JP2808954B2 - 無変調信号検出及び周波数引き込み装置 - Google Patents
無変調信号検出及び周波数引き込み装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、おもに無線通信におい
て、復調器の前段などで受信信号中に含まれる無変調信
号を検出することによって、信号の検出及び信号に対す
る周波数引き込みを行う無変調信号検出及び周波数引き
込み装置に関するものである。
て、復調器の前段などで受信信号中に含まれる無変調信
号を検出することによって、信号の検出及び信号に対す
る周波数引き込みを行う無変調信号検出及び周波数引き
込み装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術においては、無変調信号検出及
び周波数引き込みを同時に達成するためには、無変調信
号検出装置と周波数引き込み装置を組み合わせて用いる
必要がある。
び周波数引き込みを同時に達成するためには、無変調信
号検出装置と周波数引き込み装置を組み合わせて用いる
必要がある。
【０００３】無変調信号検出装置としては、例えば図５
に示す構成のものがある。同図において、９はフィル
タ、３はピーク検出器である。フィルタとして無変調信
号の周波数を中心周波数とする狭帯域フィルタを用いる
ことにより、入力信号中に無変調信号が現れると、フィ
ルタの出力電力が大きくなる。ピーク検出器３によって
フィルタ出力電力のピークあるいは、フィルタ出力電力
があるしきい値を越えたことを検出することにより、無
変調信号が現れたことが検出できる。
に示す構成のものがある。同図において、９はフィル
タ、３はピーク検出器である。フィルタとして無変調信
号の周波数を中心周波数とする狭帯域フィルタを用いる
ことにより、入力信号中に無変調信号が現れると、フィ
ルタの出力電力が大きくなる。ピーク検出器３によって
フィルタ出力電力のピークあるいは、フィルタ出力電力
があるしきい値を越えたことを検出することにより、無
変調信号が現れたことが検出できる。
【０００４】無変調信号が未知の周波数偏差を持ってい
るときは、想定される最大の周波数偏差に対応した広さ
の帯域幅のフィルタを用いる必要があり、最大周波数偏
差が大きくなるほどフィルタ出力のＳ／Ｎ（信号電力対
雑音電力比）が劣化し、無変調信号の検出確率が悪くな
ってしまう。
るときは、想定される最大の周波数偏差に対応した広さ
の帯域幅のフィルタを用いる必要があり、最大周波数偏
差が大きくなるほどフィルタ出力のＳ／Ｎ（信号電力対
雑音電力比）が劣化し、無変調信号の検出確率が悪くな
ってしまう。
【０００５】これを解決するために、図６に示すように
複数のフィルタを用いる装置も考えられている。同図に
おいて９１〜９ｎはフィルタ、２は最大値選択器であ
る。この場合、それぞれのフィルタの中心周波数をずら
してフィルタの帯域が重ならないようにしておくことに
より、大きな周波数偏差を持つ無変調信号が入力されて
も、いずれかのフィルタの出力電力が大きくなるように
しておくことができる。最大値選択器２においては、フ
ィルタ９１〜９ｎの出力の中から電力が最大のものを選
択して出力する。ピーク検出器３の動作は前述の通りで
ある。
複数のフィルタを用いる装置も考えられている。同図に
おいて９１〜９ｎはフィルタ、２は最大値選択器であ
る。この場合、それぞれのフィルタの中心周波数をずら
してフィルタの帯域が重ならないようにしておくことに
より、大きな周波数偏差を持つ無変調信号が入力されて
も、いずれかのフィルタの出力電力が大きくなるように
しておくことができる。最大値選択器２においては、フ
ィルタ９１〜９ｎの出力の中から電力が最大のものを選
択して出力する。ピーク検出器３の動作は前述の通りで
ある。
【０００６】無変調信号検出後、さらに周波数引き込み
を達成するためには、図５，図６のいずれの装置につい
ても周波数引き込み装置を組み合わせる必要があるが、
無変調信号に対する周波数引き込み装置としては、位相
同期による装置、ＤＦＴを用いる装置など従来技術によ
る各種の装置を用いることができる。
を達成するためには、図５，図６のいずれの装置につい
ても周波数引き込み装置を組み合わせる必要があるが、
無変調信号に対する周波数引き込み装置としては、位相
同期による装置、ＤＦＴを用いる装置など従来技術によ
る各種の装置を用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術によって構成した無変調信号検出装置を用いると、無
変調信号の持つ最大周波数偏差が大きいときに、図５の
構成では無変調信号の検出確率が劣化し、図６の構成で
はたくさんのフィルタを用いるためハードウェアの規模
が大きくなってしまう。また、さらに周波数引き込みを
達成するためには、無変調信号を検出した時点から周波
数引き込みを開始しなければならないため、周波数引き
込みを達成するまでの遅延が大きくなってしまう。
術によって構成した無変調信号検出装置を用いると、無
変調信号の持つ最大周波数偏差が大きいときに、図５の
構成では無変調信号の検出確率が劣化し、図６の構成で
はたくさんのフィルタを用いるためハードウェアの規模
が大きくなってしまう。また、さらに周波数引き込みを
達成するためには、無変調信号を検出した時点から周波
数引き込みを開始しなければならないため、周波数引き
込みを達成するまでの遅延が大きくなってしまう。
【０００８】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
決するためになされたもので、無変調信号の持つ周波数
偏差が大きくても、無変調信号の検出確率があまり劣化
せず、無変調信号検出から周波数引き込み達成までの遅
延が小さく、かつ、ハードウェア規模の小さい無変調信
号検出及び周波数引き込み装置を提供することを目的と
する。
決するためになされたもので、無変調信号の持つ周波数
偏差が大きくても、無変調信号の検出確率があまり劣化
せず、無変調信号検出から周波数引き込み達成までの遅
延が小さく、かつ、ハードウェア規模の小さい無変調信
号検出及び周波数引き込み装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、入力信
号に対して１サンプル毎に、過去に入力されたＮサンプ
ルの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行って周波数スペク
トルを求め、該周波数スペクトルの中から電力が最大と
なるスペクトル成分を選択し、該電力が最大となったス
ペクトル成分の大きさの時間変化におけるピークとなる
時点を見いだし、ピークとなった時点の周波数スペクト
ルを用いて無変調信号の周波数値あるいは周波数値と位
相値を求め、該周波数値あるいは周波数値と位相値を用
いて入力信号の周波数あるいは周波数と位相を補正する
ことにある。
号に対して１サンプル毎に、過去に入力されたＮサンプ
ルの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行って周波数スペク
トルを求め、該周波数スペクトルの中から電力が最大と
なるスペクトル成分を選択し、該電力が最大となったス
ペクトル成分の大きさの時間変化におけるピークとなる
時点を見いだし、ピークとなった時点の周波数スペクト
ルを用いて無変調信号の周波数値あるいは周波数値と位
相値を求め、該周波数値あるいは周波数値と位相値を用
いて入力信号の周波数あるいは周波数と位相を補正する
ことにある。
【００１０】
【作用】本発明は、上述のように、無変調信号の検出の
ためにＤＦＴを用いているため、無変調信号の周波数偏
差が大きくても、無変調信号が入力されたときに無変調
信号の周波数に対応するスペクトル成分の電力が大きく
なり、このピークを検出することにより無変調信号を検
出するため、周波数偏差による無変調信号検出確率はほ
とんど劣化しない。
ためにＤＦＴを用いているため、無変調信号の周波数偏
差が大きくても、無変調信号が入力されたときに無変調
信号の周波数に対応するスペクトル成分の電力が大きく
なり、このピークを検出することにより無変調信号を検
出するため、周波数偏差による無変調信号検出確率はほ
とんど劣化しない。
【００１１】また、無変調信号を検出した時点に既に得
られている周波数スペクトルから周波数偏差を推定して
補正することにより周波数引き込みを行うため、無変調
信号検出から周波数引き込みまでの遅延はわずかなもの
となる。
られている周波数スペクトルから周波数偏差を推定して
補正することにより周波数引き込みを行うため、無変調
信号検出から周波数引き込みまでの遅延はわずかなもの
となる。
【００１２】さらに、ＤＦＴの計算手法としてスライデ
ィングＤＦＴを用いれば、処理量を大幅に削減できるた
めハードウェア規模の削減につながる。
ィングＤＦＴを用いれば、処理量を大幅に削減できるた
めハードウェア規模の削減につながる。
【００１３】
【実施例１】本発明による無変調信号検出及び周波数引
き込み装置の説明において、入力信号は直交した複素信
号とし、あらかじめ一定の間隔でサンプリングされてデ
ィジタル化されているものとする。
き込み装置の説明において、入力信号は直交した複素信
号とし、あらかじめ一定の間隔でサンプリングされてデ
ィジタル化されているものとする。
【００１４】本発明による無変調信号検出及び周波数引
き込み装置の構成例を図１に示す。同図において、１は
ＤＦＴ演算器、２は最大値選択器、３はピーク検出器、
４は周波数推定器、５は周波数補正器である。
き込み装置の構成例を図１に示す。同図において、１は
ＤＦＴ演算器、２は最大値選択器、３はピーク検出器、
４は周波数推定器、５は周波数補正器である。
【００１５】ＤＦＴ演算器１は、信号が１サンプル入力
される毎に、過去に入力されたＮサンプルのＤＦＴを行
い、得られた周波数スペクトルを出力する。すなわち、
入力信号１００として入力されるｍ番目の入力サンプル
ｘ（ｍ）に対し、周波数スペクトルＸk(ｍ) は
される毎に、過去に入力されたＮサンプルのＤＦＴを行
い、得られた周波数スペクトルを出力する。すなわち、
入力信号１００として入力されるｍ番目の入力サンプル
ｘ（ｍ）に対し、周波数スペクトルＸk(ｍ) は
【数１】 を計算してＤＦＴ演算器出力信号１０１として出力す
る。ここで、ｋの下限値ｋmin と上限値ｋmax は、想定
される周波数偏差の範囲に応じて決めればよい。またＤ
ＦＴのサンプル数Ｎはいくつであっても無変調信号を検
出することができるが、入力される無変調信号の長さに
応じて決めるのが望ましい。例えば、無変調信号の長さ
がｎサンプルに相当するならば、Ｎ＝ｎとすれば、Ｎサ
ンプルの信号すべてがちょうど無変調信号であるとき
に、ＤＦＴによって得られる無変調信号に対応したスペ
クトル成分の電力がＮ≠ｎの場合に比べて大きくなり、
無変調信号検出確率を最も高くすることができる。ま
た、無変調信号を早く検出したい場合は、Ｎをｎより小
さい適当な値にすることにより、ｎサンプルの無変調信
号のうちＮサンプル程度が入力された時点で無変調信号
を検出することが可能となる。
る。ここで、ｋの下限値ｋmin と上限値ｋmax は、想定
される周波数偏差の範囲に応じて決めればよい。またＤ
ＦＴのサンプル数Ｎはいくつであっても無変調信号を検
出することができるが、入力される無変調信号の長さに
応じて決めるのが望ましい。例えば、無変調信号の長さ
がｎサンプルに相当するならば、Ｎ＝ｎとすれば、Ｎサ
ンプルの信号すべてがちょうど無変調信号であるとき
に、ＤＦＴによって得られる無変調信号に対応したスペ
クトル成分の電力がＮ≠ｎの場合に比べて大きくなり、
無変調信号検出確率を最も高くすることができる。ま
た、無変調信号を早く検出したい場合は、Ｎをｎより小
さい適当な値にすることにより、ｎサンプルの無変調信
号のうちＮサンプル程度が入力された時点で無変調信号
を検出することが可能となる。
【００１６】最大値選択器２は、得られたスペクトルＸ
k(ｍ)(ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ) より、電力が最大となる成
分を選択して出力する。すなわち最大値選択器２の出力
ｙ（ｍ）は
k(ｍ)(ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ) より、電力が最大となる成
分を選択して出力する。すなわち最大値選択器２の出力
ｙ（ｍ）は
【数２】 となる。無変調信号が入力されていれば、無変調信号の
周波数に対応するスペクトル成分が最大電力を持つ確率
が高くなる。
周波数に対応するスペクトル成分が最大電力を持つ確率
が高くなる。
【００１７】ピーク検出器３は、最大値選択器２の出力
ｙ（ｍ）の時間変化をみて、ｙ（ｍ）がピークになった
ｍを求める。または、ｙ（ｍ）に対してしきい値Ｖy を
設定してｙ（ｍ）＞Ｖy となるｍを検出してもよい。い
ずれにしても、このようにして検出したｍをｍmax とし
ピークタイミングとして出力する。
ｙ（ｍ）の時間変化をみて、ｙ（ｍ）がピークになった
ｍを求める。または、ｙ（ｍ）に対してしきい値Ｖy を
設定してｙ（ｍ）＞Ｖy となるｍを検出してもよい。い
ずれにしても、このようにして検出したｍをｍmax とし
ピークタイミングとして出力する。
【００１８】周波数推定器４においては、ｙ（ｍ）がピ
ークとなった時点の周波数スペクトルＸk(ｍmax)（ｋ
min ≦ｋ≦ｋmax ) を用いて、無変調信号の周波数偏差
を推定する。推定の方法としては、電力が最大となる成
分Ｘk0（ｍmax)に対応する周波数を求めてもよい。ま
た、例えばＸk0（ｍmax)と隣接するスペクトル成分Ｘk1
（ｍmax) (ｋ１＝ｋ０−１またはｋ１＝ｋ０＋１) およ
びＸk0（ｍmax),Ｘk1（ｍmax)に対応する周波数ｆ0 ，
ｆ1 を用いて、周波数推定値ｆe を
ークとなった時点の周波数スペクトルＸk(ｍmax)（ｋ
min ≦ｋ≦ｋmax ) を用いて、無変調信号の周波数偏差
を推定する。推定の方法としては、電力が最大となる成
分Ｘk0（ｍmax)に対応する周波数を求めてもよい。ま
た、例えばＸk0（ｍmax)と隣接するスペクトル成分Ｘk1
（ｍmax) (ｋ１＝ｋ０−１またはｋ１＝ｋ０＋１) およ
びＸk0（ｍmax),Ｘk1（ｍmax)に対応する周波数ｆ0 ，
ｆ1 を用いて、周波数推定値ｆe を
【数３】 と求めることもできる。同様にして、スペクトル成分Ｘ
k0（ｍmax), Ｘk1（ｍma x)等を用いて無変調信号の位相
推定値を計算することもできる。
k0（ｍmax), Ｘk1（ｍma x)等を用いて無変調信号の位相
推定値を計算することもできる。
【００１９】このように得られた周波数推定値ｆe が周
波数推定器出力１０４として出力され、周波数補正器５
において以下のように入力信号ｘ（ｍ）の周波数を補正
し、周波数補正された信号ｘ'(ｍ）を周波数補正出力１
０５として出力する。 ｘ'(ｍ）＝ｘ（ｍ）・ｅｘｐ（−ｊ２πｆe ＋θe ） （４） 周波数推定器４において位相も推定されている場合は、
その値をθe として用いればよい。また、位相が推定さ
れていない場合は、θe として任意の値を設定すればよ
い。以上のようにして無変調信号検出および周波数引き
込みを達成できる。
波数推定器出力１０４として出力され、周波数補正器５
において以下のように入力信号ｘ（ｍ）の周波数を補正
し、周波数補正された信号ｘ'(ｍ）を周波数補正出力１
０５として出力する。 ｘ'(ｍ）＝ｘ（ｍ）・ｅｘｐ（−ｊ２πｆe ＋θe ） （４） 周波数推定器４において位相も推定されている場合は、
その値をθe として用いればよい。また、位相が推定さ
れていない場合は、θe として任意の値を設定すればよ
い。以上のようにして無変調信号検出および周波数引き
込みを達成できる。
【００２０】上述した無変調信号検出及び周波数引き込
み装置に関し、以下のような変更・拡張が可能である。
み装置に関し、以下のような変更・拡張が可能である。
【００２１】（ａ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴの
計算手法としてＦＦＴ（高速フーリエ変換），スライデ
ィングＤＦＴ等の手法を用いることもできる。ここでＦ
ＦＴとは以下のようにしてＤＦＴの計算を行う手法であ
る。まず、Ｎサンプルの入力信号をＮ次元のベクトルＵ
N を ＵN ＝（ｕ0,ｕ1,・・・・・ ｕN-1) で表し、これをＤＦＴ変換して得られる周波数スペクト
ルを同様にＮ次元のベクトルＶN は ＶN ＝（ｖ0,ｖ1,・・・・・ ｖN-1) で表す。ここでＮは２のべき乗とする。このときＦＦＴ
によってＵN よりＶN を求めることを ＶN ＝ＦＦＴ( ＵN ) と表すと、この式は以下のように展開することができる
計算手法としてＦＦＴ（高速フーリエ変換），スライデ
ィングＤＦＴ等の手法を用いることもできる。ここでＦ
ＦＴとは以下のようにしてＤＦＴの計算を行う手法であ
る。まず、Ｎサンプルの入力信号をＮ次元のベクトルＵ
N を ＵN ＝（ｕ0,ｕ1,・・・・・ ｕN-1) で表し、これをＤＦＴ変換して得られる周波数スペクト
ルを同様にＮ次元のベクトルＶN は ＶN ＝（ｖ0,ｖ1,・・・・・ ｖN-1) で表す。ここでＮは２のべき乗とする。このときＦＦＴ
によってＵN よりＶN を求めることを ＶN ＝ＦＦＴ( ＵN ) と表すと、この式は以下のように展開することができる
【数４】 ここでｊｏｉｎｔは以下のように２つのベクトルを結合
として１つのベクトルとする関数である ｊｏｉｎｔ（（ａ0,ａ1,・・・ａ(n) ,(ｂ0,ｂ1,・・・ｂm) = (ａ0,ａ1,・・・ａn,ｂ0,ｂ1,・・・ｂm) 以上のようにしてＮ点のサンプルに対するＦＦＴはＮ／
２点のサンプルに対するＦＦＴを用いて計算することが
できる。これを繰り返すことによって最終的に１点のサ
ンプルに対するＦＦＴにまで展開することができ、１点
のサンプルに対するＦＦＴはＦＦＴ（ｕ）＝ｕとなるこ
とからＮ点のサンプルに対するＦＦＴを計算することが
できる。ここで ｕi ＝ｘ（ｍ−（Ｎ−１）＋ｉ） ｖk ＝ｘk(ｍ) ( ０≦ｋ≦Ｎ／２−１) ｘk-N(ｍ) ( Ｎ／２≦ｋ≦Ｎ−１) とすると、（１）式で表されるＤＦＴをＦＦＴによって
計算できる。またスライディングＤＦＴとは、以下のよ
うにして式（１）で表されるＤＦＴを計算する手法であ
る。ｍ番目までのＮサンプルの信号のＤＦＴが式（１）
で表されるとき、１サンプル前の時点のＤＦＴ出力Ｘ
k(ｍ−１）は
として１つのベクトルとする関数である ｊｏｉｎｔ（（ａ0,ａ1,・・・ａ(n) ,(ｂ0,ｂ1,・・・ｂm) = (ａ0,ａ1,・・・ａn,ｂ0,ｂ1,・・・ｂm) 以上のようにしてＮ点のサンプルに対するＦＦＴはＮ／
２点のサンプルに対するＦＦＴを用いて計算することが
できる。これを繰り返すことによって最終的に１点のサ
ンプルに対するＦＦＴにまで展開することができ、１点
のサンプルに対するＦＦＴはＦＦＴ（ｕ）＝ｕとなるこ
とからＮ点のサンプルに対するＦＦＴを計算することが
できる。ここで ｕi ＝ｘ（ｍ−（Ｎ−１）＋ｉ） ｖk ＝ｘk(ｍ) ( ０≦ｋ≦Ｎ／２−１) ｘk-N(ｍ) ( Ｎ／２≦ｋ≦Ｎ−１) とすると、（１）式で表されるＤＦＴをＦＦＴによって
計算できる。またスライディングＤＦＴとは、以下のよ
うにして式（１）で表されるＤＦＴを計算する手法であ
る。ｍ番目までのＮサンプルの信号のＤＦＴが式（１）
で表されるとき、１サンプル前の時点のＤＦＴ出力Ｘ
k(ｍ−１）は
【数５】 と表される。したがって式（１）と式（５）より Ｘk(ｍ) ＝Ｗ-k｛Ｘk(ｍ−１）＋ｘ（ｍ）−ｘ（ｍ−Ｎ） } （６） という関係が成り立つことから、スライディングＤＦＴ
においては、この式を用いてＤＦＴ出力をサンプル毎に
再帰的に計算する。この手法を用いることにより、サン
プル毎の処理量は式（１）に従ってそのまま計算するの
に比べて大幅に削減される。（ｂ）ＤＦＴ演算器１にお
いて、ＤＦＴを拡張した手法により、通常のＤＦＴより
狭い周波数間隔で周波数スペクトルを求めてもよい。こ
こではＤＦＴに対し次のような拡張を考える。すなわ
ち、拡張ＤＦＴ出力Ｘ'k（ｍ）を
においては、この式を用いてＤＦＴ出力をサンプル毎に
再帰的に計算する。この手法を用いることにより、サン
プル毎の処理量は式（１）に従ってそのまま計算するの
に比べて大幅に削減される。（ｂ）ＤＦＴ演算器１にお
いて、ＤＦＴを拡張した手法により、通常のＤＦＴより
狭い周波数間隔で周波数スペクトルを求めてもよい。こ
こではＤＦＴに対し次のような拡張を考える。すなわ
ち、拡張ＤＦＴ出力Ｘ'k（ｍ）を
【数６】 と定義する。この拡張ＤＦＴにより通常のＤＦＴに比べ
て１／Ｋの周波数間隔で周波数スペクトルを求めること
ができる。ＤＦＴに対する計算手法としてＦＦＴ, スラ
イディングＤＦＴ等を導出するのと同様の手法により、
拡張ＤＦＴの計算手法としても、ＦＦＴ，スライディン
グＤＦＴ等の手法を導出して用いることができる。
て１／Ｋの周波数間隔で周波数スペクトルを求めること
ができる。ＤＦＴに対する計算手法としてＦＦＴ, スラ
イディングＤＦＴ等を導出するのと同様の手法により、
拡張ＤＦＴの計算手法としても、ＦＦＴ，スライディン
グＤＦＴ等の手法を導出して用いることができる。
【００２２】以上述べたように、本発明による無変調信
号検出及び周波数引き込み装置においては、式（１）あ
るいは式（７）に示されるＤＦＴあるいは拡張ＤＦＴの
出力の周波数スペクトルのｋの範囲を、想定される周波
数偏差の範囲に応じて設定することにより、いかなる周
波数偏差にも対応可能で、周波数偏差の大きさによら
ず、無変調信号に対応するＤＦＴ出力の中の最大スペク
トル成分の電力は変わらないため、無変調信号検出確率
はほとんど劣化しない。
号検出及び周波数引き込み装置においては、式（１）あ
るいは式（７）に示されるＤＦＴあるいは拡張ＤＦＴの
出力の周波数スペクトルのｋの範囲を、想定される周波
数偏差の範囲に応じて設定することにより、いかなる周
波数偏差にも対応可能で、周波数偏差の大きさによら
ず、無変調信号に対応するＤＦＴ出力の中の最大スペク
トル成分の電力は変わらないため、無変調信号検出確率
はほとんど劣化しない。
【００２３】また、周波数引き込みに用いられるスペク
トルＸk(ｍmax)は、無変調信号が検出される前に既にＤ
ＦＴ演算器１によって計算されているため、周波数引き
込みに要する処理は、周波数推定器４における周波数推
定値（及び位相推定値）の計算とそれを周波数補正器５
に設定するだけであり、無変調信号の検出から周波数引
き込みの達成までの遅延はわずかなものとなる。
トルＸk(ｍmax)は、無変調信号が検出される前に既にＤ
ＦＴ演算器１によって計算されているため、周波数引き
込みに要する処理は、周波数推定器４における周波数推
定値（及び位相推定値）の計算とそれを周波数補正器５
に設定するだけであり、無変調信号の検出から周波数引
き込みの達成までの遅延はわずかなものとなる。
【００２４】さらに、ＤＦＴの計算手法としてスライデ
ィングＤＦＴを用いる場合は、サンプル毎の処理量を大
幅に削減することができる。
ィングＤＦＴを用いる場合は、サンプル毎の処理量を大
幅に削減することができる。
【００２５】
【実施例２】入力信号の２箇所に周波数の等しい無変調
信号がある場合に対応した、本発明による無変調信号検
出及び周波数引き込み装置の構成例を図２に示す。同図
において、１はＤＦＴ演算器、２は最大値選択器、３は
ピーク検出器、４は周波数推定器、５は周波数補正器、
６は遅延器、７はスペクトル加算器である。
信号がある場合に対応した、本発明による無変調信号検
出及び周波数引き込み装置の構成例を図２に示す。同図
において、１はＤＦＴ演算器、２は最大値選択器、３は
ピーク検出器、４は周波数推定器、５は周波数補正器、
６は遅延器、７はスペクトル加算器である。
【００２６】ＤＦＴ演算器１によって求められた周波数
スペクトルＸk(ｍ) は、遅延器６によって、２箇所の無
変調信号の間隔に相当するサンプル数Ｍだけ遅延され
る。
スペクトルＸk(ｍ) は、遅延器６によって、２箇所の無
変調信号の間隔に相当するサンプル数Ｍだけ遅延され
る。
【００２７】周波数スペクトルＸk(ｍ) と遅延された周
波数スペクトルＸk(ｍ−Ｍ) は、スペクトル加算器７に
おいて、対応する成分毎に電力の和Ｙk(ｍ) が
波数スペクトルＸk(ｍ−Ｍ) は、スペクトル加算器７に
おいて、対応する成分毎に電力の和Ｙk(ｍ) が
【数７】 と計算され出力される。最大値選択器２は、得られたス
ペクトルの電力和Ｙk(ｍ)(ｋmin ≦ｋ≦ｋmax) より、
電力が最大となる成分を選択して出力する。すなわち最
大値選択器２の出力ｙ'(ｍ）は
ペクトルの電力和Ｙk(ｍ)(ｋmin ≦ｋ≦ｋmax) より、
電力が最大となる成分を選択して出力する。すなわち最
大値選択器２の出力ｙ'(ｍ）は
【数８】 となる。現在の入力信号とＭサンプル前の入力信号がち
ょうど無変調信号の部分に一致していれば、無変調信号
の周波数に対応するスペクトル成分の和が最大電力を持
つ確率が高くなる。
ょうど無変調信号の部分に一致していれば、無変調信号
の周波数に対応するスペクトル成分の和が最大電力を持
つ確率が高くなる。
【００２８】ピーク検出器３の動作は、ｙ（ｍ）の代わ
りにｙ'(ｍ）を用いることを除いて、実施例１における
動作と同じである。
りにｙ'(ｍ）を用いることを除いて、実施例１における
動作と同じである。
【００２９】周波数推定器４においては、実施例１と同
様に、周波数スペクトルＸk(ｍmax)(ｋmin ≦ｋ≦
ｋmax) を用いて、無変調信号の周波数偏差を推定す
る。また、遅延された周波数スペクトルＸk(ｍmax −
Ｍ)(ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ) あるいはスペクトルの電力和
Ｙk(ｍmax) (ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ) を用いて周波数偏差
を推定してもよい。
様に、周波数スペクトルＸk(ｍmax)(ｋmin ≦ｋ≦
ｋmax) を用いて、無変調信号の周波数偏差を推定す
る。また、遅延された周波数スペクトルＸk(ｍmax −
Ｍ)(ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ) あるいはスペクトルの電力和
Ｙk(ｍmax) (ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ) を用いて周波数偏差
を推定してもよい。
【００３０】周波数補正器５の動作は、実施例１におけ
る動作と同じである。以上のようにして無変調信号検出
および周波数引き込みを達成できる。
る動作と同じである。以上のようにして無変調信号検出
および周波数引き込みを達成できる。
【００３１】上述した無変調信号検出及び周波数引き込
み装置に関し、以下のような変更・拡張が可能である。 （ａ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴの計算手法とし
てＦＦＴ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いること
もできる。 （ｂ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴを拡張した手法
により、通常のＤＦＴより狭い周波数間隔で周波数スペ
クトルを求めてもよい。この場合も計算手法としてＦＦ
Ｔ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いることもでき
る。 （ｃ）３箇所以上に無変調信号がある場合にも、無変調
信号の間隔に対応した遅延を行う遅延器をさらに付加し
て、スペクトル加算器７においてＤＦＴ演算器１と全て
の遅延器の出力の周波数スペクトルの成分毎の電力和を
とることにより対応することができる。
み装置に関し、以下のような変更・拡張が可能である。 （ａ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴの計算手法とし
てＦＦＴ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いること
もできる。 （ｂ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴを拡張した手法
により、通常のＤＦＴより狭い周波数間隔で周波数スペ
クトルを求めてもよい。この場合も計算手法としてＦＦ
Ｔ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いることもでき
る。 （ｃ）３箇所以上に無変調信号がある場合にも、無変調
信号の間隔に対応した遅延を行う遅延器をさらに付加し
て、スペクトル加算器７においてＤＦＴ演算器１と全て
の遅延器の出力の周波数スペクトルの成分毎の電力和を
とることにより対応することができる。
【００３２】以上述べたように、入力信号の２箇所に無
変調信号がある場合に対応するように構成した、本発明
による無変調信号検出および周波数引き込み装置におい
ては、式（８）によって、現時点までのＮサンプルに対
するＤＦＴ出力と、無変調信号の間隔に相当するＭサン
プル前までのＮサンプルに対するＤＦＴ出力の成分毎の
電力和が計算されることになるので、両方のＮサンプル
ずつがちょうど無変調信号であれば、電力和の最大値
ｙ'(ｍ）はピークの値をとる。このピークの値は、一方
の無変調信号に対して実施例１の構成による装置を用い
た場合のｙ（ｍ）のピークの値よりも大きくなり、それ
だけ無変調信号検出確率を高めることができる。
変調信号がある場合に対応するように構成した、本発明
による無変調信号検出および周波数引き込み装置におい
ては、式（８）によって、現時点までのＮサンプルに対
するＤＦＴ出力と、無変調信号の間隔に相当するＭサン
プル前までのＮサンプルに対するＤＦＴ出力の成分毎の
電力和が計算されることになるので、両方のＮサンプル
ずつがちょうど無変調信号であれば、電力和の最大値
ｙ'(ｍ）はピークの値をとる。このピークの値は、一方
の無変調信号に対して実施例１の構成による装置を用い
た場合のｙ（ｍ）のピークの値よりも大きくなり、それ
だけ無変調信号検出確率を高めることができる。
【００３３】
【実施例３】本発明による無変調信号検出および周波数
引き込み装置の別の構成例を図３に示す。同図におい
て、１はＤＦＴ演算器、２は最大値選択器、３はピーク
検出器、４は周波数推定器、５は周波数補正器、８は無
変調信号検出器である。
引き込み装置の別の構成例を図３に示す。同図におい
て、１はＤＦＴ演算器、２は最大値選択器、３はピーク
検出器、４は周波数推定器、５は周波数補正器、８は無
変調信号検出器である。
【００３４】ＤＦＴ演算器１，最大値選択器２は実施例
１におけるそれらと同じ動作をする。
１におけるそれらと同じ動作をする。
【００３５】無変調信号検出器８は、従来技術を用い
て、入力信号が無変調信号であることの確からしさを示
す信号ｚ（ｍ）を出力する。
て、入力信号が無変調信号であることの確からしさを示
す信号ｚ（ｍ）を出力する。
【００３６】ピーク検出器３においては、最大値検出器
２の出力ｙ（ｍ）と、無変調信号検出器８の出力ｚ
（ｍ）が共にピークとなるｍを求める。無変調信号検出
器８において用いられる手法によっては、ｙ（ｍ）のピ
ークとｚ（ｍ）のピークがずれることがあるため、この
ずれに相当するサンプル数Ｌに対し、ｙ（ｍ）とｚ（ｍ
−Ｌ）が共にピークとなるｍを検出してもよい。ｙ
（ｍ）, ｚ（ｍ−Ｌ）それぞれに対してしきい値Ｖy ，
Ｖz を設定し、ｙ（ｍ）＞Ｖy かつｚ（ｍ）＞Ｖz とな
るｍを検出してもよい。また、ｙ（ｍ）とｚ（ｍ−Ｌ）
を何らかの関数ｆ（ｙ，ｚ）により Ｗ（ｍ）＝ｆ（ｙ（ｍ），ｚ（ｍ−Ｌ）） （１０） と合成し、Ｗ（ｍ）がピークとなるｍ、あるいはしきい
値ＶW に対してＷ（ｍ）＞ＶW となるｍを検出してもよ
い。いずれにしても、このようにして検出したｍをｍ
max として用いれば、周波数推定器４，周波数補正器５
の動作は実施例１におけるそれらの動作と同じになる。
２の出力ｙ（ｍ）と、無変調信号検出器８の出力ｚ
（ｍ）が共にピークとなるｍを求める。無変調信号検出
器８において用いられる手法によっては、ｙ（ｍ）のピ
ークとｚ（ｍ）のピークがずれることがあるため、この
ずれに相当するサンプル数Ｌに対し、ｙ（ｍ）とｚ（ｍ
−Ｌ）が共にピークとなるｍを検出してもよい。ｙ
（ｍ）, ｚ（ｍ−Ｌ）それぞれに対してしきい値Ｖy ，
Ｖz を設定し、ｙ（ｍ）＞Ｖy かつｚ（ｍ）＞Ｖz とな
るｍを検出してもよい。また、ｙ（ｍ）とｚ（ｍ−Ｌ）
を何らかの関数ｆ（ｙ，ｚ）により Ｗ（ｍ）＝ｆ（ｙ（ｍ），ｚ（ｍ−Ｌ）） （１０） と合成し、Ｗ（ｍ）がピークとなるｍ、あるいはしきい
値ＶW に対してＷ（ｍ）＞ＶW となるｍを検出してもよ
い。いずれにしても、このようにして検出したｍをｍ
max として用いれば、周波数推定器４，周波数補正器５
の動作は実施例１におけるそれらの動作と同じになる。
【００３７】以上のようにして無変調信号検出および周
波数引き込みを達成できる。無変調信号検出器８として
は、どのようなものを用いても構わないが、例えば入力
信号の２箇所に無変調信号が現れる場合は、図４に示す
構成の無変調信号検出器を用いることができる。同図に
おいて、８１は遅延器、８２は複素相関器である。
波数引き込みを達成できる。無変調信号検出器８として
は、どのようなものを用いても構わないが、例えば入力
信号の２箇所に無変調信号が現れる場合は、図４に示す
構成の無変調信号検出器を用いることができる。同図に
おいて、８１は遅延器、８２は複素相関器である。
【００３８】遅延器８１は入力信号ｘ（ｍ）を無変調信
号の間隔に相当するサンプル数Ｍだけ遅延する。
号の間隔に相当するサンプル数Ｍだけ遅延する。
【００３９】複素相関器８２においては、入力信号と遅
延された入力信号のＪサンプルにわたる複素相関ｚ
（ｍ）を
延された入力信号のＪサンプルにわたる複素相関ｚ
（ｍ）を
【数９】 と求める。これにより、Ｘ（ｍ−Ｍ−Ｊ＋１）， ... ,
Ｘ（ｍ−Ｍ）とＸ（ｍ−Ｊ＋１）, ... , ｘ（ｍ）が共
に無変調信号であるとき、ｚ（ｍ）はピーク値となるの
で、これを無変調信号であることの確からしさを示す信
号として出力すればよい。
Ｘ（ｍ−Ｍ）とＸ（ｍ−Ｊ＋１）, ... , ｘ（ｍ）が共
に無変調信号であるとき、ｚ（ｍ）はピーク値となるの
で、これを無変調信号であることの確からしさを示す信
号として出力すればよい。
【００４０】上述した無変調信号検出及び周波数引き込
み装置に関し、以下のような変更・拡張が可能である。 （ａ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴの計算手法とし
てＦＦＴ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いること
もできる。 （ｂ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴを拡張した手法
により、通常のＤＦＴより狭い周波数間隔で周波数スペ
クトルを求めてもよい。この場合も計算手法としてＦＦ
Ｔ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いることもでき
る。 （ｃ）図３の構成では、実施例１に示した図１の構成に
従来手法による無変調信号検出器を付加した形となって
いるが、実施例２に示した図２の構成に従来手法による
無変調信号検出器を付加した形の構成としてもよい。
み装置に関し、以下のような変更・拡張が可能である。 （ａ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴの計算手法とし
てＦＦＴ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いること
もできる。 （ｂ）ＤＦＴ演算器１において、ＤＦＴを拡張した手法
により、通常のＤＦＴより狭い周波数間隔で周波数スペ
クトルを求めてもよい。この場合も計算手法としてＦＦ
Ｔ，スライディングＤＦＴ等の手法を用いることもでき
る。 （ｃ）図３の構成では、実施例１に示した図１の構成に
従来手法による無変調信号検出器を付加した形となって
いるが、実施例２に示した図２の構成に従来手法による
無変調信号検出器を付加した形の構成としてもよい。
【００４１】以上述べたように、従来手法による無変調
信号検出の手段を組み合わせた、本発明による無変調信
号検出および周波数引き込み装置においては、周波数ス
ペクトルの最大値の他に、従来手法によって得られる無
変調信号の確からしさを示す信号を用いるので、無変調
信号を誤って検出する確率を低減することができる。
信号検出の手段を組み合わせた、本発明による無変調信
号検出および周波数引き込み装置においては、周波数ス
ペクトルの最大値の他に、従来手法によって得られる無
変調信号の確からしさを示す信号を用いるので、無変調
信号を誤って検出する確率を低減することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、入力さ
れる無変調信号にいかなる周波数偏差があっても無変調
信号を高い確率で検出できるように対応することが可能
であり、想定される最大周波数偏差が大きくても、ＤＦ
Ｔの計算手法としてスライディングＤＦＴを用いれば、
サンプル毎の処理量は小さく、したがってハードウェア
規模も小さなものとなる。また、無変調信号の検出から
周波数引き込みの達成までの遅延がわずかなであるた
め、入力される無変調信号の長さが短くても無変調信号
の検出と周波数引き込みを達成することができる。
れる無変調信号にいかなる周波数偏差があっても無変調
信号を高い確率で検出できるように対応することが可能
であり、想定される最大周波数偏差が大きくても、ＤＦ
Ｔの計算手法としてスライディングＤＦＴを用いれば、
サンプル毎の処理量は小さく、したがってハードウェア
規模も小さなものとなる。また、無変調信号の検出から
周波数引き込みの達成までの遅延がわずかなであるた
め、入力される無変調信号の長さが短くても無変調信号
の検出と周波数引き込みを達成することができる。
【００４３】このため、本発明は、例えばＡＬＯＨＡ方
式のランダムアクセス通信やボイスアクチベーションに
よる通信などのバーストモードの無線通信において、受
信タイミングが未知の場合に、信号の先頭や途中におか
れている無変調信号を検出しかつ周波数引き込みを行う
のに適し、それらの通信において用いられる装置の小型
化および低消費電力化、あるいは周波数引き込みの高速
化に寄与する。
式のランダムアクセス通信やボイスアクチベーションに
よる通信などのバーストモードの無線通信において、受
信タイミングが未知の場合に、信号の先頭や途中におか
れている無変調信号を検出しかつ周波数引き込みを行う
のに適し、それらの通信において用いられる装置の小型
化および低消費電力化、あるいは周波数引き込みの高速
化に寄与する。
【図１】本発明による無変調信号検出および周波数引き
込み装置の構成例を示す図である。
込み装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明による無変調信号検出および周波数引き
込み装置の第２の構成例を示す図である。
込み装置の第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明による無変調信号検出および周波数引き
込み装置の第３の構成例を示す図である。
込み装置の第３の構成例を示す図である。
【図４】本発明による無変調信号検出および周波数引き
込み装置の第３の構成例における無変調信号検出器の構
成例を示す図である。
込み装置の第３の構成例における無変調信号検出器の構
成例を示す図である。
【図５】従来の無変調信号検出装置の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図６】従来の無変調信号検出装置の第２の構成例を示
す図である。
す図である。
１ ＤＦＴ演算器 ２ 最大値選択器 ３ ピーク検出器 ４ 周波数推定器 ５ 周波数補正器 ６ 遅延器 ７ スペクトル加算器 ８ 無変調信号検出器 ８１ 遅延器 ８２ 複素相関器 ９，９１，９２, ...,９ｎ フィルタ １００ 入力信号 １０１ ＤＦＴ演算器出力信号 １０２ 最大値選択器出力 １０３ ピークタイミング １０４ 周波数推定器出力 １０５ 周波数補正出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 27/00 - 27/24
Claims (4)
- 【請求項１】 入力信号をディジタル信号に変換する第
１の手段と、 該ディジタル化された信号が１サンプル入力される毎
に、過去に入力されたＮサンプルの周波数スペクトルを
フーリエ変換により求める第２の手段と、 該周波数スペクトルの中から電力が最大となるスペクト
ル成分を選択する第３の手段と、 該電力が最大となったスペクトル成分の大きさの時間変
化におけるピークとなる時点を見いだす第４の手段と、 該ピークとなった時点の周波数スペクトルを用いて無変
調信号の周波数値あるいは周波数値と位相値を求める第
５の手段と該周波数値あるいは該周波数値と該位相値を
用いて入力信号の周波数あるいは周波数と位相を補正す
る第６の手段とを有することを特徴とする無変調信号検
出及び周波数引き込み装置。 - 【請求項２】 フーリエ変換により周波数スペクトルを
求める第２の手段の出力と、その電力が最大となるスペ
クトル成分を検出する第３の手段の入力との間に、 第２の手段の周波数スペクトルを遅延する遅延手段及び
その出力と第２の手段の出力との、周波数スペクトルの
各成分毎の電力和を求める手段がもうけられることを特
徴とする、請求項１記載の無変調信号検出及び周波数引
き込み装置。 - 【請求項３】 入力信号をディジタル信号に変換する第
１の手段の出力に、入力信号が無変調信号であることの
確からしさを示す無変調信号検出手段をもうけ、 ピーク時点を見出す前記第４の手段は、最大電力のスペ
クトル成分を選択する第３の手段の出力と前記無変調信
号検出手段の出力が共にピークとなるか、両者の合成信
号がピークとなる時点を見出すことを特徴とする請求項
１又２のいずれかに記載の無変調信号検出及び周波数引
き込み装置。 - 【請求項４】 フーリエ変換を行なう第２の手段が、離
散フーリエ変換（ＤＦＴ）、拡張ＤＦＴ、スライディン
グＤＦＴ及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）から選択され
るひとつにより動作することを特徴とする、請求項１〜
３のひとつに記載の無変調信号検出及び周波数引き込み
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323997A JP2808954B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 無変調信号検出及び周波数引き込み装置 |
| US07/971,134 US5291081A (en) | 1991-11-13 | 1992-11-04 | Apparatus for detection of non-modulated signal and frequency acquisition |
| GB9223448A GB2261560B (en) | 1991-11-13 | 1992-11-09 | Apparatus for detection of non-modulated signal and frequency acquisition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323997A JP2808954B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 無変調信号検出及び周波数引き込み装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136631A JPH05136631A (ja) | 1993-06-01 |
| JP2808954B2 true JP2808954B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=18160973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3323997A Expired - Lifetime JP2808954B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 無変調信号検出及び周波数引き込み装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5291081A (ja) |
| JP (1) | JP2808954B2 (ja) |
| GB (1) | GB2261560B (ja) |
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| KR960015852B1 (ko) * | 1993-12-27 | 1996-11-22 | 현대전자산업 주식회사 | 피트 신호 추출에 의한 초소형 단말 지구국 동기 검출방법 |
| JPH08213881A (ja) * | 1995-02-02 | 1996-08-20 | Fujitsu Ltd | 周波数制御回路 |
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| JP3079950B2 (ja) * | 1995-06-20 | 2000-08-21 | 松下電器産業株式会社 | 直交周波数分割多重変調信号の受信装置及び伝送方法 |
| JP3454989B2 (ja) * | 1995-10-18 | 2003-10-06 | セイコーエプソン株式会社 | 計測データに対する補正方法 |
| JP3271504B2 (ja) * | 1996-02-02 | 2002-04-02 | 三菱電機株式会社 | 周波数推定回路およびそれを用いたａｆｃ回路 |
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| JP3743629B2 (ja) * | 1999-11-12 | 2006-02-08 | 三菱電機株式会社 | 正確にバーストの位置を特定できかつ再生搬送波の周波数誤差の小さな無線通信端末 |
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| CN101603985B (zh) * | 2009-07-15 | 2011-11-16 | 北京航空航天大学 | 高准确度正弦信号测量方法 |
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| KR101944429B1 (ko) * | 2018-11-15 | 2019-01-30 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 주파수 분석 방법 및 이를 지원하는 장치 |
| CN116930728B (zh) * | 2023-09-18 | 2023-11-24 | 河北德凯铁路信号器材有限公司 | 轨道电路测试***、方法、装置、电子设备及存储介质 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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