JP4307746B2 - 搬送波再生回路および復調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信などに適用可能な直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を採用する搬送波再生回路、およびこの搬送波再生回路を備えた復調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の搬送波再生回路について説明する。近年、移動体通信などでは、ディジタル変復調の研究開発が活発に行われている。特に、携帯電話や業務用無線等の加入者は急速に増加しており、より多くの加入者を収容できる移動体通信システムの開発が急がれている。しかしながら、無線通信に利用できる周波数は有限であるため、より多くの加入者を収容できる移動体通信システムを実現するためには、単位周波数あたりの情報伝送量を大きくすることが必要となる。したがって、情報伝送量を大きくすることが可能な高効率変復調装置の開発は、上記システム容量の増大に対する対策として不可欠な技術となる。なお、高効率変復調装置を実現する方式の一つとして、ＱＡＭがあり、移動通信等への適用が期待されている。
【０００３】
ＱＡＭ信号を復調する復調装置に用いられる従来の搬送波再生回路としては、選択制御型のコスタスループ方式の回路が良く知られており、たとえば、「選択制御形１６ＱＡＭ用搬送波再生回路」（堀川、斎藤、信学論（Ｂ），Ｊ６３−Ｂ，７，pp．６９２‐６９９（昭５５−０７））に開示されている。この搬送波再生回路では、１６ＱＡＭにおける受信信号点のうち、Ｉ−Ｑ平面上でＩ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点、に対応した信号だけを用いて、搬送波の位相誤差信号を生成している。
【０００４】
図９は、従来の受信信号点の選択制御の一例を示す図である。図９に示すように、従来の方式では、１６ＱＡＭにおける受信信号点のうち、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点、に対応した信号だけを用いて位相誤差信号を生成している。一方、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上に位置しない受信信号点に対応した信号については、この信号をそのまま位相誤差信号の生成に用いると位相誤差雑音が増加するため、この信号を除去するように制御している。すなわち、従来方式においては、Ｉ−Ｑ平面上における全１６点の受信信号点に対応した信号のうち、８点の信号を用いて位相誤差信号を生成していることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の搬送波再生回路においては、たとえば、１６ＱＡＭの場合、全１６点の受信信号点に対応した信号のうち、８点の信号を用いて搬送波の位相誤差信号を生成しているため、搬送波の周波数オフセットなどが存在する周波数引込過程において周波数引込時間が長くなる、という問題があった。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタを十分に低減することができず、誤り率特性が劣化する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送波の周波数オフセットなどが存在する周波数引込過程において周波数引込時間の短縮を実現し、また、従来よりも良好な誤り率特性を実現することが可能な搬送波再生回路、およびこの搬送波再生回路を備えた復調装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる搬送波再生回路にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を搬送波信号で検波することにより復調信号を得る復調装置に採用され、たとえば、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、前記受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段（後述する実施の形態の信号領域判定部１７０に相当）と、前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段（信号制御部１７１に相当）と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段（位相誤差算出部１７２に相当）と、前記位相誤差信号を用いて前記搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段（ループフィルタ部１８、ディジタルＶＣＯ部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかる搬送波再生回路にあっては、さらに、前記信号領域判定手段による判定結果を用いて、受信信号に応じた信頼度情報を計算する信頼度情報計算手段（信頼度情報算出部１７３に相当）、を備え、前記位相誤差算出手段は、前記信頼度情報に基づいて、前記位相誤差信号に対して重み付け処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる搬送波再生回路にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を搬送波信号で検波することにより復調信号を得る復調装置に採用され、たとえば、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、前記受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段（信号領域判定部１７０に相当）と、前記受信信号から位相量を算出する位相量算出手段（位相変換部１７４に相当）と、前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記位相量の加減算を行う位相制御手段（位相制御部１７５に相当）と、前記位相制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段（位相誤算算出部１７２ａに相当）と、前記位相誤差信号を用いて前記搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段（ループフィルタ部１８、ディジタルＶＣＯ部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段（乗算器１１ａ，１１ｂ、π／２移相器１２、発振器１３に相当）と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段（Ａ／Ｄ１４ａ，１４ｂに相当）と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う位相回転手段（複素乗算部１５に相当）と、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段（ＬＰＦ１６ａ，１６ｂに相当）と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段（データ判定部２０に相当）と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、さらに、前記信号領域判定手段による判定結果を用いて、受信信号に応じた信頼度情報を計算する信頼度情報計算手段、を備え、前記位相誤差算出手段は、前記信頼度情報に基づいて、前記位相誤差信号に対して重み付け処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う位相回転手段と、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号から位相量を算出する位相量算出手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記位相量の加減算を行う位相制御手段と、前記位相制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号に対して再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う位相回転手段と、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて前記発振器が出力する正弦波信号の周波数を調整する発振周波数調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる搬送波再生回路および復調装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態１の構成を示す図である。この復調装置では、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図１において、１１ａ，１１ｂは乗算器であり、１２はπ／２移相器であり、１３は発振器であり、１４ａ，１４ｂはアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）であり、１５は複素乗算部であり、１６ａ，１６ｂは低域通過ろ波器（ＬＰＦ）であり、１７は位相比較部であり、１８はループフィルタ部であり、１９はディジタルＶＣＯ部であり、２０はデータ判定部である。また、位相比較部１７において、１７０は信号領域判定部であり、１７１は信号制御部であり、１７２は位相誤差算出部である。なお、本実施の形態では、位相比較部１７、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。
【００１７】
ここで、上記復調装置の動作について説明する。まず、発振器１３では、受信ＩＦ信号の持つ搬送波周波数とほぼ等しい周波数の正弦波信号を出力する。π／２移相器１２では、発振器１３から出力された正弦波信号の位相をπ／２ラジアンだけ移相させる。乗算器１１ａでは、受信ＩＦ信号とπ／２移相器１２から出力された正弦波信号とを乗算し、Ｉチャネルのアナログ・ベースバンド信号を出力する。一方、乗算器１１ｂでは、受信ＩＦ信号と発振器１３から出力された正弦波信号とを乗算し、Ｑチャネルのアナログ・ベースバンド信号を出力する。
【００１８】
Ａ／Ｄ１４ａ，１４ｂでは、ＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号をある一定時間間隔でサンプリングするとともに、そのサンプリングされた信号の振幅値をディジタル値に変換し、変換結果としてＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号を出力する。複素乗算部１５では、Ａ／Ｄ１４ａ，１４ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号と、後述するディジタルＶＣＯ部１９から出力された信号と、を複素乗算し、再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う。ＬＰＦ１６ａ，１６ｂでは、複素乗算部１５から出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号に対してナイキストフィルタなどによる波形整形（フィルタリング処理）を行う。
【００１９】
位相比較部１７では、まず、信号領域判定部１７０が、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の領域判定を行う。
【００２０】
図２は、受信信号の選択制御の一例を示す図である。図２に示すように、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、受信信号レベルに関するしきい値Ｒ１，Ｒ２を設定する。そして、受信信号レベルがＲ１とＲ２との間の領域内にあるかどうかを判定し、その領域にあると判定された場合は、さらに、その領域が領域Ｉ、すなわち、
０°＋９０°×Ｎ≦θ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０,１,２,３）
にあるか、または、その領域が領域II、すなわち、
４５°＋９０°×Ｎ≦θ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０,１,２,３）
にあるかを判定する。
【００２１】
たとえば、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号をそれぞれＲＩ，ＲＱとすると、受信信号が第１象限にある場合は、以下のように判定される。
Ｒ＝（ＲＩ2＋ＲＱ2）1/2
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２、かつＲＩ＞ＲＱ＞０ ⇒領域Ｉ
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２、かつＲＱ＞ＲＩ＞０ ⇒領域II
【００２２】
信号制御部１７１では、信号領域判定部１７０で判定された結果を用いて、受信信号に対する位相回転制御を行う。すなわち、領域Ｉにあると判定された場合には、その受信信号を、原点を中心として約＋２６．６°だけ位相回転し、領域IIにあると判定された場合には、その受信信号を、原点を中心として約−２６．６°だけ位相回転する。また、それ以外の領域にあると判定された場合には、位相回転制御は行わずにそのまま出力する。たとえば、信号制御部１７１より出力されたＩチャネルおよびＱチャネルの信号をそれぞれＲＩ’，ＲＱ’とすると、以下のように表すことができる。
領域Ｉ：
ＲＩ’＝ＲＩ×ｃｏｓ２６．６°−ＲＱ×ｓｉｎ２６．６°
ＲＱ’＝ＲＱ×ｃｏｓ２６．６°＋ＲＩ×ｓｉｎ２６．６°
領域II：
ＲＩ’＝ＲＩ×ｃｏｓ２６．６°＋ＲＱ×ｓｉｎ２６．６°
ＲＱ’＝ＲＱ×ｃｏｓ２６．６°−ＲＩ×ｓｉｎ２６．６°
上記以外の領域：
ＲＩ’＝ＲＩ
ＲＱ’＝ＲＱ
【００２３】
位相誤差算出部１７２では、信号制御部１７１から出力されたＩチャネルおよびＱチャネルの信号に対して変調成分を除去し、位相誤差信号を算出する。たとえば、位相誤差算出部１７２から出力される位相誤差信号をＰＥとし、Ｓｉｇｎ［・］が括弧内の信号の符号を表すものとすると、コスタスループ方式を用いた場合、位相誤差信号ＰＥは、（１）式のように表すことができる。
ＰＥ＝（ＲＱ’×Ｓｉｇｎ［ＲＩ’］−ＲＩ’×Ｓｉｇｎ［ＲＱ’］）
／（ＲＩ’2＋ＲＱ’2）1/2 （１）
【００２４】
ループフィルタ部１８では、位相誤差算出部１７２から算出された位相誤差信号をフィルタリング処理することで雑音成分を低減するとともに、搬送波再生ループの応答特性を決定する。ディジタルＶＣＯ部１９では、ループフィルタ部１８より出力された信号を巡回積分することにより、ディジタル信号処理でアナログＶＣＯと等価な動作を行う。
【００２５】
図３は、計算機シミュレーションによる搬送波の周波数オフセットに対する周波数引込特性を示す図である。図３では、搬送波周波数のオフセット量として、０．０５ラジアンに相当するオフセット量を与えている。この図から、本実施の形態における周波数引込特性は、従来方式と比較して、その周波数引込時間が約１／２程度に短縮されていることがわかる。これは、従来方式が、位相誤差信号を算出するために、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の８個の受信信号点のみを使用しているのに対し、本実施の形態１が、１６個の受信信号点をすべて使用している（従来方式の２倍に相当）ことに起因する。これにより、周波数引込時のディジタルＶＣＯ制御量が大きくなるため収束速度が速くなり、引込時間が短縮されることになる。
【００２６】
図４は、計算機シミュレーションによる誤り率特性を示す図である。この図から、本実施の形態による誤り率特性は、従来方式と比較して、その特性が改善されていることがわかる。これは、上述したように、従来方式よりも位相誤差信号を算出するために使用する受信信号点の数が多いことに起因する。これにより、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量の低減効果が大きくなり、誤り率特性が改善される。
【００２７】
このように、実施の形態１においては、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点以外の信号も、位相誤差算出のために利用する構成とした。これにより、従来方式よりも周波数引込時間の短縮を実現することができる。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量を低減できるため、良好な誤り率特性を実現することができる。なお、本実施の形態では、位相誤差算出のためにコスタスループによる方式を用いたが、これに限らず、たとえば、データ判定部２０のデータ判定結果から変調成分を除去し位相誤差を算出する逆変調方式を用いることとしてもよい。
【００２８】
実施の形態２．
図５は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態２の構成を示す図である。この復調装置では、前述の実施の形態１と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図５において、１７ａは前述の位相比較部１７とは異なる位相比較部であり、１７３は信頼度情報算出部である。本実施の形態では、位相比較部１７ａ、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
ここで、実施の形態２の復調装置の動作について説明する。ここでは、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。信頼度情報算出部１７３では、信号領域判定部１７０で計算された判定結果を用いて、その受信信号に応じた信頼度情報を計算する。信頼度情報としては、たとえば、以下のように、信号領域に応じた信頼度情報Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を計算する。
０＜Ｒ＜Ｒ１ ⇒Ｗ１
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２ ⇒Ｗ２
Ｒ２＜Ｒ ⇒Ｗ３
【００３０】
位相誤差算出部１７２では、信頼度情報算出部１７３で算出された信頼度情報に応じて位相誤差の重み付け処理を行い、（２）式のように、位相誤差信号ＰＥ’を算出する。
ＰＥ’＝Ｗ×（ＲＱ’×Ｓｉｇｎ[ＲＩ’]−ＲＩ’×Ｓｉｇｎ[ＲＱ’]）
／（ＲＩ’2＋ＲＱ’2）1/2 （２）
ただし、ＷはＷ１、Ｗ２またはＷ３となる。
【００３１】
このように、実施の形態２においては、位相誤差信号を算出するために、受信信号に応じた、言い換えれば、受信Ｃ／Ｎ（搬送波対雑音電力比）に応じた信頼度情報を算出し、当該信頼度情報に基づいた重み付け処理を行う構成とした。これにより、信頼度に応じた精度の高い位相誤差信号の算出が可能となるため、前述の実施の形態１よりも周波数引込時間を短縮することができる。また、同様の理由により、前述の実施の形態１よりも搬送波位相のジッタを低減することができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態３の構成を示す図である。この復調装置でも、先に説明した実施の形態１および２と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図６において、１７ｂは先に説明した位相比較部１７および１７ａとは異なる位相比較部であり、１７２ａは先に説明した位相誤差算出部１７２とは異なる位相誤差算出部であり、１７４は位相変換部であり、１７５は位相制御部である。本実施の形態では、位相比較部１７ｂ、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。なお、先に説明した実施の形態１または２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
ここで、実施の形態３の復調装置の動作について説明する。ここでは、先に説明した実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。本実施の形態の位相比較部１７ｂでは、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号から位相量を計算し、その位相量を信号領域判定部１７０の判定結果を用いて制御する。
【００３４】
具体的にいうと、位相変換部１７４では、低域通過ろ波器（ＬＰＦ）１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号ＲＩ，ＲＱから、（３）式のように、位相量θを算出する。
θ＝ｔａｎ-1（ＲＱ／ＲＩ） （３）
【００３５】
位相制御部１７５では、信号領域判定部１７０において受信信号が領域Ｉにあると判定された場合に、位相変換部１７４で算出された位相量θに２６．６°を加算し、一方、受信信号が領域IIにあると判定された場合については、位相変換部１７４で算出された位相量θから２６．６°を減算する。また、それ以外の領域にあると判定された場合には、位相変換部１７４で算出された位相量θをそのまま出力する。すなわち、位相制御部１７５から出力された信号をθ’とすると、θは以下の（４）式，（５）式，（６）式のように表すことができる。
θ’＝θ＋２６．６°（領域Ｉ） （４）
θ’＝θ−２６．６°（領域II） （５）
θ’＝θ（上記以外の領域） （６）
【００３６】
位相誤差算出部１７２ａでは、位相制御部１７５から出力された信号に対して変調成分を除去し、位相誤差信号を算出する。たとえば、位相誤差算出部１７２ａから出力される位相誤差信号をＰＥとすると、ＰＥは（７）式のように表すことができる。
ＰＥ＝ｍｏｄ（θ´，９０°）−４５° （７）
ただし、ｍｏｄ（ｘ，ｙ）は、ｘ／ｙの剰余を表す。
【００３７】
このように、実施の形態３においては、受信信号の制御を位相量のみを用いて行う構成とした。したがって、たとえば、位相変換部１７４における変換処理を、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等によるテーブルを用いて実現すれば、受信信号の制御を簡単な加減算で実現することができる。
【００３８】
実施の形態４．
先に説明した実施の形態１では、受信信号の位相を回転させる複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段に配置していた。これに対して、実施の形態４では、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ、１６ｂの後段に配置する。
【００３９】
図７は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態４の構成を示す図である。この復調装置でも、先に説明した実施の形態１〜３と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。本実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同様に、位相比較部１７、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。なお、先に説明した実施の形態１〜３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
受信信号の周波数オフセットがＬＰＦ１６ａ，１６ｂの有する遮断周波数と比較して大きい場合には、実施の形態１のように、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段に複素乗算部１５を配置し、周波数オフセットをＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段で除去する必要がある。しかしながら、受信信号の周波数オフセットがＬＰＦ１６ａ，１６ｂの有する遮断周波数と比較して十分小さい場合には、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの後段に配置することが可能である。
【００４１】
また、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂをＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタなどで実現する場合、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段に配置すると、搬送波再生ループ内にＦＩＲフィルタによる大きな遅延が存在することになるため、周波数引込時間が長くなるなど、搬送波再生ループの応答速度の低下が生じる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ、１６ｂの後段に配置し、複素乗算部１５から出力される復調信号を信号領域判定部１７０および信号制御部１７１の入力とする。
【００４３】
このように、実施の形態４においては、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの後段に配置する構成とした。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、搬送波再生ループ内の遅延量を小さくできるため、搬送波再生ループの応答速度を速くすることができる。
【００４４】
実施の形態５．
図８は、本発明にかかる復調装置の実施の形態５の構成を示す図である。この復調装置でも、先に説明した実施の形態１〜４と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図８において、２１は電圧制御発振器（ＶＣＯ）である。なお、先に説明した実施の形態１〜４と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態では、ＶＣＯ２１にて発生される局部発振信号の周波数を変化させることにより、受信信号の位相を回転させている。具体的にいうと、ＶＣＯ２１では、ループフィルタ部１８から出力されるフィルタリング処理後の位相誤差信号を受け取り、その位相誤差信号に応じて局部発振信号の周波数を調整する。
【００４６】
このように、実施の形態５において、局部発振信号（ＶＣＯ２１出力）の周波数を変化させることで受信信号の位相を回転させる構成とした。これにより、先に説明した実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、前述のディジタルＶＣＯ部１９や複素乗算部１５を削除することができるため、Ｈ／Ｗ規模の縮小やＳ／Ｗ演算量の低減を実現することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、たとえば、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点以外の信号も、位相誤差算出のために利用する構成とした。これにより、従来方式よりも周波数引込時間を短縮することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量を低減できるため、良好な誤り率特性を実現することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。
【００４８】
つぎの発明によれば、位相誤差信号を算出するために、受信信号に応じた信頼度情報を算出し、当該信頼度情報に基づいた重み付け処理を行う構成とした。これにより、信頼度に応じた精度の高い位相誤差信号の算出が可能となるため、さらに周波数引込時間を短縮することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。また、同様の理由により、さらに搬送波位相のジッタを低減することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。
【００４９】
つぎの発明によれば、受信信号の制御を位相量のみを用いて行う構成とした。これにより、受信信号の制御を簡単な加減算で実現することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。
【００５０】
つぎの発明によれば、復調装置内の搬送波再生回路が、たとえば、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点以外の信号も、位相誤差算出のために利用する構成とした。これにより、従来方式よりも周波数引込時間を短縮することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量を低減できるため、良好な誤り率特性を実現することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５１】
つぎの発明によれば、復調装置内の搬送波再生回路が、位相誤差信号を算出するために、受信信号に応じた信頼度情報を算出し、当該信頼度情報に基づいた重み付け処理を行う構成とした。これにより、信頼度に応じた精度の高い位相誤差信号の算出が可能となるため、さらに周波数引込時間を短縮することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。また、同様の理由により、さらに搬送波位相のジッタを低減することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５２】
つぎの発明によれば、復調装置内の搬送波再生回路が、受信信号の制御を位相量のみを用いて行う構成とした。これにより、受信信号の制御を簡単な加減算で実現することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５３】
つぎの発明によれば、位相回転手段を波形整形手段の後段に配置する構成とした。これにより、さらに、搬送波再生ループ内の遅延量を小さくできるため、搬送波再生ループの応答速度を速くすることが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５４】
つぎの発明によれば、局部発振信号の周波数を変化させることで受信信号の位相を回転させる構成とした。これにより、さらに、Ｈ／Ｗ規模の縮小やＳ／Ｗ演算量の低減を実現することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 受信信号の選択制御の一例を示す図である。
【図３】 計算機シミュレーションによる搬送波の周波数オフセットに対する周波数引込特性を示す図である。
【図４】 計算機シミュレーションによる誤り率特性を示す図である。
【図５】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態２の構成を示す図である。
【図６】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態３の構成を示す図である。
【図７】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態４の構成を示す図である。
【図８】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態５の構成を示す図である。
【図９】 従来の受信信号点の選択制御の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ 乗算器、１２ π／２移相器、１３ 発振器、１４ａ，１４ｂ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、１５ 複素乗算部、１６ａ，１６ｂ 低域通過ろ波器（ＬＰＦ）、１７，１７ａ，１７ｂ 位相比較部、１８ ループフィルタ部、１９ ディジタルＶＣＯ部、２０ データ判定部、２１ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１７０ 信号領域判定部、１７１ 信号制御部、１７２，１７２ａ 位相誤差算出部、１７３ 信頼度情報算出部、１７４ 位相変換部、１７５ 位相制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信などに適用可能な直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を採用する搬送波再生回路、およびこの搬送波再生回路を備えた復調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の搬送波再生回路について説明する。近年、移動体通信などでは、ディジタル変復調の研究開発が活発に行われている。特に、携帯電話や業務用無線等の加入者は急速に増加しており、より多くの加入者を収容できる移動体通信システムの開発が急がれている。しかしながら、無線通信に利用できる周波数は有限であるため、より多くの加入者を収容できる移動体通信システムを実現するためには、単位周波数あたりの情報伝送量を大きくすることが必要となる。したがって、情報伝送量を大きくすることが可能な高効率変復調装置の開発は、上記システム容量の増大に対する対策として不可欠な技術となる。なお、高効率変復調装置を実現する方式の一つとして、ＱＡＭがあり、移動通信等への適用が期待されている。
【０００３】
ＱＡＭ信号を復調する復調装置に用いられる従来の搬送波再生回路としては、選択制御型のコスタスループ方式の回路が良く知られており、たとえば、「選択制御形１６ＱＡＭ用搬送波再生回路」（堀川、斎藤、信学論（Ｂ），Ｊ６３−Ｂ，７，pp．６９２‐６９９（昭５５−０７））に開示されている。この搬送波再生回路では、１６ＱＡＭにおける受信信号点のうち、Ｉ−Ｑ平面上でＩ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点、に対応した信号だけを用いて、搬送波の位相誤差信号を生成している。
【０００４】
図９は、従来の受信信号点の選択制御の一例を示す図である。図９に示すように、従来の方式では、１６ＱＡＭにおける受信信号点のうち、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点、に対応した信号だけを用いて位相誤差信号を生成している。一方、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上に位置しない受信信号点に対応した信号については、この信号をそのまま位相誤差信号の生成に用いると位相誤差雑音が増加するため、この信号を除去するように制御している。すなわち、従来方式においては、Ｉ−Ｑ平面上における全１６点の受信信号点に対応した信号のうち、８点の信号を用いて位相誤差信号を生成していることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の搬送波再生回路においては、たとえば、１６ＱＡＭの場合、全１６点の受信信号点に対応した信号のうち、８点の信号を用いて搬送波の位相誤差信号を生成しているため、搬送波の周波数オフセットなどが存在する周波数引込過程において周波数引込時間が長くなる、という問題があった。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタを十分に低減することができず、誤り率特性が劣化する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送波の周波数オフセットなどが存在する周波数引込過程において周波数引込時間の短縮を実現し、また、従来よりも良好な誤り率特性を実現することが可能な搬送波再生回路、およびこの搬送波再生回路を備えた復調装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる搬送波再生回路にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を搬送波信号で検波することにより復調信号を得る復調装置に採用され、たとえば、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、前記受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段（後述する実施の形態の信号領域判定部１７０に相当）と、前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段（信号制御部１７１に相当）と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段（位相誤差算出部１７２に相当）と、前記位相誤差信号を用いて前記搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段（ループフィルタ部１８、ディジタルＶＣＯ部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかる搬送波再生回路にあっては、さらに、前記信号領域判定手段による判定結果を用いて、受信信号に応じた信頼度情報を計算する信頼度情報計算手段（信頼度情報算出部１７３に相当）、を備え、前記位相誤差算出手段は、前記信頼度情報に基づいて、前記位相誤差信号に対して重み付け処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる搬送波再生回路にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を搬送波信号で検波することにより復調信号を得る復調装置に採用され、たとえば、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、前記受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段（信号領域判定部１７０に相当）と、前記受信信号から位相量を算出する位相量算出手段（位相変換部１７４に相当）と、前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記位相量の加減算を行う位相制御手段（位相制御部１７５に相当）と、前記位相制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段（位相誤算算出部１７２ａに相当）と、前記位相誤差信号を用いて前記搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段（ループフィルタ部１８、ディジタルＶＣＯ部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段（乗算器１１ａ，１１ｂ、π／２移相器１２、発振器１３に相当）と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段（Ａ／Ｄ１４ａ，１４ｂに相当）と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う位相回転手段（複素乗算部１５に相当）と、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段（ＬＰＦ１６ａ，１６ｂに相当）と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段（データ判定部２０に相当）と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、さらに、前記信号領域判定手段による判定結果を用いて、受信信号に応じた信頼度情報を計算する信頼度情報計算手段、を備え、前記位相誤差算出手段は、前記信頼度情報に基づいて、前記位相誤差信号に対して重み付け処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う位相回転手段と、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号から位相量を算出する位相量算出手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記位相量の加減算を行う位相制御手段と、前記位相制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号に対して再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う位相回転手段と、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、位相回転後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる復調装置にあっては、直交振幅変調が行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、前記アナログ・ベースバンド信号をディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記ディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために信号領域を分割し、波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、当該受信信号の信号点の位相を回転させる信号制御手段と、前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、前記位相誤差信号を用いて前記発振器が出力する正弦波信号の周波数を調整する発振周波数調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる搬送波再生回路および復調装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態１の構成を示す図である。この復調装置では、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図１において、１１ａ，１１ｂは乗算器であり、１２はπ／２移相器であり、１３は発振器であり、１４ａ，１４ｂはアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）であり、１５は複素乗算部であり、１６ａ，１６ｂは低域通過ろ波器（ＬＰＦ）であり、１７は位相比較部であり、１８はループフィルタ部であり、１９はディジタルＶＣＯ部であり、２０はデータ判定部である。また、位相比較部１７において、１７０は信号領域判定部であり、１７１は信号制御部であり、１７２は位相誤差算出部である。なお、本実施の形態では、位相比較部１７、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。
【００１７】
ここで、上記復調装置の動作について説明する。まず、発振器１３では、受信ＩＦ信号の持つ搬送波周波数とほぼ等しい周波数の正弦波信号を出力する。π／２移相器１２では、発振器１３から出力された正弦波信号の位相をπ／２ラジアンだけ移相させる。乗算器１１ａでは、受信ＩＦ信号とπ／２移相器１２から出力された正弦波信号とを乗算し、Ｉチャネルのアナログ・ベースバンド信号を出力する。一方、乗算器１１ｂでは、受信ＩＦ信号と発振器１３から出力された正弦波信号とを乗算し、Ｑチャネルのアナログ・ベースバンド信号を出力する。
【００１８】
Ａ／Ｄ１４ａ，１４ｂでは、ＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号をある一定時間間隔でサンプリングするとともに、そのサンプリングされた信号の振幅値をディジタル値に変換し、変換結果としてＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号を出力する。複素乗算部１５では、Ａ／Ｄ１４ａ，１４ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号と、後述するディジタルＶＣＯ部１９から出力された信号と、を複素乗算し、再生された搬送波信号に応じた位相回転処理を行う。ＬＰＦ１６ａ，１６ｂでは、複素乗算部１５から出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号に対してナイキストフィルタなどによる波形整形（フィルタリング処理）を行う。
【００１９】
位相比較部１７では、まず、信号領域判定部１７０が、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の領域判定を行う。
【００２０】
図２は、受信信号の選択制御の一例を示す図である。図２に示すように、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、受信信号レベルに関するしきい値Ｒ１，Ｒ２を設定する。そして、受信信号レベルがＲ１とＲ２との間の領域内にあるかどうかを判定し、その領域にあると判定された場合は、さらに、その領域が領域Ｉ、すなわち、
０°＋９０°×Ｎ≦θ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０,１,２,３）
にあるか、または、その領域が領域II、すなわち、
４５°＋９０°×Ｎ≦θ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０,１,２,３）
にあるかを判定する。
【００２１】
たとえば、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号をそれぞれＲＩ，ＲＱとすると、受信信号が第１象限にある場合は、以下のように判定される。
Ｒ＝（ＲＩ2＋ＲＱ2）1/2
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２、かつＲＩ＞ＲＱ＞０ ⇒領域Ｉ
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２、かつＲＱ＞ＲＩ＞０ ⇒領域II
【００２２】
信号制御部１７１では、信号領域判定部１７０で判定された結果を用いて、受信信号に対する位相回転制御を行う。すなわち、領域Ｉにあると判定された場合には、その受信信号を、原点を中心として約＋２６．６°だけ位相回転し、領域IIにあると判定された場合には、その受信信号を、原点を中心として約−２６．６°だけ位相回転する。また、それ以外の領域にあると判定された場合には、位相回転制御は行わずにそのまま出力する。たとえば、信号制御部１７１より出力されたＩチャネルおよびＱチャネルの信号をそれぞれＲＩ’，ＲＱ’とすると、以下のように表すことができる。
領域Ｉ：
ＲＩ’＝ＲＩ×ｃｏｓ２６．６°−ＲＱ×ｓｉｎ２６．６°
ＲＱ’＝ＲＱ×ｃｏｓ２６．６°＋ＲＩ×ｓｉｎ２６．６°
領域II：
ＲＩ’＝ＲＩ×ｃｏｓ２６．６°＋ＲＱ×ｓｉｎ２６．６°
ＲＱ’＝ＲＱ×ｃｏｓ２６．６°−ＲＩ×ｓｉｎ２６．６°
上記以外の領域：
ＲＩ’＝ＲＩ
ＲＱ’＝ＲＱ
【００２３】
位相誤差算出部１７２では、信号制御部１７１から出力されたＩチャネルおよびＱチャネルの信号に対して変調成分を除去し、位相誤差信号を算出する。たとえば、位相誤差算出部１７２から出力される位相誤差信号をＰＥとし、Ｓｉｇｎ［・］が括弧内の信号の符号を表すものとすると、コスタスループ方式を用いた場合、位相誤差信号ＰＥは、（１）式のように表すことができる。
ＰＥ＝（ＲＱ’×Ｓｉｇｎ［ＲＩ’］−ＲＩ’×Ｓｉｇｎ［ＲＱ’］）
／（ＲＩ’2＋ＲＱ’2）1/2 （１）
【００２４】
ループフィルタ部１８では、位相誤差算出部１７２から算出された位相誤差信号をフィルタリング処理することで雑音成分を低減するとともに、搬送波再生ループの応答特性を決定する。ディジタルＶＣＯ部１９では、ループフィルタ部１８より出力された信号を巡回積分することにより、ディジタル信号処理でアナログＶＣＯと等価な動作を行う。
【００２５】
図３は、計算機シミュレーションによる搬送波の周波数オフセットに対する周波数引込特性を示す図である。図３では、搬送波周波数のオフセット量として、０．０５ラジアンに相当するオフセット量を与えている。この図から、本実施の形態における周波数引込特性は、従来方式と比較して、その周波数引込時間が約１／２程度に短縮されていることがわかる。これは、従来方式が、位相誤差信号を算出するために、Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の８個の受信信号点のみを使用しているのに対し、本実施の形態１が、１６個の受信信号点をすべて使用している（従来方式の２倍に相当）ことに起因する。これにより、周波数引込時のディジタルＶＣＯ制御量が大きくなるため収束速度が速くなり、引込時間が短縮されることになる。
【００２６】
図４は、計算機シミュレーションによる誤り率特性を示す図である。この図から、本実施の形態による誤り率特性は、従来方式と比較して、その特性が改善されていることがわかる。これは、上述したように、従来方式よりも位相誤差信号を算出するために使用する受信信号点の数が多いことに起因する。これにより、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量の低減効果が大きくなり、誤り率特性が改善される。
【００２７】
このように、実施の形態１においては、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点以外の信号も、位相誤差算出のために利用する構成とした。これにより、従来方式よりも周波数引込時間の短縮を実現することができる。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量を低減できるため、良好な誤り率特性を実現することができる。なお、本実施の形態では、位相誤差算出のためにコスタスループによる方式を用いたが、これに限らず、たとえば、データ判定部２０のデータ判定結果から変調成分を除去し位相誤差を算出する逆変調方式を用いることとしてもよい。
【００２８】
実施の形態２．
図５は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態２の構成を示す図である。この復調装置では、前述の実施の形態１と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図５において、１７ａは前述の位相比較部１７とは異なる位相比較部であり、１７３は信頼度情報算出部である。本実施の形態では、位相比較部１７ａ、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
ここで、実施の形態２の復調装置の動作について説明する。ここでは、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。信頼度情報算出部１７３では、信号領域判定部１７０で計算された判定結果を用いて、その受信信号に応じた信頼度情報を計算する。信頼度情報としては、たとえば、以下のように、信号領域に応じた信頼度情報Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を計算する。
０＜Ｒ＜Ｒ１ ⇒Ｗ１
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２ ⇒Ｗ２
Ｒ２＜Ｒ ⇒Ｗ３
【００３０】
位相誤差算出部１７２では、信頼度情報算出部１７３で算出された信頼度情報に応じて位相誤差の重み付け処理を行い、（２）式のように、位相誤差信号ＰＥ’を算出する。
ＰＥ’＝Ｗ×（ＲＱ’×Ｓｉｇｎ[ＲＩ’]−ＲＩ’×Ｓｉｇｎ[ＲＱ’]）
／（ＲＩ’2＋ＲＱ’2）1/2 （２）
ただし、ＷはＷ１、Ｗ２またはＷ３となる。
【００３１】
このように、実施の形態２においては、位相誤差信号を算出するために、受信信号に応じた、言い換えれば、受信Ｃ／Ｎ（搬送波対雑音電力比）に応じた信頼度情報を算出し、当該信頼度情報に基づいた重み付け処理を行う構成とした。これにより、信頼度に応じた精度の高い位相誤差信号の算出が可能となるため、前述の実施の形態１よりも周波数引込時間を短縮することができる。また、同様の理由により、前述の実施の形態１よりも搬送波位相のジッタを低減することができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態３の構成を示す図である。この復調装置でも、先に説明した実施の形態１および２と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図６において、１７ｂは先に説明した位相比較部１７および１７ａとは異なる位相比較部であり、１７２ａは先に説明した位相誤差算出部１７２とは異なる位相誤差算出部であり、１７４は位相変換部であり、１７５は位相制御部である。本実施の形態では、位相比較部１７ｂ、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。なお、先に説明した実施の形態１または２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
ここで、実施の形態３の復調装置の動作について説明する。ここでは、先に説明した実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。本実施の形態の位相比較部１７ｂでは、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号から位相量を計算し、その位相量を信号領域判定部１７０の判定結果を用いて制御する。
【００３４】
具体的にいうと、位相変換部１７４では、低域通過ろ波器（ＬＰＦ）１６ａ，１６ｂから出力されたＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号ＲＩ，ＲＱから、（３）式のように、位相量θを算出する。
θ＝ｔａｎ-1（ＲＱ／ＲＩ） （３）
【００３５】
位相制御部１７５では、信号領域判定部１７０において受信信号が領域Ｉにあると判定された場合に、位相変換部１７４で算出された位相量θに２６．６°を加算し、一方、受信信号が領域IIにあると判定された場合については、位相変換部１７４で算出された位相量θから２６．６°を減算する。また、それ以外の領域にあると判定された場合には、位相変換部１７４で算出された位相量θをそのまま出力する。すなわち、位相制御部１７５から出力された信号をθ’とすると、θは以下の（４）式，（５）式，（６）式のように表すことができる。
θ’＝θ＋２６．６°（領域Ｉ） （４）
θ’＝θ−２６．６°（領域II） （５）
θ’＝θ（上記以外の領域） （６）
【００３６】
位相誤差算出部１７２ａでは、位相制御部１７５から出力された信号に対して変調成分を除去し、位相誤差信号を算出する。たとえば、位相誤差算出部１７２ａから出力される位相誤差信号をＰＥとすると、ＰＥは（７）式のように表すことができる。
ＰＥ＝ｍｏｄ（θ´，９０°）−４５° （７）
ただし、ｍｏｄ（ｘ，ｙ）は、ｘ／ｙの剰余を表す。
【００３７】
このように、実施の形態３においては、受信信号の制御を位相量のみを用いて行う構成とした。したがって、たとえば、位相変換部１７４における変換処理を、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等によるテーブルを用いて実現すれば、受信信号の制御を簡単な加減算で実現することができる。
【００３８】
実施の形態４．
先に説明した実施の形態１では、受信信号の位相を回転させる複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段に配置していた。これに対して、実施の形態４では、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ、１６ｂの後段に配置する。
【００３９】
図７は、本発明にかかる復調装置（搬送波再生回路を含む）の実施の形態４の構成を示す図である。この復調装置でも、先に説明した実施の形態１〜３と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。本実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同様に、位相比較部１７、ループフィルタ部１８、およびディジタルＶＣＯ部１９で搬送波再生回路を構成する。なお、先に説明した実施の形態１〜３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
受信信号の周波数オフセットがＬＰＦ１６ａ，１６ｂの有する遮断周波数と比較して大きい場合には、実施の形態１のように、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段に複素乗算部１５を配置し、周波数オフセットをＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段で除去する必要がある。しかしながら、受信信号の周波数オフセットがＬＰＦ１６ａ，１６ｂの有する遮断周波数と比較して十分小さい場合には、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの後段に配置することが可能である。
【００４１】
また、ＬＰＦ１６ａ，１６ｂをＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタなどで実現する場合、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの前段に配置すると、搬送波再生ループ内にＦＩＲフィルタによる大きな遅延が存在することになるため、周波数引込時間が長くなるなど、搬送波再生ループの応答速度の低下が生じる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ、１６ｂの後段に配置し、複素乗算部１５から出力される復調信号を信号領域判定部１７０および信号制御部１７１の入力とする。
【００４３】
このように、実施の形態４においては、複素乗算部１５をＬＰＦ１６ａ，１６ｂの後段に配置する構成とした。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、搬送波再生ループ内の遅延量を小さくできるため、搬送波再生ループの応答速度を速くすることができる。
【００４４】
実施の形態５．
図８は、本発明にかかる復調装置の実施の形態５の構成を示す図である。この復調装置でも、先に説明した実施の形態１〜４と同様に、１６ＱＡＭによる受信信号から搬送波信号を再生し、同期検波を行う。図８において、２１は電圧制御発振器（ＶＣＯ）である。なお、先に説明した実施の形態１〜４と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態では、ＶＣＯ２１にて発生される局部発振信号の周波数を変化させることにより、受信信号の位相を回転させている。具体的にいうと、ＶＣＯ２１では、ループフィルタ部１８から出力されるフィルタリング処理後の位相誤差信号を受け取り、その位相誤差信号に応じて局部発振信号の周波数を調整する。
【００４６】
このように、実施の形態５において、局部発振信号（ＶＣＯ２１出力）の周波数を変化させることで受信信号の位相を回転させる構成とした。これにより、先に説明した実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、前述のディジタルＶＣＯ部１９や複素乗算部１５を削除することができるため、Ｈ／Ｗ規模の縮小やＳ／Ｗ演算量の低減を実現することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、たとえば、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点以外の信号も、位相誤差算出のために利用する構成とした。これにより、従来方式よりも周波数引込時間を短縮することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量を低減できるため、良好な誤り率特性を実現することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。
【００４８】
つぎの発明によれば、位相誤差信号を算出するために、受信信号に応じた信頼度情報を算出し、当該信頼度情報に基づいた重み付け処理を行う構成とした。これにより、信頼度に応じた精度の高い位相誤差信号の算出が可能となるため、さらに周波数引込時間を短縮することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。また、同様の理由により、さらに搬送波位相のジッタを低減することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。
【００４９】
つぎの発明によれば、受信信号の制御を位相量のみを用いて行う構成とした。これにより、受信信号の制御を簡単な加減算で実現することが可能な搬送波再生回路を得ることができる、という効果を奏する。
【００５０】
つぎの発明によれば、復調装置内の搬送波再生回路が、たとえば、１６ＱＡＭでマッピングされたＩ−Ｑ平面上における信号点のうち、Ｉ，Ｑ軸と４５°の関係にある軸上の受信信号点以外の信号も、位相誤差算出のために利用する構成とした。これにより、従来方式よりも周波数引込時間を短縮することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。また、雑音などの影響による搬送波位相のジッタ量を低減できるため、良好な誤り率特性を実現することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５１】
つぎの発明によれば、復調装置内の搬送波再生回路が、位相誤差信号を算出するために、受信信号に応じた信頼度情報を算出し、当該信頼度情報に基づいた重み付け処理を行う構成とした。これにより、信頼度に応じた精度の高い位相誤差信号の算出が可能となるため、さらに周波数引込時間を短縮することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。また、同様の理由により、さらに搬送波位相のジッタを低減することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５２】
つぎの発明によれば、復調装置内の搬送波再生回路が、受信信号の制御を位相量のみを用いて行う構成とした。これにより、受信信号の制御を簡単な加減算で実現することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５３】
つぎの発明によれば、位相回転手段を波形整形手段の後段に配置する構成とした。これにより、さらに、搬送波再生ループ内の遅延量を小さくできるため、搬送波再生ループの応答速度を速くすることが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５４】
つぎの発明によれば、局部発振信号の周波数を変化させることで受信信号の位相を回転させる構成とした。これにより、さらに、Ｈ／Ｗ規模の縮小やＳ／Ｗ演算量の低減を実現することが可能な復調装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 受信信号の選択制御の一例を示す図である。
【図３】 計算機シミュレーションによる搬送波の周波数オフセットに対する周波数引込特性を示す図である。
【図４】 計算機シミュレーションによる誤り率特性を示す図である。
【図５】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態２の構成を示す図である。
【図６】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態３の構成を示す図である。
【図７】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態４の構成を示す図である。
【図８】 本発明にかかる搬送波再生回路の実施の形態５の構成を示す図である。
【図９】 従来の受信信号点の選択制御の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ 乗算器、１２ π／２移相器、１３ 発振器、１４ａ，１４ｂ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、１５ 複素乗算部、１６ａ，１６ｂ 低域通過ろ波器（ＬＰＦ）、１７，１７ａ，１７ｂ 位相比較部、１８ ループフィルタ部、１９ ディジタルＶＣＯ部、２０ データ判定部、２１ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１７０ 信号領域判定部、１７１ 信号制御部、１７２，１７２ａ 位相誤差算出部、１７３ 信頼度情報算出部、１７４ 位相変換部、１７５ 位相制御部。
Claims (7)
- １６ＱＡＭが行われた受信信号を搬送波信号で検波することにより復調信号を得る復調装置、に採用された搬送波再生回路において、
ＩチャネルおよびＱチャネルの２つの並列路を介して受信した前記受信信号と所定の搬送波信号とを乗算し、当該所定の搬送波信号に応じた位相回転処理を実行する複素乗算手段と、
Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、Ｉ−Ｑ平面上において、前記それ以外の信号点のみを識別するための受信レベルに関する２つのしきい値Ｒ１、Ｒ２を設定し（Ｒ１＜Ｒ２）、当該しきい値により信号領域を３分割し、さらに、受信レベルがＲ１とＲ２の間となる領域を「０°＋９０°×Ｎθ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域Iと「４５°＋９０°×Ｎθ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域IIとに分割し、前記複素乗算手段から受け取った位相回転処理実行後の信号を用いて、前記受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、
前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定され、前記領域Iまたは領域IIに属していると判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記複素乗算手段から受け取った位相回転処理実行後の信号に対する位相回転制御を実行して出力し、前記領域Iおよび領域II以外の領域にあると判定された場合には当該位相回転処理実行後の信号に対する位相回転制御を実行せずに出力する信号制御手段と、
前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、
前記位相誤差信号を用いて前記搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、
を備え、
前記搬送波信号再生手段により再生された搬送波信号を前記所定の搬送波信号とし、
前記複素乗算手段、前記信号領域判定手段、前記信号制御手段、前記位相誤差算出手段、前記搬送波信号再生手段の順で、単一の搬送波再生ループによる搬送波信号の再生処理を繰り返し実行することによって、周波数引込および位相同期を行うことを特徴とする搬送波再生回路。 - さらに、前記信号領域判定手段による判定結果（「０＜受信レベル＜Ｒ１」、「Ｒ１＜受信レベル＜Ｒ２」または「Ｒ２＜受信レベル」）に基づいて、受信レベルに応じた信頼度情報を計算する信頼度情報計算手段、
を備え、
前記位相誤差算出手段は、前記信頼度情報に基づいて、前記位相誤差信号に対して重み付け処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の搬送波再生回路。 - １６ＱＡＭが行われた受信信号を搬送波信号で検波することにより復調信号を得る復調装置、に採用された搬送波再生回路において、
ＩチャネルおよびＱチャネルの２つの並列路を介して受信した前記受信信号と所定の搬送波信号とを乗算し、当該所定の搬送波信号に応じた位相回転処理を実行する複素乗算手段と、
Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、Ｉ−Ｑ平面上において、前記それ以外の信号点のみを識別するための受信レベルに関する２つのしきい値Ｒ１、Ｒ２を設定し（Ｒ１＜Ｒ２）、当該しきい値により信号領域を３分割し、さらに、受信レベルがＲ１とＲ２の間となる領域を「０°＋９０°×Ｎθ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域Iと「４５°＋９０°×Ｎθ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域IIとに分割し、前記複素乗算手段から受け取った位相回転処理実行後の信号を用いて、前記受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、
前記複素乗算手段から受け取った位相回転処理実行後の信号から位相量を算出する位相量算出手段と、
前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定され、前記領域Iまたは領域IIに属していると判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように前記位相量に対して加減算を行い出力し、前記領域Iおよび領域II以外の領域にあると判定された場合には前記位相量を出力する位相制御手段と、
前記位相制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、
前記位相誤差信号を用いて前記搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、
を備え、
前記搬送波信号再生手段により再生された搬送波信号を前記所定の搬送波信号とし、
前記複素乗算手段、前記信号領域判定手段および前記位相量算出手段、前記位相制御手段、前記位相誤差算出手段、前記搬送波信号再生手段の順で、単一の搬送波再生ループによる搬送波信号の再生処理を繰り返し実行することによって、周波数引込および位相同期を行うことを特徴とする搬送波再生回路。 - １６ＱＡＭが行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、
前記ＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号をＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
ＩチャネルおよびＱチャネルの２つの並列路を介して前記アナログ／ディジタル変換手段から受信した前記ディジタル・ベースバンド信号と、所定の搬送波信号とを乗算し、当該所定の搬送波信号に応じた位相回転処理を実行する複素乗算手段と、
位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、
波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、
Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、Ｉ−Ｑ平面上において、前記それ以外の信号点のみを識別するための受信レベルに関する２つのしきい値Ｒ１、Ｒ２を設定し（Ｒ１＜Ｒ２）、当該しきい値により信号領域を３分割し、さらに、受信レベルがＲ１とＲ２の間となる領域を「０°＋９０°×Ｎθ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域Iと「４５°＋９０°×Ｎθ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域IIとに分割し、前記波形整形手段から受け取った波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、
受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定され、前記領域Iまたは領域IIに属していると判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記波形整形手段から受け取った波形整形後のディジタル・ベースバンド信号に対する位相回転制御を実行して出力し、前記領域Iおよび領域II以外の領域にあると判定された場合には当該波形整形後のディジタル・ベースバンド信号に対する位相回転制御を実行せずに出力する信号制御手段と、
前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、
前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、
を備え、
前記搬送波信号再生手段により再生された搬送波信号を前記所定の搬送波信号とし、
前記複素乗算手段、前記波形整形手段、前記信号領域判定手段、前記信号制御手段、前記位相誤差算出手段、前記搬送波信号再生手段の順で、単一の搬送波再生ループによる搬送波信号の再生処理を繰り返し実行することによって、周波数引込および位相同期を行うことを特徴とする復調装置。 - さらに、前記信号領域判定手段による判定結果（「０＜受信レベル＜Ｒ１」、「Ｒ１＜受信レベル＜Ｒ２」または「Ｒ２＜受信レベル」）に基づいて、受信レベルに応じた信頼度情報を計算する信頼度情報計算手段、
を備え、
前記位相誤差算出手段は、前記信頼度情報に基づいて、前記位相誤差信号に対して重み付け処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の復調装置。 - １６ＱＡＭが行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、
前記ＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号をＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
ＩチャネルおよびＱチャネルの２つの並列路を介して前記アナログ／ディジタル変換手段から受信した前記ディジタル・ベースバンド信号と、所定の搬送波信号とを乗算し、当該所定の搬送波信号に応じた位相回転処理を実行する複素乗算手段と、
位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、
波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、
Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、Ｉ−Ｑ平面上において、前記それ以外の信号点のみを識別するための受信レベルに関する２つのしきい値Ｒ１、Ｒ２を設定し（Ｒ１＜Ｒ２）、当該しきい値により信号領域を３分割し、さらに、受信レベルがＲ１とＲ２の間となる領域を「０°＋９０°×Ｎθ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域Iと「４５°＋９０°×Ｎθ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域IIとに分割し、前記波形整形手段から受け取った波形整形後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、
前記波形整形手段から受け取った波形整形後のディジタル・ベースバンド信号から位相量を算出する位相量算出手段と、
前記受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定され、前記領域Iまたは領域IIに属していると判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように前記位相量に対して加減算を行い出力し、前記領域Iおよび領域II以外の領域にあると判定された場合には前記位相量を出力する位相制御手段と、
前記位相制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、
前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、
を備え、
前記搬送波信号再生手段により再生された搬送波信号を前記所定の搬送波信号とし、 前記複素乗算手段、前記波形整形手段、前記信号領域判定手段および前記位相量算出手段、前記位相制御手段、前記位相誤差算出手段、前記搬送波信号再生手段の順で、単一の搬送波再生ループによる搬送波信号の再生処理を繰り返し実行することによって、周波数引込および位相同期を行うことを特徴とする復調装置。 - １６ＱＡＭが行われた受信信号を発振器が出力する正弦波信号を用いてＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号に変換する周波数変換手段と、
前記ＩチャネルおよびＱチャネルのアナログ・ベースバンド信号をＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
前記ＩチャネルおよびＱチャネルのディジタル・ベースバンド信号に対して所定のフィルタリング処理を行う波形整形手段と、
ＩチャネルおよびＱチャネルの２つの並列路を介して前記波形整形手段から受信した波形整形後のディジタル・ベースバンド信号と、所定の搬送波信号とを乗算し、当該所定の搬送波信号に応じた位相回転処理を実行する複素乗算手段と、
位相回転後のディジタル・ベースバンド信号を判定して復調信号を得る判定手段と、
Ｉ−Ｑ平面上のＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上に位置する信号点とそれ以外の信号点とを識別するために、Ｉ−Ｑ平面上において、前記それ以外の信号点のみを識別するための受信レベルに関する２つのしきい値Ｒ１、Ｒ２を設定し（Ｒ１＜Ｒ２）、当該しきい値により信号領域を３分割し、さらに、受信レベルがＲ１とＲ２の間となる領域を「０°＋９０°×Ｎθ＜４５°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域Iと「４５°＋９０°×Ｎθ＜９０°＋９０°×Ｎ（Ｎ＝０，１，２，３）」を満たす領域IIとに分割し、前記複素乗算手段から受け取った位相回転後のディジタル・ベースバンド信号を用いて、受信信号の信号点が、どの信号領域に属するかを判定する信号領域判定手段と、
受信信号の信号点がＩ，Ｑ軸と４５度の関係にある軸上の信号点に対応した信号領域に属していないと判定され、前記領域Iまたは領域IIに属していると判定された場合に、当該Ｉ，Ｑ軸と４５度の関係を有するように、前記複素乗算手段から受け取った位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対する位相回転制御を実行して出力し、前記領域Iおよび領域II以外の領域にあると判定された場合には当該位相回転後のディジタル・ベースバンド信号に対する位相回転制御を実行せずに出力する信号制御手段と、
前記信号制御手段出力の信号を用いて位相誤差信号を算出する位相誤差算出手段と、
前記位相誤差信号を用いて搬送波信号を再生する搬送波信号再生手段と、
を備え、
前記搬送波信号再生手段により再生された搬送波信号を前記所定の搬送波信号とし、
前記複素乗算手段、前記信号領域判定手段、前記信号制御手段、前記位相誤差算出手段、前記搬送波信号再生手段の順で、単一の搬送波再生ループによる搬送波信号の再生処理を繰り返し実行することによって、周波数引込および位相同期を行うことを特徴とする復調装置。
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