(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された搬送波帯信号の位相誤差を補正して復調するための方法であって、
前記搬送波帯信号を等価低域信号に変換し、
前記等価低域信号と複素係数とを複素乗算することにより検波信号を求め、
前記検波信号の複素振幅誤差を検出し、
前記複素振幅誤差を前記等価低域信号で複素除算することにより複素係数誤差を算出し、
前記複素係数誤差の低域成分を定数倍した複素数を前記複素係数から減じて新たな複素係数とし、
前記検波信号を復調データに変換することを特徴とする、復調方法。
【請求項２】
入力された搬送波帯信号の位相誤差を補正して復調するための方法であって、
前記搬送波帯信号を等価低域信号に変換し、
前記等価低域信号と複素係数とを複素乗算することにより検波信号を求め、
前記検波信号の複素振幅誤差を検出し、
前記複素振幅誤差に前記等価低域信号の複素共役を複素乗算することにより複素係数誤差に比例する値を算出し、
前記複素係数誤差に比例する値の低域成分を定数倍した複素数を前記複素係数から減じて新たな複素係数とし、
前記検波信号を復調データに変換することを特徴とする、復調方法。
【請求項３】
入力された搬送波帯信号の位相誤差を補正して復調する装置であって、
局部発振信号を発生する発振器と、
前記搬送波帯信号を前記局部発振信号を基に等価低域信号に変換する直交検波器と、
前記等価低域信号と複素係数とを複素乗算して検波信号を出力する複素乗算器と、
前記検波信号の複素振幅誤差を検出する振幅誤差検出手段と、
前記複素振幅誤差と前記等価低域信号とから複素係数誤差に比例した量を算出する係数誤差算出手段と、
前記係数誤差算出手段の出力を前記複素係数に変換するフィルタと、
前記検波信号を復調データに変換するデータ再生部とを備える、復調装置。
【請求項４】
前記係数誤差算出手段は、前記複素振幅誤差を前記等価低域信号で複素除算する複素除算器を含む、請求項３に記載の復調装置。
【請求項５】
前記係数誤差算出手段が、前記複素振幅誤差に前記等価低域信号の複素共役数を乗ずる複素乗算器を含む、請求項３に記載の復調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、搬送波帯信号を復調してデータを出力する復調方法および復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に復調装置では、入力された搬送波信号の位相誤差を打ち消す必要がある。この機能は、搬送波信号を等価低域信号という複素信号に変換した後、複素乗算により実現することができる。
【０００３】
以下、従来の復調装置について説明する。図４は、従来の復調装置の構成を示すブロック図である。図４において、この復調装置は、発振器１と、直交検波器２と、複素乗算器３と、位相誤差検出部５１と、フィルタ５２と、三角関数発生部５３と、データ再生部７とを備えている。
【０００４】
発振器１は、局部発振信号を発生する。直交検波器２は、入力された搬送波帯信号を、局部発振信号を基に等価低域信号に変換する。この等価低域信号は、搬送波帯信号のうち、局部発振信号との同相成分を表す振幅と、局部発振信号との直交成分を表す振幅とから構成される複素数である。複素乗算器３は、等価低域信号に複素係数を複素乗算することにより、等価低域信号の位相を補正し、検波信号を出力する。位相誤差検出部５１は、検波信号の位相と理想状態の信号点の位相とを比較して、位相誤差を出力する。フィルタ５２は、位相誤差から雑音成分を取り除き積分することにより、補正位相を出力する。三角関数発生部５３は、補正位相を上記複素係数に変換する。データ再生部７は、検波信号を判定してデータとするとともに、必要に応じて複素数に対応する２つの並列データ列を１つの直列データ列に変換して復調データを出力する。
【０００５】
上記図４の復調装置が行う動作を、ＱＰＳＫ変調方式を例にとり、具体的に説明する。局部発振信号の位相は、搬送波帯信号を発生した送信側の持つ位相と無関係であるから、直交検波器２の出力する等価低域信号を直交平面上に図示すると、図５のようになる。この等価低域信号は、伝送したいデータに応じて図５の実線（黒丸）で示した４つの信号点のうち１つをとる。これに対して破線（白丸）で示した４つの信号点は、伝送データに応じて送信側で与えた位相を示し、等価低域信号が送信側で与えた位相に対して角度φずれている。復調装置では、データを正確に再生するために、実線で示した信号点を角度φだけ逆回転させて破線で示した本来の信号点に補正する必要がある。複素乗算器３は、等価低域信号に回転を表す複素係数を乗じて、本来の信号点すなわち検波信号を作る。
【０００６】
今、複素乗算器３が出力する検波信号に位相誤差が残留しているとし、この検波信号を図６に示す。検波信号の信号点を実線（黒丸）で示し、送信側で与えた位相を図５と同じく破線（白丸）で示す。記号θで示したのが残留位相誤差であり、位相誤差検出部５１は、このθを直交座標系で表される検波信号から求める。フィルタ５２は、雑音の影響を除くためにθの変化の低周波成分を取り出すとともに、補正位相をマイナスθ方向に徐々に動かす。この徐々に動かす動作は、通常、積分により実現される。三角関数発生部５３は、補正位相に対して余弦関数と正弦関数とを発生し、両関数の組を複素係数として出力する。複素係数は、前述した複素乗算器３に供給され、位相の補正を行う。
【０００７】
複素乗算器３、位相誤差検出部５１、フィルタ５２、三角関数発生部５３で構成される制御ループにより、最終的には、検波信号に含まれる位相誤差が無くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の復調装置においては、位相誤差検出部５１において、複素数という直交座標系の信号から、位相という極座標系の信号を生成するため、逆三角関数の発生を必要とし、回路規模が大きくなるという問題点があった。また、この逆三角関数を直交座標系演算で近似しても、後の三角関数発生部５３において、複雑な回路または大きな数値テーブルを必要とし、回路規模が大きくなるという問題点があった。なお、これらの構成の演算精度を下げれば回路規模は小さくなるが、検波信号を正確に算出できなくなるため、復調データに誤りが増えるという問題点があった。
【０００９】
それ故に、本発明の目的は、復調データ誤り率特性を劣化させることなく、回路規模を小さくした復調装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、入力された搬送波帯信号の位相誤差を補正して復調するための方法であって、
搬送波帯信号を等価低域信号に変換し、
等価低域信号と複素係数とを複素乗算することにより検波信号を求め、
検波信号の複素振幅誤差を検出し、
複素振幅誤差を等価低域信号で複素除算することにより複素係数誤差を算出し、
複素係数誤差の低域成分を定数倍した複素数を複素係数から減じて新たな複素係数とし、
検波信号を復調データに変換することを特徴とする。
【００１１】
上記のように第１の発明では、検波信号の誤差を位相に変換することなく、すなわち逆三角関数や三角関数を用いずに、補正用の複素係数を求めるようにしている。従って、復調データ誤り率特性に劣化の無い高精度の復調装置を小さな回路規模で実現できる。また、検波信号の誤差を最小化する機能があるので、検波信号の振幅を自動的に規定値に保つ効果も合わせ持つ。
【００１２】
第２の発明は、入力された搬送波帯信号の位相誤差を補正して復調するための方法であって、
搬送波帯信号を等価低域信号に変換し、
等価低域信号と複素係数とを複素乗算することにより検波信号を求め、
検波信号の複素振幅誤差を検出し、
複素振幅誤差に等価低域信号の複素共役を複素乗算することにより複素係数誤差に比例する値を算出し、
複素係数誤差に比例する値の低域成分を定数倍した複素数を複素係数から減じて新たな複素係数とし、
検波信号を復調データに変換することを特徴とする。
【００１３】
上記のように第２の発明では、複素振幅誤差に等価低域信号の複素共役を複素乗算することにより、複素係数誤差に比例する値を算出し、この値を用いて新たな複素係数を求めるようにしている。一般的に、複素除算に比べて複素乗算は、簡単な演算過程で実現できるので、回路規模を第１の発明に比べてより一層簡素化できる。
【００１４】
第３の発明は、入力された搬送波帯信号の位相誤差を補正して復調する装置であって、
局部発振信号を発生する発振器と、
搬送波帯信号を局部発振信号を基に等価低域信号に変換する直交検波器と、
等価低域信号と複素係数とを複素乗算して検波信号を出力する複素乗算器と、検波信号の複素振幅誤差を検出する振幅誤差検出手段と、
複素振幅誤差と等価低域信号とから複素係数誤差に比例した量を算出する係数誤差算出手段と、
係数誤差算出手段の出力を複素係数に変換するフィルタと、
検波信号を復調データに変換するデータ再生部とを備えている。
【００１５】
上記第３の発明は、第１の発明と同様に、検波信号の誤差を位相に変換することなく、すなわち逆三角関数や三角関数を用いずに、補正用の複素係数を求めるようにしている。従って、復調データ誤り率特性に劣化の無い高精度の復調装置を小さな回路規模で実現できる。また、検波信号の誤差を最小化する機能があるので、検波信号の振幅を自動的に規定値に保つ効果も合わせ持つ。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、
係数誤差算出手段は、複素振幅誤差を等価低域信号で複素除算する複素除算器を含んでいる。
【００１７】
第５の発明は、第３の発明において、
係数誤差算出手段が、複素振幅誤差に等価低域信号の複素共役数を乗ずる複素乗算器を含んでいる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例に係る復調装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施例の復調装置は、発振器１と、直交検波器２と、複素乗算器３と、振幅誤差検出部４と、係数誤差算出部５と、フィルタ６と、データ再生部７とを備えている。フィルタ６は、図２に示すように、ローパスフィルタ６１と、定数乗算器６２と、減算器６３と、レジスタ６４とを含む。
【００１９】
発振器１は、局部発振信号を発生する。直交検波器２は、入力された搬送波帯信号を、局部発振信号を基に等価低域信号に変換する。この等価低域信号は、搬送波帯信号のうち、局部発振信号との同相成分を表す振幅と、局部発振信号との直交成分を表す振幅とから構成される複素数である。複素乗算器３は、等価低域信号に複素係数を複素乗算することにより、等価低域信号の位相を補正し、検波信号を出力する。振幅誤差検出部４は、検波信号の複素振幅と、理想状態の信号点の複素振幅とを比較して、複素振幅誤差を出力する。係数誤差算出部５は、複素振幅誤差と等価低域信号とから、複素係数の誤差に比例した量を計算して出力する。フィルタ６は、係数誤差算出部５の出力を複素係数に変換して、上記複素乗算器３に与える。データ再生部７は、検波信号を判定してデータとするとともに、必要に応じて複素数に対応する２つの並列データ列を、１つの直列データ列に変換して復調データを出力する。
【００２０】
以上の構成を有する本実施例の復調装置が行う動作を、ＱＰＳＫ変調方式を例にとり具体的に説明する。なお、発振器１、直交検波器２、複素乗算器３の動作は、従来の復調装置と同じなので、その説明を省略する。
【００２１】
今、複素乗算器３が出力する検波信号に位相誤差が残留しているとし、この検波信号を図３に示す。検波信号の信号点を実線（黒丸）で示し、送信側で与えた位相に対応する信号点を破線（白丸）で示す。記号Δｂで示したのが複素振幅誤差である。この複素振幅誤差Δｂは、検波信号の信号点と、送信側で与えた位相に対応する信号点のうちそれに最も近い信号点ｂとの差である。振幅誤差検出部４は、検波信号からｂを減算することにより、このΔｂを求める。係数誤差算出部５は、基本的には複素数である複素振幅誤差Δｂを、複素数である等価低域信号ａで複素除算することにより複素係数誤差を求める。
【００２２】
複素係数誤差を算出する動作をより詳しく説明する。検波信号は、理想的な信号点ｂと複素振幅誤差Δｂとの和で表されるが、複素振幅誤差Δｂを生じる原因は、複素乗算器３に入力される複素係数に誤差が含まれるためである。この複素係数を理想値ｃと誤差分Δｃとの和で表すと、検波信号は次式（１）で表される。
ｂ＋Δｂ＝（ｃ＋Δｃ）ａ  …（１）
【００２３】
複係数が理想値で検波信号に誤差を生じない場合は、検波信号は次式（２）で表される。
ｂ＝ｃａ  …（２）
【００２４】
上式（１）から上式（２）を減ずることにより、複素振幅誤差Δｂは、次式（３）で表される。
Δｂ＝Δｃ・ａ  …（３）
上式（３）からΔｃを求めるには、Δｂをａで複素除算すればよいことがわかる。
【００２５】
図２に示すように、フィルタ６におけるローパスフィルタ６１は、雑音の影響を除くために、複素係数誤差Δｃの低周波成分を取り出す。定数乗算器６２は、低周波成分に適当な定数ｋを乗算して、修正値ｋΔｃを出力する。この定数ｋは、修正値が過大になって複素係数の変化が不安定になるのを防ぐために、十分小さな値が選ばれる。減算器６３は、レジスタ６４が保持する複素係数ｃ＋Δｃから修正値ｋΔｃを減算して、新しい複素係数ｃ＋（１−ｋ）Δｃを求める。減算器６３の動作により複素係数がその誤差と逆方向に修正され、理想値ｃに近づくことになる。レジスタ６４は、ローパスフィルタ６１に次の複素係数誤差が入力された時点で、新しい複素係数を次の時点の複素係数として保持する。レジスタ６４の出力がフィルタ６の出力である。ここでは、ローパスフィルタ６１、定数乗算器６２、積分器（減算器６３およびレジスタ６４で構成される）の順に並べたが、これらはすべて線形演算を行うので、これらの順序は問わない。
【００２６】
フィルタ６が出力した複素係数は、前述した複素乗算器３に供給され、この複素乗算器３において位相の補正が行われる。
複素乗算器３、振幅誤差検出部４、係数誤差算出部５およびフィルタ６で構成される制御ループにより、最終的には、検波信号に含まれる位相誤差が無くなる。また、検波信号の信号点と、送信側で与えた位相に対応する信号点とから求められた複素振幅誤差を用いることにより、補正制御は、位相だけでなく振幅に対しても同時に行われるので、最終的には、検波信号の振幅が予め定められた信号点の振幅になる。
【００２７】
なお、係数誤差算出部５において、複素振幅誤差を等価低域信号で複素除算していたが、この代わりに複素振幅誤差に等価低域信号の複素共役を乗じてもよい。これは、係数誤差算出部５が出力する複素係数誤差は、その方向が正しければ制御ループが正しく動作することによる。さらに詳しく説明するために、次式（４）および（５）を示す。
Δｂ／ａ＝（Δｂ・ｃｏｎｊｇ（ａ））／｜ａ｜２    …（４）
Δｂ・ｃｏｎｊｇ（ａ）＝｜ａ｜２  ・（Δｂ／ａ）  …（５）
【００２８】
上式（４）および（５）において、前述のようにΔｂは複素振幅誤差、ａは等価低域信号を表し、ｃｏｎｊｇ（ａ）はａの複素共役を示す。式（４）は複素除算を書き換えたものであり、式（５）は式（４）から導出されるので、複素乗算結果が複素係数誤差Δｂ／ａに比例、すなわち方向が等しいことがわかる。複素除算の代わりに複素乗算を用いることにより、回路規模をさらに小さくすることができる。
【００２９】
以上はＱＰＳＫ変調方式を例にとり実施例を説明したが、本発明は、伝送データに応じて等価低域信号が定まる変調方式すべてに適用できることは明らかである。例えば、１６値ＱＡＭであれば、振幅誤差検出部４は、検波信号の信号点と、１６個の信号点のうちそれに最も近い信号点との差を求める。データ再生部は、１６種類のデータのうちいずれかを出力する。他の構成要素の動作は、ＱＰＳＫの場合と同じである。本発明は、前述のように検波信号の振幅を規定値に制御するので、１６ＱＡＭのような直交振幅変調信号の復調にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る復調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるフィルタ６の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図３】検波信号とその複素振幅誤差との説明図である。
【図４】従来の復調装置の構成を示すブロック図である。
【図５】等価低域信号とその位相誤差との説明図である。
【図６】検波信号とその位相誤差との説明図である。
【符号の説明】
１…発振器
２…直交検波器
３…複素乗算器
４…振幅誤差検出部
５…係数誤差算出部
６…フィルタ
７…データ再生部
６１…ローパスフィルタ
６２…定数乗算器
６３…減算器
６４…レジスタ
【図１】
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【図２】
0003568284.tif 000003
【図３】
0003568284.tif 000004
【図４】
0003568284.tif 000005
【図５】
0003568284.tif 000006
【図６】
0003568284.tif 000007