JP2007159100A - Ｏｑｐｓｋ復調器のタイミング推定器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器に関する。
【解決手段】ＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、アナログ受信信号（Ｉｒ，Ｑｒ）をデジタル受信信号（ｒ（ｋ））に変換するＡ／Ｄコンバータ１００と、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された時間だけ遅延させた後、上記遅延されたデジタル受信信号の共役複素数信号（ｒ（ｋ−１Ｔｃ））と上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を位相差分して、上記デジタル受信信号（ｒ（ｋ））に存在する周波数誤差を相殺させる微分回路部２００と、上記微分回路部の微分と同一の方式で微分された基準シンボルと上記微分回路部からの受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求める相関演算部３００と、上記相関演算部からの相関値に基づき同期時点を検出する同期検出部４００と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明はＺｉｇｂｅｅ（短距離無線通信の一規格）受信機に適用されるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器に関するものであって、特に設定時間遅延された受信信号の共役複素数信号と受信信号との位相差分を遂行して受信信号の周波数誤差を相殺するようにすることにより、周波数誤差による受信性能劣化を改善することが出来るＯＱＰＳＫ（Ｏｆｆｓｅｔ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；オフセット式四位相偏移変調）復調器のタイミング推定器に関する。

最近、時間及び場所に限られず、いつ何処でもネットワークに接続できる通信環境を意味するユビキタス（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）が提案され、セルラー網のような大型通信網でない小規模の無線通信システム、例えばＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、センサネットワーク及び無線識別（ＲＦＩＤ）等に対する研究が活発に進行されつつある。

このような無線通信システムのうち、特にＷＰＡＮまたは／及びセンサネットワーク分野では通信性能だけでなく、超小型、低電力消費及び低価格が主な要求事項となっており、かかるＷＰＡＮ等の無線通信システムでは既存のセルラー通信システムやＷＬＡＮシステムで使用される高性能高価な装備や部品をそのまま適用するには困難なところがあり、逆に値段を抑えるため低価格の部品などを採択する場合には、受信機内で無視できない大きい周波数誤差または位相誤差が生じることがあるため、これに対する対策が必要である。

このような状況を踏まえて、通信システム環境では、高価な装備や製品を使用すること無く優れた性能を発揮出来る復調器が研究及び開発されるべきである。特に、ＯＱＰＳＫシンボルパケットを受信する受信機では、シンボル同期をより正確に遂行出来なければならない。

また、ＯＱＰＳＫ復調器は、受信信号からシンボルを正確に復元するためにタイミング推定器を含むが、このような従来のタイミング推定器を図１を参照して説明する。

図１は、従来のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器の構成図である。図１に図示された従来のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、ＲＦ信号またはＩＦ信号に対する周波数同期及び位相同期を処理する周波数同期／位相同期処理部５と、上記周波数同期／位相同期処理部５からのアナログ受信信号（Ｉｒ，Ｑｒ）をデジタル受信信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１０と、上記Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１０からの信号と基準シンボルとの相関演算を遂行して各相関値を求める相関演算部２０と、上記相関演算部２０からの相関値のうち最も大きい相関値を検出する時点を同期時点と判断してシンボル検出器への同期信号を出力する同期検出部３０を含む。なお、上記Ｉｒ及びＱｒは受信信号の同相成分及び直交成分をそれぞれ意味する。

上記相関演算部２０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１０からの受信信号の実数部（Ｒｅ｛ｒ（ｋ）｝）（信号Ｓ１）と基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛ｓ（ｋ）｝）（信号Ｓ３）を相関演算する第１マッチドフィルタ２１と、上記Ａ／Ｄコンバータ１０からの受信信号の虚数部（ｉｍ｛ｒ（ｋ）｝）（信号Ｓ２）と基準シンボルの虚数部（ｉｍ｛ｓ（ｋ）｝）（信号Ｓ４）を相関演算する第２マッチドフィルタ２２と、上記第１及び第２マッチドフィルタ２１、２２の各出力である相関値（信号Ｓ５、Ｓ６）を加算する加算器２３を含む。

この際、受信信号（ｒ（ｋ））と基準シンボル（ｓ（ｋ））が各々次の［数１］式のように定義されると、上記Ａ／Ｄコンバータ１０から出力される信号Ｓ１、Ｓ２は次の［数２］式のように表現される。上記第１マッチドフィルタ２１及び第２マッチドフィルタ２２に各々入力される基準シンボルの実数部Ｓ３（Ｒｅ｛ｓ（ｋ）｝）及び基準シンボルの虚数部Ｓ４（ｉｍ｛ｓ（ｋ）｝）は次の［数３］式の通りで、この際、上記第１マッチドフィルタ２１及び第２マッチドフィルタ２２の各出力信号Ｓ５、Ｓ６は次の［数４］式の通りである。

また、上記加算器２３の出力信号Ｓ７は次の［数５］式のように表現され、次の［数６］式は上記［数５］式において、φ（κ）＝０，２πΔｆ_０κ＝０である場合に簡単に整理されることが出来る。

ところが、従来のＯＱＰＳＫや復調方式では、最終相関出力Ｓ７に位相誤差や周波数誤差成分がある場合、その影響によって同期が一致する時点でも相関結果値が非常に低くなるため正確な同期をつかむことが出来ない。

それで、従来のＰＳＫ（位相偏移変調）系列の信号の場合、一般的に同期復調を遂行するが、同期復調とはＡ／Ｄ変換器前端から受信されたＲＦ信号と受信器の局部発振器（Ｌ．Ｏ）の同期を正確に一致させｒ（ｋ）に含まれた周波数誤差と位相誤差を全て除去した後、相関演算を実施する方式がある。

しかし、このような従来方式の場合、性能は良いものの周波数誤差と位相誤差を除去するシステムが非常に複雑なため低電力、超小型システムに適用するには適していない問題点がある。

本発明は、上記の問題点を解決するため提案されたものであって、その目的は、設定時間遅延された受信信号の共役複素数信号と受信信号との位相差分を遂行して受信信号の周波数誤差を相殺するようにすることにより、周波数誤差による受信性能劣化を改善することが出来るＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器を提供することにある。

上記の本発明の目的を達成すべく、本発明のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、アナログ受信信号をデジタル受信信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された時間だけ遅延させた後、上記遅延されたデジタル受信信号の共役複素数信号と上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を位相差分して、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる微分回路部と、上記微分回路部の微分と同一の方式で微分された基準シンボルと上記微分回路部からの受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求める相関演算部と、上記相関演算部からの相関値に基づき同期時点を検出する同期検出部と、を含むことを特徴とする。

上記微分回路部は、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された時間だけ遅延する遅延器と、上記遅延器からの信号から共役複素数信号を抽出する共役複素数部と、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号と上記共役複素数部からの共役複素数信号を乗ずる乗算器と、を含むことを特徴とする。

上記相関演算部は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部と上記微分回路部からのデジタル受信信号の実数部を相関演算する第１マッチドフィルタと、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部と上記微分回路部からのデジタル受信信号の虚数部を相関演算する第２マッチドフィルタと、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部と上記微分回路部からのデジタル受信信号の虚数部を相関演算する第３マッチドフィルタと、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部と上記微分回路部からのデジタル受信信号の実数部を相関演算する第４マッチドフィルタと、上記第１及び第２マッチドフィルタの相関値を加算する第１加算器と、上記第３及び第４マッチドフィルタの相関値を加算する第２加算器と、上記第１加算器の加算値を二乗する第１自乗部と、上記第２加算器の加算値を二乗する第２自乗部と、上記第１及び第２自乗部の二乗値を加算する加算器と、を含むことを特徴とする。

上記微分回路部は、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された相互異なる時間だけ各々遅延し、上記遅延されたデジタル受信信号から共役複素数信号を抽出した後、上記Ａ／Ｄコンバータからの各デジタル信号と上記各共役複素数信号を乗じて、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる複数の微分器を含むことを特徴とする。

上記相関演算部は、上記微分回路部の複数の微分器からの各デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された各該当基準シンボルと上記各デジタル受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求める複数の相関演算器と、上記複数の相関演算器からの各相関値を加算する出力加算部と、を含むことを特徴とする。

上記微分回路部は、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された第１時間だけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記デジタル受信信号と上記共役複素数信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる第１微分器と、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された第２時間だけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記デジタル受信信号と上記共役複素数信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる第２微分器と、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された第３時間だけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記デジタル受信信号と上記共役複素数信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる第３微分器と、を含むことを特徴とする。

上記相関演算部は、上記第１微分器からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する第１相関演算器と、上記第２微分器からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する第２相関演算器と、上記第３微分器からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する第３相関演算器と、上記第１，第２及び第３相関演算器からの各相関値を加算する出力加算部と、を含むことを特徴とする。

上記第１，第２及び第３相関演算器各々は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部と上記微分回路部からのデジタル受信信号の実数部を相関演算する第１マッチドフィルタと、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部と上記微分回路部からのデジタル受信信号の虚数部を相関演算する第２マッチドフィルタと、上記第１及び第２マッチドフィルタの相関値を加算して上記出力加算部に出力する加算器と、を含むことを特徴とする。

本発明によると、Ｚｉｇｂｅｅ受信機に適用されるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器において、設定時間遅延された受信信号の共役複素数信号と受信信号との位相差分を遂行して受信信号の周波数誤差を相殺するようにすることにより、周波数誤差による受信性能劣化を改善出来る効果がある。

詳しくは、微分器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒ）を使用して周波数誤差の影響を減少させるため周波数誤差による受信性能劣化を補償して受信性能を改善することができ、周波数誤差が非常に大きい場合にも微分器の遅延時間をチップ周期に比べ短く設定する場合、位相誤差による性能劣化を最小化出来るため、自乗損失誘発及び複雑度を増加させる従来の非同期（ｎｏｎｃｏｈｅｒｅｎｔ）方式でない簡単な同期（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）方式の相関演算部を使用して性能改善／同等（初期改善方式対比最終提案方式の性能）と複雑度減少の効果を得ることが出来る。

また、複数の遅延時間に対して微分された多重微分信号を使用して、これに対応する多重相関演算を遂行して、該演算結果を合わせて考慮することにより追加的な性能改善が可能である。即ち、多重微分器及び多重相関演算器を使用して追加的な性能改善が可能である。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明に参照された図面において、各実施形態において同一の構成と機能を有する構成要素は同一の符号を使用する。

図２は、本発明によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器の基本構成図である。

図２を参照すると、本発明によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、アナログ受信信号（Ｉｒ（同相成分），Ｑｒ（直交成分））をデジタル受信信号（ｒ（ｋ））に変換するＡ／Ｄコンバータ１００と、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号から既設定された時間だけ遅延された共役複素数信号（ｒ（ｋ−１Ｔｃ））と上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を位相差分して、上記デジタル受信信号（ｒ（ｋ））に存在する周波数誤差を相殺させる微分回路部２００（図３参照）と、上記微分回路部の微分と同一の方式で微分された基準シンボルと上記微分回路部２００からの受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求める相関演算部３００と、上記相関演算部３００からの相関値に基づき同期時点を検出する同期検出部４００と、を含む。

図３は、図２の微分回路部２００の構成図である。図３を参照すると、上記微分回路部２００は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された時間だけ遅延する遅延器２０１と、上記遅延器２０１からの信号から共役複素数信号を抽出する共役複素数部２０２と、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２０２からの共役複素数信号を乗ずる乗算器２０３とを含み、デジタル信号Ｄｒ（ｋ）を出力する。

上記相関演算部３００は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛Ｄｓ（ｋ）｝）（信号Ｓ５）と上記微分回路部２００からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の実数部（Ｒｅ｛Ｄｒ（ｋ）｝）（信号Ｓ３）を相関演算する第１マッチドフィルタ３０１と、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部（Ｉｍ｛Ｄｓ（ｋ）｝）（信号Ｓ６）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の虚数部（Ｉｍ｛Ｄｒ（ｋ）｝）（信号Ｓ４）を相関演算する第２マッチドフィルタ３０２と、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛Ｄｓ（ｋ）｝）（信号Ｓ７）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の虚数部（Ｉｍ｛Ｄｒ（ｋ）｝）（信号Ｓ４）を相関演算する第３マッチドフィルタ３０３と、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部（Ｉｍ｛ｓ（ｋ）｝）（信号Ｓ８）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の実数部（Ｒｅ｛Ｄｒ（ｋ）｝）（信号Ｓ３）を相関演算する第４マッチドフィルタ３０４と、上記第１及び第２マッチドフィルタ３０１，３０２の出力信号である各相関値Ｓ９，Ｓ１０を加算する第１加算器３０５と、上記第３及び第４マッチドフィルタ３０３，３０４の出力信号である各相関値Ｓ１１，Ｓ１２を加算する第２加算器３０６と、上記第１加算器３０５の出力信号である加算値Ｓ１３を二乗する第１自乗部３０７と、上記第２加算器３０６の出力信号である加算値Ｓ１４を二乗する第２自乗部３０８と、上記第１及び第２自乗部３０７，３０８の出力信号である各二乗値Ｓ１５，Ｓ１６を加算する加算器３０９と、を含む。

図４は、本発明によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器の変形構成図である。

図４を参照すると、本発明によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、図２に図示した本発明のタイミング推定器の変形例として、図２のタイミング推定器の微分回路部２００及び相関演算部３００が各々次のように変形されることが出来る。

図４を参照すると、上記微分回路部２００は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された相互に異なる時間だけ各々遅延し、上記遅延されたデジタル受信信号の共役複素数をとった後、上記Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１００からの各デジタル信号と上記各共役複素数信号を乗じて、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる複数の微分器を含む。

上記相関演算部３００は、上記微分回路部の微分と同一の方式で微分された該当基準シンボルと上記微分回路部２００の複数の微分器からの各受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求める複数の相関演算器と、上記複数の相関演算器からの各相関値を加算する出力加算部を含む。

上記微分回路部２００の一例には、図５に図示した通り第１ないし第３微分器２１０，２２０，２３０を含むことが出来る。

上記第１微分器２１０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された第１時間１Ｔｃだけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記遅延された共役複素数信号と上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる。

上記第２微分器２２０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された第２時間２Ｔｃだけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記遅延された共役複素数信号を上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる。

上記第３微分器２３０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された第３時間３Ｔｃだけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記遅延された共役複素数信号と上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる。

また、上記微分回路部２００の第１，第２及び第３微分器２１０，２２０，２３０は、図５に図示した通り具体化され得る。

図５は、図４における微分回路部２００の構成図を示す。図５を参照して上記第１，第２及び第３微分器２１０，２２０，２３０について具体的に説明すると、上記第１微分器２１０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された第１時間１Ｔｃだけ遅延する遅延器２１１と、上記遅延器２１１からの信号から共役複素数信号を抽出する共役複素数部２１２と、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２１２からの共役複素数信号を乗ずる乗算器２１３とを含み、Ｄｒ（ｋ−１Ｔｃ）を出力する。

上記第２微分器２２０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された第２時間２Ｔｃだけ遅延する遅延器２２１と、上記遅延器２２１からの信号から共役複素数信号を抽出する共役複素数部２２２と、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２２２からの共役複素数信号を乗ずる乗算器２２３とを含み、Ｄｒ（ｋ−２Ｔｃ）を出力する。

上記第３微分器２３０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された第３時間３Ｔｃだけ遅延する遅延器２３１と、上記遅延器２３１からの信号から共役複素数信号を抽出する共役複素数部２３２と、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２３２からの共役複素数信号を乗ずる乗算器２３３とを含み、Ｄｒ（ｋ−３Ｔｃ）を出力する。

また、図５に示された上記微分回路部２００の具体例に関連づけて図４を参照して説明すると、上記相関演算部３００は、上記第１微分器２１０からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する第１相関演算器３１０と、上記第２微分器２２０からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する第２相関演算器３２０と、上記第３微分器２３０からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する第３相関演算器３３０とを含み、更に、上記第１，第２及び第３相関演算器３１０，３２０，３３０からの各相関値Ｓ７、Ｓ８を加算する出力加算部３４０を含ませることができる。

この際、上記第１，第２及び第３相関演算器３１０，３２０，３３０各々は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の実数部（Ｒｅ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算する第１マッチドフィルタ３０１と、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部（Ｉｍ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の虚数部（Ｉｍ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算する第２マッチドフィルタ３０２と、上記第１及び第２マッチドフィルタ３０１，３０２の相関値Ｓ７，Ｓ８を加算して上記出力加算部３４０へ加算値Ｓ９を出力する加算器３０５と、を含む。なお、図４に示された相関値Ｓ７，Ｓ８、加算値Ｓ９は、出力形態としては、図２に示された相関値Ｓ９，Ｓ１０、加算値Ｓ１３にそれぞれ相当している。

以下、本発明の作用及び効果を添付の図面により詳細に説明する。図２乃至図３を参照して本発明の一実施例によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器について説明すると、先ず、図２の本発明のタイミング推定器において、Ａ／Ｄコンバータ１００はアナログ受信信号（Ｉｒ，Ｑｒ）をデジタル受信信号（ｒ（ｋ））に変換して微分回路部２００へ出力する。

先ず、基準シンボル（ｓ（ｋ））、上記基準シンボルが微分された基準シンボル（Ｄｓ（ｋ））及び受信信号（ｒ（ｋ））は、次の［数７］式のように表現される場合、上記Ａ／Ｄコンバータ１００から出力される信号Ｓ１，Ｓ２は次の［数８］式のように表現される。

上記微分回路部２００は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号から既設定された時間だけ遅延された共役複素数信号（ｒ（ｋ−１Ｔｃ））と上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を位相差分して相関演算部３００へ出力する。この際、上記微分回路部２００により、上記デジタル受信信号（ｒ（ｋ））に存在する周波数誤差が相殺される。

上記相関演算部３００は、上記微分回路部の微分と同一の方式で微分された基準シンボルと上記微分回路部２００からの受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求めて同期検出部４００へ出力する。

上記同期検出部４００は、上記相関演算部３００からの相関値に基づき同期時点を検出して同期信号を出力する。

次に、図３を参照して上記微分回路部２００について説明する。図３において上記微分回路部２００の遅延器２０１は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された時間だけ遅延して共役複素数部２０２に出力する。

上記共役複素数部２０２は、上記遅延器２０１からの信号から共役複素数信号を抽出して乗算器２０３へ出力する。

上記乗算器２０３は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２０２からの共役複素数信号を乗じて上記相関演算部３００へ出力する。

上記微分回路部２００の出力信号Ｓ３，Ｓ４は次の［数９］式の通りである。

図２及び図３を参照して上記相関演算部３００について説明する。図２に図示した通り、上記相関演算部３００は、第１乃至第４マッチドフィルタ３０１〜３０４を含む場合、上記第１マッチドフィルタ３０１は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の実数部（Ｒｅ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算し、上記第２マッチドフィルタ３０２は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部（Ｉｍ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の虚数部（Ｉｍ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算し、上記第３マッチドフィルタ３０３は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の虚数部（Ｉｍ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算する。そして、上記第４マッチドフィルタ３０４は、上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部（Ｉｍ｛ｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の実数部（Ｒｅ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算する。

この際、図２において上記第１乃至第４マッチドフィルタ３０１〜３０４へ入力される基準シンボルの実数部及び虚数部Ｓ５〜Ｓ８が次の［数１０］式で表現される場合、上記第１乃至第４マッチドフィルタ３０１〜３０４の出力信号Ｓ９〜Ｓ１２は次の［数１１］式の通りである。

また、上記相関演算部３００の第１加算器３０５は、上記第１及び第２マッチドフィルタ３０１，３０２の相関値Ｓ９，Ｓ１０を加算し、上記相関演算部３００の第２加算器３０６は、上記第３及び第４マッチドフィルタ３０３，３０４の相関値Ｓ１１，Ｓ１２を加算する。

次に、上記相関演算部３００の第１自乗部３０７は、上記第１加算器３０５の加算値Ｓ１３を二乗し、上記相関演算部３００の第２自乗部３０８は、上記第２加算器３０６の加算値Ｓ１４を二乗する。

次いで、上記相関演算部３００の加算器３０９は、上記第１及び第２自乗部３０７，３０８の二乗値（Ｓ１５，Ｓ１６）を加算する。

この際、上記第１及び第２加算器３０５，３０６の各出力信号Ｓ１３，Ｓ１４は次の［数１２］式の通りで、上記第１及び第２自乗部３０７，３０８の各出力信号Ｓ１５，Ｓ１６、そして上記加算器３０９の出力信号Ｓ１７は次の［数１３］式の通りである。

図２及び図３を参照して前述したように、本発明のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、微分回路部を通じて受信信号に含まれている周波数誤差を相殺して、周波数誤差により発生される受信性能の劣化を防止することが出来る。

一方、本発明のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器は、図４及び図５に図示した通り変形される場合、相対的にさらに正確に同期を検出することが出来る。

上記微分回路部２００は複数の微分器を含むことができ、また上記相関演算部３００は複数の相関演算器を含むことができる。これについて図４及び図５を参照して本発明の他の実施例形態を説明する。

図４及び図５に図示した通り、上記微分回路部２００は、第１乃至第３微分器２１０，２２０，２３０を含み、上記相関演算部３００が第１，第２及び第３相関演算器３１０，３２０，３３０を含む場合について説明する。

上記第１微分器２１０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された第１時間１Ｔｃだけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記デジタル受信信号と上記共役複素数信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる。

上記第２微分器２２０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された第２時間２Ｔｃだけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記デジタル受信信号と上記共役複素数信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる。

上記第３微分器２３０は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号を既設定された第３時間３Ｔｃだけ遅延し、上記遅延信号から共役複素数信号を抽出した後、上記デジタル受信信号と上記共役複素数信号を乗じて、上記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる。

図５を参照すると、上記第１微分器２１０は、先ず、遅延器２１１において、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された第１時間１Ｔｃだけ遅延して共役複素数部２１２へ出力する。上記共役複素数部２１２は、上記遅延器２１１からの信号から共役複素数信号を抽出して乗算器２１３へ出力する。上記乗算器２１３は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２１２からの共役複素数信号を乗じて上記相関演算部３００の第１相関演算器３１０へ出力する。

上記第２微分器２２０は、先ず、遅延器２２１において、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された第２時間２Ｔｃだけ遅延して共役複素数部２２２へ出力する。上記共役複素数部２２２は、上記遅延器２２１からの信号から共役複素数信号を抽出して乗算器２２３へ出力する。上記乗算器２２３は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２２２からの共役複素数信号を乗じて上記相関演算部３００の第２相関演算器３２０へ出力する。

上記第３微分器２３０は、先ず、遅延器２３１において、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））を既設定された第３時間３Ｔｃだけ遅延して共役複素数部２３２へ出力する。上記共役複素数部２３２は、上記遅延器２３１からの信号から共役複素数信号を抽出して乗算器２３３へ出力する。上記乗算器２３３は、上記Ａ／Ｄコンバータ１００からのデジタル受信信号（ｒ（ｋ））と上記共役複素数部２３２からの共役複素数信号を乗じて上記相関演算部３００の第３相関演算器３３０へ出力する。

また、図５に示された上記微分回路部２００の具体例に関連づけて図４を参照して説明すると、上記相関演算部３００は、第１，第２及び第３相関演算器３１０，３２０，３３０を含み、上記相関演算部３００の第１相関演算器３１０は、上記第１微分器２１０からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行し、上記第２相関演算器３２０は、上記第２微分器２２０からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行し、上記第３相関演算器３３０は、上記第３微分器２３０からの信号と該当基準シンボルとの相関演算を遂行する。そして、上記出力加算部３４０は、上記第１，第２及び第３相関演算器３１０，３２０，３３０からの各相関値を加算する。

この際、上記第１，第２及び第３相関演算器３１０，３２０，３３０の各々は、第１マッチドフィルタ３０１、第２マッチドフィルタ３０２及び加算器３０５を含む場合、上記第１マッチドフィルタ３０１は上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部（Ｒｅ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の実数部（Ｒｅ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算し、上記第２マッチドフィルタ３０２は上記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部（Ｉｍ｛Ｄｓ（ｋ）｝）と上記微分回路部からのデジタル受信信号（Ｄｒ（ｋ））の虚数部（Ｉｍ｛Ｄｒ（ｋ）｝）を相関演算し、上記加算器３０５は上記第１及び第２マッチドフィルタ３０１，３０２の相関値Ｓ７，Ｓ８を加算して上記出力加算部３４０へ出力する。

この際、上記図２を参照に説明した通り、図４においてＳ３及びＳ４まで同一であるとすると、上記第１及び第２マッチドフィルタ３０１，３０２へ入力される基準シンボルの実数部及び虚数部Ｓ５，Ｓ６が次の［数１４］式で表現され、上記第１及び第２マッチドフィルタ３０１，３０２の出力信号Ｓ７，Ｓ８は次の［数１５］式のように表現されることが出来る。

そして、上記第１加算器３０５の出力信号Ｓ９は次の［数１６］式の通りである。

前述のように本発明によると、周波数誤差から起因した位相誤差成分が完全に除去されず最終相関出力値に影響を及ぼす。しかし、周波数誤差の大きさはアナログ周波数誤差成分ｆｏ、サンプリング周期Ｔｓ、微分器の微分時間間隔Ｔｃによって決定されるためＴｓとＴｃを非常に小さく設計すると“２πΔｆ_０”の大きさを減らすことが出来るため“ｃｏｓ（２πΔｆ_０）”による大きさの減少を最小化させることが出来る。

特に、本発明の図４の実施形態は、周波数誤差の大きさがあまり大きくない場合には本発明の図２の実施形態に比べ、性能劣化が小さく、またシステムの複雑度を多く減らすことができ、低い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）信号の時の自乗損失影響もないという効果がある。

前述の通り、本発明によると、より大きい相関値を得ることが可能となり、これによって同期時点を検出の失敗率が低いため同時時点検出が迅速に行われることが出来るだけでなく、性能も向上される。

以上から説明した本発明は前述の実施例及び添付の図面により限定されず、特許請求範囲によって限定される。本発明の装置は、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能ということが本発明が属する技術分野において通常の知識を有している者には自明である。

従来のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器の構成図である。 本発明の一実施形態によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器の基本構成図である。 図２のタイミング推定器における微分回路部の構成図である。 本発明によるＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器の他の実施形態となる変形構成図である。 図４のタイミング推定器における微分回路部の構成図である。

符号の説明

Ｉｒ，Ｑｒ アナログ受信信号
１００ Ａ／Ｄコンバータ
ｒ（ｋ） デジタル受信信号
２００ 微分回路部
２０１ 遅延器
２０２ 共役複素数部
２０３ 乗算器
２１０ 第１微分器
２２０ 第２微分器
２３０ 第３微分器
３００ 相関演算部
３０１ 第１マッチドフィルタ
３０２ 第２マッチドフィルタ
３０３ 第３マッチドフィルタ
３０４ 第４マッチドフィルタ
３０５ 第１加算器
３０６ 第２加算器
３０７ 第１自乗部
３０８ 第２自乗部
３０９ 加算器
３１０ 第１相関演算器
３２０ 第２相関演算器
３３０ 第３相関演算器
３４０ 出力加算部
４００ 同期検出部

Claims (6)

1. アナログ受信信号をデジタル受信信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された時間だけ遅延させた後、前記遅延されたデジタル受信信号の共役複素数信号と前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を位相差分して、前記デジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる微分回路部と、
   前記微分回路部の微分と同一の方式で微分された基準シンボルと前記微分回路部からの受信信号との相関演算を遂行して各相関値を求める相関演算部と、
   前記相関演算部からの相関値に基づき同期時点を検出する同期検出部と、
   を含むことを特徴とするＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器。
2. 前記微分回路部は、
   前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された時間だけ遅延する遅延器と、
   前記遅延器からの信号から共役複素数信号を抽出する共役複素数部と、
   前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号と前記共役複素数部からの共役複素数信号を乗ずる乗算器と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器。
3. 前記相関演算部は、
   前記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部と前記微分回路部からのデジタル受信信号の実数部を相関演算する第１マッチドフィルタと、
   前記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部と前記微分回路部からのデジタル受信信号の虚数部を相関演算する第２マッチドフィルタと、
   前記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部と前記微分回路部からのデジタル受信信号の虚数部を相関演算する第３マッチドフィルタと、
   前記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部と前記微分回路部からのデジタル受信信号の実数部を相関演算する第４マッチドフィルタと、
   前記第１及び第２マッチドフィルタの相関値を加算する第１加算器と、
   前記第３及び第４マッチドフィルタの相関値を加算する第２加算器と、
   前記第１加算器の加算値を二乗する第１自乗部と、
   前記第２加算器の加算値を二乗する第２自乗部と、
   前記第１及び第２自乗部の二乗値を加算する加算器と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器。
4. 前記微分回路部は、
   前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号を既設定された相互異なる時間だけ各々遅延し、前記遅延されたデジタル受信信号から共役複素数を抽出した後、前記Ａ／Ｄコンバータデジタル信号と前記共役複素数信号を乗じて、前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル受信信号に存在する周波数誤差を相殺させる複数の微分器と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器。
5. 前記相関演算部は、
   前記微分回路部の複数の微分器からの各デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された各該当基準シンボルと前記微分回路部の複数の微分器からの各デジタル受信信号の相関演算を遂行して各相関値を求める複数の相関演算器と、
   前記複数の相関演算器からの各相関値を加算する出力加算部と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器。
6. 前記複数の相関演算器各々は、
   前記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの実数部と前記微分回路部からのデジタル受信信号の実数部を相関演算する第１マッチドフィルタと、
   前記デジタル受信信号の微分と同一の方式で微分された基準シンボルの虚数部と前記微分回路部からのデジタル受信信号の虚数部を相関演算する第２マッチドフィルタと、
   前記第１及び第２マッチドフィルタの相関値を加算して前記出力加算部に出力する加算器と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のＯＱＰＳＫ復調器のタイミング推定器。

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