JPH09214293A - 周波数推定回路およびそれを用いたａｆｃ回路 - Google Patents

周波数推定回路およびそれを用いたａｆｃ回路

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JPH09214293A
JPH09214293A JP8017673A JP1767396A JPH09214293A JP H09214293 A JPH09214293 A JP H09214293A JP 8017673 A JP8017673 A JP 8017673A JP 1767396 A JP1767396 A JP 1767396A JP H09214293 A JPH09214293 A JP H09214293A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 観測範囲内に縮退された受信パイロット信号
の周波数をもとに、観測可能な範囲外に存在する周波数
オフセットを推定する。 【解決手段】 サンプリングされ量子化された受信パイ
ロット信号の入力データ系列を時間軸から周波数軸の信
号に変換しパワースペクトルを求める時間軸ー周波数軸
変換回路と、パワースペクトルの最大値を検索しその周
波数ｆ1を求めるＭＡＸサーチ回路と、求められた周波
数ｆ1に基づいて観測可能な範囲外に存在する周波数オ
フセットの候補を演算して周波数情報ｆESTとして出力
する周波数演算回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星通信や移動
体衛星通信システムにおいて受信信号を復調する復調装
置の自動周波数制御（ＡＦＣ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の初期ＡＦＣ回路としては、受信さ
れた無変調信号の電力スペクトルを求めると、電力スペ
クトルはキャリアの周波数オフセットΔｆに対応した周
波数に大きな電力レベルを持つ性質を用いて、Δｆを推
定する方式が提案されている。図４３は、従来の初期Ａ
ＦＣ回路の構成例であり、例えば信学技報、IT90-99(19
90)、「ディジタルモデム研究開発の現状と今後の課
題」（武内他著、1991.1.23発行）に記載されている。
図において、１は量子化されサンプリングされた受信信
号入力、８は受信信号から信号帯域外の雑音を除去する
低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦ）、１０１はＭ相ＰＳ
Ｋで変調された受信信号を逓倍し変調成分を除去する逓
倍器、２は時間軸上で表現された受信信号を周波数軸上
に変換し、受信信号のパワースペクトルを求める高速フ
ーリエ変換（以下、ＦＦＴ）回路、３はパワースペクト
ルの最大値を求め、最大値パワーを持つスペクトラムの
周波数を求めるＭＡＸサーチ回路、１０２はＭＡＸサー
チ回路３で求まった周波数を分周する分周器、１０３は
逓倍器１０１、ＦＦＴ回路２、ＭＡＸサーチ回路３およ
び分周器１０２で構成される周波数推定回路、７は周波
数推定回路１０３で推定された周波数情報をもとに受信
信号からΔｆを除去する周波数補正部である。また、図
４５はサンプリングされた受信信号と離散フーリエ変換
（以下、ＤＦＴという）を行い周波数軸上に変換された
結果を示す図である。
【０００３】次に、動作について説明する。以下の説明
においては、説明を簡単にするために、変調方式はＭ相
ＰＳＫ方式とし、受信信号は複素表示されたベースバン
ド信号であるとする。また、受信信号はＡ／Ｄ変換によ
って量子化された離散信号であるとする。量子化されサ
ンプリング周期Ｔsでサンプリングされた受信信号１を
ＬＰＦ８に通すことによって帯域外雑音を除去する。こ
の帯域外雑音の除去された信号は逓倍器１０１でＭ逓倍
される。Ｍ逓倍により更に変調成分が除去されて無変調
信号となる。雑音および変調成分が除去された信号は、
ＦＦＴ回路２で高速フーリエ変換され時間領域信号から
周波数領域の信号に変換される。さらに周波数領域に変
換された信号を２乗することにより受信信号の電力スペ
クトルを求める。ＦＦＴ回路２の出力は、サンプリング
周期Ｔsにより決まる周波数範囲の電力スペクトラムを
出力する。なお、ＦＦＴ回路２においては、量子化され
た離散信号に対して、ＦＦＴを行い、受信信号のパワー
スペクトルを求めているので、受信信号のパワースペク
トルは離散信号である。
【０００４】ここで、時間領域−周波数領域に変換され
た受信信号は上で述べたように無変調信号であるので、
電力スペクトルは、図４４に示すように周波数オフセッ
トΔｆに相関のある周波数でピークを持つ。よって、電
力スペクトルが最大であるスペクトラムの周波数を求め
ることによりΔｆを推定することができる。ＭＡＸサー
チ回路３では、ＦＦＴ回路２で時間領域から周波数領域
に変換されたパワースペクトラムの中から電力スペクト
ラムが最大の値を持つスペクトラムを検索し、そのスペ
クトラムの周波数を求める。ただし、ＦＦＴ回路２で求
まった周波数は逓倍器１０１でＭ逓倍されているので、
実際の周波数オフセットΔｆのＭ倍の周波数が観測され
ることになる。したがって、実際の周波数オフセットΔ
ｆを求めるために分周器１０２でＭ分周し、実際の周波
数オフセットΔｆを求める。そして、周波数補正部７で
推定された周波数情報をもとに受信信号の周波数補正を
行う。
【０００５】つぎに、ＤＦＴについて図４５を参照に説
明する。図４５（ａ）はサンプリングされた受信信号を
示す図である。受信信号のサンプリングにおいては、復
調のことを考慮し、一般にシンボルレートＴのｍ倍でオ
ーバーサンプリングする。図４５（ｂ）は、ｍ倍でオー
バーサンプリングされたＬシンボル分のデータ系列がＤ
ＦＴ回路３で時間領域の信号から周波数領域の信号に変
換された信号を示す図である。ここで、観測可能な周波
数範囲および周波数間隔は、ナイキスト定理により、 周波数範囲：−ｆs／２〜ｆs／２ （１） （ｆs＝１／Ｔs＝ｍ／Ｔ） 周波数間隔：１／（Ｌ・Ｔ） Ｔ：シンボル周期 Ｔs：サンプル周期 ｍ：オーバーサンプル数 Ｌ：シンボル数 と求まる。従って、オーバーサンプル数や処理シンボル
数は、システム全体から要求される周波数範囲や周波数
間隔に対応させて設定していた。
【０００６】図４６は受信信号をサンプル周期Ｔｓでサ
ンプリングした時、ＦＦＴの特性である折り返し現象を
説明する図である。この折り返し現象はｆｓ毎に周期的
におき、受信信号をＤＦＴすると、観測可能な周波数範
囲−ｆS／２からｆS／２の範囲には、範囲外の成分も加
算される（折り返し雑音が加わる）ことになる。したが
って、観測したい範囲外の信号をカットするために、図
４３のように周波数推定回路１０３を通す前に図４７に
示すような伝達関数を持つＬＰＦ８を入れている。ＬＰ
Ｆ８の伝達関数は周波数観測範囲外の成分をカットする
ように設定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明のように、
シンボル周期Ｔは一定値であるので、式（１）より周波
数推定における推定精度を良くするためにはシンボル数
Ｌを大きくし、また周波数範囲を広げるためにはオーバ
ーサンプル数ｍを大きくする必要がある。したがって、
高精度、広範囲動作のＡＦＣを作る場合には、データ量
が増加し、これに伴い演算量が増加するという問題点が
ある。また、使用する素子によっては、処理量に限界が
あり、要求される仕様を満たすことができないという問
題、さらには、周波数オフセットΔｆが観測範囲外の場
合では、推定できないという問題がある。
【０００８】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、ＤＦＴ特有の現象である「折り返
し」現象に着目し、少ない演算量で高精度、広範囲動作
の周波数推定回路を実現することを目的とする。更に、
ＤＦＴを行うにあたりサンプル値信号から間引きを行う
ことで、より少ない演算量で高精度、広範囲動作の周波
数推定回路を実現することを目的とする。また、さらに
は、これら推定回路を用い高精度、広範囲動作のＡＦＣ
回路を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる周波数
推定回路は、受信信号を時間軸上でサンプリングし得ら
れた入力データ系列を周波数軸上のパワースぺクトラム
に変換する時間軸ー周波数軸変換回路と、この変換回路
で周波数軸上に変換されたデータ系列の最大値を示すパ
ワースぺクトラムの周波数をサンプリング周波数から決
まる観測可能な周波数範囲で求めるＭＡＸサーチ回路か
ら成る周波数検出回路と、この周波数検出回路で求めら
れた周波数に基づいて受信信号のキャリアのオフセット
周波数情報を出力する周波数演算回路を備える。
【００１０】この発明に係わる周波数推定回路は、受信
信号を異なるサンプリングレートでサンプリングし得ら
れた複数のデータ系列をそれぞれのデータ系列に対応し
て周波数軸上のパワースぺクトラムに変換する時間軸ー
周波数軸変換回路と、この変換回路で変換されたパワー
スぺクトラムの最大値に対応する周波数を求めるＭＡＸ
サーチ回路から成る周波数検出回路と、この周波数検出
回路で求められた周波数に基づいて受信信号のキャリア
のオフセット周波数を演算により推定し周波数情報を出
力する周波数演算回路を備える。
【００１１】この発明に係わる周波数推定回路は、異な
るサンプリングレートでサンプリングして得られた複数
のデータ系列に時間差を与えた後時間軸ー周波数変換を
行うようにした。
【００１２】この発明に係わる周波数推定回路は、サン
プリングされた入力データ系列からａ（整数）サンプル
毎に所定間隔でデータを間引いて新たなデータ系列を生
成する間引き回路と、この間引き回路の出力データ系列
を周波数軸上のパワースペクトラムに変換する時間軸ー
周波数軸変換回路と、この変換回路で変換されたスぺク
トラムの最大値に対応する周波数を求めるＭＡＸサーチ
回路から成る周波数検出回路と、この周波数検出回路の
出力周波数に基づいて受信信号のキャリアのオフセット
周波数を演算により推定し周波数情報を出力する周波数
演算回路を備える。
【００１３】この発明に係わる周波数推定回路は、サン
プリングされた入力データ系列から夫々異なる間隔でデ
ータを間引いて新たな異なるデータ系列を生成する複数
の間引き回路と、これら複数の間引き回路の出力データ
系列に対応して時間軸信号から周波数軸信号へ変換する
時間軸ー周波数軸変換回路と、この時間軸ー周波数軸変
換回路の出力に対応してパワースペクトルの最大値を検
索し、その周波数を求めるＭＡＸサーチ回路とで構成さ
れる周波数検出回路と、これらの新たなデータ系列に対
応する周波数検出回路の出力周波数に基づいてキャリア
のオフセット周波数を演算により推定し周波数情報を出
力する周波数演算回路を備える。
【００１４】この発明に係わる周波数推定回路は、入力
データ系列からａサンプル毎に所定間隔で間引いて新た
なデータ系列を生成する間引き回路と、この新たなデー
タ系列を時間軸信号から周波数軸信号に変換しパワース
ペクトルを求める第１の時間軸ー周波数軸変換回路と、
求められたパワースペクトルの最大値を検索し対応する
周波数を求める第１のＭＡＸサーチ回路と、第１のＭＡ
Ｘサーチ回路で求められた前記周波数に基づいてキャリ
アのオフセット周波数を演算により推定し周波数情報を
出力する第１の演算回路と、入力データ系列を時間軸ー
周波数軸変換し前記第１の周波数演算回路の周波数情報
に該当する周波数のパワースペクトラムを求める第２の
時間軸ー周波数軸変換回路と、第２の時間軸ー周波数軸
変換回路の出力パワースペクトラムの最大値を検索し対
応する周波数を求める第２のＭＡＸサーチ回路と、前記
ＭＡＸサーチ回路の出力周波数に基づいてキャリアのオ
フセット周波数を演算により推定し周波数情報を出力す
る周波数演算回路を備える。
【００１５】この発明に係わる周波数推定回路は、サン
プリングされた入力データ系列からサンプリング個数が
入力データ系列の１／ｂ（自然数）になるよう入力デー
タ系列から連続してデータを抜き出して新たなデータ系
列を生成する間引き回路と、間引き回路で生成された新
たなデータ系列を時間軸信号から周波数軸信号に変換し
てパワースペクトラムを求める時間軸ー周波数軸変換回
路と、前記時間軸ー周波数軸変換回路で求められたパワ
ースペクトルの最大値を検索し対応する周波数を求める
ＭＡＸサーチ回路から成る周波数検出回路を備える。
【００１６】この発明に係わる周波数推定回路は、サン
プリングされた入力データ系列からサンプリング個数が
入力データ系列の１／ｂ（自然数）になるよう入力デー
タ系列から連続してデータを抜き出して新たなデータ系
列を生成する間引き回路と、前記間引き回路で生成され
た新たなデータ系列を時間軸信号から周波数軸信号に変
換しパワースペクトラムを求める第１の時間軸ー周波数
軸変換回路と、前記時間軸ー周波数軸変換回路で求めら
れたパワースペクトルの最大値を検索し対応する周波数
を求める第１のＭＡＸサーチ回路と、前記入力データ系
列を時間軸信号から周波数軸信号に変換し前記第１のＭ
ＡＸサーチ回路で求められた周波数情報の近傍の周波数
のパワースペクトラムを求める第２の時間軸ー周波数軸
変換回路と、前記第２の時間軸ー周波数軸変換回路のパ
ワースペクトラムの最大値を検出し対応する周波数を求
める第２のＭＡＸサーチ回路から成る周波数検出回路を
備える。
【００１７】この発明に係わる周波数推定回路は、サン
プリングされた入力データ系列からそれぞれ異なる間隔
でデータを間引いて新たな異なるデータ系列を作成する
第１および第２の間引き回路と、前記第１および第２の
間引き回路の出力データ系列に対して時間軸信号から周
波数信号に変換しパワースペクトルを求める第１および
第２の時間軸ー周波数軸変換回路と、前記第１および第
２の時間軸ー周波数軸変換回路の出力パワースペクトル
の最大値を検索し周波数を求める第１および第２のＭＡ
Ｘサーチ回路と、前記第１および第２のＭＡＸサーチ回
路の出力周波数に基づいて演算する第１の周波数演算回
路とからなる多入力周波数検出回路と、前記入力データ
系列を時間軸信号から周波数軸信号に変換し前記多入力
周波数検出回路の出力周波数近傍のパワースペクトルを
求める第２の時間軸ー周波数軸変換回路と、前記求めら
れたパワースペクトルの最大値を検索しその周波数を出
力する第３のＭＡＸサーチ回路とからなる２次周波数検
出回路と、前記２次周波数検出回路の出力周波数に基づ
いて受信信号のキャリアのオフセット周波数を演算によ
り推定し周波数情報を出力する第２の周波数演算回路を
備える。
【００１８】この発明に係わる周波数推定回路では、周
波数検出回路の出力を周波数補間するようにした。
【００１９】この発明に係わるＡＦＣ回路は、受信信号
から、送信信号を復調する復調器において、受信信号の
パワースペクトルに基づいてキャリアのオフセット周波
数Δｆを推定する請求項１乃至請求項９記載のいづれか
の周波数推定回路と、前記周波数推定回路から出力され
る複数個の周波数情報に基づいて前記受信信号から前記
周波数オフセットΔｆを除去して複数個の復調データ系
列を作成する周波数補正部と、前記周波数補正部から出
力される複数個の復調データ系列を用いて周波数の同期
を判定する判定回路とを備える。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．以下、発明の実施の形態を説明する。こ
こで、従来例においては、受信信号はＭ相ＰＳＫで変調
された変調信号であった。受信信号が変調信号の場合に
は、図４３のように変調成分を除去するような逓倍器
や、推定された周波数を分周する分周器が必要である
が、これらの有無は以下で説明する発明においては影響
を与えない。よって、以下では説明を簡単にするために
受信信号は無変調のパイロット信号であるとする。変調
信号に対して構成する場合には、図４３のように逓倍
器、分周器を用いるものとする。以下の実施の形態で
は、受信サンプル信号の時間領域−周波数領域への変換
は、一例としてＤＦＴを用いる。最終的に周波数推定回
路から出力されるキャリアの周波数オフセット（以下、
Δｆという）を推定する候補となる周波数情報をｆEST
と呼ぶ。更に、Δｆの存在範囲は ｆL≦Δｆ≦ｆU ｆL：Δｆの存在範囲の下限 ｆU：Δｆの存在範囲の上限 であるとする。
【００２１】図１はΔｆが観測範囲１内とは限らない場
合に適用できる周波数推定回路の構成図である。図３は
周波数推定回路４の動作のフローチャートである。１は
サンプリングされ量子化された入力信号（サンプル値信
号）、２は時間領域で表現された受信信号を周波数領域
に変換し、受信信号のパワースペクトルを求めるＤＦＴ
回路、３はパワースペクトルの最大値を検索し、最大値
を示すスぺクトラムの周波数を求めるＭＡＸサーチ回
路、５はＤＦＴ回路２およびＭＡＸサーチ回路３で構成
される周波数検出回路、６０は周波数検出回路５で求ま
った周波数情報ｆ1をもとに折り返しを考慮してΔｆの
候補となる周波数を推定する周波数演算回路（１）、４
は周波数演算回路（１）６０および周波数検出回路５で
構成される周波数推定回路である。
【００２２】動作について図２、図３を参照して説明す
る。今、Δｆが必ずしも観測範囲内にあるとは限らない
とする。ＤＦＴ回路２は、入力されるサンプリングされ
た受信のデータ系列１を時間軸信号から周波数軸上の離
散信号に変換し（ステップ１０２）、変換された離散信
号に対して２乗を行ってパワースペクトルを求める（ス
テップ１０３）。ＤＦＴ回路２から出力されるパワース
ペクトラムはＭＡＸサーチ回路３に入力される。ＭＡＸ
サーチ回路３では、観測範囲（−ｆS／２から＋ｆS／
２）内で、この入力されたパワースペクトルのパワーレ
ベルの最大値を検索し（ステップ１０４）、パワースペ
クトルが最大となるスペクトラムの周波数ｆ1を求めて
出力する（ステップ１０５）。そして、周波数演算回路
６０ではＭＡＸサーチ回路３で求められた周波数ｆ1に
対して次式の演算を行い、Δｆの推定値ｆESTとしてを
出力する（ステップ１０６）。 ｆEST＝ｆ1＋ｍ・ｆS （２） ｍ：ｆL≦（ｆ1＋ｍ・ｆS）≦ｆUを満たす整数 周波数演算回路６０では、式（２）をもとに複数個の周
波数情報ｆESTを出力する。ここで、本来、周波数オフ
セットの候補として推定されるｆESTは１つであるが、
周波数演算回路６０では、式（２）におけるｍを決定す
ることができないので、複数個の候補周波数（図２
（ｂ）のｆ1−２ｆS、ｆ1−ｆS、ｆ1、ｆ1＋ｆS等）を
推定して出力することになる。
【００２３】実施の形態２．図４は受信信号を異なるサ
ンプリングレートでサンプリングした２系列のデータ系
列の推定回路の構成図である。図において、６３は推定
された２つの周波数情報をもとにΔｆを推定する周波数
演算回路（２）、ＤＦＴ回路２ａ、２ｂとＭＡＸサーチ
回路３ａ、３ｂは実施の形態１に記載されたものと同じ
である。
【００２４】動作について図４、図５を参照して説明す
る。受信信号からデータ系列作成時の２つのサンプリン
グレートを各々ｆS1、ｆS2とすると、サンプリングされ
た２つの入力データ系列１ａ、１ｂに対してＤＦＴ回路
２ａ、２ｂでＤＦＴを行った結果を各々ＤＦＴ１、ＤＦ
Ｔ２と呼ぶ。図５はこのＤＦＴ結果を示す図で、サンプ
リングレートｆS1から決まる観測可能範囲内にΔｆが縮
退されたｆ11として、またサンプリングレートｆS2から
決まる観測可能範囲内にΔｆが縮退されたｆ12として現
れていることを示している。ＭＡＸサーチ回路３ａとＭ
ＡＸサーチ回路３ｂでは、観測可能範囲内で最大パワー
のスペクトルを検出し、その周波数をｆ11、ｆ12として
出力する。ここで検出された周波数を各々ｆ11、ｆ12か
ら、折り返しを考慮することにより、Δｆは ｆEST＝ｆ11＋ｎ1・ｆS1 （３） ｆEST＝ｆ12＋ｎ2・ｆS2 （４） ｎ1、ｎ2： ｆL≦（ｆ11＋ｎ1・ｆS1、ｆ12＋ｎ2・ｆS2）≦ｆUを満
たす整数 と推定することができる。従って、周波数演算回路
（２）６１では、ＭＡＸサーチ回路３ａ、３ｂから出力
される周波数情報ｆ11とｆ12を用いて式（５）を解くこ
とによりｆESTを求める。 ｆ11＋ｎ1・ｆS1≒ｆ12＋ｎ2・ｆS2 （５） ここでも実施の形態１と同様に、周波数推定部では
ｎ1、ｎ2を一意に決定することができないので、複数個
の候補を出力することになる。
【００２５】実施の形態３．図６は、Δｆの存在範囲が
ほぼわかっており、Δｆの存在範囲外の成分をカットす
るようなＬＰＦを用い、入力系列を２系列とした周波数
推定回路の構成図である。図において、８は観測したい
範囲内の信号を通過させるような伝達関数を有するＬＰ
Ｆであり、入力信号１ａ、１ｂ、ＤＦＴ回路２ａ、２
ｂ、ＭＡＸサーチ回路３ａ、３ｂ、および周波数演算回
路（２）６３は実施の形態２に記載されたものと同じで
ある。
【００２６】動作について説明する。実施の形態２と同
様にして観測可能な範囲内でΔｆを求めるが、Δｆの存
在範囲はＬＰＦの通過帯域内であるので、式（３）およ
び式（４）におけるｎ1、ｎ2の条件は以下のようにな
る。 ｎ1、ｎ2：（｜ｆEST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす
整数 したがって、周波数演算回路（２）６１ではこの条件を
満たすｎ1、ｎ2を求めることで、Δｆを推定することが
でき、推定値を周波数情報ｆESTとしてを出力する。な
お、２つのＬＰＦ８ａ、８ｂの通過帯域幅は異なっても
良い。
【００２７】実施の形態４．図７は２系列の入力に時間
差を持たせて周波数推定を行う推定回路の構成図であ
る。ここでは、実施の形態２記載の周波数推定回路に時
間差回路としてセレクタ３０を適用する場合を例に説明
する。図８は２系列の入力に時間差を持たせる場合の動
作を説明する図、図９は動作を示すフローチャートであ
る。図７において、３０は２系列の入力に時間差を与え
るために設けられたセレクタであり、周波数推定回路５
および周波数演算回路（２）６３は実施の形態２に記載
されたものと同じである。
【００２８】動作について図８〜図９を参照して説明す
る。実施の形態２および実施の形態３においては、受信
信号を異なるサンプリングレートでサンプリングしてい
るが、ＤＦＴ回路２ａ、ＭＡＸサーチ回路３ａで処理さ
れるデータとＤＦＴ回路２ｂ、ＭＡＸサーチ回路３ｂで
処理されるデータは同時刻のものであった。ここで、Δ
ｆが時変でない場合、または、データをサンプリングし
ている間において変化しないような場合、２つの入力デ
ータ系列に時間差を持たせて作成する。セレクタ３０は
ＤＦＴ回路２ａ、ＭＡＸサーチ回路３ａ側を選択し（ス
テップ１１０）、データ系列１ａからｆ11を出力する
（ステップ１１１）。つぎに、セレクタ３０でＤＦＴ回
路２ｂ、ＭＡＸサーチ回路３ｂ側を選択し（ステップ１
１２）、データ系列１ｂからｆ12を出力する（ステップ
１１３）。図８はこの実施の形態でのデータ系列のＤＦ
Ｔ回路への入力の間引きに時間差を持たせる一例を示
す。このように入力データ系列に時間差を持たせること
によって、２つの入力データ系列のノイズの相関は、同
じ受信信号から作成する場合の相関に比べて小さくなる
ので、よりノイズの影響を小さくすることができ、誤検
出を減らし、かつ、より精度良くΔｆの推定を行うこと
ができる。
【００２９】実施の形態５．図１０は量子化されサンプ
リングされたデータ系列から一定間隔でデータを抽出し
新たなデータ系列を作成して周波数推定を行う周波数推
定回路の構成図である。４１は間引き回路である。この
間引き回路４１は入力データ系列１のサンプル数Ｎから
ａサンプルに１個づつ一定間隔でデータを抽出し、新た
にデータ系列２を作成する。ここで、ａはサンプル数Ｎ
の約数とする。その他の構成は、先の実施の形態で説明
したものと同等である。ここで、間引き回路４１、ＤＦ
Ｔ回路２及びＭＡＸサーチ回路からなる構成を間引き・
周波数検出回路５１と呼称する。
【００３０】動作について、図１１、図１２を参照して
説明する。間引き回路（１）４１ではサンプリング周期
ＴSでサンプリングされたデータ系列１のサンプル数Ｎ
からａサンプル毎に１個づつ一定間隔でデータを抽出し
て、サンプリング周期ａＴSの新たなデータ系列２を作
成する（ステップ１１５）。ＤＦＴ回路２では新たなデ
ータ系列２を時間軸信号から周波数軸信号に変換し（ス
テップ１１６）、２乗操作を行ってパワースペクトラム
を求める（ステップ１０３）。ＭＡＸサーチ回路３で
は、最大レベルを持つパワースペクトラムを検索し最大
値パワースペクトラムの周波数ｆ2を求め出力する（ス
テップ１１７）。ここで、データ系列１からａサンプル
毎にデータを抽出し新たなデータ系列２を作成しＤＦＴ
を行う場合とデータ系列１をそのままＤＦＴする場合に
ついて図１１で説明する。サンプリング周期ＴSでサン
プリングされたデータ系列１のＮサンプルについてみ
る。このデータ系列１からａ（ａはＮの約数）サンプル
数毎にデータを抽出しサンプリング間隔がａ倍となった
データ系列２を時間軸ー周波数軸変換した結果を、デー
タ系列１をそのまま時間軸ー周波数変換した結果と比べ
るとデータ系列２に対する観測範囲はデータ系列１に対
する観測範囲の１／ａ倍になる。しかし、周波数間隔は
データ系列１を時間軸ー周波数軸変換した場合と同じで
ある。
【００３１】図１３は、より具体的にａ＝４の場合の一
例を示す。図のように間引きによってデータ系列２に対
する観測範囲はデータ系列１に対する観測範囲の１／４
になっているが、実施の形態１のように折り返しを考慮
することで、データ系列１に対する観測範囲と同じ範囲
内のΔｆを推定することができる。すなわち、ＭＡＸ回
路３で検出された周波数をｆ2とすると、 ｆEST＝ｆ2＋ｍ・ｆS／ａ （５） ｍ：（ｆL≦ｆ2＋ｍ・ｆS／ａ≦ｆU）を満たす整数 と表すことができる。周波数演算回路６２は、式（５）
の演算を行い、ｆESTをΔｆを推定する周波数情報とし
て出力する。周波数演算回路６２では式（５）における
ｍを決定することができないので、複数個の候補を出力
することになる。
【００３２】実施の形態６．図１４はΔｆの存在範囲が
ほぼわかっており、Δｆの存在範囲外の成分をカットす
るようなＬＰＦを用いた周波数推定回路の構成図であ
る。図において、入力データ系列１、間引き・周波数検
出回路５１、周波数演算回路（３）６２は実施の形態５
に記載されたものと同じであり、ＬＰＦ８は実施の形態
３に記載されたものと同じである。
【００３３】動作について説明する。本実施の形態の場
合も実施の形態５と同様にして、周波数演算回路（３）
６２ではｆ2を用いてΔｆを推定するが、式（５）にお
いてｍの条件は ｍ：（｜ｆEST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数 となる。この条件を満たすようにｍを求め、ｆESTを周
波数情報として出力する。ここでも実施の形態１と同様
に、周波数演算回路（３）６２では式（５）におけるｍ
を決定することができないので、複数個の候補を出力す
ることになる。
【００３４】実施の形態７．図１５は入力データ系列を
２系列の間引き回路で間引いて周波数推定する周波数推
定回路の構成図である。図において、１は入力データ系
列、５１は間引き・周波数検出回路で前の実施の形態で
説明したものである。また、６１は間引き・周波数検出
回路５１の出力をもとに演算を行う周波数演算回路であ
る。ここで、図の構成を多入力周波数推定回路と呼称す
る。
【００３５】動作を図１６を参照して説明する。間引き
・周波数推定回路５１では、データ系列１から互いに素
となるような間隔ｐ、ｑでデータ抽出を行い、新たに２
つのデータ系列２（以下、各々データ系列２ａ、データ
系列２ｂ）を作成する（ステップ１２１）。そして、デ
ータ系列２ａ、データ系列２ｂに対してＤＦＴを行い、
最大値のパワースペクトラムから各々の周波数観測可能
な範囲内でΔｆに対応する周波数を検出する（ステップ
１２２）。検出された周波数を各々ｆ21、ｆ22とすれ
ば、折り返しを考慮することにより、Δｆの推定値は ｆEST＝ｆ21＋ｎ1・ｆS／ｐ （６） ｆEST＝ｆ22＋ｎ2・ｆS／ｑ ｎ1、ｎ2：（ｆL≦ｆEST≦ｆU）を満たす整数 と表すことができるので、式（７）を満たすｎ1、ｎ2を
求めることで、Δｆを推定することができる。 ｆ21＋ｎ1・ｆS／ｐ＝ｆ22＋ｎ2・ｆS／ｑ （７） 周波数演算回路（２）６３ではｆ21、ｆ22を用いて式
（７）を解くことにより、Δｆを推定し、推定値を周波
数情報ｆESTとしてを出力する（ステップ１２３）。こ
こでも実施の形態１と同様に、周波数推定部では式
（７）におけるｎ1、ｎ2を決定することができないの
で、複数個の候補を出力することになる。
【００３６】実施の形態８．図１７は、Δｆの存在範囲
がほぼわかっており、Δｆの存在範囲外の成分をカット
するようなＬＰＦ８を用いた多入力周波数推定回路の構
成図である。
【００３７】動作について説明する。実施の形態７と同
様にして周波数演算回路（２）６３では式（７）を用い
てΔｆの推定を行うが、式（７）において、ｎ1、ｎ2の
条件は、 ｎ1、ｎ2：（｜ｆEST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす
整数 となる。
【００３８】図１８により具体的な一例を示す。データ
系列１から３サンプル、４サンプル間隔でデータ抽出を
行い、新たに２つのデータ系列を作成し、これらのデー
タ系列に対してＤＦＴを行う。周波数観測範囲は各々、
全データを用いた場合の１／３、１／４となる（周波数
解像度は同じ）ので、ＬＰＦの通過帯域を観測範囲１と
し、図のように観測範囲１を｜ｆ｜≦60 Hzとすれば、
各々の観測範囲は｜ｆ｜≦20 Hz 、｜ｆ｜≦15 Hz とな
る。ここで、推定された周波数が各々 ｆ21＝１５ Ｈｚ ｆ22＝−５ Ｈｚ であったとすると、式（７）は １５＋ｎ1・４０＝−５＋ｎ2・３０ となる。周波数演算回路（２）６３は、式（７）を解く
ことにより、 ｎ1＝１ ｎ2＝２ となり ｆEST＝５５ Ｈｚ と求まる。
【００３９】実施の形態９．図１９は第８の発明の実施
の形態を示す周波数推定回路の構成図、図２０は動作を
説明する図、図２１は動作を示すフローチャートであ
る。図１９において、７０はＤＦＴ回路２およびＭＡＸ
サーチ回路３で構成される２次周波数推定回路（１）で
あり、６３は間引き・周波数検出回路で推定された周波
数情報を用いて、観測範囲１内のΔｆを推定し、複数個
の周波数情報を出力する周波数演算回路（４）である。
入力データ系列１、ＤＦＴ回路２、ＭＡＸサーチ回路３
および周波数演算回路（１）６０は実施の形態１に記載
されたものと同じであり、間引き・周波数検出回路５１
は実施の形態５に記載されたものと同じである。
【００４０】動作について図１９〜図２１を参照して説
明する。入力データ系列１から間引き・周波数検出回路
５１でａサンプル毎に所定間隔でデータを間引いてデー
タ系列２を作成し（ステップ１１５）、このデータ系列
２を時間軸ー周波数変換し最大パワーレベルのスペクト
ラムの周波数を求めｆ2として出力する（ステップ１１
８）。そして、このｆ2をもとに周波数演算回路６３で
演算を行い周波数情報をｆEST出力する（ステップ１２
０）。ここでは、周波数範囲１内ではａ個の候補が残る
ことになる。ここでは、更にこの折り返しを用いて周波
数範囲１外も観測しようとしているので、例えば観測範
囲１のｎ（ｎ：整数）倍の範囲を観測しようとした場合
には、Δｆの候補はａ×ｎ個となってしまう。よって以
下のような手法で候補を減らす。しかし、データ系列１
を用いれば、Δｆは観測範囲１内にあるので推定でき
る。したがって、ここでは、まず実施の形態２と同様に
して複数個のｆESTを求める。図２０にａ＝４の場合の
一例を示す。ＤＦＴ回路２では、周波数演算回路（４）
６３から出力されるｆESTをもとにΔｆに該当する４個
の周波数についてのみデータ系列１を用いて改めてＤＦ
Ｔを行い、パワースペクトルを求める。ＭＡＸサーチ回
路３では４個のパワースペクトルの中で最大となるもの
を検索し、パワースペクトルを最大にする周波数（図２
０中、左から２個目）を出力する。この周波数がｆ1で
ある。このように、２次周波数推定回路（１）７０を用
いることで候補の数を１／ａに減らすことができる。後
段の周波数演算回路（１）６０では、ｆ1を用いて式
（５）の演算を行い、観測範囲１外も含めてΔｆを推定
し、改めて推定値をｆESTとして出力する（ステップ１
０６）。ここでも前述したと同様に、周波数推定回路で
は式（５）におけるｍを決定することができないので、
複数個の候補を出力することになる。
【００４１】実施の形態１０．図２２は、Δｆの存在範
囲がほぼわかっており、Δｆの存在範囲外の成分をカッ
トするようなＬＰＦを用いた周波数推定回路の構成図で
ある。図２２は第６の発明の実施の形態を示す周波数推
定部の構成図である。図おいて、ＬＰＦ８は実施の形態
３に記載されたものと同じであり、入力データ系列１、
間引き・周波数検出回路５１、周波数演算回路（１）６
０、周波数演算回路（４）６３および２次周波数検出回
路（１）７０は実施の形態９に記載されたものと同じで
ある。動作について説明する。Δｆの存在範囲がほぼわ
かってるので、Δｆの存在範囲はＬＰＦの通過帯域内で
ある。したがって、周波数演算回路（１）６０での演算
はＬＰＦ８の通過帯域内で行えばよい。すなわち、周波
数演算回路（１）６０は、前述の式（５）においてｍの
条件は ｍ：（｜ｆEST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数 である演算を行って周波数情報ｆESTを出力する。
【００４２】実施の形態１１．図２３は第７の発明の実
施の形態を示す周波数検出回路（２）の構成図である。
図において、４４はサンプル個数がデータ系列１の１／
ｂ倍になるように、データ系列１から連続してデータを
抜き出し、新たにデータ系列３を作成する間引き回路
（２）、２１は間引き回路（２）４４および周波数検出
回路５で構成される周波数推定回路（２）である。周波
数検出回路５は実施の形態１に記載されたものと同じで
ある。
【００４３】動作について図２４を参照して説明する。
間引き回路（２）４４では、サンプル個数がデータ系列
１の１／ｂ倍になるように、データ系列１から連続して
データを抜き出してデータ系列３を作る。周波数推定回
路５ではデータ系列３に対して時間軸ー周波数軸変換を
行い最大値のパワースペクトラムの周波数を求めて、Δ
ｆを推定し、推定値をｆ3とする。図２４は、データ系
列１と間引きを行ってサンプル個数が１／ｂの新たに作
成したデータ系列３に対してそれぞれＤＦＴを行った結
果を比較した図である。図２３（ａ）はサンプリング周
期ＴSのＮ個のサンプルのデータ系列１である。また、
同図（ｂ）はデータ系列１から１／ｂ倍になるように連
続して間引いて作成されたデータ系列３である。このデ
ータ系列１とデータ系列３をそれぞれＤＦＴした結果が
同図（ｃ）および（ｄ）である。これはＤＦＴの性質で
ある。データ系列３のＤＦＴ結果は、観測範囲はデータ
系列１をＤＦＴした結果の１／ＴSと同じであるが、周
波数間隔はｂ倍のｂ／ＮＴSになる。従って、間引きに
より演算量は減少するが、周波数検出回路５における周
波数推定精度は、データ系列１に対してＤＦＴを行う場
合よりも悪くなるが、この実施の形態における周波数検
出回路（２）２１は大まかに周波数推定する場合に用い
るのに適している。
【００４４】実施の形態１２．図２５は第８の発明の実
施の形態を示す周波数検出回路の構成図である。図にお
いて、４４は間引き回路（２）、５は周波数検出回路、
７１は２次周波数検出回路（２）である。そして、この
構成を周波数検出回路（３）２２とする。図２６は動作
を説明する図、図２８は動作を示すフローチャートであ
る。図２５において、７１はＤＦＴ回路２およびＭＡＸ
サーチ回路３で構成される２次周波数推定回路（２）で
あり、間引き回路（２）４４および周波数推定回路５は
実施の形態１１に記載されたものと同じである。
【００４５】動作について図２５〜図２７を参照して説
明する。間引き回路（２）４４では、実施の形態１１と
同様にしてデータ系列１からデータを間引いて１／ｂ倍
になるようにデータ系列３を作る（ステップ１２７）。
周波数検出回路５ではデータ系列３に対してＤＦＴを行
い最大パワーレベルのスペクトラムの周波数を求め周波
数情報ｆ3を出力する（ステップ１２８）。２次周波数
推定回路（２）７１ではデータ系列３のＤＦＴ結果をも
とに推定されたｆ3と入力データ系列１からｆ3近傍につ
いてのみ再びＤＦＴを行い周波数推定結果を周波数情報
ｆESTとして出力する（１２９）。図２６にｂ＝４の場
合の一例を示す。図のように周波数検出回路５のＤＦＴ
結果は間引きによって周波数間隔は４倍になっているの
で、２次周波数検出回路（２）はｆ3近傍の周波数（図
２６では、ｆ3−１〜ｆ3＋１の計９個の周波数）につい
てデータ系列１を用いて改めて推定を行う。２次推定で
は周波数間隔は１／４になっているので、データ系列３
を用いる場合より、高精度で推定することができる。
【００４６】実施の形態１３．図２８は、前述の実施の
形態１２を実施の形態１に適用した周波数推定回路の構
成図である。図において、１は入力データ系列、２２は
周波数検出回路（３）２２、６０は周波数演算回路
（１）である。また、図２９は動作を示すフローチャー
トである。
【００４７】動作について説明する。周波数検出回路
（３）２２は入力データ系列１からデータを間引いてデ
ータ系列１のサンプル数Ｎに対してサンプル数が１／ｂ
になるようにデータ系列３を作成し（ステップ１２
７）、このデータ系列３に対して時間軸ー周波数軸変換
を行い最大パワーレベルのスペクトラムの周波数を求
め、ｆ3を求める（ステップ１２８）。そして、ｆ3の近
傍についてのみ再びＤＦＴを行い周波数情報をｆESTと
して出力する（ステップ１２９）。周波数演算回路
（１）６０では、折り返しを考慮し、実施の形態１と同
様にしてΔｆを推定し、周波数情報ｆESTを推定する
（ステップ１３０）。
【００４８】実施の形態１４．図３０はこの発明の実施
の形態を示す周波数推定回路の構成図である。ここで
は、実施の形態１１または実施の形態１２で説明した周
波数検出回路を実施の形態１０記載の周波数推定回路に
適用する場合を例に説明する。図において、入力データ
系列１、周波数演算回路（１）６０、周波数演算回路
（４）６３および２次周波数推定回路（２）７１は実施
の形態１０に記載されたものと同じであり、間引き回路
（１）４１は実施の形態５に記載されたものと同じであ
り、周波数推定回路５、間引き回路（２）４４は実施の
形態１１に記載されたものと同じである。
【００４９】動作について図３０を参照して説明する。
データ系列１を間引き回路（１）４１および間引き回路
（２）４４に通すことで、新たなデータ系列を作成す
る。このデータ系列にＤＦＴを行うと、ＤＦＴ結果は前
に述べたＤＦＴの性質１および性質２の両方を適用でき
ることになるので、周波数推定回路５で推定される周波
数はデータ系列１にＤＦＴを行った結果と比較すると、
演算量は少なくなっているが、推定されたΔｆは観測範
囲２内に縮退しかつ解像度は悪い。よって２次周波数推
定回路（２）７１では、周波数演算回路（４）６５で推
定された周波数近傍について、データ系列１を用いて改
めて推定を行い、周波数情報ｆESTを推定する。ここ
で、間引き回路（１）４１と間引き回路（２）４４の順
序はどちらが前でも良く、また両者の間引きを同時に行
っても良い。
【００５０】実施の形態１５．図３１はこの発明の実施
の形態を示す周波数推定回路の構成図である。この実施
の形態は、実施の形態７の周波数推定回路に実施の形態
１２記載の２次周波数検出回路を適用した場合の実施の
形態である。図において、間引き・周波数検出回路５
１、周波数演算回路（２）６３および多入力周波数推定
回路２８は実施の形態７に記載されたものと同じであ
り、２次周波数推定回路（２）７１は実施の形態１２に
記載されたものと同じであり、周波数演算回路（１）４
は実施の形態１に記載されたものと同じである。
【００５１】動作について図３１を参照して説明する。
入力データ系列１は、二つの間引き・周波数検出回路５
１で互いに素となるような間隔でデータを間引いてデー
タ系列２を作成する。それぞれのデータ系列に対し時間
軸周波数変換を行いデータ系列２のパワースペクトルを
最大にする周波数の近傍の周波数や、パワースペクトル
の大きい方からの幾つかのパワースペクトルに対応する
周波数をｆ21、ｆ22として出力する。このｆ21、ｆ22に
基づいて周波数演算回路６１は式（７）の演算を行い、
複数の周波数情報ｆ1を出力する。そして、２次周波数
推定回路（２）７１では、入力データ系列１を時間軸周
波数軸変換した結果に対し、周波数演算回路６１からの
周波数情報ｆ１の近傍のパワースペクトラムを求めて最
大値パワースペクトラムの周波数を出力する。周波数演
算回路（１）６０では、この周波数情報に基づいて観測
範囲１以外の推定を行うため式（２）の演算を行い、推
定した周波数情報ｆESTを出力する。
【００５２】実施の形態１６．図３２は、周波数オフセ
ットがほぼわかっている場合の、前述の実施の形態にＬ
ＰＦ８を備えた実施形態である。
【００５３】動作について図３２を説明する。多入力周
波数検出回路２８、２次周波数検出回路（２）７１の動
作は前述の実施の形態と同じである。本実施の形態場合
にはキャリアの存在範囲がほぼわかっているので、入力
データ系列を１をサンプリングしているサンプリング周
期で決まる観測範囲内の周波数推定でよい。したがっ
て、周波数演算回路（１）は多入力周波数検出回路２８
の出力情報に基づいて式（２）の演算においてｍの条件
は ｍ：（｜ｆEST｜≦ＬＰＦの通過帯域）を満たす整数 について演算を行いｆESTを出力する。
【００５４】実施の形態１７．図３３は、周波数検出回
路に周波数補間を備えた周波数検出回路の構成図であ
る。図は実施の形態１の検出回路に周波数補間回路を適
用した実施形態を示す。
【００５５】動作について説明する。ＤＦＴ回路２およ
びＭＡＸサーチ回路３では、データ系列１のパワースペ
クトルを用いて周波数推定を行う。ここで、従来はパワ
ースペクトルを最大とする周波数を周波数情報ｆ1とし
て出力していたが、ＤＦＴの結果、観測できる周波数は
離散値であるので、Δｆが周波数観測点と一致しない場
合には、推定誤差を生じる。このため、さらに精度をあ
げて推定するため最大値パワースペクトラムから求めら
れたＭＡＸサーチ回路３の出力周波数に対して補間を行
う。ここでの補間は一例としてラグランジェの２次補間
を用いる。図３４に補間の動作を説明する図を示す。図
において、ｆ1が最大になったとする。周波数補間回路
２０では、ｆ1における電力値と、ｆ1に隣接する２点
（ｆ1−１、ｆ1＋１）各々における電力値の３つの電力
値に対して補間を行い、本来電力がピークとなるはずの
周波数を推定する。周波数補間回路２０はこのようにし
て補間を行い、補間により求まった周波数を改めてｆ1
として出力する。
【００５６】実施の形態１８．図３５は、以上説明して
きた周波数推定回路を適用した第１１の発明の実施の形
態を示すＡＦＣ回路の構成図である。図において、１は
入力データ系列、４は周波数推定回路で実施の形態１で
説明した推定回路を適用している。７は受信信号を補正
する周波数補正部、２９は同期判定を行う判定回路であ
る。
【００５７】つぎに動作について図３６の動作フローチ
ャートを参照しながら説明する。周波数推定回路４では
入力データ系列１を時間軸ー周波数軸変換しパワースペ
クトルを求め最大パワーを持つスペクトラムの周波数を
求めて、所定の式（この場合は式（２）となる）で周波
数演算を行ってΔｆを推定し複数個の周波数情報ｆEST
を出力する（ステップ１３２）。周波数補正部７では複
数個の周波数情報ｆESTを用いて入力される入力データ
系列１からΔｆを除去し（ステップ１３３）、複数個の
復調データ系列を作成する。判定回路２９では、周波数
補正部から出力される複数個の復調データ系列を用いて
周波数の同期を判定し（ステップ１３４）、周波数補正
部へ判定結果を出力する。ここで、周波数補正部７につ
いてさらに詳細に説明する。図３７は周波数補正部７の
構成の一例を示す図である。ｆEST−Δθ変換器８１で
は、周波数推定回路４から出力されたｆESTをもとにΔ
θを求める。逆位相発生回路８２では、ｆE ST−Δθ変
換器８１で求められたΔθを用いて各サンプル点の位相
逆回転量を求める。位相逆回転回路８３では、受信デー
タ系列１と、各データに対応する回転量をもとに受信デ
ータ系列の位相変動量を除去する。これにより、Δｆは
除去される。そして、Δｆが除去された受信信号を復調
データとして判定回路２９と後段の復調部へ出力する。
つぎに、複数個の周波数情報ｆESTを用いて受信信号１
からΔｆを除去し、複数個のデータ系列を作成する。Δ
ｆ除去の方法の一例を述べる。受信信号はパイロット信
号（無変調信号）であるので、Δｆ＝０の場合では、図
３８に示すように受信信号の位相はサンプル時刻
（ＴS）によらず０になる。しかし、Δｆ≠０の場合で
は、受信信号の位相は図３９に示すように時間とともに
変化し、その位相変化量Δθは Δθ＝Δｆ＊３６０＊ＴS Δθ：１サンプル当たりの位相変動量（度） Δｆ：推定された周波数オフセット（Ｈｚ） ＴS：サンプル周期（秒） と表すことができる。従って、周波数推定回路で推定さ
れた周波数情報ｆESTとサンプル周期ＴS用いてΔθを求
めれば位相変化量がわかるので、各シンボルにおける位
相変化量を戻してやれば、各サンプル点の位相は０にな
る。従って、周波数補正部７では、周波数推定回路４で
推定されたｆESTをもとにΔθを求める。そして、複素
乗算器を用いて図４０のように各サンプル点の位相を補
正する。そして、この補正されたデータ系列を後段へ出
力する。
【００５８】ここで判定方法の一例を以下に述べる。こ
こでは、ＵＷ検出のような既知パターン検出を行う。Δ
ｆの存在範囲は一般に有限（ｆL≦Δｆ≦ｆU）であるの
で、式（２）におけるｍは有限個である。ここで、周波
数推定回路４が出力する複数の周波数情報はＫ個である
とし、それらの周波数情報をｆEST1〜ｆESTKとする。周
波数補正部７では、受信信号からｆEST1に対応するΔｆ
を受信信号から除去した復調データ系列を作成し、判定
回路２９へ出力する。判定回路２９では、その復調デー
タ系列中からＵＷ等、そのシステムにおいて用いられて
いる既知パターン検出を行う。既知パターンが検出でき
ない場合には、判定回路２９は周波数補正部７に不検出
信号を出力する。周波数補正部７では不検出信号を受け
取ったら、つぎの周波数情報ｆEST2に対応するΔｆを受
信信号から除去した復調データ系列を出力する。これを
既知パターンが検出されるまで順次繰り返す。
【００５９】既知パターンが検出できた場合には、判定
回路２９は周波数補正部７に検出信号を出力する。周波
数補正部７では検出信号を受け取ったら、対応する周波
数で補正する周波数を固定し、以後この周波数で補正を
行う。Ｋ個の候補全てについて既知パターン不検出の場
合にはＡＦＣ動作を失敗したとする。
【００６０】従来のＡＦＣ回路では、観測可能な範囲内
でしかΔｆの推定を行うことができなかった。従って、
ノイズ等の影響が無い場合でも、Δｆが大きく、観測可
能な範囲外の場合には周波数推定を行うことができない
という欠点があった。しかし、本発明では観測可能な範
囲は無限であるので、ノイズ等の影響が無い場合ではΔ
ｆを必ず推定でき、精度の良い安定した同期確立が得ら
れる。
【００６１】その他の実施の形態１ 実施の形態９および実施の形態１０においては、データ
系列２を用いて観測範囲２内でΔｆを推定した後に、周
波数演算回路（１）６０において観測範囲１内での複数
個のΔｆの候補を推定し、２次周波数推定回路（１）７
０においては、この複数個の周波数についてのみ改めて
ＤＦＴを行い、観測範囲１内のｆESTを決定している
が、ＤＦＴの性質１を用いるにあたり、ａがサンプル数
Ｎの約数であるという条件があった。ここでは、ａがサ
ンプル数Ｎの約数でない場合について考える。図４１に
ａがサンプル数Ｎの約数でない場合のＤＦＴ結果の図を
示す。動作について図４１を参照して説明する。ａがサ
ンプル数Ｎの約数でない場合には、Ｎはａで割り切れな
いことになるので、１サンプル目からａ個間隔でデータ
抽出を行うと、データ末尾においてｄ個（ｄ＜ａ）デー
タが余ることになるので、ＤＦＴを行う場合の観測時間
長は短くなり、観測時間長は式（８）のように表され
る。 Ｎ′・ＴS＝（Ｎ−ｄ）・ＴS （８） この結果、周波数間隔は大きくなり、周波数間隔は式
（９）のように表される。 １／（Ｎ′・ＴS）＝１／｛（Ｎ−ｄ）・ＴS｝ （９） このように、データ系列２をＤＦＴした結果の周波数観
測点は、データ系列１をＤＦＴした周波数観測点と異な
ることになるので、２次周波数推定回路（１）７０にお
いては、データ系列２を用いた推定値ｆESTに対応する
周波数は観測できない。よって、このような場合には、
２次周波数推定回路（１）７０はｆEST近傍の複数の観
測点について改めてデータ系列１を用いてＤＦＴを行
う。
【００６２】その他の実施の形態２ 実施の形態７および実施の形態８においても、ＤＦＴの
性質１を用いるにあたり、ａがサンプル数Ｎの約数であ
るという条件があった。ここでは、ａがサンプル数Ｎの
約数でない場合について考える。間引き回路４１の間引
き間隔ａの片方または両方がＮの約数でない場合、その
周波数間隔は式（９）のようになるので、２つの間引き
・周波数推定回路から出力される推定値ｆ21、ｆ22は各
々異なる周波数間隔での推定値となるので、式（５）を
満たすｎ1、ｎ2は存在しない。よって、このような場合
は周波数演算回路（２）６３では、式（５）を変形した
式（１０）を用いてｎ1、ｎ2を求める。 ｆ21＋ｎ1・ｆ／ｐ≒ｆ22＋ｎ2・ｆ／ｑ （１０）
【００６３】その他の実施の形態３ 実施の形態１８においては、ＡＦＣはフィードフォワー
ド型で構成しているが、これをフィードバック型で構成
しても良い。この場合の構成例を図４２に示す。図４２
において、１８はダウンコンバート（以下、Ｄ／Ｃ）用
の発振器出力と入力された受信信号との乗算を行い、受
信信号からΔｆを除去するためのミキサ、１９は周波数
推定部４から出力される周波数情報ｆESTに対応する周
波数をミキサ１８に出力するＤ／Ｃ用発振器であり、入
力端子１、周波数推定部４および判定回路２９は実施の
形態１８に記載されたものと同じである。
【００６４】実施の形態１８と同様にして周波数推定部
４では入力信号からΔｆを推定し、複数個の周波数情報
を出力する。Ｄ／Ｃ用発振器１９では周波数情報に対応
する周波数を出力し、ミキサ１８ではＤ／Ｃ用発振器１
９の出力と入力された受信信号との乗算を行い、受信信
号からΔｆを除去する。判定回路２９では、ミキサー１
８から出力される復調データ系列を用いて周波数の同期
を判定し、周波数補正部へ判定結果を出力する。以降、
実施の形態１８と同様にして周波数同期の判定を行う。
【００６５】その他の実施の形態４ 実施の形態２〜実施の形態４、実施の形態７、実施の形
態８、実施の形態１５、実施の形態１６の周波数推定に
おいては、一例として、２系列の処理を行っているが、
この系列数を上げることで、誤検出を減らし、かつ、よ
り精度良くΔｆ推定を行うことができる。また、これら
の実施の形態においては、処理を並列に行っていたが、
処理時間に問題がない場合では、バッファ等を用いるこ
とで、１つの間引き・周波数推定回路で複数回処理を行
うことでも実現できる。これにより、間引き・周波数推
定回路は１つで良いことになるので、構成を簡単にする
ことができる。
【００６６】その他の実施の形態５ 実施の形態３、実施の形態６、実施の形態８、実施の形
態１０、実施の形態１４、実施の形態１６においては信
号帯域外の成分を除去するためにＬＰＦを備えるが、折
り返し雑音や観測したい範囲内での雑音が無視できる程
小さい（Ｓ／Ｎが非常に良い）場合では、これらＬＰＦ
は不要である。これにより、構成を簡単にすることがで
きる。
【００６７】その他の実施の形態６ 実施の形態１８においては、既知パターンが検出される
までｆEST1〜ｆESTKについて周波数補正処理と判定処理
を順次繰り返していたが、周波数オフセットΔｆの分布
に何等かの特徴がある場合には、その特徴に合わせた順
番で処理を行ってもよい。例えば、Δｆが殆ど０近傍に
あるような分布の場合では０に近いｆES Tに対応する周
波数でまず処理を行い、順次０から遠ざかるようにｆ
ESTを選択し、処理を行えば良い。これにより、本来の
Δｆを探す時間が短くなり、同期確立時間を短くするこ
とができる。
【００６８】その他の実施の形態７ 実施の形態１８においては、既知パターンが検出された
ら残りの候補については周波数補正処理と判定処理は行
っていない。しかし、ノイズ等の影響により誤検出の可
能性もあるので、ある周波数で既知パターンが検出でき
た場合でも、残りの候補についても周波数補正処理と判
定処理を行う。もし、既知パターンが検出できた候補が
１つの場合には、周波数補正部７では検出信号を受け取
ったら、対応する周波数で補正する周波数を固定し、以
後この周波数で補正を行う。もし、複数個の候補に対し
て既知パターンが検出された場合には、周波数の決定は
後段の復調部に任せる等の処理を行う。これにより、ノ
イズ等による誤検出を抑えることができ、より精度良く
Δｆの推定を行うことができる。また、この実施の形態
では実施の形態１を適用した場合のＡＦＣ回路について
説明したが、実施の形態２乃至１７の周波数推定回路を
適用しても同様にノイズ等による誤検出を抑えることが
でき、より精度良くΔｆの推定を行うことができること
は言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、時間軸
ー周波数軸変換を行い最大パワースペクトルの周波数か
ら複数のΔｆの候補の周波数情報の推定を行うように構
成したので、本来観測できない範囲（観測可能な範囲
外）の周波数を観測することができるため、従来方式と
同じデータ数でより広い周波数範囲を観測することがで
きる効果がある。
【００７０】また、異なったサンプリングレートでサン
プルされた複数個のデータ系列を用いて、異なった観測
範囲内で周波数推定を行い、複数個の周波数情報に折り
返しを考慮することで、より少ないデータ数で本来の観
測範囲内のΔｆを推定することができ、更に、折り返し
を考慮することで、従来方式と同じデータ数でより広い
周波数範囲を観測することができる効果がある。
【００７１】また、更に周波数推定に用いる２つのデー
タ系列に時間差を持たせて周波数推定する構成にしたの
で、２つのデータ系列のノイズの相関は、同じデータ系
列１から間引く場合の相関に比べて小さくなるので、よ
りノイズの影響を小さくすることができ、誤検出を減ら
し、かつ、より精度良くΔｆの推定を行うことができる
という効果がある。
【００７２】また、間引き回路で入力データ系列のデー
タを間引いて周波数推定を行うを用いることで、従来方
式より少ないデータ数で観測範囲内のΔｆを推定するこ
とができ、更に、折り返しを考慮することで第１の発明
と同様の効果を得ることができる。
【００７３】以上のように、第５の発明によれば、間引
き回路を複数個用いて異なった観測範囲内で周波数推定
を行い、複数個の周波数情報に折り返しを考慮すること
で、より少ないデータ数で本来の観測範囲内のΔｆを推
定することができ、更に、折り返しを考慮することで第
１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００７４】以上のように、第６の発明によれば、第４
の発明と同様の効果を得ることができ、更に、全データ
を用いて改めて周波数推定を行うことで周波数候補を１
つにすることができる。更に、折り返しを考慮すること
で第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００７５】以上のように、第７の発明によれば、間引
き回路を用いることで、少ないデータ数で大まかに周波
数推定を行うことができる。
【００７６】また、データ系列から間引いて少ないデー
タ数で周波数推定を行った後に、改めて全データを用い
て周波数推定を行う構成としたので、少ない処理量で解
像度のよい周波数推定を行うことができる効果がある。
【００７７】また、周波数推定回路における周波数検出
結果に周波数補間を行うように構成したので、より精度
よく周波数推定が行えるという効果がある。
【００７８】また、受信信号を復調するＡＦＣ回路にお
いて、入力データ系列から周波数オフセットΔｆの複数
の推定周波数情報で同期判定を行うようにしたので、広
い範囲にわたって推定でき精度の良い安定した同期確立
が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す周波数推定回路
の構成図である。
【図２】折り返しを考慮した周波数推定の動作を示す図
である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す周波数推定回路
の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２を示す周波数推定回路
の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２の動作を示す図であ
る。
【図６】この発明の実施の形態３を示す周波数推定回路
の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４を示す周波数推定回路
の構成図である。
【図８】間引きに時間差を持たせる一例を示す図であ
る。
【図９】この発明の実施の形態４の周波数推定回路の動
作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態５を示す周波数推定回
路の構成図である。
【図１１】データ系列１、データ系列２を用いたＤＦＴ
結果を比較する図である。
【図１２】この発明の実施の形態５の周波数推定回路の
動作を示すフローチャートである。
【図１３】データ系列２を用いてＤＦＴを行い、データ
系列１の観測範囲内の周波数推定を行う方法を示す図で
ある。
【図１４】この発明の実施の形態６を示す周波数推定回
路の構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態７を示す周波数推定回
路の構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態７の周波数推定回路の
動作を示すフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態８を示す周波数推定回
路の構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態８の動作を示す図であ
る。
【図１９】この発明の実施の形態９を示す周波数推定回
路の構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態９の周波数推定回路の
動作を説明する図である。
【図２１】この発明の実施の形態９の周波数推定回路の
動作を示すフローチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態１０を示す周波数推定
回路の構成図である。
【図２３】この発明の実施の形態１１を示す周波数検出
回路（２）の構成図である。
【図２４】データ系列１、データ系列３を用いたＤＦＴ
結果を比較する図である。
【図２５】この発明の実施の形態１２の周波数検出回路
（３）の構成図である。
【図２６】この発明の実施の形態１２の動作を示す図で
ある。
【図２７】この発明の実施の形態１２の周波数検出回路
（３）の動作を示すフローチャートである。
【図２８】この発明の実施の形態１３を示す周波数推定
回路の構成図である。
【図２９】この発明の実施の形態１３の周波数推定回路
の動作を示すフローチャートである。
【図３０】この発明の実施の形態１４を示す周波数推定
回路の構成図である。
【図３１】この発明の実施の形態１５を示す周波数推定
回路の構成図である。
【図３２】この発明の実施の形態１６を示す周波数推定
回路の構成図である。
【図３３】この発明の実施の形態１７を示す周波数検出
回路（４）の構成図である。
【図３４】補間の動作を説明する図である。
【図３５】この発明の実施の形態１８を示すＡＦＣ回路
の構成図である。
【図３６】この発明のＡＦＣ回路の動作フローを示す図
である。
【図３７】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の構成
図である。
【図３８】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の動作
を説明する図である。
【図３９】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の動作
を説明する図である。
【図４０】この発明のＡＦＣ回路の周波数補正部の動作
を説明する図である。
【図４１】ａがサンプル数Ｎの約数でない場合のＤＦＴ
結果の図である。
【図４２】この発明のフィードバック型ＡＦＣの構成例
である。
【図４３】従来のＡＦＣ回路の構成図である。
【図４４】無変調信号のパワースペクトルの例を示す図
である。
【図４５】サンプリングされた受信信号にＤＦＴを行っ
た結果を示す図である。
【図４６】フーリエ変換による折り返しを説明する図で
ある。
【図４７】ＬＰＦの伝達関数の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 入力データ系列、２ ＤＦＴ回路、３ ＭＡＸサー
チ回路、４ 周波数推定部、５ 周波数推定回路、７
周波数補正部、８ ＬＰＦ、１８ ミキサ、１９ Ｄ／
Ｃ用発振器、２０ 周波数補間回路、２１ 周波数推定
回路２、２２周波数推定回路３、２５ 周波数推定回路
４、２８ 多入力周波数推定回路、２９ 判定回路、３
０ セレクタ、４１ 間引き回路１、４４ 間引き回路
２、５１ 間引き・周波数推定回路１、６０ 周波数演
算回路１、６３ 周波数演算回路２、６４ 周波数演算
回路３、６５ 周波数演算回路４、７０ ２次周波数推
定回路１、７１ ２次周波数推定回路２、１０１ 逓倍
器、１０２ 分周器、１０３ 周波数推定回路。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受信信号を時間軸上でサンプリングし得
    られたデータ系列を周波数軸上のパワースぺクトラムに
    変換する時間軸ー周波数軸変換回路と前記変換されたパ
    ワースぺクトラムの最大値に対応する周波数を上記サン
    プリング周波数から決まる観測可能な周波数範囲で求め
    るＭＡＸサーチ回路から成る周波数検出回路と、 前記周波数検出回路で求められた前記周波数に基づいて
    受信信号のキャリアのオフセット周波数を推定し周波数
    情報を出力する周波数演算回路とを備えたことを特徴と
    する周波数推定回路。
  2. 【請求項２】 受信信号を異なるサンプリングレートで
    サンプリングし得られた複数のデータ系列をそれぞれの
    データ系列に対応して周波数軸上のパワースぺクトラム
    に変換する時間軸ー周波数軸変換回路と前記変換された
    パワースぺクトラムの最大値に対応する周波数を求める
    ＭＡＸサーチ回路から成る周波数検出回路と、 前記周波数検出回路で求められた前記周波数に基づいて
    受信信号のキャリアのオフセット周波数を推定し周波数
    情報を出力する周波数演算回路とを備えたことを特徴と
    する周波数推定回路。
  3. 【請求項３】 前記異なるサンプリングレートでサンプ
    リングして得られた複数のデータ系列に時間差を与えた
    後時間軸ー周波数変換を行うことを特徴とする請求項２
    記載の周波数推定回路。
  4. 【請求項４】 サンプリングされた入力データ系列から
    ａ（整数）サンプル毎に所定間隔でデータを間引いて新
    たなデータ系列を生成する間引き回路と前記間引き回路
    の出力データ系列を周波数軸上のパワースペクトラムに
    変換する時間軸ー周波数軸変換回路と前記変換されたス
    ぺクトラムの最大値に対応する周波数を求めるＭＡＸサ
    ーチ回路から成る周波数検出回路と、 前記周波数検出回路の出力周波数に基づいて受信信号の
    キャリアのオフセット周波数を演算により推定し周波数
    情報を出力する周波数演算回路とを備えたことを特徴と
    する周波数推定回路。
  5. 【請求項５】 サンプリングされた入力データ系列から
    夫々異なる間隔でデータを間引いて新たな異なるデータ
    系列を生成する複数の間引き回路と、前記複数の間引き
    回路の出力データ系列に対応して時間軸信号から周波数
    軸信号へ変換する時間軸ー周波数軸変換回路と、前記時
    間軸ー周波数軸変換回路の出力に対応してパワースペク
    トルの最大値を検索し、その周波数を求めるＭＡＸサー
    チ回路とで構成される周波数検出回路と、 前記新たなデータ系列に対応する前記周波数検出回路の
    出力周波数に基づいてキャリアのオフセット周波数を演
    算により推定し周波数情報を出力する周波数演算回路と
    を備えたことを特徴とする周波数推定回路。
  6. 【請求項６】 入力データ系列からａサンプル毎に所定
    間隔で間引いて新たなデータ系列を生成する間引き回路
    と、前記新たなデータ系列を時間軸信号から周波数軸信
    号に変換しパワースペクトルを求める第１の時間軸ー周
    波数軸変換回路と、前記求められたパワースペクトルの
    最大値を検索し対応する周波数を求める第１のＭＡＸサ
    ーチ回路から成る第１の周波数検出回路と、 前記第１の周波数検出回路で求められた前記周波数に基
    づいてキャリアのオフセット周波数を演算により推定し
    周波数情報を出力する第１の演算回路と、 前記入力データ系列を時間軸ー周波数軸変換し前記第１
    の周波数演算回路の周波数情報に該当する周波数のパワ
    ースペクトラムを求める第２の時間軸ー周波数軸変換回
    路と、前記第２の時間軸ー周波数軸変換回路の出力パワ
    ースペクトラムの最大値を検索し対応する周波数を求め
    る第２のＭＡＸサーチ回路から成る第２の周波数検出回
    路と、 前記第２の周波数検出回路の出力周波数に基づいてキャ
    リアのオフセット周波数を演算により推定し周波数情報
    を出力する周波数演算回路とを備えたことを特徴とする
    周波数推定回路。
  7. 【請求項７】 サンプリングされた入力データ系列から
    サンプリング個数が入力データ系列の１／ｂ（自然数）
    になるよう入力データ系列から連続してデータを抜き出
    して新たなデータ系列を生成する間引き回路と、前記間
    引き回路で生成された新たなデータ系列を時間軸信号か
    ら周波数軸信号に変換しパワースペクトラムを求める時
    間軸ー周波数軸変換回路と、前記時間軸ー周波数軸変換
    回路で求められたパワースペクトルの最大値を検索し対
    応する周波数を求めるＭＡＸサーチ回路からなる周波数
    検出回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至６記載
    の周波数推定回路。
  8. 【請求項８】 サンプリングされた入力データ系列から
    サンプリング個数が入力データ系列の１／ｂ（自然数）
    になるよう入力データ系列から連続してデータを抜き出
    して新たなデータ系列を生成する間引き回路と、前記間
    引き回路で生成された新たなデータ系列を時間軸信号か
    ら周波数軸信号に変換しパワースペクトラムを求める第
    １の時間軸ー周波数軸変換回路と、前記時間軸ー周波数
    軸変換回路で求められたパワースペクトルの最大値を検
    索し対応する周波数を求める第１のＭＡＸサーチ回路
    と、前記入力データ系列を時間軸信号から周波数軸信号
    に変換し前記第１のＭＡＸサーチ回路で求められた周波
    数情報の近傍の周波数のパワースペクトラムを求める第
    ２の時間軸ー周波数軸変換回路と、前記第２の時間軸ー
    周波数軸変換回路のパワースペクトラムの最大値を検出
    し対応する周波数を求める第２のＭＡＸサーチ回路とか
    ら成る周波数検出回路を備えたことを特徴とする請求項
    １乃至６記載の周波数推定回路。
  9. 【請求項９】 サンプリングされた入力データ系列から
    それぞれ異なる間隔でデータを間引いて新たな異なるデ
    ータ系列を作成する第１および第２の間引き回路と、前
    記第１および第２の間引き回路の出力データ系列に対し
    て時間軸信号から周波数軸信号に変換しパワースペクト
    ルを求める第１および第２の時間軸ー周波数軸変換回路
    と、前記第１および第２の時間軸ー周波数軸変換回路の
    出力パワースペクトルの最大値を検索し周波数を求める
    第１および第２のＭＡＸサーチ回路と、前記第１および
    第２のＭＡＸサーチ回路の出力周波数に基づいて演算す
    る第１の周波数演算回路とからなる多入力周波数検出回
    路と、 前記入力データ系列を時間軸信号から周波数軸信号に変
    換し前記多入力周波数検出回路の出力周波数近傍のパワ
    ースペクトルを求める第２の時間軸ー周波数軸変換回路
    と、前記求められたパワースペクトルの最大値を検索し
    その周波数を出力する第３のＭＡＸサーチ回路とからな
    る２次周波数検出回路と、 前記２次周波数検出回路の出力周波数に基づいて受信信
    号のキャリアのオフセット周波数を演算により推定し周
    波数情報を出力する第２の周波数演算回路とを備えたこ
    とを特徴とする周波数推定回路。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜請求項９記載の周波数推定
    回路において、周波数検出回路の出力が周波数補間され
    ることを特徴とする周波数推定回路。
  11. 【請求項１１】 受信信号から、送信信号を復調する復
    調器において、受信信号のパワースペクトルに基づいて
    キャリアのオフセット周波数Δｆを推定する請求項１乃
    至請求項７又は請求項９又は請求項１０記載のいづれか
    の周波数推定回路と、前記周波数推定回路から出力され
    る複数個の周波数情報に基づいて前記受信信号から前記
    周波数オフセットΔｆを除去して複数個の復調データ系
    列を作成する周波数補正部と、前記周波数補正部から出
    力される複数個の復調データ系列を用いて周波数の同期
    を判定する判定回路と、 を備えたことを特徴とするＡＦＣ回路。
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