JP2004266777A - 位相検出方法と装置およびそれを利用した受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相検出装置の消費電力を小さくする。
【解決手段】座標領域検出部５０は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２の含まれた部分位相領域を判定する。ＩＱ制御部５２は、絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２のうち大きいほうを第２信号３１４とし、小さいほうを第１信号３１６として出力する。除算部５４は、第１信号３１６を被除数とし、第２信号３１４を除数として除算し、除算結果値３１８を出力する。補正部５６は、除算結果値３１８とアークタンジェント演算間の誤差を補正する。座標領域修正部５８は、除算結果値３１８を変換除算値３２２に変換する。連結部６０は、領域判定信号３０６と変換除算値３２２を連接して、最終的に位相値信号３０４を出力する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は互いに直交した信号から位相を検出する位相検出技術に関する。特に、受信装置において位相を検出する位相検出方法と装置およびそれを利用した受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル情報の通信や放送等には、基準搬送波に信号を載せるための変調方式として、位相を偏移させる位相偏移変調方式（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＰＳＫ）が多く用いられている。ＰＳＫ方式には、２位相を偏移させるＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ＰＳＫ）方式、４位相を偏移させるＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ＰＳＫ）方式などがある。このようなＰＳＫ方式においては、その値に応じて所定の位相をもった送信データとして、同相（Ｉ：Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）軸および直交（Ｑ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）軸を有した複素平面座標軸上にマッピングされた、同相信号および直交信号のデータが直交変調され送信される。送信された信号は受信側で直交検波された後、同相信号および直交信号を復調して、送信したデータが得られる。同相信号および直交信号を復調するために、一般に同相信号および直交信号は位相に変換される。
【０００３】
位相への変換には、同相信号と直交信号をアドレスとしたテーブルに予めアークタンジェントの値を設定しておき、これをＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の情報記憶媒体に格納しておく。しかし、この方法では位相検出精度を高められる反面、情報記憶媒体に多大な容量が必要であり、回路規模が大きくなる。これを解決するために、ＲＯＭテーブルの利用ではなく、同相信号および直交信号からの演算による位相値の検出が検討されている。
【０００４】
図１は、従来技術に係る位相検出装置の構成を示す図である。絶対値回路１００は、直交信号が正の値の信号であればそのまま出力し、負の値の信号であれば反転して出力する。絶対値回路１０２は、上述の処理を同相信号に対して実行する。切替回路１０４は、後述するタイミング発生回路１２０からの制御信号が「１」ならば、絶対値回路１００の出力信号を出力し、「０」であれば後述するＬＨ回路１１２の出力信号を出力する。切替回路１０６は、制御信号が「１」ならば、絶対値回路１０２の出力信号を出力し、「０」であれば後述するＬＨ回路１１４の出力信号を出力する。ＬＨ回路１１２は、後述するタイミング発生回路１２０から出力される制御信号が「１」のときに後述するＣＯＲＤＩＣ回路１１０からの出力信号を出力し、制御信号が「０」のときは出力している信号をそのまま変化させない。ＬＨ回路１１４は、後述するタイミング発生回路１２０から出力される制御信号が「１」のときに後述するＣＯＲＤＩＣ回路１１０からの出力信号を出力し、制御信号が「０」のときは出力している信号をそのまま変化させない。
【０００５】
ＣＯＲＤＩＣ回路１１０は、切替回路１０４と切替回路１０６と後述するタイミング発生回路１２０からの制御信号を入力し、後述する比較回路１０８からの制御信号が「０」のときは、以下の値を出力する。
【０００６】
【数１】

一方、制御信号が「１」のときは、以下の値を出力する。
【０００７】
【数２】

比較回路１０８は、Ｘｎ信号とＹｎ信号を入力し、ＸｎがＹｎ以下であれば「０」を出力し、ＸｎがＹｎより大きければ「１」を出力する。象限検出回路１１６は、同相信号と直交信号からそれらが属する象限を判定し、それに相応する信号を出力する。
【０００８】
ＬＨ回路１１８は、後述するタイミング発生回路１２０から出力される制御信号が「１」のときに象限検出回路１１６の出力信号を出力し、制御信号が「０」のときは出力している信号をそのまま変化させない。タイミング発生回路１２０は、各回路に必要なタイミングパルスを発生し、固定データ切替回路１２２は以下のとおりに与えられる固定データをタイミング発生回路１２０からの制御信号のｎによって切り替えて出力する。なお、Ｃは定数である。
【０００９】
【数３】

極性切替回路１２４は、固定データ切替回路１２２の出力信号に対して、比較回路１０８からの制御信号が「０」であればそのまま出力し、制御信号が「１」であれば反転して出力し、累積加算回路１２６は、タイミング発生回路１２０からの制御信号に応じたタイミング期間に極性切替回路１２４の出力信号を累積加算し、あるいは累積値をリセットする。加算回路１２８は、累積加算回路１２６の出力信号とＬＨ回路１１８の出力信号を加算し、ＬＨ回路１３０は、加算回路１２８の出力信号を入力し、タイミング発生回路１２０から出力される制御信号が「１」のときに入力した信号を出力し、制御信号が「０」のときにすでに出力している信号を変化させない（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−８５９５０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
互いに直交した同相信号と直交信号を位相値に変換するためにＲＯＭテーブルを使用せずに、同相信号と直交信号から直接的な演算で位相値を検出すれば、一般に回路規模は小さくなるが、同一の演算処理を繰り返して実行するため消費電力が大きくなる。また、演算の精度を高くすれば、それに応じて回路規模が大きくなり、さらに消費電力も大きくなる。
【００１２】
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は消費電力を低減した位相検出方法と装置およびそれを利用した受信装置を提供することである。また、回路規模を小さくした位相検出方法と装置およびそれを利用した受信装置を提供することである。また、高精度な位相を検出する位相検出方法と装置およびそれを利用した受信装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は位相検出装置である。この装置は、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を入力する入力部と、同相信号と直交信号から、位相平面を８等分に分割した部分領域のうち、対象信号が存在する部分領域を判定する領域判定部と、同相信号と直交信号を予め定めたひとつの部分領域に属すべき第１の信号と第２の信号に変換する領域変換部と、第１の信号と第２の信号を予め定めたひとつの部分領域における位相値に変換する位相変換部と、対象信号が存在すると判定した部分領域の情報と、予め定めたひとつの部分領域における位相値から、入力した対象信号に対応した位相値を計算する位相計算部とを含む。
【００１４】
「同相信号と直交信号」の区別は便宜上のものであり、同相信号と直交信号でないふたつの信号も含まれるものとする。
以上の装置により、対象信号を予め所定の部分領域に属する信号に変換すると、変換される位相値の領域が限定されるため、位相値に変換するための処理や回路規模を低減できる。
【００１５】
本発明の別の態様も位相検出装置である。この装置は、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を入力する入力部と、同相信号と直交信号から、位相平面を８等分に分割した部分領域のうち、対象信号が存在する部分領域を判定する領域判定部と、同相信号と直交信号を予め定めたひとつの部分領域に属すべき第１の信号と第２の信号に変換する領域変換部と、第１の信号を第２の信号で除算して除算結果値を生成する除算部と、生成した除算結果値に応じた補正値によって、生成した除算結果値を補正する補正部と、対象信号が存在すると判定した部分領域の情報と補正した除算結果値から、入力した対象信号に対応した位相値を計算する位相計算部とを含む。この装置において、領域変換部における第１の信号の絶対値は、第２の信号の絶対値より小さくしてもよい。
「除算」には、シフト減算処理のような除算結果と同等の結果を出力する処理も含むものとする。
【００１６】
領域変換部は、第１の信号と第２の信号が共に正符号となるように予めひとつの部分領域を定めてもよい。また、補正部は、除算結果値についての離散的な間隔で補正値を変化させ、離散的な間隔は除算結果値が１に近くなるほど小さくしてもよい。
【００１７】
「除算結果値が１」は、直接除算処理を実行しなくても、被除数に相当する値と除数に相当する値の大きさが等しくなる場合も含むものとする。
以上の装置により、位相値への変換処理を除算処理と補正処理で置き換え、さらに、対象信号を予め所定の部分領域に属する信号に変換しているので、演算処理量を小さくでき、さらに高精度の位相値を検出できる。
【００１８】
本発明のさらに別の態様は受信装置である。この装置は、位相検出装置と、位相検出装置が検出した位相値を利用して復調処理を実行する復調部とを含む。この装置において、位相検出装置は、位相平面の８分割の部分領域のうち予め定めたひとつの部分領域に属するふたつの信号に、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を変換し、ふたつの信号のうち絶対値が大きいほうの信号によって、絶対値が小さいほうの信号を除算した除算結果の値を補正した後に、補正した除算結果の値を対象信号に対応した部分領域に移動させて、対象信号に対応した位相値を検出してもよい。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は位相検出方法である。この方法は、位相平面の８分割の部分領域のうち予め定めたひとつの部分領域に属するふたつの信号に、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を変換し、ふたつの信号のうち絶対値が大きいほうの信号によって、絶対値が小さいほうの信号を除算した除算結果の値を補正した後に、補正した除算結果の値を対象信号に対応した部分領域に移動させて、対象信号に対応した位相値を検出する。
【００２０】
本発明のさらに別の態様も位相検出方法である。この方法は、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を入力するステップと、同相信号と直交信号から、位相平面を８等分に分割した部分領域のうち、対象信号が存在する部分領域を判定するステップと、同相信号と直交信号を予め定めたひとつの部分領域に属すべき第１の信号と第２の信号に変換するステップと、第１の信号と第２の信号を予め定めたひとつの部分領域における位相値に変換するステップと、対象信号が存在すると判定した部分領域の情報と、予め定めたひとつの部分領域における位相値から、入力した対象信号に対応した位相値を計算するステップとを含む。
【００２１】
本発明のさらに別の態様も位相検出方法である。この方法は、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を入力するステップと、同相信号と直交信号から、位相平面を８等分に分割した部分領域のうち、対象信号が存在する部分領域を判定するステップと、同相信号と直交信号を予め定めたひとつの部分領域に属すべき第１の信号と第２の信号に変換するステップと、第１の信号を第２の信号で除算して除算結果値を生成するステップと、生成した除算結果値に応じた補正値によって、生成した除算結果値を補正するステップと、対象信号が存在すると判定した部分領域の情報と補正した除算結果値から、入力した対象信号に対応した位相値を計算するステップとを含む。この方法において、第１の信号と第２の信号に変換するステップにおける第１の信号の絶対値は、第２の信号の絶対値より小さくしてもよい。
【００２２】
第１の信号と第２の信号に変換するステップは、第１の信号と第２の信号が共に正符号となるように予めひとつの部分領域を定めてもよい。また、生成した除算結果値を補正するステップは、除算結果値についての離散的な間隔で補正値を変化させ、離散的な間隔は除算結果値が１に近くなるほど小さくしてもよい。
【００２３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本実施の形態は、無線通信システムの受信装置において、受信した同相信号と直交信号から位相値を検出するためにアークタンジェント演算処理を実行する位相検出装置に関する。本実施の形態における位相検出装置では、アークタンジェントの位相値π／２間隔での周期性に加えて、例えば位相値０からπ／２を有した領域の中で、位相値に対する同相信号と直交信号のそれぞれの値が、位相値π／４を示す線分に線対称であることを利用して、位相値０からπ／４を有した位相平面の領域（以下、「部分位相領域」という）に、入力した同相信号と直交信号が属するようにこれらの信号を変換する。また、位相値が０に近ければアークタンジェント演算処理は、直交信号から同相信号の除算処理で近似されるため、本位相検出装置はこれを利用した除算処理を実行する。さらに、除算処理にもとづいたアークタンジェントの近似値において、位相値が０から離れるほど大きくなる誤差を考慮して、本位相検出装置では、除算結果の値に応じて予め離散的に設けられた補正値によって、除算結果を補正する。最終的に、補正した除算結果は、入力された同相信号と直交信号が属する部分位相領域に変換される。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係る通信システム２００を示す。通信システム２００は、送信装置１０、受信装置１６を含む。送信装置１０は、変調部１８、ＤＡ変換部２０、直交変調部９０、周波数変換部２２、増幅部２４、送信装置用アンテナ１２、制御部２６を含み、受信装置１６は、受信装置用アンテナ１４、周波数変換部２８、ＡＧＣ３０、直交検波部９２、ＡＤ変換部３２、ＡＦＣ３４、復調部３６、制御部３８を含む。
【００２６】
変調部１８は、送信したい情報信号を変調して、送信信号を生成する。変調方式は、ＱＰＳＫ（Ｑｕｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＧＭＳＫ（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等の任意のものでよい。
【００２７】
ＤＡ変換部２０は、送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、直交変調部９０はアナログの送信信号を直交変調する。周波数変換部２２は、直交変調された送信信号を無線周波数に周波数変換する。さらに、無線周波数の送信信号は、増幅部２４で増幅された後、送信装置用アンテナ１２から送信される。
【００２８】
無線周波数の送信信号は、受信装置用アンテナ１４で受信され、周波数変換部２８で中間周波数に周波数変換される。
ＡＧＣ３０は、中間周波数の受信信号の振幅が後述するＡＤ変換部３２のダイナミックレンジになるように、中間周波数の受信信号の振幅を調節する。
【００２９】
直交検波部９２が、中間周波数の受信信号を直交検波した後、ＡＤ変換部３２が所定のサンプリング速度でベースバンドの受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
ＡＦＣ３４は、送信装置１０と受信装置１６のそれぞれに含まれた図示しない周波数発振器間の周波数誤差を補正する。
【００３０】
周波数偏差検出部４４は、受信信号を復調して、送信した情報信号を出力する。復調に同期検波を使用する場合、逆変調法、逓倍法などによるキャリア再生も行う。
制御部２６と制御部３８は、それぞれ送信装置１０と受信装置１６のタイミングを制御する。
【００３１】
図３は、ＡＦＣ３４の構成を示す。ＡＦＣ３４は、位相検出部４２、周波数偏差検出部４４、補正値生成部４６、遅延部４０、複素乗算部４８を含む。また、信号として、入力同相信号３００、入力直交信号３０２、位相値信号３０４を含む。なお、図２のＡＤ変換部３２でデジタル信号に変換されたベースバンドの受信信号を入力同相信号３００、入力直交信号３０２で示す。
【００３２】
位相検出部４２は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２を位相値信号３０４に変換するが、この変換は直交座標系における信号から極座標系における信号への変換に相当する。
【００３３】
周波数偏差検出部４４は、位相値信号３０４から周波数偏差を検出する。周波数偏差を検出するためには、例えば、位相値信号３０４を所定期間遅延させた信号と、位相値信号３０４間の位相差を検出し、当該位相差を所定期間で除算する。
補正値生成部４６は、検出された周波数偏差と符号が反対の周波数に応じた位相値を計算し、さらにその位相値を直交座標におけるふたつの補正信号に変換する。
【００３４】
遅延部４０は、位相検出部４２、周波数偏差検出部４４、補正値生成部４６の処理期間において、入力同相信号３００と入力直交信号３０２を遅延させる。
複素乗算部４８は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２をふたつの補正信号で複素乗算して、入力同相信号３００と入力直交信号３０２に含まれた周波数偏差を補正する。
【００３５】
図４は、位相検出部４２の構成を示す。位相検出部４２は、座標領域検出部５０、ＩＱ制御部５２、除算部５４、補正部５６、座標領域修正部５８、連結部６０を含む。また、信号として、領域判定信号３０６、比較結果信号３０８、絶対値同相信号３１０、絶対値直交信号３１２、第２信号３１４、第１信号３１６、除算結果値３１８、補正除算値３２０、変換除算値３２２を含む。
【００３６】
座標領域検出部５０は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２の含まれた部分位相領域を後述のとおり判定し、部分位相領域を示すための領域判定信号３０６、入力同相信号３００と入力直交信号３０２の絶対値の絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２、絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２の大小関係を示すための比較結果信号３０８を出力する。なお、部分位相領域は、位相π／４の範囲で規定される領域であるが、そのうち絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２は位相０からπ／４の範囲に属する。
【００３７】
ＩＱ制御部５２は、比較結果信号３０８に従って、絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２のうち大きいほうを第２信号３１４とし、小さいほうを第１信号３１６として出力する。後述のとおり、比較結果信号３０８が「０」ならば、絶対値同相信号３１０を第２信号３１４、絶対値直交信号３１２を第１信号３１６として出力し、比較結果信号３０８が「１」ならば、絶対値同相信号３１０を第１信号３１６、絶対値直交信号３１２を第２信号３１４として出力する。
【００３８】
除算部５４は、第１信号３１６を被除数とし、第２信号３１４を除数として除算し、除算結果値３１８を出力する。なお、除算結果値３１８のビット数は、要求される位相検出精度に従って決定する。
【００３９】
補正部５６は、除算結果値３１８とアークタンジェント演算間の誤差を補正する。図５は、除算結果と位相の関係を示す。位相が小さい場合は、アークタンジェントと除算結果値３１８は比例関係にあるため、位相を除算結果値３１８で近似できるが、位相の増大に伴いこれらの誤差が大きくなる。補正部５６は、この誤差を補正するためのものである。
【００４０】
座標領域修正部５８は、第２信号３１４と第１信号３１６に対して、０からπ／４の範囲で算出された除算結果値３１８を、入力同相信号３００と入力直交信号３０２が当初属していた位相領域に戻すための前処理を実行し、変換除算値３２２を出力する。
連結部６０は、領域判定信号３０６と変換除算値３２２を、領域判定信号３０６が上位ビットになるように連接して、最終的に位相値信号３０４を出力する。
【００４１】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩでも実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００４２】
図６は、座標領域検出部５０の構成を示す。座標領域検出部５０は、象限検出部６２、絶対値検出部６４、比較部６６、領域判定部６８を含む。
象限検出部６２は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２の位相平面における象限を検出する。すなわち、入力同相信号３００≧０かつ入力直交信号３０２≧０の場合、第１象限にあるとして２ビットの出力信号を「０」として出力する。また、入力同相信号３００＜０かつ入力直交信号３０２≧０の場合、第２象限にあるとして出力信号を「１」として出力し、入力同相信号３００＜０かつ入力直交信号３０２＜０の場合、第３象限にあるとして出力信号を「２」として出力し、入力同相信号３００≧０かつ入力直交信号３０２＜０の場合、第４象限にあるとして出力信号を「３」として出力する。ここで、入力同相信号３００と入力直交信号３０２の符号判定は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２のそれぞれのＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）を観測して、ＭＳＢが「０」ならば正、ＭＳＢが「１」ならば負と判定する。
【００４３】
絶対値検出部６４は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２の絶対値をそれぞれ算出して、それぞれ絶対値同相信号３１０、絶対値直交信号３１２として出力する。入力同相信号３００と入力直交信号３０２がそれぞれｎビットの信号の場合、絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２はそれぞれｎ−１ビットの信号となる。
【００４４】
比較部６６は、絶対値同相信号３１０と絶対値直交信号３１２の大小を比較し、絶対値同相信号３１０が絶対値直交信号３１２以上ならば、１ビットの比較結果信号３０８を「０」として出力し、絶対値同相信号３１０が絶対値直交信号３１２より小さければ、比較結果信号３０８を「１」として出力する。
【００４５】
領域判定部６８は、入力同相信号３００と入力直交信号３０２が位相平面のどの部分位相領域に属するかを象限検出部６２からの出力信号と比較結果信号３０８から判定する。ここで位相平面における部分位相領域を図７に示す。図７では、部分位相領域のそれぞれを領域Ａから領域Ｈで示す。第１象限は領域Ａと領域Ｂを含み、第２象限は領域Ｃと領域Ｄを含み、第３象限は領域Ｅと領域Ｆを含み、第４象限は領域Ｇと領域Ｈを含む。領域判定部６８では、象限検出部６２からの出力信号が上位ビットとなるように比較結果信号３０８と連接して、３ビットの領域判定信号３０６を生成する。
【００４６】
ただし、第２象限と第４象限、すなわち、象限検出部６２からの出力信号が奇数の場合は、比較結果信号３０８を反転してから連接する。例えば、入力同相信号３００と入力直交信号３０２が領域Ｂにある場合、象限検出部６２からの出力信号が「０」、比較結果信号３０８が「１」であるから、領域判定信号３０６は「１」になり、入力同相信号３００と入力直交信号３０２が領域Ｇにある場合、象限検出部６２からの出力信号が「３」、比較結果信号３０８が「１」であるから、領域判定信号３０６は「６」となる。以上のようにして、入力同相信号３００と入力直交信号３０２が領域Ａにある場合に「０」、領域Ｂにある場合に「１」、領域Ｃにある場合に「２」、領域Ｄにある場合に「３」、領域Ｅにある場合に「４」、領域Ｆにある場合に「５」、領域Ｇにある場合に「６」、領域Ｈにある場合に「７」となるような領域判定信号３０６が出力される。
【００４７】
図８は、除算部５４の構成を示す。除算部５４は、単位処理部７０と総称される第１単位処理部７０ａ、第２単位処理部７０ｂ、第（Ｍ−１）単位処理部７０（ｍ−１）を含む。単位処理部７０は、２倍変換部７２、加算部７４、反転部７６、遅延部７８を含む。また、信号として、除算結果値３１８と総称される第１除算結果値３１８ａ、第２除算結果値３１８ｂ、第（Ｍ−１）除算結果値３１８（ｍ−１）を含む。
【００４８】
２倍変換部７２は、入力した信号の値を２倍にするために、ビットを左にシフトさせる。
加算部７４は、２倍変換部７２の出力から第２信号３１４を減算する。
【００４９】
遅延部７８は、加算部７４の出力信号のＭＳＢを制御信号として、加算部７４の出力信号と２倍変換部７２の出力信号のいずれかひとつを選択する。すなわち、制御信号が「０」の場合に加算部７４の出力信号を選択し、「１」の場合に２倍変換部７２の出力信号を選択する。
【００５０】
反転部７６は、加算部７４の出力信号のＭＳＢを反転させて、その１ビットをそれぞれ除算結果値３１８に割当てる。
なお、第（Ｍ−１）単位処理部７０（ｍ−１）には、遅延部７８が含まれなくてもよい。
【００５１】
図９は、補正部５６の構成を示す。補正部５６は、補正値記憶部８０、選択部８２、加算部８４を含む。
補正値記憶部８０は、予め規定された補正値を記憶する。ここでは、第１の補正値α、第２の補正値β、第３の補正値γを記憶しており、それらの値は、小さいほうから、α、β、γとする。
【００５２】
選択部８２は、除算結果値３１８の値に応じて、補正値記憶部８０に記憶された補正値を選択する。ここでは、除算結果値３１８の値に対して第１のしきい値Ｘ、第２のしきい値Ｙ、第３のしきい値Ｚを規定しており、それらの値は、小さいほうからＸ、Ｙ、Ｚとする。除算結果値３１８の値がＸより小さければ補正値を０とし、除算結果値３１８の値がＸ以上でＹより小さければ補正値をαとし、除算結果値３１８の値がＹ以上でＺより小さければ補正値をβとし、除算結果値３１８の値がＺ以上ならば補正値をγとする。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ間の間隔は等間隔である必要はなく、ここでは、０とＸの間、ＸとＹの間、ＹとＺの間と後者になるにつれて、間隔が小さくなるものとする。
加算部８４は、除算結果値３１８に補正値を加算し、補正除算値３２０を出力する。
【００５３】
図１０は、座標領域修正部５８の構成を示す。座標領域修正部５８は、反転部８６、切替部８８を含む。
反転部８６は、補正除算値３２０を全ビット反転させる。
【００５４】
切替部８８は、領域判定信号３０６を制御信号とし、領域判定信号３０６が偶数ならば補正除算値３２０を変換除算値３２２とし、領域判定信号３０６が奇数ならば反転部８６で反転した補正除算値３２０を変換除算値３２２とする。特に、領域判定信号３０６のＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）を制御信号にすれば、簡単な回路構成になる。図７において、位相平面上反時計回りを位相の正方向とすると、領域判定信号３０６が偶数となる領域Ｃ、Ｅ、Ｇの場合はＩＱ軸に対する位相が領域Ａと一致するのに対し、領域判定信号３０６が奇数となる領域Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈの場合はＩＱ軸に対する位相が時計回りとなる。ここの処理は、位相方向を反時計回りにそろえることに相当する。
【００５５】
以上の構成による位相検出部４２の動作は以下の通りである。入力同相信号３００として「７」が、入力直交信号３０２として「１５」がそれぞれ２進数表現で位相検出部４２に入力される。これらの信号が属する象限を象限検出部６２が判定し、「０」を出力する。また、絶対値検出部６４は、絶対値同相信号３１０を「３」として、絶対値直交信号３１２を「７」をして出力する。比較部６６では、絶対値直交信号３１２が絶対値同相信号３１０より大きいため、比較結果信号３０８を「１」として出力する。これらより、領域判定部６８は、領域判定信号３０６として「１」を出力する。
【００５６】
ＩＱ制御部５２では、第２信号３１４を「７」とし、第１信号３１６を「３」として出力する。除算部５４では、乗算処理によって、除算結果値３１８を「０．４２８６」として出力する。補正部５６では、「０．４２８６」を補正して、補正除算値３２０を「ｘ」として出力する。補正除算値３２０は、領域判定信号３０６のＬＳＢが「１」のため、変換除算値３２２は「ｘ」をビット単位で反転させた「ｙ」とされる。連結部６０は、領域判定信号３０６の「１」と変換除算値３２２の「ｙ」を連接して、位相値信号３０４として「ｚ」を出力する。
【００５７】
本実施の形態による位相検出部４２の消費電力は、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムにおける位相検出装置の約２０％となり、消費電力の改善が可能となる。
【００５８】
本実施の形態によれば、位相の検出を基本的に除算処理で実行しているため、同一回路の繰り返し処理が不要になり、消費電力を小さくできる。また、ＲＯＭが不要となって回路規模を小さくできる。さらに、位相が０からπ／４の範囲の領域に入力した信号を変換した後、除算し、さらに除算結果を補正しているため、回路規模の増加を抑えて、位相検出精度の高精度化を実現している。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６０】
実施の形態において、位相検出部４２はＡＦＣ３４に含まれている。しかし、位相検出部４２の使用用途はＡＦＣ３４に限らず、例えば、復調部３６に含まれてその中で位相を算出する場合に使用されてもよい。特に、位相変調や周波数変調がされている場合に有効である。本変形例によれば、位相検出部４２を広い範囲で使用可能になる。つまり、直交軸における信号から位相値を検出する場合であればよい。
【００６１】
実施の形態において、位相検出部４２には除算部５４が含まれている。しかし、直交軸における信号から位相値を検出する方法はこれに限らず、ＲＯＭテーブルを使用してもよい。本変形例によれば、座標領域検出部５０によって、位相の範囲が制限されているため、ＲＯＭテーブルの規模を小さくできる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、消費電力を低減できる。また、回路規模を小さくできる。また、高精度な位相を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係る位相検出装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る通信システムを示す図である。
【図３】図２のＡＦＣの構成を示す図である。
【図４】図３の位相検出部の構成を示す図である。
【図５】図４の除算結果と位相の関係を示す図である。
【図６】図４の座標領域検出部の構成を示す図である。
【図７】図６の領域判定部によって判定される領域を示す図である。
【図８】図４の除算部の構成を示す図である。
【図９】図４の補正部の構成を示す図である。
【図１０】図４の座標領域修正部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 送信装置、 １２ 送信装置用アンテナ、 １４ 受信装置用アンテナ、 １６ 受信装置、 １８ 変調部、 ２０ ＤＡ変換部、 ２２ 周波数変換部、 ２４ 増幅部、 ２６ 制御部、 ２８ 周波数変換部、 ３０ ＡＧＣ、 ３２ ＡＤ変換部、 ３４ ＡＦＣ、 ３６ 復調部、 ３８ 制御部、４０ 遅延部、 ４２ 位相検出部、 ４４ 周波数偏差検出部、 ４６ 補正値生成部、 ４８ 複素乗算部、 ５０ 座標領域検出部、 ５２ ＩＱ制御部、 ５４ 除算部、 ５６ 補正部、 ５８ 座標領域修正部、 ６０ 連結部、 ６２ 象限検出部、 ６４ 絶対値検出部、 ６６ 比較部、 ６８ 領域判定部、 ７０ 単位処理部、 ７２ ２倍変換部、 ７４ 加算部、 ７６反転部、 ７８ 遅延部、 ８０ 補正値記憶部、 ８２ 選択部、 ８４ 加算部、 ８６ 反転部、 ８８ 切替部、 ９０ 直交変調部、 ９２ 直交検波部、 １００ 絶対値回路、 １０２ 絶対値回路、 １０４ 切替回路、１０６ 切替回路、 １０８ 比較回路、 １１０ ＣＯＲＤＩＣ回路、 １１２ ＬＨ回路、 １１４ ＬＨ回路、 １１６ 象限検出回路、 １１８ ＬＨ回路、 １２０ タイミング発生回路、 １２２ 固定データ切替回路、 １２４ 極性切替回路、 １２６ 累積加算回路、 １２８ 加算回路、 １３０ＬＨ回路、 ２００ 通信システム、 ３００ 入力同相信号、 ３０２ 入力直交信号、 ３０４ 位相値信号、 ３０６ 領域判定信号、 ３０８ 比較結果信号、 ３１０ 絶対値同相信号、 ３１２ 絶対値直交信号、 ３１４ 第２信号、 ３１６ 第１信号、 ３１８ 除算結果値、 ３２０ 補正除算値、 ３２２ 変換除算値。

Claims (6)

1. 同相信号と直交信号を含んだ対象信号を入力する入力部と、
   前記同相信号と前記直交信号から、位相平面を８等分に分割した部分領域のうち、前記対象信号が存在する部分領域を判定する領域判定部と、
   前記同相信号と前記直交信号を予め定めたひとつの部分領域に属すべき第１の信号と第２の信号に変換する領域変換部と、
   前記第１の信号と前記第２の信号を前記予め定めたひとつの部分領域における位相値に変換する位相変換部と、
   前記対象信号が存在すると判定した部分領域の情報と、前記予め定めたひとつの部分領域における位相値から、前記入力した対象信号に対応した位相値を計算する位相計算部と、
   を含むことを特徴とする位相検出装置。
2. 同相信号と直交信号を含んだ対象信号を入力する入力部と、
   前記同相信号と前記直交信号から、位相平面を８等分に分割した部分領域のうち、前記対象信号が存在する部分領域を判定する領域判定部と、
   前記同相信号と前記直交信号を予め定めたひとつの部分領域に属すべき第１の信号と第２の信号に変換する領域変換部と、
   前記第１の信号を前記第２の信号で除算して除算結果値を生成する除算部と、
   前記生成した除算結果値に応じた補正値によって、前記生成した除算結果値を補正する補正部と、
   前記対象信号が存在すると判定した部分領域の情報と前記補正した除算結果値から、前記入力した対象信号に対応した位相値を計算する位相計算部とを含み、前記領域変換部における前記第１の信号の絶対値は、前記第２の信号の絶対値より小さくすることを特徴とする位相検出装置。
3. 前記領域変換部は、前記第１の信号と前記第２の信号が共に正符号となるように予めひとつの部分領域を定めることを特徴とする請求項２に記載の位相検出装置。
4. 前記補正部は、除算結果値についての離散的な間隔で補正値を変化させ、前記離散的な間隔は除算結果値が１に近くなるほど小さくすることを特徴とする請求項２または３に記載の位相検出装置。
5. 位相検出装置と、
   前記位相検出装置が検出した位相値を利用して復調処理を実行する復調部とを含み、
   前記位相検出装置は、位相平面の８分割の部分領域のうち予め定めたひとつの部分領域に属するふたつの信号に、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を変換し、前記ふたつの信号のうち絶対値が大きいほうの信号によって、絶対値が小さいほうの信号を除算した除算結果の値を補正した後に、前記補正した除算結果の値を前記対象信号に対応した部分領域に移動させて、前記対象信号に対応した位相値を検出することを特徴とする受信装置。
6. 位相平面の８分割の部分領域のうち予め定めたひとつの部分領域に属するふたつの信号に、同相信号と直交信号を含んだ対象信号を変換し、前記ふたつの信号のうち絶対値が大きいほうの信号によって、絶対値が小さいほうの信号を除算した除算結果の値を補正した後に、前記補正した除算結果の値を前記対象信号に対応した部分領域に移動させて、前記対象信号に対応した位相値を検出することを特徴とする位相検出方法。

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