JPH11341095A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信信号に周波数誤差が生じた場合でも、チ
ャネルフィルタによる波形歪みが生じない受信装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 チャネルフィルタとしての低域通過フィ
ルタであるトランスバーサルフィルタ１００を有し、復
調手段２０から得られるシンボル判定時の位相ずれ量な
どから周波数誤差検出手段３０により受信信号と局部発
振器１２との周波数誤差を検出し、同周波数誤差に応じ
てトランスバーサルフィルタ１００のタップ係数を可変
する受信装置とし、ベースバンド信号のスペクトルずれ
量に応じてチャネルフィルタの通過帯域もずれるので、
周波数誤差が生じた場合でも波形歪みを生じず、感度劣
化を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信に用いら
れる受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、セルラ電話やパーソナルハンディ
ホンに代表される公衆移動体通信の普及とディジタル化
が急速に進行している。基地局を介して通信を行う移動
無線通信システムの無線区間の規格としては、たとえば
社団法人電波産業会（ＡＲＩＢ）標準規格ＲＣＲ ＳＴ
Ｄ−２８にパーソナルハンディホン（ＰＨＳ）に関する
ものが、同ＲＣＲ ＳＴＤ−２８にはデジタル方式自動
車電話システムに関するものがそれぞれ規定されてい
る。

【０００３】ディジタル無線通信に関わらず、一般に送
受信の周波数がずれると受信信号の品質が劣化する。具
体的には歪みや雑音が増加し、ディジタル通信において
はビット誤り率の増加を招く。上記標準規格では周波数
誤差の上限が規定されている。

【０００４】しかし、周波数誤差が規格内に収まってい
ても受信信号の品質の劣化は無視できないため、受信機
においてはＡＦＣ（自動周波数制御）回路が設けられる
ことが多い。

【０００５】スーパーへテロダイン受信機におけるＡＦ
Ｃは、適当な方法により周波数誤差を検出し、この周波
数誤差に応じて局部発振器の周波数を制御する方式がＦ
Ｍラジオ受信機などでよく用いられてきた。すなわち、
周波数変換（混合）回路において周波数誤差は補償さ
れ、同回路以降は周波数が補正された信号となる。

【０００６】ディジタル方式の受信装置でも原理的には
同様の方式を用いることができる。しかし、一般には局
部発振器はＰＬＬ（位相ロックループ）によって構成さ
れるため、無線チャネルの周波数間隔未満の微少な周波
数変化を実現することは困難である。

【０００７】そこで、復調時の判定しきい値等の定数を
周波数誤差に応じて変化させる方式や、特願平９−２６
５２号および文献（田野、斉藤「ＲＬＳ位相推定による
適応位相制御方式」、電子情報通信学会論文誌Ｂ−１
１，１９９３年１２月号，９２７ページ）に示されたよ
うな、同期検波方式の再生搬送波の周波数や位相を変化
させることにより補償する方法が用いられている。

【０００８】これらを用いたスーパーヘテロダイン構成
による受信装置は、一般に図７に示した構成となる。

【０００９】図７において、１１はアンテナで受信した
信号を所要のレベルまで増幅する高周波増幅回路、１３
は公称受信周波数と中間周波数との和または差の周波数
を発生させる局部発振器、１５は高周波信号を中間周波
信号に変換する周波数変換回路、１７は周波数変換回路
１５の出力から目的の受信周波数の信号に対応する中間
周波信号を抽出する帯域フィルタ、１９は中間周波増幅
回路、２１は復調回路で遅延検波や同期検波が用いら
れ、送信されたデジタル信号を復調する。３１は周波数
誤差検出部で、復調回路２１でのデータ判定タイミング
におけるベースバンド信号の誤差などから受信信号の周
波数誤差を検出する。すなわち周波数誤差検出部３１で
周波数誤差を検出し、同出力に応じて復調回路２１にお
いて位相や回路定数の補正を行っている。

【００１０】また、図８は従来の他の受信装置の構成を
示すブロック図である。図８において、１１はアンテナ
で受信した信号を所要のレベルまで増幅する高周波増幅
回路、１２は公称受信周波数に等しい周波数を発生させ
る局部発振器、１４は直交検波により直交（Ｉ）および
同相（Ｑ）のベースバンド信号に変換する準同期検波回
路、１６はこのベースバンド信号から高周波成分を除去
し、目的の周波数の信号を抽出する低域通過フィルタ、
１８はベースバンド増幅器、２０は直交および同相のベ
ースバンド信号からデジタル信号を復調する復調回路、
３０は周波数誤差検出部であり、同様に周波数誤差を検
出し、同出力に応じて復調回路２０へ位相あるいは判定
しきい値の補正を行っている。

【００１１】以上のように従来のディジタル変調の受信
装置においては、復調回路２０において周波数誤差の補
償を行う方式が採られていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の受信装置では、周波数誤差を有する信号が受信され
た場合、目的の周波数の信号を抽出するチャネルフィル
タとしての帯域フィルタまたは低域通過フィルタの通過
帯域と、同フィルタを通過する受信信号のスペクトルに
ずれが生じる。したがって、同フィルタを通過した受信
信号はスペクトルに歪みを生じ、復調時には符号間干渉
が生じるため誤り率特性が劣化するという問題点を有し
ていた。

【００１３】本発明の目的は上記問題点を解決し、受信
信号に周波数誤差が生じた場合でも誤り率特性が劣化し
ない受信装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、受信信号の周波数と受信周波数とのずれを検
出する周波数誤差検出手段と、目的の周波数の信号を抽
出するためのフィルタとして、タップ係数が前記周波数
誤差検出手段の出力に応じて制御される低域通過フィル
タもしくは帯域フィルタとしてのトランスバーサルフィ
ルタとを備えた受信装置とする。

【００１５】本発明によれば、受信信号に周波数誤差が
生じた場合でも、誤り率特性が劣化しない受信装置を提
供できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、受信された高周波信号もしくは前記高周波信号を周
波数変換した中間周波信号が供給され、前記高周波信号
もしくは前記中間周波信号の公称搬送波周波数と大略等
しい周波数のローカル信号により前記高周波信号もしく
は前記中間周波信号を直交検波し、直交および同相のベ
ースバンド信号を出力する準同期検波手段と、前記直交
および同相のベースバンド信号を濾波するトランスバー
サルフィルタと、前記高周波信号もしくは前記中間周波
信号の搬送波周波数と前記ローカル信号の周波数との誤
差を検出する周波数誤差検出手段と、前記トランスバー
サルフィルタ出力から情報信号を再生する復調回路とを
有し、前記トランスバーサルフィルタのタップ係数が、
前記周波数誤差検出手段の出力に応じて制御される受信
装置であり、受信信号の周波数に誤差が生じた場合には
前記トランスバーサルフィルタの低域通過フィルタとし
ての周波数特性が補正され、同フィルタを通過した受信
信号はスペクトルに歪が生じないという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項２に記載の発明は、受信さ
れた高周波信号を周波数変換した中間周波信号が供給さ
れ、前記中間周波信号を濾波するトランスバーサル型の
帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタの出力を所
望の利得によって増幅された中間周波出力信号を検波
し、情報信号を再生する復調回路と、前記中間周波信号
の搬送波周波数と前記中間周波信号の公称搬送波周波数
との誤差を検出する周波数誤差検出手段とを有し、前記
帯域通過フィルタのタップ係数が、前記周波数誤差検出
手段の出力に応じて制御される受信装置であり、受信信
号の周波数に誤差が生じた場合には前記トランスバーサ
ルフィルタの帯域フィルタとしての周波数特性が補正さ
れ、同フィルタを通過した受信信号はスペクトルに歪が
生じないという作用を有する。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１の受信
装置の構成を示すブロック図である。なお、図面におけ
る前記従来の技術の受信装置と同じ構成部には同じ符号
を付与している。

【００１９】図１において、１１はアンテナで受信した
信号を所要のレベルまで増幅する高周波増幅回路、１２
は公称受信周波数に等しい周波数を発生させる局部発振
器、１４は直交検波により同相（Ｉ）および直交（Ｑ）
のベースバンド信号に変換する準同期検波回路で、これ
らは図８に示した従来の受信装置のものと同様のもので
ある。１００は前記ベースバンド信号から高周波成分を
除去し、目的の受信信号のベースバンド信号を抽出する
トランスバーサルフィルタ、１８はトランスバーサルフ
ィルタ１００を通過した前記ベースバンド信号を所要の
レベルまで増幅するベースバンド増幅器、２０はトラン
スバーサルフィルタ１００を通過した前記ベースバンド
信号から送信されたデジタル信号を復調する復調回路、
３０は周波数誤差検出部で、従来の技術で説明した周波
数誤差検出部と同様に受信信号の搬送波周波数と局部発
振器１２の周波数の誤差を検出し、同誤差に応じてトラ
ンスバーサルフィルタ１００のタップ係数を制御する。

【００２０】トランスバーサルフィルタ１００は、図２
に示す複素係数型のものである。図２においてｎはタッ
プ数であり、ａｍおよびｂｍ（ｍ＝１，２，...，ｎ）
は第ｍ番目のタップ係数のそれぞれ実数部および虚数部
である。１０１は遅延量がτ［ｓ］の遅延回路である。
τはフィルタのカットオフ周波数の逆数よりも十分小さ
な値を用いる。１０２は可変利得回路で、入力信号を設
定されたタップ係数に応じて増幅または減衰させる。１
０３および１０５は加算回路である。したがって、Ｉ入
力信号、Ｑ入力信号をそれぞれｘｉ（ｔ），ｘｑ
（ｔ）、Ｉ出力信号、Ｑ出力信号をそれぞれｙｉ
（ｔ），ｙｑ（ｔ）とおき、

【００２１】

【数１】

【００２２】とおくと、一般に、

【００２３】

【数２】

【００２４】なる関係がある。ここでｊは虚数単位であ
る。次に動作を説明する。たとえばＰＨＳの受信回路の
場合、前記ＲＣＲ ＳＴ−２８に規定されているよう
に、送信側ではロールオフ率０．５のルートナイキスト
フィルタによる帯域制限がなされる。受信側では送信側
フィルタの整合フィルタとしてのロールオフ率０．５の
ルートナイキスト特性の低域通過フィルタを用いること
により、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を最大にできるこ
とが知られている。したがって、受信信号の周波数誤
差、具体的には受信信号の搬送波周波数と局部発振回路
１２の周波数との差が無視できるほど小さい場合の最適
なタップ係数は、虚数部が０で、

【００２５】

【数３】

【００２６】とすればよい。但し、ｈｐ（ｔ）は上記低
域通過フィルタのインパルス応答で、ｎはｎτがシンボ
ル周期よりも十分大きくなるように設定される。

【００２７】次に受信信号に周波数誤差がΔｆだけ生じ
ると、準同期検波回路１４の出力ベースバンド信号ｘ
（ｔ）のスペクトルは、図３に示すようにΔｆだけ平行
移動する。このとき周波数誤差検出部３０によりΔｆが
検知され、トランスバーサルフィルタ１００のタップ係
数が次式のように設定される。

【００２８】

【数４】

【００２９】ここでΔω＝２πΔｆである。このように
タップ係数を変更することによりトランスバーサルフィ
ルタ１００の伝達関数が図４に示すようにΔｆだけ平行
移動する。即ちトランスバーサルフィルタ１００の伝達
関数が、ベースバンド信号ｘ（ｔ）のスペクトルに応じ
て平行移動するため、目的の周波数の信号を抽出する低
域通過フィルタとしてのトランスバーサルフィルタ１０
０の通過帯域と、同フィルタを通過するベースバンド信
号のスペクトルにずれが生じない。したがって、同フィ
ルタを通過した受信信号はスペクトルに歪みを生じない
ので、良好に受信信号を復調することができる。

【００３０】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２の受信装置の構成を示すのブロック図である。この
図においても、前記従来の技術の受信装置と同じ構成部
には同じ符号を付与している。

【００３１】図５において、１１はアンテナで受信した
信号を所要のレベルまで増幅する高周波増幅回路、１３
は公称受信周波数と中間周波数との和または差の周波数
を発生させる局部発振器、１５は高周波信号を中間周波
信号に変換する周波数変換回路で、これらは図７に示し
た従来の受信装置のものと同様のものである。１１０は
周波数変換回路１５の出力から目的の受信周波数の信号
に対応する中間周波信号を抽出する帯域フィルタ特性を
有するトランスバーサルフィルタである。１９は中間周
波増幅回路、２１は復調回路で、これらは図７に示した
従来の受信装置のものと同様のものである。３１は周波
数誤差検出部で、従来の技術で説明した周波数誤差検出
部と同様に受信信号の周波数誤差を検出し、同誤差に応
じてトランスバーサルフィルタ１１０のタップ係数を制
御する。

【００３２】トランスバーサルフィルタ１１０は、図６
に示すように構成されている。図６においてｎはタップ
数であり、ａｍ（ｍ＝１，２，...，ｎ）は第ｍ番目の
タップ係数である。１０４は遅延量がτ［ｓ］の遅延回
路である。τは中間周波数の逆数よりも十分小さな値を
用いる。１０２は可変利得回路で、入力信号を設定され
たタップ係数ａｍに応じて増幅または減衰させる。１０
５は加算回路である。

【００３３】したがって、入力信号をｘ（ｔ），出力信
号をｙ（ｔ）とおくと、一般に、

【００３４】

【数５】

【００３５】なる関係がある。次に動作を説明する。た
とえばＰＨＳの受信回路の場合、実施の形態１で説明し
たように受信側では送信側フィルタの整合フィルタとし
てのロールオフ率０．５のルートナイキスト特性のフィ
ルタを用いることにより、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）
を最大にできることが知られている。

【００３６】本実施の形態２ではトランスバーサルフィ
ルタ１１０が中間周波信号に対し、整合フィルタとして
動作する。したがって、受信信号の周波数誤差、具体的
には受信信号の搬送波周波数と局部発振回路１２の周波
数との差が無視できるほど小さい場合の最適なタップ係
数は、中間周波数の角周波数をω_cとおいて

【００３７】

【数６】

【００３８】とすればよい。但しｈｐ（ｔ）は上記送信
側での低域通過フィルタのインパルス応答で、ｎはｎτ
がシンボル周期よりも十分大きくなるように設定され
る。すなわち、受信信号の周波数誤差がない場合には上
記係数がトランスバーサルフィルタ１１０に設定され
る。

【００３９】次に、受信信号に周波数誤差がΔｆだけ生
じると、周波数変換回路１５の出力に現れる中間周波信
号のスペクトルは、同様にΔｆだけ平行移動する。この
とき周波数誤差検出部３１によりΔｆが検知され、トラ
ンスバーサルフィルタ１１０のタップ係数が次式のよう
に設定される。

【００４０】

【数７】

【００４１】ここでΔω＝２πΔｆである。このように
タップ係数を変更することにより、トランスバーサルフ
ィルタ１１０の伝達関数もΔｆだけ平行移動する。すな
わち、トランスバーサルフィルタ１１０の伝達関数が、
中間周波信号のスペクトルに応じて平行移動するため、
目的の周波数の信号を抽出する帯域フィルタとしてのト
ランスバーサルフィルタ１１０の通過帯域と、同フィル
タを通過する中間周波信号のスペクトルにずれが生じな
い。したがって、同フィルタを通過した受信信号はスペ
クトルに歪みを生じないので、良好に受信信号を復調す
ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、受信信号の搬送波周波数または受信機の局部
発信周波数に誤差が生じた場合でも、チャネル選択フィ
ルタとしての低域通過フィルタまたは帯域フィルタの通
過帯域が、同フィルタを通過する受信信号のスペクトル
に追従する。したがって、同フィルタを通過した受信信
号はスペクトルに歪みを生じず、誤り率特性が劣化しな
い優れた受信装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の受信装置の構成を示す
ブロック図

【図２】同受信装置のトランスバーサルフィルタの構成
図

【図３】同受信装置のベースバンド信号のスペクトルを
示す説明図

【図４】同受信装置のトランスバーサルフィルタの伝達
関数を示す説明図

【図５】本発明の実施の形態２の受信装置の構成を示す
ブロック図

【図６】同受信装置のトランスバーサルフィルタの構成
図

【図７】従来の受信装置の構成を示すブロック図

【図８】従来の他の受信装置の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１１ 高周波増幅回路 １２，１３ 局部発振器 １４ 準同期検波回路 １５ 周波数変換回路 １８ ベースバンド増幅器 １９ 中間周波増幅回路 ２０，２１ 復調回路 ３０，３１ 周波数誤差検出部 １００，１１０ トランスバーサルフィルタ １０１ 遅延回路 １０２ 可変利得回路 １０３，１０５ 加算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信された高周波信号もしくは前記高周波
   信号を周波数変換した中間周波信号が供給され、前記高
   周波信号もしくは前記中間周波信号の公称搬送波周波数
   と大略等しい周波数のローカル信号により前記高周波信
   号もしくは前記中間周波信号を直交検波し、直交および
   同相のベースバンド信号を出力する準同期検波手段と、
   前記直交および同相のベースバンド信号を濾波するトラ
   ンスバーサルフィルタと、前記高周波信号もしくは前記
   中間周波信号の搬送波周波数と前記ローカル信号の周波
   数との誤差を検出する周波数誤差検出手段と、前記トラ
   ンスバーサルフィルタ出力から情報信号を再生する復調
   手段とを有し、前記トランスバーサルフィルタのタップ
   係数が、前記周波数誤差検出手段の出力に応じて制御さ
   れることを特徴とする受信装置。
2. 【請求項２】受信された高周波信号を周波数変換した中
   間周波信号が供給され、前記中間周波信号を濾波するト
   ランスバーサル型の帯域通過フィルタと、前記帯域通過
   フィルタ出力を所望の利得によって増幅された中間周波
   出力信号を検波し、情報信号を再生する復調手段と、前
   記中間周波信号の搬送波周波数と前記中間周波信号の公
   称搬送波周波数との誤差を検出する周波数誤差検出手段
   とを有し、前記帯域通過フィルタのタップ係数が、前記
   周波数誤差検出手段の出力に応じて制御されることを特
   徴とする受信装置。