JPWO2013161801A1 - 搬送波再生装置および搬送波再生方法 - Google Patents

Abstract

搬送波再生装置において、伝送容量を低下させることなく、ビット誤り率特性を向上させる。搬送波再生装置は、受信シンボルに含まれるパイロットシンボルに基づいて前記受信シンボルの位相誤差を推定する補間フィルタと、補間フィルタにより推定された位相誤差に応じて受信シンボルの位相を回転して第１の出力シンボルとして出力する第１の位相回転器と、第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第２の出力シンボルとして出力する位相誤差補償部と、第１の出力シンボルに対応する第１のビット列を算出するとともに第２の出力シンボルに対応する第２のビット列を算出するＱＡＭシンボルデマッピング部と、第１のビット列におけるビットエラーを誤り訂正して出力する誤り訂正復号器と、を備え、位相誤差補償部は、誤り訂正後の第１のビット列を参照して第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償する。

Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１２−０９９１６７号（２０１２年 ４月２４日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、搬送波再生装置および搬送波再生方法に関し、特に、誤り訂正を含む多値伝送のための復調装置に対して好適に適用し得る搬送波再生装置および搬送波再生方法に関する。

ディジタル通信において、効率的なデータ伝送を行うための変復調方式として、位相情報と振幅情報の両方をデータの識別に利用する直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation；ＱＡＭ）方式が知られている。現在、無線通信システムの大容量化の要請に伴い、変調多値数を拡張することが求められている。

しかし、変調多値数の増加は、ノイズによる伝送誤り確率を増大させ、ノイズ耐性を低下させるという問題がある。特に、送信装置または受信装置に設けられた基準発振器（Local Oscillator；ＬＯ）によって生じる位相雑音は、位相情報の不確定さを増幅し、ビット誤り率（Bit Error Rate；ＢＥＲ）特性を劣化させる要因となる。したがって、例えば、信号点数が２５６以上の多値ＱＡＭ方式によって信頼性の高いデータ通信を行うには、位相雑音によって生じる位相誤差を高い精度で補償する必要がある。また、これと同時に、熱雑音などの他の要因による誤りに対しても、耐性を向上させる必要がある。

図１４は、ディジタル無線装置システムの受信装置における、関連技術の復調装置の構成を示すブロック図である。図１４を参照すると、復調装置は、基準発振器１２１と、検波器１２２と、アナログ／ディジタル（Analog/Digital；Ａ／Ｄ）変換器１２３と、位相回転器１２４、位相誤差検出器１２５、ループフィルタ１２６、および、数値制御発振器１２７がループ状に結線された搬送波再生位相ロックループ（Phase Lock Loop；ＰＬＬ）と、受信シンボルをビット列に変換するＱＡＭシンボルデマッピング部１２８と、誤り訂正復号器１２９とを備える。

基準発振器１２１は、予め定められた固定周波数のリファレンス信号を出力する。検波器１２２は、リファレンス信号を用いて入力信号を直交検波し、Ｉｃｈ（In-phase channel；同相チャネル）とＱｃｈ（Quadrate-phase Channel；直交チャネル）の各ベースバンド信号を生成する。生成されたベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器１２３を通してディジタル信号に変換される。

位相回転器１２４は、ディジタル化されたＩｃｈ、Ｑｃｈの各ベースバンド信号に対応する受信シンボルの位相を、数値制御発振器１２７の出力情報に応じて回転させることにより、位相誤差を補正する。位相回転器１２４の出力信号は、位相誤差検出器１２５に入力される。位相誤差検出器１２５は、受信シンボルに残された位相誤差を検出し、ループフィルタ１２６へ出力する。ループフィルタ１２６は、位相誤差中に含まれる不要な高周波成分を除去し、数値制御発振器１２７に出力する。数値制御発振器１２７は、ループフィルタ１２６の出力から、位相回転器１２４における位相回転量を指定する位相誤差情報を生成して出力する。

以上のように、ループ状に結線された位相回転器１２４、位相誤差検出器１２５、ループフィルタ１２６、および、数値制御発振器１２７を有する搬送波再生ＰＬＬの動作によって、安定した位相ロック状態を実現することで、位相誤差の補償が可能となる。

位相回転器１２４によって位相雑音補正された受信シンボルは、位相誤差検出器１２５へ入力される以外に、ＱＡＭシンボルデマッピング部１２８にも入力される。ＱＡＭシンボルデマッピング部１２８は、受信シンボルからそれに対応する受信ビット列を算出し、誤り訂正復号器１２９で誤り訂正処理を行って出力する。なお、誤り訂正復号器１２９が、各受信ビットに対する確からしさを示す尤度情報を入力して訂正処理を行う軟判定復号器の場合、ＱＡＭシンボルデマッピング部１２８は尤度情報を反映したビット列を出力する。尤度情報を反映したビット列を出力するＱＡＭシンボルデマッピング部１２８は、例えば、特許文献１に記載されている。

以上のように、関連技術の復調装置は、搬送波再生ＰＬＬによって位相誤差補償を行い、後段の誤り訂正処理によって、エラー耐性の向上を実現している。しかしながら、検波器１２２が出力するベースバンド信号に含まれる位相雑音の大きさ、または、熱雑音などに起因する位相誤差検出器１２５の精度劣化により、十分なＢＥＲ特性が得られない場合がある。この場合、搬送波再生回ＰＬＬにおけるループフィルタ１２６の帯域幅を適応的に調整することにより、位相誤差補償の精度を向上させる技術が、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載されている。しかし、これらの技術をもってしても、十分な効果が得られない場合もある。

搬送波再生ＰＬＬを使用する方法以外に、伝送信号中に既知の信号（パイロット信号）を埋め込んでおき、これを利用して位相誤差を補償する方法がある。図１５は、この方法に基づく復調装置の構成を示すブロック図である。図１５を参照すると、復調装置は、図１４に示した復調装置と同様に、基準発振器１３１、検波器１３２、Ａ／Ｄ変換器１３３、ＱＡＭシンボルデマッピング部１３７、および、誤り訂正復号器１３８を備える。また、復調装置は、パイロット信号に対応する受信パイロットシンボルから該受信パイロットシンボル間の位相誤差を推定するための補間フィルタ１３５と、補間処理に相当するシンボル数と同等の遅延を生じさせる遅延回路１３４と、推定した位相誤差の補正を行う位相回転器１３６とを備える。

図１５に示した復調装置は、図１４に示した復調装置と同様に、基準発振器１３１が出力する固定周波数のリファレンス信号を利用して、検波器１３２において入力信号を直交検波し、Ｉｃｈ（In-phase channel；同相チャネル）とＱｃｈ（Quadrate-phase Channel；直交チャネル）の各ベースバンド信号を生成する。生成されたベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器１３３を通してディジタル信号に変換される。

ディジタル化されたＩｃｈ、Ｑｃｈの各ベースバンド信号に対応する受信シンボルは、遅延回路１３４に入力される。ここで、受信シンボルが既知のパイロット信号に対応するパイロットシンボルである場合に限り、受信シンボルは補間フィルタ１３５にも入力される。補間フィルタ１３５は、複数のパイロットシンボルから、パイロットシンボル間の受信シンボルにおける位相誤差を補間処理によって推定する。位相回転器１３６は、補間フィルタの出力する位相誤差情報に基づいて、受信シンボルの位相を回転し、受信シンボル中の位相誤差を補正する。

補間フィルタ１３５による位相誤差補償後の受信シンボルは、図１４に示した復調装置による復調方式と同様に、ＱＡＭシンボルデマッピング部１３７に入力され、（軟判定）受信ビット列に変換された後、誤り訂正復号器１３８において誤り訂正処理され、出力データとなる。

パイロットシンボルを利用した補間フィルタによる復調方式は、例えば、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。

国際公開第２０１１／０６８１１９号 特開２０００−１０１６６６号公報 特表２００３−５３１５２３号公報 特開２０１１−１０１１７７号公報

Arnaldo Spalvieri, Luca Barletta, "Pilot-Aided Carrier Recovery in the Presence of Phase Noise," IEEE Transactions on Communications, July 1, 2011, pp.1966-1974. Volker Simon, Andreas Senst, Michael Speth, Heinrich Meyr, "Phase Noise Estimation via Adapted Interpolation," IEEE Global Telecommunications Conference, November 25, 2001, pp. 3297-3301.

以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

無線通信システムへの大容量化の要請が強まり、変調多値数を拡張することが求められている。しかしながら、伝送特性に大きな影響を与えるＬＯ信号の位相雑音の低減は、大幅なコスト増を招く。また、誤り訂正機能の能力を向上させるには、復調器において、さらに低い搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）での安定動作が求められる。この問題に対して、関連技術の搬送波再生ＰＬＬによる位相雑音補償の効果は限定的である。例えば、検波器が出力するベースバンド信号に含まれる位相雑音レベルがＱＡＭ方式の信号多値数と比較して大きい場合には、十分なＢＥＲ特性が得られず、大容量かつ高品質なデータ通信が困難となる。

一方、埋め込まれたパイロット信号を手がかりとして補間フィルタを通して位相誤差を補償する復調方式は、本来、信号点数が少ないＱＰＳＫ等に適用される技術であり、この方式のみに基づいて多値変調方式に必要とされる特性を得ることは困難である。また、パイロット信号の挿入率を上げると伝送容量が犠牲となり、多値化の効果が減殺されるという問題もある。

そこで、伝送容量を低下させることなく、ビット誤り率特性を向上させることが要望される。本発明の目的は、かかる要望に寄与する搬送波再生装置および搬送波再生方法を提供することにある。

本発明の第１の視点に係る搬送波再生装置は、
受信シンボルに含まれるパイロットシンボルに基づいて前記受信シンボルの位相誤差を推定する補間フィルタと、
前記補間フィルタにより推定された位相誤差に応じて前記受信シンボルの位相を回転して第１の出力シンボルとして出力する第１の位相回転器と、
前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第２の出力シンボルとして出力する位相誤差補償部と、
前記第１の出力シンボルに対応する第１のビット列を算出するとともに前記第２の出力シンボルに対応する第２のビット列を算出するＱＡＭシンボルデマッピング部と、
前記第１のビット列におけるビットエラーを誤り訂正して出力する誤り訂正復号器と、を備え、
前記位相誤差補償部は、前記誤り訂正後の前記第１のビット列を参照して前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償する。

本発明の第２の視点に係る搬送波再生方法は、
受信シンボルに含まれるパイロットシンボルに基づいて前記受信シンボルの位相誤差を推定する工程と、
推定した位相誤差に応じて前記受信シンボルの位相を回転して第１の出力シンボルとする工程と、
前記第１の出力シンボルに対応する第１のビット列を算出する工程と、
前記第１のビット列におけるビットエラーを誤り訂正する工程と、
前記誤り訂正後の第１のビット列を参照して前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第２の出力シンボルとする工程と、
前記第２の出力シンボルに対応する第２のビット列を算出する工程と、
前記第２のビット列におけるビットエラーを誤り訂正する工程と、を含む。

本発明に係る搬送波再生装置および搬送波再生方法によると、伝送容量を低下させることなく、ビット誤り率特性を向上させることができる。

第１の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を一例として示すブロック図である。 第１の実施形態に係る搬送波再生装置における補間フィルタの構成を一例として示すブロック図である。 第１の実施形態に係る搬送波再生装置におけるタップ係数生成部の構成を一例として示すブロック図である。 第１の実施形態におけるパイロットシンボルとペイロードシンボルの関係を一例として示す図である。 第１の実施形態に係る搬送波再生装置の動作を一例として示すフロー図である。 第１の実施形態に係る搬送波再生装置における補間フィルタの動作を一例として示すフロー図である。 第２の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を一例として示すブロック図である。 第２の実施形態に係る搬送波再生装置におけるループフィルタの構成を一例として示す図である。 第２の実施形態に係る搬送波再生装置における数値制御発振器の構成を一例として示すブロック図である。 第２の実施形態に係る搬送波再生装置の動作を一例として示すフロー図である。 第３の実施形態に係る搬送波再生装置の構成を一例として示すブロック図である。 第３の実施形態に係る搬送波再生装置におけるローパスフィルタの構成を一例として示すブロック図である。 第２の実施形態に係る搬送波再生装置の動作を一例として示すフロー図である。 関連技術における搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。 関連技術における搬送波再生装置の構成を示すブロック図である。

はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

図１は、一実施形態に係る搬送波再生装置を備えた復調装置の構成を一例として示すブロック図である。図１を参照すると、搬送波再生装置（１０）は、受信シンボルに含まれるパイロットシンボルに基づいて受信シンボルの位相誤差を推定する補間フィルタ（１５）と、補間フィルタ（１５）により推定された位相誤差に応じて受信シンボルの位相を回転して第１の出力シンボルとして出力する第１の位相回転器（１７）と、前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第２の出力シンボルとして出力する位相誤差補償部（１９）と、前記第１の出力シンボルに対応する第１のビット列を算出するとともに前記第２の出力シンボルに対応する第２のビット列を算出するＱＡＭシンボルデマッピング部（３１）と、前記第１のビット列におけるビットエラーを誤り訂正して出力する誤り訂正復号器（３２）と、を備える。位相誤差補償部（１９）は、前記誤り訂正後の第１のビット列を参照して前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償する。

図７および図１１は、図１に示した位相誤差補償部（１９）の詳細な構成を一例として示すブロック図である。図７および図１１を参照すると、搬送波再生装置（図７の１０ａ、図１１の１０ｂ）は、第１の位相回転器（１７）から出力された前記第１の出力シンボルを一時的に保持するバッファ（１８）を備え、位相誤差補償部（図７の１９ａ、図１1の１９ｂ）は、バッファ（１８）から出力された前記第１の出力シンボルの位相を回転して前記第２の出力シンボルを生成する第２の位相回転器（図７の５５、図１１の６１）を備えていてもよい。

図７および図１１を参照すると、位相誤差補償部（図７の１９ａ、図１１の１９ｂ）は、前記誤り訂正後のビット列に応じたシンボルを第３の出力シンボルとして生成するＱＡＭシンボルマッピング部（図７の５１、図１１の６２）を備えていてもよい。

図７および図１１を参照すると、位相誤差補償部（図７の１９ａ、図１１の１９ｂ）は、前記第１の出力シンボルおよび前記第２の出力シンボルの少なくともいずれか一方と前記第３の出力シンボルとの位相差を検出して、前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償するようにしてもよい。

図７を参照すると、位相誤差補償部（１９ａ）は、前記第２の出力シンボルと前記第３の出力シンボルとの位相差を検出する位相誤差検出器（５２）と、前記位相差に含まれる高周波成分を除去した後の前記位相差に基づいて位相回転量を算出する数値制御発振器（５４）と、を備え、第２の位相回転器（５５）は、バッファ（１８）から出力された前記第１の出力シンボルの位相を前記位相回転量に応じて回転して前記第２の出力シンボルを生成するようにしてもよい。

図７を参照すると、位相誤差補償部（１９ａ）は、前記位相差に含まれる高周波成分を除去して数値制御発振器（５４）に出力するループフィルタ（５３）を備えていてもよい。

図１１を参照すると、位相誤差補償部（１９ｂ）は、前記第１の出力シンボルと前記第３の出力シンボルとの位相差を検出する位相誤差検出器（６３）と、前記位相差を平均化して位相回転量を算出するローパスフィルタ（６４）と、を備え、第２の位相回転器（６１）は、バッファ（１８）から出力された前記第１の出力シンボルの位相を前記位相回転量に応じて回転して前記第２の出力シンボルを生成してもよい。

以上より、一実施形態に係る搬送波再生装置（１０）は、補間フィルタ（１５）が、受信パイロットシンボルから補間処理によって受信シンボル中の位相誤差を補正し、位相誤差補償部（１９）が、補正後の受信シンボルに残留する位相誤差をさらに補正する。ここで、位相誤差補償部（１９）は、補間フィルタ（１５）による第１段階目の補正結果を、デマッピング処理（３１）を通して誤り訂正（３２）した後で参照データとして利用することで、位相誤差を高精度に推定する。また、デマッピング（３１）、誤り訂正（３２）、位相誤差補償（１９）の一連の処理を繰返し実行することにより、パイロットシンボルを増大させることなく位相誤差を高精度に推定するとともに、ビット誤り率特性に優れた搬送波再生装置を実現することができる。

一実施形態に係る搬送波再生装置によると、位相雑音、熱雑音などを要因とする劣悪なノイズ環境下にあっても、ビット誤り率特性に優れ、大容量かつ高品質なデータ通信が可能となる。かかる搬送波再生装置によると、伝送容量を著しく低下させることなく、変調多値数と比較して位相雑音レベルが大きい場合においても、受信装置のビット誤り率特性を向上させることができる。

なお、本発明において、下記の形態が可能である。
［形態１］
上記第１の視点に係る搬送波再生装置のとおりである。
［形態２］
搬送波再生装置は、前記第１の位相回転器から出力された前記第１の出力シンボルを一時的に保持するバッファを備え、
前記位相誤差補償部は、前記バッファから出力された前記第１の出力シンボルの位相を回転して前記第２の出力シンボルを生成する第２の位相回転器を備えていてもよい。
［形態３］
前記位相誤差補償部は、前記誤り訂正後のビット列に応じたシンボルを第３の出力シンボルとして生成するＱＡＭシンボルマッピング部を備えていてもよい。
［形態４］
前記位相誤差補償部は、前記第１の出力シンボルおよび前記第２の出力シンボルの少なくともいずれか一方と前記第３の出力シンボルとの位相差を検出して、前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償してもよい。
［形態５］
前記位相誤差補償部は、前記第２の出力シンボルと前記第３の出力シンボルとの位相差を検出する位相誤差検出器と、
前記位相差に含まれる高周波成分を除去した後の前記位相差に基づいて位相回転量を算出する数値制御発振器と、を備え、
前記第２の位相回転器は、前記バッファから出力された前記第１の出力シンボルの位相を前記位相回転量に応じて回転して前記第２の出力シンボルを生成してもよい。
［形態６］
前記位相誤差補償部は、前記位相差に含まれる高周波成分を除去して前記数値制御発振器に出力するループフィルタを備えていてもよい。
［形態７］
前記位相誤差補償部は、前記第１の出力シンボルと前記第３の出力シンボルとの位相差を検出する位相誤差検出器と、
前記位相差を平均化して位相回転量を算出するローパスフィルタと、を備え、
前記第２の位相回転器は、前記バッファから出力された前記第１の出力シンボルの位相を前記位相回転量に応じて回転して前記第２の出力シンボルを生成してもよい。
［形態８］
前記補間フィルタは、前記パイロットシンボルを保持する複数のレジスタと、
前記複数のレジスタと同数の複数の乗算器と、
前記複数のレジスタと同数の複数の加算器と、を備えた有限インパルスレスポンス型フィルタであってもよい。
［形態９］
前記補間フィルタは、位相雑音レベルおよび搬送波対雑音比に応じてタップ係数の初期値および前記タップ係数の更新時のステップ幅を決定するとともに、前記受信シンボルに含まれる前記パイロットシンボルの間隔と同一の回数だけ前記タップ係数を更新してもよい。
［形態１０］
準同期検波方式に基づく復調装置は、上記搬送波再生装置を備えていてもよい。
［形態１１］
上記第２の視点に係る搬送波再生方法のとおりである。
［形態１２］
搬送波再生方法は、前記誤り訂正後の第ｎのビット列（ｎは自然数）を参照して前記第ｎの出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第（ｎ＋１）の出力シンボルとする工程と、
前記第（ｎ＋１）の出力シンボルに対応する第（ｎ＋１）のビット列を算出する工程と、
前記第（ｎ＋１）のビット列におけるビットエラーを誤り訂正する工程とを、
ｎをインクリメントしつつｎが所定の数となるまで、または、誤り訂正においてすべてのエラーが訂正されるまで繰り返してもよい。
［形態１３］
既知のパイロット信号を含むデータ信号を復調する準同期検波復調回路における搬送波再生装置は、
受信パイロットシンボルから、該受信パイロットシンボルを含むすべての受信シンボルに対する位相誤差を推定する補間フィルタと、
前記補間フィルタによって推定した位相誤差分の位相回転を、前記受信シンボルに施すことにより位相誤差を補正する第１の位相回転器と、
前記第１の位相回転器の出力シンボルに残留する残留位相誤差を補償する位相誤差補償部と、
前記位相誤差補償部がリファレンスとして入力するデータを生成する誤り訂正復号器と、
前記位相誤差補償部の出力および前記第１の位相回転器の出力シンボルを、前記誤り訂正復号器への入力ビット列へ変換するＱＡＭシンボルデマッピング部と、を備え、
前記補間フィルタおよび前記位相誤差補償部による２段階の位相誤差補償を行うことが好ましい。
［形態１４］
搬送波再生装置は、前記第１の位相回転器の出力を一時的に保持するバッファを備えていてもよい。
［形態１５］
前記位相誤差補償部は、前記バッファの出力シンボルの位相を回転する第２の位相回転器と、
前記誤り訂正復号器の出力データから該出力データに対応する送信シンボル系列のレプリカを生成するＱＡＭシンボルマッピング部と、
前記第２の位相回転器の出力シンボルと、前記レプリカとの間の位相差を検出する位相誤差検出器と、
前記位相誤差検出器の出力に含まれる高周波成分を除去するためのループフィルタと、
前記ループフィルタの出力から位相回転量を算出する数値制御発振器と、を備え、
前記位相誤差検出器、前記ループフィルタおよび前記数値制御発振器とともに環状に結線された前記第２の位相回転器によって、２段階目の位相誤差補償を行うようにしてもよい。
［形態１６］
前記位相誤差補償部は、前記バッファの出力シンボルの位相を回転する第２の位相回転器と、
前記誤り訂正復号器の出力データから該出力データに対応する送信シンボル系列のレプリカを生成するＱＡＭシンボルマッピング部と、
前記バッファの出力シンボルと前記レプリカとの間の位相差を検出する位相誤差検出器と、
前記位相誤差検出器の出力値を平均化するためのローパスフィルタと、を備え、
前記ローパスフィルタの出力を用いて、前記第２の位相回転器で前記バッファの出力シンボルの位相を回転し、２段階目の位相誤差補償を行うようにしてもよい。
［形態１７］
前記補間フィルタは、前記パイロットシンボルのみを入力として一定数の受信パイロットシンボルを保持するレジスタと、該レジスタと同数の乗算器および累積加算装置を備えた有限インパルスレスポンス（Finite Impulse Response；ＦＩＲ）型フィルタであり、
前記補間フィルタのタップ係数を、前記累積加算装置によって、受信パイロットシンボル間隔と同一の回数更新してもよい。
［形態１８］
既知のパイロット信号を含むデータ信号を復調する準同期検波復調方式における搬送波再生方法は、
受信パイロットシンボルから、補間によって該受信パイロットシンボルを含むすべての受信シンボルに対して位相誤差を推定する補間処理を行う補間処理工程と、
前記推定した位相誤差分の補正を行う第１回目の位相誤差補償工程と、
前記位相誤差補償を行った受信シンボルをビット列にデマッピングする工程と、
前記デマッピングされたビット列を誤り訂正処理する工程と、
位相誤差補償を行った回数が予め設定した回数より小さい場合に、２回目以降の位相誤差補償を行う工程と、を含み、
前記２回目以降の位相誤差補償は、前記誤り訂正処理後のデータをリファレンスとして使用し、
前記位相誤差補償を行った回数が予め設定した回数に達する、または、前記誤り訂正処理がすべてのエラーを訂正するまで、前記２回目以降の位相誤差補償工程、前記デマッピング工程、および、前記誤り訂正処理工程を繰り返すことが好ましい。
［形態１９］
前記２回目以降の位相誤差補償工程は、誤り訂正処理されたデータをＱＡＭシンボルにマッピングすることで送信シンボル系列のレプリカを生成する工程と、
前記レプリカをリファレンスとして位相誤差を検出する工程と、
前記位相誤差に含まれる高周波成分を除去する工程と、
前記高周波成分が除去された位相誤差情報を変換して位相回転情報を生成する工程と、
前記位相回転情報によって位相誤差補償を行う工程と、を含み、
前記位相誤差補償を行った受信シンボルを、前記位相誤差を検出する工程にフィードバックして位相誤差を検出するようにしてもよい。
［形態２０］
前記２回目以降の位相誤差補償工程は、誤り訂正処理されたデータをＱＡＭシンボルにマッピングすることで送信シンボルレプリカを生成する工程と、
前記送信シンボルレプリカをリファレンスとして位相誤差を検出する工程と、
前記検出された位相誤差を、ローパスフィルタを通して平均化して位相回転信号を生成する工程と、を含み、
前記位相回転信号に基づいて位相誤差補償を行うようにしてもよい。
［形態２１］
前記補間処理工程は、タップ係数の初期値をセットする工程と、
積和演算処理を実行する工程と、
累積加算によって前記タップ係数を更新する２種類のタップ係数更新工程と、を含み、
前記積和演算処理工程および前記タップ係数更新工程を前記受信パイロットシンボル間隔と同一の回数繰り返してもよい。

次に、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、位相情報をデータの識別に使用する変調方式を対象とする。また、以下の実施形態では、一例として、変調方式がＱＡＭである場合について説明するが、位相情報をデータの識別に使用する変調方式であれば、本実施形態を適用することができる。また、本実施形態は、復調方式の検波方法として、復調装置自身が生成する固定周波数の周期信号を用いて検波を行い、検波後に位相誤差を取り除く準同期検波方式を対象とする。この方式によると、搬送波に完全に同期する信号を生成する必要がない。

（実施形態１）
第１の実施形態に係る搬送波再生装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る搬送波再生装置１０を備えた復調装置２０の構成を一例として示すブロック図である。

復調装置２０は、既知のパイロット信号を含むデータ信号を復調する装置である。図１を参照すると、復調装置２０は、基準発振器１１、検波器１２、Ａ／Ｄ変換器１３、および、搬送波再生装置１０を備える。搬送波再生装置１０は、遅延回路１４と、補間フィルタ１５と、補間フィルタ１５に関連したタップ係数生成部１６と、位相回転器１７と、位相誤差補償部１９と、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１と、誤り訂正復号器３２とを備える。

基準発振器１１は、固定周波数のリファレンス信号を検波器１２に出力する。検波器１２は、ＩＦ（Intermediate Frequency；中間周波数）入力信号を直交検波して、ＩｃｈとＱｃｈの各ベースバンド信号を生成する。生成されたベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器１３を通してディジタル信号に変換される。

変復調の手段であるＱＡＭ方式の信号点数が２ｍ個の場合（ｍは正整数）、送信側では伝送するビット列をｍビット毎に区切り、各ｍビットを２ｍ個の信号点の１つにマッピングする。マッピングされた信号点は複素数値で表すことができ、これを送信シンボルと呼ぶ。Ａ／Ｄ変換器１３によってディジタルに変換されたＩｃｈ、Ｑｃｈの各ベースバンド信号は、送信シンボルに対応する受信シンボルであって、Ｉｃｈ、Ｑｃｈのベースバンド信号が各々実部と虚部に対応する複素数値で表現することができる。以下では、この複素数値を「受信シンボル」と呼び、搬送波再生装置１０への入力とする。一方、搬送波再生装置１０の出力は、受信シンボルから推定した送信シンボルに対応するビット列から成る。

遅延回路１４は、受信シンボルを入力とし、後述の補間フィルタ１５が要する処理時間に応じて一定時間遅延させた後、位相回転器１７に出力する。

補間フィルタ１５は、ディジタル化されたＩｃｈ、Ｑｃｈの各ベースバンド信号からなる受信シンボルのうち、送信側で埋め込まれた既知のパイロットシンボルのみを入力とし、複数のパイロットシンボルから各パイロットシンボルの間の受信シンボルについて、受信シンボルが含む位相誤差の推定値を算出して位相回転器１７に出力する。

タップ係数生成部１６は、補間フィルタ１５において位相誤差の推定処理に使用するデータを、位相雑音と熱雑音に関する統計情報から生成し、補間フィルタ１５に供給する。

位相回転器１７は、遅延回路１４の出力と補間フィルタ１５の出力を入力とし、遅延回路１４の出力である受信シンボルの位相を、補間フィルタ１５の出力データに基づいて回転し、バッファ１８へ出力する。

位相誤差補償部１９は、位相回転器１７の出力シンボルを、バッファ１８を介して入力し、位相回転器１７の出力シンボルに残留する位相誤差を推定して、補正する。位相誤差補償部１９は、残留する位相誤差を推定するために、誤り訂正復号器３２の出力データを用いる。

ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は、バッファ１８および位相誤差補償部１９の出力シンボルを、セレクタ３０を介して入力し、セレクタ３０の出力シンボルから、出力シンボルに対応するビット列を算出し、後述の誤り訂正復号器３２へ出力する。

なお、本実施形態では、一例として、誤り訂正復号器３２が、各送信ビットに対する尤度情報を入力して訂正処理を行う軟判定復号器である場合について説明する。この場合、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は、受信ビットの確からしさを示す尤度情報を反映したビット列を出力する。ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は、一例として、特許文献１に記載されたものを用いることができる。

誤り訂正復号器３２は、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１の出力データを入力し、バッファ１８または位相誤差補償部１９の出力シンボルが含むビットエラーの推定および訂正を行う。

図２は、本実施形態の搬送波再生装置１０における補間フィルタ１５の構成を一例として示すブロック図である。図２を参照すると、補間フィルタ１５は、有限インパルスレスポンス（Finite Impulse Response；ＦＩＲ）型フィルタであり、レジスタ４１、４４、セレクタ４２、４５、乗算器４３、および、加算器４６、４７を備える。

図３は、タップ係数生成部１６の構成を一例として示すブロック図である。図３を参照すると、タップ係数生成部１６は、タップ係数ｈ_ｊの初期値を生成するＲＯＭテーブル３８と、タップ係数ｈ_ｊ更新時のステップ幅Δ_ｊを生成するＲＯＭテーブル３９を備える。ＲＯＭテーブル３８は、位相雑音レベル（Phase Noise Level；ＰＮＬ）および搬送波対雑音比（Carrier to Noise Ratio；ＣＮＲ）を入力として、これらに応じて、タップ係数ｈ_ｊの初期値を出力する。一方、ＲＯＭテーブル３９は、ＰＮＬおよびＣＮＲを入力として、これらに応じて、タップ係数ｈ_ｊを更新する際のステップ幅Δ_ｊを出力する。

次に、搬送波再生装置１０の動作について説明する。搬送波再生装置１０は、Ａ／Ｄ変換器１３を通してディジタル信号に変換されたＩｃｈ、Ｑｃｈの各ベースバンド信号に相当する受信シンボルを入力し、受信シンボルが含む位相誤差を補償すると共に、残留位相雑音、熱雑音などの外乱に起因するビット誤りを、誤り訂正符号の復号処理を通して訂正する。搬送波再生装置１０は、以上の処理によって、送信ビット列を推定して、出力する。

図４は、搬送波再生装置１０の入力シンボル列の構成を一例として示す図である。図４を参照すると、入力シンボル列は、伝送データ本体（Payload；ペイロード）と、予め取り決めた既知のパイロットシンボルから成る。以下では、説明を簡単にするため、パイロットシンボルは、入力シンボルＭ個に対して１つの割合で、一定間隔で埋め込まれているものとする。ここで、Ｍは正整数であり、パイロットシンボル間隔を表す。

搬送波再生装置１０への入力シンボル列は、遅延回路１４へ入力される。これと並行して、Ｍシンボルに１回の割合で埋め込まれたパイロットシンボルに相当する受信パイロットシンボルに限り、補間フィルタ１５へ入力される。すなわち、補間フィルタ１５への入力イベントはＭ回に１回の割合で生じる。パイロットシンボルは事前に取り決めた既知シンボルであるため、受信したパイロットシンボルと、事前に取り決めたシンボルを比較することで、受信パイロット中に含まれる位相誤差を抽出することができる。一方、ペイロードシンボルに関しては、送信シンボルが既知ではないため、位相誤差の抽出には誤差を伴うおそれがある。

補間フィルタ１５はタップ数が２ｔ＋１のＦＩＲフィルタであって（ｔは正整数）、２ｔ＋１個の入力パイロットシンボルからＭ−１個のペイロードシンボルと１個のパイロットシンボルが含む位相誤差を推定する。入力パイロットシンボルと、位相誤差を推定するペイロードシンボルの関係の詳細について、以下に説明する。

搬送波再生装置１０への入力シンボルは１単位時間当たり１シンボルとし、２ｔＭ＋１個の入力シンボルをＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、…、Ｓ_２ｔＭとし、特に、Ｍシンボル毎に埋め込まれているパイロットシンボルをＳ_０、Ｓ_Ｍ、Ｓ_２Ｍ、Ｓ_３Ｍ、…、Ｓ_２ｔＭとする。これらの２ｔ＋１個のパイロットシンボルが補間フィルタ１５に順次入力され、最後のＳ_２ｔＭが入力されてから、次のパイロットシンボルＳ_{（２ｔ＋１）Ｍ}が入力されるまでのＭ単位時間内で、補間フィルタ１５は、次の数式１に示したＭ−１個のペイロードシンボルと、パイロットシンボルＳ_ｔＭに含まれる位相誤差を順次推定する。

なお、数式１において、［Ｍ／２］はＭ／２以下の最大の整数を表す。したがって、［Ｍ／２］は、Ｍが偶数のときにはＭ／２であり、Ｍが奇数のときには（Ｍ−１）／２を表す。［（Ｍ−１）／２］についても同様である。

補間フィルタ１５は、上記Ｍ−１個のペイロードシンボル中の位相誤差の推定を、フィルタのタップ係数を逐次更新して行う。タップ係数の更新に必要な情報は、タップ係数生成部１６から供給される。以上により、遅延回路１４の遅延量は、ｔＭ＋［（Ｍ−１）／２］単位時間以上となる。

位相回転器１７は、遅延回路１４の出力である受信シンボルの位相を補間フィルタ１５の出力データに基づいて回転して出力する。受信シンボルはＩｃｈ、Ｑｃｈの各ベースバンド信号に相当する複素数値によって表され、補間フィルタの出力データも同様に複素数値で表される。したがって、位相回転器１７は、一例として、複素数値の乗算器によって実現することができる。ただし、位相回転器１７はこれに限定されるものではない。

位相回転器１７の出力シンボルは、補間フィルタ１５によって位相雑音が補正された受信シンボル列である。しかし、位相雑音レベルが高い場合、または、パイロットシンボル間隔Ｍが大きい場合には、残留位相誤差が問題となる。そこで、位相回転器１７の出力シンボルを、位相誤差補償部１９および誤り訂正復号器３２によって補償する。

位相誤差補償部１９は、位相回転器１７の出力シンボルを、バッファ１８を介して入力し、出力シンボルに残留する位相誤差を推定して補正する。

位相誤差補償部１９が残留する位相誤差の推定において使用するリファレンスとなるシンボルは、誤り訂正復号器３２を使用して生成する。そこで、まず、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１および誤り訂正復号器３２により、位相回転器１７の出力シンボル中に含まれるビットエラーの訂正処理を行う。

ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は、バッファ１８、セレクタ３０を介して、位相回転器１７の出力シンボルを受信し、当該出力シンボルを構成する各ビットに対し、尤度情報を反映したビット列を生成して誤り訂正復号器３２に出力する。

誤り訂正復号器３２は、当該ビット列を入力し、第１回目の誤り訂正復号処理を行って送信ビット列を推定し、推定送信ビット列を位相誤差補償部１９に出力する。

位相誤差保障部１９は、受信した推定送信ビット列を、位相回転器１７の出力シンボルが含む残留位相誤差の推定に利用して、第２回目の位相誤差補償を行う。

位相誤差補償部１９において第２回目の位相誤差補償を適用した受信シンボルは、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１を介して、誤り訂正復号器３２へ入力される。誤り訂正復号器３２は、第２回目の誤り訂正復号処理を行い、送信ビット列の推定を行う。

以下、同様の手順に従って第３回目の位相誤差補償および誤り訂正処理を行い、引き続き第４回目、第５回目の位相誤差補償および誤り訂正処理を繰り返すことができる。搬送波再生装置１０は、位相誤差補償および誤り訂正処理を所定の回数繰り返した後、誤り訂正復号器３２の出力データを搬送波再生装置１０の出力データとして出力する。

誤り訂正復号器３２によって推定した送信ビット、および、これを用いて位相誤差補償部１９で推定した位相誤差の精度は、誤り訂正と位相誤差補償の各処理回数を重ねることによって、次第に向上するものと期待される。

図５は、搬送波再生装置１０の動作、すなわち、受信シンボルの入力から出力データの生成までの動作を一例として示すフロー図である。

図５を参照すると、搬送波再生装置１０は、Ａ／Ｄ変換器１３から出力された受信シンボルを入力とする（ステップＡ１）。

補間フィルタ１５は、受信シンボル列中のパイロットシンボルのみを利用し、補間処理によって、パイロットシンボル間のペイロードシンボル中に含まれる位相誤差を推定する（ステップＡ２）。

次に、位相回転器１７は、１回目の位相誤差補償を行う（ステップＡ３）。

ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は位相誤差補償を行った受信シンボルをビット列にデマッピングし（ステップＡ４）、誤り訂正復号器３２は誤り訂正符号による誤り訂正を行う（ステップＡ５）。

位相誤差補償を行った回数ｋが予め設定した回数Ｔ以上である場合（ｋ、Ｔは正整数）、または、誤り訂正（ステップＡ５）ですべてのエラーの訂正に成功した場合、誤り訂正（ステップＡ５）されたデータを、搬送波再生装置１０の出力とする（ステップＡ６）。

一方、位相誤差補償を行った回数ｋが予め設定した回数Ｔよりも小さい場合、ｋ＋１回目の位相誤差補償を行う（ステップＡ７）。なお、位相誤差補償（ステップＡ７）は、誤り訂正復号（ステップＡ５）の出力をリファレンスデータとして使用するものであり、パイロット間補間（ステップＡ２）に基づく位相回転器１７による位相誤差補償（ステップＡ３）とは異なる。

図２に示した補間フィルタ１５の動作について、図６に示したフロー図を使って説明する。図４に示したように、入力シンボル列は、ペイロードシンボルとパイロットシンボルから成り、パイロットシンボルは、Ｍ個のシンボルの入力に対して１つの割合で、一定間隔で埋め込まれているものとする。このとき、補間フィルタ１５への入力イベントは、Ｍ回に１回の割合で発生する。

図６を参照すると、受信パイロットシンボルが補間フィルタ１５へ入力され（ステップＢ１）、図２の上段に位置するレジスタ４１のうちの、左端のレジスタにセットされる。また、タップ係数を保持する各レジスタ４４に初期値が設定される（ステップＢ２）。

入力された受信パイロットシンボルをＳ_ｎＭとすると（ｎは整数）、レジスタ４１に保持されている受信パイロットシンボル列は、左から順に、Ｓ_ｎＭ、Ｓ_{（ｎ−１）Ｍ}、…、Ｓ_{（ｎ−２ｔ）Ｍ}となる。これらの各々は、乗算器４３でタップ係数ｈ_０、ｈ_１、…、ｈ_２ｔと乗算され、加算器４７によって総和が計算される（ステップＢ３）。

補間フィルタ１５は、求めた総和を補間データとして出力する（ステップＢ４）。補間データは、次の数式２で表される。

補間フィルタ１５は、以上説明した数式２の積和演算を、タップ係数ｈ_０、ｈ_１、…、ｈ_２ｔを更新しつつＭ回繰り返す。タップ係数の更新は、図６中のタップ係数更新（ステップＢ５）とタップ係数更新（ステップＢ６）に示した方法で行う。ステップＢ５、Ｄ６におけるタップ係数更新は、いずれも、予め設定した数値であるステップ幅（Δ_ｊ、Δ_ｊ＋１）を加算することによって行われる。ただし、ステップＢ５、Ｄ６の間では、ステップ幅が異なる。

補間フィルタ１５は、第ｋ回目の積和演算を行った後、ｋ≦［（Ｍ−１）／２］の場合には、ステップＢ５に従ってタップ係数を更新し、それ以外の場合には、ステップＢ６に従ってタップ係数を更新する。補間フィルタ１５は、図２に示したレジスタ４４、加算器４６、および、加算器４６に接続されたセレクタ４５を用いて、タップ係数の更新を行う。セレクタ４５は、ステップＢ５のタップ係数更新と、ステップＢ６のタップ係数更新を切り替える。

なお、ステップＢ２におけるタップ係数ｈ_ｊの初期値と、ステップＢ５およびＤ６におけるタップ係数更新時のステップ幅Δ_ｊは、位相雑音レベル（Phase Noise Level；ＰＮＬ）と熱雑音による搬送波対雑音比（Carrier to Noise Ratio；ＣＮＲ）に応じて定まり、タップ係数生成部１６から供給される。

（実施形態２）
第２の実施形態に係る搬送波再生装置について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る搬送波再生装置１０ａを備えた復調装置２０ａ構成を一例として示すブロック図である。

復調装置２０ａにおいて、基準発振器１１と検波器１２、Ａ／Ｄ変換器１３については第１の実施形態における復調装置２０（図１）と同一である。また、搬送波再生装置１０ａにおいて、遅延回路１４、補間フィルタ１５、タップ係数生成措置１６、位相回転器１７、バッファ１８、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１、および、誤り訂正復号器３２についても、第１の実施形態における搬送波再生装置１０（図１）と同一である。

図７を参照すると、位相誤差補償部１９ａは、ＱＡＭシンボルマッピング部５１、位相誤差検出器５２、ループフィルタ５３、数値制御発振器５４、および、位相回転器５５を備える。

ＱＡＭシンボルマッピング部５１は、誤り訂正復号器３２の出力データから、当該出力データに対応する送信シンボル系列のレプリカを生成し、位相誤差検出器５２へ出力する。

位相誤差検出器５２は、位相回転器５５の出力シンボルと、ＱＡＭシンボルマッピング部５１の出力シンボルの位相差を検出し、ループフィルタ５３へ出力する。

ループフィルタ５３は、位相誤差検出器５２の出力に含まれる高周波ノイズを除去し、数値制御発振器５４へ出力する。

数値制御発振器５４は、ループフィルタ５３の出力から位相回転量を算出し、位相回転器５５に出力する。

ここで、位相誤差検出器５２、ループフィルタ５３、数値制御発振器５４、および、位相回転器５５は、環状に結線されている。

次に、図７の搬送波再生装置１０ａの動作について説明する。ただし、搬送波再生装置１０ａにおいて、遅延回路１４、補間フィルタ１５、タップ係数生成部１６、位相回転器１７、バッファ１８、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１、および、誤り訂正復号器３２については、第１の実施形態に係る搬送波再生装置１０（図１）と同一である。したがって、搬送波再生装置１０ａへの受信シンボルの入力から、遅延回路１４、補間フィルタ１５、タップ係数生成部１６、位相回転器１７までの動作、ならびに、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１および誤り訂正復号器３２の動作は、第１の実施形態に係る搬送波再生装置１０（図１）の動作と同一であるため、説明を省略する。

ＱＡＭシンボルマッピング部５１は、誤り訂正復号器３２の出力データをＱＡＭ方式における信号点にマッピングすることによって、送信シンボルのレプリカを生成する。変調方式として２^ｍ−ＱＡＭ方式を利用した場合、ＱＡＭシンボルマッピング部５１が出力する各送信シンボルレプリカは、ＱＡＭ方式の２^ｍ個の信号点を表す複素数値のうちの１つに一致する。

なお、誤り訂正復号器３２が訂正後のデータと併せて、当該訂正後データの確からしさを表す尤度情報を出力するソフトアウトプット復号器である場合、ＱＡＭシンボルマッピング部５１が出力するシンボルは、尤度情報によって重み付けした各送信シンボルの加算値になる。この場合、ＱＡＭシンボルマッピング部５１の出力は、ＱＡＭ方式の２^ｍ個の信号点を表す複素数値のうちの１つに必ずしも一致しない。

位相誤差検出器５２は、ＱＡＭシンボルマッピング部５１が生成した送信シンボルのレプリカを入力とする。位相誤差検出器５２は、さらに、位相回転器５５を介して、前記補間フィルタ処理によって位相誤差補償された受信シンボルを入力とする。受信シンボルを複素数αで表し、ＱＡＭシンボルマッピング部５１の生成する送信シンボルレプリカを複素数βで表す。複素数ｘの実部をＲｅ（ｘ）とし、虚部をＩｍ（ｘ）とすると、位相誤差検出器５２の出力値は数式３で表される。

複素数αの偏角をθ_αとし、複素数βの偏角をθ_βと表記すると、数式３は数式４となる。

したがって、位相誤差検出器５２の出力値である数式３は、２つの入力シンボルの位相差に応じた値となる。位相誤差検出器５２は、出力値をループフィルタ５３に出力する。

図８は、ループフィルタ５３の構成を一例として示す図である。図８を参照すると、ループフィルタ５３は、乗算器９１を備える。ループフィルタ５３は、数式３に示した入力値に定数γを乗じて出力する。定数γは、パイロットシンボルとペイロードシンボルの区別、あるいは位相誤差補償回数等に応じて、適応的に変化させることができる。ループフィルタ５３は、出力値を数値制御発振器５４に出力する。

図９は、数値制御発振器５４の構成を一例として示すブロック図である。図９を参照すると、数値制御発振器５４は、加算器３４およびレジスタ３５を有する累積加算器と、累積加算の結果θをｃｏｓ（θ）とｓｉｎ（θ）の各値に変換するＲＯＭテーブル３６とを備える。

数値制御発振器５４は、レジスタ３５に保持されたデータを入力データに加算し、加算結果をレジスタ３５が保持するデータとして更新するとともに、ＲＯＭテーブル３６によって、余弦関数値と正弦関数値に変換して、位相回転器５５へ出力する。

位相回転器５５は、バッファ１８の出力シンボルα´と数値制御発振器５４の出力値（ｃｏｓ（θ）、ｓｉｎ（θ））から、数式５に従ってシンボルα´の位相を−θだけ回転して得られるシンボルαを出力する。

位相回転器５５、位相誤差検出器５２、ループフィルタ５３、および、数値制御発振器５４は、図７に示すように環状に結線されている。

位相回転器５５によって、第２回目の位相誤差補償を適用した受信シンボルは、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１を介して、誤り訂正復号器３２へ入力される。

誤り訂正復号器３２は、第２回目の誤り訂正復号を行い、送信ビット列を推定する。送信ビット列は、前回と同様の手順で、ＱＡＭシンボルマッピング部５１を通して位相誤差検出器５２に供給される。他方の入力は、位相回転器５５を通してバッファ１８から、位相誤差検出器５２に供給されるが、手順のみならず、バッファ１８から供給されるシンボル値も前回と同一である。

ＱＡＭシンボルマッピング部５１を通して供給される送信シンボルのレプリカ中に含まれるエラーは前回よりも低減されていると期待され、この効果によって第２回目よりも精度の高い位相誤差の補償が行われる。以下同様に、送信シンボルのレプリカを繰返し更新することで、より高い精度で位相雑音を補償することができる。

図１０は、位相誤差補償部１９ａを備えた本実施形態の搬送波再生装置１０ａにおける、受信シンボルの入力から出力データを得るまでの動作を一例として示すフロー図である。

図１０を参照すると、搬送波再生装置１０ａは、Ａ／Ｄ変換器１３から出力された受信シンボルを入力とする（ステップＣ１）。

補間フィルタ１５は、受信シンボル列中のパイロットシンボルのみを利用し、補間処理によって、パイロットシンボル間のペイロードシンボル中に含まれる位相誤差を推定する（ステップＣ２）。

次に、位相回転器１７は、１回目の位相誤差補償を行う（ステップＣ３）。

ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は位相誤差補償を行った受信シンボルをビット列にデマッピングし（ステップＣ４）、誤り訂正復号器３２は誤り訂正符号による誤り訂正を行う（ステップＣ５）。

位相誤差補償を行った回数ｋが予め設定した回数Ｔ以上である場合（ｋ、Ｔは正整数）、または、誤り訂正（ステップＣ５）ですべてのエラーの訂正に成功した場合、誤り訂正（ステップＣ５）されたデータを、搬送波再生装置１０ａの出力とする（ステップＣ６）。

一方、位相誤差補償を行った回数ｋが予め設定した回数Ｔよりも小さい場合、ＱＡＭシンボルマッピング部５１は誤り訂正（ステップＣ５）されたデータをＱＡＭシンボルにマッピングすることで送信シンボルのレプリカを作成する（ステップＣ７）。

次に、位相誤差検出器５２は、送信シンボルのレプリカをリファレンスシンボルとして、位相誤差を検出する（ステップＣ８）。

次に、ループフィルタ５３は、検出された位相誤差の高周波成分を除去する（ステップＣ９）。

次に、数値制御発振器５４は、高周波成分除去された位相誤差情報を変換して位相回転情報を生成する（ステップＣ１０）。

次に、位相回転器５５は、位相回転情報に応じてｋ＋１回目の位相誤差補償を行う（ステップＣ１１）。

なお、図７に示すように、ｋ＋１回目の位相誤差補償は、シンボル単位で見れば、位相誤差検出器５２による位相誤差の検出にフィードバックされる。

（実施形態３）
第３の実施形態に係る搬送波再生装置について、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係る搬送波再生装置１０ｂを備えた復調装置２０ｂの構成を一例として示すブロック図である。

図１１を参照すると、復調装置２０ｂにおいて、基準発振器１１、検波器１２、および、Ａ／Ｄ変換器１３については、第１の実施形態における復調装置２０（図１）と同一である。また、搬送波再生装置１０ｂにおいて、遅延回路１４、補間フィルタ１５、タップ係数生成措置１６、位相回転器１７、バッファ１８、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１、および、誤り訂正復号器３２についても、第１の実施形態に係る搬送波再生装置１０（図１）と同一である。

図１１を参照すると、位相誤差補償部１９ｂは、位相回転器６１、ＱＡＭシンボルマッピング部６２、位相誤差検出器６３、および、ローパスフィルタ６４を備える。

位相回転器６１は、バッファ１８を介して位相回転器１７の出力を入力し、後述のローパスフィルタ６４の出力を用いて位相を回転する。位相回転器６１の出力は、セレクタ３０を介して、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１へ入力される。

ＱＡＭシンボルマッピング部６２は、誤り訂正復号器３２の出力データから、当該出力データに対応する送信シンボル系列のレプリカを生成し、位相誤差検出器６３へ出力する。

位相誤差検出器６３は、バッファ１８の出力シンボルと、ＱＡＭシンボルマッピング部６２の出力シンボルの位相差を検出し、ローパスフィルタ６４へ出力する。

ローパスフィルタ６４は、位相誤差検出器６３の出力を平均化し、位相回転器６１へ出力する。

次に、搬送波再生装置１０ｂの動作について説明する。搬送波再生装置１０ｂにおいて、遅延回路１４、補間フィルタ１５、タップ係数生成装置１６、位相回転器１７、バッファ１８、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１、および、誤り訂正復号器３２については、第１の実施形態に係る搬送波再生装置１０（図１）と同一である。したがって、搬送波再生装置１０ｂへの受信シンボルの入力から、遅延回路１４、補間フィルタ１５、タップ係数生成部１６、および、位相回転器１７までの動作、ならびに、ＱＡＭシンボルデマッピング部６２および誤り訂正復号器３２の動作は、第１の実施形態に係る搬送波再生装置１０（図１）の動作と同一であるため、説明を省略する。

ＱＡＭシンボルマッピング部６２は、誤り訂正復号器３２の出力データをＱＡＭ方式における信号点にマッピングすることによって、送信シンボルのレプリカを生成する。ＱＡＭシンボルマッピング部６２は、第２の実施形態に係る搬送波再生装置１０ａ（図７）の位相誤差補償部１９ａに設けられたＱＡＭシンボルマッピング部５１と同一である。

位相誤差検出器６３は、第２の実施形態に係る搬送波再生装置１０ａ（図７）に設けられた位相誤差検出器５２と同様に、ＱＡＭシンボルマッピング部６２で生成された送信シンボルのレプリカを一方の入力とする。第２の実施形態においては、位相誤差検出器５２は、位相回転器５５の出力シンボルを他方の入力とする。本実施形態においては、位相誤差検出器６３は、補間フィルタ１５によって補正された受信シンボルを保持するバッファ１８の出力シンボルを他方の入力とする。

バッファ１８の出力シンボルを複素数αとし、ＱＡＭシンボルマッピング部６２が出力する送信シンボルのレプリカを複素数βとすると、位相誤差検出器６３の出力値は、第２の実施形態の場合と同様に、数式３によって表される。

図１２は、ローパスフィルタ６４の構成を一例として示すブロック図である。図１２を参照すると、ローパスフィルタ６４は、位相誤差検出器６３の出力を平均化する平均化フィルタ６５と、平均化フィルタ６５の出力値θを余弦関数値と正弦関数値の組（ｃｏｓ（θ）、ｓｉｎ（θ））に変換して出力するＲＯＭテーブル６６とを備える。

ＲＯＭテーブル６６の出力データは、位相回転器６１において、バッファ１８の出力シンボルの位相回転に使用される。位相回転器６１は、バッファ１８の出力シンボルをα´、平均化フィルタ６５の出力をθとすると、数式４に従って位相回転を行い、シンボルをαを出力する。

位相回転器６１によって、第２回目の位相誤差補償を適用した受信シンボルは、図７の搬送波再生装置１０ａと同様に、セレクタ３０、ＱＡＭシンボルデマッピング部３１を介して、誤り訂正復号器３２へ入力される。

誤り訂正復号器３２は、第２回目の誤り訂正復号を行い、送信ビット列を推定する。送信ビット列は、前回と同様の手順で、ＱＡＭシンボルマッピング部６２を通して位相誤差検出器６３に供給される。他方の入力は、バッファ１８から位相誤差検出器６３供給されるが、手順のみならず、バッファ１８から供給されるシンボル値も前回と同一である。

ＱＡＭシンボルマッピング部６２を通して供給される送信シンボルのレプリカ中に含まれるエラーが前回よりも低減されていると期待され、この効果によって第２回目よりも精度の高い位相誤差の補償が行われる。以下同様に、送信シンボルレプリカを繰返し更新することで、より高い精度で位相雑音を補償することができる。

図１３は、位相誤差補償部１９ｂを備えた本実施形態の搬送波再生装置１０ｂにおける、受信シンボルの入力から出力データを得るまでの動作を一例として示すフロー図である。

図１３を参照すると、搬送波再生装置１０ｂは、Ａ／Ｄ変換器１３から出力された受信シンボルを入力とする（ステップＤ１）。

補間フィルタ１５は、受信シンボル列中のパイロットシンボルのみを利用し、補間処理によって、パイロットシンボル間のペイロードシンボル中に含まれる位相誤差を推定する（ステップＤ２）。

次に、位相回転器１７は、１回目の位相誤差補償を行う（ステップＤ３）。

ＱＡＭシンボルデマッピング部３１は位相誤差補償を行った受信シンボルをビット列にデマッピングし（ステップＤ４）、誤り訂正復号器３２は誤り訂正符号による誤り訂正を行う（ステップＤ５）。

位相誤差補償を行った回数ｋが予め設定した回数Ｔ以上である場合（ｋ、Ｔは正整数）、または、誤り訂正（ステップＤ５）ですべてのエラーの訂正に成功した場合、誤り訂正（ステップＤ５）されたデータを、搬送波再生装置１０ｂの出力とする（ステップＤ６）。

一方、位相誤差補償を行った回数ｋが予め設定した回数Ｔよりも小さい場合、ＱＡＭシンボルマッピング部６２は誤り訂正（ステップＤ５）されたデータをＱＡＭシンボルにマッピングすることで送信シンボルのレプリカを作成する（ステップＤ７）。

次に、位相誤差検出器６３は、送信シンボルのレプリカをリファレンスシンボルとして、位相誤差を検出する（ステップＤ８）。

次に、ローパスフィルタ６４は、検出された位相誤差を平均化し、位相回転信号を生成する（ステップＤ９）。

次に、位相回転器６１は、位相回転信号を使って、ｋ＋１回目の位相誤差補償を行う（ステップＤ１０）。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明した。図示された構成は単なる一例であって、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

本発明に係る搬送波再生装置は、携帯端末装置、基幹無線装置を含むディジタル無線通信装置に対して好適に適用することができる。

なお、上記の特許文献等の先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０、１０ａ、１０ｂ 搬送波再生装置
１１、１２１、１３１ 基準発振器
１２、１２２、１３２ 検波器
１３、１２３、１３３ Ａ／Ｄ変換器
１４、１３４ 遅延回路
１５、１３５ 補間フィルタ
１６ タップ係数生成部
１７、５５、６１、１２４、１３６ 位相回転器
１８ バッファ
１９、１９ａ、１９ｂ 位相誤差補償部
２０、２０ａ、２０ｂ 復調装置
３０、４２、４５ セレクタ
３１、１２８、１３７ ＱＡＭシンボルデマッピング部
３２、１２９、１３８ 誤り訂正復号器
３４、４６、４７ 加算器
３５、４１、４４ レジスタ
３６、３８、３９、６６ ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）テーブル
４３、９１ 乗算器
５１、６２ ＱＡＭシンボルマッピング部
５２、６３ 位相誤差検出器（参照信号入力付き）
５３、１２６ ループフィルタ
５４、１２７ 数値制御発振器
６４ ローパスフィルタ
６５ 平均化フィルタ
１２５ 位相誤差検出器

Claims (12)

1. 受信シンボルに含まれるパイロットシンボルに基づいて前記受信シンボルの位相誤差を推定する補間フィルタと、
   前記補間フィルタにより推定された位相誤差に応じて前記受信シンボルの位相を回転して第１の出力シンボルとして出力する第１の位相回転器と、
   前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第２の出力シンボルとして出力する位相誤差補償部と、
   前記第１の出力シンボルに対応する第１のビット列を算出するとともに前記第２の出力シンボルに対応する第２のビット列を算出するＱＡＭシンボルデマッピング部と、
   前記第１のビット列におけるビットエラーを誤り訂正して出力する誤り訂正復号器と、を備え、
   前記位相誤差補償部は、前記誤り訂正後の前記第１のビット列を参照して前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償する、搬送波再生装置。
2. 前記第１の位相回転器から出力された前記第１の出力シンボルを一時的に保持するバッファを備え、
   前記位相誤差補償部は、前記バッファから出力された前記第１の出力シンボルの位相を回転して前記第２の出力シンボルを生成する第２の位相回転器を備える、請求項１に記載の搬送波再生装置。
3. 前記位相誤差補償部は、前記誤り訂正後のビット列に応じたシンボルを第３の出力シンボルとして生成するＱＡＭシンボルマッピング部を備える、請求項２に記載の搬送波再生装置。
4. 前記位相誤差補償部は、前記第１の出力シンボルおよび前記第２の出力シンボルの少なくともいずれか一方と前記第３の出力シンボルとの位相差を検出して、前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償する、請求項３に記載の搬送波再生装置。
5. 前記位相誤差補償部は、前記第２の出力シンボルと前記第３の出力シンボルとの位相差を検出する位相誤差検出器と、
   前記位相差に含まれる高周波成分を除去した後の前記位相差に基づいて位相回転量を算出する数値制御発振器と、を備え、
   前記第２の位相回転器は、前記バッファから出力された前記第１の出力シンボルの位相を前記位相回転量に応じて回転して前記第２の出力シンボルを生成する、請求項４に記載の搬送波再生装置。
6. 前記位相誤差補償部は、前記位相差に含まれる高周波成分を除去して前記数値制御発振器に出力するループフィルタを備える、請求項５に記載の搬送波再生装置。
7. 前記位相誤差補償部は、前記第１の出力シンボルと前記第３の出力シンボルとの位相差を検出する位相誤差検出器と、
   前記位相差を平均化して位相回転量を算出するローパスフィルタと、を備え、
   前記第２の位相回転器は、前記バッファから出力された前記第１の出力シンボルの位相を前記位相回転量に応じて回転して前記第２の出力シンボルを生成する、請求項４に記載の搬送波再生装置。
8. 前記補間フィルタは、前記パイロットシンボルを保持する複数のレジスタと、
   前記複数のレジスタと同数の複数の乗算器と、
   前記複数のレジスタと同数の複数の加算器と、を備えた有限インパルスレスポンス型フィルタである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の搬送波再生装置。
9. 前記補間フィルタは、位相雑音レベルおよび搬送波対雑音比に応じてタップ係数の初期値および前記タップ係数の更新時のステップ幅を決定するとともに、前記受信シンボルに含まれる前記パイロットシンボルの間隔と同一の回数だけ前記タップ係数を更新する、請求項８に記載の搬送波再生装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の搬送波再生装置を備える、準同期検波方式に基づく復調装置。
11. 受信シンボルに含まれるパイロットシンボルに基づいて前記受信シンボルの位相誤差を推定する工程と、
    推定した位相誤差に応じて前記受信シンボルの位相を回転して第１の出力シンボルとする工程と、
    前記第１の出力シンボルに対応する第１のビット列を算出する工程と、
    前記第１のビット列におけるビットエラーを誤り訂正する工程と、
    前記誤り訂正後の第１のビット列を参照して前記第１の出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第２の出力シンボルとする工程と、
    前記第２の出力シンボルに対応する第２のビット列を算出する工程と、
    前記第２のビット列におけるビットエラーを誤り訂正する工程と、を含む搬送波再生方法。
12. 前記誤り訂正後の第ｎのビット列（ｎは自然数）を参照して前記第ｎの出力シンボルに残留する位相誤差を補償して第（ｎ＋１）の出力シンボルとする工程と、
    前記第（ｎ＋１）の出力シンボルに対応する第（ｎ＋１）のビット列を算出する工程と、
    前記第（ｎ＋１）のビット列におけるビットエラーを誤り訂正する工程とを、
    ｎをインクリメントしつつｎが所定の数となるまで、または、誤り訂正においてすべてのエラーが訂正されるまで繰り返す、請求項１１に記載の搬送波再生方法。

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