頼度判定を行い、信頼度が一定の基準を超える場合にＶＣＯ制御を行うＶＣＯ制御ステップと、を含むことを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御方法において、前記動作モード制御ステップにあっては、前記動作モードとして、１シンボル時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第１の動作モードと、１スロット時間当りの位相回転量に基づいて周波数偏差の検出を行う第２の動作モードと、を選択可能とすることを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御方法において、前記動作モード制御ステップにあっては、さらに、前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行することを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御方法において、前記動作モード制御ステップにあっては、さらに、前記第１の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第１の所定回数にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差を検出可能な前記第２の動作モードに移行し、前記第２の動作モードにて継続動作中に、検出された周波数偏差の絶対値が予め規定された第２の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、周波数偏差の検出可能範囲の広い前記第１の動作モードに移行し、前記第２の動作モードにて継続動作中に、特定の周波数偏差検出回数に１回の割合で定期的に第３の動作モードに移行し、検出された周波数偏差の絶対値がしきい値以下の場合に前記第２の動作モードに戻り、検出された周波数偏差の絶対値が第３の所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に前記第１の動作モードに移行することを特徴とする。
つぎの発明にかかる自動周波数制御方法にあっては、さらに、復調後の受信データの正誤判定を行い、その結果が所定の基準を満足していない場合、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断して、検出された周波数偏差によらないＶＣＯ制御を指示し、その後、前記第１の動作モードによるＡＦＣ引き込みのやり直しを指示する受信正誤判定ステップ、を含むことを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明にかかる自動周波数制御装置および自動周波数制御方法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。
実施の形態１．
第１図は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態１の構成を示す図である。第１図において、１はアンテナであり、２は直交検波器であり、３ａ，３ｂはＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）であり、４はマルチパスタイミング検出器であり、５はタイミング制御器であり、６はパスセレクタであり、７−１〜７−ｎは相関器であり、８−１〜８−ｎはシンボル時間積分器であり、９は最大比合成器であり、１０はデータ復調器であり、１１はＡＦＣ制御器であり、１２はＶＣＯ制御電圧計算器であり、１３はＶＣＯである。
また、上記ＡＦＣ制御器１１において、２１はＡＦＣモード制御器であり、２２−１〜２２−ｎは位相回転量検出部であり、２３は最大比合成器であり、２４は信頼度算出部であり、２５は有効スロット判定部であり、２６はｎスロット平均化部であり、２７はΔＦ計算部である。
ここで、上記実施の形態１の自動周波数制御装置の動作について説明する。アンテナ１では、送信局から送信される無線信号を捕捉する。直交検波器２では、受信信号に対して、ＶＣＯ１３からの受信ローカル周波数を用いて準同期検波を行い、ベースバンド信号に周波数を変換する。Ａ／Ｄ３では、Ｉｃｈ，Ｑｃｈ別に、検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
マルチパスタイミング検出器４では、デジタル化された受信信号に基づいてマルチパスタイミングを検出する。タイミング制御器５では、マルチパスタイミング検出器４の検出結果にしたがって、相関器７に対してタイミング信号を送出する。パスセレクタ６では、各受信パスや受信チャネル毎に割り当てられた相関器７−１〜７−ｎに対して受信信号を分配する。
相関器７−１〜７−ｎでは、それぞれ送信時に使用された拡散符号と上記分配された受信信号との相関を求める。シンボル時間積分器８−１〜８−ｎでは、それぞれ受信チャネルの送信レートにしたがって、シンボル時間分の相関出力を積分する。最大比合成器９では、全シンボル時間積分値の最大比合成を行う。データ復調器１０では、合成結果を用いて受信信号を復調する。
一方、ＡＦＣ制御器１１では、データ復調用と自動周波数制御用とを共有するシンボル時間積分器８−１〜８−ｎ出力の全シンボル時間積分値から周波数偏差Δｆを求める。ＶＣＯ制御電圧計算器１２では、上記周波数偏差Δｆに基づいてＶＣＯ１３の制御電圧を計算する。ＶＣＯ１３では、上記制御電圧に応じて、直交検波器２へ供給する受信ローカル周波数を変化させる。
つぎに、上記ＡＦＣ制御器１１の内部動作について説明する。ＡＦＣモード制御器２１では、後述するΔｆ計算部２７により計算された周波数偏差Δｆに応じて、シンボル差分モードとスロット差分モードのいずれかのモードを選択し、位相回転量検出部２２に対して動作モードの指定を行う。位相回転量検出部２２−１〜２２−ｎでは、指定された動作モードに応じて、各シンボル時間積分値に基づいて、単位時間当りのシンボルの位相回転量を検出する。最大比合成器２３では、検出されたすべての単位時間当りのシンボルの位相回転量を合成する。
信頼度算出部２４では、上記シンボル時間積分値に基づいて受信スロットの２乗スロット積分値を算出する。有効スロット判定部２５では、上記２乗スロット積分値に基づいて当該受信スロットにおける受信データの有効／無効の判定を行う。ｎスロット平均化部２６では、上記位相回転量の合成結果を、受信１スロット毎に有効スロット判定部２５の判定結果に基づいて選択し、ｎスロット時間にわたり有効データだけを平均化する。また、受信１スロット毎に得られた位相回転量のなかから平均化に用いた有効データの個数をカウントし、そのカウント結果を信頼度とする。
Δｆ計算部２７では、上記ｎスロット平均化結果と受信チャネルの送信レートに基づいて周波数偏差Δｆを計算し、その周波数偏差ΔｆをＶＣＯ制御電圧計算器１２に対して出力する。なお、ＶＣＯ制御電圧計算器１２では、この周波数偏差Δｆに基づいてＶＣＯ１３の制御電圧を算出するが、ここでは、信頼度のしきい値判定を行い、信頼度が一定以上でない場合にはＶＣＯ１３の制御を行わない。
第２図は、本実施の形態のＡＦＣ制御動作を示すフローチャートである。まず、ＡＦＣモード制御器２１では、現在の周波数偏差Δｆに応じて、１シンボル時間当りの位相回転量に基づいてΔｆ検出を行うシンボル差分モードと、１スロット時間当りの位相回転量に基づいてΔｆ検出を行うスロット差分モードと、からいずれか１つのＡＦＣ動作モードを決定する（ステップＳ１）。
第３図は、しきい値判定によるＡＦＣ動作モードの遷移を示す図である。具体的にいうと、周波数偏差Δｆの絶対値が予め規定された所定のしきい値よりも大きい可能性のあるＡＦＣ動作開始時には、Δｆ検出可能範囲が比較的広いシンボル差分モードを選択する。以降、シンボル差分モードが継続的に実行され、たとえば、前回までのΔｆ検出値の絶対値がｉ回にわたって連続してしきい値以下であった場合に、より高精度に周波数偏差Δｆを検出可能なスロット差分モードに移行する。また、ここでは、スロット差分モードが継続的に実行され、たとえば、前回までのΔｆ検出値の絶対値がｊ回にわたって連続してしきい値を超えた場合に、再度、シンボル差分モードに移行する。なお、上記モード判定のためのしきい値は、スロット差分モードであっても正常な周波数偏差Δｆを検出できる、Δｆ検出可能範囲内の値を設定する。
上記ステップＳ１の処理によってシンボル差分モードが選択された場合、ＡＦＣ制御器１１では、ｎスロット周期にわたるループ処理（ステップＳ３ａ〜ステップＳ８ａの処理）、および１スロット周期にわたるループ処理（ステップＳ４ａ〜ステップＳ６ａの処理）を行う。
各位相回転量検出部では、１シンボル時間当りの位相回転量を算出する（ステップＳ４ａ）。第４図は、１シンボル時間当りの位相回転量の算出方法を示す図である。ここでは、時間的に隣接するシンボルの相関値の一方について複素共役を求め、当該複素共役を他方の相関値と複素乗算する。そして、たとえば、スロット中のシンボルが第１〜第１０シンボルで構成されている場合、第２シンボルと第３シンボル、第４シンボルと第５シンボル、第６シンボルと第７シンボル、第８シンボルと第９シンボル、の各複素乗算結果を加算する。この処理は相関器単位に行われる。ここでは、周波数偏差Δｆによる１シンボル時間当りの位相回転量が±１８０°を超えない範囲である場合に、正常な位相回転量を得ることができる。
なお、第５図は、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムにおけるＳＴＴＤ（Ｓｐａｃｅ  ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｉｎｇ  ｂａｓｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｔｅｎｎａ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）モード運用時のＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｉｌｏｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）の変調パターンを示す図である。本実施の形態では、ＳＴＴＤモード運用時において、一方の送信アンテナより送信されるＣＰＩＣＨの変調パターンが２シンボル毎に位相が１８０°反転している場合であっても、非ＳＴＴＤモード運用時と同様に、１シンボル時間当りの位相回転量を得ることができる。
つぎに、最大比合成器２３では、上記ステップＳ４ａの処理で相関器毎に得られる１シンボル時間当りの位相回転量に対して、最大比合成を行う（ステップＳ５ａ）。これを、当該スロットにおける１シンボル時間当りの位相回転量とする。
つぎに、信頼度算出部２４では、受信スロットにおいて検出された位相回転量の有効度を算出する。ここでは、当該スロットにおける各受信シンボルの相関値の２乗を演算し、その後、その演算結果をすべて加算し、２乗スロット積分値を得る（ステップＳ６ａ）。
つぎに、ｎスロット平均化部２６では、フェージング変動等により瞬時にばらつく位相回転量からより安定した位相回転量を得るため、スロット毎に得られる１シンボル時間当りの位相回転量を、ｎスロット時間にわたり平均化する（ステップＳ８ａ）。また、有効スロット判定部２５では、上記ステップＳ６ａにおいて算出した受信信号の２乗スロット積分値のしきい値判定を行い、上記ｎスロット平均化では、しきい値を超えるスロットの位相回転量のみを用いて平均化を行う。すなわち、相関値の低いスロットの受信データを無効とすることで、より精度の高い位相回転量を得る。また、ここでは、平均化に用いた位相回転量の個数をｎスロット平均化結果の信頼度としてカウントする。
つぎに、上記ループ処理完了後、Δｆ計算部２７では、得られた１シンボル時間当りの位相回転量と受信チャネルの送信レートに基づいて、周波数偏差Δｆを算出する（ステップＳ１０ａ）。以上の一連の動作により、シンボル差分モードにおけるΔｆ検出処理を完了する。
一方、ステップＳ１の処理によってスロット差分モードが選択された場合、ＡＦＣ制御器１１では、ｎスロット周期にわたるループ処理（ステップＳ３ｂ〜ステップＳ８ｂの処理）、および１スロット周期にわたるループ処理（ステップＳ４ｂ〜ステップＳ６ｂの処理）を行う。なお、１スロットはＣＰＩＣＨの１０シンボルに相当する。
各位相回転量検出部では、１スロット時間当りの位相回転量を算出する（ステップＳ４ｂ）。第６図は、１スロット時間当りの位相回転量の算出方法を示す図である。ここでは、時間的に隣接するスロットの相関値の一方について複素共役を求め、当該複素共役を他方のスロットの相関値と複素乗算する。たとえば、各スロット中のシンボルが第１〜第１０シンボルで構成されている場合、現在のスロットにおける第２シンボルと第３シンボルと第６シンボルと第７シンボルの相関値の加算結果と、前回のスロットにおける第４シンボルと第５シンボルと第８シンボルと第９シンボルの相関値の加算結果の複素共役と、の複素乗算を行う。また、同様に、現在のスロットにおける第４シンボルと第５シンボルと第８シンボルと第９シンボルの相関値の加算結果と、前回のスロットにおける第２シンボルと第３シンボルと第６シンボルと第７シンボルの相関値の加算結果の複素共役と、の複素乗算を行う。そして、各複素乗算結果を加算する。この処理は相関器単位に行われる。ここでは、周波数偏差Δｆによる１スロット時間当りの位相回転量が±１８０°を超えない範囲である場合に、正常な位相回転量を得ることができる。
なお、ＳＴＴＤモード運用時においては、一方の送信アンテナより送信されるＣＰＩＣＨの変調パターンが２シンボル毎に位相が１８０°反転している場合であっても、非ＳＴＴＤモード運用時と同様に、１スロット時間当りの位相回転量を得ることができる（第６図参照）。
つぎに、最大比合成器２３では、上記ステップＳ４ｂの処理で相関器毎に得られる１スロット時間当りの位相回転量に対して、最大比合成を行う（ステップＳ５ｂ）。これを、当該スロットにおける１スロット時間当りの位相回転量とする。
つぎに、信頼度算出部２４では、受信スロットにおいて検出された位相回転量の信頼度を算出する。ここでは、当該スロットにおける各受信シンボルの相関値の２乗を演算し、その後、その演算結果をすべて加算する（ステップＳ６ｂ）。
つぎに、ｎスロット平均化部２６では、フェージング変動等により瞬時にばらつく位相回転量からより安定した位相回転量を得るため、スロット毎に得られる１スロット時間当りの位相回転量を、ｎスロット時間にわたり平均化する（ステップＳ８ｂ）。また、有効スロット判定部２５では、上記ステップＳ６ｂにおいて算出した受信信号の２乗スロット積分値のしきい値判定を行い、上記ｎスロット平均化では、しきい値を超えるスロットの位相回転量のみを用いて平均化を行う。すなわち、相関値の低いスロットの受信データを無効とすることで、より精度の高い位相回転量を得る。また、ここでは、平均化に用いた位相回転量の個数をｎスロット平均化結果の信頼度としてカウントする。
つぎに、上記ループ処理完了後、Δｆ計算部２７では、得られた１スロット時間当りの位相回転量と受信チャネルの送信レートに基づいて、周波数偏差Δｆを算出する（ステップＳ１０ｂ）。以上の一連の動作により、スロット差分モードにおけるΔｆ検出処理を完了する。
つぎに、ＶＣＯ制御電圧計算器１２では、上記ステップＳ１０ａまたはステップＳ１０ｂの処理によって求められた周波数偏差Δｆに基づいて、Δｆ＝０となるようなＶＣＯ制御電圧を計算する（ステップＳ１１）。そして、このＶＣＯ制御電圧を用いてＶＣＯ制御を行う（ステップＳ１２）。ただし、ＶＣＯ制御電圧計算器１２では、ステップＳ６ａまたはステップＳ６ｂにて算出された信頼度のしきい値判定を行い、信頼度が一定以上でない場合には、Δｆ検出値の信頼性が低いものと見なし、ＶＣＯ制御を行わない。本実施の形態では、上記のように、ｎスロット毎に得られる周波数偏差Δｆに基づいてＡＦＣが実施される。
最後に、ＡＦＣ制御器１１では、受信が終了した場合、上記ＡＦＣ動作を終了し、受信が継続される場合には、再度、ステップＳ１〜ステップＳ１２のＡＦＣ動作を繰り返し実行する（ステップＳ１３）。
このように、本実施の形態においては、信頼度判定により、受信シンボルの相関の高いスロットの受信信号のみを選択してΔｆ検出を行うこととしたため、フェージング変動等に対して耐性の強い、より安定したΔｆ検出値を得ることができる。
また、本実施の形態においては、予め計算された周波数偏差Δｆと動作モードに応じて、Δｆ検出可能範囲の広いシンボル差分モードと、よりΔｆ検出精度の高いスロット差分モードと、を切り替えて以降のΔｆ検出を行うため、絶対精度の低いＶＣＯを搭載した受信装置においても、最終的に高精度なＡＦＣ引き込みを実現できる。さらに、シンボル差分モードとスロット差分モードを選択する際に、Δｆ検出値がｉ回もしくはｊ回にわたって連続してしきい値を超えた場合に、動作モードを切り替える前方保護処理を行うことで、Δｆ誤検出によるモードの誤遷移発生を抑制することができる。
実施の形態２．
前述の実施の形態１では、ＡＦＣ動作モードの切り替えをΔｆ検出値のしきい値判定に基づいて行っているが、フェージング変動等の影響によるΔｆ検出誤差により誤ってＡＦＣ動作モードを切り替えてしまう可能性がある。そこで、実施の形態２では、ＡＦＣ動作モードの誤遷移が発生した場合の対処として、正常なモードに復帰するための判定処理を追加する。なお、本実施の形態の構成については、前述の実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
ここで、実施の形態２の自動周波数制御装置の動作について説明する。第７図は、しきい値判定によるＡＦＣ動作モードの遷移を示す図である。実施の形態２では、前述の実施の形態１と同様に、周波数偏差Δｆの絶対値が予め規定された所定のしきい値よりも大きい可能性のあるＡＦＣ動作開始時には、シンボル差分モードを選択する。以降、シンボル差分モードが継続的に実行され、たとえば、前回までのΔｆ検出値の絶対値がｉ回にわたって連続してしきい値以下であった場合に、スロット差分モードに移行する。また、ここでは、スロット差分モードが継続的に実行され、たとえば、前回までのΔｆ検出値の絶対値がｊ回にわたって連続してしきい値を超えた場合に、再度、シンボル差分モードに移行する。
さらに、実施の形態２では、スロット差分モード実行時に、ｋ回のΔｆ検出に１回の割合で定期的にシンボル差分Ｖｅｒｉｆｙモードに移行し、上記シンボル差分モードと同様に、Δｆ検出値を用いて、Δｆ検出値の整合性を確認する。具体的にいうと、シンボル差分Ｖｅｒｉｆｙモード時において、Δｆ検出値の絶対値がしきい値以下であれば、現在の状態が誤遷移ではなく正常な動作モードでＡＦＣが行われていると判断し、再度、スロット差分モードに戻る。一方、シンボル差分Ｖｅｒｉｆｙモード時において、Δｆ検出値の絶対値がｍ回にわたって連続してしきい値を超えた場合には、動作モードの誤遷移により誤った周波数に対してＡＦＣ引き込みがなされているものと判断し、より広範囲なΔｆ検出可能範囲を持つシンボル差分モードに移行する。
このように、本実施の形態においては、誤ったしきい値判定により誤ってスロット差分モードに移行してしまった場合であっても、Ｖｅｒｉｆｙ判定を通じて再度シンボル差分モードに移行できる構成とした。これにより、誤った周波数にＡＦＣ引き込みがなされたまま復帰できないということがなくなり、最終的には正常な周波数に対してＡＦＣ引き込みを行うことができる。
実施の形態３．
前述の実施の形態１または２では、ＣＰＩＣＨのみを用いてΔｆ検出を行うが、ＣＰＩＣＨ以外の多重チャネルの干渉が原因で、周波数偏差Δｆを誤検出してしまう可能性がある。そこで、実施の形態３では、実施の形態１もしくは実施の形態２におけるＡＦＣ引き込み実施後に、受信データの正誤判定によるＡＦＣ引き込みの成功／失敗判定を行い、ＡＦＣ引き込み失敗時には、Δｆ検出値によらずＶＣＯ制御を行い、再度、ＡＦＣ引き込みを実施する。
第８図は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態３の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成においては、同一の符号を付してその説明を省略する。第８図において、１２ａはＶＣＯ制御電圧計算器であり、１４は受信正誤判定部であり、２１ａはＡＦＣモード制御器である。
たとえば、前述の実施の形態１のように、ＡＦＣ引き込み完了後にデータ復調器１０によるデータ復調が開始されると、受信正誤判定部１４では、データ復調器１０出力の受信データのＣＲＣチェックを行い、正常な受信が行われているか否かを判定する。すなわち、ここでは、ＣＲＣチェックの結果がＯＫであれば、正常なＡＦＣ引き込みが完了されたと判断し、以後、通常のＡＦＣ制御およびデータ復調を継続する。一方、ＣＲＣチェックの結果がＮＧであれば、ＡＦＣ引き込みに失敗したと判断し、受信正誤判定部１４では、シンボル差分モードによりＡＦＣ引き込みを再度やり直すように、ＡＦＣモード制御器２１ａに対して指示を出す。
また、受信正誤判定部１４では、上記ＡＦＣ再引き込み指示を行う直前に、Δｆ検出値によらずにＶＣＯ制御電圧計算器１２ａ出力のＶＣＯ制御電圧の加減を行い、ＡＦＣ引き込み開始時の受信ローカル周波数を切り替える。
第９図は、本実施の形態のＡＦＣ制御動作を示すフローチャートである。ここでは、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。上記ステップＳ１２の処理によるＶＣＯ制御を実施後、受信正誤判定部１４では、ＣＲＣチェックを行い（ステップＳ１４）、ＣＲＣチェックはＮＧと判定された場合に、Δｆ検出値によらずにＶＣＯ制御電圧を制御し（ステップＳ１５）、その後、シンボル差分モードによりＡＦＣ引き込みを再度やり直す。
このように、本実施の形態においては、ＣＰＩＣＨ以外の多重チャネルの干渉等の影響により誤った周波数にＡＦＣ引き込みが行われてしまった場合であっても、ＡＦＣ再引き込みが実施されるため、誤った周波数にＡＦＣがロックし続けてしまうことを防ぐことができる。
また、ＡＦＣ再引き込み実施前に、Δｆ検出値によらずにＶＣＯ制御電圧の加減を行い、ＡＦＣ引き込み開始時の受信ローカル周波数を予め切り替えておくこととしたため、同一周波数に再び誤ってＡＦＣ引き込みが行われる状態を回避できる。さらに同様の理由から、シンボル差分モードにおけるΔｆ検出可能範囲以上に受信ローカル周波数がずれた状態であっても、最終的にＡＦＣ引き込みを完了することができる。
以上、説明したとおり、本発明によれば、信頼度判定により、受信シンボルの相関の高いスロットの受信信号を用いて周波数偏差を検出する構成としたため、フェージング変動等に対して耐性の強い、より安定したΔｆ検出値を得ることができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、予め検出された周波数偏差と動作モードに応じて、周波数偏差の検出可能範囲の広い第１の動作モード（シンボル差分モード）と、より周波数偏差の検出精度の高い第２の動作モード（スロット差分モード）と、を切り替えて、以降の周波数偏差の検出処理を行う構成としたため、絶対精度の低いＶＣＯを搭載した受信装置においても、最終的に高精度なＡＦＣ引き込みを実現することができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、第１の動作モードと第２の動作モードを選択する際に、周波数偏差の検出値が所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、動作モードを切り替える前方保護処理を行う構成としたため、周波数偏差の誤検出によるモードの誤遷移発生を抑制することができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、誤って第２の動作モードに移行してしまった場合であっても、第３の動作モードを介して再度第１の動作モードに移行できる構成とした。これにより、誤った周波数にＡＦＣ引き込みがなされたまま復帰できないということがなくなり、最終的には正常な周波数に対してＡＦＣ引き込みを行うことができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、ＣＰＩＣＨ以外の多重チャネルの干渉等の影響により誤った周波数にＡＦＣ引き込みが行われてしまった場合であっても、ＡＦＣ再引き込みを実施できる構成とした。そのため、特にＰＣＣＰＣＨのようにＣＰＩＣＨに比較的性質の近い符号が拡散に用いられるチャネルの干渉を受けた場合であっても、誤った周波数にＡＦＣがロックし続けてしまうことを防ぐことができる、という効果を奏する。また、ＡＦＣ再引き込み実施前に、周波数偏差の検出値によらずにＶＣＯ制御を行い、ＡＦＣ引き込み開始時の受信ローカル周波数を予め切り替えておく構成としたため、同一周波数に再び誤ってＡＦＣ引き込みが行われる状態を回避できる、という効果を奏する。さらに同様の理由から、第１の動作モードにおける周波数偏差の検出可能範囲以上に受信ローカル周波数がずれた状態であっても、最終的にＡＦＣ引き込みを完了することができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、信頼度判定により、受信シンボルの相関の高いスロットの受信信号のみを用いて周波数偏差を検出することとしたため、フェージング変動等に対して耐性の強い、より安定したΔｆ検出値を得ることができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、予め計算された周波数偏差と動作モードに応じて、周波数偏差の検出可能範囲の広い第１の動作モード（シンボル差分モード）と、より周波数偏差の検出精度の高い第２の動作モード（スロット差分モード）と、を切り替えて、以降の周波数偏差の検出処理を行うこととしたため、絶対精度の低いＶＣＯを搭載した受信装置においても、最終的に高精度なＡＦＣ引き込みを実現することができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、第１の動作モードと第２の動作モードを選択する際に、周波数偏差の検出値が所定回数にわたって連続してしきい値を超えた場合に、動作モードを切り替える前方保護処理を行うこととしたため、周波数偏差の誤検出によるモードの誤遷移発生を抑制することができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、誤って第２の動作モードに移行してしまった場合であっても、第３の動作モードを介して再度第１の動作モードに移行できることとした。これにより、誤った周波数にＡＦＣ引き込みがなされたまま復帰できないということがなくなり、最終的には正常な周波数に対してＡＦＣ引き込みを行うことができる、という効果を奏する。
つぎの発明によれば、ＣＰＩＣＨ以外の多重チャネルの干渉等の影響により誤った周波数にＡＦＣ引き込みが行われてしまった場合であっても、ＡＦＣ再引き込みを実施できることとした。そのため、特にＰＣＣＰＣＨのようにＣＰＩＣＨに比較的性質の近い符号が拡散に用いられるチャネルの干渉を受けた場合であっても、誤った周波数にＡＦＣがロックし続けてしまうことを防ぐことができる、という効果を奏する。また、ＡＦＣ再引き込み実施前に、周波数偏差の検出値によらずにＶＣＯ制御を行い、ＡＦＣ引き込み開始時の受信ローカル周波数を予め切り替えておくこととしたため、同一周波数に再び誤ってＡＦＣ引き込みが行われる状態を回避できる、という効果を奏する。さらに同様の理由から、第１の動作モードにおける周波数偏差の検出可能範囲以上に受信ローカル周波数がずれた状態であっても、最終的にＡＦＣ引き込みを完了することができる、という効果を奏する。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる自動周波数制御装置および自動周波数制御方法は、Ｗ−ＣＤＭＡ通信技術を用いる自動車電話、携帯電話などに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態１および２の構成を示す図であり、第２図は、実施の形態１および２のＡＦＣ制御動作を示すフローチャートであり、第３図は、実施の形態１におけるＡＦＣ動作モードの遷移を示す図であり、第４図は、１シンボル時間当りの位相回転量の算出方法を示す図であり、第５図は、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムにおけるＳＴＴＤモード運用時のＣＰＩＣＨの変調パターンを示す図であり、第６図は、１スロット時間当りの位相回転量の算出方法を示す図であり、第７図は、実施の形態２におけるＡＦＣ動作モードの遷移を示す図であり、第８図は、本発明にかかる自動周波数制御装置の実施の形態３の構成を示す図であり、第９図は、実施の形態３のＡＦＣ制御動作を示すフローチャートであり、第１０図は、従来のデジタル無線受信装置の構成を示す図である。
【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】
0003893378.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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