JP2004007487A - デジタル無線受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路は、ＴＤＤ方式には適さないものやオフセット周波数に対応できる範囲が狭いという問題点があったが、本発明は、ＴＤＤ方式の通信でもキャリアオフセット補償を可能とし、対応できるオフセット周波数の範囲を広くして、安定した動作を可能にするキャリアオフセット補償回路を用いたデジタル無線受信機を提供する。
【解決手段】初期位相補正部１で既知信号から位相ずれを判定して初期位相を補正し、第１の等化器における１シンボル前のタップ係数を乗算部２で乗算し、等化器３で領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行うデジタル無線受信機である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線通信に用いられるデジタル無線受信機に係り、特にキャリアオフセットの補償範囲を広げ、復調特性を向上できるデジタル無線受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１６ＱＡＭ変調方式に代表される多値変調方式を利用した変復調装置においては、送受信装置（変復調装置）の双方で、基本的には同一のローカル周波数で発振する局部発振器からのキャリア信号を用いて変復調を行うものであるが、送受信機間の発振周波数の精度誤差、温度変動、経年変化などによって周波数誤差が生じ、その誤差が受信信号の周波数オフセット（キャリアオフセットとも言う）として現れる。
【０００３】
この周波数オフセット（キャリアオフセット）は、次世代加入者系無線アクセスシステム（Ｆｉｘｅｄ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｃｃｅｓｓ：ＦＷＡ）の分野や、それに限らず無線通信（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）の高周波数化の流れの中で解決すべき大きな問題であり、キャリアオフセット補償の重要度が増している。
【０００４】
この周波数オフセットは、受信機において、検波後の受信信号に一定速度の位相回転となって現れ、正しい復調信号を得るためにはこの周波数オフセットを補償する必要がある。
デジタル無線通信の場合には、この周波数オフセットを補償する一般的な技術の一つとして、例えば同期補足用、あるいは等化器のトレーニングのために送受信機双方で既知である信号（ユニークワード：ＵＷ）を伝送データに付加して送信し、受信機側でこのユニークワードと受信信号とから位相誤差を検出し、ＰＬＬ回路などで平均化処理を行い、局部発振器である電圧制御発振器に電圧値として入力することで、受信側の局部発振周波数を制御し、周波数オフセットを補償する技術がある。
【０００５】
また、別の従来の周波数オフセットを補償する技術として、等化器を用いる周波数オフセット補償回路がある。
等化器を用いたキャリアオフセット補償回路でキャリアオフセットを補正する場合、周波数対エラー（ＢＥＲ）特性は、図１９に示すような形になる。図１９は、従来のキャリアオフセット補償回路における周波数対エラー（ＢＥＲ）特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【０００６】
尚、周波数オフセット補償に関する従来技術としては、平成１０年４月１４日公開の特開平１０−９８５００号「自動周波数制御方法及び回路」（出願人：国際電気株式会社、発明者：後藤　裕樹）がある。
この従来技術は、ＵＷとして既知シンボルと可変データシンボルを含んだ受信信号の複数シンボルの位相差を遅延検波器で求め、その出力を元にして可変データシンボルの変調成分を除去した後の残留位相回転成分を判定器で求め、移相器で周波数オフセット推定値を求めてＬＰＦで平均化し、複素乗算器で周波数誤差を補償するように構成した自動周波数補償制御方法及び回路としており、多値変調方式の受信復調回路におけるベースバンド信号処理に用いられるＡＦＣの周波数オフセット補償範囲を伝送効率を落とすことなく広げることができるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキャリアオフセット補償回路では、ＴＤＤ方式の通信システムに用いた場合、送信区間の時に局部発振器の制御ができないため、受信終了時点の制御値を保持する等の対策がとられるが、送信区間分における局部発振器の安定度相当の周波数オフセットは避けられないため、受信区間となった時に、受信信号が回転してしまい正常に復調できなくなるという問題点があった。
【０００８】
また、等化器を組み込んだキャリアオフセット補正回路の場合には、周波数対ＢＥＲ特性が図１９に示したような形になり、オフセット周波数に対応できる範囲が狭いという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、ＴＤＤ方式の通信でもキャリアオフセット補償を可能とし、対応できるオフセット周波数の範囲を広くして、安定した動作を可能にするキャリアオフセット補償回路を用いたデジタル無線受信機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、デジタル無線受信機において、受信信号と、受信信号の領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行って復号信号を出力する第１の等化器を有するデジタル無線受信機であって、
第１の等化器の入力側に第１の等化器が更新出力するタップ係数を受信信号に乗算して第１の等化器の入力信号とする乗算器を設けたことを特徴とするものなので、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げることができる。
【００１１】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、請求項１記載のデジタル無線受信機において、第１の等化器の出力側に、第１の等化器の出力信号と、出力信号の領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行って復号信号を出力する第２の等化器を設けたことを特徴とするものなので、第１の等化器だけでは追従しきれなかったキャリアオフセットを第２の等化器で補償して、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げ、周波数対ＢＥＲ特性も広範囲にわたって水平にできる。
【００１２】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、請求項１又は請求項２記載のデジタル無線受信機において、受信信号中に挿入されている既知信号をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行う第３の等化器を設け、第３の等化器を乗算部の入力側か、又は乗算部と第１の等化器の間に構成することを特徴とするものなので、キャリアオフセットの補償に加え、信号の干渉成分の除去を行って伝搬路等の劣化をも補償できる。
【００１３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、請求項１乃至請求項３記載のデジタル無線受信機において、受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相を補正する初期位相補正部を設け、初期位相が補正された受信信号を乗算部或いは第３の等化器の入力とすることを特徴とするものなので、最初の信号の領域判定ミスを回避して、等化誤差の収束を高速に行うことができる。
【００１４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、請求項３記載のデジタル無線受信機において、受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相オフセット値を出力する初期位相判定部を設け、第３の等化器が初期位相オフセット値をタップ係数の初期値として設定する等化器であることを特徴とするものなので、初期位相補正部を設けることなく初期位相の補正が実現でき、キャリアオフセット補償回路の回路規模を縮小しながら、最初の信号の領域判定ミスを回避して等化誤差の収束を高速に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、以下で説明する機能実現手段は、当該機能を実現できる手段であれば、どのような回路又は装置であっても構わず、また機能の一部又は全部をソフトウェアで実現することも可能である。更に、機能実現手段を複数の回路によって実現してもよく、複数の機能実現手段を単一の回路で実現してもよい。
【００１６】
本発明に係るデジタル無線受信機は、初期位相補正部で受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相を補正し、第３の等化器で既知信号をもとにタップ係数の更新を行って波形等化を行い、乗算器で第１の等化器が更新出力するタップ係数を受信信号に乗算し、第１の等化器で受信信号とその領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行い、第２の等化器で第１の等化器の出力信号とその領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行うものなので、最初の信号の領域判定ミスを回避し、復調信号と領域判定結果との誤差を最小にする収束速度を速め、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げ、周波数対ＢＥＲ特性も広範囲にわたって水平にでき、信号の干渉成分の除去を行って伝搬路等の劣化をも補償できるものである。
【００１７】
尚、本発明の実施の形態における各部と図面の各部との対応を示すと、第１の等化器は、等化器３に相当し、第２の等化器は、等化器４に相当し、第３の等化器は、等化器５に相当している。
【００１８】
まず、本発明の第１の実施の形態に係るデジタル無線受信機について、図１を使って説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。
【００１９】
本発明の第１の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分（第１のキャリアオフセット補償回路）は、図１に示すように、初期位相補正部１と、乗算部２と、等化器３とから構成されている。
尚、図１では、受信信号及び各構成要素間を１本の矢印で繋いでいるが、基本的に受信信号は直交検波されてＩ相、Ｑ相の各成分信号に分離されて処理される。
【００２０】
本発明の第１のキャリアオフセット補償回路の各部について説明する。
初期位相補正部１は、受信信号中の既知のユニークワードからフレーム先頭での位相差を検出して、その位相差を補正するものである。
通常伝送データは、図２０に示すように、１フレームが送受信機間で既知であるユニークワード（図では、ＵＷ）と送信情報（図では、ＤＡＴＡ）で構成されている。図２０は、送受信される信号のフレーム構成例図を示している。
【００２１】
よって送信側では、図２０に示したように、フレーム毎にその先頭に送受信機間で既知のユニークワード（ＵＷ）（例えば１４シンボル）を送信信号中に組み込んで伝送し、受信側の初期位相補正部１で各シンボル毎にその位相を
θ＝ａｒｃＴａｎ（Ｑｒ／Ｉｒ）
により求め、ＵＷの各シンボルの本来の位相との差を算術平均した値を、フレーム位相（初期位相）補正値として、フレーム全体に乗算するものである。
【００２２】
尚、シンボル位相の求め方は、ａｒｃＴａｎによる位相計算に限定されるものではなく、実際のハードウェアにおいてリアルタイム処理する際は、従来から知られているような他の位相検出手段を用いても構わない。
【００２３】
尚、初期位相補正の目的は、後続の等化器ではタップ係数の初期値を（１＋ｊ０）として素通りするようにしているため、最初の信号の領域判定を誤ってしまうと等化誤差の収束が遅くなるので、最初の信号の位相を希望の位相にするためである。
【００２４】
乗算部２は、初期位相補正部１から出力される初期位相を補正された受信信号と、後述する等化器３から出力される１シンボル前のタップ係数を乗算し、乗算結果を出力する一般的な乗算器である。
尚、基本的に受信信号は直交検波されてＩ相、Ｑ相の各成分信号に分離されて処理されるので、この乗算部２は、複素乗算器で構成される。
【００２５】
周波数オフセットは、フェージングと違って一定方向に回転が加わるものであるから、この乗算部２で１シンボル前のタップ係数を現在のシンボルデータに乗算するということは、即ち一定方向に回転が加わる周波数オフセットを予測しながらキャリアオフセット補償を行うことと同様になり、よって対応できる周波数オフセットの範囲を広げることになる。
【００２６】
等化器３は、時間変化するキャリアオフセットに追従するように、受信信号とその領域判定結果をもとに適応的にタップ係数の更新を行いながら波形等化を行う、タップ数を１ＴＡＰとする等化器である。
具体的に等化器３は、受信信号の領域判定を行い、判定結果と受信信号との誤差に基づいて、誤差を最小にするようにタップ係数の更新を行いながら受信信号にタップ係数を乗算して波形等化を行うものである。
【００２７】
尚、本発明の等化器３では、タップ係数更新アルゴリズムの代表的なものである、二乗平均誤差を最急降下法に基づいて最小にする最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用いる。
尚、等化器３は、１タップの等化器であるので、高速処理が可能であり、応答性が良く、通信開始直後から安定した動作が期待できる。
【００２８】
ここで、本発明のデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路における等化器３の内部構成例について、図２を使って説明する。図２は、本発明の等化器の内部構成例を示すブロック図である。
本発明の等化器３の内部構成は、乗算器３１と、判定器３２と、加算器３３と、タップ係数更新器３４とから構成されている。
乗算器３１は、入力される受信信号に、後述するタップ係数更新器３４で更新されたタップ係数を乗算するものである。
判定器３２は、タップ係数が乗算されたデータの領域判定を行うものである。
加算器３３は、タップ係数が乗算されたデータとその領域判定結果との差分（誤差）を求める加算器（減算器）である。
【００２９】
タップ係数更新器３４は、入力される誤差に応じて、この誤差を最小にするようなタップ係数を求め、出力するものである。
ここで、タップ更新アルゴリズムとしては、二乗平均誤差を最急降下法に基づいて最小にする最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用い、タップ数を１ＴＡＰで構成している。
そして、タップ係数の初期値は（１＋ｊ０）とし、フレーム毎にリセットされて初期値が設定されるようになっている。これは、等化器３の等化誤差の収束を速くするためと、乗算部２において最初の信号が入力された時に素通しにするためである。
【００３０】
次に、本発明の第１のキャリアオフセット補償回路の動作について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第１のキャリアオフセット補償回路におけるシンボル毎の動作の流れを示すフローチャート図である。
本発明の第１のキャリアオフセット補償回路では、ＵＷ区間であるか判定し（１００）、ＵＷ区間であるなら（Ｙｅｓ）、初期位相補正部１で位相判定を行い（１０２）、ＵＷ区間が終了したか判断し（１０４）、ＵＷ区間が終了していない場合（Ｎｏ）には、処理１００に戻って、ＵＷの位相判定を繰り返す。
【００３１】
そして、処理１０４において、ＵＷ区間が終了したなら（Ｙｅｓ）、初期位相補正部１でフレーム位相補正値を算出し（１０６）、等化器３のタップ係数更新器３４にタップ係数のリセットをかけて初期値（１＋ｊ０）に設定し（１０８）、処理１００に戻る。
【００３２】
そして、処理１００において、ＵＷ区間でなくなった、即ち図１７におけるＤＡＴＡ部分に入ったなら（Ｎｏ）、初期位相補正部１でフレーム位相補正値に基づいて、フレーム位相を補正しながら（１１０）、乗算部２でまずは、タップ係数の初期値（１＋ｊ０）を乗算して素通りさせ（１１２）、等化器３内の乗算器３１においてもタップ係数の初期値（１＋ｊ０）を乗算して素通りさせて波形等化し（１１４）、判定器３２で領域判定を行い（１１６）、加算器３３で波形等化信号と判定結果との誤差を求め（１１７）、求めた誤差からタップ係数更新器３４でタップ係数を更新し（１１８）、処理１００に戻って、次のシンボルに対する波形等化、タップ係数更新を繰り返すようになっている。
【００３３】
次に、図１に示した第１のキャリアオフセット補償回路の動作結果について、図４〜図６の具体例を用いて説明する。図４は、第１のキャリアオフセット補償回路における受信信号例を示す図であり、図５は、第１のキャリアオフセット補償回路における初期位相補正部１出力信号例を示す図であり、図６は、第１のキャリアオフセット補償回路における等化器３出力信号例を示す図である。
【００３４】
初期位相補正部１に入力される受信信号を、図４に示すように、変調方式：１６ＱＡＭ、キャリアオフセット量：１００Ｈｚ、受信信号の回転方向：反時計回り、初期位相のずれ：約−５８度とする。
【００３５】
まず、初期位相補正部１では受信フレーム中に挿入されたＵＷデータからフレーム先頭での位相差が検出されて、その位相差が補正された信号が出力される。
図４に示した受信信号では、初期位相のずれが約−５８度であったので、＋５８度回転させて補正することでフレーム先頭の位相を合わせることができるので、初期位相を補正した信号は、図５に示すようになり、図４と比べると初期位相だけが＋５８度修正され、受信信号の回転は残ったままの信号である。
【００３６】
この初期位相が補正された信号が、乗算部２に入力されて等化器３からのタップ係数が乗算されるが、最初はタップ係数の初期値が（１＋ｊ０）に設定されているので、乗算結果は入力信号がそのまま素通しとなる。
２回目以降は、等化器３から出力された１シンボル前のタップ係数が乗算されるので、１シンボル前に補正された回転については、次にシンボルでも回転が発生していると予想されるので、乗算部２で事前に補正しておくことになる。
【００３７】
乗算部２から出力された信号は、等化器３に入力されて乗算器３１で再度初期値（１＋ｊ０）のタップ係数が乗算されて素通しされ、判定器３２で領域判定され、加算器３３で乗算器３１の乗算結果から判定器３２からの判定結果が減算されて誤差が算出され、タップ係数更新器３４で誤差をもとにタップ係数の更新が行われて、信号毎に更新されたタップ係数が乗算部２及び乗算器３１に出力される動作を繰り返す。
【００３８】
このように回路を動作させた結果は、図６に示すように、一定方向への位相回転はなくなり、ほぼ直交座標上の停留点に近い位置に補正されるので、キャリアオフセット補償ができていることがわかる。
【００３９】
次に、図１に示した第１のキャリアオフセット補償回路の構成における誤り率（ＢＥＲ）の周波数特性を求める別のシミュレーション結果に付いて、図７を使って説明する。図７は、第１のキャリアオフセット補償回路構成におけるシミュレーション結果の誤り率（ＢＥＲ）対周波数特性を示すグラフ図である。
【００４０】
シミュレーション条件としては、フレーム長：１０２４ｍｓ＝１０２４シンボル、フレーム数：１００フレーム、シンボルレート：１Ｍｓｐｓとし、変調方式を１６ＱＡＭ、ＳＮＲ１８ｄＢ、キャリア周波数を±２０００Ｈｚとしたものである。
そして、具体的なシミュレーション方法は、まず、初期位相補正部１における位相回転量の判定は、前述したように、各シンボル毎にθ＝ａｒｃＴａｎ（Ｑｒ／Ｉｒ）により求め、その算術平均を、フレーム位相（初期位相）補正値とする。
【００４１】
受信信号のＩ相成分をＩｒ、Ｑ相成分をＱｒとすると、初期位相補正部１における初期位相補正出力Ｉ，Ｑは、
Ｉ＝Ｉｒ×ｃｏｓ（θ）−Ｑｒ×ｓｉｎ（θ）
Ｑ＝Ｉｒ×ｓｉｎ（θ）＋Ｑｒ×ｃｏｓ（θ）
である。
【００４２】
この初期位相補正出力Ｉ，Ｑを変数Ｘｉ，Ｘｑに代入し、タップ係数をＷｉ，Ｗｑとすると、乗算部２出力Ｙｉ，Ｙｑは、
Ｙｉ＝Ｘｉ×Ｗｉ−Ｘｑ×Ｗｑ
Ｙｑ＝Ｘｉ×Ｗｑ＋Ｘｑ×Ｗｉ
である。
【００４３】
そして、判定器３２出力をＹｉｄ，Ｙｑｄとすると、加算器３３から出力される誤差Ｅｉ，Ｅｑは、
Ｅｉ＝Ｙｉ−Ｙｉｄ
Ｅｑ＝Ｙｑ−Ｙｑｄ
である。
【００４４】
この誤差Ｅｉ，ＥｑからＬＭＳアルゴリズムに基づいて、タップ係数の変更値ｄＷｉ，ｄＷｑを求めると、
ｄＷｉ＝（Ｅｉ×Ｘｉ＋Ｅｑ×Ｘｑ）×μ
ｄＷｑ＝（Ｅｑ×Ｘｉ−Ｅｉ×Ｘｑ）×μ
である。ここで、μはステップサイズパラメータである。
【００４５】
そして、最終的にタップ係数更新器３４から出力される更新されたタップ数Ｗｉ，Ｗｑは、
Ｗｉ＝Ｗｉ−ｄＷｉ
Ｗｑ＝Ｗｑ−ｄＷｑ
とし、タップ係数の更新を繰り返しながら、各部の出力をシミュレーションする。
【００４６】
図７は、図１に示した構成でシミュレーションを行った周波数対エラー（ＢＥＲ）特性を横軸を周波数、縦軸をＢＥＲで示したものである。
図１９に示した従来のキャリアオフセット補償回路における、同様の条件によるシミュレーション結果と比較すると、例えば、ＢＥＲ＝５×１０^−３の値で比較すると、図１９の従来の構成では、ＢＥＲ＝５×１０^−３以下にできる周波数は約±５００Ｈｚが限度であるのに対し、図７に示した図１の構成では、±１０００Ｈｚとなっており、乗算部２を設けることによって、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げることができることがわかる。
【００４７】
次に、更に誤り率（ＢＥＲ）の周波数特性を向上する本発明の第２の実施の形態に係るデジタル無線受信機について、図８を使って説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。尚、図１と同様の構成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分（第２のキャリアオフセット補償回路）は、図８に示すように、第１のキャリアオフセット補償回路と同様の構成として、初期位相補正部１と、乗算部２と、等化器３とから構成され、更に第２のキャリアオフセット補償回路の特徴部分である等化器４が設けられている。
【００４９】
第１のキャリアオフセット補償回路と同様の初期位相補正部１と、乗算部２と、等化器３の構成及び動作は全く同様なので、説明を省略する。
等化器４は、等化器３で波形等化された出力信号に対して、等化器３で十分に追従しきれなかったキャリアオフセットに対して、入力信号とその入力信号の領域判定結果をもとに適応的にタップ係数の更新を行って波形等化を行う等化器である。
具体的に等化器４は、入力信号の領域判定を行い、判定結果と入力信号との誤差に基づいて、誤差を最小にするようにタップ係数の更新を行いながら入力信号にタップ係数を乗算して波形等化を行うものである。
尚、タップ更新アルゴリズムも、等化器３と同様に、最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用い、タップ数を１ＴＡＰで構成し、タップ係数の初期値は（１＋ｊ０）とし、フレーム毎にリセットされて初期値が設定されるようになっている。
【００５０】
等化器４の内部構成は、図２に示した等化器３と全く同様であるが、等化器４内部のタップ係数更新器３４で更新されて出力されるタップ係数は、等化器４内部の乗算器３１で使われるだけで、等化器４の外部には出力されない。
【００５１】
次に、本発明の第２のキャリアオフセット補償回路の動作について、シミュレーション結果の出力例を用いて、図９〜図１１で説明する。図９は、第２のキャリアオフセット補償回路における等化器３出力信号例を示す図であり、図１０は、第２のキャリアオフセット補償回路における等化器４出力信号例を示す図であり、図１１は、第２のキャリアオフセット補償回路における誤り率（ＢＥＲ）の周波数特性を示すグラフ図である。尚、シミュレーション条件は、第１のキャリアオフセット補償回路の場合と同様である。
【００５２】
本発明の第２のキャリアオフセット補償回路の動作は、初期位相補正部１から等化器３までは第１のキャリアオフセット補償回路と全く同様である。
等化器３からの出力波形は、キャリアオフセット周波数に対して、等化器３が十分に追従できなくなると、信号波形が傾いてくるため、図９に示したような信号が出力されることになる。
その結果、復号の際に領域判定を誤ってしまい、周波数対エラー（ＢＥＲ）特性は、図７に示したようにお椀型になってしまっていた。
【００５３】
そこで、第２のキャリアオフセット補償回路では、等化器３から出力される信号が等化器４に入力されて、乗算器３１で初期値（１＋ｊ０）のタップ係数が乗算されて素通しされ、判定器３２で領域判定され、加算器３３で乗算器３１の乗算結果から判定器３２からの判定結果が減算されて誤差が算出され、タップ係数更新器３４で誤差をもとにタップ係数の更新が行われて、信号毎に更新されたタップ係数が乗算器３１に出力される動作を繰り返す。
これにより、等化器３からの出力の傾きを補償するようになっている。
【００５４】
このように回路を動作させた結果は、図１０に示すように、信号波形のほんの僅かな傾きの補正が為されて補償され、直交座標上の停留点により近い点に補正されるので、キャリアオフセット補償が更に精度良く行われていることがわかる。
図１１は、図８に示した構成でシミュレーションを行った周波数対エラー（ＢＥＲ）特性を横軸を周波数、縦軸をＢＥＲで示したもので、図７に示した第１のキャリアオフセット補償回路の特性に比べて、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲が±１２００Ｈｚ程度まで広がり、周波数対エラー（ＢＥＲ）特性も広範囲にわたり水平になっていて、補償精度が向上していることがわかる。
【００５５】
次に、伝搬路における波形歪み等の信号劣化を補償する本発明の第３の実施の形態に係るデジタル無線受信機について、図１２を使って説明する。図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。尚、図１と同様の構成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
本発明の第３の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分（第３のキャリアオフセット補償回路）は、図１２に示すように、第１のキャリアオフセット補償回路と同様の構成として、初期位相補正部１と、乗算部２と、等化器３とから構成され、更に第３のキャリアオフセット補償回路の特徴部分である等化器５が設けられている。
尚、図１２では、等化器５を乗算部２と等化器３の間に設けているが、初期位相補正部１と乗算部２の間に設けるようにしても構わない。
【００５６】
第１のキャリアオフセット補償回路と同様の初期位相補正部１と、乗算部２と、等化器３の構成及び動作は全く同様なので、説明を省略する。
等化器５は、伝搬路における信号の劣化の補償、送受信機におけるフィルタの周波数特性による劣化の補償や、信号のシンボルタイミング補償等の信号の干渉成分の除去を行うことを目的として設けたものである。
【００５７】
等化器５のタップ数は１０ＴＡＰであり、タップ係数の初期値はタップ中心に（１＋ｊ０）とし、他を０としてあり、フレーム毎のリセットは行わない。
そして、等化器５のタップ係数の更新は、フレーム中の既知信号であるユニークワード（ＵＷ）を用いてＵＷ信号との誤差から、等化器３と同様に最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用いてタップ係数の更新を行い、波形等化を行うものである。
【００５８】
ここで、等化器５の構成例について、図１３を使って説明する。図１３は、本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における１０ＴＡＰの等化器５の構成例を示すブロック図である。
本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における１０ＴＡＰの等化器５は、波形等化フィルタ５１とタップ係数更新器５２とから構成されている。
【００５９】
タップ係数更新器５２は、入力される波形等化後の信号と、既知信号であるユニークワード（ＵＷ）の参照系列とから誤差を求め、この誤差を最小にするようなタップ係数を求め、出力するものである。
ここで、タップ更新アルゴリズムとしては、二乗平均誤差を最急降下法に基づいて最小にする最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用い、タップ数を１０ＴＡＰで構成している。
波形等化フィルタ５１は、タップ係数更新器５２から出力されるタップ係数を入力信号に乗算して加算することにより、波形等化を行って出力信号を得るものである。
【００６０】
ここで、適応前の入力信号をＸ（ｎ）、適応後の出力信号をＹ（ｎ）、ステップサイズパラメータをμ、ｎ番目の繰り返し時の誤差信号ｅ（ｎ）、ｎ番目の繰り返し時のタップ係数Ｗ（ｎ）、望みの応答（参照系列）Ｒ（ｎ）とすると、図１３の動作は次式のようになる。
【００６１】
Ｗ（ｎ＋１）＝Ｗ（ｎ）＋２μｅ（ｎ）Ｘ^＊（ｎ）
ｅ（ｎ）＝Ｒ（ｎ）−Ｙ（ｎ）＝Ｒ（ｎ）−Ｗ^Ｔ（ｎ）Ｘ（ｎ）
【００６２】
次に、図１２に示した第３のキャリアオフセット補償回路の動作について、図１４〜図１７の具体例を用いて説明する。図１４は、第３のキャリアオフセット補償回路における受信信号例を示す図であり、図１５は、第３のキャリアオフセット補償回路における初期位相補正部１出力信号例を示す図であり、図１６は、第３のキャリアオフセット補償回路における等化器５出力信号例を示す図であり、図１７は、第３のキャリアオフセット補償回路における等化器３出力信号例を示す図である。
【００６３】
初期位相補正部１に入力される受信信号を、図１４に示すように、伝搬路等で生じた劣化を含んだ受信信号波形であるとする。
まず、初期位相補正部１では受信フレーム中に挿入されたＵＷデータからフレーム先頭での位相差が検出されて、その位相差が補正された信号が出力され（図１５）、乗算部２に入力されて等化器３から出力される１シンボル前のタップ係数が乗算され、等化器５に入力されて波形等化が行われ、図１６に示すような信号波形が出力される。これは、図１４に示した（キャリアオフセットによる一定方向への回転＋伝搬路劣化による位相や振幅の変動）から伝搬路劣化による位相や振幅の変動が補償されて、キャリアオフセットによる一定方向への回転だけが残った状態である。
尚、位相回転量が約半分になっているのは、乗算部２における１シンボル前のタップ係数乗算の効果である。
【００６４】
次に、この信号が等化器３に入力され、キャリアオフセットが補償されると、図１７に示すように、一定方向への位相回転はなくなり、ほぼ直交座標上の停留点に近い位置に補正されるので、キャリアオフセット補償ができていることがわかる。
尚、図１２の構成では、図１の構成の場合と同様に、誤り率（ＢＥＲ）の周波数特性のシミュレーション結果は、図７に示したようにお椀型の特性となってしまうので、更にキャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げ、水平な特性とするためには、第２のキャリアオフセット補償回路と組み合わせ、等化器３の後ろに等化器４を追加すれば、等化器３出力を更に精度良く補償し、誤り率の小さい復調信号を得ることができる。
【００６５】
次に、上記第３のキャリアオフセット補償回路における回路規模を縮小した本発明の第４の実施の形態に係るデジタル無線受信機について、図１８を使って説明する。図１８は、本発明の第４の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。尚、図１２と同様の構成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
本発明の第４の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分（第４のキャリアオフセット補償回路）は、図１８に示すように、第３のキャリアオフセット補償回路と同様の構成として、乗算部２と、等化器３とから構成され、更に第４のキャリアオフセット補償回路の特徴部分として、初期位相補正部１の代わりに初期位相判定部６が設けられ、等化器５の代わりに等化器５′が設けられている。
尚、図１８では、等化器５′が乗算部２と等化器３の間に設けているが、初期位相補正部１と乗算部２の間に設けるようにしても構わない。
【００６６】
第３のキャリアオフセット補償回路と同様の乗算部２と、等化器３の構成及び動作は全く同様なので、説明を省略する。
初期位相判定部６は、受信信号中の既知のユニークワードからフレーム先頭での位相差を検出して、その位相差を初期位相オフセット補正値として出力するものである。
具体的には、図２０に示したように、フレーム毎にその先頭に送受信機間で既知のユニークワード（ＵＷ）（例えば１４シンボル）が組み込まれて伝送されてくるので、各シンボル毎にその位相を
θ＝ａｒｃＴａｎ（Ｑｒ／Ｉｒ）
により求め、ＵＷの各シンボルの本来の位相との差を算術平均した値を、フレーム位相（初期位相）オフセット補正値とする。
【００６７】
尚、シンボル位相の求め方は、ａｒｃＴａｎによる位相計算に限定されるものではなく、実際のハードウェアにおいてリアルタイム処理する際は、従来から知られているような他の位相検出手段を用いても構わない。
【００６８】
等化器５′は、第３のキャリアオフセット補償回路の等化器５と同様に、伝搬路における信号の劣化の補償、送受信機におけるフィルタの周波数特性による劣化の補償や、信号のシンボルタイミング補償を行うことを目的として設けたものであるが、タップ係数の初期値の設定が異なっている。
【００６９】
即ち、第４のキャリアオフセット補償回路の等化器５′は、タップ数は１０ＴＡＰであり、タップ係数の初期値はタップ中心に初期位相判定部６から入力される初期位相オフセット補正値とし、他を０としてあり、フレーム毎のリセットは行わない。
【００７０】
そして、等化器５のタップ更新は、フレーム中のＵＷを用いてＵＷ信号との誤差から、等化器３と同様に最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用いてタップ更新を行い、波形等化を行うものである。
第４の実施の形態の特徴部分として、タップ中心に初期位相オフセット補正値を入れることで、初期位相を戻しながら後段の等化器３に信号を出力することができるものである。
【００７１】
次に、図１８に示した第４のキャリアオフセット補償回路の動作について説明する。
本発明の第４のキャリアオフセット補償回路では、受信信号が初期位相判定部６に入力されて、受信フレーム中に挿入されたＵＷデータからフレーム先頭での位相差が検出されて、初期位相オフセット補正値が出力され、等化器５′で当該初期位相オフセット補正値がタップ係数の初期値として設定される。
そして、乗算部２では、受信信号と等化器３からの１シンボル前のタップ係数が乗算され、等化器５′に入力されて波形等化が行われ、初期位相補正と伝搬路劣化による位相や振幅の変動が補償されて、図１６に示すような信号波形が出力される。
以降は、第３のキャリアオフセット補償回路と同様の動作である。
【００７２】
以上の処理により、キャリアオフセットによってフレーム先頭の位相が毎回異なった位置で信号を受信しても、初期位相判定部６で検出されたが初期位相オフセット補正値に従って、等化器５′で初期段階で瞬時に初期位相を補正することができ、また、初期位相補正部１を設けることなく補正が実現できるのでキャリアオフセット補償回路の回路規模を縮小して精度の高いキャリアオフセットの補償を実現できる。
【００７３】
次に、本発明の第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機として、第６４段落で示唆した、上記第２及び第３のキャリアオフセット補償回路を組合わせ、ミリ波帯ＦＷＡのベースバンド復調部に適用したデジタル無線受信機について説明する。
【００７４】
図２１は、本発明の第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機の無線フレーム構成を説明する図である。ＴＤＤ（時間多重分割）通信を行うため、無線フレームは上位と下位に分割される。無線フレーム中のデータは論理的に１２のブロックに分割されており、送信及び受信のトラフィックを考慮したＴＤＤ比の設定に応じて１対１１から１１対１の間で上位及び下位フレームに割り当てる。上位及び下位フレームの後には、最大４ｋｍの伝搬遅延を想定して１８．９６μｓのＧＴ（ガードタイム）を設ける。
【００７５】
上位及び下位フレームの先頭には制御チャネル（ＤＣＣＨ：Ｄｏｗｎ　ｌｉｎｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ又はＵＣＣＨ：Ｕｐ　ｌｉｎｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＣＨａｎｎｅｌ）を備える。制御チャネルは、先頭のＡＧＣ（Ａｕｔｏ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）シンボルと、その後に続くＵＷ（ユニークワード）を備える。ＡＧＣシンボルは、１４シンボルからなる単純な既知のシンボル列で、ＡＧＣ制御及び初期位相補正に用いる。ＵＷは、１５シンボルのＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ　Ｎｏｉｓｅ）符号を８．５個連結したもので、フレーム同期、クロック同期、ＡＦＣ制御、等化器のトレーニングに利用する。伝送速度は６．７５Ｍ　ｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃである。
【００７６】
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機のベースバンド復調部のブロック図である。信号の流れに沿って説明すると、１３．５ＭＨｚを中心周波数とするＩＦ（中間周波）信号はＡＧＣにて適正な振幅に制御された後、Ａ／Ｄ変換、ＩＱ成分の分離、直交検波及びルートロールオフ特性を備えるロールオフフィルタ７を通すことにより受信複素ベースバンド信号が再生される。その後、受信複素ベースバンド信号は等化器の収束特性を改善するために初期位相補正部１’でフレーム先頭の初期位相を調整した後、等化器５において伝送路および装置内部で発生した歪み成分の補償を主に行い、等化器３、４においてキャリアオフセット補償を行った後、領域判定部８にて軟判定ビタビ復号して復号データを得る。また、全ての復号データはＣＲＣ計算部において無線フレームにおける伝送誤り検査を行い、誤りの発生した無線フレームデータは破棄される。
【００７７】
初期位相補正部１’は、第１の実施の形態の初期位相補正部１などとほぼ同様構成及び機能を有するが、計算の簡易化のためにタップ係数更新器５２から計算値を得ている。
等化器３、４は、１シンボル間隔で動作する１タップの等化器である。図２には明確に示されていないが、参照系列にシンボル点の判定結果を用いるトラッキングモード動作はデータ部分で行い、ＵＷ部分では既知のＵＷを参照系列として用いるトレーニングモードで動作する。この動作は無線通信用の等化器としては一般的である。ハードウェアとしては、フィルタ係数計算も含め、全てＦＰＧＡで構成する。
等化器５は、図１３で示すような第３の実施の形態と同様の計算処理負荷の小さいＬＭＳアルゴリズムを用いたタップ数１０の線形等化器である。このような等化器は、ＦＷＡのようにマルチパスが顕著でなく回線状態の時間変動も小さく、遅延波の補償を主目的としない場合に適する。また図１３から明らかなようにトレーニングモードの等化器であり、ＵＷ以外の区間ではタップ係数の更新は行わず単にフィルタとして動作する。ステップゲインμは０．２５である。ハードウェアとしては、フィルタ係数をタップ係数更新器５２に相当するＤＳＰで計算し、その結果を波形等化フィルタ５１に相当するデジタルフィルタＩＣの係数入力として与える構成をとる。
【００７８】
ロールオフフィルタ７は、α＝０．３、タップ数６３である。
キャリア同期部９は、ＵＷのシンボル位置から観測される位相誤差情報を用いたＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）を構成してＶＣＸＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０を制御しＡＦＣ（Ａｕｔｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）を実現する。ＶＣＸＯ１０は、ミリ波帯の回路に使用する発振器の経年変化を考慮してその周波数可変範囲を±１６０ＫＨｚと広く設定したこと、及びキャリア同期部９の位相誤差追従性を重視したことにより、大まかなキャリアオフセットはＡＦＣで除去できる反面、短期安定度の確保が困難となり±１５０Ｈｚ程度の揺らぎが発生してしまう。これを補償するのが等化器３、４である。図２２においてキャリア同期部９は等化器３から位相誤差情報を得ているが、これに限るものではなく、等化器５から得ても別途計算しても良い。
シンボル同期部は、ＵＷ部分の相関値を利用した位相誤差情報をもとにＰＬＬ制御を行い、中心周波数１０８ＭＨｚのＶＣＸＯ１１でシンボルタイミングを再生している。このクロックは復調部内で使用するタイミングクロックの源振になる。１０２４ＱＡＭではアイ開口幅が４ｎｓ（シンボル周期比で２．７％）程度となるため、クロックジッタは２ｎｓ以下を実現している。
フレーム同期ＡＧＣ制御システム同期部は、ＡＧＣシンボルやＵＷから、フレーム同期、ＡＧＣ制御、システム同期を行う。得られたフレームタイミングは、初期位相補正部１、等化器３、４、５など装置の各部に供給される。
【００７９】
以下、本実施の形態の構成をとるに至った経緯として、シミュレーションなどによる検証について説明する。なおシミュレーション条件は、特に断らない点を除き、本実施の形態である上述のミリ波帯ＦＷＡのベースバンド復調部と同等である。
まず、等化処理を１０タップの等化器５単体で行う場合のキャリア周波数オフセットの影響を計算機シミュレーションにより検証した（シミュレーション１）。シミュレーション条件として、入力データを１６フレーム分、初期位相を０、語長制限は無し、ＳＡＷフィルタ特性を含む、とした。
図２３から図２５に、周波数オフセットが１５Ｈｚの時の等化前（等化器５入力信号）コンステレーション、等化後（等化器５出力信号）コンステレーション、及び等化誤差収束特性を夫々示す。図２４のように、等化後コンステレーションにも僅かに傾きが残ると共に、隣接シンボル点のとの判別ができていないシンボル点が見受けられる。図２５では誤差が収束せず振動しているのがわかる。なお、図２５の縦軸の等化誤差電力ＤＵＲ（Ｄｅｓｉｒｅｄ　ｔｏ　Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ　ｓｉｎｇｎａｌ　ｐｏｗｅｒＲａｔｉｏ）は、変調信号を復調した際の理想コンスレテーションとそこからのベクトル誤差との電力比として規定する。これは変調信号の品質を評価する尺度である変調誤差比ＭＥＲ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｉｏ）と等価な値である。
図２６に、様々な周波数オフセット量に対するＤＵＲ値を示す。図中のＤＵＲ値は収束後或いは振動状態で平均したＤＵＲ値である。周波数オフセットにより僅かでも位相回転があると、収束特性に影響し振動が発生することが判明した。本シミュレーションの構成では、波形等化誤差の目標値である４７ｄＢを達成するためには周波数オフセットを１Ｈｚ程度に抑えなければならない。試みに、等化器５をデータ部分においてトラッキングモードで動作させるようにしてシミュレーションを行ったが１００Ｈｚのオフセットに対しＤＵＲは３２ｄＢとなり、まだ十分でない。これを解決する手段としてＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ　Ｌｅａｓｔ　Ｓｑｕａｒｅ）のような高速適応アルゴリズムを用いて収束特性を改善することが考えられるが、ＲＬＳは演算量が大きく、処理遅延によるデータ伝送遅延が発生し望ましくない。
【００８０】
次に、等化器５に加え等化器３を備える図２７のような構成で、キャリア周波数オフセットの影響を計算機シミュレーションにより検証した（シミュレーション２）。等化器３は残留位相誤差を補償する位相ローテーターとしての機能を期待したものである。本シュミレーションでは初期位相補正部７も含めたので初期位相誤差として７０度を与えるほか、オフセット周波数を３２Ｈｚ、信号幅（語長制限）を１２ビット、とした。
図２８から図３１にシミュレーションの結果として、ロールオフフィルタ７、初期位相補正部１、等化器５、等化器３の出力信号を夫々示す。図３１の等化器３出力を見ればわかるように、周波数オフセット成分がなくなっていることがわかる。
図３２に、オフセット周波数‐３００〜３００Ｈｚの範囲における周波数対ＢＥＲ特性を示す。シミュレーション条件として、ＳＮＲを３６ｄＢ、語長制限有り、ＳＡＷフィルタ特性を含む、とした。図３２から、オフセット周波数が±２００Ｈｚの範囲で補償できているのがわかるが、これでは不十分であり、また補償範囲内において図７に似たお椀形の特性が現れている。
【００８１】
次に、等化器５、３及び乗算器２を備える構成で、キャリア周波数オフセットの影響を計算機シミュレーションにより検証した（シミュレーション３）。構成としてはシミュレーション２の図２７の構成に図１２の乗算器を追加したものである。等化器５への入力信号に対し、等化器３で算出した位相補正値（タップ係数そのもの）を予め乗算する乗算器２を備えることにより、等化器５のタップ係数追従動作の負担を軽減する効果を期待したものである。
図３３に、オフセット周波数‐６００〜６００Ｈｚの範囲における周波数対ＢＥＲ特性を示す。シュミレーション条件はシュミレーション２と同じである。図３２から、オフセット周波数の補償範囲がシミュレーション２に比べほぼ２倍になっていることがわかるが、オフセット周波数の増加に応じてＢＥＲが劣化するお椀形特性は残っており、等化器２では位相誤差を完全に除去できないことを示している。
【００８２】
次に、等化器５、３、４及び乗算器２を備える構成で、キャリア周波数オフセットの影響を計算機シミュレーションにより検証した（シミュレーション４）。構成としてはシミュレーション３の構成に図８の等化器４を追加したもので、図２２のベースバンド復調部に採用したものに対応する。等化器４は、等化器３同様の１タップの等化器であり、軽快な動作で等化器３の残留位相誤差を除去しＢＥＲを改善する効果を期待したものである。
図３４に、オフセット周波数‐６００〜６００Ｈｚの範囲における周波数対ＢＥＲ特性を示す。シュミレーション条件はシュミレーション３と同じである。図３２から、オフセット周波数の補償範囲がシミュレーション３と同等であるが、お椀形ではなく水平な周波数対ＢＥＲ特性が得られることを確認した。
【００８３】
次に、本発明の第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機のベースバンド復調部のシンボル同期部の処理について説明する。本実施の形態ではＴＤＤが適応的に変化するため、データ部分のシンボルから位相誤差を検出しようとすると、位相同期部にＴＤＤ比に応じた制御が必要となり回路構成が複雑になる。そこで本実施の形態のシンボル同期部はフレーム毎に変化しない情報であるＵＷを用いて位相誤差を検出する。
図３５は、ＵＷ相関による位相誤差検出を説明する図である。理想的なシンボル同期が取れた時に相関値が最大となるタイミングをｔｐ、その直前及び直後のサンプルのタイミングを夫々ｔｐ−１、ｔｐ＋１とし、その３つのタイミングの相関値を丸で示す。シンボル同期部により制御される内部クロックの位相が進んでいる場合、タイミングがずれて四角で示す相関値となり、逆に送れている場合三角で示す相関値が得られる。そこで、ｔｐ−１とｔｐ＋１の時の相関値の差を取れば、遅れが正、進みが負となり位相誤差量が得られるので、これに基いてＶＣＸＯ１１を制御する信号を算出することができる。
【００８４】
最後に、本実施の形態のデジタル無線受信機において、無線ハードウェアを用いた室内実験の結果として、ＣＮＲ対ＢＥＲ特性を図３６に示す。図３６の実験の条件は、送信機と受信機を１３．５ＭＨｚのＩＦで伝送路を介して接続し、等化器４を用いず、誤り訂正前のＢＥＲを求めたものである。等化器３の付加により１０２４ＱＡＭのエラーフロアを解消できた。
上記本発明の実施の形態に係るデジタル無線受信機の説明では、１６ＱＡＭ及び１０２４ＱＡＭの例で説明したが、本発明の技術は、他の位相変調方式（ＱＰＳＫ等）であっても適応可能である。
【００８５】
本発明の実施の形態に係るデジタル無線受信機によれば、キャリアオフセットを補償するための等化器３（第１の等化器）の入力側に乗算部２を設け、受信信号に等化器３から出力される１シンボル前のタップ係数を乗算しているので、一定方向に回転が加わる周波数オフセットを予測しながらキャリアオフセット補償を行うことと同様になり、迅速にキャリアオフセット補償を行うことができるので、対応できる周波数オフセットの範囲を広くして、安定した動作を可能にすることができる効果がある。
【００８６】
また、本発明の実施の形態に係るデジタル無線受信機によれば、初期位相補正部１が受信信号のユニークワードからフレーム先頭での位相差を検出して、その位相差を補正し、最初の信号の領域判定ミスを回避するので、等化誤差の収束を高速に行うことができるので、通信開始直後から安定した動作を実現できる効果がある。
【００８７】
そして、本発明の第２の実施の形態に係るデジタル無線受信機によれば、キャリアオフセットを補償するための等化器３（第１の等化器）の後段に、更に第２の等化器である等化器４を設けているので、等化器３だけでは追従しきれなかったキャリアオフセットを等化器４で補償して、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げ、周波数対ＢＥＲ特性も広範囲にわたって水平にできて、補償精度を向上して安定した動作を可能にすることができる効果がある。
【００８８】
また、本発明の第３の実施の形態のに係るデジタル無線受信機によれば、ＵＷを用いてタップ係数を更新しながら波形等化を行う第３の等化器である１０タップの等化器５を設けているので、キャリアオフセットの補償に加え、信号の干渉成分の除去を行って伝搬路等の劣化をも補償して安定した動作を可能にすることができる効果がある。
【００８９】
また、本発明の第４の実施の形態のに係るデジタル無線受信機によれば、初期位相判定部６で、フレーム先頭での位相差を検出して初期位相オフセット補正値を求め、第３の等化器である等化器５′のタップ係数の初期値に初期位相オフセット補正値に設定して波形等化するので、等化器５′において伝搬路等の劣化補償だけでなく、初期位相の補正も行うことができ、初期位相補正部１を設けることなく初期位相の補正が実現でき、キャリアオフセット補償回路の回路規模を縮小しながら、最初の信号の領域判定ミスを回避して等化誤差の収束を高速に行うことができるので、通信開始直後から安定した動作を実現できる効果がある。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、乗算器で第１の等化器が更新出力する１シンボル前のタップ係数を受信信号に乗算して第１の等化器の入力信号とし、第１の等化器で入力信号とその領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行って復号信号を出力するデジタル無線受信機としているので、一定方向に回転が加わる周波数オフセットを予測しながらキャリアオフセット補償を行うことと同様になり、対応できる周波数オフセットの範囲を広くして、安定した動作を可能にすることができる効果がある。
【００９１】
本発明によれば、第１の等化器の出力側に第２の等化器を設け、第２の等化器で第１の等化器の出力信号とその領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行って復号信号を出力する請求項１記載のデジタル無線受信機としているので、第１の等化器だけでは追従しきれなかったキャリアオフセットを第２の等化器で補償して、キャリアオフセット補償制御可能な周波数の範囲を広げ、周波数対ＢＥＲ特性も広範囲にわたって水平にできて、補償精度を向上して安定した動作を可能にすることができる効果がある。
【００９２】
本発明によれば、乗算部の入力側か、又は乗算部と第１の等化器の間に第３の等化器を設け、第３の等化器で受信信号中に挿入されている既知信号をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行う請求項１又は請求項２記載のデジタル無線受信機としているので、キャリアオフセットの補償に加え、信号の干渉成分の除去を行って伝搬路等の劣化をも補償して安定した動作を可能にすることができる効果がある。
【００９３】
本発明によれば、初期位相補正部で受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相を補正し、初期位相が補正された受信信号を乗算部或いは第３の等化器の入力とする請求項１乃至請求項３記載のデジタル無線受信機としているので、最初の信号の領域判定ミスを回避して、等化誤差の収束を高速に行うことができるので、通信開始直後から安定した動作を実現できる効果がある。
【００９４】
本発明によれば、初期位相判定部で受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相オフセット値を出力し、第３の等化器が初期位相オフセット値をタップ係数の初期値として設定する請求項３記載のデジタル無線受信機としているので、初期位相補正部を設けることなく初期位相の補正が実現でき、キャリアオフセット補償回路の回路規模を縮小しながら、最初の信号の領域判定ミスを回避して等化誤差の収束を高速に行うことができるので、通信開始直後から安定した動作を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。
【図２】本発明の等化器の内部構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１のキャリアオフセット補償回路におけるシンボル毎の動作の流れを示すフローチャート図である。
【図４】本発明の第１のキャリアオフセット補償回路における受信信号例を示す図である。
【図５】本発明の第１のキャリアオフセット補償回路における初期位相補正部出力信号例を示す図である。
【図６】本発明の第１のキャリアオフセット補償回路における等化器出力信号例を示す図である。
【図７】本発明の第１のキャリアオフセット補償回路構成におけるシミュレーション結果の誤り率（ＢＥＲ）対周波数特性を示すグラフ図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。
【図９】本発明の第２のキャリアオフセット補償回路における等化器３出力信号例を示す図である。
【図１０】本発明の第２のキャリアオフセット補償回路における等化器４出力信号例を示す図である。
【図１１】本発明の第２のキャリアオフセット補償回路における誤り率（ＢＥＲ）の周波数特性を示すグラフ図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。
【図１３】本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における１０ＴＡＰの等化器５の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における受信信号例を示す図である。
【図１５】本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における初期位相補正部出力信号例を示す図である。
【図１６】本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における等化器５出力信号例を示す図である。
【図１７】本発明の第３のキャリアオフセット補償回路における等化器３出力信号例を示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係るデジタル無線受信機のキャリアオフセット補償回路部分の構成ブロック図である。
【図１９】従来のキャリアオフセット補償回路における周波数対エラー（ＢＥＲ）特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２０】送受信される信号のフレーム構成例図を示している。
【図２１】第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機の無線フレーム構成図
【図２２】第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機のベースバンド復調部のブロック図
【図２３】シミュレーション１における等化器５の入力信号。
【図２４】シミュレーション１における等化器５の出力信号。
【図２５】シミュレーション１における等化器５の等化誤差収束特性。
【図２６】シミュレーション１における等化器５の周波数億セット量に対するＤ／Ｕ値。
【図２７】シミュレーション２で想定したブロック図。
【図２８】シミュレーション２におけるロールオフフィルタ７の出力信号。
【図２９】シミュレーション２における初期位相補正部１の出力信号。
【図３０】シミュレーション２における等化器５の出力信号。
【図３１】シミュレーション２における等化器３の出力信号。
【図３２】シミュレーション２における周波数オフセット対ＢＥＲ特性。
【図３３】シミュレーション３における周波数オフセット対ＢＥＲ特性。
【図３４】シミュレーション４における周波数オフセット対ＢＥＲ特性。
【図３５】第５の実施の形態におけるＵＷ相関を利用した位相誤差検出を説明する図。
【図３６】第５の実施の形態に係るデジタル無線受信機のＣＮＲ対ＢＥＲ特性。
【符号の説明】
１…初期位相補正部、　２…乗算部、　３…等化器（１ＴＡＰ）、　４…等化器（１ＴＡＰ）、　５、５′…等化器（１０ＴＡＰ）、　６…初期位相判定部、３１…乗算器、　３２…判定器、　３３…加算器、　３４…タップ係数更新器、　５１…波形等化フィルタ、　５２…タップ係数更新器、　７…ロールオフフィルタ、　８…領域判定部、　９…キャリア同期部

Claims (7)

1. 受信信号と、前記受信信号の領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行って復号信号を出力する第１の等化器を有するデジタル無線受信機であって、
   前記第１の等化器の入力側に前記第１の等化器が更新出力するタップ係数を受信信号に乗算して前記第１の等化器の入力信号とする乗算器を設けたことを特徴とするデジタル無線受信機。
2. 第１の等化器の出力側に、前記第１の等化器の出力信号と、前記出力信号の領域判定結果をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行って復号信号を出力する第２の等化器を設けたことを特徴とする請求項１記載のデジタル無線受信機。
3. 受信信号中に挿入されている既知信号をもとにタップ係数の更新を行いながら波形等化を行う第３の等化器を設け、前記第３の等化器を乗算部の入力側か、又は前記乗算部と第１の等化器の間に構成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のデジタル無線受信機。
4. 受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相を補正する初期位相補正部を設け、前記初期位相が補正された受信信号を乗算部或いは第３の等化器の入力とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のデジタル無線受信機。
5. 受信信号中に挿入されている既知信号から位相ずれを判定して初期位相オフセット値を出力する初期位相判定部を設け、第３の等化器が前記初期位相オフセット値をタップ係数の初期値として設定する等化器であることを特徴とする請求項３記載のデジタル無線受信機。
6. トレーニングモード等化器と、その出力を入力とするトラッキングモード等化器を備え、前期トラッキングモード等化器のタップ数が前記トレーニングモード等化機のタップ数より小さいことを特徴とするデジタル無線受信機。
7. 等化処理の最終段にタップ数が１のトラッキングモード等化器を設けたことを特徴とするデジタル無線受信機。

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