(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する受信手段と、受信した無線信号の位相をシンボルパターン間の全ての位相差で回転してシンボルパターン分の推定候補信号を作成する推定候補生成手段と、各推定候補信号を最も近いシンボルパターンの位相と振幅に補償する補償手段と、補償した各推定候補信号を誤り訂正復号する復号手段と、誤り訂正復号した推定候補信号から誤りを検出する検出手段と、誤りが発生しなかった推定候補信号の誤り訂正復号結果を受信データとして選択する選択手段と、を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記補償手段は、各象限の信号について信号点配置の直交座標の軸との距離が等しくなるように位相を補償することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記補償手段は、複数の信号の座標を観測し、座標の最も分布する座標を信号の座標としてシンボルパターンの位相と振幅に補償することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
受信信号の位相を変化させて前記推定候補生成手段に出力する適応フィルタ手段と、前記選択手段において選択された信号と受信信号との位相差がなくなるように前記フィルタ手段の位相変化量を制御する適応制御手段と、を具備し、前記選択手段は、前記位相差がなくなった時に選択された信号を正しく受信できた信号とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置。
【請求項５】
受信した無線信号の位相をシンボルパターン間の全ての位相差で回転してシンボルパターン分の推定候補信号を作成し、各推定候補信号を最も近いシンボルパターンの位相と振幅に補償し、補償した各推定候補信号を誤り訂正復号し、誤り訂正復号した推定候補信号から誤りを検出し、誤りが発生しなかった推定候補信号の誤り訂正復号結果を受信データとして選択することを特徴とするブラインド受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信装置及びブラインド受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データの伝送方法としては、同期検波と遅延検波がある。同期検波はパイロットで信号の位相や振幅の基準を通知することで、遅延検波に比べて良好な性能が得られる。
【０００３】
また、ダイバーシチの最大比合成や合成型ハイブリッドＡＲＱやＣＤＭＡのＲＡＫＥ受信などにはパイロットは必須である。よって、同期検波においては、必ずパイロットと言うオーバーヘッドが必要となる。
【０００４】
また、遅延検波においても、最初の１シンボルは受信基準用であるために、オーバーヘッドとなる。更に、パイロットが時間分割で挿入されていると、回線変動の早さによってはその挿入頻度が相当多くなって、更にオーバーヘッドを増加させる。
【０００５】
ブラインドで受信する方法としては特許文献１に記載の方法がある。しかしながら、この方法では、搬送波信号の位相のずれをブラインドで補償することができるが、変調した信号がシンボルパターンのいずれに対応するかを判定することができない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３５５１８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の装置においては、受信信号の検波をおこなうためにパイロット信号が必要になり、パイロット信号を伝送する分、伝送容量が減少し、スループットが低下するという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことのできる受信装置及びブラインド受信方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、無線信号を受信する受信手段と、受信した無線信号の位相をシンボルパターン間の全ての位相差で回転してシンボルパターン分の推定候補信号を作成する推定候補生成手段と、各推定候補信号を最も近いシンボルパターンの位相と振幅に補償する補償手段と、補償した各推定候補信号を誤り訂正復号する復号手段と、誤り訂正復号した推定候補信号から誤りを検出する検出手段と、誤りが発生しなかった推定候補信号の誤り訂正復号結果を受信データとして選択する選択手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、受信信号からシンボルパターン間の位相差に位相を変化させた候補信号を作成し、候補信号を復調した結果の中で誤りが発生してない信号を正しく受信した信号として選択することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００１１】
本発明の受信装置は、前記補償手段は、各象限の信号について信号点配置の直交座標の軸との距離が等しくなるように位相を補償する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、各象限の信号について信号点配置の直交座標の軸との距離が等しくなるように位相を補償することにより、信号の座標をシンボルパターンの座標に収束させることができ、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００１３】
本発明の受信装置は、前記補償手段は、複数の信号の座標を観測し、座標の最も分布する座標を信号の座標としてシンボルパターンの位相と振幅に補償する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、座標の最も分布する座標を信号の座標としてシンボルパターンの位相と振幅に補償することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００１５】
本発明の受信装置は、受信信号の位相を変化させて前記推定候補生成手段に出力する適応フィルタ手段と、前記選択手段において選択された信号と受信信号との位相差がなくなるように前記フィルタ手段の位相変化量を制御し、適応制御手段と、を具備し、前記選択手段は、前記位相差がなくなった時に選択された信号を正しく受信できた信号とする構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、適受信信号を適応フィルタに通し、フィルタ出力を仮判定し、それとフィルタ出力の誤差が小さくなるように、適応的にフィルタのタップ係数を修正することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００１７】
本発明のブラインド受信方法は、受信した無線信号の位相をシンボルパターン間の全ての位相差で回転してシンボルパターン分の推定候補信号を作成し、各推定候補信号を最も近いシンボルパターンの位相と振幅に補償し、補償した各推定候補信号を誤り訂正復号し、誤り訂正復号した推定候補信号から誤りを検出し、誤りが発生しなかった推定候補信号の誤り訂正復号結果を受信データとして選択するようにした。
【００１８】
この方法によれば、受信信号からシンボルパターン間の位相差に位相を変化させた候補信号を作成し、候補信号を復調した結果の中で誤りが発生してない信号を正しく受信した信号として選択することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、受信信号からシンボルパターン間の位相差分ずつに位相を変化させた複数の候補信号を作成し、この候補信号を復調した結果の中で誤りが発生してない信号を正しく受信した信号として選択して、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことである。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る送信装置と受信装置の構成を示すブロック図である。図１の送信装置１００は、誤り訂正ビット付加部１０１と、誤り訂正符号化器１０２と、変調器１０３と、無線送信部１０４とから主に構成される。
【００２２】
誤り訂正ビット付加部１０１は、送信データに誤り訂正ビットを付加して誤り訂正符号化器１０２に出力する。誤り訂正符号化器１０２は、送信データに誤り訂正符号化を施して変調器１０３に出力する。変調器１０３は、送信データを変調して無線送信部１０４に出力する。本実施の形態ではＱＰＳＫ変調を行う例について説明する。
【００２３】
無線送信部１０４は、送信データの周波数をベースバンド周波数から無線周波数に変換し、変換した信号を通信相手に送信する。ここで送信される送信データには位相及び振幅を補償する場合の基準となるパイロット信号が付加されていない。
【００２４】
このパイロット信号が付加されていない送信データを受信側でブラインド受信する。図１の受信装置１５０は、無線受信部１５１と、回線推定候補生成器１５２と、位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４と、誤り訂正復号化器１５４−１〜１５４−４と、誤り検出器１５５−１〜１５５−４と、選択器１５６とから主に構成される。
【００２５】
無線受信部１５１は、送信装置１００から送信されたパイロット信号が付加されてない信号を受信し、受信した信号を回線推定候補生成器１５２に出力する。
【００２６】
回線推定候補生成器１５２は、信号の位相をシンボルパターン間の位相差で変化させた候補信号を作成して位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４に出力する。
【００２７】
位相・振幅補償器１５３−１は、候補信号をそれぞれ位相と振幅が最も近いシンボルパターンに位相と振幅を補償して誤り訂正復号化器１５４−１に出力する。同様に、位相・振幅補償器１５３−２〜１５３−４も位相・振幅補償器１５３−１と同様に候補信号の位相と振幅を補償してそれぞれ誤り訂正復号化器１５４−２〜１５４−４に出力する。
【００２８】
誤り訂正復号化器１５４−１は、位相と振幅を補償された候補信号に誤り訂正復号を施して誤り検出器１５５−１に出力する。同様に、誤り訂正復号化器１５４−２〜１５４−４は、位相と振幅を補償された候補信号に誤り訂正復号を施して誤り検出器１５５−２〜１５５−４に出力する。
【００２９】
誤り検出器１５５−１は、候補信号が誤っているか否か判定し、候補信号と判定結果とを選択器１５６に出力する。同様に、誤り検出器１５５−２〜１５５−４は、候補信号が誤っているか否か判定し、候補信号と判定結果とを選択器１５６に出力する。
【００３０】
選択器１５６は、誤りが検出されなかった候補信号を正しく復調された信号として選択する。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る受信装置のブラインド受信の動作について説明する。ＱＰＳＫ変調では、４つの位相でデータの区別している。図２は、ＱＰＳＫ変調方式のシンボルパターンを示す図である。図２において、横軸はＩ軸、縦軸はＱ軸を示す。送信側では、４種のデータをシンボル２０１、２０２、２０３、または２０４のいずれかにマッピングして送信する。
【００３２】
しかし、フェージング等の伝搬路の影響により、受信側では、シンボルの位相と振幅が変化した状態で受信される。図３は、受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図である。横軸はＩ軸、縦軸はＱ軸を示す。図３に示すように、シンボル３０１は、位相が変化している。
【００３３】
例えば、シンボル３０１は、図２のシンボル２０１の位相が２０度進んだもの、シンボル２０４の位相が１１０度進んだもの、シンボル２０３の位相が２００度進んだもの、シンボル２０２の位相が２９０度進んだもののいずれかである。しかしながら、パイロット信号の位相を基準として用いない場合、この４つの位相のずれのうち、いずれが正しいかは見分けがつかない。
【００３４】
そこで、回線推定候補生成器１５２において、受信した信号の位相を０度、９０度、１８０度、及び２７０度変化させる。そして、位相・振幅補償器１５３−１は、位相を０度変化させた信号の位相と振幅を補償する。図３のシンボル３０１は、位相・振幅補償器１５３−１は位相を２０度戻される。
【００３５】
同様に、位相・振幅補償器１５３−２は、位相を９０度変化させた信号の位相と振幅を補償する。位相・振幅補償器１５３−３は、位相を１８０度変化させた信号の位相と振幅を補償する。そして、位相・振幅補償器１５３−４は、位相を２７０度変化させた信号の位相と振幅を補償する。
【００３６】
そして、位相を０度変化させた信号は、誤り訂正復号化器１５４−１において誤り訂正復号化を施され、誤り検出器１５５−１において、誤りがあるか否か判定される。
【００３７】
同様に位相を９０度、１８０度、及び２７０度変化させた信号についても、誤り訂正復号化器１５４−２〜１５４−４において誤り訂正復号化を施され、誤り検出器１５５−２〜１５５−４において、誤りがあるか否か判定される。
【００３８】
そして、受信信号がＱＰＳＫ変調の４種類のシンボルのいずれかの位置にあると仮定して復調及び復号し、復号した結果、誤りが検出されなかった仮定の信号を正しい信号として選択する。
【００３９】
このように、雑音が皆無であれば、上記の図から明らかなように、ＱＰＳＫであれば１点でも観測してその位相およびそれに０、９０、１８０、及び２７０度をそれぞれ足した４通りを候補とすればよい。
【００４０】
また、雑音がある場合においては、図４または図５に示すような観測結果が得られる。図４及び図５は、受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図である。図４及び図５の例では、シンボルが雑音により分散しており、１点だけでは正しい回線推定が出来ない。よって、数点にわたって観測する必要がある（１つのパケットの全シンボルで見ればかなり良い精度で回線推定できる）。
【００４１】
８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどの場合も、同様に固有の数の不確定性を許容し、シンボルの種類の数だけ位相と振幅が変化したと仮定した候補信号を生成し、これらの候補信号の復号結果で誤りが検出されなかったものを選択すれば、パイロットが無くても復調が可能である。
【００４２】
このように、本実施の形態の受信装置によれば、受信信号からシンボルパターン間の位相差に位相を変化させた候補信号を作成し、候補信号を復調した結果の中で誤りが発生してない信号を正しく受信した信号として選択することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００４３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態の受信装置１５０が、複数のシンボルを観察して回線推定を行う例について説明する。図６は、受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図である。図６において、横軸は軸Ｘ（Ｉ軸）、縦軸は軸Ｙ（Ｑ軸）を示す。
【００４４】
まず、ＱＰＳＫの受信信号は、回線の影響によって傾いていなければ、軸Ｙより右の領域において、軸Ｘより上の点と軸Ｘより下の点は、分布が対象のはずである。しかし、図６ではフェージング等の影響により傾いているために、軸Ｘより上の方が、より軸Ｘより離れたところに分布が偏っていることがわかる。
【００４５】
図１の位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４は、複数のシンボルの座標を観測する。例えば、１つのパケットの全シンボルを観測する。
【００４６】
そして、位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４は、軸Ｙより右側の点だけに対して、「Ｘ軸の上側の点のＸ軸からの距離の自乗の和」と、「Ｘ軸の下側の点のＸ軸からの距離の自乗の和」、の差（Ｚ）の絶対値をとって、ある回転角Δだけ左回りにした場合と、右回りにした場合の、どちらがその差が小さくなるか判定して、小さくなるほうを選択するということを繰り返す、あるいはＺが正ならΔだけ右回転、Ｚが負なら左回転させることを繰り返して正しい角度に収束させる。Δは、ある程度小さくすることで精度が確保できる。
【００４７】
ただし、このようにすると、４５度傾いた点に収束する可能性もあるので、それを避けるために、ある程度収束したところで２２．５度無理やり回転させて、再度収束させるなどを行う。
【００４８】
このように、本実施の形態の受信装置によれば、各象限の信号について信号点配置の直交座標の軸との距離が等しくなるように位相を補償することにより、信号の座標をシンボルパターンの座標に収束させることができ、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００４９】
なお、ＱＰＳＫに限らず、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなどにも適用できる。いずれも、送信時には、４つの象限に配置するシンボルの軸Ｘと軸Ｙの座標の自乗の和は等しいので、受信側で上記収束方法を用いることにより、位相のずれを補償することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
受信した信号のシンボル配置は、図６に示すように色の濃い部分にシンボルが多く分布し、色の薄い部分にはシンボルが少なく分布する。実施の形態３では、図１の位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４が、シンボルの座標の２次元空間をメッシュにきり、その中のヒストグラムを観測し、ヒストグラムの大きい座標をシンボルパターンの仮定して位相と振幅を補償する。
【００５１】
図７は、ヒストグラムの一例を示す図である。図７において、横軸はＩ軸を示し、縦軸はＱ軸を示す。また、数字はシンボルが観測された数を示す。
【００５２】
位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４は、ヒストグラムの大きい座標、すなわちヒストグラムが最大の「１０」である座標をシンボルの座標と推定し、送信時のシンボルパターン、例えば、図２のシンボル２０１、２０２、２０３及び２０４の座標になるように位相と振幅を補償する。
【００５３】
その後、位相・振幅補償器１５３−１〜１５３−４は、実施の形態２の収束方法を用いる。
【００５４】
このように、本実施の形態の受信装置によれば、座標の最も分布する座標を信号の座標としてシンボルパターンの位相と振幅に補償することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００５５】
（実施の形態４）
実施の形態４では、受信信号を適応フィルタに通し、フィルタ出力を実施の形態１で説明した判定方法で仮判定し、それとフィルタ出力の誤差が小さくなるように、適応的にフィルタのタップ係数を修正する例について説明する。
【００５６】
図８は、本発明の実施の形態４に係る受信装置の構成を示すブロック図である。但し、図１と同一の構成となるものについては、図１と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
【００５７】
図８の受信装置８００は、適応フィルタ８０１と、選択器８０２と、減算器８０３と、適応制御器８０４とを具備し、適応フィルタを用いた後の信号から候補信号を作成して判定を行い、判定結果から適応フィルタの修正を行う点が図１の受信装置と異なる。
【００５８】
無線受信部１５１は、送信装置１００から送信されたパイロット信号が付加されてない信号を受信し、受信した信号を適応フィルタ８０１に出力する。
【００５９】
適応フィルタ８０１は、適応制御器８０４の指示に従い適応的にフィルタのタップ係数を修正する。そして、適応フィルタ８０１は、無線受信部１５１から出力された信号を修正したフィルタに通した後、回線推定候補生成器１５２と減算器８０３に出力する。
【００６０】
選択器８０２は、誤り検出器１５５−１〜１５５−４から出力された候補信号のうち、誤りが検出されなかった候補信号を正しく復調された信号として選択する。そして、選択器８０２は、選択した候補信号を減算器８０３に出力する。
【００６１】
減算器８０３は、適応フィルタ８０１から出力された信号を選択器８０２において選択された候補信号で減算し、減算結果を適応制御器８０４に出力する。
【００６２】
適応制御器８０４は、減算結果が「０」に近づくようにフィルタのタップ係数の修正を適応フィルタ８０１に指示する。精度を向上させるために、この動作何回か繰り返しても良い。
【００６３】
このように、本実施の形態の受信装置によれば、適受信信号を適応フィルタに通し、フィルタ出力を実施の形態１で説明した判定方法で仮判定し、それとフィルタ出力の誤差が小さくなるように、適応的にフィルタのタップ係数を修正することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【００６４】
選択器８０２での判定時には、特に１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなどでは、受信信号のパワーをもとに判定の振幅方向の閾値を決めることもできる。
【００６５】
なお、上記説明では、変調方式にＱＰＳＫを用いた場合を例として説明しているが、変調方式に限定はなく、ＢＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、及び６４ＱＡＭいずれにも適用できる。
【００６６】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、受信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、このブラインド受信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
【００６７】
例えば、上記ブラインド受信方法を実行するプログラムを予めＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に格納しておき、そのプログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）によって動作させるようにしても良い。
【００６８】
また、上記ブラインド受信方法を実行するプログラムをコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記録して、コンピュータをそのプログラムにしたがって動作させるようにしても良い。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受信装置及びブラインド受信方法によれば、受信信号からシンボルパターン間の位相差分ずつに位相を変化させた複数の候補信号を作成し、この候補信号を復調した結果の中で誤りが発生してない信号を正しく受信した信号として選択することにより、パイロット信号を必要とせず、受信信号の検波を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信装置と受信装置の構成を示すブロック図
【図２】ＱＰＳＫ変調方式のシンボルパターンを示す図
【図３】受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図
【図４】受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図
【図５】受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図
【図６】受信したＱＰＳＫ変調方式の信号のシンボルパターンの一例を示す図
【図７】ヒストグラムの一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態４に係る受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１  誤り訂正ビット付加部
１０２  誤り訂正符号化器
１０３  変調器
１０４  無線送信部
１５１  無線受信部
１５２  回線推定候補生成器
１５３−１〜１５３−４  位相・振幅補償器
１５４−１〜１５４−４  誤り訂正復号化器
１５５−１〜１５５−４  誤り検出器
１５６  選択器
８０１  適応フィルタ
８０２  選択器
８０３  減算器
８０４  適応制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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