WO2007007729A1

WO2007007729A1 - 無線受信装置

Info

Publication number: WO2007007729A1
Application number: PCT/JP2006/313709
Authority: WO
Inventors: Makoto Sasaki; Takashi Enoki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2007-01-18
Also published as: JPWO2007007729A1; US20090207945A1; EP1895695A1; JP4791468B2; US8027411B2

Abstract

　受信特性を向上する無線受信装置。無線受信装置（１５１）に、変調信号と当該変調信号の周波数と異なる周波数を持つパイロット信号とを含む無線信号を受信するアンテナ（１５２）と、アンテナ（１５２）にて受信した受信信号を２方向に分配する分配器（１５９）と、分配器（１５９）にて分配された一方の信号から前記パイロット信号に対応する信号成分を抽出するバンドパスフィルタ（１６０）と、分配器（１５９）にて分配された他方の信号に遅延を与える遅延補正器（１６２）と、バンドパスフィルタ（１６０）からの信号成分と遅延補正器（１６２）にて遅延が付加された前記他方の信号とを周波数乗算し且つ直交復調を行う直交復調器（１６３）と、直交復調器（１６３）の前段に設けられ、バンドパスフィルタ（１６０）からの信号成分に当該信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号を合成する合成器（１６５）とを設けた。

Description

無線受信装置

技術分野

[0001] 本発明は、無線受信装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、位相雑音特性に優れた無線システムを提供するために様々な方策が採られている。この従来の位相雑音特性に優れた無線システムの一例力特許文献 1 に記載されている。この無線システムでは、位相雑音特性を改善するために、図 1に示すローカル ·ノイズ ·キャンセラを具備して、る。

[0003] このローカル ·ノイズ ·キャンセラの動作を、図 1および図 2を参照して説明する。図 2 は、図 1に示すローカル ·ノイズ'キャンセラの各構成部分の周波数特性を示す特性図である。

[0004] 入力信号は、図 2 (A)に示すように、変調された IF信号 (BST— OFDM)とパイロット 'キャリア (PILOT)とが多重化されており、入力位相雑音 (太斜め線部分)が重畳されているものとする。

[0005] ここで、入力パイロット 'キャリアの周波数を f 、入力信号の周波数を f とし、入力

PLT sig

位相雑音を Θ (t)とすると、 f および f には、入力位相雑音 Θ (t)が重畳されて、る

PLT sig

ので、次のように示される。

f Z Θ (t)

PLT

f Z Θ (t)

sig

[0006] そして、入力信号 Aは、分配器 50で分配され、一方がパイロットブランチ、他方がシグナルブランチへと出力される。パイロットブランチでは、分配器 50で分配された一方の信号が、帯域通過フィルタ 51で帯域制限されて、パイロット 'キャリア成分のみが通過して抽出され、更にリミッタ増幅器 52でリミッタ増幅される。

[0007] この時、帯域通過フィルタ 51からの出力信号 Bおよびリミッタ増幅器 52からの出力信号 Cの周波数特性は、図 2 (B' C)に示すように、 IF信号成分は除去され、パイロット 'キャリア成分とそれに重畳された入力位相雑音 Θ (t)のみになる。 [0008] 二の時、帯域通過フィルタ 51では、遅延が発生し、この遅延時間をてとすると、

BPF1

入力パイロット 'キャリア周波数 f には、 _τ だけ遅延した入力位相雑音 0 (t— τ

PLT BPF1 Β

)が重畳されているので、次のように示される。

PF1

f Z Θ (t- τ )

PLT BPF1

[0009] 一方、シグナルブランチでは、局部発振器 60から局部発振信号 Dが出力される。ここで、局部発振器 60から出力される局部発振信号 Dの周波数特性は、図 2 (D)に示すように、局部発振周波数 (LO)の信号と、それに重畳された系内局発位相雑音である。

[0010] ここで、系内の局部発振信号周波数を f とし、系内の局部発振信号位相雑音を φ

LO

(t)とすると、系内の局部発振信号周波数 f には、系内の局部発振信号位相雑音 Φ

LO

(t)が重畳されているので、次のように示される。

f

LO ）

[0011] そして、シグナルブランチでは、分配器 50から出力された信号が、周波数変換器 6 1におヽて、局部発振器 60からの局部発振信号 Dで周波数変換 (乗算)されて信号 Eが出力される。

[0012] ここで、周波数変から出力される信号 Eの周波数特性は、図 2 (E)に示すように、入力信号 Aと局部発振信号 Dとの和成分と差成分とが存在する。よって、信号 E に含まれる各信号成分と重畳される位相雑音との関係は、次のようになる。

f -f Ζ Θ (t) - (t)

PLT LO

f f Z Θ (t) - (t)

sig LO

f +f Z Θ (t) + (t)

PLT LO

f +f Z Θ (t) + (t)

sig LO

[0013] そして、周波数変換された信号 Eは、帯域通過フィルタ 62で差成分のみが通過するように帯域制限されているので、帯域通過フィルタ 62から信号 Fとして出力され、信号 Fの周波数特性は、図 2 (F)に示されるように、 Eにおける和成分が除去されて差成分のみが存在する。

[0014] この時、帯域通過フィルタ 62では、遅延が発生し、この遅延時間を τ とすると、

BPF2

抽出される差成分に重畳される位相雑音には、 τ だけ遅延が発生し、信号 Fに含まれる各信号成分と重畳される位相雑音との関係は、次のようになる。

f -f Z Θ (t- τ ) - (t- τ )

PLT LO BPF2 BPF2

f -f Ζ θ (t- τ ) - (t- τ )

sig LO BPF2 BPF2

[0015] そして、信号 Fは、遅延補正器 63で、パイロットブランチの帯域通過フィルタ 51における遅延時間と等価になるように遅延が加えられ、信号 Gとして出力される。

[0016] ここで、帯域通過フィルタ 51の遅延時間 τ に対して、帯域通過フィルタ 62の遅

BPF1

延時間を τ とし、遅延補正器 63における遅延時間を Atとすると、

BPF2

τ = τ + At

BPFl BPF2

となるように、遅延補正器 63は、信号 Fに対して遅延 Atを加え、パイロットブランチとの遅延時間差を等価する。

[0017] その結果、信号 Gの周波数特性は変化せず、図 2(G)に示されるようになり、信号 G に含まれる各信号成分と重畳される位相雑音との関係は、位相雑音に遅延 Atが加わって次のようになる。

f -ί Ζ Θ (t- τ At) - (t- τ - At)

PLT LO BPF2- BPF2

f f Z Θ (t- τ - At) - (t- τ - At)

sig LO BPF2 BPF2

[0018] そして、シグナルブランチの信号 Gと、上記のリミッタ増幅器 52から出力されるパイロットブランチの信号 Cとが、周波数変 70で周波数変換 (乗算)されて、信号 Ηとして出力される。

[0019] ここで、周波数変翻 70から出力される信号 Ηの周波数特性は、図 2(H)に示すように、信号 Gと信号 Cとの和成分と差成分とが存在する。よって、信号 Ηに含まれる各信号成分と重畳される位相雑音との関係は、次のようになる。

f — (f -f )Ζ θ (t- τ )-{ Θ (t- τ -At)- (t- T -At)}

PLT PLT し O BPFl BPF2 BPF2

f — (f f )Z Θ (t- τ )-{ Θ (t- τ -At)- (t- T -At)}

PLT sig LO BPFl BPF2 BPF2

f + (f -f )Z Θ (t- τ )+{ 0 (t- T -At)- (t- T -At)}

PLT PLT し O BPFl BPF2 BPF2

f + (f f )Z Θ (t- τ )+{ 0 (t- T -At)- (t- T -At)}

— ― ― BPF2

[0020] ここで、上記のように遅延補正器 63は、

τ = τ + At

BPFl BPF2

となるように、遅延 Δ tをカ卩えてシグナルブランチとパイロットブランチとの遅延時間差を等価するので、式を整理すると次のようになる。

f Z (t- τ - A t)

LO BPF2

f 一（f 一 f ) Z (t- τ - A t)

LO sig PLT BPF2

2 X f f Z 2 X Θ (t- τ ) - (t- τ - A t)

PLT LO BPF1 BPF2

f + (f -f ) Z 2 X Θ (t- τ ) - (t- τ A t)

PLT sig LO BPF1 BPF2

[0021] ここで、差成分に着目すると、出力信号成分の周波数は、入力信号の周波数に関係なぐ系内の局部発振信号の周波数 (f )

LOであり、つまり一定である。また、パイロット 'キャリアに着目した場合の信号のサイドバンドは、入出力で反転する。

[0022] また、出力信号の位相雑音は、入力された位相雑音 θ (X)がキャンセルされ、代わりに系内の局部発振信号の位相雑音 Φ (X)となる。つまり、系内の局部発振信号の位相雑音 φ (X)が十分小さければ、入力された信号の位相雑音は、十分軽減されて出力されることがわかる。

[0023] そこで、周波数変で周波数変換された信号 Hは、帯域通過フィルタ 71で、差成分のみ、且つ信号成分のみが通過するように帯域制限されて信号 Iが出力され、信号 Iの周波数特性は、図 2 (1)に示されるように、 Ηにおける和成分及び差成分内のパイロット 'キャリア成分が除去されて差成分の信号成分のみが存在し、信号 Iに含まれる信号成分と重畳される位相雑音との関係は、次のようになる。

f 一（f 一 f ) Ζ (t- τ - A t)

LO sig PLT BPF2

[0024] 上記ローカル ·ノイズ ·キャンセラの周波数同期及び雑音除去の原理により、例えば入力信号に周波数偏差が生じていたとしても、局部発振器 60が発生する高い周波数精度で高い安定度を持つ局部発振周波数に従う周波数の出力信号が得られるので、入力信号の周波数偏差が解消できる。

[0025] また、出力信号の位相雑音は、入力信号に重畳されて、た位相雑音 θ )がキヤンセルされて、代わりに系内の局部発振信号の位相雑音 φ (X)のみとなるので、系内の局部発振信号の位相雑音 Φ (X)が十分小さければ、入力された信号の位相雑音は、十分軽減されて出力される。

特許文献 1 :特開 2002— 152158号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0026] し力しながら、従来の無線システムにおいては、局部発振器 60で発生する位相雑音 φ (X)はキャンセルされておらず、また、位相雑音は 20 * log (周波数の遁倍分)の割合で増加するので、局部発振器 60の周波数が高い場合には、位相雑音 φ )の影響により通信品質の劣化が生じる問題がある。

[0027] そこで本発明者らは、力かる問題を解決するために先の出願 (特開 2005— 31202 1)において、中心周波数に信号が載らない変調信号と前記中心周波数と同一の中心周波数を持つパイロット信号とが多重された無線信号を送信する無線送信装置と、中心周波数に信号が載らない変調信号と前記中心周波数と同一の中心周波数を持つパイロット信号とが多重された無線信号を受信するアンテナと、アンテナにて受信した受信信号を 2方向に分配する分配器と、分配器により分配された一方の信号力その中心周波数と同一の中心周波数を持つパイロット信号に対応する信号成分を抽出するバンドパスフィルタと、分配器により分配された他方の信号に遅延を与える遅延補正器と、バンドパスフィルタにより抽出された前記パイロット信号に対応する信号成分と遅延補正器にて遅延が付加された前記他方の信号とを周波数乗算し、かつ、直交復調を行う直交復調器とを具備する無線受信装置と、カゝらなる通信システムを提案した。

[0028] し力しながら、上記従来の無線システムおよび上記発明者らが提案した通信システムにおいては、受信信号のスペクトルは、伝搬環境が静特性の時には大きなピークとして現れるが、伝搬環境が動特性のときにはフージングの影響により、受信信号レベルが 10〜30dB程度劣化する場合がある。この場合には、パイロット信号の受信レベルも劣化することとなり、最悪の場合パイロット信号を抽出することができず、受信特性が劣化する可能性がある。

[0029] 本発明の目的は、受信特性を向上する無線受信装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0030] 本発明の無線受信装置は、変調信号と、当該変調信号の周波数と異なる周波数を持つパイロット信号とを含む無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナにて受信した受信信号を 2方向に分配する分配手段と、前記分配手段により分配された一方の信号から前記パイロット信号に対応する信号成分を抽出する抽出手段と、前記分配手段により分配された他方の信号に遅延を与える遅延付加手段と、前記抽出手段力もの信号成分と前記遅延付加手段にて遅延が付加された前記他方の信号とを周波数乗算し、かつ、直交復調を行う直交復調手段と、前記直交復調手段の前段に設けられ、前記抽出手段力ゝらの信号成分に当該信号成分と同じ周波数を持つ発振信号を合成する合成手段と、を具備する構成を採る。

発明の効果

[0031] 本発明によれば、受信特性を向上する無線受信装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]従来の無線システムが備えるローカル'ノイズ'キャンセラの構成を示すブロック図

[図 2]図 1のローカル ·ノイズ'キャンセラの各構成部分の周波数特性を示す特性図

[図 3]本発明の実施の形態 1に係る無線システムの構成を示すブロック図

[図 4]図 3の直交復調器における入力レベルと IQ出力レベルとの関係を示す図

[図 5]図 3の無線システムにおける各信号の周波数特性を示す特性図

[図 6]図 3の直交復調器における復調特性の説明に供する図

[図 7]図 3の無線システムにおける各信号の周波数特性を示す特性図

[図 8]図 3の無線システムにおける誤り特性の説明に供する図

[図 9]実施の形態 2に係る無線システムの構成を示すブロック図

[図 10]図 9の無線システムにおける誤り特性の説明に供する図

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

[0034] (実施の形態 1)

まず、本実施の形態に係る無線システムについて、図面を参照して説明する。

[0035] 図 3は、本実施の形態に係る無線システムの構成を示すブロック図である。図 3に示すように、無線システム 100は、無線送信装置 101および無線受信装置 151を備える。

[0036] この無線送信装置 101は、ベースバンド信号を生成する送信ベースバンド部 110と、そのベースバンド信号に所定の処理を施して RF信号として送信する送信部 120とを有する。

[0037] この送信ベースバンド部 110では、変調信号発生部 111は、変調信号を発生し、パィロット信号合成部 112に与える。なお、ここでは、変調信号をマルチキャリアの CD MAとして説明するが、周波数軸上の中心周波数部分に信号が載せられていないものであればどのような変調信号でも取り扱うことができ、例えば、 OFDM信号等でもよい。

[0038] このパイロット信号合成部 112は、変調信号発生部 111から受け取る変調信号 (M

-CDMA)と、パイロット信号発生部 113から受け取るパイロット信号 (PILOT)とを合成し、送信部 120へ与える。

[0039] なお、パイロット信号は、変調信号の周波数軸上の中心に位置するようにされており、パイロット信号の周波数を f とすると、 f =0[Hz]とされている。

PILOT PILOT

[0040] 一方、送信部 120では、局部発振部 121は、基準信号発振器 122から発せられる基準信号を用いて、局部発振信号を発生し直交変調器 123に与える。

[0041] 直交変調器 123は、局部発振部 121からの局部発振信号を用いて、上記送信べースバンド部 110のパイロット信号合成部 112から出力された変調信号とパイロット信号との合成信号を直交変調して、乗算器 124に与える。

[0042] 乗算器 124は、局部発振部 125から受け取る局部発振信号を用いて、直交変調器 123において直交変調された信号を無線信号へと変換する。この無線信号は、増幅器 126にて増幅された後に、アンテナ 127を介して送信される。なお、ここでは、局部発振部 125は、基準信号発振器 122から発せられる基準信号を用いて、局部発振信号を発生するものとし、局部発振部 121および局部発振部 125による局部発振信号の発生が同期している。

[0043] 一方、無線受信装置 151では、アンテナ 152は、無線送信装置 101から送信された無線信号を受信する。この受信された無線信号は、増幅器 153で増幅された後、乗算器 154に与えられる。 [0044] 乗算器 154は、局部発振部 155により発せられた局部発振信号を用いて、増幅器 153にて増幅された無線信号を周波数変換し、バンドパスフィルタ 156へ与える。なお、局部発振部 155は、基準信号発振器 157により発せられる基準信号を用いて、局部発振信号を発振する。

[0045] バンドパスフィルタ 156は、乗算器 154にて周波数変換された信号力も所望の周波数帯域の信号のみ抽出する。バンドパスフィルタ 156により抽出された信号は、増幅器 158にて増幅された後、分配器 159に与えられる。

[0046] 分配器 159は、バンドパスフィルタ 156から増幅器 158を介して受け取る信号を、変調信号ブランチおよびパイロットブランチという 2つのルートに分配する。

[0047] ノィロットブランチでは、バンドパスフィルタ 160は、分配器 159にて分配された信号からパイロット信号成分のみを抽出する。この抽出されたパイロット信号成分は、増幅器 161にて増幅された後、合成器 165に入力され、局部発振部 166から出力される局部発振信号と合成される。なお、局部発振部 166は基準信号発振器 157により発せられる基準信号を用いて、局部発振信号を出力する。

[0048] 合成器 165から出力されたパイロット信号成分と局部発振信号は、直交復調器 163 に入力される。

[0049] 一方、変調信号ブランチでは、遅延補正器 162は、パイロットブランチを通して直交復調器 163へ到達する信号と同期するように、分配器 159から受け取る信号を遅延させて直交復調器 163に与える。

[0050] 直交復調器 163は、パイロットブランチおよび変調信号ブランチ力も受け取る信号を乗算した後、直交復調して受信ベースバンド部 164に与える。

[0051] この直交復調器 163の Lo (ローカル)入力レベルに対する IQ出力レベルの関係を図 4に示す。図 4に示すように、 Lo入力レベルが十分大きい領域 Aの範囲では、直交復調器 163は、 IQ出力レベルが一定で復調可能となる。また、 Lo入力レベルが領域 Bの範囲になると直交復調器 163の IQ出力レベルは、劣化する。そして、 IQレベルが復調可能なレベル以下となる領域 Cの範囲では、直交復調器 163は、変調信号を復調することができない。なお、直交復調器 163のローカルにはパイロット信号が入力されるので、本実施の形態において Lo入力レベルとはパイロット信号成分の電力レベルのことを指す。パイロット信号成分の電力レベルが十分大き!/、レベルであれば、 Lo入力レベルは図 4の領域 Aとなり良好な受信特性が得られる。すなわち、理想的な電力レベルを持つパイロット信号成分であれば、良好な受信特性が得られる。しかしながらフェージングの影響によりパイロット信号成分の電力レベルが図 4の領域じの範囲になると復調することができず、受信特性が大幅に劣化することになる。

[0052] 次いで、無線システム 100の動作を、図 3乃至図 5を参照して説明する。

[0053] 図 5は、無線システム 100における各信号の周波数特性を示す特性図である。なお、図 5 (A)〜（I)は、図 3において対応するアルファベットが付加された部分の信号の周波数特性を示したものである。

[0054] 送信ベースバンド部 110から出力される変調信号とパイロット信号との合成信号 A は、図 5 (A)に示す周波数特性を持つ。なお、上述のとおり、ここでは、パイロット信号は、変調信号の周波数軸上の中心に位置するようにされており、パイロット信号の周波数を f とすると、 f =0[Hz]とされている。

PILOT PILOT

[0055] 合成信号 Aは、送信部 120で無線信号に周波数変換され、アンテナ 127から出力される。

[0056] アンテナ 127から出力された無線信号に含まれる変調信号の無線周波数 f と、パ

RF

ィロット信号の無線周波数 f は、以下のように表される。

RF— PILOT

f =f +f +f

RF CDMA Lol Lo2

f =f +f +f

RF_PIPOT PILOT Lol Lo2

[0057] なお、変調信号発生部 111で発生された変調信号の周波数を f

CDMA、局部発振部

125にて発振された局部発振信号の周波数を f 、局部発振部 121にて発振された

Lol

局部発振信号の周波数を f とする。

Lo2

[0058] ここで、送信部 120では、合成信号 Aは、直交変調器 123における局部発振部 12 1の位相雑音および乗算器 124における局部発振部 125の位相雑音が重畳されて、無線信号として出力される。また、アンテナ 127から出力されて力もアンテナ 152で受信される間の伝搬路においても、無線信号に位相雑音が重畳される。

[0059] よって、送信部 120および伝搬路で重畳される位相雑音の総和を Θ (t)とすると、アンテナ 152で受信される無線信号 Bは、図 5 (B)に示す周波数特性を持ち、次のように表される。

f Ζ Θ (t)

RF

f Z Θ (t)

RF— PILOT

[0060] アンテナ 152で受信された無線信号 Bは、増幅器 153にて増幅され、乗算器 154 で周波数変換される。ここで、局部発振部 155は、位相雑音 φ (t)を有するローカル信号を発振するので、このローカル信号は、図 5 (C)に示すような周波数特性を持ち、次のように表される。

f Z φ (t)

Lol

[0061] そのため、乗算器 154で周波数変換された信号には、局部発振部 155の位相雑音 φ (t)が重畳され、バンドパスフィルタ 156へ与えられる。

[0062] このバンドパスフィルタ 156のバンド幅は、乗算器 154で出力される差成分の周波数、すなわち、 f -f

RF Lolおよび f -f

RF_PILOT Lolが抽出されるように設定してある。そのため、増幅器 158から出力される信号 Dは、図 5 (D)に示す周波数特性を持ち、次のように表される。

f f Z Θ (t) - (t)

RF Lol

f -f Z Θ (t) - (t)

RF_PILOT Lol

[0063] 次いで、信号 Dは、分配器 159にて分配され、一方は変調信号ブランチ、他方はパィロットブランチへと出力される。

[0064] パイロットブランチでは、バンドパスフィルタ 160はパイロット信号成分のみを抽出するように設定されているので、バンドパスフィルタ 160は、分配された信号 Dからパイ口ット信号成分のみを抽出して増幅器 161へ出力する。このときパイロット信号成分は図 5 (E)に示す周波数特性を有する。

[0065] 増幅器 161から出力されたノィロット信号成分は、図 5 (F)に示す局部発振部 166 力も出力された信号と合成器 165にて合成され、直交復調器 163のローカル部に入力される。ここで局部発振部 166の出力周波数 f とパイロット信号成分の周波数と

Lo2

は同一とするので、 f =f -f となる。また、局部発振部 166は、位相雑音

Lo2 RF— PILOT Lol

φ (t)を有する。また、局部発振部 166の出力レベルを図 4の領域 Bの範囲のレベルにするものとする。 [0066] このとき、パイロット信号成分 Gには、バンドパスフィルタ 160、増幅器 161、および合成器 165を通過することで、遅延てが重畳される。そのため、合成器 165の出力信号 Gは、次のように表される。

f f Z Θ (t- τ ) - (t - τ )

RF— PILOT Lol 1 1

f -f Z (t)

RF— PILOT Lol

[0067] 一方、変調信号ブランチでは、信号 Dには、遅延補正器 162において、 A t= τ と

1 なるような遅延が重畳される。そのため、遅延補正器 162から出力される信号 Ηは、図 5 (H)に示すような周波数特性を持ち、次式のように表すことができる。

f -f Ζ Θ (t A t)— φ (t- A t)

RF Lol

[0068] そして、信号 Hと信号 Gとは、直交復調器 163にて、乗算された後、直交復調される。そのため、直交復調器 163から出力される信号 Iは、図 5 (1)に示すような周波数特性を持ち、次式で表すことができる。

(f 一 f ) 一（f 一 f )

RF Lol RF— PILOT Lol

Z Θ (t- τ ) - (t- τ ) - { Θ (t- A t) - (t- A t) }

(f f ) -f

RF Lol Lo2

Z Θ (t- τ ) - (t- τ )一 φ (t)

[0069] これを f = 0Hzおよび A t= τ という条件を用いて整理すると、次のようになる。

1

f Z Θ (t - τ ) - φ (t- τ ) - (t) · · · (2)

CDMA 1 1

[0070] すなわち、直交復調器 163は、式（1)で表される復調信号と、式（2)で表される復調信号という異なる位相雑音を有する 2つの信号を復調することができる。

[0071] ここでパイロット信号成分 Eの電力レベルが、図 4の領域 Aの範囲であれば、式（1) で表される復調信号が支配的となるので、復調される信号は式（1)で表される復調信号となる。

f Z 0

CDMA

[0072] これは、送信部 120、伝搬路および局部発振部 155において重畳される位相雑音が完全にキャンセルされて、変調信号発生部 111にて発生された変調信号が、無線受信装置 151にて復調されていることを意味する。図 6に示すコンスタレーシヨンの概念図で示すと、図 6 (A)に示すように理想値又はその近傍のシンボルを得ることができる。すなわち、パイロット信号成分 Eが理想的な電力レベルであれば、理想値又はその近傍のシンボルを得ることができる。

[0073] 一方、パイロット信号 Eのレベルが図 4の領域 Cの範囲であれば、式（2)で表される復調信号が支配的となるので、復調される信号は式（2)で表される復調信号となる。なお、パイロット信号成分の電力レベルが図 4の領域 Cのように低い場合の図 5に対応する図を図 7に示す。

[0074] これは、送信部 120、伝搬路および局部発振部 155、局部発振部 166において位相雑音が重畳されて、変調信号発生部 111にて発生された変調信号が、無線受信装置 151にて復調されていることを意味しており、通常のスーパーヘテロダイン方式を用いた場合と同じ位相雑音を有する復調信号を得ることができる。また、この時のコンスタレーシヨンは図 6 (C)となる。

[0075] また、パイロット信号 Eのレベルが図 4の領域 Bの範囲であれば、異なる位相雑音を有する 2つの復調信号が復調される。このときのコンスタレーシヨンは、図 6 (B)となる力誤差ベクトルの大きさは図 6 (C)よりも小さいことが分かる。

[0076] よって、直交復調器 163の Lo入力レベルに対する誤り率特性は、図 8に示すようになる。すなわち、 Lo入力レベルが大きいときには、 Lo入力にパイロット信号成分のみを用いたときと同等の特性となり、一方、 Lo入力レベルが小さいときには、局部発振部 166の局部発振信号のみを用いたときと同等の特性となる。すなわち、一般に用いられるスーパーヘテロダイン方式と同等以上の受信特性を実現することができる。なお、図 8においては、原点から縦軸方向に誤り率特性が悪化する方向にあり、原点力も横軸方向に Lo入力レベルは大きくなる。

[0077] このように実施の形態 1によれば、無線受信装置 151に、変調信号と当該変調信号の周波数と異なる周波数を持つパイロット信号とを含む無線信号を受信するアンテナ 152と、アンテナ 152にて受信した受信信号を 2方向に分配する分配器 159と、分配器 159にて分配された一方の信号から前記パイロット信号に対応する信号成分を抽出するバンドパスフィルタ 160と、分配器 159にて分配された他方の信号に遅延を与える遅延補正器 162と、バンドパスフィルタ 160からの信号成分と遅延補正器 162にて遅延が付加された前記他方の信号とを周波数乗算し且つ直交復調を行う直交復調器 163と、直交復調器 163の前段に設けられ、バンドパスフィルタ 160からの信号成分に当該信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号を合成する合成器 16 5とを設けた。

[0078] こうすることにより、ノィロット信号成分とパイロット信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号とを合成した信号と、遅延が付加された受信信号とを周波数乗算し且つ直交復調するので、パイロット信号成分の電力レベルが復調に利用することの困難なレベルであってもパイロット信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号を用いることができるため、フェージングなどの影響によりパイロット信号レベルが劣化しても、受信特性の大幅な劣化を防ぐことができ、受信特性を向上することができる。

[0079] そして、アンテナ 152にて受信する無線信号は、中心周波数に信号が載らない変調信号と前記中心周波数と同一の中心周波数を持つパイロット信号とを多重した多重信号である。

[0080] こうすることにより、受信する無線信号が中心周波数に信号が載らない変調信号と前記中心周波数と同一の中心周波数を持つパイロット信号とが多重されたものであるので、従来例に示すローカルノイズキャンセラのシグナルブランチにある局部発振部 60および周波数変が必要なくなるため、この局部発振部 60にて発生する局部発振信号に含まれる位相雑音がシグナルブランチの信号 (信号 F)に載らな、。そのため、系内で発生する位相誤差も完全に除去することができるので、位相雑音特性に優れた無線システムを実現することができる。

[0081] (実施の形態 2)

実施の形態 1においては、パイロットブランチにて抽出されたパイロット成分と、同じ周波数を持ちかつ抽出されたパイロット成分の電力レベルが低くても直交復調器 16 3にて従来の受信方式と同等以上の受信特性を得ることができる電力レベルを持つ局部発振信号とを合成器 165にて合成した後に直交復調器 163へ入力した。これに対して、実施の形態 2においては、抽出されたパイロット成分の電力レベルに応じて、局部発振信号を合成するかしな、かを切り換えるようにする。 [0082] 図 9は、本実施の形態に係る無線システムの構成を示すブロック図である。図 9に示すように無線システム 200は、無線送信装置 101および無線受信装置 251を備える。この無線受信装置 251は、方向性結合器 252と、電力レベル演算部 253と、スイツチ制御部 254と、スィッチ 255とを有する。

[0083] パイロットブランチのバンドパスフィルタ 160にて抽出されたパイロット信号成分は、増幅器 161にて増幅されたのち方向性結合器 252を介して合成器 165に入力される

[0084] 合成器 165と局部発振部 166との間には、スィッチ 255が配設されており、このスィツチ 255が閉じているときには、局部発振部 166の局部発振信号が合成器 165に入力される。なお、スィッチ 255は、スィッチ制御部 254の制御により開閉する。

[0085] 電力レベル演算部 253は、方向性結合器 252からのパイロット信号成分を入力し、その電力レベルを算出し、スィッチ制御部 254に出力する。

[0086] スィッチ制御部 254は、電力レベル演算部 253にて算出されたパイロット信号成分の電力レベルに応じて、スィッチ 255の開閉を制御する。

[0087] 次いで、無線システム 200の動作について説明する。なお実施の形態 1と同じ動作をする部分については、説明を省略する。

[0088] アンテナ 152で受信された無線信号 Bは、増幅器 153にて増幅され、乗算器 154 で周波数変換される。ここで、局部発振部 155は、位相雑音 φ (t)を有するローカル信号を発振するので、このローカル信号は、図 5 (C)に示すような周波数特性を持ち、次のように表される。

f Z φ (t)

Lol

[0089] そのため、乗算器 154で周波数変換された信号には、局部発振部 155の位相雑音 φ (t)が重畳され、バンドパスフィルタ 156へ与えられる。

[0090] このバンドパスフィルタ 156のバンド幅は、乗算器 154で出力される差成分の周波数、すなわち、 f -f および f -f が抽出されるように設定してある。その

RF Lol RF_PILOT Lol

ため、増幅器 158から出力される信号 Dは、図 5 (D)に示す周波数特性を持ち、次のように表される。

f f Z Θ (t) - (t) f -f Z Θ (t) - (t)

RF_PILOT Lol

[0091] 次いで、信号 Dは、分配器 159にて分配され、一方は変調信号ブランチ、他方はパィロットブランチへと出力される。

[0092] パイロットブランチでは、バンドパスフィルタ 160はパイロット信号成分のみを抽出するように設定されているので、バンドパスフィルタ 160は、分配された信号 Dからパイ口ット信号成分のみを抽出して増幅器 161へ出力する。増幅器 161の出力は方向性結合器 252を介して電力レベル演算部 253に入力され、電力レベル演算部 253にてパィロット信号成分の電力レベルが算出される。このパイロット信号成分の電力レベルにより、以下の動作が異なる。

[0093] 1)パイロット信号の電力レベルが図 4の領域 A、 Bに相当する場合

ノィロット信号の電力レベルが図 4の領域 Aおよび Bに相当する場合には、スィッチ制御部 254は、スィッチ 255が開くように制御する。なお、このとき局部発振部 166の電源も OFFにする制御を行ってもよぐこれにより省電力化を図ることができる。

[0094] このときノィロット信号成分は図 5 (E)に示す周波数特性を有する。方向性結合器 2 52から出力されたパイロット信号成分は、合成器 165を介して直交復調器 163の口一カル部に入力される。ここで信号 Gの周波数特性は、図 5 (E)と同じである。

[0095] このとき、パイロット信号成分 Eには、バンドパスフィルタ 160、増幅器 161、方向性結合器 252、および合成器 165を通過することで、遅延 τ が重畳される。そのため、

2

合成器 165の出力信号 Gは、次のように表される。

f f Z Θ (t- τ ) - (t- τ )

RF— PILOT Lol 2 2

[0096] 一方、変調信号ブランチでは、信号 Dには、遅延補正器 162において、 A t= τ 2となるような遅延が重畳される。そのため、遅延補正器 162から出力される信号 Ηは、図 5 (H)に示すような周波数特性を持ち、次式のように表すことができる。

f -f Ζ Θ (t A t)— φ (t- A t)

RF Lol

[0097] そして、信号 Gと信号 Fとは、直交復調器 163にて乗算された後、直交復調される。

そのため、直交復調器 163から出力される信号 Iは、図 5 (1)に示すような周波数特性を持ち、次式で表すことができる。

(f 一 f ) 一（f 一 f )

RF Lol RF PILOT Lol Z Θ (t- τ φ (t— τ )-{ Θ (t- At)- (t- At)}

(f f )-f

RF Lol Lo2

[0098] これを f =OHzおよび Δΐ= τ という条件を用いて整理すると、次のようになる。

OT 2

[0099] 二れは、送信部 120、伝搬路および局部発振部 155において重畳される位相雑音が完全にキャンセルされて、変調信号発生部 111にて発生された変調信号が、無線受信装置 151にて復調されていることを意味する。図 6に示すコンスタレーシヨンの概念図で示すと、図 6(A)に示すように理想値のシンボルを得ることができる。

[0100] 2)パイロット信号の電力レベルが図 4の領域 Cに相当する場合

パイロット信号の電力レベルが図 4の領域 Cに相当する場合には、スィッチ制御部 2 54は、スィッチ 255を閉じる制御を行う。なお、このとき増幅器 161の電源を OFFにする制御も同時に行ってよぐこれにより省電力化を図ることができる。

[0101] このときパイロット信号成分は図 7(E)に示す周波数特性を有する。方向性結合器 2 52から出力されたパイロット信号成分は、図 7(F)に示す局部発振部 166から出力された信号と合成器 165にて合成され、直交復調器 163のローカル部に入力される。ここで信号 Gの周波数特性は、図 7(F)と同じとなる。よって、合成器 165の出力信号 Gは、次のように表される。

f -f Ζ (t)

RF— PILOT Lol

[0102] 一方、変調信号ブランチでは、信号 Dには、遅延補正器 162において、 At= τ と

3 なるような任意の遅延が重畳される。そのため、遅延補正器 162から出力される信号 Ηは、図 7(H)に示すような周波数特性を持ち、次式のように表すことができる。

f -f Ζ Θ (t At)— φ (t- At)

RF Lol

[0103] そして、信号 Gと信号 Hとは、直交復調器 163にて乗算された後、直交復調される。

そのため、直交復調器 163から出力される信号 Gは、図 7(1)に示すような周波数特性を持ち、次式で表すことができる。

(f f )-f

RF Lol Lo2

Z Θ (t- τ ) - (t- τ ) - (t)

3 3

これを f =0Hzおよび At= τ 3という条件を用いて整理すると、次のようになる

PILOT f Z Θ (t- τ ) - (t- τ ) - (t)

CDMA 3 3

[0104] これは、送信部 120、伝搬路、局部発振部 155、および局部発振部 166において重畳される位相雑音が重畳されて、変調信号発生部 111にて発生された変調信号力無線受信装置 251にて復調されていることを意味しており、スーパーヘテロダイン方式を用いた場合と同 Cf立相雑音を有する復調信号を得ることができる。またこの時のコンスタレーシヨンは図 6 (C)となる。

[0105] 以上から、直交復調器 163の Lo入力レベルに対する誤り率特性は図 10のようになり、 Lo入力レベルが大き、ときには Lo入力にパイロット信号を用いたときと同等の特性となり、図 8に示した実施の形態 1の場合よりもさらに受信特性を改善することができる。

[0106] このように実施の形態 2によれば、無線受信装置 251に、変調信号と当該変調信号の周波数と異なる周波数を持つパイロット信号とを含む無線信号を受信するアンテナ 152と、アンテナ 152にて受信した受信信号を 2方向に分配する分配器 159と、分配器 159にて分配された一方の信号から前記パイロット信号に対応する信号成分を抽出するバンドパスフィルタ 160と、分配器 159にて分配された他方の信号に遅延を与える遅延補正器 162と、バンドパスフィルタ 160からの信号成分と遅延補正器 162にて遅延が付加された前記他方の信号とを周波数乗算し且つ直交復調を行う直交復調器 163と、直交復調器 163の前段に設けられ、バンドパスフィルタ 160からの信号成分に当該信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号を合成する合成器 16 5とを設け、さらに、バンドパスフィルタ 160からの信号成分の電力レベルを算出する電力レベル演算部 253と、前記算出した電力レベルに応じて、前記局部発振信号の合成器 165への入力を停止するスィッチ制御部 254と、を設けた。

[0107] こうすることにより、ノィロット信号成分とパイロット信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号とをパイロット信号成分の電力レベルに応じて合成した信号と、遅延が付加された受信信号とを周波数乗算し且つ直交復調するので、パイロット信号成分の電力レベルが復調に利用することの困難なレベルであってもパイロット信号成分に相当する周波数を持つ局部発振信号を用いることができるため、フェージングなどの影響によりパイロット信号レベルが劣化しても、受信特性の大幅な劣化を防ぐことができ、受信特性を向上することができる。

[0108] 本明細書は、 2005年 7月 11日出願の特願 2005— 202030に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0109] 本発明の無線受信装置は、受信特性を向上するものとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 変調信号と、当該変調信号の周波数と異なる周波数を持つパイロット信号とを含む無線信号を受信するアンテナと、

前記アンテナにて受信した受信信号を 2方向に分配する分配手段と、

前記分配手段により分配された一方の信号力も前記パイロット信号に対応する信号成分を抽出する抽出手段と、

前記分配手段により分配された他方の信号に遅延を与える遅延付加手段と、前記抽出手段力もの信号成分と前記遅延付加手段にて遅延が付加された前記他方の信号とを周波数乗算し、かつ、直交復調を行う直交復調手段と、

前記直交復調手段の前段に設けられ、前記抽出手段からの信号成分に当該信号成分と同じ周波数を持つ発振信号を合成する合成手段と、

を具備する無線受信装置。

[2] 前記抽出手段からの信号成分の電力レベルを算出する算出手段と、

前記算出した電力レベルに応じて、前記発振信号の前記合成手段への入力を停止する停止手段と、

を具備する請求項 1記載の無線受信装置。

[3] 前記アンテナにて受信する無線信号は、中心周波数に信号が載らない変調信号と前記中心周波数と同一の中心周波数を持つパイロット信号とを多重した多重信号である請求項 1記載の無線受信装置。