JP2005197968A - 信号処理回路並びに直交復調装置およびその誤差推定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 受信器の構成要素のデバイス特性に起因して生ずる信号の振幅誤差のみならず位相誤差を正確に推定し、その誤差成分についてフィードバック制御を介在させずに高速に補正して、信号の劣化をなくすことができるようにした、信号処理回路を提供する。
【解決手段】 直交検波された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部3a〜3fと、相互相関値算出部3a〜3fにて算出された相互相関値をもとに、2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部3gと、をそなえるように構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 直交検波された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部3a〜3fと、相互相関値算出部3a〜3fにて算出された相互相関値をもとに、2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部3gと、をそなえるように構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、通信システムにおける受信器、好ましくは無線通信システムにおける受信器において用いて好適な、直交検波されたI(In-Phase)信号およびQ(Quadrature)信号についての信号処理を行なう信号処理回路並びに直交復調装置およびその誤差推定方法に関するものである。
図8は一般的な受信器100の構成を示すブロック図である。この図8に示す受信器100のように、図示しない送信器から送信された無線信号をアンテナ101で受信すると、このアンテナ101で受信された信号はAGC(Automatic Gain Control)アンプ102で利得一定に制御されるとともにバンドパスフィルタ103で不要波成分を除去したのち、直交復調部104で直交復調を施して、ベースバンド信号に変換することが行なわれている。
ここで、直交復調部104は、バンドパスフィルタ103を通過した無線周波数信号fRFを2分岐する0°ハイブリッド(0deg HYB)104aと、受信変調信号と同じ周波数のローカル信号を出力するローカル発振器104bと、このローカル信号について互いに90°位相がずれた2つのローカル信号を出力するための90°ハイブリッド(90deg HYB)104cと、ミキサ104i,104qをそなえて構成されている。
すなわち、ミキサ104i,104qは、上述の0°ハイブリッド104aで分岐された2つの無線周波数信号についてそれぞれ90°ハイブリッド104cで出力された2つのローカル信号を乗算するものであり、これにより、互いに直交性を持つベースバンド信号として、ミキサ104iからI信号を、ミキサ104qからQ信号を、それぞれ出力することができるようになっている。
なお、図8に示す受信器100においては、直交復調部104から出力されるI信号およびQ信号(以下、I/Q信号と記載することがある)は、それぞれローパスフィルタ105i,105qにおいて高周波成分が除去され、A/D(アナログ/ディジタル)変換器106i,106qにおいてディジタル信号に変換される。そして、ディジタル復調処理部107においてA/D変換器106i,106qからのディジタル信号についてデータ復調を行なうようになっている。
ところで、ディジタル復調処理部107に入力されるディジタル信号には、直交復調部104をなすデバイスの固有の特性や、ローパスフィルタ105i,105qおよびA/D変換器106i,106qの特性に起因する振幅誤差や位相誤差が発生することが知られている。
たとえば、0°ハイブリッド104aは、デバイス固有の特性により、必ずしもI信号側およびQ信号側のそれぞれのベースバンド帯域に対して均一に信号成分を配分することができないものがあり、これがI信号およびQ信号間の振幅誤差の原因となる。
たとえば、0°ハイブリッド104aは、デバイス固有の特性により、必ずしもI信号側およびQ信号側のそれぞれのベースバンド帯域に対して均一に信号成分を配分することができないものがあり、これがI信号およびQ信号間の振幅誤差の原因となる。
具体的には、図11(b)に示すように、0°ハイブリッド104aで分配されたQ信号のゲインは信号帯域BW内において均一とすることができるが、同様に分配されたI信号のゲインについては、図11(a)に示すように高周波の帯域部分は低周波の帯域部分に比べゲインが低下する。この場合においては、IQ信号の振幅誤差(即ちゲイン差)としては、I側信号の振幅誤差の影響を受け、図11(c)に示すように、高周波の帯域部分は低周波の帯域部分に比べて振幅値が低下する。
また、0°ハイブリッド104a,90°ハイブリッド104cは、デバイス固有の特性により、必ずしも入力に対して理想的な角度で信号を分配することができないものがあり、これが、I信号およびQ信号間の位相誤差の原因となる。
具体的には、図12(a)に示すように、0°ハイブリッド104aは理想の0°からずれて無線周波数信号を分配するため、例えば、無線周波数における信号帯域内において高周波成分は位相が0°から進む誤差となり、低周波成分ほど位相が0°から遅れる。又、90°ハイブリッド104cでも、図12(b)に示すように、理想の90°からずれた2つのローカル信号を出力する。このため、直交復調部104の出力となるI信号およびQ信号間の位相誤差は、図12(c)に示すように、0°ハイブリッド104aおよび90°ハイブリッド104i,104qによる位相誤差が足し合わされることになる。
具体的には、図12(a)に示すように、0°ハイブリッド104aは理想の0°からずれて無線周波数信号を分配するため、例えば、無線周波数における信号帯域内において高周波成分は位相が0°から進む誤差となり、低周波成分ほど位相が0°から遅れる。又、90°ハイブリッド104cでも、図12(b)に示すように、理想の90°からずれた2つのローカル信号を出力する。このため、直交復調部104の出力となるI信号およびQ信号間の位相誤差は、図12(c)に示すように、0°ハイブリッド104aおよび90°ハイブリッド104i,104qによる位相誤差が足し合わされることになる。
そして、上述の直交復調部104においては、上述の振幅誤差および位相誤差が重畳された状態で、I信号およびQ信号として出力されることになる。
さらに、直交復調部104以降のI/Q信号に分離されている部分の部品(符号105i,106i,105q,106q参照)のゲインの違いにより、I/Q信号の電力値に差が発生するため、振幅誤差が生じるのである。ここで発生する振幅誤差については、前述の直交復調部104での振幅位相誤差に重畳されて出力されることになる。
さらに、直交復調部104以降のI/Q信号に分離されている部分の部品(符号105i,106i,105q,106q参照)のゲインの違いにより、I/Q信号の電力値に差が発生するため、振幅誤差が生じるのである。ここで発生する振幅誤差については、前述の直交復調部104での振幅位相誤差に重畳されて出力されることになる。
このような振幅誤差および位相誤差(これらの誤差を総称して振幅位相誤差という場合がある)が存在する受信信号成分について、ディジタル復調処理部107でデータ復調処理を行なうと、BER(ビット誤り率)特性の改善に支障を来たすことになる。
必要とするS/N比(信号対雑音比)が比較的低い信号であればその影響は小さいが、拡散変調でマルチコードを使う信号や、多値変調信号のような高いS/N比を必要とするフォーマットの信号を伝送する場合、振幅位相誤差成分が雑音に見えるため、BER特性への影響は比較的大きくなってくる。
必要とするS/N比(信号対雑音比)が比較的低い信号であればその影響は小さいが、拡散変調でマルチコードを使う信号や、多値変調信号のような高いS/N比を必要とするフォーマットの信号を伝送する場合、振幅位相誤差成分が雑音に見えるため、BER特性への影響は比較的大きくなってくる。
したがって、受信器においては、ディジタル復調処理部107でのデータ復調処理の特性を改善するために、上述のごとき振幅位相誤差成分を解消することが求められる。このような振幅誤差又は位相誤差を解消するための技術としては、以下に示す特許文献1および特許文献2に記載された公知技術がある。
特許文献1に記載された技術においては、復調回路によるディジタル復調処理後の信号に関して、内符号および外符号それぞれについての誤り訂正前後の信号から受信品位を検出し、I/Q信号の振幅誤差および位相誤差を補正すべく90°移相器の移相量やローパスフィルタの特性をフィードバックして制御するようになっている。
特許文献1に記載された技術においては、復調回路によるディジタル復調処理後の信号に関して、内符号および外符号それぞれについての誤り訂正前後の信号から受信品位を検出し、I/Q信号の振幅誤差および位相誤差を補正すべく90°移相器の移相量やローパスフィルタの特性をフィードバックして制御するようになっている。
また、特許文献2には、その図1において、2分割した受信信号を90°の位相差をもつ基準信号に基づき検波する検波器(符号102,103参照)と、検波器の出力レベルを検出するレベル検出器(符号112参照)と、レベル検出器の出力に応じてレベル制御信号を発生するレベル制御信号発生器(符号114参照)と、レベル制御信号発生器の出力に基づき基準信号レベルを可変し検波器出力を制御するレベル制御器(符号110,111参照)とをそなえた受信装置について開示されている。
ところで、近年においては、直交性を利用し、周波数軸上でのオーバーラップを許容するOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術が、狭い周波数の範囲を効率的に利用した広帯域伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることができるものとして注目されている。
このOFDMにおいては、複数のサブキャリアに分けて、パラレルデータとしてデータ伝送することで、シンボルレートを抑えられ、速度を上げつつシンボル長を長く保つことができるものである。そして、直交するサブキャリア波を図9に示すようにm本(♯1〜♯m)交互に並べて使用することにより、干渉をなくし、比較的狭いバンド幅BWにおいて高密度にサブキャリアを並べることができるようになっている。
このOFDMにおいては、複数のサブキャリアに分けて、パラレルデータとしてデータ伝送することで、シンボルレートを抑えられ、速度を上げつつシンボル長を長く保つことができるものである。そして、直交するサブキャリア波を図9に示すようにm本(♯1〜♯m)交互に並べて使用することにより、干渉をなくし、比較的狭いバンド幅BWにおいて高密度にサブキャリアを並べることができるようになっている。
具体的には、OFDMを適用した送信器においては、パラレルデータについて高速逆フーリエ変換(IFFT;Inverse Fast Fourier Transform)を行なうことによって、サブキャリア周波数領域のデータを時間領域のデータとする変換を行なった後に、これを例えば無線周波数信号fRFで直交変調することにより無線送信することができるようになっている。
そして、この無線送信された信号を受信する受信器においては、受信信号について直交復調したのちに、高速フーリエ変換処理を行なって、送信元のパラレルデータとしての各サブキャリアのI/Qデータを得ることができるようになっている。
図10は上述のOFDMを適用した受信器110を示すブロック図である。受信信号について、直交復調部104において直交復調処理を行なって、ローパルフィルタ105i,105qで高周波成分を除去しA/D変換器106i,106qにおいてディジタル信号に変換するところまでは図8の場合と同様に処理がなされるが、このA/D変換器106i,106qとディジタル復調処理部107との間には高速フーリエ変換部(FFT; Fast Fourier Transform)108がそなえられている。
図10は上述のOFDMを適用した受信器110を示すブロック図である。受信信号について、直交復調部104において直交復調処理を行なって、ローパルフィルタ105i,105qで高周波成分を除去しA/D変換器106i,106qにおいてディジタル信号に変換するところまでは図8の場合と同様に処理がなされるが、このA/D変換器106i,106qとディジタル復調処理部107との間には高速フーリエ変換部(FFT; Fast Fourier Transform)108がそなえられている。
すなわち、高速フーリエ変換部108は、A/D変換器106i,106qからのI/Q信号について、複数(m本)のサブキャリアごとのI/Q信号(I1,Q1,…,Im,Qm)に変換してから、ディジタル復調処理部107に出力するようになっている。
特開2003−8674号公報
特開平11−252188号公報
しかしながら、上述の特許文献1に記載された技術においては、誤り訂正の精度が安定しフィードバックによる制御が安定するまで位相誤差の影響を受ける。このため、このフィードバックによる制御が安定するまでの相当の時間において受信する信号については、位相誤差および振幅誤差を補正することが困難である。
また、上述の特許文献2に記載された技術においては、位相誤差についてまでは補正することができないので、ビット誤り率の更なる改善を図る際に支障をきたすことになるほか、フィードバック制御を行なっているので、このフィードバックによる制御が安定するまでの相当の時間において受信する信号については、振幅誤差を補正することが困難であるという課題もある。
また、上述の特許文献2に記載された技術においては、位相誤差についてまでは補正することができないので、ビット誤り率の更なる改善を図る際に支障をきたすことになるほか、フィードバック制御を行なっているので、このフィードバックによる制御が安定するまでの相当の時間において受信する信号については、振幅誤差を補正することが困難であるという課題もある。
また、図10に示すようなOFDMを適用した受信器110においては、直交復調部104により、OFDMを適用する送信器によって前述のごとく送信された信号について、単一の周波数fRFを用いて直交復調処理を行なっている。即ち、この直交復調処理によって、送信側におけるIFFT処理により周波数領域のデータが時間領域のデータに変換された信号をなすI信号およびQ信号を得ることになる。
すなわち、複数のサブキャリア周波数帯が重畳された周波数帯全域について共通の周波数fRFを用いて直交復調処理を行なっているので、この直交復調処理によって得られるI信号およびQ信号についての振幅位相誤差を補正したとしても、各サブキャリア信号におけるI信号およびQ信号についての振幅位相誤差を補正したことにならず、受信特性の改善を十分に図ることができない。
したがって、直交復調部104,ローパスフィルタ105i,105qおよびA/D変換器106i,106qのデバイス特性は、サブキャリアの信号ごとに異なる影響を与えていることになるため、これらの各要素のデバイス特性によるI信号およびQ信号間の振幅位相誤差としては、各サブキャリアにおけるI信号およびQ信号間での振幅位相誤差を、受信特性の改善のために補正していく必要があるのである。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、直交復調部等の受信器の構成要素のデバイス特性に起因して生ずる信号の振幅誤差のみならず位相誤差を正確に推定し、その誤差成分についてフィードバック制御を介在させずに高速に補正して、信号の劣化をなくすことができるようにした、信号処理回路並びに直交復調装置およびその誤差推定方法を提供することを目的とする。
このため、本発明の信号処理回路は、直交検波された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部と、をそなえて構成されたことを特徴としている。
また、本発明の信号処理回路は、直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部と、該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された2つの信号の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、をそなえて構成されたことを特徴としている。
また、本発明の信号処理回路は、直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部と、該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された2つの信号の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、をそなえて構成されたことを特徴としている。
さらに、本発明の直交復調装置は、直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、該直交検波部にて直交検波された2つの信号から、直交周波数分割分離されたサブキャリアごとに2つの直交検波成分を出力するサブキャリア直交検波成分出力部とをそなえるとともに、該サブキャリア直交検波成分出力部からのサブキャリアごとに、該2つの直交検波成分のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として検出する位相誤差検出部を有する信号処理回路を、それぞれそなえて構成されたことを特徴としている。
また、本発明の直交復調装置は、試験用信号かまたは実運用時信号を選択的に切り替えて出力する切り替えスイッチと、該切り替えスイッチからの信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出された上記の振幅誤差および位相誤差を記憶する記憶部と、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該記憶部で記憶された振幅誤差をもとに補正する振幅誤差補正部と、該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該記憶部で記憶された位相誤差をもとに補正する位相誤差補正部とをそなえるとともに、試験時においては該試験用信号を、実運用時においては実運用時信号を出力すべく該切り替えスイッチを制御し、試験時においては、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出される振幅誤差および位相誤差を該記憶部に記憶させるべく、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部を制御し、かつ、実運用時においては、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部において、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差および位相誤差を該記憶部で記憶された内容をもとに補正すべく、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部を制御する制御部をそなえて構成されたことを特徴としている。
さらに、本発明の直交復調装置の誤差推定方法は、直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、該直交検波部で直交検波された2つの直交検波成分についての信号処理を行なう直交復調装置の誤差推定方法であって、試験時において、該直交検波部で試験信号が直交検波された2つの直交検波成分を出力する直交検波成分出力ステップと、該直交検波成分出力ステップで出力された該直交検波成分の振幅誤差を、該2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出ステップと、該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を記憶する振幅誤差記憶ステップと、該直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出ステップと、該位相誤差検出ステップで検出された該位相誤差を記憶する位相誤差記憶ステップと、をそなえて構成されたことを特徴としている。
本発明によれば、位相誤差検出部の相互相関値算出部および位相誤差算出部により、位相誤差検出部の相互相関値算出部および位相誤差算出部により、受信器の構成要素固有の特性、即ち受信器の構成要素のデバイス特性に起因したI成分およびQ成分間の位相誤差について、ベースバンド処理を行なう段の簡素な信号処理回路機能の追加によって正確に推定することができるので、この位相誤差について補正することで信号の劣化をなくすことができ、S/N比およびビット誤り率特性を改善することができる。
特に、拡散変調でマルチコードを使用する信号や、多値変調信号のような比較的高いS/N比を必要とする信号を伝送する場合においても、要求されるS/N比を確保することができる利点もある。
また、この位相誤差の補正においてはフィードバック制御を介在させずに補正することができるので、上述のごとき正確な位相誤差の推定ができるほか、位相誤差補正を行なうための回路の応答速度を速めることができる利点もある。
また、この位相誤差の補正においてはフィードバック制御を介在させずに補正することができるので、上述のごとき正確な位相誤差の推定ができるほか、位相誤差補正を行なうための回路の応答速度を速めることができる利点もある。
さらに、本発明によれば、振幅誤差検出部および振幅誤差補正部により、位相誤差検出部での位相誤差の検出の前段において振幅誤差を補正しておくことができるので、位相誤差の検出精度をより高めることができる利点もある。
また、本発明によれば、サブキャリアごとに設けられた信号処理回路の位相誤差検出部により、上述の場合と同様の利点に加え、特にOFDM信号に対してサブキャリアごとに位相誤差を検出することができる。即ち、OFDM信号においては、受信器固有の特性に起因したI成分およびQ成分間の位相誤差がサブキャリアごとに異なっていることが想定されるが、ベースバンド処理を行なう段の簡素な信号処理回路機能の追加によって、サブキャリアごとの位相誤差を正確かつ高速に推定することができるので、S/N比およびビット誤り率特性を飛躍的に改善させることができる利点がある。
また、本発明によれば、サブキャリアごとに設けられた信号処理回路の位相誤差検出部により、上述の場合と同様の利点に加え、特にOFDM信号に対してサブキャリアごとに位相誤差を検出することができる。即ち、OFDM信号においては、受信器固有の特性に起因したI成分およびQ成分間の位相誤差がサブキャリアごとに異なっていることが想定されるが、ベースバンド処理を行なう段の簡素な信号処理回路機能の追加によって、サブキャリアごとの位相誤差を正確かつ高速に推定することができるので、S/N比およびビット誤り率特性を飛躍的に改善させることができる利点がある。
さらに、制御部により、試験時においては、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出される振幅誤差および位相誤差を該記憶部に記憶させるべく、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部を制御し、かつ、実運用時においては、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部において、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差および位相誤差を該記憶部で記憶された内容をもとに補正すべく、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部を制御することができるので、実際の無線伝送路を通じて伝送されてきた信号についての受信処理を行なう実運用時において、サブキャリアごとの信号処理回路の処理を簡素化することができ、装置全体の処理負荷を軽減させることができる利点がある。
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
[a]第1実施形態の説明
図1は本発明の第1実施形態にかかる受信器10を示すブロック図であり、この図1に示す受信器10は、例えば図示しない送信器においてデータ信号が直交変調されて、無線周波数信号として送信された送信信号を受信するものであって、後述するように、データ復調処理の前段の処理を行なうデバイス固有の特性によって生じる振幅位相誤差を推定および補正を行ないうる本願発明の特徴的構成をそなえたものである。
[a]第1実施形態の説明
図1は本発明の第1実施形態にかかる受信器10を示すブロック図であり、この図1に示す受信器10は、例えば図示しない送信器においてデータ信号が直交変調されて、無線周波数信号として送信された送信信号を受信するものであって、後述するように、データ復調処理の前段の処理を行なうデバイス固有の特性によって生じる振幅位相誤差を推定および補正を行ないうる本願発明の特徴的構成をそなえたものである。
ここで、この図1に示す受信器10は、前述の図8におけるもの(符号101〜104,105i,105q,106i,106q,107参照)と基本的に同様の機能を有するアンテナ11,AGCアンプ12,バンドパスフィルタ13,直交復調部14,ローパスフィルタ105i,105q,A/D変換器16i,16qおよびディジタル復調処理部18をそなえるとともに、本願発明の特徴的構成を持つ信号処理回路17をそなえて構成されている。
直交復調部14は、前述の図8の場合と同様に、バンドパスフィルタ13を通過した受信信号を2分岐する0°ハイブリッド(0deg HYB)14aと、この信号が直交変調された周波数と同一周波数のローカル信号を出力するローカル発振器14bと、このローカル信号について互いに90°位相がずれた2つのローカル信号を出力するための90°ハイブリッド(90deg HYB)14cと、ミキサ14i,14qをそなえて構成されている。
ただし、図1中においては、90°ハイブリッド14cにおける分配角度90°のずれを想定し、ミキサ14qに与えられるローカル信号にはミキサ14i側に与えられるローカル信号に対しての相対的な位相誤差をΔがあるとして、ミキサ14iへのローカル信号を「cos2πfRFt」と、ミキサ14qへのローカル信号を「sin(2πfRFt+Δ)」と表記している。
なお、ミキサ14i,14qにおいては、上述の0°ハイブリッド14aで分岐された2つの無線周波数信号についてそれぞれ90°ハイブリッド14cで出力された2つのローカル信号を乗算するものである。これにより、互いに直交性を持つベースバンド信号として、ミキサ14iからI信号を、ミキサ14qからQ信号を、それぞれ出力することができるようになっている。
また、信号処理回路17は、データ復調処理の前段の処理を行なうデバイス(この場合においては例えば直交復調部14の0°ハイブリッド14a,90°ハイブリッド14c,ローパスフィルタ15i,15q,A/D変換器16i,16q)が有する固有の特性によって生じる振幅位相誤差を推定するとともに、その補正を行ないうる本願発明の特徴的構成をそなえたものである。尚、上述の直交復調部14からディジタル復調処理部18の前段の信号処理回路17までの機能部について、直交復調装置ということもできる。
信号処理回路17は、振幅誤差検出部1,振幅誤差補正部2,位相誤差検出部3,位相誤差補正部4および遅延調整部5をそなえて構成されて、A/D変換器16i,16qから出力されるI”信号およびQ”信号間の相対的な振幅誤差および位相誤差について推定し補正するようになっている。
さらに、振幅誤差検出部1は、直交検波された2つの信号(この場合においてはA/D変換器16i,16qから出力されるI”信号およびQ”信号)の振幅誤差を、2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出するものであり、振幅誤差補正部2は、振幅誤差検出部1にて検出された振幅誤差を補正するものである。本実施形態においては、後述するようにQ”信号に対するI”信号の振幅誤差を振幅誤差検出部1で検出し、検出された振幅誤差を用いてI”信号の位相誤差補正を振幅誤差補正部2で行なって、I’信号として出力するようになっている。
さらに、振幅誤差検出部1は、直交検波された2つの信号(この場合においてはA/D変換器16i,16qから出力されるI”信号およびQ”信号)の振幅誤差を、2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出するものであり、振幅誤差補正部2は、振幅誤差検出部1にて検出された振幅誤差を補正するものである。本実施形態においては、後述するようにQ”信号に対するI”信号の振幅誤差を振幅誤差検出部1で検出し、検出された振幅誤差を用いてI”信号の位相誤差補正を振幅誤差補正部2で行なって、I’信号として出力するようになっている。
また、位相誤差検出部3は、振幅誤差補正部2で振幅誤差が補正された2つの信号〔I’信号およびQ’信号(Q”信号)〕の位相誤差を、振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出するものであり、位相誤差補正部4は、位相誤差検出部3にて検出された位相誤差を補正するものである。本実施形態においては、後述するようにI’信号に対するQ’信号の位相誤差を位相誤差検出部3で検出し、検出された位相誤差を用いてQ’信号の位相誤差補正を位相誤差補正部4で行なって、振幅位相誤差の補正結果としてのQ信号を出力するようになっている。
なお、遅延調整部5は、位相誤差補正部4でのQ’信号の位相誤差補正に要する時間分の遅延をI’信号に与え、位相誤差補正結果となるI信号として出力するようになっている。これにより、上述のI信号およびQ信号について同時に出力することができるようになっている。又、上述のI”信号およびQ”信号信号に関して、振幅誤差を先行して補正しておくことにより、振幅誤差を補正しない状態で位相誤差を検出する場合よりも精度高く位相誤差を検出することができる。
また、振幅誤差検出部1は、例えば式(1)に示すようなQ”信号に対するI”信号の振幅誤差δAを演算するものである。具体的には、振幅誤差検出部1は、2乗演算部1ai,1aq,総和演算部1bi,1bq,平方根演算部1ci,1cq,逆数演算部1di,乗算器1eをそなえ、例えばI信号およびQ信号それぞれの振幅平均値の差から、I信号に対するQ信号の振幅誤差δAを求めるとともに、求められた結果を振幅誤差保持部1fで保持しておくようになっている。
A/D変換器16i,16qからディジタル信号として入力されてくるI”信号およびQ”信号について、2乗演算部1ai,1aqでそれぞれの2乗値を演算する。そして、それぞれの2乗値についての一定時間の値の総和〔一定時間に入力される(n+1)個の値の総和〕を総和演算部1bi,1bqで演算する。更に、平方根演算部1ci,1cqでこれらの総和値の平方根を演算し、各成分の振幅平均値を求める。更に、逆数演算部1di,乗算器1eでI”信号に対するQ”信号振幅平均値の比を求め、これを振幅誤差δAとして振幅誤差保持部1fで保持する。
このように、振幅誤差の検出(推定)は、I”信号およびQ”信号それぞれの振幅の平均値の差から求める。尚、振幅誤差がなければ、I信号およびQ信号の振幅の平均値の差は0となり、振幅誤差δAの値は「1」となる。本実施形態においては、Q”信号の振幅を基準としたI”信号の振幅誤差を求めているが、I”信号の振幅を基準としたQ”信号の振幅誤差を求めるようにしてもよい。
そして、振幅誤差補正部2では、式(2)に示すように、振幅誤差保持部1fで保持された値δAをI”信号に掛け合わせ、I’信号として出力する。尚、Q”信号は、I”信号の振幅誤差を補正するための基準として用いたものであり、式(3)に示すように、そのまま振幅誤差が補正された値(Q’信号)とすることができる。このため、振幅誤差補正部2は、A/D変換器16iにて出力されたI”信号に振幅誤差保持部1fにて保持されているδAを乗算する乗算部2aをそなえて構成されている。
さらに、位相誤差検出部3においては、まず、式(4)に示すような、振幅誤差補正部2で振幅誤差が補正された2つの信号(I’信号とQ’信号)の正規化された相互相関値Cを算出する。位相誤差検出部3は、この式(4)に示す値を算出するため、乗算部3a,総和演算部3b,2乗演算部3c,総和演算部3d,逆数演算部3eおよび乗算部3fをそなえている。
すなわち、乗算部3aにおいてI’信号とQ’信号とを乗算するとともに、総和演算部3bで乗算部3aからの演算結果についての一定時間の値の総和〔一定時間に入力される(n+1)個の値の総和〕を演算する。又、2乗演算部3cにおいてQ’信号の2乗を演算し、総和演算部3dで乗算部3cからの演算結果についての一定時間の値の総和を演算する。そして、逆数演算部3eおよび乗算部3fにより、総和演算部3dでの演算結果に対する総和演算部3cでの演算結果の比を算出して、得られた値を相互相関値Cする。
ついで、位相誤差検出部3においては、上述の式(4)に従って得られた値を用いて、式(5)に示すように、位相誤差Δ [degree]を推定する。このため、位相誤差検出部3は、上述の相互相関値を求めるための構成(符号3a〜3f参照)に加えて、逆正弦関数演算部3gおよび位相誤差保持部3hをそなえて構成されている。尚、式(5)によって位相誤差を得られることについては後述する。
このように、位相誤差がある場合においては、I’信号およびQ’信号の位相ずれを、式(4)に示すような相互相関値Cを求めることで、Q’信号に含まれているI成分を求めることができる。本実施形態においては、I’信号の位相を基準としたQ’信号の位相誤差を求めているが、Q’信号の位相を基準としたI’信号の位相誤差を求めるようにしてもよい。
したがって、上述の乗算部3a,総和演算部3b,2乗演算部3c,総和演算部3d,逆数演算部3eおよび乗算部3fは、(振幅誤差が補正された)直交復調後の2つの信号(I’信号およびQ’信号)についての相互相関値を算出する相互相関値算出部として機能する。又、逆正弦関数演算部3gは、相互相関値算出部3a〜3fにて算出された相互相関値をもとに、(振幅誤差が補正された)直交復調後の2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部として機能する。
さらに、2乗演算部3cおよび総和演算部3dは、基準値として、振幅誤差が補正された上述の2つの信号のいずれか一方の2乗値について、所定時間に入力される離散値に関して総和演算する基準値算出部として機能する。そして、乗算部3aおよび総和演算部3bは、参照値として、振幅誤差が補正された上述の2つの信号についての積を、所定時間に出力される離散値に関して総和演算する参照値演算部として機能する。加えて、逆数演算部3eおよび乗算部3fは、基準値演算部および参照値演算部による演算結果をもとに、参照値に対する基準値の比の値を、相互相関値として算出する比演算部として機能する。
さらには、位相誤差算出部としての逆正弦関数演算部3gは、相互相関値算出部の比演算部にて算出された比の値(の極性反転値)に対する逆正弦関数〔asin(−C)〕を演算し、演算結果を位相誤差Δとして出力するようになっている。
また、位相誤差補正部4は、位相誤差保持部3hにて保持されている位相誤差Δを用いて、式(7)に示すように、Q’信号に対して位相誤差補正を行なう。尚、I’信号は、Q’信号の位相誤差を補正するための基準として用いたものであり、式(6)に示すように、そのまま位相誤差が補正された値(I信号)とすることができる。
また、位相誤差補正部4は、位相誤差保持部3hにて保持されている位相誤差Δを用いて、式(7)に示すように、Q’信号に対して位相誤差補正を行なう。尚、I’信号は、Q’信号の位相誤差を補正するための基準として用いたものであり、式(6)に示すように、そのまま位相誤差が補正された値(I信号)とすることができる。
このため、位相誤差補正部4は、位相誤差保持部3hにて保持されている位相誤差Δの正弦関数sinΔを演算する正弦関数演算部4a,I’信号に対して正弦関数演算部4aからの値sinΔを乗算する乗算部4b,Q’信号について遅延調整する遅延調整部4c,乗算部4bでの乗算結果としてのI’sinΔに対応するQ’信号を加算する加算部4d,位相誤差保持部3hにて保持されている位相誤差Δについての余弦関数の逆数1/cosΔを算出する余弦関数演算部4eおよび加算部4dでの演算結果に余弦関数演算部4eからの演算結果を乗算する乗算部4fをそなえて構成されている。
換言すれば、正弦関数演算部4aおよび乗算部4bは、振幅誤差が補正された2つの信号のうちの一方の信号(この場合にはI’信号)に、逆正弦関数演算部3gで算出された逆正弦関数の値についての正弦(sinΔ)を乗算する第1演算部として機能し、遅延調整部4cおよび加算部4dは、第1演算部での演算結果と、振幅誤差が補正された2つの信号のうちの他方の信号の値(この場合にはQ’信号)とを加算する第2演算部として機能する。
さらに、余弦関数演算部4eおよび乗算部4fは、第2演算部での演算結果に対して、逆制限関数演算部3gで算出された逆正弦関数の値についての余弦を除算して、除算結果を、2つの信号のうちの他方の信号についての上記の振幅誤差とともに位相誤差が補正された結果として出力する第3演算部として機能する。
これにより、信号処理回路17においては、乗算部4fでの乗算結果を位相誤差の補正されたQ信号として、遅延調整部5からのI信号とともにディジタル復調処理部18へ出力することができるようになっている。
これにより、信号処理回路17においては、乗算部4fでの乗算結果を位相誤差の補正されたQ信号として、遅延調整部5からのI信号とともにディジタル復調処理部18へ出力することができるようになっている。
つぎに、式(5)によって位相誤差Δが求められることについて、図2に示す無線信号の送受信システムを想定しながら詳述する。
説明の便宜のため、振幅誤差がないI’信号およびQ’信号の位相誤差を求める場合を想定する。図2に示すように、送信器20側で送信すべき信号を構成するI成分をX、Q成分をYとし、直交変調のためのローカル周波数をfRFとすると、送信信号Tは式(8)に示すようにあらわすことができる。又、無線回線30での遅延をθとすると、受信器10での受信信号は式(9)のようにあらわすことができる。
説明の便宜のため、振幅誤差がないI’信号およびQ’信号の位相誤差を求める場合を想定する。図2に示すように、送信器20側で送信すべき信号を構成するI成分をX、Q成分をYとし、直交変調のためのローカル周波数をfRFとすると、送信信号Tは式(8)に示すようにあらわすことができる。又、無線回線30での遅延をθとすると、受信器10での受信信号は式(9)のようにあらわすことができる。
すなわち、図2に示す送信器20における直交変調部21のミキサ21aにおいて、送信すべき信号を構成するI成分である「X」に対してローカル周波数cos2πfRFtを乗算するとともに、ミキサ21bにおいて、Q成分である「Y」に対して−sin2πfRFtを乗算し、加算部21cでI成分およびQ成分を加算することにより、式(8)に示す送信信号Tを得る。これにより、送信信号Tはパワーアンプ22および図示しないアンテナ等を通じて無線送信される。
ここで、振幅誤差が補正された後の直交復調後の信号I’信号およびQ’について、位相誤差がある場合とない場合を比較する。
まず、位相誤差がない場合の信号をI’=I,Q’=Qとすると、I信号は式(10)に示すようになる。
まず、位相誤差がない場合の信号をI’=I,Q’=Qとすると、I信号は式(10)に示すようになる。
そして、この式(10)で得られた値について、2×2πfRFの周波数をローパスフィルタ15i(図1参照)でカットすることで、I信号としては式(11)のようにあらわすことができる。
また、振幅位相誤差がない場合の出力のQ信号は式(12)に示すようになる。
そして、この式(12)で得られた値について、2×2πfRFの周波数をローパスフィルタ15i(図1参照)でカットすることで、Q信号としては式(13)のようあらわすことができる。
次に、位相誤差がある場合においては、受信信号におけるQ成分のローカル波がΔ[degree]ずれたと考える。つまり、送信器20でQ成分であるYに乗算されたローカル周波数−sin2πfRFtは、−sin(2πfRFt+Δ)とあらわすことができる。尚、このΔは、90°ハイブリッド14cによるデバイス特性によるもののみならず、0°ハイブリッド14aによるデバイス特性によって生じうる位相誤差が重畳したものとして想定することができる。
このとき、直交復調後の出力信号は、位相誤差が含んでいるI’信号およびQ’信号であり、それぞれ、式(14)および式(15)のようにあらわすことができる。
そして、Q’信号の結果に対して2×2πfRFの周波数をローパスフィルタ15qでカットすることにより、式(16)の結果を得ることができる。
ここで、位相誤差がある場合とない場合とで、IQ成分の値をそれぞれ対比する。I成分については式(11)および式(14)に示すように位相誤差の有無にかかわらず等しくなるので、式(17)に示すようにあらわすことができる。
つぎに、Q成分について比較する。まず、位相誤差がある場合のQ’信号の式(16)を、式(18)に示すように展開する。
この式(18)における第1項のカッコの中は前述の式(13)と同一であり、第2項のカッコの中は式(11)と同一であるため、それぞれQとIに置き換えることにより、Q’は式(19)のようにあらわすことができる。
式(19)は、位相誤差がある場合の直交復調器の出力であるQ’信号についての式であるが、これをQについての式として解くと、式(21)のようになる。即ち、この式(21)とともに、式(20)に示すI信号についての式により、位相誤差のないIQ成分についてあらわすことができる。
これらの式(20)および式(21)により、位相誤差Δが分かっている場合、位相誤差を含んだ信号から位相誤差のない信号を求めることができる。つまりQ’信号にIsinΔを足し、全体に1/cosΔをかけると、位相誤差のないQ信号を導く事ができるのである。
つぎに、位相誤差推定のための式、即ち前述の式(5)について導出することとする。
位相誤差がある場合、直交復調部14の出力は式(17)および式(19)に示すI’信号およびQ’信号である。このとき、正規化された相互相関値Cは式(22)のようにあらわすことができる。
つぎに、位相誤差推定のための式、即ち前述の式(5)について導出することとする。
位相誤差がある場合、直交復調部14の出力は式(17)および式(19)に示すI’信号およびQ’信号である。このとき、正規化された相互相関値Cは式(22)のようにあらわすことができる。
ここで、この式(22)における上辺(分子)の第2項のΣの中は、位相誤差がないI信号およびQ信号の相関値を求めている。位相誤差がないI信号およびQ信号は相関がないため、この第2項はゼロである。これより、相互相関値Cは、式(23)のようにあらわすことができる。つまり、この相互相関値から、式(24)に示すように位相誤差を推定することができるのである。
位相誤差Δは、上述の式(24)に示すように求めることができるので、相互相関値Cおよび位相誤差Δの関係は、図3に示すようになる。
上述の構成により、本発明の第1実施形態にかかる受信器10においては、図1に示すように、受信信号に、直交復調部14における0°ハイブリッド14a,90°ハイブリッド14c,ローパスフィルタ15i,15qおよびA/D変換器16i,16qにおけるデバイス固有の特性によって生じうる振幅位相誤差については、信号処理回路17により、以下に示すように推定し且つ補正することができる。
上述の構成により、本発明の第1実施形態にかかる受信器10においては、図1に示すように、受信信号に、直交復調部14における0°ハイブリッド14a,90°ハイブリッド14c,ローパスフィルタ15i,15qおよびA/D変換器16i,16qにおけるデバイス固有の特性によって生じうる振幅位相誤差については、信号処理回路17により、以下に示すように推定し且つ補正することができる。
まず、振幅誤差検出部1において、A/D変換器16i,16qから出力されるI”信号およびQ”信号の振幅誤差について、Q”信号に対するI”信号の振幅誤差として検出する〔式(1)参照〕。そして、検出された振幅誤差を用いてI”信号の位相誤差補正を振幅誤差補正部2で行ない、振幅誤差が補正されたI’信号として出力する。
また、位相誤差検出部3は、振幅誤差補正部2で振幅誤差が補正されたI’信号およびQ’信号(Q”信号)についての相互相関値を求めてから〔式(22)参照〕、I’信号およびQ’信号の位相誤差Δについて、I’信号に対するQ’信号の位相誤差として検出する〔式(24)参照〕。
また、位相誤差検出部3は、振幅誤差補正部2で振幅誤差が補正されたI’信号およびQ’信号(Q”信号)についての相互相関値を求めてから〔式(22)参照〕、I’信号およびQ’信号の位相誤差Δについて、I’信号に対するQ’信号の位相誤差として検出する〔式(24)参照〕。
位相誤差補正部4では、検出された位相誤差を用いてQ’信号の位相誤差補正を行なって、振幅位相誤差の補正結果としてのQ信号を出力する。即ち、Q’信号に含まれているI成分を取り除く。これにより、信号処理回路17では、振幅位相誤差の補正されたQ信号を出力するとともに、遅延調整部5を通じて振幅位相誤差の補正されたI信号を出力することができる。
このように、本発明の第1実施形態によれば、位相誤差検出部3の相互相関値算出部3a〜3fおよび位相誤差算出部3gにより、直交復調部14,ローパスフィルタ15i,15qおよびA/D変換器16i,16q等の、受信器の構成要素固有のデバイス特性に起因したI成分およびQ成分間の位相誤差について、ベースバンド処理を行なう段の簡素な信号処理回路機能の追加によって正確に推定することができるので、この位相誤差について補正することで信号の劣化をなくすことができ、S/N比およびビット誤り率特性を改善することができる。
特に、拡散変調でマルチコードを使用する信号や、多値変調信号のような比較的高いS/N比を必要とする信号を伝送する場合においても、要求されるS/N比を確保することができる利点もある。
また、この位相誤差の補正においてはフィードバック制御を介在させずに補正することができるので、上述のごとき正確な位相誤差の推定ができるほか、位相誤差補正を行なうための回路の応答速度を速めることができる利点もある。
また、この位相誤差の補正においてはフィードバック制御を介在させずに補正することができるので、上述のごとき正確な位相誤差の推定ができるほか、位相誤差補正を行なうための回路の応答速度を速めることができる利点もある。
さらに、振幅誤差検出部1および振幅誤差補正部2により、位相誤差検出部3での位相誤差の検出の前段において振幅誤差を補正しておくことができるので、位相誤差の検出精度をより高めることができる利点もある。
なお、上述の第1実施形態においては、信号処理回路17においては振幅位相誤差を推定し補正する機能を有しているが、本発明によればこれに限定されず、信号処理回路17の機能としては、少なくとも振幅位相誤差を推定する機能のみを持たせてもよいし、更には位相誤差を推定する機能のみを持たせるように構成してもよい。又は、位相誤差を推定する機能と位相誤差を補正する機能のみを持たせるように構成することもできる。
なお、上述の第1実施形態においては、信号処理回路17においては振幅位相誤差を推定し補正する機能を有しているが、本発明によればこれに限定されず、信号処理回路17の機能としては、少なくとも振幅位相誤差を推定する機能のみを持たせてもよいし、更には位相誤差を推定する機能のみを持たせるように構成してもよい。又は、位相誤差を推定する機能と位相誤差を補正する機能のみを持たせるように構成することもできる。
[b]第2実施形態の説明
図4は本発明の第2実施形態にかかる受信器40を示すブロック図であり、この図4に示す受信器40においても、例えば図示しない送信器から無線送信された送信信号を受信するものであるが、前述の第1実施形態の場合に比して、送信側の装置から受信する信号としてOFDM信号を受信して、このOFDM受信信号についての振幅位相誤差を補正して復調するための構成を有している点が異なっている。
図4は本発明の第2実施形態にかかる受信器40を示すブロック図であり、この図4に示す受信器40においても、例えば図示しない送信器から無線送信された送信信号を受信するものであるが、前述の第1実施形態の場合に比して、送信側の装置から受信する信号としてOFDM信号を受信して、このOFDM受信信号についての振幅位相誤差を補正して復調するための構成を有している点が異なっている。
このため、第2実施形態にかかる受信器40においては、前述の第1実施形態における受信器10と同様の機能を果たすアンテナ11,AGCアンプ12,バンドパスフィルタ13,直交復調部14,ローパスフィルタ15i,15qおよびA/D変換器16i,16qをそなえるとともに、高速フーリエ変換部41,信号処理回路42およびディジタル復調処理部43をそなえて構成されている。
すなわち、この図4に示す受信器40においてはOFDM信号を受信するようになっているので、直交復調部14は、直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部として機能することになる。
ここで、高速フーリエ変換部41は、A/D変換器16i,16qからの出力について高速フーリエ変換を施して、サブキャリアごとのIQ成分の信号を出力するものである。又、信号処理回路42は、高速フーリエ変換部41からのサブキャリアごとのIQ成分相互の振幅位相誤差について検出(推定)し補正するものであり、ディジタル復調処理部43は、相互の振幅位相誤差が補正された各サブキャリアについてのI信号およびQ信号について、ディジタル復調処理を施してデータを復調するものである。
ここで、高速フーリエ変換部41は、A/D変換器16i,16qからの出力について高速フーリエ変換を施して、サブキャリアごとのIQ成分の信号を出力するものである。又、信号処理回路42は、高速フーリエ変換部41からのサブキャリアごとのIQ成分相互の振幅位相誤差について検出(推定)し補正するものであり、ディジタル復調処理部43は、相互の振幅位相誤差が補正された各サブキャリアについてのI信号およびQ信号について、ディジタル復調処理を施してデータを復調するものである。
また、高速フーリエ変換部41およびディジタル復調処理部43については、前述の図10に示すもの(符号108,107)と同様の機能を有するものであるが、信号処理回路42は、本願発明の特徴的構成を有するものである。尚、上述の直交復調部14からディジタル復調処理部43の前段までの機能部(符号14,15i,15q,16i,16q,41,42参照)については、直交復調装置として構成することができる。
また、高速フーリエ変換部41は、直交検波部14にて直交検波された2つの信号(I”信号およびQ”信号)から、直交周波数分割分離されたサブキャリアごとに2つの直交検波成分(I1”,Q1”,I2”,Q2”,…Im”,Qm”)を出力するサブキャリア直交検波成分出力部として機能する。尚、mはサブキャリアの本数である。
ここで、信号処理回路部42は、図5に示すように、高速フーリエ変換部41からの上述のサブキャリアごとの直交検波成分を入力されて、個々のサブキャリアにおける直交検波成分相互の振幅位相誤差を補正する信号処理回路42−1〜42−mをそなえて構成されている。換言すれば、信号処理回路42−j(j;1〜m)は、Ij”信号およびQj”信号の振幅位相誤差を補正し、振幅位相誤差の補正された信号〔I信号(I1信号〜Im信号)およびQ信号(Q1信号〜Qm信号)〕を出力するようになっている。
ここで、信号処理回路部42は、図5に示すように、高速フーリエ変換部41からの上述のサブキャリアごとの直交検波成分を入力されて、個々のサブキャリアにおける直交検波成分相互の振幅位相誤差を補正する信号処理回路42−1〜42−mをそなえて構成されている。換言すれば、信号処理回路42−j(j;1〜m)は、Ij”信号およびQj”信号の振幅位相誤差を補正し、振幅位相誤差の補正された信号〔I信号(I1信号〜Im信号)およびQ信号(Q1信号〜Qm信号)〕を出力するようになっている。
なお、個々の信号処理回路42−jは、この図5に示すように、前述の第1実施形態における信号処理回路17と同様の構成、即ち振幅誤差検出部1,振幅誤差補正部2,位相誤差検出部3,位相誤差補正部4および遅延調整部5をそなえて構成されている。
上述の構成により、本発明の第2実施形態における受信器40においては、信号処理回路42−1〜42−mにより、以下に示すようにOFDM信号についてのサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出し補正することができる。
上述の構成により、本発明の第2実施形態における受信器40においては、信号処理回路42−1〜42−mにより、以下に示すようにOFDM信号についてのサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出し補正することができる。
まず、信号処理回路42−jの振幅誤差検出部1で、式(25)に示すように、高速フーリエ変換部41における高速フーリエ変換処理後のm本のサブキャリアごとのIQ成分(Ij”信号およびQj”信号)についての振幅を一定時間平均して、これらの比を取ることにより、サブキャリアごとのIQ成分の振幅誤差δAjを検出(推定)する。
ついで、信号処理回路42−jの振幅誤差補正部2を構成する乗算部2aで、振幅誤差検出部1で検出された振幅誤差δAjを用いて、式(26)に示すようにI成分の位相誤差を補正し、Ij’信号として出力する。尚、Q成分についてはI成分との相対的な振幅誤差の基準としているので、式(27)に示すように、後段の位相誤差検出部3では、Qj”信号をそのまま振幅誤差の補正されたQj’信号として用いることができる。
さらに、信号処理回路42−jの位相誤差検出部3における機能部3a〜3fにおいて、振幅誤差が上述のごとく補正されたIQ成分の信号であるIj’信号およびQj’信号についての正規化された相互相関値Cjを、式(28)に示すように求める。
そして、位相誤差検出部における機能部3gにおいて、上述のごとく算出された、(正規化された)相互相関値Cjから、式(29)に示すように位相誤差Δj[degree]を検出(推定)する。
また、信号処理回路42−jの位相誤差補正部4において、振幅誤差の補正されたQj’信号の位相誤差について、式(30)に示すように補正して、位相誤差の補正された信号(Qj信号)について出力する。
これにより、信号処理回路42−jからの振幅位相誤差の補正されたIQ信号として、位相誤差補正部4で位相誤差が補正されたQj信号と、遅延調整部5からのIj信号とを出力することができる。
このように、本発明の第2実施形態によれば、前述の第1実施形態の場合と同様の利点があるほか、信号処理回路42−1〜42−mの振幅位相位相誤差検出部3により、特にOFDM信号に対してサブキャリアごとに位相誤差を検出することができる。即ち、OFDM信号においては、直交復調部14,ローパスフィルタ15i,15qおよびA/D変換器16i,16q等の、受信器固有の特性に起因したI成分およびQ成分間の位相誤差がサブキャリアごとに異なっていることが想定されるが、ベースバンド処理を行なう段の簡素な信号処理回路機能の追加によって、サブキャリアごとの位相誤差を正確かつ高速に推定することができるので、S/N比およびビット誤り率特性を飛躍的に改善させることができる利点があるのである。
このように、本発明の第2実施形態によれば、前述の第1実施形態の場合と同様の利点があるほか、信号処理回路42−1〜42−mの振幅位相位相誤差検出部3により、特にOFDM信号に対してサブキャリアごとに位相誤差を検出することができる。即ち、OFDM信号においては、直交復調部14,ローパスフィルタ15i,15qおよびA/D変換器16i,16q等の、受信器固有の特性に起因したI成分およびQ成分間の位相誤差がサブキャリアごとに異なっていることが想定されるが、ベースバンド処理を行なう段の簡素な信号処理回路機能の追加によって、サブキャリアごとの位相誤差を正確かつ高速に推定することができるので、S/N比およびビット誤り率特性を飛躍的に改善させることができる利点があるのである。
なお、上述の第2実施形態においては、信号処理回路42−1〜42−mにおいては振幅位相誤差を推定し補正する機能を有しているが、本発明によればこれに限定されず、信号処理回路17の機能としては、少なくとも振幅位相誤差を推定する機能のみを持たせてもよいし、更には位相誤差を推定する機能のみを持たせるように構成してもよい。又は、位相誤差を推定する機能と位相誤差を補正する機能のみを持たせるように構成することもできる。
[c]第3実施形態の説明
図6は本発明の第3実施形態にかかる受信器50を示すブロック図であり、この図6に示す受信器50は、前述の第2実施形態の場合に比して、OFDM受信信号についての振幅位相誤差を補正して復調するための構成を有している点は共通するが、試験時と実運用時とで動作モードを切り替えるようになっている点が異なっている。
図6は本発明の第3実施形態にかかる受信器50を示すブロック図であり、この図6に示す受信器50は、前述の第2実施形態の場合に比して、OFDM受信信号についての振幅位相誤差を補正して復調するための構成を有している点は共通するが、試験時と実運用時とで動作モードを切り替えるようになっている点が異なっている。
このため、第3実施形態にかかる受信器50は、アンテナ11とAGCアンプ12との間に切り替えスイッチ51が設けられるとともに、第2実施形態におけるものとは異なる信号処理回路52と、上述の切り替えスイッチ51の切り替えおよび信号処理回路52の動作モードの切り替えを制御するコントローラ53とをそなえている。尚、その他の構成(符号12〜14,15i,15q,16i,16q,41および43)については、前述の第2実施形態の場合とほぼ同様の構成を有している。
ここで、切り替えスイッチ51は、コントローラ53からの切り替え制御を受けて、アンテナ11からの信号(実運用時信号)か、又は終端抵抗54等のランダム雑音源からの信号(試験用信号)のいずれかについて選択的に切り替えてAGCアンプ12に出力するものである。
すなわち、直交復調部(直交検波部)14は、切り替えスイッチ51からの信号についてAGCアンプ12およびバンドパスフィルタ13を介して入力されて、基準周波数信号で直交検波するものである。
すなわち、直交復調部(直交検波部)14は、切り替えスイッチ51からの信号についてAGCアンプ12およびバンドパスフィルタ13を介して入力されて、基準周波数信号で直交検波するものである。
また、信号処理回路部52は、図7に示すように、高速フーリエ変換部41からのサブキャリアごとのIQ成分の振幅位相誤差について検出し補正する信号処理回路52−1〜52−m(m:サブキャリアの本数)をそなえている。
そして、各信号処理回路52−1〜52−mは、前述の第2実施形態の場合と同様の振幅誤差検出部1,振幅誤差補正部2,位相誤差検出部3および位相誤差補正部4をそなえているが、スイッチ6〜9をそなえることにより、入力されるサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出する動作モードおよび検出しない動作モードを切り替えることができるようになっている。
そして、各信号処理回路52−1〜52−mは、前述の第2実施形態の場合と同様の振幅誤差検出部1,振幅誤差補正部2,位相誤差検出部3および位相誤差補正部4をそなえているが、スイッチ6〜9をそなえることにより、入力されるサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出する動作モードおよび検出しない動作モードを切り替えることができるようになっている。
すなわち、コントローラ53はスイッチ6〜9を切り替え制御することにより、各信号処理回路52−1〜52−mにおける振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3の動作モードをオンオフ制御することができるようになっている。
換言すれば、コントローラ53はスイッチ6〜9をオン制御することにより、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3で入力されるサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出し、振幅誤差補正部2および位相誤差補正部4で、検出された振幅位相誤差を補正する動作モードとすることができる。
換言すれば、コントローラ53はスイッチ6〜9をオン制御することにより、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3で入力されるサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出し、振幅誤差補正部2および位相誤差補正部4で、検出された振幅位相誤差を補正する動作モードとすることができる。
また、スイッチ6〜9をオフ制御することにより、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3で入力されるサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出せずに、振幅誤差保持部1fで保持されている振幅誤差を用いて振幅誤差補正部2で振幅誤差を補正し、位相誤差保持部3hで保持されている位相誤差を用いて位相誤差補正部4で位相誤差を補正する動作モードとすることができる。尚、図7においては、信号処理回路52−mのスイッチ6〜9をオフとする状態について図示している。
具体的には、コントローラ53によるスイッチ6の切り替えにより、高速フーリエ変換部41からのI成分(I”信号)の振幅誤差検出部1への入力について、接続(オン)状態又は断(オフ)状態とすることができ、スイッチ7の切り替えにより、高速フーリエ変換部41からのQ成分(Q”信号)の振幅誤差検出部1への入力について、接続(オン)状態又は断(オフ)状態とすることができるようになっている。
また、コントローラ53によるスイッチ8の切り替えにより、振幅誤差が補正されたI成分(I’信号)の位相誤差検出部3への入力について、接続(オン)状態又は断(オフ)状態とすることができ、スイッチ9の切り替えにより、振幅誤差が補正されたQ成分(Q’信号)の位相誤差検出部3への入力について、接続(オン)状態又は断(オフ)状態とすることができるようになっている。
さらに、コントローラ53においては、試験時においては、切り替えスイッチ51を終端抵抗54に接続するとともに、スイッチ6〜9を接続状態とすべく制御することにより、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3の動作モードをオン制御して、終端抵抗54からのランダム雑音を用いて振幅位相誤差を検出することができるようになっている。
なお、上述の試験時において検出された振幅誤差は振幅誤差保持部1fで保持され、位相誤差については位相誤差保持部3hで保持される。換言すれば、上述の振幅誤差保持部1fおよび位相誤差保持部3hは、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3にて検出された上記の振幅誤差および位相誤差を記憶する記憶部として機能する。
なお、上述の試験時において検出された振幅誤差は振幅誤差保持部1fで保持され、位相誤差については位相誤差保持部3hで保持される。換言すれば、上述の振幅誤差保持部1fおよび位相誤差保持部3hは、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3にて検出された上記の振幅誤差および位相誤差を記憶する記憶部として機能する。
さらに、コントローラ53においては、実運用時においては、切り替えスイッチ51をアンテナ11に接続するとともに、スイッチ6〜9を断状態とすべく制御することにより、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3の動作モードをオフ制御して、後述するように予め試験時に検出して振幅誤差保持部1fで保持されている振幅誤差および位相誤差保持部3hで保持されている位相誤差を用いることにより、振幅誤差補正部2による振幅誤差の補正とともに、位相誤差補正部4による位相誤差の補正を行なうようにして、信号処理回路52−1〜52−mでの処理を簡素化している。
したがって、上述のコントローラ53は、試験時においては試験用信号を、実運用時においては実運用時信号を出力すべく該切り替えスイッチ51を制御し、試験時においては、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3にて検出される振幅誤差および位相誤差を記憶部1f,3hに記憶させるべく、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3を制御し、かつ、実運用時においては、振幅誤差補正部2および位相誤差補正部4において、直交検波部14で直交検波された2つの信号の振幅誤差および位相誤差を記憶部1f,3hで記憶された内容をもとに補正すべく、振幅誤差補正部2,4および位相誤差補正部を制御する制御部として機能する。
振幅位相誤差は、受信器50における直交復調部14,ローパスフィルタ15i,15q,A/D変換器16i,16qの固有なデバイス特性によって発生するものであるため、振幅位相誤差は、受信器50に入力される信号の質に依存しない。即ち、試験時においては、送信側から送信された信号をわざわざ使用して振幅位相誤差を測定する必要はなく、例えば終端抵抗54からのランダムな雑音を用いても振幅位相誤差を検出することができる。
換言すれば、このようなランダムな雑音をもとに検出された振幅位相誤差、即ち試験時に測定された振幅位相誤差を用いて、ディジタル復調処理部43での復調処理前のアンテナ11で受信された受信信号(即ち実運用時の信号)についての振幅位相誤差を正確に補正することができるのである。
上述の構成により、本発明の第3実施形態における受信器50においては、信号処理回路52−1〜52−mにより、以下に示すようにOFDM信号についてのサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出し補正することができる。
上述の構成により、本発明の第3実施形態における受信器50においては、信号処理回路52−1〜52−mにより、以下に示すようにOFDM信号についてのサブキャリアごとの振幅位相誤差を検出し補正することができる。
すなわち、試験時において、コントローラ53では切り替えスイッチ51を終端抵抗54に接続するとともに、各信号処理回路52−1〜52−mのスイッチ6〜9について、振幅誤差検出部1および位相誤差検出部3の動作をオンとするように切り替え制御する。
このとき、直交復調部14では、試験信号としての終端抵抗54からのランダム雑音が直交検波された2つの直交検波成分を出力する(直交検波成分出力ステップ)。尚、切り替えスイッチ51の切り替えにより、直交復調部14では、アンテナ11で受信された信号(即ち送信側から実際に送信されている信号)については直交復調しておらず、終端抵抗54で生ずるランダム雑音信号についての直交復調処理を行なっている。
このとき、直交復調部14では、試験信号としての終端抵抗54からのランダム雑音が直交検波された2つの直交検波成分を出力する(直交検波成分出力ステップ)。尚、切り替えスイッチ51の切り替えにより、直交復調部14では、アンテナ11で受信された信号(即ち送信側から実際に送信されている信号)については直交復調しておらず、終端抵抗54で生ずるランダム雑音信号についての直交復調処理を行なっている。
ついで、各信号処理回路52−1〜52−mの振幅誤差検出部1では、直交検波成分出力ステップで出力された直交検波成分の振幅誤差を、2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位(例えばQ成分に対するI成分の振幅変位)として検出し(振幅誤差検出ステップ)、検出された振幅誤差は振幅誤差保持部1fに記憶する(振幅誤差記憶ステップ)。
そして、各信号処理回路52−1〜52−mの位相誤差検出部3では、直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位(例えばI成分に対するQ成分の位相変位)として検出し(位相誤差検出ステップ)、検出された位相誤差は位相誤差保持部3hに記憶する(位相誤差記憶ステップ)。
このように試験時において推定された振幅誤差および位相誤差を用いることにより、実運用時においては、ディジタル復調処理部43におけるディジタル復調処理の前段の信号について、振幅位相誤差を補正している。
すなわち、運用時において、各信号処理回路52−1〜52−mの振幅誤差補正部2では、上述のごとく推定された振幅誤差(振幅誤差保持部1fで保持されている値)に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての振幅誤差を補正する(振幅誤差補正ステップ)とともに、位相誤差補正部4では、上述のごとく推定された位相誤差(位相誤差保持部3hで保持されている値)に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての位相誤差を補正する(位相誤差補正ステップ)。
すなわち、運用時において、各信号処理回路52−1〜52−mの振幅誤差補正部2では、上述のごとく推定された振幅誤差(振幅誤差保持部1fで保持されている値)に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての振幅誤差を補正する(振幅誤差補正ステップ)とともに、位相誤差補正部4では、上述のごとく推定された位相誤差(位相誤差保持部3hで保持されている値)に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての位相誤差を補正する(位相誤差補正ステップ)。
このように、本発明の第3実施形態によれば、前述の第2実施形態の場合と同様の利点があるほか、切り替えスイッチ51および各信号処理回路52−1〜52−mのスイッチ6〜9をそなえるとともに、これらのスイッチ51,6〜9を切り替え制御するコントローラ53をそなえているので、実際の無線伝送路を通じて伝送されてきた信号についての受信処理を行なう実運用時において、信号処理回路52−1〜52−mの処理を簡素化することができ、装置全体の処理負荷を軽減させることができる利点がある。
なお、上述の第3実施形態においては、各信号処理回路52−1〜52−mにスイッチ6〜9をそなえて、試験時および実運用時の動作モードの切り替えを制御しているが、本発明によれば、その他の手法によって動作モードを切り替えるように構成してもよい。このとき、少なくとも試験時には位相誤差補正部4については非動作状態であってもよい。
[d]その他
本発明は、上述した実施形態のほか、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
[d]その他
本発明は、上述した実施形態のほか、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
たとえば、直交復調処理にかかる検波方式としては、例えば同期検波方式や準同期検波方式等、任意の検波方式を採用することが可能である。
また、上述ごとき実施形態により、本発明の装置を製造することは可能である。
[e]付記
(付記1) 直交検波された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部と、をそなえて構成されたことを
特徴とする、信号処理回路。
また、上述ごとき実施形態により、本発明の装置を製造することは可能である。
[e]付記
(付記1) 直交検波された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部と、をそなえて構成されたことを
特徴とする、信号処理回路。
(付記2) 直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部と、
該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された2つの信号の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、をそなえて構成されたことを
特徴とする、信号処理回路。
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部と、
該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された2つの信号の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、をそなえて構成されたことを
特徴とする、信号処理回路。
(付記3) 該位相誤差検出部が、
該振幅誤差が補正された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記2記載の信号処理回路。
該振幅誤差が補正された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記2記載の信号処理回路。
(付記4) 該位相誤差検出部にて検出された該位相誤差を補正する位相誤差補正部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項記載の信号処理回路。
(付記5) 該相互相関値算出部が、
基準値として、該振幅誤差が補正された2つの信号のいずれか一方の2乗値について、所定時間に入力される離散値に関して総和演算する基準値算出部と、
参照値として、該振幅誤差が補正された2つの信号についての積を、該所定時間に出力される離散値に関して総和演算する参照値演算部と、
上記の基準値演算部および参照値演算部による演算結果をもとに、該参照値に対する該基準値の比の値を、該相互相関値として算出する比演算部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記3記載の信号処理回路。
(付記5) 該相互相関値算出部が、
基準値として、該振幅誤差が補正された2つの信号のいずれか一方の2乗値について、所定時間に入力される離散値に関して総和演算する基準値算出部と、
参照値として、該振幅誤差が補正された2つの信号についての積を、該所定時間に出力される離散値に関して総和演算する参照値演算部と、
上記の基準値演算部および参照値演算部による演算結果をもとに、該参照値に対する該基準値の比の値を、該相互相関値として算出する比演算部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記3記載の信号処理回路。
(付記6) 該位相誤差算出部が、上記の相互相関値算出部の比演算部にて算出された該比の値に対する逆正弦関数を演算し、演算結果を該位相誤差として出力する逆正弦関数演算部により構成されたことを特徴とする、付記5記載の信号処理回路。
(付記7) 該位相誤差算出部にて算出された該位相誤差を補正する位相誤差補正部をそなえ、
該位相誤差補正部が、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの一方の信号に該逆正弦関数演算部で算出された逆正弦関数の値についての正弦を乗算する第1演算部と、
該第1演算部での演算結果と、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの他方の信号の値とを加算する第2演算部と、
該第2演算部での演算結果に対して、該逆正弦関数演算部で算出された逆正弦関数の値についての余弦を除算して、除算結果を、2つの信号のうちの他方の信号についての上記の振幅誤差とともに位相誤差が補正された結果として出力する第3演算部と
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記6記載の信号処理回路。
(付記7) 該位相誤差算出部にて算出された該位相誤差を補正する位相誤差補正部をそなえ、
該位相誤差補正部が、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの一方の信号に該逆正弦関数演算部で算出された逆正弦関数の値についての正弦を乗算する第1演算部と、
該第1演算部での演算結果と、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの他方の信号の値とを加算する第2演算部と、
該第2演算部での演算結果に対して、該逆正弦関数演算部で算出された逆正弦関数の値についての余弦を除算して、除算結果を、2つの信号のうちの他方の信号についての上記の振幅誤差とともに位相誤差が補正された結果として出力する第3演算部と
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記6記載の信号処理回路。
(付記8) 直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、
該直交検波部にて直交検波された2つの信号から、直交周波数分割分離されたサブキャリアごとに2つの直交検波成分を出力するサブキャリア直交検波成分出力部とをそなえるとともに、
該サブキャリア直交検波成分出力部からのサブキャリアごとに、該2つの直交検波成分のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として検出する位相誤差検出部を有する信号処理回路を、それぞれそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置。
該直交検波部にて直交検波された2つの信号から、直交周波数分割分離されたサブキャリアごとに2つの直交検波成分を出力するサブキャリア直交検波成分出力部とをそなえるとともに、
該サブキャリア直交検波成分出力部からのサブキャリアごとに、該2つの直交検波成分のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として検出する位相誤差検出部を有する信号処理回路を、それぞれそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置。
(付記9) 該サブキャリアごとの信号処理回路が、
該当サブキャリアにおける2つの直交検波成分の振幅誤差を、当該2つの直交検波成分におけるいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部とをそなえ、
該位相誤差検出部が、該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された当該2つの直交検波成分の位相誤差を、当該2つの直交検波成分におけるいずれか一方に対する他方の位相変位として検出するように構成されたことを特徴とする、付記8記載の直交復調装置。
該当サブキャリアにおける2つの直交検波成分の振幅誤差を、当該2つの直交検波成分におけるいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部とをそなえ、
該位相誤差検出部が、該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された当該2つの直交検波成分の位相誤差を、当該2つの直交検波成分におけるいずれか一方に対する他方の位相変位として検出するように構成されたことを特徴とする、付記8記載の直交復調装置。
(付記10) 該サブキャリアごとの信号処理回路における位相誤差検出部が、該サブキャリア直交検波成分出力部からの該当する2つの直交検波成分についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに該位相誤差を算出する位相誤差算出部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記8または9記載の直交復調装置。
(付記11) 該位相誤差検出部にて検出された該位相誤差を補正する位相誤差補正部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記8〜10のいずれか1項記載の信号処理回路。
(付記12) 該サブキャリアごとの信号処理回路における相互相関値算出部が、
基準値として、該当する2つの直交検波成分のうちのいずれか一方の2乗値について、所定時間に入力される離散値に関して総和演算する基準値算出部と、
参照値として、該当する2つの直交検波成分についての積を、該所定時間に出力される離散値に関して総和演算する参照値演算部と、
上記の基準値演算部および参照値演算部による演算結果をもとに、該参照値に対する該基準値の比の値を、該相互相関値として算出する比演算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記10記載の直交復調装置。
(付記12) 該サブキャリアごとの信号処理回路における相互相関値算出部が、
基準値として、該当する2つの直交検波成分のうちのいずれか一方の2乗値について、所定時間に入力される離散値に関して総和演算する基準値算出部と、
参照値として、該当する2つの直交検波成分についての積を、該所定時間に出力される離散値に関して総和演算する参照値演算部と、
上記の基準値演算部および参照値演算部による演算結果をもとに、該参照値に対する該基準値の比の値を、該相互相関値として算出する比演算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記10記載の直交復調装置。
(付記13) 該サブキャリアごとの信号処理回路における位相誤差算出部が、上記の相互相関値算出部の比演算部にて算出された該比の値に対する逆正弦関数を演算し、演算結果を該位相誤差として出力する逆正弦関数演算部により構成されたことを特徴とする、付記12記載の直交復調装置。
(付記14) 該サブキャリアごとの信号処理回路が、
該位相誤差算出部にて算出された該位相誤差を補正する位相誤差補正部をそなえ、
かつ、該位相誤差補正部が、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの一方の信号に該比演算部で算出された逆正弦関数の値についての正弦を乗算する第1演算部と、
該第1演算部での演算結果と、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの他方の信号の値とを加算する第2演算部と、
該第2演算部での演算結果に対して、該比演算部で算出された逆正弦関数の値についての余弦を除算して、除算結果を、2つの信号のうちの他方の信号についての上記の振幅誤差とともに位相誤差が補正された結果として出力する第3演算部と
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記13記載の直交復調装置。
(付記14) 該サブキャリアごとの信号処理回路が、
該位相誤差算出部にて算出された該位相誤差を補正する位相誤差補正部をそなえ、
かつ、該位相誤差補正部が、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの一方の信号に該比演算部で算出された逆正弦関数の値についての正弦を乗算する第1演算部と、
該第1演算部での演算結果と、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちの他方の信号の値とを加算する第2演算部と、
該第2演算部での演算結果に対して、該比演算部で算出された逆正弦関数の値についての余弦を除算して、除算結果を、2つの信号のうちの他方の信号についての上記の振幅誤差とともに位相誤差が補正された結果として出力する第3演算部と
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記13記載の直交復調装置。
(付記15) 試験用信号かまたは実運用時信号を選択的に切り替えて出力する切り替えスイッチと、
該切り替えスイッチからの信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、
上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出された上記の振幅誤差および位相誤差を記憶する記憶部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該記憶部で記憶された振幅誤差をもとに補正する振幅誤差補正部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該記憶部で記憶された位相誤差をもとに補正する位相誤差補正部とをそなえるとともに、
試験時においては該試験用信号を、実運用時においては実運用時信号を出力すべく該切り替えスイッチを制御し、
試験時においては、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出される振幅誤差および位相誤差を該記憶部に記憶させるべく、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部を制御し、
かつ、実運用時においては、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部において、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差および位相誤差を該記憶部で記憶された内容をもとに補正すべく、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部を制御する制御部をそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置。
該切り替えスイッチからの信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、
上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出された上記の振幅誤差および位相誤差を記憶する記憶部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該記憶部で記憶された振幅誤差をもとに補正する振幅誤差補正部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該記憶部で記憶された位相誤差をもとに補正する位相誤差補正部とをそなえるとともに、
試験時においては該試験用信号を、実運用時においては実運用時信号を出力すべく該切り替えスイッチを制御し、
試験時においては、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出される振幅誤差および位相誤差を該記憶部に記憶させるべく、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部を制御し、
かつ、実運用時においては、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部において、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差および位相誤差を該記憶部で記憶された内容をもとに補正すべく、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部を制御する制御部をそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置。
(付記16) 直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、該直交検波部で直交検波された2つの直交検波成分についての信号処理を行なう直交復調装置の誤差推定方法であって、
試験時において、
該直交検波部で試験信号が直交検波された2つの直交検波成分を出力する直交検波成分出力ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された該直交検波成分の振幅誤差を、該2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出ステップと、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を記憶する振幅誤差記憶ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出ステップと、
該位相誤差検出ステップで検出された該位相誤差を記憶する位相誤差記憶ステップと、をそなえて構成されたことを特徴とする、直交復調装置の誤差推定方法。
試験時において、
該直交検波部で試験信号が直交検波された2つの直交検波成分を出力する直交検波成分出力ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された該直交検波成分の振幅誤差を、該2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出ステップと、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を記憶する振幅誤差記憶ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出ステップと、
該位相誤差検出ステップで検出された該位相誤差を記憶する位相誤差記憶ステップと、をそなえて構成されたことを特徴とする、直交復調装置の誤差推定方法。
(付記17) 直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、該直交検波部で直交検波された2つの直交検波成分についての信号処理を行なう直交復調装置の誤差補正方法であって、
試験時において、
該直交検波部で試験信号が直交検波された2つの直交検波成分を出力する直交検波成分出力ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された該直交検波成分の振幅誤差を、該2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出ステップと、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を記憶する振幅誤差記憶ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出ステップと、
該位相誤差検出ステップで検出された該位相誤差を記憶する位相誤差記憶ステップとをそなえるとともに、
運用時において、
該振幅誤差記憶ステップで記憶された上記の振幅誤差に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての振幅誤差を補正する振幅誤差補正ステップと、
該位相誤差記憶ステップで記憶された上記の位相誤差に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての位相誤差を補正する位相誤差補正ステップと、
をそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置の誤差補正方法。
試験時において、
該直交検波部で試験信号が直交検波された2つの直交検波成分を出力する直交検波成分出力ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された該直交検波成分の振幅誤差を、該2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出ステップと、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を記憶する振幅誤差記憶ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出ステップと、
該位相誤差検出ステップで検出された該位相誤差を記憶する位相誤差記憶ステップとをそなえるとともに、
運用時において、
該振幅誤差記憶ステップで記憶された上記の振幅誤差に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての振幅誤差を補正する振幅誤差補正ステップと、
該位相誤差記憶ステップで記憶された上記の位相誤差に基づいて、運用時における2つの直交検波成分についての位相誤差を補正する位相誤差補正ステップと、
をそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置の誤差補正方法。
1 振幅誤差検出部
1ai,1aq 2乗演算部
1bi,1bq 総和演算部
1ci,1cq 平方根演算部
1di 逆数演算部
1e 乗算器
1f 振幅誤差保持部
2 振幅誤差補正部
2a 乗算部
3 位相誤差検出部
3a 乗算部
3b 総和演算部
3c 2乗演算部
3d 総和演算部
3e 逆数演算部
3f 乗算部
4 位相誤差補正部
4a 正弦関数演算部
4b 乗算部
4c 遅延調整部
4d 加算部
4e 余弦関数演算部
4f 乗算部
5 遅延調整部
6〜9 スイッチ
10 受信器
11 アンテナ
12 AGCアンプ
13 バンドパスフィルタ
14 直交復調部
14a 0°ハイブリッド
14b ローカル発振器
14c 90°ハイブリッド
14i,14q ミキサ
15i,15q ローパスフィルタ
16i,16q A/D変換器
17 信号処理回路
18 ディジタル復調処理部
20 送信器
21 直交変調部
21a,21b ミキサ
21c 加算部
22 パワーアンプ
30 無線回線
40 受信器
41 高速フーリエ変換部
42 信号処理回路部
42−1〜42−m 信号処理回路
43 ディジタル復調処理部
50 受信器
51 切り替えスイッチ
52 信号処理回路部
52−1〜52−m 信号処理回路
53 コントローラ
54 終端抵抗
100,110 受信器
101 アンテナ
102 AGCアンプ
103 バンドパスフィルタ
104 直交復調部
104a 0°ハイブリッド
104b ローカル発振器
104c 90°ハイブリッド
104i,104q ミキサ
105i,105q ローパスフィルタ
106i,106q A/D変換器
107 ディジタル復調処理部
108 高速フーリエ変換部
1ai,1aq 2乗演算部
1bi,1bq 総和演算部
1ci,1cq 平方根演算部
1di 逆数演算部
1e 乗算器
1f 振幅誤差保持部
2 振幅誤差補正部
2a 乗算部
3 位相誤差検出部
3a 乗算部
3b 総和演算部
3c 2乗演算部
3d 総和演算部
3e 逆数演算部
3f 乗算部
4 位相誤差補正部
4a 正弦関数演算部
4b 乗算部
4c 遅延調整部
4d 加算部
4e 余弦関数演算部
4f 乗算部
5 遅延調整部
6〜9 スイッチ
10 受信器
11 アンテナ
12 AGCアンプ
13 バンドパスフィルタ
14 直交復調部
14a 0°ハイブリッド
14b ローカル発振器
14c 90°ハイブリッド
14i,14q ミキサ
15i,15q ローパスフィルタ
16i,16q A/D変換器
17 信号処理回路
18 ディジタル復調処理部
20 送信器
21 直交変調部
21a,21b ミキサ
21c 加算部
22 パワーアンプ
30 無線回線
40 受信器
41 高速フーリエ変換部
42 信号処理回路部
42−1〜42−m 信号処理回路
43 ディジタル復調処理部
50 受信器
51 切り替えスイッチ
52 信号処理回路部
52−1〜52−m 信号処理回路
53 コントローラ
54 終端抵抗
100,110 受信器
101 アンテナ
102 AGCアンプ
103 バンドパスフィルタ
104 直交復調部
104a 0°ハイブリッド
104b ローカル発振器
104c 90°ハイブリッド
104i,104q ミキサ
105i,105q ローパスフィルタ
106i,106q A/D変換器
107 ディジタル復調処理部
108 高速フーリエ変換部
Claims (5)
- 直交検波された2つの信号についての相互相関値を算出する相互相関値算出部と、
該相互相関値算出部にて算出された相互相関値をもとに、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として算出する位相誤差算出部と、をそなえて構成されたことを
特徴とする、信号処理回路。 - 直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を補正する振幅誤差補正部と、
該振幅誤差補正部で該振幅誤差が補正された2つの信号の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、をそなえて構成されたことを
特徴とする、信号処理回路。 - 直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、
該直交検波部にて直交検波された2つの信号から、直交周波数分割分離されたサブキャリアごとに2つの直交検波成分を出力するサブキャリア直交検波成分出力部とをそなえるとともに、
該サブキャリア直交検波成分出力部からのサブキャリアごとに、該2つの直交検波成分のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位を位相誤差として検出する位相誤差検出部を有する信号処理回路を、それぞれそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置。 - 試験用信号かまたは実運用時信号を選択的に切り替えて出力する切り替えスイッチと、
該切り替えスイッチからの信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出部と、
上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出された上記の振幅誤差および位相誤差を記憶する記憶部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差を、該記憶部で記憶された振幅誤差をもとに補正する振幅誤差補正部と、
該直交検波部で直交検波された2つの信号の位相誤差を、該記憶部で記憶された位相誤差をもとに補正する位相誤差補正部とをそなえるとともに、
試験時においては該試験用信号を、実運用時においては実運用時信号を出力すべく該切り替えスイッチを制御し、
試験時においては、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部にて検出される振幅誤差および位相誤差を該記憶部に記憶させるべく、上記の振幅誤差検出部および位相誤差検出部を制御し、
かつ、実運用時においては、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部において、該直交検波部で直交検波された2つの信号の振幅誤差および位相誤差を該記憶部で記憶された内容をもとに補正すべく、上記の振幅誤差補正部および位相誤差補正部を制御する制御部をそなえて構成されたことを
特徴とする、直交復調装置。 - 直交周波数分割多重された信号について基準周波数信号で直交検波する直交検波部と、該直交検波部で直交検波された2つの直交検波成分についての信号処理を行なう直交復調装置の誤差推定方法であって、
試験時において、
該直交検波部で試験信号が直交検波された2つの直交検波成分を出力する直交検波成分出力ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された該直交検波成分の振幅誤差を、該2つの成分のうちのいずれか一方に対する他方の振幅変位として検出する振幅誤差検出ステップと、
該振幅誤差検出部にて検出された該振幅誤差を記憶する振幅誤差記憶ステップと、
該直交検波成分出力ステップで出力された2つの直交検波成分の位相誤差を、該振幅誤差が補正された2つの信号のうちのいずれか一方に対する他方の位相変位として検出する位相誤差検出ステップと、
該位相誤差検出ステップで検出された該位相誤差を記憶する位相誤差記憶ステップと、をそなえて構成されたことを特徴とする、直交復調装置の誤差推定方法。
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