JPH0568062A - 周波数オフセツト補償方式 - Google Patents
周波数オフセツト補償方式Info
- Publication number
- JPH0568062A JPH0568062A JP3228044A JP22804491A JPH0568062A JP H0568062 A JPH0568062 A JP H0568062A JP 3228044 A JP3228044 A JP 3228044A JP 22804491 A JP22804491 A JP 22804491A JP H0568062 A JPH0568062 A JP H0568062A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency offset
- unique word
- signal
- memory
- frequency
- Prior art date
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- Pending
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 移動体衛星通信などの低C/N伝搬路におけ
る受信機の局部発振周波数を受信信号のキャリア周波数
に同期させる方法に関し、受信信号のキャリア周波数と
受信機の局部発振周波数のずれを小さくする手段の提供
を目的とする。 【構成】 周期的にユニークワード系列を送出する伝送
系において、ユニークワード系列から複数個の部分ユニ
ークワード系列を取り出し、複数個の部分ユニークワー
ド系列について信号空間における平均位相をそれぞれ求
め、これらの平均位相の時間変化率から周波数オフセッ
トの大きさを推定する手段を設けることにより構成す
る。
る受信機の局部発振周波数を受信信号のキャリア周波数
に同期させる方法に関し、受信信号のキャリア周波数と
受信機の局部発振周波数のずれを小さくする手段の提供
を目的とする。 【構成】 周期的にユニークワード系列を送出する伝送
系において、ユニークワード系列から複数個の部分ユニ
ークワード系列を取り出し、複数個の部分ユニークワー
ド系列について信号空間における平均位相をそれぞれ求
め、これらの平均位相の時間変化率から周波数オフセッ
トの大きさを推定する手段を設けることにより構成す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、移動体衛星通信をはじ
めとする低C/N伝搬路に適用する通信方式おいて、受
信信号のキャリア周波数と受信機の局部発振周波数のず
れ、すなわち周波数オフセットによる検波特性の劣化を
改善する周波数オフセット補償方式に関するものであ
る。
めとする低C/N伝搬路に適用する通信方式おいて、受
信信号のキャリア周波数と受信機の局部発振周波数のず
れ、すなわち周波数オフセットによる検波特性の劣化を
改善する周波数オフセット補償方式に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】移動体衛星通信に用いられる受信機は、
低C/N伝搬路においても良好な検波特性を得るため、
同期検波方式が用いられる。同期検波方式は、受信信号
のキャリア周波数に同期した信号を発生させる局部発振
器を受信機に用意する必要がある。しかしながら、低C
/N伝搬路において受信信号のキャリア周波数に同期し
た信号を発生させることは容易ではなく、受信信号のキ
ャリア周波数と受信機の局部発振周波数のずれ、すなわ
ち周波数オフセットを小さくすることが同期検波方式を
実現する上での技術課題になっている。
低C/N伝搬路においても良好な検波特性を得るため、
同期検波方式が用いられる。同期検波方式は、受信信号
のキャリア周波数に同期した信号を発生させる局部発振
器を受信機に用意する必要がある。しかしながら、低C
/N伝搬路において受信信号のキャリア周波数に同期し
た信号を発生させることは容易ではなく、受信信号のキ
ャリア周波数と受信機の局部発振周波数のずれ、すなわ
ち周波数オフセットを小さくすることが同期検波方式を
実現する上での技術課題になっている。
【0003】以下、従来の同期検波方式による受信機の
構成を説明する。図5は、受信機の構成図である。同図
において、アンテナ11で受信されたRF信号は、低雑
音増幅器(LNA)12で増幅されたのち、RFバンド
パスフィルタ13で帯域制限され、ミキサ14で第一局
部発振器15の出力と乗じられて中間周波数(IF)に
変換される。さらに、IFバンドパスフィルタ16で再
び帯域制限され、IF増幅器(AMP)17で適当な信
号レベルに増幅されたのち、同期検波回路18に送ら
れ、復調結果が出力端子19より出力される。
構成を説明する。図5は、受信機の構成図である。同図
において、アンテナ11で受信されたRF信号は、低雑
音増幅器(LNA)12で増幅されたのち、RFバンド
パスフィルタ13で帯域制限され、ミキサ14で第一局
部発振器15の出力と乗じられて中間周波数(IF)に
変換される。さらに、IFバンドパスフィルタ16で再
び帯域制限され、IF増幅器(AMP)17で適当な信
号レベルに増幅されたのち、同期検波回路18に送ら
れ、復調結果が出力端子19より出力される。
【0004】図6は、BPSK用コスタス形同期検波回
路の構成図である。検波回路に入力されたIF信号(I
F増幅器17の出力)は、分配器21で2つの信号に分
けられ、ミキサ22−1,22−2に送られる。また、
ミキサ22−1には電圧制御発振器(VCO)23の出
力信号をそのまま、またミキサ22−2にはVCO23
の出力信号を90°移相器24によって位相を90°ず
らした信号が入力される。
路の構成図である。検波回路に入力されたIF信号(I
F増幅器17の出力)は、分配器21で2つの信号に分
けられ、ミキサ22−1,22−2に送られる。また、
ミキサ22−1には電圧制御発振器(VCO)23の出
力信号をそのまま、またミキサ22−2にはVCO23
の出力信号を90°移相器24によって位相を90°ず
らした信号が入力される。
【0005】ミキサ22−1,22−2の出力は、ロー
パスフィルタ25−1,25−2によって帯域制限さ
れ、25−1の出力は識別器26に送られ復調した信号
が出力される。また、ローパスフィルタ25−1,25
−2の出力は乗算器27によって位相誤差信号に変換さ
れ、さらにループフィルタ28によって帯域制限されて
VCO23に周波数制御信号として加えられる。このと
き、VCO23からは受信信号のキャリア周波数に同期
した信号が出力される。
パスフィルタ25−1,25−2によって帯域制限さ
れ、25−1の出力は識別器26に送られ復調した信号
が出力される。また、ローパスフィルタ25−1,25
−2の出力は乗算器27によって位相誤差信号に変換さ
れ、さらにループフィルタ28によって帯域制限されて
VCO23に周波数制御信号として加えられる。このと
き、VCO23からは受信信号のキャリア周波数に同期
した信号が出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】コスタス形同期検波回
路で低C/N伝搬路においても安定な同期特性を得るた
めには、ループフィルタの帯域幅を狭くすること、すな
わち等価雑音帯域幅(BW)を狭くすることが必要であ
るが、BWを狭くすると同期の引き込み特性が劣化する
という問題がある。また、同期の引き込みに要する時間
は、周波数オフセット量の2乗に比例することが知られ
ている。
路で低C/N伝搬路においても安定な同期特性を得るた
めには、ループフィルタの帯域幅を狭くすること、すな
わち等価雑音帯域幅(BW)を狭くすることが必要であ
るが、BWを狭くすると同期の引き込み特性が劣化する
という問題がある。また、同期の引き込みに要する時間
は、周波数オフセット量の2乗に比例することが知られ
ている。
【0007】周波数オフセットを補償するためには周波
数オフセット量を測定することが必要であり、実際には
位相誤差の変化を測定することによって周波数オフセッ
ト量が求められる。従来のコスタス形同期検波回路で
は、受信信号とその受信信号の符号を判定した信号との
位相差を位相誤差として測定するため、その最大値はB
PSKの場合で±π/2,QPSKの場合で±π/4と
なる。
数オフセット量を測定することが必要であり、実際には
位相誤差の変化を測定することによって周波数オフセッ
ト量が求められる。従来のコスタス形同期検波回路で
は、受信信号とその受信信号の符号を判定した信号との
位相差を位相誤差として測定するため、その最大値はB
PSKの場合で±π/2,QPSKの場合で±π/4と
なる。
【0008】また、測定した位相誤差すべてを用いてフ
ィードバックループを構成するため、大きな雑音が入っ
たときには誤った周波数オフセット補正を行なう可能性
があり、低C/N伝搬路においては動作が不安定になる
と言う問題点があった。
ィードバックループを構成するため、大きな雑音が入っ
たときには誤った周波数オフセット補正を行なう可能性
があり、低C/N伝搬路においては動作が不安定になる
と言う問題点があった。
【0009】本発明は、上記の問題点を解決するために
成されたものであり、低C/N伝搬路においても安定な
同期特性が得られるとともに、高速に同期引き込みを行
なうことができる手段を提供することを目的とするもの
である。
成されたものであり、低C/N伝搬路においても安定な
同期特性が得られるとともに、高速に同期引き込みを行
なうことができる手段を提供することを目的とするもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は周期的にユニー
クワード系列を送出する伝送系において、受信機に、ユ
ニークワード系列から複数個の部分ユニークワード系列
を取り出す手段とし、複数個の部分ユニークワード系列
について信号空間における平均位相をそれぞれ求める手
段と、これらの平均位相の時間変化率から周波数オフセ
ットの大きさを推定する手段とを設けた周波数オフセッ
ト補償方式である。
クワード系列を送出する伝送系において、受信機に、ユ
ニークワード系列から複数個の部分ユニークワード系列
を取り出す手段とし、複数個の部分ユニークワード系列
について信号空間における平均位相をそれぞれ求める手
段と、これらの平均位相の時間変化率から周波数オフセ
ットの大きさを推定する手段とを設けた周波数オフセッ
ト補償方式である。
【0011】
【作用】本発明の方法では、周波数オフセット量の測定
はユニークワードの部分を用いるため、変調方式によら
ず±πの範囲まで測定できる。また、位相誤差は部分ユ
ニークワード系列の平均位相誤差として測定されるため
雑音の影響を受けにくく、さらに雑音の影響によって他
の位相誤差と大きく食い違った位相誤差が測定された場
合には、その測定結果を棄却する機構を備えているた
め、低C/N伝搬路においても安定に動作する。さら
に、受信した信号はメモリに記憶してあるため、プロセ
ッサの処理時間が許す限り反復して周波数オフセット量
を測定することができ、測定の信頼性を向上させること
ができる。
はユニークワードの部分を用いるため、変調方式によら
ず±πの範囲まで測定できる。また、位相誤差は部分ユ
ニークワード系列の平均位相誤差として測定されるため
雑音の影響を受けにくく、さらに雑音の影響によって他
の位相誤差と大きく食い違った位相誤差が測定された場
合には、その測定結果を棄却する機構を備えているた
め、低C/N伝搬路においても安定に動作する。さら
に、受信した信号はメモリに記憶してあるため、プロセ
ッサの処理時間が許す限り反復して周波数オフセット量
を測定することができ、測定の信頼性を向上させること
ができる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の同期検波回路の構成図であ
る。検波回路に入力されたIF信号(IF増幅器17の
出力)は、分配器1で2つの信号に分けられ、ミキサ2
−1,2−2に送られる。また、ミキサ2−1には発振
器3の出力信号をそのまま、またミキサ2−2には発振
器3の出力信号を90°移相器4によって位相を90°
ずらした信号が入力される。
る。検波回路に入力されたIF信号(IF増幅器17の
出力)は、分配器1で2つの信号に分けられ、ミキサ2
−1,2−2に送られる。また、ミキサ2−1には発振
器3の出力信号をそのまま、またミキサ2−2には発振
器3の出力信号を90°移相器4によって位相を90°
ずらした信号が入力される。
【0013】ミキサ2−1,2−2の出力は、ローパス
フィルタ(LPF)5−1,5−2によって帯域制限さ
れたのち、A/D変換器6−1,6−2によってディジ
タル信号に変換され、メモリ7に記憶される。ディジタ
ル−シグナル−プロセッサ(DSP)8はメモリ7から
受信信号を読み出して、以下に説明する方法で周波数オ
フセットを補償する。
フィルタ(LPF)5−1,5−2によって帯域制限さ
れたのち、A/D変換器6−1,6−2によってディジ
タル信号に変換され、メモリ7に記憶される。ディジタ
ル−シグナル−プロセッサ(DSP)8はメモリ7から
受信信号を読み出して、以下に説明する方法で周波数オ
フセットを補償する。
【0014】図2は、本発明の方式に適用するフレーム
の構成である。図2では、情報に先立ってユニークワー
ドが送出されているが、本発明では受信した信号をメモ
リに記憶させておくため、ユニークワードはフレームの
どの部分にあってもかまわない。以下、図3に従って周
波数オフセットの補償法を説明する。
の構成である。図2では、情報に先立ってユニークワー
ドが送出されているが、本発明では受信した信号をメモ
リに記憶させておくため、ユニークワードはフレームの
どの部分にあってもかまわない。以下、図3に従って周
波数オフセットの補償法を説明する。
【0015】 受信した1フレームの信号をメモリに
記憶する。メモリは、連続した受信信号を取りこぼしな
く記憶し、かつ次のフレームの信号がすべて受信される
までの間に、現在のフレームの受信信号を何度でも読み
出すことができるようにするため、バンク切り替えメモ
リ構成とする。つまり、第n番目のフレームの受信信号
をメモリの第1バンクから読み出して処理している間
は、第n+1番目のフレームの受信信号をメモリの第2
バンクに書き込むこととし、1フレームの信号を書き込
むごとにメモリのバンクを切り替えるものとする。
記憶する。メモリは、連続した受信信号を取りこぼしな
く記憶し、かつ次のフレームの信号がすべて受信される
までの間に、現在のフレームの受信信号を何度でも読み
出すことができるようにするため、バンク切り替えメモ
リ構成とする。つまり、第n番目のフレームの受信信号
をメモリの第1バンクから読み出して処理している間
は、第n+1番目のフレームの受信信号をメモリの第2
バンクに書き込むこととし、1フレームの信号を書き込
むごとにメモリのバンクを切り替えるものとする。
【0016】 図4に示すように、第1の部分ユニー
クワード系列(mシンボルの受信信号から構成される)
をメモリから読み出し、DSP内部に記憶してあるユニ
ークワード系列と位相の比較を行ない、個々のmシンボ
ルの受信信号の瞬時位相を求める。次に、m個の瞬時位
相から最小2乗法によって部分ユニークワード系列の平
均位相を求める。実際に平均位相を求めるには、逐次最
小2乗法(RLSアルゴリズム)を用いれば演算量を減
らすことができる。
クワード系列(mシンボルの受信信号から構成される)
をメモリから読み出し、DSP内部に記憶してあるユニ
ークワード系列と位相の比較を行ない、個々のmシンボ
ルの受信信号の瞬時位相を求める。次に、m個の瞬時位
相から最小2乗法によって部分ユニークワード系列の平
均位相を求める。実際に平均位相を求めるには、逐次最
小2乗法(RLSアルゴリズム)を用いれば演算量を減
らすことができる。
【0017】以下に、RLSアルゴリズムによる平均位
相の求め方を示す。メモリから読み出した部分ユニーク
ワード系列をx(t)(t=1,2,…,m)、DSP
内部に記憶してあるユニークワード系列の部分ユニーク
ワード系列に対応した部分をr(t)(t=1,2,
…,m)として、以下の操作を行なう。なお、以下で説
明する p(i),w(i),k(i),e(i),x
(i),r(i) は複素数であり、*は複素共役を示
す。
相の求め方を示す。メモリから読み出した部分ユニーク
ワード系列をx(t)(t=1,2,…,m)、DSP
内部に記憶してあるユニークワード系列の部分ユニーク
ワード系列に対応した部分をr(t)(t=1,2,
…,m)として、以下の操作を行なう。なお、以下で説
明する p(i),w(i),k(i),e(i),x
(i),r(i) は複素数であり、*は複素共役を示
す。
【0018】(I)初期設定 p(0)=(δ,0) ※δは正の小数 w(0)=(0,0)
【0019】 (II)以下の演算をi=1,2,…,mについて行なう
【数1】
【0020】(III)平均位相θ1 を求める θ1 =Arg[w(m)] の操作を第2,第3,…,第n番目の部分ユニー
クワード系列について行ない、平均位相θ2 ,θ3 ,
…,θn を求める。
クワード系列について行ない、平均位相θ2 ,θ3 ,
…,θn を求める。
【0021】 k番目の平均位相θk とk+1番目の
平均位相θk+1 の差Δθk(k=1,2,…,n−1)
を求める。 位相差が大きいもの(概ね、位相差の絶
対値がπ/2を超えるもの)は、雑音の影響が大きく信
頼性が低いものとして棄却し、残った位相差の平均値か
ら位相変動量、すなわち周波数オフセット量を求める。
平均位相θk+1 の差Δθk(k=1,2,…,n−1)
を求める。 位相差が大きいもの(概ね、位相差の絶
対値がπ/2を超えるもの)は、雑音の影響が大きく信
頼性が低いものとして棄却し、残った位相差の平均値か
ら位相変動量、すなわち周波数オフセット量を求める。
【0022】 得られた周波数オフセット量が規定値
(概ね、周波数オフセット量がシンボルレートの1/1
00程度)以下であれば、メモリに記憶してある1フレ
ームの受信信号に求めた周波数オフセット量に応じた位
相回転を与えて周波数オフセットを補正し、受信信号を
復調する。規定値よりも大きい場合には、メモリに記憶
してある1フレームの受信信号に求めた周波数オフセッ
ト量に応じた位相回転を与えて仮の周波数オフセットの
補正を行ないその結果を再びメモリに記憶し、から
の操作を繰り返す。
(概ね、周波数オフセット量がシンボルレートの1/1
00程度)以下であれば、メモリに記憶してある1フレ
ームの受信信号に求めた周波数オフセット量に応じた位
相回転を与えて周波数オフセットを補正し、受信信号を
復調する。規定値よりも大きい場合には、メモリに記憶
してある1フレームの受信信号に求めた周波数オフセッ
ト量に応じた位相回転を与えて仮の周波数オフセットの
補正を行ないその結果を再びメモリに記憶し、から
の操作を繰り返す。
【0023】以上が本発明の基本的な実施例であるが、
以下のような改良も考えられる。 (1)周波数オフセット量は、フレームごとに大きく変
動するものではないので、あるフレームから検出した周
波数オフセット量を次のフレームの周波数オフセット量
の初期値として用いることも可能である。
以下のような改良も考えられる。 (1)周波数オフセット量は、フレームごとに大きく変
動するものではないので、あるフレームから検出した周
波数オフセット量を次のフレームの周波数オフセット量
の初期値として用いることも可能である。
【0024】(2)以上の説明では、第1の部分ユニー
クワード系列から第nの部分ユニークワード系列までは
すべて同じフレーム内にあるものとして説明したが、周
波数オフセット量が小さい場合には複数のフレームから
部分ユニークワード系列を取り出すことによって、より
精度の高い推定ができる。また、周波数オフセット量が
大きい場合には、1つのフレームから部分ユニークワー
ド系列を取りだし、周波数オフセット量が小さくなるに
従って複数のフレームから部分ユニークワード系列を取
り出す方法もある。
クワード系列から第nの部分ユニークワード系列までは
すべて同じフレーム内にあるものとして説明したが、周
波数オフセット量が小さい場合には複数のフレームから
部分ユニークワード系列を取り出すことによって、より
精度の高い推定ができる。また、周波数オフセット量が
大きい場合には、1つのフレームから部分ユニークワー
ド系列を取りだし、周波数オフセット量が小さくなるに
従って複数のフレームから部分ユニークワード系列を取
り出す方法もある。
【0025】(3)図1では、周波数を固定した発振器
3を用いているが、これをVCOに替え、さらに周波数
オフセットの補正量をアナログ信号に変換した信号で制
御すれば、周波数オフセットが補正された信号がメモリ
に記憶されることになり、DSPの演算処理の負担を軽
くすることができ、消費電力の節約にもつながる。
3を用いているが、これをVCOに替え、さらに周波数
オフセットの補正量をアナログ信号に変換した信号で制
御すれば、周波数オフセットが補正された信号がメモリ
に記憶されることになり、DSPの演算処理の負担を軽
くすることができ、消費電力の節約にもつながる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、低C/
N伝搬路において、周波数オフセット量が大きい場合に
おいても、高速かつ正確に周波数オフセット量を推定し
補正することができ、同期検波方式の問題点を解決する
ことができる。
N伝搬路において、周波数オフセット量が大きい場合に
おいても、高速かつ正確に周波数オフセット量を推定し
補正することができ、同期検波方式の問題点を解決する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の周波数オフセット補償法を備えた同期
検波回路の構成を示す図である。
検波回路の構成を示す図である。
【図2】本発明で用いる信号のフレーム構成を示す図で
ある。
ある。
【図3】本発明の周波数オフセット補償法のアルゴリズ
ムを示す図である。
ムを示す図である。
【図4】部分ユニークワード系列を取り出す方法を示す
図である。
図である。
【図5】同期検波回路を備えた受信機の例を示す図であ
る。
る。
【図6】従来のBPSK用コスタス形同期検波回路を示
す図である。
す図である。
1 分配器 2−1,2−2 ミキサ 3 発振器 4 移相器 5−1,5−2 ローパスフィルタ 6−1,6−2 A/D変換器 7 メモリ 8 ディジタル−シグナル−プロセッサ
Claims (1)
- 【請求項1】 周期的にユニークワード系列を送出する
伝送系において、 受信機に、ユニークワード系列から複数個の部分ユニー
クワード系列を取り出す手段と、 複数個の部分ユニークワード系列について信号空間にお
ける平均位相をそれぞれ求める手段と、 これらの平均位相の時間変化率から周波数オフセットの
大きさを推定する手段とを設けたことを特徴とする周波
数オフセット補償方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228044A JPH0568062A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 周波数オフセツト補償方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228044A JPH0568062A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 周波数オフセツト補償方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568062A true JPH0568062A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16870324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3228044A Pending JPH0568062A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 周波数オフセツト補償方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0568062A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5809084A (en) * | 1995-08-04 | 1998-09-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Data receiving in a digital mobile communication |
| US6687290B1 (en) | 1999-06-10 | 2004-02-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for frequency deviation estimation and method of estimating the same |
| JP2006523425A (ja) * | 2003-03-25 | 2006-10-12 | モトローラ・インコーポレイテッド | 周波数偏移変調受信機の同期方法及び同期システム |
| JP2007067692A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Japan Radio Co Ltd | 復調装置および受信システム |
| JP2008035311A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受信機及びそのプログラム |
| JP2012199940A (ja) * | 2006-05-22 | 2012-10-18 | Qualcomm Inc | 無線通信のためのシングルバースト獲得 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3228044A patent/JPH0568062A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0757462A3 (en) * | 1995-08-04 | 2000-09-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Frequency offset correction for a data receiving system |
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