(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動符号化された変調信号を含む電波を受信するアンテナと、
前記電波をベースバンド信号へ変換するＲＦ変換部と、
前記ベースバンド信号をデジタル信号へ変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記デジタル信号に含まれるシンボルの受信タイミングを、所望の受信タイミングに同期させるタイミング同期部と、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から偶数番目のシンボルを検出する偶数シンボル検出部と、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から奇数番目のシンボルを検出する奇数シンボル検出部と、
前記偶数番目のシンボルについての偶数尤度と、前記奇数番目のシンボルについての奇数尤度とを算出し、連続して検出される偶数番目及び奇数番目のシンボルについての偶数尤度と奇数尤度とを乗算して尤度を算出する尤度算出部と、
前記尤度に基づいて前記変調信号の軟判定復号処理を行う軟判定復号処理部と
を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記尤度算出部は、前記尤度に基づいて尤度比を算出し、
前記軟判定復号処理部は、前記尤度比に基づいて軟判定復号処理を行うことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
差動符号化された変調信号を含むデジタル信号を受け取り、前記デジタル信号に含まれるシンボルの受信タイミングを、所望の受信タイミングに同期させるタイミング同期部と、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から偶数番目のシンボルを検出する偶数シンボル検出部と、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から奇数番目のシンボルを検出する奇数シンボル検出部と、
前記偶数番目のシンボルについての偶数尤度と、前記奇数番目のシンボルについての奇数尤度とを算出し、連続して検出される偶数番目及び奇数番目のシンボルについての偶数尤度と奇数尤度とを乗算して尤度を算出する尤度算出部と、
前記尤度に基づいて前記変調信号の軟判定復号処理を行う軟判定復号処理部と
を具備することを特徴とする復調装置。
【請求項４】
前記尤度算出部は、前記尤度に基づいて尤度比を算出し、
前記軟判定復号処理部は、前記尤度比に基づいて軟判定復号処理を行うことを特徴とする請求項３記載の復調装置。
【請求項５】
差動符号化された変調信号を含むデジタル信号を受け取り、前記変調信号を復調する復調装置で用いられる復調方法であって、
前記デジタル信号に含まれるシンボルの受信タイミングを、所望の受信タイミングに同期させ、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から偶数番目のシンボルを検出し、
前記偶数番目のシンボルについての第１の尤度を算出し、
前記受信タイミングを用い、次に供給されるデジタル信号から奇数番目のシンボルを検出し、
前記奇数番目のシンボルについての第２の尤度を算出し、
前記第１の尤度と第２の尤度とを乗算して第３の尤度を算出し、
前記第３の尤度に基づいて前記変調信号の軟判定復号処理を行うことを特徴とする復調方法。
【請求項６】
前記第３の尤度に基づいて尤度比を算出し、
前記尤度比に基づいて軟判定復号処理を行うことを特徴とする請求項５記載の復調方法。
【請求項７】
差動符号化された変調信号を含むデジタル信号を受け取り、前記変調信号を復調する復調装置で用いられる復調プログラムであって、
前記デジタル信号に含まれるシンボルの受信タイミングを、所望の受信タイミングに同期させる処理と、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から偶数番目のシンボルを検出する処理と、
前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から奇数番目のシンボルを検出する処理と、
前記偶数番目のシンボルについての偶数尤度と、前記奇数番目のシンボルについての奇数尤度とを算出する処理と、
連続して検出される偶数番目及び奇数番目のシンボルについての偶数尤度と奇数尤度とを乗算して尤度を算出する処理と、
前記尤度に基づいて前記変調信号の軟判定復号処理を行う処理と
を前記復調装置のコンピュータに実効させることを特徴とする復調プログラム。
【請求項８】
前記尤度に基づいて尤度比を算出する処理と、
前記尤度比に基づいて軟判定復号処理を行う処理と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項７記載の復調プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、差動符号化された変調信号を受信する受信装置と、この受信装置で用いられる復調装置と、これらの装置で用いられる復調方法及び復調プログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信技術が発達すると共に、無線通信技術は、様々な分野で適用されている。特に、移動体向けの需要は、目を見張るものがある。これらの移動体においては、フェージング等により位相変動及び振幅変動を伴う場合、又は、送受信機の発信器の位相ノイズによる位相変動が生じる場合がある。これらの位相変動は、デジタル変調信号の復調時の劣化要因と成り得る。そこで、フェージング等による復調時の劣化を軽減する方式として、差動符号化を利用した方式が提案されている。
【０００３】
π／４シフトＱＰＳＫ等の差動符号化された変調信号の復調には、遅延検波が適用される。基本的な遅延検波では、受信した変調信号と、１シンボル分遅延させた変調信号の複素共役とを複素乗算した後にシンボル判定を行う。
【０００４】
しかしながら、このような遅延検波による復調では、変調信号と遅延された変調信号の複素共役とを複素乗算するため、本質的な意味でＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）の劣化が生じる。ＣＮＲの劣化により、受信品質が劣化する。この問題は特に、受信環境が劣悪な場合において大きく顕在化することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３１００３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、遅延検波を利用して差動符号化された変調信号を復調しようとする場合、ＣＮＲの劣化が生じるという問題がある。
【０００７】
そこで、目的は、差動符号化された変調信号をＣＮＲの劣化を軽減した復調・復号を実現することが可能な受信装置と、この受信装置で用いられる復調装置と、これらの装置で用いられる復調方法及び復調プログラムとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、受信装置は、アンテナ、ＲＦ（Radio Frequency）変換部、アナログ−デジタル変換部、タイミング同期部、偶数シンボル検出部、奇数シンボル検出部、尤度算出部及び軟判定復号処理部を具備する。アンテナは、差動符号化された変調信号を含む電波を受信する。ＲＦ変換部は、前記電波をベースバンド信号へ変換する。アナログ−デジタル変換部は、前記ベースバンド信号をデジタル信号へ変換する。タイミング同期部は、前記デジタル信号に含まれるシンボルの受信タイミングを、所望の受信タイミングに同期させる。偶数シンボル検出部は、前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から偶数番目のシンボルを検出する。奇数シンボル検出部は、前記受信タイミングを用い、前記デジタル信号から奇数番目のシンボルを検出する。尤度算出部は、前記偶数番目のシンボルについての偶数尤度と、前記奇数番目のシンボルについての奇数尤度とを算出し、連続して検出される偶数番目及び奇数番目のシンボルについての偶数尤度と奇数尤度とを乗算して尤度を算出する。軟判定復号処理部は、前記尤度に基づいて前記変調信号の軟判定復号処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】π／４シフトＱＰＳＫでの送信シンボルと位相変化量との関係を示す図である。
【図３】図２のπ／４シフトＱＰＳＫのコンスタレーションを示す図である。
【図４】図３のコンスタレーションのうち偶数シンボルのコンスタレーションを示す図である。
【図５】図３のコンスタレーションのうち奇数シンボルのコンスタレーションを示す図である。
【図６】図１の復調装置が差動符号化された変調信号を復調する際の処理を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。図１における受信装置は、アンテナ１０、受信モジュール２０、周波数変換部３０、アナログ−デジタル変換部４０及び復調装置５０を具備する。
【００１２】
アンテナ１０は、外部から到来する電波を受信する。ここで、電波には、例えば、π／４シフトＱＰＳＫにより差動符号化された変調信号が含まれる。なお、以下では、π／４シフトＱＰＳＫで差動符号化された変調信号が電波に含まれる場合を例に説明するが、電波に含まれる信号は、π／２シフトＢＰＳＫ又はπ／８シフト８ＰＳＫ等により差動符号化されたものであっても構わない。
【００１３】
受信モジュール２０は増幅器を備え、アンテナ１０で受信された受信信号の電力を増幅する。ＲＦ変換部３０は、受信モジュール２０からの受信信号を所定の周波数のベースバンド信号に変換する。また、ＲＦ変換部３０は、このベースバンド信号に対して、フィルタ処置等の受信処理を行う。アナログ−デジタル変換部４０は、ＲＦ変換部３０からのベースバンド信号をデジタル信号へ変換する。
【００１４】
復調装置５０は、同期部５１、偶数シンボル検出部５２、奇数シンボル検出部５３、尤度算出部５４及び軟判定復号部５５を備える。
【００１５】
同期部５１は、周波数同期部５１１、位相同期部５１２及びタイミング同期部５１３を備える。周波数同期部５１１は、電波が空間中を伝搬することにより生じる周波数変動、及び、送受信装置の周波数偏差等を考慮して、デジタル信号の周波数を所望の周波数に同期させる。なお、周波数同期を行う手法についての制限はない。
【００１６】
位相同期部５１２は、周波数同期部５１１からのデジタル信号の位相を、所望の位相に同期させる。
【００１７】
タイミング同期部５１３は、位相同期部５１２からのデジタル信号に含まれる受信シンボルを検出するタイミングを、所望の受信タイミングに同期させる。ここで、タイミングの同期は、ＭＡＭ（Maximum Amplitude Method）、ＷＤＭ（Waveform Differential Method）等の手法を適用して行う。あるいは、これらの手法とＰＬＬ（Phase Lock Loop）等を組み合わせても構わない。なお、タイミングを同期させる際に用いる手法は、これらに限定される訳ではない。
【００１８】
偶数シンボル検出部５２は、タイミング同期部５１３からのデジタル信号を、タイミング同期部５１３で同期された受信タイミングに従ってサンプリングし、偶数番目のシンボル（以下、偶数シンボルと称する。）を検出する。
【００１９】
奇数シンボル検出部５３は、タイミング同期部５１３からのデジタル信号を、タイミング同期部５１３で同期された受信タイミングに従ってサンプリングし、奇数番目のシンボル（以下、奇数シンボルと称する。）を検出する。
【００２０】
ここで、偶数シンボルと奇数シンボルとについて説明する。ｎ番目の位相φｎは、
φｎ＝φｎ−１＋ｄφ                        （１）
と表される。ただし、φｎ−１はｎ−１番目の位相を表し、ｄφはｎ−１番目の位相からｎ番目の位相への位相変化量を表す。送信シンボルと位相変化量との関係を図２に示す。図２により、π／４シフトＱＰＳＫによる変調信号ｓ（ｎ）は、
ｓ（ｎ）＝ｅｘｐ（ｊφｎ）                （２）
と表される。式（２）で表される変調信号ｓ（ｎ）のコンスタレーションは図３となる。図３に示すように、π／４シフトＱＰＳＫによる変調信号の送信ビット数は２ビットであるにも係わらず、コンスタレーションは８ＰＳＫによる変調信号かのようなシンボル配置となる。
【００２１】
ここで、図２によれば、送信シンボル間の位相変化量の相対位相差は、π／２［ｒａｄ］である。また、位相変化量の任意の２つを加算するとπ／２［ｒａｄ］の整数倍である。この性質を利用すると、図３で示すコンスタレーションは、偶数シンボルと奇数シンボルとに分けて、それぞれ図４及び図５で示すコンスタレーションで表すことが可能となる。つまり、偶数シンボル及び奇数シンボル毎にＱＰＳＫ相当のコンスタレーションとなる。これは、送信シンボルが、１シンボル２ビットであるから妥当な変換結果である。なお、本実施形態では、図４を偶数シンボルとし、図５を奇数シンボルとしたが、どちらのコンスタレーションを偶数シンボル又は奇数シンボルとするかは、復調装置５０の初期設定により定められるものとする。
【００２２】
尤度算出部５４は、偶数シンボル検出部５２で検出された偶数シンボルと、奇数シンボル検出部５３で検出された奇数シンボルとから尤度を算出する。偶数シンボル検出部５２からの検出信号をｓｅ（ｍ）とし、奇数シンボル検出部５３からの検出信号をｓｏ（ｍ）とすると、検出信号ｓｅ（ｍ）の尤度と、検出信号ｓｏ（ｍ）の尤度とは、
【数１】
0005606365.tif 000002
【００２３】
と表される。ここで、ＬＳＢ（Least Significant Bit）は１桁目のビットを示し、ＭＳＢ（Most Significant Bit）は２桁目のビットを示す。また、Ｓｋは、ビット情報０又は１に対応する対象のシンボル点を示す。尤度λは、ＱＰＳＫ相当の場合には、要素が４のベクトルとなる。
【００２４】
尤度算出部５４は、偶数番目のＭＳＢについての尤度のうち小さい尤度を選択し、λｅＭＳＢと定義する。そして、尤度算出部５４は、尤度λｅＭＳＢがビット情報０に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｅＭＳＢの符号をプラスとする。また、尤度λｅＭＳＢがビット情報１に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｅＭＳＢの符号をマイナスとする。
【００２５】
同様に、尤度算出部５４は、奇数番目のＭＳＢについての尤度のうち小さい尤度を選択し、λｏＭＳＢと定義する。そして、尤度算出部５４は、尤度λｏＭＳＢがビット情報０に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｏＭＳＢの符号をプラスとする。また、尤度λｏＭＳＢがビット情報１に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｏＭＳＢの符号をマイナスとする。
【００２６】
また、尤度算出部５４は、偶数番目のＬＳＢについての尤度のうち小さい尤度を選択し、λｅＬＳＢと定義する。そして、尤度算出部５４は、尤度λｅＬＳＢがビット情報０に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｅＬＳＢの符号をプラスとする。また、尤度λｅＬＳＢがビット情報１に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｅＬＳＢの符号をマイナスとする。
【００２７】
同様に、尤度算出部５４は、奇数番目のＭＳＢについての尤度のうち小さい尤度を選択し、λｏＬＳＢと定義する。そして、尤度算出部５４は、尤度λｏＬＳＢがビット情報０に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｏＬＳＢの符号をプラスとする。また、尤度λｏＬＳＢがビット情報１に対応する対象のシンボル点とのものである場合、尤度λｏＬＳＢの符号をマイナスとする。
【００２８】
尤度算出部５４は、連続して検出される偶数シンボル及び奇数シンボルについての尤度λｅＭＳＢ，λｅＬＳＢ，λｏＭＳＢ，λｏＬＳＢから
【数２】
0005606365.tif 000003
【００２９】
を行い、ＭＳＢについての尤度λＭＳＢと、ＬＳＢについての尤度λＬＳＢとを算出する。尤度算出部５４は、算出した尤度λＭＳＢ，λＬＳＢを軟判定復号部５５へ出力する。
【００３０】
具体的には、尤度λｅＭＳＢ，λｏＭＳＢが共にビット情報０に対応する場合、尤度λＭＳＢは、ビット情報０に対応するものとなる。また、尤度λｅＭＳＢ，λｏＭＳＢがそれぞれビット情報１及び０に対応する場合、尤度λＭＳＢは、ビット情報１に対応するものとなる。また、尤度λｅＭＳＢ，λｏＭＳＢがそれぞれビット情報０及び１に対応する場合、尤度λＭＳＢは、ビット情報１に対応するものとなる。また、尤度λｅＭＳＢ，λｏＭＳＢが共にビット情報１に対応する場合、尤度λＭＳＢは、ビット情報０に対応するものとなる。なお、この具体例は、尤度λＬＳＢについても同様である。
【００３１】
差動符号化された変調信号を復号するために遅延検波を適用する際には、受信信号と遅延検波した信号との排他的論理和を取って後段へ信号を出力している。本実施形態では、尤度λＭＳＢ，λＬＳＢを乗算することで、この排他的論理和と等価の処理を行うようにしている。
【００３２】
軟判定復号部５５は、差動復号された尤度に対して、送信側の符号化方式に対応した軟判定復号処理を施す。軟判定復号処理の一例として、軟判定リード・ソロモン復号等が挙げられる。
【００３３】
次に、以上のように構成された受信装置による復号処理を詳細に説明する。
【００３４】
図６は、本実施形態に係る復調装置５０が差動符号化された変調信号を復調する際の処理を示すシーケンス図である。
【００３５】
まず、同期部５１は、アナログ−デジタル変換部４０からのデジタル信号を所望の周波数、位相及び受信タイミングに同期させる（Ｓ６１）。同期部５１は、同期させたデジタル信号を、偶数シンボル検出部５２へ出力する。
【００３６】
偶数シンボル検出部５２は、同期部５１からのデジタル信号から偶数シンボルｓｅ１を検出する（Ｓ６２）。偶数シンボル検出部５２は、検出した偶数シンボルｓｅ１を尤度算出部５４へ出力する。
【００３７】
続いて、同期部５１は、アナログ−デジタル変換部４０から次に供給されるデジタル信号を、所望の周波数、位相及び受信タイミングに同期させる（Ｓ６３）。同期部５１は、同期させたデジタル信号を、奇数シンボル検出部５３へ出力する。
【００３８】
奇数シンボル検出部５３は、同期部５１からのデジタル信号から奇数シンボルｓｏ１を検出する（Ｓ６４）。奇数シンボル検出部５３は、検出した奇数シンボルｓｏ１を尤度算出部５４へ出力する。なお、本実施形態では、まずデジタル信号が偶数シンボル検出部５２へ供給され、偶数シンボルｓｅ１が検出される場合を例に説明したが、奇数シンボル検出部５３に先にデジタル信号が供給され、奇数シンボルｓｏ１が検出されるようにしても構わない。
【００３９】
尤度算出部５４は、偶数シンボルｓｅ１と奇数シンボルｓｏ１とから、尤度λＭＳＢ１，λＬＳＢ１を算出する（Ｓ６５）。尤度算出部５４は、算出した尤度λＭＳＢ１，λＬＳＢ１を軟判定復号部５５へ出力する。
【００４０】
軟判定復号部５５は、尤度λＭＳＢ１，λＬＳＢ１に対して軟判定復号処理を行う（Ｓ６６）。
【００４１】
続いて、同期部５１は、アナログ−デジタル変換部４０から供給される次のデジタル信号を所望の周波数、位相及び受信タイミングに同期させる（Ｓ６７）。同期部５１は、同期させたデジタル信号を、偶数シンボル検出部５２へ出力する。
【００４２】
偶数シンボル検出部５２は、同期部５１からのデジタル信号から偶数シンボルｓｅ２を検出する（Ｓ６８）。偶数シンボル検出部５２は、検出した偶数シンボルｓｅ２を尤度算出部５４へ出力する。
【００４３】
尤度算出部５４は、偶数シンボルｓｅ２と奇数シンボルｓｏ１とから、尤度λＭＳＢ２，λＬＳＢ２を算出する（Ｓ６９）。尤度算出部５４は、算出した尤度λＭＳＢ２，λＬＳＢ２を軟判定復号部５５へ出力する。
【００４４】
軟判定復号部５５は、尤度λＭＳＢ２，λＬＳＢ２に対して軟判定復号処理を行う（Ｓ６１０）。
【００４５】
続いて、同期部５１は、アナログ−デジタル変換部４０から供給される次のデジタル信号を所望の周波数、位相及び受信タイミングに同期させる（Ｓ６１１）。同期部５１は、同期させたデジタル信号を、奇数シンボル検出部５３へ出力する。
【００４６】
奇数シンボル検出部５３は、同期部５１からのデジタル信号から奇数シンボルｓｏ２を検出する（Ｓ６１２）。奇数シンボル検出部５３は、検出した奇数シンボルｓｏ２を尤度算出部５４へ出力する。
【００４７】
尤度算出部５４は、偶数シンボルｓｅ２と奇数シンボルｓｏ２とから、尤度λＭＳＢ３，λＬＳＢ３を算出する（Ｓ６１３）。尤度算出部５４は、算出した尤度λＭＳＢ３，λＬＳＢ３を軟判定復号部５５へ出力する。
【００４８】
軟判定復号部５５は、尤度λＭＳＢ３，λＬＳＢ３に対して軟判定復号処理を行う（Ｓ６１４）。復調装置５０は、Ｓ６７〜Ｓ６１４の処理を繰り返すことで、差動符号化された変調信号を復調する。
【００４９】
以上のように、上記実施形態では、差動符号化された変調信号のコンスタレーションの変化を利用し、偶数番目のシンボルと、奇数番目のシンボルとをそれぞれ区別して検出する。そして、偶数シンボル及び奇数シンボルのそれぞれから尤度を算出し、それぞれの尤度を掛け合わせて尤度λＭＳＢ，λＬＳＢを算出するようにしている。このように、偶数シンボルの尤度と、奇数シンボルの尤度とを掛け合わせることにより、受信信号と、遅延検波された信号とを排他的論理和により加算するのと等価な結果が得られることとなる。また、本実施形態に係る復調装置５０では、受信信号の遅延検波を行っていないため、従来のようなＣＮＲの劣化を生じることはない。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る受信装置によれば、差動符号化された変調信号をＣＮＲの劣化を軽減した復調・復号を実現することができる。なお、本実施形態に係る受信装置を用いれば、π／４シフトＱＰＳＫ変調信号を復調する際に、従来方式と比較して少なくとも３ｄＢのＣＮＲの改善が得られる。
【００５１】
なお、上記実施形態では、尤度算出部５４は、尤度λＭＳＢ，λＬＳＢを算出する例について説明している。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えは、尤度算出部５４は、尤度λＭＳＢ，λＬＳＢに基づいて、尤度比（ＬＬＲ：Log-Likelihood Ratio）を算出し、算出したＬＬＲを検出部４６へ出力するようにしても構わない。このときの差動復号処理の例としては、軟判定ビタビ復号等が挙げられる。
【００５２】
以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０…アンテナ
２０…受信モジュール
３０…ＲＦ変換部
４０…アナログ−デジタル変換部
５０…復調装置
５１…同期部
５１１…周波数同期部
５１２…位相同期部
５１３…タイミング同期部
５２…偶数シンボル検出部
５３…奇数シンボル検出部
５４…尤度算出部
５５…軟判定復号部
【図１】
0005606365.tif 000004
【図２】
0005606365.tif 000005
【図３】
0005606365.tif 000006
【図４】
0005606365.tif 000007
【図５】
0005606365.tif 000008
【図６】
0005606365.tif 000009