JP3801727B2 - Automatic frequency control circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信および移動通信などで発生しやすいドリフトを一つの原因とする周波数偏差を有する受信信号を復調する際に前記周波数偏差を補正する自動周波数制御(AFC)回路に関し、特に、回路構成を簡単化すると共に位相雑音の低減および符号誤り率の改善を図ることができる自動周波数制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の自動周波数制御回路では、図2に示される衛星通信装置のように、入力端子から入力する受信IF(中間周波数)信号は、周波数変換器1に入力し入力した周波数を所定の周波数まで低域変換される。また、周波数変換器1では、後述するように、AFC(自動周波数制御)用回路200から供給される偏差補正が行われた局部発振信号により周波数変換後の出力信号が偏差補正される。
【0003】
周波数変換器1の出力信号は分配器9に入力され、分配器9により分配された一方の分配信号は、補正されたIFQPSK信号としてQPSK(4相位相偏移変調)信号復調用回路100へ供給される。周波数変換器1から出力され分配器9により分配された他方の分配信号は、AFC用回路200へ供給される。
【0004】
AFC用回路200に分配された分配器9の出力信号は、周波数変換器201に入力して、パイロット基準信号受信用局部発振器220から受けるパイロット基準信号により周波数を低域変換され、不要波除去BPF(帯域通過フィルタ)202により高調波などの不要波を除去されて周波数誤差検出器203へ入力する。
【0005】
周波数誤差検出器203は、不要波除去BPF202から入力した信号を別に予め設定されたマスタ基準信号と比較し、差の情報を誤差情報としてAFCコントローラ204へ出力する。
【0006】
AFCコントローラ204は受けた誤差情報を再度マスタ基準信号と比較し補正データとしてディジタル信号による補正情報211を出力する。この補正情報211は、DA(ディジタル/アナログ)変換器205によりアナログ信号に変換され、電圧制御発振器206へ可変電圧として供給される。
【0007】
電圧制御発振器206により発振される周波数は供給される可変電圧に応じてそのダイナミックレンジまで変化し、その発振信号は信号復調用の周波数変換器1へ供給される安定した局部発振信号を生成するPLL(位相同期ループ:Phase Locked Loop)回路207に供給される。
【0008】
PLL回路207は、PLLIC(集積回路)208、VCO(電圧制御発振器)209および1/N分周器210により構成され、電圧制御発振器206から供給された発振信号は、PLLIC208からVCO209を介して周波数変換器1へ局部発振信号として供給されると共に、この局部発振信号を1/N分周器210を介してPLLIC208へフィードバックして安定した局部発振信号が生成される。
【0009】
上記構成により、周波数変換器1に入力する受信IF信号は、周波数変換器1において、周波数の低域変換と共に、AFC用回路200によりこの受信IF信号から生成された安定した局部発振信号のフィードバックを受けて周波数の誤差補正が行われ、IFQPSK信号として出力してQPSK信号復調用回路100へ供給される。
【0010】
この周波数の誤差が補正されたIFQPSK信号は、QPSK信号復調用回路100において、不要波除去BPF11により高調波などの不要波が除去された後、同相検波器15および直交検波器16それぞれに分配され、ディジタルQPSK信号復調器20を介して復調されたIデータおよびQデータそれぞれとして出力される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の自動周波数制御回路には次のような問題点がある。
【0012】
まず、第1の問題点は回路構成の規模が大きく複雑なことである。
【0013】
その理由は、受信信号の周波数偏差を推定するために、パイロット基準信号を必要とし、更にこのパイロット基準信号を検波してマスタ基準信号との誤差情報を生成するので、パイロット基準信号のための受信用局部発振器および周波数変換器、BPF、並びに周波数誤差検出器を備えているからである。また、推定した周波数誤差情報を信号復調用回路にフィードバックするVCOの制御のため、AFCコントローラが出力するディジタル信号の補正情報をアナログ信号に変換するDA変換器を必要とするからである。
【0014】
また、第2の問題点は信号復調用回路への入力信号の位相雑音を増大させ、かつ符号誤り率を劣化させることである。
【0015】
その理由は、信号復調用回路へのIFQPSK信号を出力する周波数変換器に供給される補正用の局部発振信号が、DA変換器を含むアナログ的な制御回路により生成されるので雑音に干渉されやすく、また局部発振周波数の位相雑音を大幅に悪化させるからである。
【0016】
本発明の課題は、上記問題点を解決し、回路構成を簡単化すると共に位相雑音の低減および符号誤り率の改善を図ることができる自動周波数制御回路を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明による自動周波数制御回路は、周波数偏差を有する受信信号を復調する際に前記周波数偏差を補正する際、受信信号を復調する信号復調用回路から周波数偏差情報およびビットエラー情報を得て受信信号の周波数偏差値を推定し補正情報をディジタル信号で出力するAFCコントローラと、このディジタル信号による補正情報および予め設定されたマスタ基準信号の両者を入力し小数点分周によるシンセサイザ方式を採用して、前記受信信号を前記信号復調用回路への入力信号に周波数変換するための局部発振信号を生成する位相同期ループ(PLL)回路とを備えている。
【0018】
この構成により、自動周波数制御回路には、パイロット基準信号が不要となるので、この信号のための受信用局部発振器、周波数変換器および検波回路、並びにPLL回路に供給される可変電圧のためのディジタル/アナログ変換器が不要である。更に、PLL回路はディジタル信号で制御され、アナログ制御を不要にしている。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】
図1は本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。図1に示された自動周波数制御回路は、AFC用回路2であり、入力端子から受けた受信IF信号を周波数の低域変換と共にIFQPSK信号として出力しQPSK信号復調用回路10へ供給する周波数変換器1に、QPSK信号復調用回路10から受ける周波数偏差符号およびビットエラー情報から得られる補正情報により生成された安定した局部発振信号をフィードバックしている。
【0021】
従って、周波数変換器1は、AFC用回路2から受ける安定した局部発振信号のフィードバックを受け、入力する受信IF信号の周波数の誤差を補正し、IFQPSK信号としてQPSK信号復調用回路10へ供給している。
【0022】
まず、AFC用回路2が周波数を自動制御する対象となるQPSK信号復調用回路10について説明する。
【0023】
QPSK信号復調用回路10は、入力するIFQPSK信号を、まず不要波除去BPF11により帯域制限して高調波等の不要波を除去し周波数偏差を考慮にいれた希望波のみを通過させ、次いで、分配器12により同相検波器15および直交検波器16それぞれへ供給する。
【0024】
ここで、周波数偏差を考慮にいれた希望波とは、希望信号帯域幅Wsおよび周波数最大偏差Wdにおける不要波除去BPF11の帯域幅Wbpf が、下記式1の条件を満たすものとする。
【0025】
W bpf ≧ Ws+2・Wd (1)
局部発振器13が、一方ではπ/2変換器14を介して同相検波器15へ、また他方では直交検波器16へ直接、固定周波数信号を供給しており、同相検波器15および直交検波器16それぞれの出力は互いに90度の位相シフトを有している。
【0026】
同相検波器15および直交検波器16それぞれの出力は不要波除去LPF(低域通過フィルタ)17において高調波等の不要波を除去されAD変換器18に入力する。AD変換器18は、QPSK信号復調用回路10の最終段の機能ブロックとなるディジタルQPSK信号復調器20のクロック再生回路から供給されるシンボルレートの4倍の周波数のクロックにより、入力したアナログ信号をディジタル値に変換する。
【0027】
AD変換器18から出力された信号は同一の周波数伝達特性を有するロールオフLPF19に入力されスペクトル整形される。ロールオフLPF19は、ディジタルデータ伝送における符号間干渉防止に要求される伝達特性を形成するフィルタであり、一般に送受信側のフィルタ特性と組合わされ、いわゆるロールオフ低域通過フィルタ特性が得られるように設計されている。従って、ロールオフLPF19の出力は検波出力においてアイ開口率が十分に大きくなるようにスペクトル整形されている。また、4倍のシンボルレートでフィルタリングするということは、周波数偏差による折り返しの影響(エイリアシング:Aliasing)を避けるためである。
【0028】
ディジタルQPSK信号復調器20は、90度位相シフトされ二つのロールオフLPF19それぞれから入力した信号をディジタル的に処理し復調データのIデータおよびQデータとして出力している。
【0029】
また、ディジタルQPSK信号復調器20は、内部で信号復調の際に従来同様に生成される、周波数制御用の周波数誤差検出機能により検出される周波数偏差(+、−)情報、および受信符号の自動誤り訂正用に検出されるビットエラー情報(FEC:Forword Error Correction)を、AFC用回路2へ出力し供給するものとする。
【0030】
一方、AFC用回路2は、AFCコントローラ3およびPLL回路4を有し、PLL回路4は小数点分周PLLIC5、VCO6および1/N分周器7により構成されているものとする。
【0031】
AFCコントローラ3は、ディジタルQPSK信号復調器20から周波数偏差情報およびビットエラー情報を入力して、シンセサイザデータとして推定される周波数偏差の補正情報8を、PLL回路4の小数点分周PLLIC5へディジタル信号により供給する。
【0032】
小数点分周PLLIC5は、予め設定されたマスタ基準信号と、上記AFCコントローラ3から供給されるディジタル信号による補正情報8と、更に、周波数変換器1に供給されるPLL回路4の出力を1/N分周器7を介してフィードバックされた信号とを受けてVCO6を制御する可変電圧を生成し出力する。
【0033】
この可変信号を受けたVCO6が出力する局部発振信号はPLL回路4の出力として1/N分周器7を介して小数点分周PLLIC5にフィードバックされるので、安定した局部発振信号が生成される。
【0034】
この局部発振信号が周波数変換器1へ供給され、周波数変換器1により、入力する受信IF信号の周波数の誤差が補正され、QPSK信号復調用回路10へ供給されるIFQPSK信号が生成出力される。
【0035】
上記説明では、AFCコントローラが入力するビットエラー情報をQPSK信号復調器から得るように図示して説明したが、ビットエラー情報はQPSK信号復調用回路に別に設けられたUW(Unique Word)検出器等を用いて検出することにより得てもよい。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、受信信号を復調する信号復調用回路から周波数偏差情報およびビットエラー情報を得て受信信号の周波数偏差値を推定しディジタル信号による補正情報を出力するAFCコントローラと、この補正情報および予め設定されたマスタ基準信号の両者を入力し小数点分周によるシンセサイザ方式を採用して、前記受信信号を前記信号復調用回路への入力信号に周波数変換するための局部発振信号を生成する位相同期ループ(PLL)回路とを備える自動周波数制御回路が得られる。
【0037】
この構成によって、パイロット基準信号が不要となるため、このアナログ信号のための受信用局部発振器、周波数変換器およびこの信号の検波回路、並びにPLL回路に供給される可変電圧のためのディジタル/アナログ変換器が不要になるので、回路構成を簡単化することができる。更に、AFCコントローラからディジタル信号による補正情報をPLL回路に直接供給することにより、ディジタル/アナログ変換器を含む制御回路が省かれるので、位相雑音の低減および符号誤り率の改善を図ることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。
【図2】従来の一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
1 周波数変換器
2 AFC用回路
3 AFCコントローラ
4 PLL回路
5 小数点分周PLLIC(集積回路)
6 VCO(電圧制御発振器)
7 1/N分周器
10 QPSK信号復調用回路
20 ディジタルQPSK信号復調器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic frequency control (AFC) circuit that corrects a frequency deviation when demodulating a received signal having a frequency deviation caused by a drift that is likely to occur in satellite communications and mobile communications. The present invention relates to an automatic frequency control circuit capable of simplifying the configuration and reducing phase noise and improving the code error rate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of automatic frequency control circuit, a reception IF (intermediate frequency) signal input from an input terminal is input to the
[0003]
The output signal of the
[0004]
The output signal of the divider 9 distributed to the
[0005]
The frequency error detector 203 compares the signal input from the unnecessary
[0006]
The AFC
[0007]
The frequency oscillated by the voltage controlled
[0008]
The
[0009]
With the above configuration, the received IF signal input to the
[0010]
The IFQPSK signal whose frequency error is corrected is distributed to the in-
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional automatic frequency control circuit described above has the following problems.
[0012]
First, the first problem is that the circuit configuration is large and complicated.
[0013]
The reason is that a pilot reference signal is required to estimate the frequency deviation of the received signal, and this pilot reference signal is detected to generate error information with respect to the master reference signal. This is because a local oscillator, a frequency converter, a BPF, and a frequency error detector are provided. In addition, a DA converter that converts digital signal correction information output from the AFC controller into an analog signal is required to control the VCO that feeds back the estimated frequency error information to the signal demodulation circuit.
[0014]
The second problem is that the phase noise of the input signal to the signal demodulation circuit is increased and the code error rate is deteriorated.
[0015]
The reason is that the correction local oscillation signal supplied to the frequency converter that outputs the IFQPSK signal to the signal demodulation circuit is generated by the analog control circuit including the DA converter, so that it is easily interfered with noise. This is because the phase noise of the local oscillation frequency is greatly deteriorated.
[0016]
An object of the present invention is to provide an automatic frequency control circuit capable of solving the above problems, simplifying the circuit configuration, reducing phase noise and improving the code error rate.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The automatic frequency control circuit according to the present invention obtains frequency deviation information and bit error information from a signal demodulation circuit for demodulating a received signal when correcting the frequency deviation when demodulating a received signal having a frequency deviation. The AFC controller that estimates the frequency deviation value and outputs the correction information as a digital signal, and adopts the synthesizer method by dividing both the correction information by the digital signal and the preset master reference signal and dividing the decimal point, A phase-locked loop (PLL) circuit that generates a local oscillation signal for frequency-converting the received signal into an input signal to the signal demodulation circuit.
[0018]
This configuration eliminates the need for a pilot reference signal in the automatic frequency control circuit, so a local oscillator for reception for this signal, a frequency converter and detector circuit, and a digital for variable voltage supplied to the PLL circuit. / Analog converter is not required. Furthermore, the PLL circuit is controlled by a digital signal, eliminating the need for analog control.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention. The automatic frequency control circuit shown in FIG. 1 is an
[0021]
Therefore, the
[0022]
First, the QPSK signal demodulation circuit 10 for which the
[0023]
The circuit 10 for demodulating the QPSK signal first limits the band of the input IFQPSK signal by the unnecessary wave removal BPF 11 to remove unnecessary waves such as harmonics, and passes only the desired wave taking the frequency deviation into consideration, and then distributes it. The detector 12 supplies the in-
[0024]
Here, the desired wave taking the frequency deviation into consideration is that the desired signal bandwidth Ws and the bandwidth Wbpf of the unnecessary wave elimination BPF 11 at the maximum frequency deviation Wd satisfy the condition of the following equation (1).
[0025]
W bpf ≧ Ws + 2 ・ Wd (1)
The local oscillator 13 supplies a fixed frequency signal directly to the in-
[0026]
The outputs of the in-
[0027]
The signal output from the
[0028]
The digital
[0029]
In addition, the digital
[0030]
On the other hand, the
[0031]
The
[0032]
The decimal point
[0033]
The local oscillation signal output from the
[0034]
This local oscillation signal is supplied to the
[0035]
In the above description, the bit error information input by the AFC controller is illustrated and described so as to be obtained from the QPSK signal demodulator. However, the bit error information is obtained by a UW (Unique Word) detector or the like provided separately in the circuit for demodulating the QPSK signal. You may obtain by detecting using.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an AFC controller that obtains frequency deviation information and bit error information from a signal demodulation circuit that demodulates a received signal, estimates a frequency deviation value of the received signal, and outputs correction information using a digital signal. And a local oscillation for frequency conversion of the received signal into an input signal to the signal demodulating circuit by inputting both of the correction information and a preset master reference signal and adopting a synthesizer method by dividing a decimal point An automatic frequency control circuit comprising a phase locked loop (PLL) circuit for generating a signal is obtained.
[0037]
Since this configuration eliminates the need for a pilot reference signal, a local oscillator for reception for this analog signal, a frequency converter and a detection circuit for this signal, and digital / analog conversion for a variable voltage supplied to the PLL circuit Since the device is not necessary, the circuit configuration can be simplified . Further, by directly supplying correction information by a digital signal from the AFC controller to the PLL circuit, a control circuit including a digital / analog converter is omitted, so that phase noise can be reduced and a code error rate can be improved. An effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
6 VCO (Voltage Controlled Oscillator)
7 1 / N frequency divider 10 QPSK
Claims (1)
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