JP4268498B2 - 位相誤差補正回路、これを用いた受信装置及び位相誤差補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、有線または無線通信の分野における、受信信号の位相ずれを補正する位相誤差補正回路、および、位相誤差補正回路を用いた受信装置に関する。

有線または無線通信の分野では、データをフレーム単位に分割して送受信する技術が広く用いられている。例えば、携帯電話では、所定長に分割したデータの前に、プリアンブルやユニークワードなどを付加したフレームが使用されている。プリアンブルは、各フレームの先頭に設けられる。受信装置は、プリアンブル受信中に、プリアンブルに続く部分（ユニークワードやデータなど）の受信状態を制御するために、利得制御、シンボルクロック再生、位相ずれ検出などの処理を行う。

送信装置における送信信号と受信装置における受信信号との間には、両装置で使用される局部発振器の周波数ずれや位相雑音などに起因して、位相ずれが生じる。このため、受信装置には、受信信号の位相ずれを補正する位相誤差補正回路が設けられる。受信装置は、プリアンブル受信中に検出した位相ずれをプリアンブルに続く部分に対する位相補正値と見なして、この値を用いてプリアンブルに続く部分に対する位相補正を行う。この方法を用いて補正値を算出する場合、プリアンブル以外の部分の位相ずれを含めて補正値を算出すると、復調誤りの原因となる。したがって、補正値を算出する際には、プリアンブルのみの位相ずれに基づき補正値を算出する必要がある。

図４０は、特許文献１に記載された、従来の復調装置の構成を示すブロック図である。図４０に示す復調装置は、受信信号に含まれているプリアンブルを検出し、プリアンブル検出信号に基づき搬送波周波数誤差を推定する。この復調装置に対する入力信号４０２０は、あるパターンのプリアンブルを含んだπ／４シフトＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調信号である。

図４０において、遅延検波手段４００１は、π／４シフトＤＱＰＳＫ変調信号である入力信号４０２０を検波する。平均回路４００２は、検波された信号を、直交する２つの信号成分のそれぞれについて平均化し、位相ベクトル４０２１を出力する。プリアンブル検出手段４００３では、電力検波回路４００４は、位相ベクトル４０２１の大きさを算出し、比較回路４００５は、算出された大きさを所定のしきい値レベルと比較する。比較回路４００５は、位相ベクトル４０２１の大きさが所定のしきい値レベルを超えているときに、プリアンブル検出信号４０２２を出力する。位相角算出手段４００６においては、フリップフロップ４００７は、プリアンブル検出信号４０２２が出力されたタイミングで位相ベクトル４０２１を取り込んで保持し、アークタンジェント変換ＲＯＭ４００８は、保持された位相ベクトルの位相角を出力する。加算器４００９は、算出された位相角にπ／２を加算する。周波数誤差演算手段４０１０は、加算器４００９の出力信号に基づき、搬送波周波数誤差を算出する。可変周波数発振手段４０１１の発振周波数は、周波数誤差演算手段４０１０で算出された搬送波周波数誤差に基づき制御される。周波数変換器４０１２は、可変周波数発振手段４０１１から出力された発振信号を用いて、入力信号４０２０を周波数変換する。これにより、入力信号４０２０の周波数誤差が補正される。再生回路４０１３は、周波数誤差補正後の入力信号から搬送波とクロックとを再生し、同期検波を行うことにより復調信号４０２３を出力する。

このように、上記従来の位相誤差補正回路は、プリアンブル受信中に搬送波周波数誤差を求めるために、位相ベクトル４０２１の大きさを所定のしきい値レベルと比較してプリアンブルを検出した上で、プリアンブル検出信号４０２２に基づき周波数誤差補正値を算出する。
特許第２６４３７９２号公報（段落００３９−００４９、図１）

フレーム化された信号をバースト伝送する場合、受信装置では、送信されたプリアンブルを検知すべく、当初は受信信号に対して利得を最大とする利得制御が行われる。このため、プリアンブルの前方部分では検波信号の振幅は飽和する。その後、検波信号の振幅は利得制御によって時間の経過とともに減少し、利得制御はプリアンブルの後方部分で安定する。したがって、プリアンブル受信中に補正値を算出するときには、利得制御が安定したプリアンブルの後方部分で補正値を算出することが望ましい。

しかしながら、上記従来の位相誤差補正回路では、位相ベクトルの大きさが受信状況によって変化するので、位相ベクトルの大きさを設定されたしきい値レベルと比較することにより、プリアンブルの後方部分を特定することは困難である。また、この補正回路は、フェージングによる振幅の時間変動や利得制御の安定性の点でも問題がある。

それ故に、本発明は、フェージングなどにより信号強度が変化する場合でも、プリアンブルの後方部分で位相補正値を算出し、位相ずれを正確に補正できる位相誤差補正回路、および、これを用いた受信装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ入力信号の位相誤差を補正する位相誤差補正回路である。この位相誤差補正回路は、入力信号に含まれている所定数のシンボルに基づき、位相補正値を求める補正値算出部と、プリアンブルに含まれている所定数のシンボルに基づき補正値算出部で求めた位相補正値を、所定のタイミングで保持する補正値決定部と、補正値決定部に保持された位相補正値を用いて、入力信号に対して位相回転処理を行う位相回転部と、位相回転部の出力信号に含まれている特定パターンを検出し、特定パターン検出信号を出力する特定パターン検出部とを備えている。補正値決定部は、補正値算出部で求めた位相補正値を、特定パターン検出信号に基づき決定されるタイミングで保持する。この場合、補正値決定部が補正値算出部で求めた位相補正値を所定のタイミングで保持するまでの間は、補正値決定部は、補正値算出部で求めた位相補正値を位相回転部に出力し、位相回転部は、補正値決定部から出力された位相補正値を用いて、入力信号に対して位相回転処理を行うこととしてもよい。

位相誤差補正回路は、入力信号の符号が１シンボルごとに反転していることを示す交番検出信号を出力する交番検出部をさらに備えていてもよい。より好ましくは、補正値算出部は、交番検出信号が出力される部分について、入力信号の位相補正値を求めてもよい。

補正値算出部は、入力信号の位相を１シンボルおきに反転させる位相反転部と、位相反転部から出力された信号の、所定数のシンボルについての平均値を求める平均値算出部と、平均値算出部の出力信号の正負に応じて、当該出力信号の符号を反転させる平均値反転部とを含んでいてもよい（第１の構成）。より好ましくは、平均値算出部は、位相反転部から出力された信号を１つのシンボル加算器を用いて累積加算することにより、複数のシンボル時間につき１つの割合で、信号の平均値を求めてもよく（第２の構成）、位相反転部から出力された信号を複数のシンボル加算器を用いて並列に累積加算することにより、１シンボル時間につき１つの割合で、信号の平均値を求めてもよい（第３の構成）。さらに、位相誤差補正回路は、補正値算出部に供給される入力信号を、位相回転部に供給される入力信号に対して、所定の時間だけ遅延させる遅延部をさらに備えていてもよい。遅延部における所定の時間は、補正値算出部が入力信号に含まれているプリアンブルについての位相補正値を求めている間に、特定パターン検出部が特定パターンを検出するように決定される（第４の構成）。

補正値決定部は、プリアンブルの最終シンボルを含む所定数のシンボルに基づき補正値算出部で求めた位相補正値を保持してもよい。あるいは、補正値決定部は、補正値算出部で求めた位相補正値を時系列に従って複数個記憶する補正値記憶部と、補正値記憶部に記憶された位相補正値の中から一の位相補正値を選択する補正値選択部と、特定パターン検出信号に基づき、補正値選択部で選択された位相補正値を取り込んで保持し、特定パターン検出信号が出力された後、補正値の取り込みを停止する補正値保持部とを含んでいてもよい。より好ましくは、補正値選択部は、補正値遡り回数の供給を受け、補正値記憶部に記憶された位相補正値の中から、補正値遡り回数によって指定された位相補正値を選択して出力してもよい。あるいは、位相誤差補正回路は、入力信号に含まれているデータの終端部分を検出し、終端検出信号を出力する終端検出部をさらに備えており、補正値保持部は、終端検出信号が出力された後、所定の時間が経過した後に、補正値の取り込みを開始してもよい。

位相誤差補正回路は、補正値算出部に供給される入力信号の位相を４５度回転させる４５度回転部をさらに備えていてもよい。

第２の発明は、デジタル変調された信号を受信する受信装置である。この受信装置は、受信信号を検波する検波部と、与えられた制御信号に基づき零クロス判定軸を切り替えて、検波部の出力信号からクロック信号を再生するクロック再生部と、クロック再生部で再生されたクロック信号を用いて識別点判定された、検波部の出力信号の位相誤差を補正するとともに、位相誤差の大小を示す位相誤差情報をクロック再生部に対して制御信号として与える位相誤差補正回路とを備える。受信信号は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ信号である。位相誤差補正回路は、検波部の出力信号に含まれる所定数のシンボルに基づいて位相補正値を求め、特定パターンの検出を行い、特定パターンを検出したタイミングに基づいて、プリアンブルの後方部分に対応する入力信号から算出された位相補正値を特定して保持し、位相回転処理を保持された位相補正値で行う。

第３の発明は、デジタル変調された信号を受信する受信装置である。この受信装置は、受信信号を検波する検波部と、与えられたクロック信号を用いて、検波部の出力信号の位相誤差を補正する位相誤差補正回路と、位相誤差補正回路で補正された信号に基づき、当該信号を復調するときに使用されるクロック信号を再生し、再生したクロック信号を位相誤差補正回路に与えるクロック再生部とを備える。受信信号は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ信号である。位相誤差補正回路は、検波部の出力信号に含まれる所定数のシンボルに基づいて位相補正値を求め、特定パターンの検出を行い、特定パターンを検出したタイミングに基づいて、プリアンブルの後方部分に対応する入力信号から算出された位相補正値を特定して保持し、位相回転処理を保持された位相補正値で行う。第２および第３の発明では、受信信号は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ信号であり、位相誤差補正回路は、第１の発明の位相誤差補正回路であってもよい。

第４の発明は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ入力信号の位相誤差を補正する位相誤差補正方法である。この位相誤差補正方法は、入力信号に含まれている所定数のシンボルに基づいて位相補正値を求めるステップと、入力信号に含まれている特定パターンを検出するステップと、特定パターンを検出したタイミングに基づいて、プリアンブルの後方部分に対応する入力信号から算出された位相補正値を特定して保持し、位相回転処理を保持された位相補正値で行うステップとを含む。

上記第１の発明によれば、特定パターンを検出したときに、プリアンブルから求めた位相補正値が保持され、保持された位相補正値を用いて入力信号に対する位相補正が行われる。このようにプリアンブルから算出した位相補正値を用いて位相補正を行うことにより、高い精度で位相補正を行うことができる。また、補正値決定部を好適に構成すれば、入力信号の特性が安定したプリアンブルの後方部分から求めた位相補正値を用いて、入力信号に対する位相補正を行うこともできるので、位相補正の精度をさらに高めることができる。

上記交番検出部を用いれば、入力信号が１シンボルごとに交番している部分をプリアンブルとみなすことにより、簡単な回路でプリアンブルを検出することができるとともに、プリアンブルの誤検出を防止し、プリアンブル以外の部分について求めた位相補正値を用いて、入力信号に対する位相補正が行われることを防止することができる。交番検出信号が出力される部分について位相補正値を求める補正値算出部を用いれば、入力信号が１シンボルごとに交番している部分をプリアンブルとみなすことにより、プリアンブルから位相補正値を正しく求めることができる。

第１の構成を有する補正値算出部を用いれば、補正値として所定数のシンボルについての平均値を求めることにより、個々のシンボルに含まれている雑音などの影響を減らし、補正値の精度を向上させることができる。第２の構成を有する補正値算出部を用いれば、位相反転部から出力された信号の平均値を簡単な回路で求めることができる。第３の構成を有する補正値算出部を用いれば、複数のシンボル加算器を用いることにより、位相反転部から出力された信号の平均値を１シンボルごとに正しく求めることができる。特に、特定パターンが検出される直前のプリアンブルの終端部分について補正値を正確に求めることができるので、この補正値を用いて入力信号に対して位相補正処理を行うことにより、高い精度で位相補正を行うことができる。第４の構成を有する補正値算出部を用いれば、特定パターンが検出されたときには、プリアンブルから求めた位相補正値が必ず保持されるので、保持された位相補正値を用いて入力信号に対する位相補正を行うことにより、高い精度で位相補正を行うことができる。また、補正値決定部を好適に構成すれば、入力信号の特性が安定したプリアンブルの後方部分あるいは末尾部分から求めた位相補正値を用いて、入力信号に対する位相補正を行うこともできるので、位相補正の精度をさらに高めることができる。

プリアンブルの最終シンボルを含めて求めた位相誤差を保持する補正値決定部を用いれば、信号の特性が最も良い部分を用いて補正値を求めることができる。補正値記憶部と補正値選択部と補正値保持部とを含む補正値決定部を用いれば、プリアンブルから求めた補正値を順に記憶し、特定パターンが検出されたときに、過去に遡った補正値が保持され、保持された位相補正値を用いて入力信号に対する位相補正が行われるので、プリアンブルから算出した補正値を用いて高い精度で位相補正を行うことができる。また、特定パターンが検出された後は補正値が更新されないため、特定パターンやデータから誤って求めた補正値が使用されることを防止することができる。補正値遡り回数に基づき位相補正値を選択する補正値選択部を用いれば、特定パターンのデータパターンなどを考慮して補正値遡り回数を決定し、補正値記憶部の回路規模を減らすことができる。上記終端検出部を用い、終端検出信号が出力された後に補正値の取り込みを開始する補正値保持部を用いれば、データの終端部分が検出された後も、しばらくの間、補正値が更新されないため、フレームの終端付近で誤って求めた補正値が使用されることを防止することができる。

上記４５度回転部を用いれば、入力信号がπ／４ＤＱＰＳＫ方式などで変調されている場合でも、高い精度で位相補正を行うことができる。

上記第２の発明によれば、入力信号の位相ずれが大きい場合でも、安定したシンボルタイミングを得ることができるので、復調特性を向上させることができる。

上記第３の発明によれば、位相ずれが既に補正された検波出力に対して零クロスを検出するので、位相ずれが大きい場合でも、クロック再生時に零クロス軸を切り替えることなく、復調特性を向上させることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１の構成を示すブロック図である。図１に示す位相誤差補正回路１は、交番検出部１０１、補正値算出部１０２、補正値決定部１０３、位相回転部１０４、ユニークワード検出部１０５（以下、ＵＷ検出部と略称する）、および、フレーム終端検出部１０６を備える。位相誤差補正回路１には、フレーム構造を有するデータをデジタル変調して得られた信号が入力される。位相誤差補正回路１は、送信装置と受信装置との間の局部発振器の周波数ずれなどに起因する、入力信号の位相ずれを補正する。

図２は、位相誤差補正回路１を含む受信装置２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、位相誤差補正回路１の前段には検波部２０１とクロック再生部２０２とが設けられ、これらにより受信装置２が構成される。受信装置２は、送信装置（図示せず）からデジタル変調された信号を受信する。検波部２０１は、受信信号２１１を検波し、検波出力２１２を出力する。クロック再生部２０２は、検波出力２１２に基づき、データ判定に最適な識別点を用いてサンプリングされたサンプル信号と、識別点のタイミングを規定するクロック信号とを出力する。以下、前者を検波信号１１１、後者をシンボルクロック１１０と呼ぶ。位相誤差補正回路１には、検波信号１１１とシンボルクロック１１０とが入力される。以下では、例として、検波信号１１１は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying ）方式の変調信号を遅延検波した信号であると仮定する。

図３は、位相誤差補正回路１に入力される検波信号１１１のフレーム構造を示す図である。位相誤差補正回路１には、検波信号１１１が、図３に示すフレームの形態で入力される。フレームは、先頭から順に、プリアンブル部と、ユニークワード部と、データ部とを含んでいる。データ部は、フレームの末尾に配置される。以下、プリアンブル部をＰＲ部、ユニークワード部をＵＷ部と略称する場合がある。

ＰＲ部には、隣接する２つのシンボル間で、シンボルの位相角が１８０度反転するデータパターンが設定される。以下、このようにシンボルの位相角が交互に１８０度ずつ反転することを「シンボルが交番する」といい、シンボルが交番するパターンを「シンボル交番」という。図４は、検波信号１１１のＰＲ部におけるコンスタレーションパターンを示す図である。図４に示すように、ＰＲ部には、所定数のシンボルが交番するデータパターン、すなわち、所定長のシンボル交番が設定される。ＵＷ部には、フレーム同期を確立するためのデータパターンが設定される。また、ＵＷ部に設定されるデータパターンは、相手先の受信装置を識別するためにも使用される。受信装置２にはそれぞれ固有の識別情報が設定されており、受信装置２は、ＵＷ部に自らの識別情報が設定されているフレームについて受信処理を行う。データ部には、所定長に分割されたデータが設定される。

位相誤差補正回路１の詳細な構成を説明するに先立ち、位相誤差補正回路１の主な特徴を概説する。位相誤差補正回路１を含んだ受信装置２は、受信信号２１１をフレーム単位で受信する。ＰＲ部を受信中にＰＲ部以外の部分（ＵＷ部とデータ部）を受信するときの状態を制御するため、位相誤差補正回路１より前に配置された回路では、利得制御やシンボルクロック再生などが行われる。位相誤差補正回路１は、ＰＲ部について位相ずれを検出し、検出した位相ずれをＰＲ部以外の部分に対する位相補正値として使用する。利得制御やシンボルクロック再生の精度は、ＰＲ部を受信中に次第に良くなるので、検波信号１１１の特性は、ＰＲ部の前方部分では悪く、ＰＲ部の後方に進むに従って良くなる。そこで、位相誤差補正回路１は、以下のようにして、ＰＲ部のできるだけ後方部分で検出した位相ずれを、位相補正値として使用する。

位相誤差補正回路１は、ＰＲ部を受信中に、検波信号１１１の位相ずれの平均値を算出する処理を繰り返し行い、算出した平均値を位相補正値とみなして、時系列に従って記憶する。その後、位相誤差補正回路１は、ＵＷ部を検出したときに、記憶した複数の補正値から１つの補正値を選択して保持し、保持した補正値を用いてＰＲ部以外の部分に対して位相補正を行う。保持すべき補正値を選択するときは、ＵＷ部を検出した時点で記憶されている補正値のうち、最も新しく算出された補正値から過去に所定数だけ遡った補正値が選択される。

また、位相誤差補正回路１は、ＰＲ部を正確に検出するのではなく、検波信号１１１に含まれている所定長のシンボル交番を検出し、これを検出したときにＰＲ部を検出したと見なしている。また、位相誤差補正回路１は、算出した補正値が所定の範囲に入っていないときは、その補正値を位相補正に使用しないようにしている。さらに、位相誤差補正回路１は、ＰＲ部やＵＷ部の誤検出を防止するための仕組みを備えている。位相誤差補正回路１が有するこれらの特徴は、以下の説明によって明らかになる。

図１に示す位相誤差補正回路１は、概ね以下のように動作する。交番検出部１０１は、検波信号１１１の符号ビット１１２が隣接シンボル間で反転しているか否かに基づきシンボル交番を検出し、シンボル交番の検出を示す交番検出信号１１３と、所定数の連続したシンボル交番の検出を示す補正値算出信号１１４とを出力する。補正値算出部１０２は、交番検出信号１１３が出力されている間、所定の方法で検波信号１１１の位相ずれの平均値を求め、求めた平均値を補正値１１５として出力する。補正値決定部１０３は、補正値１１５を時系列に従って記憶し、記憶した補正値から１つの補正値を選択して実効補正値１１８として出力する。位相回転部１０４は、実効補正値１１８を用いて検波信号１１１に対して位相回転処理を行い、補正検波信号１１９を出力する。ＵＷ検出部１０５は、補正検波信号１１９に含まれているＵＷ部を検出したときに、ユニークワード検出信号１１６（以下、ＵＷ検出信号と略称する）を出力する。フレーム終端検出部１０６は、補正検波信号１１９からフレームの終端部分を検出したときに、フレーム終端検出信号１１７を出力する。補正値算出信号１１４とＵＷ検出信号１１６とフレーム終端検出信号１１７とは、補正値決定部１０３において実効補正値１１８を保持するタイミングを定めるために使用される。

以下、位相回転部１０４、交番検出部１０１、補正値算出部１０２、および、補正値決定部１０３の詳細を説明する。位相回転部１０４は、実効補正値１１８を用いて検波信号１１１に対して位相回転処理を行い、補正検波信号１１９を出力する。より詳細には、位相回転部１０４には、検波信号１１１と実効補正値１１８とが２次元ベクトル形式で入力される。位相回転部１０４は、次式（１）および（２）に示す演算を行う。
ＯＵＴＩ＝ＩＮＩ×ＣＰＩ＋ＩＮＱ×ＣＰＱ …（１）
ＯＵＴＱ＝ＩＮＱ×ＣＰＩ−ＩＮＩ×ＣＰＱ …（２）
ただし、式（１）および（２）において、ＩＮＩおよびＩＮＱは検波信号１１１の同相成分および直交成分（以下、それぞれ、Ｉ軸成分、Ｑ軸成分という）を、ＣＰＩおよびＣＰＱは実効補正値１１８のＩ軸成分およびＱ軸成分を、ＯＵＴＩおよびＯＵＴＱは補正検波信号１１９のＩ軸成分およびＱ軸成分を表す。

位相回転部１０４においてこのような位相回転処理を行うことにより、送信装置と受信装置と間の周波数ずれなどに起因して検波信号１１１に生じる位相ずれを補正することができる。また、式（１）および（２）に示すように、加減乗算を行うことにより検波信号１１１の位相ずれを補正できるので、位相角を求めることなく、また、振幅情報を用いることなく、簡易な構成で検波信号１１１の位相ずれを補正することができる。

図５は、交番検出部１０１の詳細な構成を示すブロック図である。交番検出部１０１は、シンボル交番検出部５０１、シンボルカウンタ部５０２、および、交番検出信号生成部５０３を含む。シンボル交番検出部５０１には、検波信号１１１の符号ビット１１２が入力される。シンボル交番検出部５０１は、符号ビット１１２が隣接シンボル間で位相反転していること（すなわち、シンボルが交番していること）を検出したときに、シンボル交番検出信号５１１を出力する。

シンボルカウンタ部５０２は、シンボル交番検出信号５１１に基づきシンボル交番が連続した回数を数え、カウンタ値５１２を出力する。より詳細には、シンボルカウンタ部５０２は、初期値として所定値Ｎ（Ｎは１以上の整数）が設定されたカウンタを内蔵しており、シンボル交番検出信号５１１が入力されるたびにカウンタ値５１２を０から（Ｎ−１）まで１ずつ増やし、シンボル交番検出信号５１１が入力されないときにはカウンタ値５１２を所定値Ｎに初期化する。交番検出信号生成部５０３は、カウンタ値５１２が０から（Ｎ−１）までの範囲内にある間は交番検出信号１１３を出力し、カウンタ値５１２が（Ｎ−１）になったときに、シンボル交番がＮシンボル連続したことを示す補正値算出信号１１４を出力する。

図６は、補正値算出部１０２の詳細な構成を示すブロック図である。補正値算出部１０２は、位相反転部６０１、平均化部６０２、平均ベクトル位相反転部６０３、および、補正値判定部６０４を含む。位相反転部６０１は、１シンボルおきに検波信号１１１の位相を１８０度反転させる。すなわち、位相反転部６０１は、検波信号１１１に対して、シンボルの位相を１８０度反転させる処理と、シンボルをそのまま出力する処理とを、シンボルごとに交互に切り替えて行う。

図７は、平均化部６０２の詳細な構成を示すブロック図である。平均化部６０２は、シンボル加算器７０１、および、シンボル遅延器７０２を含み、入力された交番検出信号１１３が有効である間、位相反転部６０１から出力された信号のＩ軸成分とＱ軸成分とを所定数Ｍ（Ｍは、２以上、かつプリアンブルに含まれているシンボルの数以下の整数）に亘ってそれぞれ別々に平均化し、第１の平均ベクトル６１１を求める。また、平均化部６０２は、交番検出信号１１３が無効となったときに、シンボル遅延器７０２に保持された値を０にリセットする。より詳細には、シンボル遅延器７０２は、シンボル加算器７０１から出力された信号のＩ軸成分とＱ軸成分とを、それぞれ１シンボル時間だけ遅延させる。シンボル加算器７０１は、入力された交番検出信号１１３が有効であるときに、位相反転部６０１から出力された信号のＩ軸成分とＱ軸成分とに、シンボル遅延器７０２から出力された信号のＩ軸成分とＱ軸成分とをそれぞれ別個に加算する。このような平均化部６０２によれば、複数のシンボル時間につき１つの割合で、位相反転部６０１から出力された信号のＩ軸成分とＱ軸成分の平均値を求めることができる。なお、信号に含まれる雑音が比較的小さく、雑音による信号の劣化が無視できるほど小さい場合には、上記所定数Ｍを１として、平均化部６０２における平均化処理を行わないこととしてもよい。

平均ベクトル位相反転部６０３は、第１の平均ベクトル６１１のＩ軸成分の符号（またはＱ軸成分の成分）に基づき位相反転の必要性を判断し、当該判断に基づき、第１の平均ベクトル６１１の位相を１８０度反転させる。本実施形態では、平均ベクトル位相反転部６０３は、第１の平均ベクトル６１１のＩ軸成分が負であるときに、第１の平均ベクトル６１１の位相を１８０度反転させるとする。平均ベクトル位相反転部６０３は、第１の平均ベクトル６１１を必要に応じて位相反転させた信号を、第２の平均ベクトル６１２として出力する。

検波信号１１１に基づき第２の平均ベクトル６１２が算出される過程をさらに詳細に説明する。図８は、位相反転部６０１にＰＲ部が入力されたときのシンボル反転タイミングを示す図である。図９は、位相反転部６０１の作用により、シンボルがＩＱ座標系において特定の象限に集められる様子を示す図である。なお、図８および図９では、検波信号１１１に正方向の位相ずれが生じていると仮定している。

図８に示すように、位相反転部６０１に供給される検波信号１１１は、シンボルクロック１１０に同期して変化する。検波信号１１１にＰＲ部が含まれている場合、シンボルは交番する（すなわち、シンボルごとに位相が１８０度ずつ反転する）。ここで、検波信号１１１に正方向の位相ずれが生じているとすると、検波信号１１１のシンボルは、ＩＱ座標軸において第１象限と第３象限とに交互に位置する。位相反転部６０１は、このようにシンボル交番する検波信号１１１の位相を１シンボルおきに１８０度反転させる。したがって、図８に示す第１の反転タイミングで位相反転が行われた場合、図９（ａ）に示すように、シンボルは第１象限に集中する。また、第１の反転タイミングと１シンボル時間だけ離れた第２の反転タイミングで位相反転が行われた場合、図９（ｂ）に示すように、シンボルは第３象限に集中する。

このように、検波信号１１１に正方向の位相ずれが生じている場合、位相反転部６０１から出力された信号に含まれるシンボルは、第１または第３象限に集中する。同様に、検波信号１１１に負方向の位相ずれが生じている場合、位相反転部６０１から出力された信号に含まれるシンボルは、第２または第４象限に集中する。平均化部６０２は、１つの象限に集められたシンボルについて平均値を求め、第１の平均ベクトル６１１を出力する。したがって、第１の平均ベクトル６１１は、検波信号１１１に生じた位相ずれと位相反転部６０１における反転タイミングとによって、第１から第４象限のいずれかに存在することになる。

平均ベクトル位相反転部６０３は、補正方向を一意に決定するために、位相ずれを第１または第４象限に移動させる処理を行う。図１０は、平均ベクトル位相反転部６０３の作用により、シンボルがＩＱ座標系において第１または第４象限に移動する様子を示す図である。平均ベクトル位相反転部６０３は、上述したように、第１の平均ベクトル６１１のＩ軸成分が負であるときに、第１の平均ベクトル６１１の位相を１８０度反転させる。これにより、第１の平均ベクトル６１１が第１、第２、第３、第４象限にあるとき、第２の平均ベクトル６１２は、それぞれ、第１、第４、第１、第４象限に位置する。このようにして、平均ベクトル位相反転部６０３からは、第１または第４象限に位置する第２の平均ベクトル６１２が出力される。

図１１は、補正値判定部６０４の詳細な構成を示すブロック図である。補正値判定部６０４は、絶対値算出部１１０１、絶対値比較部１１０２、および、選択部１１０３を含む。補正値判定部６０４は、第２の平均ベクトル６１２の位相角が所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内にある場合に限り、第２の平均ベクトル６１２をそのまま補正値１１５として出力する。

図１１において、絶対値算出部１１０１は、第２の平均ベクトル６１２のＩ軸成分の絶対値１１１１とＱ軸成分の絶対値１１１２とを算出する。絶対値比較部１１０２は、２つの絶対値１１１１、１１１２の比に基づき、許可信号１１１３または不許可信号１１１４を選択的に出力する。より詳細には、絶対値比較部１１０２は、Ｉ軸成分の絶対値１１１１をＸ、Ｑ軸成分の絶対値１１１２をＹとしたときに、両者の比Ｙ／Ｘを求め、求めた比Ｙ／Ｘが所定値ｒ以下である場合は許可信号１１１３を出力し、それ以外の場合は不許可信号１１１４を出力する。特に、所定値ｒを２とした場合、比Ｙ／Ｘと所定値ｒとを比較することは、次式（３）が成立するか否かを判断することと等価である。
２Ｘ−Ｙ≧０ …（３）
ｔａｎ^-1２＝６３．４度であるから、上式（３）が成立するか否かを判断することにより、検波信号１１１の位相ずれが±６３．４度以内であるか否かを判断することができる。つまり、第２の平均ベクトル６１２が、図１２に示す斜線部の範囲に存在するか否かを判断することができる。なお、図１２に示すａは、正の数である。

選択部１１０３は、許可信号１１１３が出力されたときには第２の平均ベクトル６１２を、不許可信号１１１４が出力されたときにはスルー補正値を、補正値１１５として出力する。ここで、スルー補正値とは、位相回転部１０４における回転処理が無回転となる補正値、すなわち、Ｉ軸成分が１でＱ軸成分が０であるベクトル（１、０）をいう。なお、補正値判定部６０４は、第２の平均ベクトル６１２の位相角（ＩＱ座標系においてＩ軸の正方向となす角）を求めた上で、求めた位相角が所定の範囲内にある場合に限り、第２の平均ベクトル６１２をそのまま補正値１１５として出力してもよい。

以上のように構成された補正値算出部１０２の効果を説明する。第１の平均ベクトル６１１は、交番検出信号１１３が有効である間（すなわち、連続したシンボル交番が検出されている間）に入力された検波信号１１１を平均化したものである。したがって、雑音などの影響によりＰＲ部におけるシンボル交番が崩れた場合でも、補正値の算出に悪影響を及ぼす部分を避けて、精度の高い補正値を算出することができる。また、平均化部６０２で検波信号１１１を平滑化することにより、雑音が多い環境で使用された場合でも、精度の高い補正値を算出することができる。

また、位相回転部１０４は、補正値算出部１０２で求めた補正値１１５から選択された実効補正値１１８を用いて、検波信号１１１に対して位相回転処理を行うが、補正角度が大きすぎる場合には、位相誤差補正回路１は、別周波数チャネルの不要信号を誤受信してしまう恐れがある。そこで、補正値判定部６０４は、第２の平均ベクトル６１２の位相角が所定の範囲内に入るか否かを判断する。これにより、復調すべき信号か否かを判断して、別周波数チャネルの不要信号の誤受信を防止することができる。また、式（３）の演算はビットシフト処理と加算処理とで行えるので、第２の平均ベクトル６１２の判定に式（３）を用いることにより、補正値判定部６０４を簡単な回路で構成することができる。

図１３は、補正値決定部１０３の詳細な構成を示すブロック図である。補正値決定部１０３は、補正値記憶部１３０１、補正値選択部１３０２、補正値保持部１３０３、タイミング調整部１３０４、データ部受信信号生成部１３０５、および、論理ゲート１３０６を含む。補正値記憶部１３０１は、メモリあるいはシフトレジスタなどによって構成され、補正値算出部１０２で算出された補正値１１５を記憶する。より詳細には、補正値記憶部１３０１は、時系列に従って最新の（Ｌ＋１）個（Ｌは０以上の整数）の補正値１１５を記憶する。補正値遡り回数１３１１は、０以上Ｌ以下の整数であり、補正値選択部１３０２に入力される。補正値選択部１３０２は、補正値記憶部１３０１に記憶された（Ｌ＋１）個の補正値のうちから、補正値遡り回数１３１１で指定された、過去に遡った補正値を選択して出力する。例えば、補正値遡り回数１３１１が２であるときは、補正値選択部１３０２は、最新の補正値から２つ分だけ過去に遡った補正値（図１３では、補正値２）を出力する。

タイミング調整部１３０４は、補正値算出信号１１４が出力されるタイミングと、補正値１１５が補正値算出部１０２から出力されるタイミングとを一致させるために、補正値算出信号１１４を所定の時間だけ遅延させる。データ部受信信号生成部１３０５は、ＵＷ検出信号１１６とフレーム終端検出信号１１７に基づき、データ部を受信中であることを示すデータ部受信信号１３１２を生成する。より詳細には、データ部受信信号生成部１３０５は、ＵＷ検出信号１１６が入力された後、フレーム終端検出信号１１７が入力されるまでの期間だけ有効なデータ部受信信号１３１２を出力する。論理ゲート１３０６は、データ部受信信号１３１２の否定とタイミング調整後の補正値算出信号との論理積を求め、その結果を更新信号１３１３として出力する。補正値保持部１３０３は、更新信号１３１３が入力されたときに、補正値選択部１３０２で選択された補正値を取り込んで保持する。補正値保持部１３０３に保持された補正値は、実効補正値１１８として位相回転部１０４に供給される。

このように、補正値決定部１０３は、補正値算出部１０２で算出された（Ｌ＋１）個の補正値を記憶した上で、ＵＷ検出信号１１６が入力されたときに、記憶した補正値から１つの補正値を選択して実効補正値１１８として出力する。

以上のように構成された補正値決定部１０３の効果を説明する。補正値算出部１０２は、連続したシンボル交番が検出されるたびに補正値１１５を算出する。連続したシンボル交番は、本来はＰＲ部を受信中に検出されるべきものである。ところが、元のデータパターンにシンボル交番が含まれている場合や、雑音などの影響により元のデータパターンがシンボル交番に化ける場合などがあり、連続したシンボル交番は、ＰＲ部の受信中だけでなく、ＵＷ部あるいはデータ部の受信中でも検出される。補正値算出部１０２は、ＵＷ部やデータ部を受信中に連続したシンボル交番が検出されたときにも補正値１１５を算出するが、このときに算出される補正値は誤補正の原因となるので、位相回転部１０４における位相回転処理に使用することを避ける必要がある。また、検波信号１１１の特性はＰＲ部の後方部分のほうが良いため、補正値決定部１０３は、ＰＲ部のできるだけ後方部分で算出された補正値を実効補正値１１８として選択することが好ましい。検波信号１１１は、図３に示すフレーム構造を有するので、位相誤差補正回路１は、ＰＲ部に続いてＵＷ部を受信する。したがって、ＰＲ部の後方部分を検出することは、ＵＷ部を検出することで代用可能である。

そこで、補正値決定部１０３は、ＵＷ検出信号１１６とフレーム終端検出信号１１７とに基づき、データ部を受信中であることを示すデータ部受信信号１３１２を生成する。補正値決定部１０３は、データ部受信信号１３１２に基づき、データ部の受信中でないときは、新たな補正値１１５が算出されるたびに、補正値選択部１３０２で選択された補正値を取り込み、データ部の受信中は、既に取り込んだ補正値を保持する。このようにして、補正値決定部１０３は、ＰＲ部の受信中は実効補正値１１８を順次更新し、ＵＷ部が検出されたときに、補正値選択部１３０２で選択されていた補正値を実効補正値１１８として保持し、データ部の受信中は実効補正値１１８の更新を停止する。これにより、補正値決定部１０３は、データ部の受信中は、ＰＲ部の後方部分で算出されたことが保証されている補正値を位相回転部１０４に出力することができる。特に、補正値決定部１０３は、補正値算出部１０２がプリアンブルの最終シンボルを含む部分について求めた補正値１１５を取り込んで保持してもよい。

図１４は、補正値決定部１０３の入出力信号と内部信号とが変化する様子を示すタイミングチャートである。補正値決定部１０３には、補正値算出部１０２で算出された補正値１１５と、補正値１１５が算出されるタイミングを示す補正値算出信号１１４とが入力される。図１４に示す補正値算出信号は、タイミング調整部１３０４によってタイミング調整された後のものである。

ＵＷ検出信号１１６が入力されるまでは（図１４において時刻Ｔ１より前）、データ部受信信号１３１２は無効（Ｌｏｗレベル）であるので、更新信号１３１３は、タイミング調整後の補正値算出信号と同じように変化する。したがって、ＵＷ検出信号１１６が入力されるまでは、補正値保持部１３０３は、補正値算出信号１１４が入力されるたびに実効補正値１１８を更新する。

ＵＷ検出信号１１６が入力された後は（時刻Ｔ１より後）、データ部受信信号１３１２が有効（Ｈｉｇｈレベル）となるので、補正値算出信号１１４は、論理ゲート１３０６の作用によりマスクされ、更新信号１３１３は無効（Ｌｏｗレベル）のままとなる。したがって、ＵＷ検出信号１１６が入力された後は、補正値保持部１３０３は、補正値算出信号１１４が入力されても実効補正値１１８を更新せず、以前の実効補正値１１８を保持する。

その後、フレーム終端検出信号１１７が入力されると（図示せず）、データ部受信信号１３１２は再び無効となり、補正値保持部１３０３は、実効補正値１１８の更新を再開する。このように、補正値決定部１０３は、データ部の受信中は実効補正値１１８の更新を禁止し、フレーム受信が完了した後に実効補正値１１８の更新を再開する。

補正値決定部１０３が補正値１１５を時系列に従って記憶し、ＵＷ部検出時には、記憶されている補正値のうちで過去に遡った補正値を実効補正値１１８として選択する理由は、以下のとおりである。

図１５は、ＰＲ部の終端付近で補正値が算出される様子を示す図である。補正値１１５は、連続したシンボル交番が検出されたときに算出され、本来はＰＲ部の受信中に算出されるべきものである（図１５に示す補正値ＣＰ３およびＣＰ２）。ところが、ＰＲ部の受信終了後、ＵＷ部が検出されて実効補正値１１８の更新が停止されるまでの間に、新たな補正値１１５が算出される場合がある。具体的には、図１５に示すように、ＵＷ部の受信中に（補正値ＣＰ０）、あるいは、ＰＲ部の終端付近とＵＷ部の先頭付近とを受信中に（補正値ＣＰ１）、補正値１１５が算出される場合がある。ＰＲ部以外の部分について算出された補正値を用いて位相回転処理を行うと、誤補正を招く恐れがある。

そこで、補正値決定部１０３は、所定数の補正値１１５を補正値記憶部１３０１に時系列に従って記憶させ、ＵＷ部が検出されたときに、その時点で記憶されている補正値のうちで、補正値遡り回数１３１１で指定された過去に遡った補正値を実効補正値１１８として選択する。これにより、位相回転部１０４は、ＰＲ部の受信中に算出された補正値のみを用いて位相回転処理を行うことができる。

補正値決定部１０３に記憶しておくべき補正値１１５の個数は、ＵＷ部で（または、ＰＲ部とＵＷ部とに跨って）連続したシンボル交番が誤検出される回数に等しいため、ＵＷ部のデータパターンによって定まる。そこで、ＵＷ部のデータパターンを好適に選択することにより、連続したシンボル交番の誤検出の回数を減らして、必要となる補正値遡り回数を小さくし、補正値記憶部１３０１の回路規模を小さくすることができる。ＵＷ部のデータパターンの好適な選び方については、本実施形態の後に説明する。

次に、実効補正値１１８の更新をいつ再開すべきかについて言及する。位相誤差補正回路１に検波信号１１１が入力されるときに、２つのフレームがある程度の時間間隔を空けて入力されることが保証されている場合には、データ部受信信号生成部１３０５は、フレーム終端検出信号１１７が入力されたときに、直ちにデータ部受信信号１３１２を無効にしてよい。これに対して、２つのフレームが入力される時間間隔が短い場合（すなわち、フレームがほぼ連続して送信される場合）には、データ部受信信号生成部１３０５は、フレーム終端検出信号１１７が入力された後も所定の時間だけ、データ部受信信号１３１２を有効なままにしておくことが好ましい。その理由は、以下のとおりである。

図１６は、フレームが連続して送信される状況において、フレームの終端で補正値が算出される様子を示す図である。この例では、先のフレームのデータ部の終端（斜線部）に連続したシンボル交番が含まれていると仮定している。この場合、フレームの終端が検出されたときに実効補正値１１８の更新を再開すると仮定すると、補正値決定部１０３は、データ部の終端で算出された補正値を記憶し、後に実効補正値１１８として出力してしまう恐れがある。この事態を避けるには、データ部受信信号生成部１３０５が、フレーム終端検出信号１１７が入力された後、所定の時間（図１６におけるＴ_ex）だけ、データ部受信信号１３１２を有効なままにしておけばよい。このようにデータ部受信信号１３１２が有効である期間を延長することにより、フレームの終端付近で誤って算出された補正値を用いて位相回転処理が行われることを防止し、検波信号１１１の位相ずれを正しく補正することができる。

次に、ＵＷ部の検出精度を高める方法について言及する。位相誤差補正回路１は、ＵＷ部を検出したときに実効補正値１１８を決定するので、ＵＷ部を正しく確実に検出する必要がある。そこで、ＵＷ部の誤検出を防止するために、位相誤差補正回路１は、ＰＲ部が検出されたときからＵＷ検出信号１１６の発生が予測される期間（以下、アパーチャ区間という）に限って、ＵＷ検出信号１１６を有効とする。より詳細には、位相誤差補正回路１は、補正値算出信号１１４（ＰＲ部に含まれる所定数の連続したシンボル交番の検出を示す）が有効となった後、所定の時間に亘って有効となるアパーチャ区間信号を備え、アパーチャ区間信号が有効であるときに限って、ＵＷ検出信号１１６を有効とする。

図１７は、アパーチャ区間信号が変化する様子を示すタイミングチャートである。アパーチャ区間信号は、補正値算出信号１１４が有効となったときに有効となり、アパーチャ区間が終了したとき、または、ＵＷ検出信号１１６が入力されたときに無効となる。図１７に示す例では、補正値算出信号１１４が３回出力され。アパーチャ区間は、補正値算出信号１１４が出力されるごとに再スタートする。したがって、ＵＷ検出信号１１６は、補正値算出信号１１４が最後に出力されてから上記所定の時間内に出力された場合に限って有効となる。このように、アパーチャ区間を定義し、アパーチャ区間でのみＵＷ部を検出することにより、ＵＷ部を正しく検出する確率が向上し、より高い確率で正しい実効補正値１１８を求めることができる。また、検波信号１１１の符号ビット１１２に基づき生成された補正値算出信号１１４に基づきアパーチャ区間信号を生成することにより、アパーチャ区間信号を生成するための回路を、少ない回路規模で容易に構成することができる。

以上に示すように、本実施形態に係る位相誤差補正回路によれば、ＰＲ部、ＵＷ部およびデータ部を含む検波信号に対して、保持された位相補正値を用いて位相補正が行われ、ＵＷ部を検出したときに、ＰＲ部について求めた補正値が、今後使用される位相補正値として保持される。このようにＵＷ部あるいはデータ部について求めた位相補正値でなく、ＰＲ部について求めた位相補正値を用いて位相補正値を行うことにより、高い精度で位相補正を行うことができる。また、連続した所定数のシンボル交番をＰＲ部とみなすことにより、簡単な回路でＰＲ部を検出することができる。また、シンボル交番を検出した後、所定の時間に限り、ＵＷ検出信号を有効することにより、ＵＷ部の誤検出を防止することができる。また、シンボル交番検出中にのみ補正値を求めることにより、補正値の精度を高めることができる。また、補正値として検波信号の所定数のシンボルの平均値を使用することにより、個々のシンボルに含まれている雑音などの影響を減らし、補正値の精度を向上させることができる。また、求めた補正値が所定の範囲内にない場合には、検波信号に位相補正を施さないことにより、別周波数チャネルの不要信号の誤受信を防止することができる。また、ＵＷ部の検出後は補正値の更新を停止することにより、ＵＷ部やデータ部について誤って求めた補正値が使用されることがない。また、フレームの終端部分が検出された後も、しばらくの間、補正値が更新されないので、フレームの終端付近で誤って求めた補正値が使用されることがない。

なお、以上の説明では、ＰＲ部のできるだけ後方部分で算出された補正値を用いることとしたが、受信装置において利得制御が安定する時期は、受信装置の構成や通信路の状況などに依存して変化する。このため、プリアンブル受信中の比較的早い時期に（例えば、プリアンブルの先頭から３分の１程度を受信したときに）利得制御が安定するような受信装置では、必ずしも、ＰＲ部のできるだけ後方部分で算出された補正値を用いる必要はなく、利得制御が安定した以降の、任意の時点で算出された補正値を用いてもよい。

以下、位相誤差補正回路１の変形例について説明する。本実施形態に係る位相誤差補正回路１は、フレーム終端検出部１０６を備え、フレーム終端が検出されたときに実効補正値１１８の更新を再開することとした。このような位相誤差補正回路１は、フレームを連続的に受信する場合にも、フレームを連続的に受信しない場合にも使用できる。ここで、フレームを連続的に受信しない場合に限ると、位相誤差補正回路は、フレーム終端検出部１０６を必ずしも備えていなくてもよい。図１８は、本実施形態の第１の変形例に係る位相誤差補正回路１８の構成を示すブロック図である。位相誤差補正回路１８は、本実施形態に係る位相誤差補正回路１からフレーム終端検出部１０６を除去して得られたものである。位相誤差補正回路１８は、フレームの終端部分を検出せず、例えば、補正値算出信号１１４が有効となったときにデータ部受信信号１３１２を有効にする。この第１の変形例に係る位相誤差補正回路１８は、フレームを連続的に受信しない場合に使用でき、本実施形態に係る位相誤差補正回路１と同様の効果を奏する。

また、本実施形態に係る位相誤差補正回路１では、検波信号１１１はＱＰＳＫ方式の変調信号を遅延検波した信号であると仮定したが、検波信号１１１は他の方式で変調されていてもよい。例えば、検波信号１１１に適用される変調方式は、８相ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などの多値位相変調や、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）などの多値振幅位相変調などであってもよい。図１９は、本実施形態の第２の変形例に係る位相誤差補正回路１９の構成を示すブロック図である。位相誤差補正回路１９は、本実施形態に係る位相誤差補正回路１において、交番検出部１０１および補正値算出部１０２の前段に、検波信号１９１１の位相を４５度回転させる４５度回転部１９００を追加したものである。４５度回転部１９００から出力された回転検波信号１９１２は補正値算出部１０２に入力され、回転検波信号１９１２の符号ビット１９１３は交番検出部１０１に入力される。この第２の変形例に係る位相誤差補正回路１９は、検波信号１９１１がπ／４シフトＱＰＳＫ方式などで変調されている場合に使用でき、本実施形態に係る位相誤差補正回路１と同様の効果を奏する。

（ＵＷ部のデータパターンについて）
交番検出部１０１がＵＷ部のデータパターンを所定長のシンボル交番であると誤判定する理由、ＵＷ部のデータパターンと補正遡り回数との関係、および、誤判定を防止するＵＷ部のデータパターンの好適な選び方について説明する。

まず、ＵＷ部のデータパターンが雑音などの影響を受けて変化し、交番検出部１０１が誤ってシンボル交番検出信号１１３を出力する理由について説明する。上述したように、ＰＲ部のデータパターンとしては、連続するシンボル間の位相差が互いに１８０度ずつ異なるデータパターンが使用される。以下では、一例として、図２０に示すように、ＰＲ部のコンスタレーションが０度および１８０度であり、検波信号１１１はＱＰＳＫ方式の変調信号を遅延検波した信号であるとする。また、図２１に示すように、０度、９０度、１８０度および２７０度の各位置に、２ビットのシンボルデータ「００」、「０１」、「１１」および「１０」が、それぞれ割り当てられているとする。加えて、説明を明確にするため、検波信号には位相ずれが発生しておらず、雑音も全く付加されていないものとする。

交番検出部１０１は、検波信号１１１の符号ビット１１２に基づき、シンボル交番を判定する。より詳細には、交番検出部１０１は、検波信号１１１に含まれる各シンボルを図２０に示すＩＱ座標系に配置したときに、シンボルがＱ軸の右側の領域（以下、正の領域という）にあるか、左側の領域（以下、負の領域という）にあるかを判定している。ところが、シンボルデータが「０１」または「１０」である場合、これらの信号はＱ軸上に位置する。したがって、交番検出部１０１は、これらのシンボルの符号を正しく判別できずに、「正の領域」または「負の領域」に相当する信号であると誤判定してしまう。

一方、ＰＲ部にはシンボル交番するデータパターンが設定され、シンボルデータとして見た場合には、「００」と「１１」とが交互に連続するパターンに相当する。符号誤りが発生するためのしきい値は大きいので、「００」を「１１」と誤判定する確率も、「１１」を「００」と誤判定する確率も低い。すなわち、ＰＲ部の受信中に、交番検出部１０１が正の領域にある信号を負の領域にあると誤判定する確率も、負の領域にある信号を正の領域にあると誤判定する確率も低い。したがって、ほとんどの場合、ＰＲ部の受信中は、交番検出部１０１はシンボル交番を正しく検出し、補正値算出部１０２は正しい補正値を算出する。なお、仮に「００」を「１１」と、または、「１１」を「００」と誤判定した場合でも、連続する２つのシンボル間の符号が同一となるので、交番検出部１０１は所定長の連続したシンボル交番を検出できず、補正値算出部１０２が補正値を算出することはない。

ＵＷ部では、一般にＰＲ部とは異なるデータパターンが使用される。このため、交番検出部１０１が、「０１」を「００」または「１１」と、「１０」を「００」または「１１」と誤判定し、ＵＷ部のデータパターンをシンボル交番であると判断する場合が起こり得る。例えば、ＵＷ部のデータパターンとして、長さが３１ビットのＰＮ（Pseudo Noise）符号の１つで、生成多項式が１＋Ｘ＋Ｘ²＋Ｘ³＋Ｘ⁵で表される「1100010101101000011001001111101 」（以下、パターンＰ１という）を用いた場合について説明する。また、以下では、交番検出部１０１は、シンボル交番を８シンボルに亘って検出したときに（すなわち、シンボル交番を７回連続して検出したときに）、シンボル交番検出信号１１３を出力するものとする。

パターンＰ１をコンスタレーションに配置した場合の様子を検討するため、パターンＰ１を先頭から順に２ビットずつ区切ってシンボルデータとして表すと、図２２（ａ）のようになる。ただし、図２２（ａ）の最後のシンボルデータに含まれている記号「−」は、ＵＷ部の後に続くデータ部の先頭の１ビットに対応し、「０」または「１」のどちらにもなり得る値を表すものとする。上述したように、「０１」は「００」または「１１」と、「１０」は「００」または「１１」と誤判定される場合が起こり得る。そこで、「０１」と「１０」のシンボルデータを、誤判定によって「００」または「１１」のどちらにもなり得るデータシンボルと考え、ワイルドカード「＊＊」と表す。このように考えた場合、上記第１のパターンは、図２２（ｂ）のように表される。

図２２（ｂ）では、３番目から７番目までのシンボルデータは、いずれもワイルドカード「＊＊」である。よって、交番検出部１０１が、３番目、５番目および７番目のシンボルデータを「１１」と、４番目および６番目のデータを「００」と誤判定した場合、１番目から８番目までのシンボルデータにおいて、８シンボルに亘るシンボル交番が発生する。この場合、交番検出部１０１はシンボル交番検出信号１１３を出力し、補正値算出部１０２は１番目から８番目までのシンボルデータについて補正値１１５を算出し、補正値決定部１０３では補正値記憶部１３０１にその補正値が記憶される。このため、補正値遡り回数１３１１の値によっては、ＵＷ部の１番目から８番目までのシンボルデータについて誤って算出された補正値が、実効補正値１１８として選択され、位相回転部１０４で誤った位相補正が行われる場合がある。

パターンＰ１について言えば、誤検出により８シンボルに亘るシンボル交番が発生する場合は、上記の例を含めて、以下の６とおりある。
（ａ）１番目から ８番目まで「11 00 ** ** ** ** ** 00」
（ｂ）２番目から ９番目まで「00 ** ** ** ** ** 00 **」
（ｃ）３番目から１０番目まで「** ** ** ** ** 00 ** **」
（ｄ）４番目から１１番目まで「** ** ** ** 00 ** ** **」
（ｅ）５番目から１２番目まで「** ** ** 00 ** ** ** 00」
（ｆ）６番目から１３番目まで「** ** 00 ** ** ** 00 11」
また、ＵＷ部の直前に配置されたＰＲ部のデータパターンを考慮して、ＵＷ部における誤検出により、ＰＲ部とＵＷ部とに跨って８シンボルに亘るシンボル交番が発生する場合の数は、上記の６とおりとは別に７とおりある。したがって、パターンＰ１をＵＷ部のデータパターンとして用いた場合には、合計１３とおりの場合について、８シンボルに亘るシンボル交番が検出され、誤った補正値が算出される。

このような連続したシンボル交番の誤検出を避けるためには、ＵＷ部のデータパターンにおいてシンボルデータの誤検出が起きた場合にも、所定の回数だけ連続してシンボル交番が検出されないようなデータパターンを予め選んでおけばよい。例えば、パターンＰ１と同じく、長さが３１ビットのＰＮ符号の１つで、生成多項式が１＋Ｘ³＋Ｘ⁵で表される「1111000110111010100001001011001 」（以下、パターンＰ２という）を用いた場合について説明する。パターンＰ１の場合と同様に、パターンＰ２を先頭から２ビットずつ区切ってシンボルデータとして表すと、図２２（ｃ）のようになる。また、図２２（ｃ）において、「１０」と「０１」とをワイルドカード「＊＊」で表すと、図２２（ｄ）のようになる。パターンＰ２について言えば、誤検出により８シンボルに亘るシンボル交番が発生するのは、４番目および８番目のシンボルデータが「１１」と、５番目、７番目および９番目のシンボルデータが「００」と誤判定される場合の１とおりに限られる。したがって、パターンＰ１とパターンＰ２とを比較した場合、交番検出部１０１がシンボル交番を誤検出する確率は、パターンＰ２のほうが低い。したがって、ＵＷ部のデータパターンとしては、パターンＰ１よりもパターンＰ２のほうが優れている。

このように、ＵＷ部には、交番検出部１０１がシンボルデータを誤判定しても、所定数の連続したシンボル交番が発生しないようなデータパターンを使用することが好ましい。ところが、実際にＵＷ部に使用されるデータパターンは、いくつかのシンボルデータが誤判定されると、所定数の連続したシンボル交番が生じる場合が多い。そこで、交番検出部１０１が連続した所定数のシンボル交番を誤検出する可能性が１フレームにつきＮ_err回（Ｎ_errは１以上の整数）あるときには、補正値遡り回数１３１１をＮ_err回に予め設定しておくこととする。これにより、ＰＲ部以外の部分で誤って算出された補正値を用いて、検波信号１１１に対して位相補正が行われるのを防止することができる。例えば、パターンＰ２を用いた場合、交番検出部１０１は連続した所定数のシンボル交番を１フレームにつき１回だけ誤検出することがあるので、補正値遡り回数１３１１を１に設定しておけばよい。

補正値遡り回数１３１１には、以下の２つの理由により、できるだけ小さい値を設定することが好ましい。第１の理由は、補正値遡り回数１３１１の値が大きいほど、検波信号１１１の特性が安定していない、ＰＲ部の先頭に近い部分で算出された補正値が実効補正値１１８として選択されるからである。第２の理由は、補正値遡り回数１３１１の値が大きいほど、補正値記憶部１３０１の回路規模が大きくなるからである。なお、すでに述べたように、受信装置において利得制御が安定する時期は、受信装置の構成や通信路の状況などに依存して変化し、プリアンブル受信中の比較的早い時期に利得制御が安定するような受信装置では、利得制御が安定した以降の、任意の時点で算出された補正値を用いてもよい。したがって、受信装置の構成によっては、補正値遡り回数１３１１には、必ずしも、できるだけ小さい値を設定する必要はなく、それよりも大きな値を設定してもよい。

以上の説明では、検波信号１１１がＱＰＳＫ方式の変調信号を遅延検波した信号であるとしたが、検波信号１１１が３値以上の多値変調方式で変調されている場合についても、ＵＷ部のデータパターンに関して同様の検討を行うことができる。一例として、検波信号１１１が８相ＰＳＫ方式の変調信号を遅延検波した信号である場合について説明する。図２３は、８相ＰＳＫ方式のコンスタレーションを示す図である。図２３に示すように８つのシンボルデータをＩＱ座標系に配置した場合、Ｑ軸上にある「０１１」および「１０１」に加えて、Ｑ軸から±４５度の範囲内にある「００１」、「０１０」、「１１１」および「１００」をワイルドカードと考える。その上でＱＰＳＫ方式の場合と同様の手法を用いることにより、８相ＰＳＫ方式についても、交番検出部１０１がＵＷ部に含まれるいくつかのシンボルで誤判定を行っても、連続した所定長のシンボル交番を検出しない、好適なＵＷ部のデータパターンを求めることができる。このように３値以上の多値変調方式についても、Ｑ軸から所定の角度以内にある信号点をワイルドカードと考えて、ＱＰＳＫ方式の場合と同様の手法を適用することにより、好適なＵＷ部のデータパターンを求めることができる。

（第２の実施形態）
図２４は、本発明の第２の実施形態に係る位相誤差補正回路２４の構成を示すブロック図である。図２４に示す位相誤差補正回路２４は、遅延部２４００、交番検出部２４０１、補正値算出部２４０２、補正値決定部２４０３、位相回転部１０４、ＵＷ検出部１０５、および、フレーム終端検出部１０６を備える。位相誤差補正回路２４は、図２に示す受信装置２に内蔵して使用される点、図３に示すフレーム構造を有する検波信号１１１が入力される点、および、検波信号１１１のＰＲ部はシンボル交番する点で、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１と共通する。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して、説明を省略する。

位相誤差補正回路２４は、補正値算出部２４０２に入力される検波信号を位相回転部１０４に入力される検波信号に対して所定量だけ遅延させて、ＰＲ部に対して補正量が算出されている間に、ＵＷ部が検出されるようにすることを特徴とする。これにより、ＵＷ部について誤って算出された補正値が位相回転部１０４で使用されることを防止することができる。また、位相誤差補正回路２４によれば、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１のように、複数の補正値を記憶して、過去に算出した補正値を遡って使用する必要がなくなる。

以下、第１の実施形態との相異点を中心に、遅延部２４００、交番検出部２４０１、補正値算出部２４０２、および、補正値決定部２４０３の詳細を説明する。遅延部２４００は、図２４に示すように、交番検出部２４０１および補正値算出部２４０２の前段に設けられる。遅延部２４００は、検波信号１１１を所定の時間（以下、ＤＬＹＡとする）だけ遅延させて、遅延させた検波信号２４１１を出力する。遅延させた検波信号２４１１は補正値算出部２４０２に入力され、遅延させた検波信号２４１１の符号ビット２４１２は交番検出部２４０１に入力される。

交番検出部２４０１は、第１の実施形態に係る交番検出部１０１と同様に、シンボル交番を数えるカウンタを内蔵し、交番検出信号１１３と補正値算出信号２４１３とを出力する。ただし、交番検出部２４０１は、カウンタ値が（Ｎ−１）である状態で、さらにシンボル交番を検出した場合には、カウンタ値を更新しない。これにより、交番検出部２４０１は、所定値Ｎを超えたシンボル交番を検出したときには、その超えた分について１シンボルごとに補正値算出信号２４１３を出力する。

図２５は、補正値算出部２４０２の詳細な構成を示すブロック図である。補正値算出部２４０２は、位相反転部２５０１、スライディング積分部２５０２、平均ベクトル位相反転部２５０３、および、補正値判定部２５０４を含む。このうち、位相反転部２５０１は、第１の実施形態に係る補正値算出部１０２に含まれていたものと同じであり、平均ベクトル位相反転部２５０３、および、補正値判定部２５０４は、処理を行う頻度が異なる点を除いて、第１の実施形態に係る補正値算出部１０２に含まれていたものと同じである。

スライディング積分部２５０２は、交番検出信号１１３が有効である間、位相反転部２５０１から出力された信号をスライディング積分することにより、第１の平均ベクトル２５１１を求める。ここで、スライディング積分とは、入力信号がシンボルごとに順次入力される場合において、複数の加算器を用いて、連続した所定数のシンボルの和を、先頭となるシンボルを１シンボルずつずらしながら並列に求める処理をいう。また、上記所定数Ｍは、２以上、かつプリアンブルに含まれているシンボルの数以下の整数である。例えば、所定数Ｍを１０とした場合、スライディング積分により、第１から第１０までのシンボルの和、第２から第１１までのシンボルの和、第３から第１２までのシンボルの和などが順次算出される。このようなスライディング積分部２５０２によれば、１シンボル時間につき１つの割合で、位相反転部２５０１から出力された信号の平均値を求めることができる。なお、信号に含まれる雑音が比較的小さく、雑音による信号の劣化が無視できるほど小さい場合には、上記所定数Ｍを１として、スライディング積分部２５０２における平均化処理を行わないこととしてもよい。

図２６は、補正値決定部２４０３の詳細な構成を示すブロック図である。補正値決定部２４０３は、補正値保持部２６０３、タイミング調整部２６０４、データ部受信信号生成部２６０５、および、論理ゲート２６０６を含む。補正値決定部２４０３は、第１の実施形態に係る補正値決定部１０３から、補正値記憶部１３０１と補正値選択部１３０２とを削除したものである。補正値保持部２６０３は、更新信号２６１３が有効となったときに、補正値算出部２４０２から出力された補正値２４１４を取り込んで実効補正値２４１５として保持する。それ以外の点では、補正値決定部２４０３の動作および動作タイミングは、第１の実施形態に係る補正値決定部１０３と同じであるので、その説明を省略する。

図２７を参照して、位相誤差補正回路２４の動作を説明する。図２７は、位相誤差補正回路２４における検波信号１１１と実効補正値２４１５との時間的な関係を示す図である。位相誤差補正回路２４では、遅延部２４００の作用により、補正値算出部２４０２に入力される遅延させた検波信号２４１１は、位相回転部１０４に入力される検波信号１１１に比べて、時間ＤＬＹＡだけ遅延する。また、補正値算出部２４０２および補正値決定部２４０３では、補正値２４１４を算出して実効補正値２４１５を決定するために、処理時間ＤＬＹＢが必要とされるとする。このため、位相回転部１０４に対して入力される検波信号１１１と実効補正値２４１５との間には、ＤＬＹＡとＤＬＹＢとの和（以下、時間ＤＬＹＣという）だけの時間差が生じる。

そこで、遅延部２４００における遅延時間ＤＬＹＡとして、補正値算出部２４０２がＰＲ部について補正値を算出している間に、ＵＷ検出部１０５がＵＷ検出信号１１６を出力するような値を選択することとする。より好ましくは、遅延時間ＤＬＹＡとして、補正値算出部２４０２がＰＲ部の終端部分について補正値を算出している間に、ＵＷ検出部１０５がＵＷ検出信号１１６を出力するような値を選択するのがよい。さらに好ましくは、遅延時間ＤＬＹＡとして、補正値算出部２４０２がＰＲ部の末尾について補正値を算出し終えたときに、ＵＷ検出部１０５がＵＷ検出信号１１６を出力するような値を選択するのがよい。

補正値決定部２４０３は、第１の実施形態に係る補正値決定部１０３と同様に、ＵＷ検出部１０５がＵＷ検出信号１１６を出力したときに、実効補正値２４１５を更新する。したがって、上記のように遅延時間ＤＬＹＡを選択することにより、補正値決定部２４０３は、実効補正値２４１５として、ＰＲ部について算出された補正値、ＰＲ部の後方部分について算出された補正値、あるいは、ＰＲ部の末尾について算出された補正値を取り込んで保持する。このため、ＵＷ部のデータパターンに関わらず、ＰＲ部のみについて算出された補正値を用いて、検波信号１１１の位相誤差を正しく補正することができる。

位相誤差補正回路２４においては、遅延部２４００を交番検出部２４０１および補正値算出部２４０２の前段に設けることとしたが、位相回転部１０４に入力される検波信号１１１と実効補正値２４１５との間に所定の時間差を設けることができる限り、遅延部２４００を、図２４に示すブロック図のいずれの箇所に設けてもよい。例えば、遅延部２４００を補正値決定部２４０３と位相回転部１０４との間に設けてもよい。

また、位相誤差補正回路２４は、補正値算出部２４０２でスライディング積分を行う点で、補正値算出部１０２で累積加算を行う第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１と相異する。補正値算出部２４０２は、交番検出部２４０１において所定値Ｎを超えたシンボル交番が検出されたときには、その超えた部分については１シンボルごとに補正値２４１４を出力する。したがって、遅延時間ＤＬＹＡを好適に設定することにより、ＵＷ検出信号１１６が出力されたタイミングで、ＵＷ部の直前のシンボル交番で算出された補正値を実効補正値２４１５として保持し、これを用いて位相回転処理を行うことができる。

なお、すでに述べたように、受信装置において利得制御が安定する時期は、受信装置の構成や通信路の状況などに依存して変化し、プリアンブル受信中の比較的早い時期に利得制御が安定するような受信装置では、利得制御が安定した以降の、任意の時点で算出された補正値を用いてもよい。したがって、受信装置の構成によっては、遅延時間ＤＬＹＡには、必ずしも、ＵＷ部の直前のシンボル交番で算出された補正値が実効補正値２４１５として保持されるような値を設定する必要はなく、それよりも大きな値を設定してもよい。

以上に示すように、本実施形態に係る位相誤差補正回路では、ＵＷ部が検出されたときには、ＰＲ部から求めた位相補正値が必ず保持されるので、保持された位相補正値を用いて検波信号に対する位相補正を行うことにより、高い精度で位相補正を行うことができる。また、補正値決定部を好適に構成すれば、検波信号の特性が安定したＰＲ部の後方部分あるいは末尾部分から求めた位相補正値を用いて、入力信号に対する位相補正を行うこともできる。これにより、位相補正の精度をさらに高めることができる。

なお、本実施形態についても、第１の実施形態と同様に、フレーム終端検出部１０６を備えない第１の変形例、遅延部２４００の前段または後段に４５度回転部１９００を追加した第２の変形例を構成することができる。

（第３の実施形態）
図２８は、本発明の第３の実施形態に係る受信装置２８の構成を示すブロック図である。図２８に示す受信装置２８は、検波部２０１、クロック再生部２８０１、および、位相誤差補正回路２８０２を備える。受信装置２８は、位相誤差補正回路２８０２がその前段に配置されたクロック再生部２８０１に位相誤差の大小を示す位相誤差情報を供給し、クロック再生部２８０１が供給された位相誤差情報に基づきシンボルクロックを再生することを特徴とする。

一般に、受信装置において受信信号の位相ずれが大きい場合には、再生されたシンボルクロックが不安定になり、これに伴い復調特性が劣化する。この復調特性の劣化を防止するためには、位相誤差補正回路で求めた位相誤差情報に基づき、零クロスを判定する軸（以下、零クロス判定軸という）を切り替えながらシンボルクロックを再生すればよい。これにより、周波数の補償範囲を拡大することができる。以下、この原理に基づき構成された受信装置２８の詳細を説明する。

図２８において、検波部２０１は、第１の実施形態で述べた受信装置２に含まれていたものと同じである。クロック再生部２８０１は、検波出力２１２に基づき、検波信号１１１とシンボルクロック２８１１とを出力する。この際、クロック再生部２８０１は、位相誤差補正回路２８０２から供給された実効位相誤差情報２８１２に基づき、零クロス判定軸を切り替えながらシンボルクロック２８１１を再生する。クロック再生部２８０１から出力された検波信号１１１とシンボルクロック２８１１とは、位相誤差補正回路２８０２に入力される。位相誤差補正回路２８０２は、シンボルクロック２８１１を用いて検波信号１１１の位相ずれを補正し、補正検波信号１１９を出力する。この際、位相誤差補正回路２８０２は、クロック再生部２８０１に対して、位相誤差の大小を示す実効位相誤差情報２８１２を出力する。

図２９は、位相誤差補正回路２８０２の詳細な構成を示すブロック図である。位相誤差補正回路２８０２は、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１に、位相誤差情報決定部２９０１を追加したものである。位相誤差情報決定部２９０１は、補正値算出部１０２から出力された第２の平均ベクトル６１２を位相誤差情報として時系列に従って記憶し、ＵＷ検出信号１１６とフレーム終端検出信号１１７とによって定まるタイミングで、実効位相誤差情報２８１２を出力する。位相誤差情報決定部２９０１以外の構成要素の動作は、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。なお、第２の実施形態に係る位相誤差補正回路２４に、位相誤差情報決定部２９０１を追加することにより、同様の機能を有する位相誤差補正回路を構成することもできる。

図３０は、位相誤差情報決定部２９０１の詳細な構成を示すブロック図である。位相誤差情報決定部２９０１は、絶対値算出部３００１、絶対値比較部３００２、位相誤差情報記憶部３００３、位相誤差情報選択部３００４、位相誤差情報保持部３００５、タイミング調整部３００６、データ部受信信号生成部３００７、および、論理ゲート３００８を含む。絶対値算出部３００１は、第２の平均ベクトル６１２のＩ軸成分の絶対値３０１１とＱ軸成分の絶対値３０１２とを算出する。絶対値比較部３００２は、２つの絶対値３０１１、３０１２の比に基づき、第２の平均ベクトル６１２の位相角が４５度付近であるか否かを判定し、その結果を示す４５度判定信号３０１３を出力する。

位相誤差情報記憶部３００３は、絶対値比較部３００２から出力された４５度判定信号３０１３を位相誤差情報として扱い、時系列に従って最新の（Ｌ＋１）個の位相誤差情報を記憶する。位相誤差情報選択部３００４は、位相誤差情報記憶部３００３に記憶された（Ｌ＋１）個の位相誤差情報のうちから、補正値遡り回数３０１４で指定された、過去に遡った位相誤差情報を選択して出力する。タイミング調整部３００６、データ部受信信号生成部３００７、および、論理ゲート３００８は、第１の実施形態に係る補正値決定部１０３に含まれている各構成要素と同様に動作する。位相誤差情報保持部３００５は、更新信号３０１６が入力されたときに、位相誤差情報選択部３００４で選択された位相誤差情報を取り込んで保持する。位相誤差情報保持部３００５で保持された位相誤差情報は、実効位相誤差情報２８１２としてクロック再生部２８０１に供給される。位相誤差情報決定部２９０１の入出力信号と内部信号とが変化するタイミングは、図１４と同じである。

図３１は、クロック再生部２８０１の詳細な構成を示すブロック図である。クロック再生部２８０１は、４５度回転部３１０１、判定軸選択部３１０２、および、シンボルクロック再生部３１０３を含む。４５度回転部３１０１は、検波出力２１２の位相を４５度回転させる。判定軸選択部３１０２は、位相誤差情報決定部２９０１から供給された実効位相誤差情報２８１２に基づき、検波出力２１２、または、４５度回転部３１０１を通過した検波出力のいずれかを選択して出力する。シンボルクロック再生部３１０３は、判定軸選択部３１０２で選択された検波出力に基づきクロック信号を再生する。再生されたクロック信号は、シンボルクロック２８１１として、位相誤差補正回路２８０２に対して出力される。

クロック再生部２８０１の動作について説明する。図３２は、一般的なシンボルクロックの再生方法を示す図である。一般に、クロック再生部は、アイパターンの零クロスポイントを検出し、検出した零クロスポイントに基づき識別点を判定し、各識別点で１つのクロックパルス（あるいは、１つの立ち上がりまたは立ち下がりエッジ）を生成する。隣接シンボル間で位相が１８０度反転するデータパターンをＰＲ部として使用する場合、コンスタレーションパターン上では、位相ずれ量に関わらず、検波出力２１２のＩ軸成分またはＱ軸成分のうちいずれか一方は、シンボルごとに必ず零クロスする。しかし、ＵＷ部またはデータ部を受信中は、位相ずれ量とデータパターンの組合せによっては、零クロスが生じない場合がある。したがって、ＵＷ部またはデータ部の受信中は、位相ずれ量に応じて、零クロス判定軸を切り替えた上で、零クロスを検出する必要がある。

図３３は、位相ずれが生じていない場合の検波信号１１１のコンスタレーションパターンを示す図である。検波信号１１１のシンボルは、雑音などによる変動がない場合には、図３３に示すように、Ｉ軸またはＱ軸上に位置する。したがって、図３４に示すように、Ｉ軸およびＱ軸を４５度回転させた座標軸（以下、それぞれＡ軸、Ｂ軸という）を用いて零クロス判定を行えば、シンボルごとに必ず零クロスを検出することができる。

しかし、検波信号１１１に位相ずれが生じた場合には、Ａ軸およびＢ軸を用いて零クロスを検出すると、データによっては零クロスが生じない場合がある。零クロスを検出できないと、生成されたシンボルクロックの追従性が劣化し、復調誤りの原因となる。ここで例えば、位相ずれが４５度である場合を考えると、Ａ軸およびＢ軸をさらに４５度回転させた座標軸（以下、それぞれＡ’軸、Ｂ’軸という）を用いて零クロス判定を行えば、シンボルごとに必ず零クロスを検出することができる。図３５は、検波信号１１１の位相ずれが４５度である場合の検波出力のコンスタレーションパターンと零クロス判定軸を示す図である。

以上のことから、位相ずれが０度に近い場合はＡ軸およびＢ軸を、位相ずれが４５度に近い場合はＡ’軸およびＢ’軸を零クロス判定軸として選択し、選択した零クロス判定軸を用いて零クロス判定を行えば、零クロスを安定的に検出することができる。

受信装置２８では、補正値決定部１０３において、補正値のＩ軸成分とＱ軸成分との長さの比に基づき、算出された補正値がどの範囲にあるかが判断されている。したがって、補正値決定部１０３における判断結果をクロック再生部２８０１に供給することにより、クロック再生部２８０１で再生されるシンボルクロック２８１１を安定化させることができる。

図３６および図３７に示すように、ＩＱ座標系に、位相ずれ０度領域Ｐと位相ずれ４５度領域Ｐ’とを設定する。図３６および図３７は、それぞれ、２つの領域の詳細および全体を示したものである。図３６に示す角度は、ｔａｎ^-1（１／２）＝２６．６度から導かれたものである。位相ずれ０度領域Ｐは、位相ずれが０度に近いと判断される領域である。位相ずれ０度領域Ｐに含まれているシンボルに対しては、Ａ軸およびＢ軸を用いた零クロス判定を行えばよい。これに対して、位相ずれ４５度領域Ｐ’は、位相ずれが４５度に近いと判断される領域である。位相ずれ４５度領域に含まれているシンボルに対しては、Ａ’軸およびＢ’軸を用いた零クロス判定を行えばよい。

あるシンボルが位相ずれ０度領域または位相ずれ４５度領域のいずれに含まれるかは、以下のようにして判定できる。補正値のＩ軸成分の絶対値をＸ、補正値のＱ軸成分の絶対値をＹとしたときに、ＸとＹが次式（４）を満たす場合には、シンボルは、近似的に位相ずれ０度領域Ｐに含まれると判定できる。また、ＸとＹとが次式（５）を満たす場合、シンボルは、近似的に位相ずれ４５度領域Ｐ’に含まれると判断できる。
Ｘ−２Ｙ＞０ または、２Ｘ−Ｙ＜０ …（４）
Ｘ−２Ｙ＜０ かつ、 ２Ｘ−Ｙ＞０ …（５）

絶対値比較部３００２は、絶対値算出部３００１から出力された２つの絶対値３０１１、３０１２が、式（４）または（５）のいずれを満たすかを判断する。絶対値比較部３００２は、式（４）が満たされた場合には、４５度判定信号３０１３の値を例えば０とし、式（５）が満たされた場合には、４５度判定信号３０１３の値を例えば１とする。４５度判定信号３０１３は、位相誤差情報記憶部３００３、位相誤差情報選択部３００４、および、位相誤差情報保持部３００５を経て、最終的には実効位相誤差情報２８１２として、判定軸選択部３１０２に入力される。判定軸選択部３１０２は、実効位相誤差情報２８１２が０であるときは、Ａ軸とＢ軸とを零クロス判定軸として選択する。また、判定軸選択部３１０２は、実効位相誤差情報２８１２が１であるときは、Ａ’軸とＢ’軸とを零クロス判定軸として選択する。このようにして、クロック再生部２８０１は、位相誤差補正回路２８０２から出力された実効位相誤差情報２８１２に基づき、零クロス判定軸を切り替えてシンボルクロックを再生する。

絶対値比較部３００２は、第２の平均ベクトル６１２の位相角を算出し、算出した位相角に基づき、４５度判定信号３０１３を求めてもよい。また、絶対値比較部３００２は、第２の平均ベクトルのＩ軸成分とＱ軸成分の長さの比に基づき、４５度判定信号３０１３を求めてもよい。特に、式（４）および（５）に含まれる２倍する乗算は、ビットシフト処理で行えるので、式（４）および（５）に示す演算は、位相角を算出することなく、ビットシフト処理と加算処理とにより簡単に行うことができる。

以上に示すように、本実施形態に係る受信装置では、位相誤差補正回路からクロック再生部に対して位相誤差の大小を示す位相誤差情報を供給し、クロック再生部では位相誤差情報に基づきシンボルクロックを再生する。これにより、位相ずれが大きい場合にも、安定したシンボルクロックを得ることができるので、復調特性が向上する。

（第４の実施形態）
図３８は、本発明の第４の実施形態に係る受信装置３８の構成を示すブロック図である。図３８に示す受信装置３８は、検波部２０１、位相誤差補正回路３８０１、および、クロック再生部３８０２を備える。図３８に示す検波部２０１、位相誤差補正回路３８０１、および、クロック再生部３８０２は、それぞれ、図２に示す検波部２０１、位相誤差補正回路１、および、クロック再生部２０２に相当する。受信装置３８は、位相誤差補正回路３８０１がクロック再生部３８０２の前段に配置され、検波部２０１から出力された検波出力２１２に対してサンプルごとに位相補正を行うことを特徴とする。

位相誤差補正回路３８０１は、クロック再生部３８０２で再生されたシンボルクロック３８１２に基づき検波出力２１２に対して識別点判定を行い、識別点判定された検波出力に対する補正値を算出した上で、算出した補正値を用いて、検波出力２１２の位相ずれをサンプルごとに補正する。図３９は、位相誤差補正回路３８０１の構成を示すブロック図である。位相誤差補正回路３８０１は、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１にシンボル判定部３９０１を追加したものである。以下、位相誤差補正回路３８０１と、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１との相違点について説明する。

シンボル判定部３９０１には、検波部２０１から出力された検波出力２１２と、クロック再生部３８０２で再生されたシンボルクロック３８１２とが入力される。シンボル判定部３９０１は、図３２で示したように、シンボルクロック３８１２に基づきアイパターンが開いた点を識別し、検波信号１１１を出力する。ＵＷ検出部１０５とフレーム終端検出部１０６とには、クロック再生部３８０２から出力された、識別判定された補正検波信号３８１３が入力される。ＵＷ検出部１０５は、補正検波信号３８１３にＵＷ部が含まれていることを検出したときに、ＵＷ検出信号１１６を出力する。フレーム終端検出部１０６は、補正検波信号３８１３にフレームの終端部分が含まれていることを検出したときに、フレーム終端検出信号１１７を出力する。交番検出部１０１、補正値算出部１０２、および、補正値決定部１０３は、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１に含まれている各構成要素と同様に動作する。したがって、第１の実施形態と同様に、検波信号１１１に基づき、実効補正値１１８が算出される。位相回転部１０４は、補正値決定部１０３から出力された実効補正値１１８を用いて、検波出力２１２の各サンプルについて位相回転処理を行う。位相回転部１０４から出力された信号は、補正検波出力３８１１としてクロック再生部３８０２に供給される。

第１から第３の実施形態では、位相誤差補正回路には検波信号１１１が入力されるので、位相回転部１０４は、シンボルクロックの周期で、式（１）および（２）に示す位相回転処理を行う。これに対して、本実施形態では、位相誤差補正回路３８０１には検波出力２１２が入力されるので、位相回転部１０４は、各サンプルについて位相回転処理を行う必要がある。その一方で、本実施形態によれば、クロック再生部３８０２には既に位相ずれが補正された信号が入力されるので、クロック再生部３８０２は、第３の実施形態で示したような、実効位相誤差情報に基づく零クロス判定軸の切り替えを行う必要がなくなる。

なお、以上の説明では、受信装置３８は、第１の実施形態に係る位相誤差補正回路１にシンボル判定部３９０１を追加した位相誤差補正回路３８０１を備えることとしたが、これに代えて、第２の実施形態に係る位相誤差補正回路２４（すなわち、遅延部２４００を含む位相誤差補正回路２４）にシンボル判定部３９０１を追加した位相誤差補正回路を備えることとしてもよい。このような遅延部２４００を含む位相誤差補正回路２４を使用した場合にも、遅延部を含まない位相誤差補正回路１を使用した場合と、同じ効果が得られる。

本発明に係る位相誤差補正回路および受信装置は、高い精度で位相補正を行うので、データをフレーム単位に分割して送受信する、各種の有線通信システムや無線通信システムなどにおいて使用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る位相誤差補正回路の構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路を含む受信装置の構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路に入力される検波信号のフレーム構造を示す図 図１に示す位相誤差補正回路に入力される検波信号の、ＰＲ部におけるコンスタレーションパターンを示す図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる交番検出部の詳細な構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる補正値算出部の詳細な構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる平均化部の詳細な構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路にＰＲ部が入力されたときのシンボル反転タイミングを示す図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる位相反転部の作用により、シンボルがＩＱ座標系において特定の象限に集められる様子を示す図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる平均ベクトル位相反転部の作用により、シンボルがＩＱ座標系において第１または第４象限に移動する様子を示す図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる補正値判定部の詳細な構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路において算出される第２の平均ベクトルが有効であると判断される領域の一例を示す図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる補正値決定部の詳細な構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路に含まれる補正値決定部の入出力信号と内部信号とが変化する様子を示すタイミングチャート 図１に示す位相誤差補正回路において、ＰＲ部の終端付近で補正値が算出される様子を示す図 図１に示す位相誤差補正回路において、フレームが連続して受信される場合の、フレームの終端で補正値が算出される様子を示す図 図１に示す位相誤差補正回路において、アパーチャ区間信号が変化する様子を示すタイミングチャート 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る位相誤差補正回路の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る位相誤差補正回路の構成を示すブロック図 図１に示す位相誤差補正回路に入力される検波信号の、ＰＲ部におけるコンスタレーションパターンの一例を示す図 図１に示す位相誤差補正回路に入力される検波信号の、ＵＷ部およびデータ部におけるコンスタレーションパターンの一例を示す図 図１に示す位相誤差補正回路で使用されるＵＷ部のデータパターンを示す図 検波信号が８相ＰＳＫ方式の変調信号を遅延検波した信号である場合のコンスタレーションパターンの一例を示す図 本発明の第２の実施形態に係る位相誤差補正回路の構成を示すブロック図 図２４に示す位相誤差補正回路に含まれる補正値算出部の詳細な構成を示すブロック図 図２４に示す位相誤差補正回路に含まれる補正値決定部の詳細な構成を示すブロック図 図２４に示す位相誤差補正回路における、検波信号と実効補正値との時間的な関係を示す図 本発明の第３の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 図２８に示す受信装置に含まれる位相誤差補正回路の詳細な構成を示すブロック図 図２８に示す受信装置に含まれる位相誤差情報決定部の詳細な構成を示すブロック図 図２８に示す受信装置に含まれるクロック再生部の詳細な構成を示すブロック図 一般的なシンボルクロックの再生方法を示す図 図２８に示す受信装置において、位相ずれがない場合の検波信号のコンスタレーションパターンを示す図 図２８に示す受信装置において、位相ずれがない場合の零クロス判定軸を示す図 図２８に示す受信装置において、位相ずれが４５度である場合の検波出力のコンスタレーションパターンと零クロス判定軸を示す図 図２８に示す受信装置において、位相ずれ０度領域と位相ずれ４５度領域の詳細を示す図 図２８に示す受信装置において、位相ずれ０度領域と位相ずれ４５度領域の全体を示す図 本発明の第４の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 図３８に示す受信装置に含まれる位相誤差補正回路の構成を示すブロック図 従来の復調装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１、１８、１９、２４、２８０２、３８０１…位相誤差補正回路
２、２８、３８…受信装置
１０１、２４０１…交番検出部
１０２、２４０２…補正値算出部
１０３、２４０３…補正値決定部
１０４…位相回転部
１０５…ＵＷ検出部
１０６…フレーム終端検出部
１１０、２８１１、３８１２…シンボルクロック
１１１、１９１１…検波信号
１１２、１９１３、２４１２…符号ビット
１１３…交番検出信号
１１４、２４１３…補正値算出信号
１１５、２４１４…補正値
１１６…ＵＷ検出信号
１１７…フレーム終端検出信号
１１８、２４１５…実効補正値
１１９、３８１３…補正検波信号
２０１…検波部
２０２、２８０１、３８０２…クロック再生部
２１１…受信信号
２１２…検波出力
５０１…シンボル交番検出部
５０２…シンボルカウンタ部
５０３…交番検出信号生成部
５１１…シンボル交番検出信号
５１２…カウンタ値
６０１、２５０１…位相反転部
６０２…平均化部
６０３、２５０３…平均ベクトル位相反転部
６０４、２５０４…補正値判定部
６１１、２５１１…第１の平均ベクトル
６１２、２５１２…第２の平均ベクトル
７０１…シンボル加算器
７０２…シンボル遅延器
１１０１、３００１…絶対値算出部
１１０２、３００２…絶対値比較部
１１０３…選択部
１１１１、３０１１…Ｉ軸成分の絶対値
１１１２、３０１２…Ｑ軸成分の絶対値
１１１３…許可信号
１１１４…不許可信号
１３０１…補正値記憶部
１３０２…補正値選択部
１３０３、２６０３…補正値保持部
１３０４、２６０４、３００６…タイミング調整部
１３０５、２６０５、３００７…データ部受信信号生成部
１３０６、２６０６、３００８…論理ゲート
１３１１、３０１４…補正値遡り回数
１３１２、２６１２、３０１５…データ部受信信号
１３１３、２６１３、３０１６…更新信号
１９００…４５度回転部
１９１２…回転検波信号
２４００…遅延部
２４１１…遅延させた検波信号
２５０２…スライディング積分部
２８１２…位相誤差情報
２９０１…位相誤差情報決定部
３００３…位相誤差情報記憶部
３００４…位相誤差情報選択部
３００５…位相誤差情報保持部
３０１３…４５度判定信号
３１０１…４５度回転部
３１０２…判定軸選択部
３１０３…シンボルクロック再生部
３８１１…補正検波出力
３９０１…シンボル判定部

Claims (18)

1. プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ入力信号の位相誤差を補正する位相誤差補正回路であって、
   前記入力信号に含まれている所定数のシンボルに基づき、位相補正値を求める補正値算出部と、
   前記プリアンブルに含まれている前記所定数のシンボルに基づき前記補正値算出部で求めた位相補正値を、所定のタイミングで保持する補正値決定部と、
   前記補正値決定部に保持された位相補正値を用いて、前記入力信号に対して位相回転処理を行う位相回転部と、
   前記位相回転部の出力信号に含まれている前記特定パターンを検出し、特定パターン検出信号を出力する特定パターン検出部とを備え、
   前記補正値決定部は、前記補正値算出部で求めた位相補正値を、前記特定パターン検出信号に基づき決定されるタイミングで保持することを特徴とする、位相誤差補正回路。
2. 前記補正値決定部は、前記補正値算出部で求めた位相補正値を前記所定のタイミングで保持するまでの間は、前記補正値算出部で求めた位相補正値を前記位相回転部に出力し、
   前記位相回転部は、前記補正値決定部が前記補正値算出部で求めた位相補正値を前記所定のタイミングで保持するまでの間は、前記補正値決定部から出力された位相補正値を用いて、前記入力信号に対して位相回転処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
3. 前記入力信号の符号が１シンボルごとに反転していることを示す交番検出信号を出力する交番検出部をさらに備えた、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
4. 前記補正値算出部は、前記交番検出信号が出力される部分について、前記入力信号の位相補正値を求めることを特徴とする、請求項３に記載の位相誤差補正回路。
5. 前記補正値算出部は、
   前記入力信号の位相を１シンボルおきに反転させる位相反転部と、
   前記位相反転部から出力された信号の、所定数のシンボルについての平均値を求める平均値算出部と、
   前記平均値算出部の出力信号の正負に応じて、当該出力信号の符号を反転させる平均値反転部とを含んだ、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
6. 前記平均値算出部は、前記位相反転部から出力された信号を１つのシンボル加算器を用いて累積加算することにより、複数のシンボル時間につき１つの割合で、前記信号の平均値を求めることを特徴とする、請求項５に記載の位相誤差補正回路。
7. 前記平均値算出部は、前記位相反転部から出力された信号を複数のシンボル加算器を用いて並列に累積加算することにより、１シンボル時間につき１つの割合で、前記信号の平均値を求めることを特徴とする、請求項５に記載の位相誤差補正回路。
8. 前記補正値算出部に供給される前記入力信号を、前記位相回転部に供給される前記入力信号に対して、所定の時間だけ遅延させる遅延部をさらに備え、
   前記所定の時間は、前記補正値算出部が前記入力信号に含まれている前記プリアンブルについての位相補正値を求めている間に、前記特定パターン検出部が前記特定パターンを検出するように決定されていることを特徴とする、請求項７に記載の位相誤差補正回路。
9. 前記補正値決定部は、前記プリアンブルの最終シンボルを含む前記所定数のシンボルに基づき前記補正値算出部で求めた位相補正値を保持することを特徴とする、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
10. 前記補正値決定部は、
    前記補正値算出部で求めた位相補正値を時系列に従って複数個記憶する補正値記憶部と、
    前記補正値記憶部に記憶された位相補正値の中から一の位相補正値を選択する補正値選択部と、
    前記特定パターン検出信号に基づき、前記補正値選択部で選択された位相補正値を取り込んで保持し、前記特定パターン検出信号が出力された後、補正値の取り込みを停止する補正値保持部とを含む、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
11. 前記補正値選択部は、補正値遡り回数の供給を受け、前記補正値記憶部に記憶された位相補正値の中から、前記補正値遡り回数によって指定された位相補正値を選択して出力することを特徴とする、請求項１０に記載の位相誤差補正回路。
12. 前記入力信号に含まれている前記データの終端部分を検出し、終端検出信号を出力する終端検出部をさらに備え、
    前記補正値保持部は、前記終端検出信号が出力された後、所定の時間が経過した後に、補正値の取り込みを開始することを特徴とする、請求項１０に記載の位相誤差補正回路。
13. 前記補正値決定部は、前記特定パターン検出信号が出力された後、補正値の取り込みを停止することを特徴とする、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
14. 前記入力信号に含まれている前記データの終端部分を検出し、終端検出信号を出力する終端検出部をさらに備え、
    前記補正値決定部は、前記終端検出信号が出力された後、所定の時間が経過した後に、補正値の取り込みを開始することを特徴とする、請求項１３に記載の位相誤差補正回路。
15. 前記補正値算出部に供給される前記入力信号の位相を４５度回転させる４５度回転部をさらに備えた、請求項１に記載の位相誤差補正回路。
16. デジタル変調された信号を受信する受信装置であって、
    受信信号を検波する検波部と、
    与えられた制御信号に基づき零クロス判定軸を切り替えて、前記検波部の出力信号からクロック信号を再生するクロック再生部と、
    前記クロック再生部で再生されたクロック信号を用いて識別点判定された、前記検波部の出力信号の位相誤差を補正するとともに、位相誤差の大小を示す位相誤差情報を前記クロック再生部に対して前記制御信号として与える位相誤差補正回路とを備え、
    前記受信信号は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ信号であり、
    前記位相誤差補正回路は、
    前記検波部の出力信号に含まれる所定数のシンボルに基づいて位相補正値を求め、前記特定パターンの検出を行い、前記特定パターンを検出したタイミングに基づいて、前記プリアンブルの後方部分に対応する前記入力信号から算出された位相補正値を特定して保持し、前記位相回転処理を前記保持された位相補正値で行うことを特徴とする、受信装置。
17. デジタル変調された信号を受信する受信装置であって、
    受信信号を検波する検波部と、
    与えられたクロック信号を用いて、前記検波部の出力信号の位相誤差を補正する位相誤差補正回路と、
    前記位相誤差補正回路で補正された信号に基づき、当該信号を復調するときに使用されるクロック信号を再生し、再生したクロック信号を前記位相誤差補正回路に与えるクロック再生部とを備え、
    前記受信信号は、プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ信号であり、
    前記位相誤差補正回路は、
    前記検波部の出力信号に含まれる所定数のシンボルに基づいて位相補正値を求め、前記特定パターンの検出を行い、前記特定パターンを検出したタイミングに基づいて、前記プリアンブルの後方部分に対応する前記入力信号から算出された位相補正値を特定して保持し、前記位相回転処理を前記保持された位相補正値で行うことを特徴とする、受信装置。
18. プリアンブルと特定パターンとデータとを含んだフレーム構造を持つ入力信号の位相誤差を補正する位相誤差補正方法であって、
    前記入力信号に含まれている所定数のシンボルに基づいて位相補正値を求めるステップと、
    前記入力信号に含まれている前記特定パターンを検出するステップと、
    前記特定パターンを検出したタイミングに基づいて、前記プリアンブルの後方部分に対応する前記入力信号から算出された位相補正値を特定して保持し、前記位相回転処理を前記保持された位相補正値で行うステップとを含む、位相誤差補正方法。

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