特許 5770077 周波数オフセット除去回路及び方法並びに通信機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5770077

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】周波数オフセット除去回路及び方法並びに通信機器

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/14 20060101AFI20150806BHJP

【ＦＩ】

   H04L27/14 Z

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-270208(P2011-270208)

(22)【出願日】2011年12月9日

(65)【公開番号】特開2013-123105(P2013-123105A)

(43)【公開日】2013年6月20日

【審査請求日】2014年10月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079119

【弁理士】

【氏名又は名称】藤村 元彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147728

【弁理士】

【氏名又は名称】高野 信司

(72)【発明者】

【氏名】水野 光太郎

【審査官】 羽岡 さやか

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３２５１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９８５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−５５２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−７１８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−６９６５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ２７／００−２７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースバンド信号の周波数オフセットを除去する周波数オフセット除去回路であって、
前記ベースバンド信号の周波数レベルを０．５シンボル間隔でサンプリングして一連のサンプルレベルを得るサンプリング部と、
前記サンプルレベル中の任意の第1の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第1の差分絶対値として複数算出する第1の差分絶対値算出部と、
前記サンプルレベル中の、前記第1の周波数レベルから０．５シンボル後の第2の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第2の差分絶対値として複数算出する第2の差分絶対値算出部と、
前記第1及び第2の差分絶対値の算出に用いられた前記サンプルレベルの平均値を算出する平均値算出部と、
前記第1の差分絶対値が予め設定された第1の判定値よりも大きく、且つ前記第2の差分絶対値が予め設定された第2の判定値よりも小さい場合に、前記平均値算出部にて算出された前記平均値を前記周波数オフセットとして設定する周波数オフセット保持部と、
を有することを特徴とする周波数オフセット除去回路。

【請求項2】

複数の前記第1の差分絶対値の全てが前記第1の判定値よりも大きい場合に、前記周波数オフセットを算出することを特徴とする請求項１に記載の周波数オフセット除去回路。

【請求項3】

複数の前記第２の差分絶対値の全てが前記第２の判定値よりも小さい場合に、前記周波数オフセットを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の周波数オフセット除去回路。

【請求項4】

ベースバンド信号の任意の第1のタイミングにおける周波数レベルを第1の周波数レベルとし、前記第1のタイミングを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第1の差分絶対値として複数算出する第1の差分絶対値算出ステップと、
前記第１のタイミングから０．５シンボル後の第２タイミングにおける前記ベースバンド信号の周波数レベルを第２の周波数レベルとし、前記第２のタイミングを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第２の差分絶対値として複数算出する第２の差分絶対値算出ステップと、
前記第1の差分絶対値が予め設定された第1の判定値よりも大きく、且つ前記第2の差分絶対値が予め設定された第2の判定値よりも小さい場合に、前記第１の差分絶対値の算出に用いた周波数レベルの平均値としての第１の平均値、又は前記第２の差分絶対値の算出に用いた周波数レベルの平均値としての第２の平均値の少なくともいずれかの平均値を周波数オフセットとして算出する周波数オフセット算出ステップと、
を有することを特徴とする周波数オフセット除去方法。

【請求項5】

前記周波数オフセット算出ステップにおいては、前記周波数オフセットを前記第１の平均値、及び前記第２の平均値の平均値として算出することを特徴とする請求項４に記載の周波数オフセット除去方法。

【請求項6】

前記周波数オフセット算出ステップにおいては、複数の前記第1の差分絶対値の全てが前記第1の判定値よりも大きい場合に、前記周波数オフセットを算出することを特徴とする請求項４又は５に記載の周波数オフセット除去方法。

【請求項7】

前記周波数オフセット算出ステップにおいては、複数の前記第２の差分絶対値の全てが前記第２の判定値よりも小さい場合に、前記周波数オフセットを算出することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つに記載の周波数オフセット除去方法。

【請求項8】

受信信号を検波してベースバンド信号を生成する検波部と、前記ベースバンド信号の周波数オフセットを除去する周波数オフセット除去回路と、前記周波数オフセットが除去された前記ベースバンド信号に基づいて受信信号を復調する復調部と、を備えた通信機器であって、
前記ベースバンド信号の周波数レベルを０．５シンボル間隔でサンプリングして一連のサンプルレベルを得るサンプリング部と、
前記サンプルレベル中の任意の第1の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第1の差分絶対値として複数算出する第1の差分絶対値算出部と、
前記サンプルレベル中の、前記第1の周波数レベルから０．５シンボル後の第2の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第2の差分絶対値として複数算出する第2の差分絶対値算出部と、
前記第1及び第2の差分絶対値の算出に用いられた前記サンプルレベルの平均値を算出する平均値算出部と、
前記第1の差分絶対値が予め設定された第1の判定値よりも大きく、且つ前記第2の差分絶対値が予め設定された第2の判定値よりも小さい場合に、前記平均値算出部にて算出された前記平均値を前記周波数オフセットとして設定する周波数オフセット保持部と、
を有することを特徴とする通信機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信システムの復調器における周波数オフセット除去回路及び方法並びに当該回路を含む通信機器に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、無線通信システムの復調器は、例えば周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）等の変調処理が施された信号を検波して周波数の偏移レベルを示すデジタルの検波信号（以下、ベースバンド信号と称する）を得る構成と共に、当該ベースバンド信号に存在する周波数オフセットを除去するための例えばＡＦＣ（Automatic frequency control：自動周波数制御）回路などの周波数オフセット除去回路を備えている。周波数オフセットが存在した場合、スライスレベルすなわち判定閾値の設定値とベースバンド信号の信号レベルとの大小比較によるデータ値の判定を正しく行なうことができない。そこで、周波数オフセットを除去することにより、ベースバンド信号が示す例えば”０”又は”１”の連続であるデータ値を正しく判定することを意図している。

【0003】

従来より、周波数オフセットを除去する方法としては、所定期間におけるベースバンド信号の振幅平均値を算出し、該振幅平均値を周波数オフセットとして除去する方法が知られている（例えば特許文献１）。また、バースト通信を行なう無線通信システムにおける受信フレームの先頭に付加されているプリアンブルのデータパターンの振幅平均値を算出し、該振幅平均値を周波数オフセットとして除去する方法も知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−２９８５４１公報

【特許文献2】特開２００９−７１８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のように所定期間におけるベースバンド信号の振幅平均値を周波数オフセットとして除去する方法にあっては、該所定期間を短く設定した場合にはベースバンド信号に対する周波数オフセット除去の追従性が高くなる一方で周波数オフセット除去精度が比較的低いものになり、該所定期間を長く設定した場合には周波数オフセット除去精度が比較的高いものになる一方でベースバンド信号に対する周波数オフセット除去の追従性が低くなる、というベースバンド信号に対する周波数オフセット除去の追従性とオフセット除去精度とがトレードオフの関係になるという問題があった。

【0006】

また、特許文献２の技術のようにプリアンブルのデータパターンの振幅平均値を周波数オフセットとして除去する方法にあっては、プリアンブルデータパターンから周波数オフセットを算出した後にペイロード区間でオフセットが生じた場合には、プリアンブルデータパターンにて算出した周波数オフセットは除去すべき最適な周波数オフセットではなくなってしまう、すなわち除去すべき周波数オフセットの値がペイロード区間にまで追従できないという問題があった。また、プリアンブルデータを認識する前にアクセスコードを誤検出してしまった場合には、そもそもプリアンブルデータパターンを認識することができず、周波数オフセットを算出することができないという問題があった。

【0007】

本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、ペイロード区間にまで迅速且つ高精度に追従して周波数オフセットの除去が可能な周波数オフセット除去回路及び方法並びに当該回路を含む通信機器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によるベースバンド信号の周波数オフセットを除去する周波数オフセット除去回路であって、前記ベースバンド信号の周波数レベルを０．５シンボル間隔でサンプリングして一連のサンプルレベルを得るサンプリング部と、前記サンプルレベル中の任意の第１の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第１の差分絶対値として複数算出する第１の差分絶対値算出部と、前記サンプルレベル中の、前記第１の周波数レベルから０．５シンボル後の第２の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第２の差分絶対値として複数算出する第２の差分絶対値算出部と、前記第１及び第２の差分絶対値の算出に用いられた前記サンプルレベルの平均値を算出する平均値算出部と、前記第１の差分絶対値が予め設定された第１の判定値よりも大きく、且つ前記第２の差分絶対値が予め設定された第２の判定値よりも小さい場合に、前記平均値算出部にて算出された前記平均値を前記周波数オフセットとして設定する周波数オフセット保持部と、を有することを特徴とする。

【0009】

また、本発明によるオフセット除去方法は、ベースバンド信号の任意の第１のタイミングにおける周波数レベルを第１の周波数レベルとし、前記第１のタイミングを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第１の差分絶対値として複数算出する第１の差分絶対値算出ステップと、前記第１のタイミングから０．５シンボル後の第２のタイミングにおける前記ベースバンド信号の周波数レベルを第２の周波数レベルとし、前記第２のタイミングを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第２の差分絶対値として複数算出する第２の差分絶対値算出ステップと、前記第１の差分絶対値が予め設定された第１の判定値よりも大きく、且つ前記第2の差分絶対値が予め設定された第２の判定値よりも小さい場合に、前記第１の差分絶対値の算出に用いた周波数レベルの平均値としての第１の平均値、又は前記第２の差分絶対値の算出に用いた周波数レベルの平均値としての第２の平均値の少なくともいずれかの平均値を周波数オフセットとして算出する周波数オフセット算出ステップと、を有することを特徴とする。

【0010】

また、本発明による通信機器は、受信信号を検波してベースバンド信号を生成する検波部と、前記ベースバンド信号の周波数オフセットを除去する周波数オフセット除去回路と、前記周波数オフセットが除去された前記ベースバンド信号に基づいて受信信号を復調する復調部と、を備えた通信機器であって、前記ベースバンド信号の周波数レベルを０．５シンボル間隔でサンプリングして一連のサンプルレベルを得るサンプリング部と、前記サンプルレベル中の任意の第１の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第１の差分絶対値として複数算出する第１の差分絶対値算出部と、前記サンプルレベル中の、前記第１の周波数レベルから０．５シンボル後の第２の周波数レベルを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第２の差分絶対値として複数算出する第２の差分絶対値算出部と、前記第１及び第２の差分絶対値の算出に用いられた前記サンプルレベルの平均値を算出する平均値算出部と、前記第１の差分絶対値が予め設定された第１の判定値よりも大きく、且つ前記第２の差分絶対値が予め設定された第２の判定値よりも小さい場合に、前記平均値算出部にて算出された前記平均値を前記周波数オフセットとして設定する周波数オフセット保持部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明による周波数オフセット除去回路及び方法並びに通信機器によれば、プリアンブル部分のみならずペイロード部分のベースバンド信号に対する適切な判定閾値を設定することができる。また、判定閾値設定のためにプリアンブル部分を検出するための回路を設ける必要もない。更に、ペイロード部分に出現するデータパターンに基づいて判定閾値を更新することができるのでオフセットの変動に追従して適切な判定閾値を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施例である周波数オフセット除去回路の構成を示すブロック図である。

【図2】図１のサンプリング部の構成を示すブロック図である。

【図3】図１の周波数オフセット除去回路を含む通信機器の構成を示すブロック図である。

【図4】受信フレームフォーマットの一例を示す図である。

【図5】（ａ）は、ベースバンド信号をあるサンプリングタイミングでサンプリングしたときのサンプルレベルと共に示すタイムチャートである。（ｂ）は、ベースバンド信号を別のサンプリングタイミングでサンプリングしたときのサンプルレベルと共に示すタイムチャートである。

【図6】別のベースバンド信号をサンプルレベルと共に示すタイムチャートである。

【図7】本発明の第２の実施例である周波数オフセット除去回路の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0014】

＜第１の実施例＞
図１には、本実施例の周波数オフセット除去回路１０の構成が示されている。周波数オフセット除去回路１０は、検波部２０（図３）から供給されるベースバンド信号に周波数オフセットが存在する場合であっても、当該周波数オフセットを除去して当該ベースバンド信号が示すデータ値を正しく判別するための回路である。

【0015】

サンプリング部１１は、検波部２０（図３）から供給されるベースバンド信号を遅延させて出力する。

【0016】

図２には、サンプリング部１１の構成が示されている。サンプリング部１１は、ベースバンド信号の周波数レベルを０．５シンボル間隔でサンプリングして一連のサンプルレベルを得ることが可能であり、直列に接続された８つの遅延回路５０−０〜５０−７からなる。なお、ここでの０．５シンボル間隔とは、例えばマスタクロック周波数と伝送レートと遅延回路段数とによって定められる設計値であり、必ずしもそれらの製造誤差に起因して結果として生じる間隔を示しているわけではない。遅延回路５０−０〜５０−７の各々は、入力信号を０．５シンボル分だけ遅延させて後段に出力する。かかる構成により、ベースバンド信号は０、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、及び４シンボルずつ遅延し、それぞれ信号レベルＤ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、及びＤ８として出力される。換言すれば、サンプリング部１１は、４シンボル分に相当するサンプリング期間内において０．５シンボルをサンプリング間隔としてベースバンド信号の周波数レベルをサンプリングして得られた信号レベル（以下、サンプルレベルと称する）Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、及びＤ８を出力する。なお、１シンボルはベースバンド信号の半周期に相当する。

【0017】

減算部１２−０〜１２−６は、サンプリング部１１から出力されたサンプルレベルＤ０〜Ｄ８に対して減算処理を施す。詳細には、減算部１２−０はサンプルレベルＤ０とＤ２の差、減算部１２−１はサンプルレベルＤ１とＤ３の差、減算部１２−２はサンプルレベルＤ２とＤ４の差、減算部１２−３はサンプルレベルＤ３とＤ５の差、減算部１２−４はサンプルレベルＤ４とＤ６の差、減算部１２−５はサンプルレベルＤ５とＤ７の差、減算部１２−６はサンプルレベルＤ６とＤ８の差をそれぞれ減算値Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６として出力する。

【0018】

絶対値化部１３−０〜１３−６は、減算値Ｓ０〜Ｓ６の絶対値（以下、差分絶対値と称する）Ａ０〜Ａ６を出力する。以下、減算部１２−０、１２−２、１２−４及び１２−６と絶対値化部１３−０、１３−２、１３−４及び１３−６とをまとめて第１の差分絶対値算出部と称する。また、減算部１２−１、１２−３及び１２−５と絶対値化部１３−１、１３−３及び１３−５とをまとめて第２の差分絶対値算出部と称する。

【0019】

これらの算出部の動作について敷衍すれば以下のようになる。すなわち、第１の差分絶対値算出部は、サンプルレベルＤ１〜Ｄ８中の任意の１つ（以下、第１の周波数レベルと称する）を基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接するサンプルレベルの各々間の差分絶対値（以下、第１の差分絶対値と称する）を複数算出する。換言すれば、第１の差分絶対値算出部は、ベースバンド信号の任意のタイミング（以下、第１のタイミングと称する）における周波数レベルを第１の周波数レベルとし、当該第１のタイミングを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第１の差分絶対値として複数算出する。

【0020】

第２の差分絶対値算出部は、サンプルレベルＤ１〜Ｄ８のうちの第１の周波数レベルから０．５シンボル後のサンプルレベル（以下、第２の周波数レベルと称する）を基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接するサンプルレベルの各々間の差分絶対値（以下、第２の差分絶対値と称する）を複数算出する。換言すれば、第２の差分絶対値算出部は、上記第１のタイミングから０．５シンボル後のタイミング（以下、第２のタイミングと称する）におけるベースバンド信号の周波数レベルを第２の周波数レベルとし、当該第２のタイミングを基準に１シンボル間隔毎に互いに隣接する周波数レベルの各々間の差分の絶対値を第２の差分絶対値として複数算出する。

【0021】

以下、比較部１４−０〜１４−６と、論理和部１５と、微分回路１６と、閾値保持部１８とをまとめて周波数オフセット保持部と称する。周波数オフセット保持部は、第１の差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４、Ａ６の全てが予め設定された第１の判定値１よりも大きく、且つ前記第２の差分絶対値Ａ１、Ａ３、Ａ５の全てが予め設定された第２の判定値２よりも小さい場合に、平均値算出部１７にて算出された平均値を周波数オフセットとして設定する。

【0022】

比較部１４−０〜１４−６は、差分絶対値Ａ０〜Ａ６と、予め設定された第１及び第２の判定値（以下、判定値１及び２と称する）とを比較する。

【0023】

詳細には、比較部１４−０は差分絶対値Ａ０が判定値１より大きい場合に論理値”１”の比較結果値Ｃ０を出力する。また、比較部１４−０は差分絶対値Ａ０が判定値１以下である場合には論理値”０”の比較結果値Ｃ０を出力する。同様に、比較部１４−２は差分絶対値Ａ２が判定値１より大きい場合、比較部１４−４は差分絶対値Ａ４が判定値１より大きい場合、比較部１４−６は差分絶対値Ａ６が判定値１より大きい場合にそれぞれ比較結果値Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６を論理値”１”として出力し、そうでない場合には論理値”０”として出力する。

【0024】

また、比較部１４−１は差分絶対値Ａ１が判定値２より小さい場合に比較結果値Ｃ１を論理値”１”として出力する。また、比較部１４−１は差分絶対値Ａ１が判定値２以上である場合には比較結果値Ｃ１を論理値”０”として出力する。同様に、比較部１４−３は差分絶対値Ａ３が判定値２より小さい場合、比較部１４−５は差分絶対値Ａ５が判定値２より小さい場合にそれぞれ比較結果値Ｃ３、Ｃ５を論理値”１”として出力し、そうでない場合には論理値”０”として出力する。

【0025】

かかる構成により、第１の差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４、Ａ６の各々が第１の判定値１よりも大きく且つ第２の差分絶対値Ａ１、Ａ３、Ａ５の各々が第２の判定値２よりも小さいという条件のときに、比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の全ての論理値が”１”になる。以下、差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４、Ａ６をピーク系列絶対値と称し、差分絶対値Ａ１、Ａ３、Ａ５を中点系列絶対値と称する。また、判定値１をピーク系列判定値、判定値２を中点系列判定値とも称する。

【0026】

ピーク系列判定値及び／又は中点系列判定値は、例えばベースバンド信号の振幅方向の大きさや予想されるオフセットの大きさ等を勘案してユーザーの判断により手動調整可能である。手動調整は、例えば外部からの判定値変更信号の入力によってなされる。判定値変更信号は、例えば、比較部１４−０〜１４−６がピーク系列判定値又は中点系列判定値の候補値として予め有している複数の判定値のうちの１つを指定する内容であっても良いし、判定値を数値で直接指定する内容であっても良い。また、例えば、使用される伝送方式を示す伝送方式信号（図示せず）に応じて比較部１４−０〜１４−６がこれらの判定値を自動調整するようにしても良い。伝送方式信号は、例えば、受信フレーム内に含まれているものでも良いし、外部から別途供給されるものでも良い。

【0027】

論理和部１５は、比較結果値Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、及びＣ６の論理和を求める。比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の全ての論理値が”１”の場合に、論理和部１５は論理値”１”を微分回路１６に供給する。比較結果値Ｃ０〜Ｃ６のうちの少なくとも１つの論理値が”０”の場合には、論理和部１５は論理値”０”を微分回路１６に供給する。

【0028】

微分回路１６は、論理和部１５から供給される論理値が”０”から”１”に変化するときの立ち上りエッジを検出して判定パルス信号を生成する。微分回路１６は、判定パルス信号を閾値保持部１８に供給する。以下、比較部１４−０〜１４−６と論理和部１５と微分回路１６とをまとめてパルス生成部と称する。

【0029】

平均値算出部１７は、第１及び第２の差分絶対値の算出に用いられたサンプルレベルＤ０〜Ｄ７の平均値を算出してこれを閾値保持部１８に供給する。

【0030】

閾値保持部１８は、平均値算出部１７から供給される平均値を、微分回路１６から判定パルス信号が供給されたタイミングで取り込み、これを判定閾値として保持する。

【0031】

判別部１９は、サンプルレベルＤ７と閾値保持部１８に保持されている判定閾値とを比較する。例えば、判別部１９は、サンプルレベルＤ７が当該判定閾値よりも大きい場合には判別結果として論理値”１”を出力し、小さい場合には判別結果として論理値”０”を出力する。

【0032】

図３には周波数オフセット除去回路１０を含む通信機器１００の構成が示される。

【0033】

検波部２０は、例えば無線送信されたＩＦ（Intermediate Frequency）信号などの受信信号を周波数検波して得られたベースバンド信号を周波数オフセット除去回路１０に供給する。

【0034】

シンボルクロック再生部３０（以下、ＳＴＲ（Symbol Timing Recovery）３０と称する）は、周波数オフセット除去回路１０から出力された判別結果に基づいてシンボルクロックを再生する。

【0035】

データ判定部４０は、判別部１９から出力された判別結果からデータ値が論理値”０”であるか”１”であるかを、ＳＴＲ３０によって再生されたシンボルクロックに同期して判定する。データ判定部４０は、当該判定結果を復調データとして出力する。以下、ＳＴＲ３０とデータ判定部４０とをまとめて復調部４５と称する。このように、復調部４５は、波数オフセットが除去されたベースバンド信号に基づいて受信信号を復調する。

【0036】

図４には、受信フレームフォーマットの一例が示されている。ペイロードデータの前にプリアンブルが付加されている。プリアンブルは、例えば論理値０１０１０１・・・等の”０”及び”１”繰り返しデータパターンからなる。なお、”０”及び”１”の繰り返しデータパターンは、プリアンブル部分のみならず、ペイロード部分にも出現し得る。周波数オフセット除去回路１０は、検波周波数のサンプリング対象部分がプリアンブルであるかペイロードであるかにかかわらず、検波周波数が”０”及び”１”の繰り返しデータパターンであることを判別した場合に判定閾値を設定することができる。

【0037】

以下、図５（ａ）及び（ｂ）並びに図１を参照しつつ、周波数オフセット除去回路１０による判定閾値の設定動作について説明する。

【0038】

図５（ａ）及び（ｂ）には、論理値０１０１０１・・・の繰り返しデータで周波数変調された信号を周波数検波して得られるベースバンド信号の一例が示されている。周波数オフセット除去回路１０が、このようなベースバンド信号を受信したときの動作を以下に説明する。

【0039】

サンプリング部１１は、ベースバンド信号の周波数レベルを０．５シンボル間隔でサンプリングして、サンプルレベルＤ０〜Ｄ８を得る。減算部１２−０〜１２−６は、サンプルレベルＤ０とＤ２、Ｄ１とＤ３、Ｄ２とＤ４、Ｄ３とＤ５、Ｄ４とＤ６、Ｄ５とＤ７、Ｄ６とＤ８の各々の差をそれぞれ減算値Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６として出力する。絶対値化部１３−０〜１３−６は、減算値Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の絶対値である差分絶対値Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６を出力する。

【0040】

比較部１４−０〜１４−６は、差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４、Ａ６の各々と判定値１とを比較し、差分絶対値Ａ１、Ａ３、Ａ５の各々と判定値２とを比較する。比較部１４−０〜１４−６は、差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４、Ａ６の各々が判定値１よりも大きく且つ差分絶対値Ａ１、Ａ３、Ａ５の各々が判定値２よりも小さいという条件を満たす場合に比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の全ての論理値を”１”として出力する。

【0041】

このような条件を満たしているか否かを判定することにより以下のことを判別できる。第１に、差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４、Ａ６の各々と判定値１との比較から、サンプリング対象としているベースバンド信号の周波数レベルが示すデータ値が０１０１・・・、又は１０１０・・・等の”０”と”１”の繰り返しデータパターンであることを判別できる。第２に、差分絶対値Ａ１、Ａ３、Ａ５の各々と判定値２との比較から、隣接し合う振幅中点同士の差異が小さいこと、すなわちサンプリング対象としているベースバンド信号の周波数レベルが当該サンプリング期間中における周波数オフセット量の変動により乱れていないことを判別できる。

【0042】

なお、ベースバンド信号の周波数レベルが示すデータ値が１０１０・・・であっても、サンプリングタイミングが例えば図５（ａ）の場合には当該条件を満たさない。しかし、サンプリング部１１がサンプリングタイミングを０．５シンボルよりも短い間隔で徐々に変化させていくことによって、サンプリングタイミングが図５（ｂ）のようになった場合に当該条件を満たす。

【0043】

また、ベースバンド信号の周波数レベルがサンプリング期間中における周波数オフセット量の変動によって乱れて例えば図６のようになっている場合には、サンプルレベルＤ５とＤ７の差が所定の判定値２よりも大きくなるので上記条件を満たさない。

【0044】

論理和部１５は、比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の論理和を求めてその結果を出力する。上記条件を満たす場合すなわち比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の全ての論理値が”１”の場合には、論理和部１５は論理値”１”を微分回路１６に供給する。一方、比較結果値Ｃ０〜Ｃ６のうちの少なくとも１つの論理値が”０”の場合には、論理和部１５は論理値”０”を微分回路１６に供給する。

【0045】

微分回路１６は、論理和部１５から供給される論理値が”０”から”１”に変化するときの立ち上がりエッジを検出して判定パルス信号を生成する。微分回路１６は、判定パルス信号を閾値保持部１８に供給する。平均値算出部１７は、サンプルレベルＤ０〜Ｄ７の信号レベルの平均値を算出してこれを閾値保持部１８に供給する。閾値保持部１８は、平均値算出部１７から供給される平均値を、微分回路１６から判定パルス信号が供給されたタイミングで取り込み、これを判定閾値として保持する。

【0046】

図５（ｂ）の場合、サンプルレベルＤ０〜Ｄ７の信号レベルの平均値はベースバンド信号の振幅中点となる。また、図５（ｂ）の場合には、比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の全ての論理値が”１”となるので、閾値保持部１８は当該平均値を判定閾値として保持する。なお、図５（ａ）や図６の場合には比較結果値Ｃ０〜Ｃ６の全ての論理値が”１”とはならないので、閾値保持部１８は、平均値算出部１７によって算出された平均値を判定閾値として採用しない。つまり、この場合、閾値保持部１８は、判定閾値を設定しない。

【0047】

判別部１９は、サンプルレベルＤ７と閾値保持部１８に保持されている判定閾値とを比較する。判別部１９は、サンプルレベルＤ７が判定閾値よりも大きいと判別した場合には判別結果として例えば論理値”１”を出力し、小さい場合には判別結果として例えば論理値”０”を出力する。

【0048】

上記したように、本実施例の周波数オフセット除去回路１０によれば、検波周波数のサンプリング対象部分がプリアンブルであるかペイロードであるかにかかわらず、検波周波数が”０”及び”１”の繰り返しデータパターンであることを判別した場合に判定閾値を設定することができる。特に、検波周波数に周波数オフセットの変動による乱れが生じていないときに当該設定を行なうので、プリアンブル部分に比較して周波数オフセットの変動が生じやすいと考えられるペイロード部分のデータパターンを閾値設定のためにサンプリングした場合にも適切な判定閾値を設定し、周波数オフセットを除去することができる。このように、本実施例の周波数オフセット除去回路１０によれば、適切な判定閾値を設定できるので、周波数オフセット除去の精度を向上できる。

【0049】

また、ペイロード部分に”０”及び”１”の繰り返しデータパターンが出現する度に判定閾値を設定するので、時間と経過と共に周波数オフセット値が変動した場合であっても、当該変動に追従して適切な判定閾値を随時再設定することができる。また、プリアンブルデータが到来する前の他のデータをプリアンブルデータと誤認識して不適切な判定閾値を設定してしまった場合であっても、”０”及び”１”の繰り返しデータパターンが出現した時に適切な判定閾値を再設定することができる。かかる再設定により、これ以降のデータを正しく判定することができる。このように、本実施例の周波数オフセット除去回路１０によれば、周波数オフセットの変動に対する高い追従性を実現できる。

【0050】

故に、本実施例の周波数オフセット除去回路１０によれば、周波数オフセットの変動に追従して適切な判定閾値を設定できると共に、ベースバンド信号に対する周波数オフセット除去の追従性とオフセット除去の精度とを両立させることもできる。

【0051】

なお、上記の実施例は、周波数偏移変調（ＦＳＫ）されたベースバンド信号を処理対象とした場合の例であるが、これに限られない。例えば、位相偏移変調（ＰＳＫ：phase shift keying）された位相検波信号や、振幅偏移変調（ＡＳＫ：amplitude-shift keying）された振幅検波信号の場合にも、本発明の周波数オフセット除去回路を適用することができる。

【0052】

また、上記の実施例は、プリアンブルを有するデータを処理対象とした場合の例であるが、これに限られない。プリアンブルを有しないデータであっても”０”及び”１”の繰り返しデータパターンが出現する場合には上記の例と同様の効果を奏することができる。

【0053】

また、上記の実施例は、１０１０１（図５（ａ）及び（ｂ））のデータパターンにおいて９つのサンプルレベルＤ０〜Ｄ８を取得してこれらに基づいて判定閾値を設定した場合の例であるが、これに限られない。例えば、１０１０や１０１０１０１０など任意の長さのデータパターン長をサンプリング対象とすることができる。サンプリング対象のデータパターン長は、プリアンブルのデータ長より長くても短くても良い。また、データパターン長に応じて、減算部１２−０〜１２−６、絶対値化部１３−０〜１３−６、比較部１４−０〜１４−６の段数を増減すれば良い。

【0054】

また、上記の実施例は、平均値算出部１７がサンプルレベルＤ０〜Ｄ７の平均値を算出し、閾値保持部１８が当該平均値を判定閾値として保持する場合の例であるが、これに限られない。平均値算出部１７は、第１の差分絶対値Ａ０、Ａ２、Ａ４及びＡ６の算出に用いたサンプルレベルＤ０、Ｄ２、Ｄ４及びＤ６の平均値（以下、第１の平均値と称する）、及び／又は第２の差分絶対値Ａ１、Ａ３及びＡ５の算出に用いたサンプルレベルＤ１、Ｄ３及びＤ５の平均値（以下、第２の平均値と称する）を算出することもできる。更に、平均値算出部１７は、第１の平均値及び第２の平均値の平均値（以下、第３の平均値と称する）を算出することもできる。この場合、閾値保持部１８は、第１の平均値、第２の平均値、第３の平均値のうちの１つを判定閾値として保持する。

【0055】

＜第２の実施例＞
図７には、本実施例の周波数オフセット除去回路１０の構成が示されている。以下、第１の実施例と異なる部分について主に説明する。

【0056】

周波数オフセット除去回路１０は、非選択部６０を更に含む。非選択部６０は、非選択信号Ｂ０〜Ｂ６に応じて、論理和部１５による論理和の対象から除外されるべき比較結果値をＣ０〜Ｃ６のうちから少なくとも１つ選択する。非選択信号Ｂ０〜Ｂ６の各々は”０”又は”１”の論理値である。

【0057】

非選択部６０は、論理積部６０−０〜６０−６からなる。論理積部６０−０は、比較結果値Ｃ０と非選択信号Ｂ０の論理積を出力する。非選択信号Ｂ０の論理値が”１”の場合に比較結果値Ｃ０が論理和の対象から除外され、比較結果値Ｃ０の論理値かかわらず、論理積部６０−０の出力は論理値”１”となる。一方、非選択信号Ｂ０の論理値が”０”の場合には、比較結果値Ｃ０が論理和の対象とされ、比較結果値Ｃ０の論理値に応じて論理積部６０−０の出力が論理値”０”又は”１”となる。

【0058】

同様に、論理積部６０−１は比較結果値Ｃ１と非選択信号Ｂ１、論理積部６０−２は比較結果値Ｃ２と非選択信号Ｂ２、論理積部６０−３は比較結果値Ｃ３と非選択信号Ｂ３、論理積部６０−４は比較結果値Ｃ４と非選択信号Ｂ４、論理積部６０−５は比較結果値Ｃ５と非選択信号Ｂ５、論理積部６０−６は比較結果値Ｃ６と非選択信号Ｂ６の論理積をそれぞれ出力する。

【0059】

論理和部１５は、非選択部６０によって非選択とされた比較結果値以外の比較結果値（Ｃ０〜Ｃ６のうちの少なくとも１つ）の論理和を出力する。例えば、非選択信号Ｂ０〜Ｂ３、Ｂ５及びＢ６の論理値を”０”として比較結果値Ｃ０〜Ｃ３、Ｃ５及びＣ６を選択し、非選択信号Ｂ４の論理値を”１”として比較結果値Ｃ４を非選択とすることができる。この場合には、サンプルレベルＤ４とＤ６の差が判定値１以下であっても、他の比較条件を満たしている場合には、論理和部１５は微分回路１６に対して論理値”１”を供給する。

【0060】

平均値算出部１７は、非選択信号Ｂ０〜Ｂ６の内容にかかわらず、サンプルレベルＤ０〜Ｄ８の全ての平均値を算出しても良いし、非選択信号Ｂ０〜Ｂ６の内容に応じてサンプルレベルＤ０〜Ｄ８のうちの少なくとも１つを平均値の算出対象から除外することもできる。例えば、上記例のように非選択信号Ｂ４のみ論理値が”１”である場合には、サンプルレベルＤ４とＤ６を算出対象から除外することもできる。

【0061】

このように、本実施例の周波数オフセット除去回路１０によれば、比較結果値Ｃ０〜Ｃ６のうちの少なくとも１つを非選択として論理和部１５による論理和の対象から除外することにより、判定閾値を設定する際の判定条件を可変とすることができる。

【符号の説明】

【0062】

１０ 周波数オフセット除去回路
１１ サンプリング部
１２−０〜１２−６ 減算部
１３−０〜１３−６ 絶対値化部
１４−０〜１４−６ 比較部
１５ 論理和部
１６ 微分回路
１７ 平均値算出部
１８ 閾値保持部
１９ 判別部
２０ 検波部
３０ シンボルクロック再生部（ＳＴＲ）
４０ データ判定部
４５ 復調部
５０−０〜５０−７ 遅延回路
６０ 非選択部
６０−０〜６０−６ 論理積部
１００ 通信機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】