JP3296421B2 - 周波数推定装置 - Google Patents

周波数推定装置

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    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/227Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation
    • H04L27/2275Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses the received modulated signals
    • H04L27/2276Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses the received modulated signals using frequency multiplication or harmonic tracking

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は受信信号搬送波の中
心周波数を推定するための周波数推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の周波数推定装置とし
て、例えば、図6に示す装置が知られている。図示の周
波数推定装置は、変調成分除去回路11、フーリエ変換
回路12、パワー変換回路13、及びピーク検出回路1
4を備えており、例えば、未知の搬送波周波数を有する
受信信号がアンテナ(図示せず)を介して変調成分除去
回路11に与えられる。変調成分除去回路11では受信
信号から変調成分を除去して無変調信号を得る。この無
変調信号はフーリエ変換回路12でフーリエ変換され、
フーリエ変換回路12は周波数スペクトル成分として出
力する。この周波数スペクトル成分はパワー変換回路1
3でパワー変換された後周波数パワースペクトルとし
て、ピーク検出回路14に与えられる。ピーク検出回路
では周波数パワースペクトル成分中の最大値ピークを検
出して最大ピークに対応する周波数を中心周波数推定値
fpとして出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6に示す
周波数推定装置では、受信信号がフェージング等に晒さ
れていない場合には、中心周波数を精度よく推定するこ
とが可能であるが、例えば、受信信号がライスフェージ
ング等に晒されて、その搬送波成分の周波数が広がりを
もつと、正しく中心周波数を推定できないことがある。
【0004】ライスフェージングを例にとると、受信信
号が伝送中にライスフェージングに受けると、乱反射等
によって外乱を受けたフェージング成分と外乱を受けな
いストレート成分とが合成されて受信されることにな
る。そして、移動体通信システム等のように端末(移動
体)が高速で移動し、ドップラー効果の影響を大きく受
けるようなシステムでは、フェージング成分とストレー
ト成分の中心周波数が必ずしも一致しない。
【0005】例えば、GSMシステムにおいては、受信
信号の搬送波スペクトルは、図7に示すようになり、フ
ェージング成分とストレート成分の中心周波数が一致し
ない。このような、フェージング成分とストレート成分
の中心周波数にずれのある受信信号を復調する際、フェ
ージング成分の中心周波数がゼロとなるように、復調器
に受信信号が入力されたとき最良の特性が得られる。フ
ェージング成分の中心周波数をゼロにするためには、フ
ェージング成分の中心周波数を推定することが必要とな
るが、図6に示す周波数推定装置を用いた場合には、つ
まり、搬送波成分の最大値を検出する手法では、ストレ
ート成分の周波数が推定値(中心周波数)として得られ
てしまうという問題点がある。即ち、フェージング等が
加わった場合、受信信号搬送波の中心周波数を精度よく
推定できないという問題点がある。つまり、伝送路中で
受信信号にフェージングの影響があると、従来の周波数
推定装置では、精度よく受信信号搬送波の中心周波数を
推定できないという問題点がある。
【0006】本発明の目的は伝送路中で受信信号がフェ
ージング等の影響を受けた際においても受信信号搬送波
の中心周波数を精度よく推定することのできる周波数推
定装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、伝送路
上でフェージングの影響を受けた受信信号を受けて該受
信信号搬送波の中心周波数を推定する際に用いられる周
波数推定装置であって、前記受信信号から搬送波の周波
数パワースペクトルを得る第1の手段と、該搬送波の周
波数パワースペクトルからピーク値を得るとともに該ピ
ーク値に対応するピーク周波数を得る第2の手段と、前
記搬送波の周波数パワースペクトル、前記ピーク値、及
び前記ピーク周波数を受け前記ピーク周波数よりも高い
周波数側で前記ピーク値よりも所定値だけパワーが低い
周波数を第1の検出周波数として検出するとともに前記
ピーク周波数よりも低い周波数側で前記ピーク値よりも
所定値だけパワーが低い周波数を第2の検出周波数とし
て検出して前記第1及び前記第2の検出周波数を平均化
して前記中心周波数とする第3の手段とを有することを
特徴とする周波数推定装置が得られる。
【0008】前記所定値は、例えば、10dBであり、
前記第3の手段は、前記第1の検出周波数を検出する第
1の検出器と、前記第2の検出周波数を検出する第2の
検出器と、前記第1及び前記第2の検出周波数を平均化
して前記中心周波数を求める平均化器とを有している。
【0009】前記受信信号に予め定められた固定信号列
(ユニークワード)が挿入されている場合には、前記第
1の手段は前記固定信号列に応じて前記受信信号を逆変
調して変調成分が除去された無変調信号を得る逆変調器
と、前記無変調信号をフーリエ変換して周波数スペクト
ルを得るフーリエ変換器と、前記周波数スペクトルをパ
ワー変換して前記周波数パワースペクトルを得るパワー
変換器とを有している。
【0010】一方、前記受信信号に予め定められた固定
信号列(ユニークワード)が含まれていない場合には、
前記第1の手段は、前記受信信号を復調して復調信号を
得る復調器と、前記復調信号に応じて前記受信信号を逆
変調して変調成分が除去された無変調信号を得る逆変調
器と、前記無変調信号をフーリエ変換して周波数スペク
トルを得るフーリエ変換器と、前記周波数スペクトルを
パワー変換して前記周波数パワースペクトルを得るパワ
ー変換器とを有している。なお、この場合には、前記第
1の手段は、前記受信信号を逓倍して変調成分が除去さ
れた無変調信号を得る周波数逓倍器と、前記無変調信号
をフーリエ変換して周波数スペクトルを得るフーリエ変
換器と、前記周波数スペクトルをパワー変換して前記周
波数パワースペクトルを得るパワー変換器とを備えるよ
うにしてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1を参照して、図示の周波数推定装置
は、逆変調器21、フーリエ変換器22、パワー変換器
23、ピーク検出器24、第1及び第2の所定値検出器
25及び26、及び平均化器27を備えている。図示の
例では、受信信号には予め定められた固定の信号列、所
謂ユニークワードが挿入されているものとし、受信側に
おいてユニークワードが受信されるタイミングがわかっ
ているものとする。
【0013】受信信号は逆変調器21に与えられる。逆
変換器21には別にユニークワードが入力されて、逆変
換器21は受信信号のユニークワード部分に逆変調処理
を施して変調成分を除去して無変調信号を得る。この無
変調信号は、フーリエ変換器22でフーリエ変換された
後、パワー変換器23で各周波数成分のパワーに変換さ
れる。この結果、パワー変換器23においてパワースペ
クトルが得られる。
【0014】上述のようにして得られたパワースペクト
ルの一例を図2に示す。図示のように、パワースペクト
ルはフェージングによって広がっており、その中心周波
数とピークの周波数とは一致していない。
【0015】ピーク検出器24では、パワースペクトル
中のピーク値(最大値)Ppを検出して、ピーク値Pp
に対応する周波数fpを求める。そして、ピーク検出器
24は、周波数(ピーク周波数)fp及びピーク値Pp
を第1及び第2の所定値検出器25及び26に与える。
また、第1及び第2の所定値検出器25及び26にはパ
ワー変換器23からパワースペクトルが与えられる。
【0016】図示の例では、所定値として−10dB点
が規定されており、第1の所定値検出器25ではピーク
周波数fpよりも高い周波数側でピーク値Ppよりも1
0dB低いパワーとなる周波数を第1の検出周波数fu
として検出する。つまり、第1の所定値検出器25では
ピーク周波数fpよりも高い周波数側で(Pp−10d
B)となる第1の検出周波数fuを検出する。
【0017】一方、第2の所定値検出器26では、ピー
ク周波数fpよりも低い周波数側でピーク値Ppよりも
10dB低いパワーとなる周波数を第2の検出周波数f
dとして検出する。つまり、第2の所定値検出器26で
は、ピーク周波数fpよりも低い周波数側で(Pp−1
0dB)となる第2の検出周波数fdを検出する。
【0018】そして、これら第1及び第2の検出周波数
fu及びfdは平均化器27に与えられ、平均化器27
では第1及び第2の検出周波数fu及びfdの平均値を
求め、この平均値を受信信号搬送波の中心周波数の推定
値fcとして出力する。上記の第1及び第2の検出周波
数fu及びfdは、広がった搬送波の周波数スペクトル
の両側のエッジの周波数に相当するので、その平均値
(fu+fd)/2は、中心周波数fcとほぼ一致する
ことになる。
【0019】次に図3を参照して、本発明による周波数
推定装置の他の例について説明する。なお、図3におい
て、図2に示す周波数推定装置と同一の構成要素につい
ては、同一の参照番号を付し説明を省略する。
【0020】図示の周波数推定装置は受信信号中に固定
パターン(ユニークワード)が含まれていない場合に用
いられる。この例では、復調器28が付加されており、
受信信号は逆変調器21及び復調器28に与えられる。
復調器28では受信信号を復調して復調信号を逆変調器
21に与える。逆変調器21では復調信号を用いて受信
信号を逆変調して変調成分を除去して無変調信号をフー
リエ変換器22に与える。その後の処理については、図
2で説明した処理と同様であるので、説明を省略する。
【0021】さらに、図4を参照して、本発明による周
波数推定装置のさらに他の例について説明する。なお、
図4において、図2に示す周波数推定装置と同一の構成
要素については、同一の参照番号を付し説明を省略す
る。
【0022】図示の周波数推定装置は受信信号中に固定
パターン(ユニークワード)が含まれていない場合に用
いられる。この例では、逆変調器21の代わりに周波数
逓倍器29を備えており、周波数逓倍器29によって受
信信号を逓倍し、これによって、変調成分を除去して無
変調信号をフーリエ変換器22に与える。その後の処理
については、図2で説明した処理と同様であるので、説
明を省略する。
【0023】ここで、図5に受信信号を周波数fによっ
てシフトした際の誤り率特性を示す。図5において、受
信信号のフェージングによる広がりの中心周波数はf
0、ピーク値の周波数は+f1である。図5から容易に
理解できるように、シフト周波数fが−f0の際にもっ
とも特性がよくなることがわかる。従って、上述した周
波数推定装置によつてフェージングの影響をうけた受信
信号の中心周波数を推定して、この推定結果に基づいて
受信信号を周波数補正すれば、誤り率特性を改善するこ
とができることになる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信信号がフェージングの影響を受けた際においても、
受信信号の中心周波数を精度よく推定することができ、
この推定結果に応じて受信信号を周波数補正すれば、誤
り率特性を改善することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による周波数推定装置の第1の例を示す
ブロック図である。
【図2】図1に示すパワー変換器で得られるパワースペ
クトルの一例を示す図である。
【図3】本発明による周波数推定装置の第2の例を示す
ブロック図である。
【図4】本発明による周波数推定装置の第3の例を示す
ブロック図である。
【図5】シフト周波数と誤り率特性との関係を示す図で
ある。
【図6】従来の周波数推定装置の一例を示す図である。
【図7】受信信号の搬送波スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
11 変調成分除去回路 12 フーリエ変換回路 13 パワー変換回路 14 ピーク検出回路 21 逆変調器 22 フーリエ変換器 23 パワー変換器 24 ピーク検出器 25,26 所定値検出器 27 平均化器 28 復調器 29 周波数逓倍器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−197575(JP,A) 特開 昭53−7277(JP,A) 特開 昭56−24584(JP,A) 特開 昭56−108968(JP,A) 特開 平8−37512(JP,A) 特開 平2−134033(JP,A) 特公 昭40−5677(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 - 27/38 G01R 23/00 - 23/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伝送路上でフェージングの影響を受けた
    受信信号を受けて該受信信号搬送波の中心周波数を推定
    する際に用いられる周波数推定装置であって、前記受信
    信号から搬送波の周波数パワースペクトルを得る第1の
    手段と、該搬送波の周波数パワースペクトルからピーク
    値を得るとともに該ピーク値に対応するピーク周波数を
    得る第2の手段と、前記搬送波の周波数パワースペクト
    ル、前記ピーク値、及び前記ピーク周波数を受け前記ピ
    ーク周波数よりも高い周波数側で前記ピーク値よりも所
    定値だけパワーが低い周波数を第1の検出周波数として
    検出するとともに前記ピーク周波数よりも低い周波数側
    で前記ピーク値よりも所定値だけパワーが低い周波数を
    第2の検出周波数として検出して前記第1及び前記第2
    の検出周波数を平均化して前記中心周波数とする第3の
    手段とを有することを特徴とする周波数推定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された周波数推定装置に
    おいて、前記所定値は10dBであることを特徴とする
    周波数推定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載された周波数推定
    装置において、前記第3の手段は、前記第1の検出周波
    数を検出する第1の検出器と、前記第2の検出周波数を
    検出する第2の検出器と、前記第1及び前記第2の検出
    周波数を平均化して前記中心周波数を求める平均化器と
    を有することを特徴とする周波数推定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載された
    周波数推定装置において、前記受信信号には予め定めら
    れた固定信号列が挿入されており、前記第1の手段は前
    記固定信号列に応じて前記受信信号を逆変調して変調成
    分が除去された無変調信号を得る逆変調器と、前記無変
    調信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを得るフー
    リエ変換器と、前記周波数スペクトルをパワー変換して
    前記周波数パワースペクトルを得るパワー変換器とを有
    することを特徴とする周波数推定装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれかに記載された
    周波数推定装置において、前記第1の手段は、前記受信
    信号を復調して復調信号を得る復調器と、前記復調信号
    に応じて前記受信信号を逆変調して変調成分が除去され
    た無変調信号を得る逆変調器と、前記無変調信号をフー
    リエ変換して周波数スペクトルを得るフーリエ変換器
    と、前記周波数スペクトルをパワー変換して前記周波数
    パワースペクトルを得るパワー変換器とを有することを
    特徴とする周波数推定装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至3のいずれかに記載された
    周波数推定装置において、前記第1の手段は、前記受信
    信号を逓倍して変調成分が除去された無変調信号を得る
    周波数逓倍器と、前記無変調信号をフーリエ変換して周
    波数スペクトルを得るフーリエ変換器と、前記周波数ス
    ペクトルをパワー変換して前記周波数パワースペクトル
    を得るパワー変換器とを有することを特徴とする周波数
    推定装置。
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