(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する利得制御装置であって、
前記受信信号からパイロットシンボルを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出したパイロットシンボルと、前記パイロットシンボルの期待値との誤差を算出するパイロット誤差算出手段と、
前記パイロット誤差算出手段が算出した誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正する利得補正手段と、
を備え、
前記利得補正手段は、
前記パイロット誤差算出手段が算出した誤差に基づいて、前記受信信号に含まれるペイロードシンボルにおける誤差を推定するペイロード誤差推定手段と、
前記ペイロード誤差推定手段が推定した誤差を補正する補正値を算出する補正値算出手段と、
前記受信信号の利得の補正として、前記補正値算出手段が算出した補正値を前記ペイロードシンボルに乗算することで、前記ペイロードシンボルの利得を補正する乗算手段と、を有し、
前記ペイロード誤差推定手段は、前記ペイロードシンボルの前に位置するパイロットシンボルにおける誤差と、前記ペイロードシンボルの後に位置するパイロットシンボルにおける誤差とから、線形補間によって前記ペイロードシンボルにおける誤差を推定する、
利得制御装置。
【請求項２】
キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する利得制御装置であって、
前記受信信号からパイロットシンボルを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出したパイロットシンボルと、前記パイロットシンボルの期待値との誤差を算出するパイロット誤差算出手段と、
前記パイロット誤差算出手段が算出した誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正する利得補正手段と、
を備え、
前記利得補正手段は、
前記パイロット誤差算出手段が算出した誤差に基づいて、前記受信信号に含まれるペイロードシンボルにおける誤差を推定するペイロード誤差推定手段と、
前記ペイロード誤差推定手段が推定した誤差を補正する補正値を算出する補正値算出手段と、
前記受信信号の利得の補正として、前記補正値算出手段が算出した補正値を前記ペイロードシンボルに乗算することで、前記ペイロードシンボルの利得を補正する乗算手段と、を有し、
前記補正値算出手段が算出する補正値を、前記乗算手段における補正が過補償とならないように予め定めた調整値に基づいて低減する補正値低減手段と、
をさらに備えた、利得制御装置。
【請求項３】
前記ペイロード誤差推定手段は、前記ペイロードシンボルの前に位置するパイロットシンボルにおける誤差、及び、前記ペイロードシンボルの後に位置するパイロットシンボルにおける誤差として、前記ペイロードシンボルの直近に位置するパイロットシンボルにおける誤差を利用する、
請求項１に記載の利得制御装置。
【請求項４】
前記利得制御装置は、前記受信信号を直交復調してＩチャネルの信号とＱチャネルの信号とに分離するものであって、
前記パイロット誤差算出手段は、前記誤差として、ＩＱ平面上における前記受信信号の振幅方向の誤差を算出し、
前記利得補正手段は、前記パイロット誤差算出手段が算出した誤差に応じて、前記Ｉチャネルの信号と前記Ｑチャネルの信号を補正する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の利得制御装置。
【請求項５】
前記利得制御装置は、前記受信信号を直交復調してＩチャネルの信号とＱチャネルの信号とに分離するものであって、
前記抽出手段は、
前記Ｉチャネルの信号からパイロットシンボルを抽出するＩチャネル抽出手段と、
前記Ｑチャネルの信号からパイロットシンボルを抽出するＱチャネル抽出手段と、を有し、
前記パイロット誤差算出手段は、
前記Ｉチャネル抽出手段が抽出したパイロットシンボルの誤差を算出するＩチャネルパイロット誤差算出手段と、
前記Ｑチャネル抽出手段が抽出したパイロットシンボルの誤差を算出するＱチャネルパイロット誤差算出手段と、を有し、
前記利得補正手段は、
前記Ｉチャネルパイロット誤差算出手段が算出した誤差に応じて、前記Ｉチャネルの信号を補正するＩチャネル利得補正手段と、
前記Ｑチャネルパイロット誤差算出手段が算出した誤差に応じて、前記Ｑチャネルの信号を補正するＱチャネル利得補正手段と、を有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の利得制御装置。
【請求項６】
前記利得制御装置は、さらに、
前記受信信号のシンボル判定を行う判定手段と、
前記受信信号と、前記判定手段でシンボル判定後の受信信号との誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正する自動利得制御手段と、を備えた、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の利得制御装置。
【請求項７】
前記受信信号に含まれるパイロットシンボルは、前記受信信号に含まれるペイロードシンボルよりも多値数が少ない、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の利得制御装置。
【請求項８】
キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する利得制御方法であって、
前記受信信号からパイロットシンボルを抽出し、
前記抽出したパイロットシンボルと、前記パイロットシンボルの期待値との誤差を算出し、
前記算出した誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正し、
前記算出した誤差に基づいて、前記受信信号に含まれるペイロードシンボルにおける誤差を推定し、
前記推定した誤差を補正する補正値を算出し、
前記受信信号の利得の補正として、前記算出した補正値を前記ペイロードシンボルに乗算することで、前記ペイロードシンボルの利得を補正する、
を備え、
前記ペイロードシンボルにおける誤差は、前記ペイロードシンボルの前に位置するパイロットシンボルにおける誤差と、前記ペイロードシンボルの後に位置するパイロットシンボルにおける誤差とから、線形補間によって推定される、
利得制御方法。
【請求項９】
キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する利得制御方法であって、
前記受信信号からパイロットシンボルを抽出し、
前記抽出したパイロットシンボルと、前記パイロットシンボルの期待値との誤差を算出し、
前記算出した誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正し、
前記算出した誤差に基づいて、前記受信信号に含まれるペイロードシンボルにおける誤差を推定し、
前記推定した誤差を補正する補正値を算出し、
前記受信信号の利得の補正として、前記算出した補正値を前記ペイロードシンボルに乗算することで、前記ペイロードシンボルの利得を補正する、
を備え、
前記補正値は、前記ペイロードシンボルの利得の補正が過補償とならないように予め定めた調整値に基づいて低減される、
利得制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利得制御装置及び利得制御方法に関し、特に、キャリア同期のためのパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、閉ループ型自動利得制御の方式が開示されている。特許文献１に開示の閉ループによる自動利得制御(AGC:Automatic Gain Control)方式では、主増幅器の出力の一部を帰還系に戻し、基準電圧との比較で生じる誤差信号をバイアス制御回路によってAPD(Avalanche Photo Diode)のバイアス電圧制御信号とすることで、増倍利得変動を抑圧するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−７０４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願出願人は、上述したような閉ループ型自動利得制御において、以下に説明する課題を見出した。以下、その課題について説明する。なお、以下に説明する内容は、本願出願人が新たに検討した内容であって、従来技術を説明するものではない。【０００５】
図8は、閉ループ型自動利得制御回路の一例を示す図である。閉ループ型自動利得制御回路は、例えば、無線通信によってIF(中間周波数)帯の信号を受信信号10として受信する受信装置に含まれ、受信信号10に対して利得制御(ゲイン制御)を行う回路である。【０００６】
IF帯の受信信号10は、直交復調器12に入力される。直交復調器 12は、Lo(局部発振器)11から入力される信号を用いて、受信信号10をBB(ベースバンド)信号に変換し、かつ、Ich(同相成分)とQch(直交成分)に分離する。以下、Ichの信号を「Ich信号」とも呼び、Qchの信号を「Qch信号」とも呼ぶ。直交復調器12は、Ich信号をLPF(Low Pass Filter)13に出力し、Qch信号をLPF(Low Pass Filter)14に出力する。【０００７】
LPF13、14は、直交復調器12から出力されたIch信号における不要な高周波成分を除去し、A/D(アナログディジタル)変換器15に出力する。LPF14は、直交復調器12から出力されたQch信号における不要な高周波成分を除去し、A/D(アナログディジタル)変換器16に出力する。【０００８】
A/D変換器15は、LPF13から出力されたIch信号を、アナログ信号からディジタル信号へ変換し、ディジタルフィルタ(ROF:Root Cosine Roll Off Filter)17に出力する。A/D変換器16は、LPF14から出力されたQch信号を、アナログ信号からディジタル信号へ変換し、ディジタルフィルタ(ROF)18に出力する。【０００９】
ROF17は、A/D変換器15から出力されたIch信号に対して、不要な周波数帯域を除去するために帯域制限を施した後、キャリア同期回路19に出力する。ROF18は、A/D変換器16から出力されたQch信号に対して、不要な周波数帯域を除去するために帯域制限を施した後、キャリア同期回路19に出力する。【００１０】
キャリア同期回路19は、送信側で予め挿入される既知の信号（以下、「パイロット信号」と呼ぶ）を用いて、受信信号10とLo(局部発振器) 11からの出力信号との間の周波数ずれを検出し、この検出結果をもとにROF 17、18からの出力信号に位相回転を加えることにより、キャリア同期を取る。例えば、キャリア同期回路19は、ROF17、18からの出力信号(Ich、Qch信号)の各々をシンボル判定し、シンボル判定される前の出力信号とシンボル判定された後の出力信号の差分を取ることにより、位相方向の誤差を算出し、算出した誤差を補正するだけの位相回転を出力信号に加えることにより、キャリア同期が確立された出力信号(Ich、Qch信号)を得る。なお、パイロット信号を用いたキャリア同期方式は既知の技術なので、これ以上の詳細説明は割愛する。キャリア同期が確立されたIch、Qch信号は、各々自動利得制御(AGC:Automatic Gain Control)回路 20でゲイン補正された後、判定器 21に送られ、シンボル判定される。【００１１】
図9に示すように、AGC回路20は、誤差推定器22、積分器23、及び乗算器24、25を有する。AGC回路20において、誤差推定器 22は、判定器 21でシンボル判定された後のIch、Qch信号( D'i, D'q )と、入力されるIch、Qch信号( Di, Dq )との差分を取ることにより、ゲイン方向(振幅方向)の誤差を推定し、推定結果を積分器23へ出力する。【００１２】
図10A, 10Bは、AGC回路20への入力信号( Di, Dq )の直交座標(「IQ平面」とも呼び、Ichを横軸とし、Qchを縦軸とする) における、位置関係を示したものである。図10A, 10Bは、変調方式が、16QAMである例を示している。また、入力信号( Di, Dq )を白丸で表現し、格子点(本来あるべき信号点)を黒丸で表現している。【００１３】
ここで、Di-D'i>0  かつ Dq-D'q>0 のとき、誤差推定器 22は、入力信号( Di, Dq )が、図10Aに示すハッチング領域に位置する。すなわち、受信信号10の振幅値が所望の値よりも大きいと判断し、極性信号'H'(格子点(期待値)に対して振幅が大きいことを示す信号)を出力する。また、Di-D'i <0  かつ Dq-D'q<0 のとき、誤差推定器 22は、入力信号( Di, Dq )が、図10Bに示すハッチング領域に位置する。すなわち、受信信号10の振幅値が所望の値よりも小さいと判断し、極性信号'L'(格子点(期待値)に対して振幅が小さいことを示す信号)を出力する。【００１４】
積分器23は、誤差推定器 22から得られる極性信号に基づいてゲイン補正値を出力する。例えば、極性信号が'H'の場合は、ゲイン補正値を初期値'1'から減少させる方向にダウンカウンタを動作させ、極性信号が'L'の場合は、ゲイン補正値を初期値'1'から増加させる方向にアップカウンタを動作させる。ゲイン補正値は、例えば、0.1ずつ又は0.01ずつ等の所定幅ずつ減少又は増加される。そして、乗算器24, 25は、AGC回路 20への入力信号( Di, Dq )に対して、積分器 23から出力されるゲイン補正値を乗じることにより、受信信号10のゲイン変動を軽減する方向に、適宜補正を行う。これにより、入力信号( Di, Dq )は、格子点(期待値)に位置するように、ゲイン方向に補正される。【００１５】
しかしながら、上述した方式では、ゲイン補正値の算出に判定器21から出力される信号をフィードバックして使用しているため、高速なゲイン変動に追従しきれない。例えば、周囲環境温度の急激な変化により、アナログ回路のアクティブ素子(アンプや周波数変換器等)のゲインが高速に変動する場合、上述した方式では、受信信号10の激しい振幅変動に追従できず、ゲイン補正が十分に行えなくなってしまうという課題がある。そして、補正しきれずに残留した振幅方向の誤差(振幅誤差)は、伝送特性の劣化を引き起こす。特に、1024QAMや2048QAM等の超多値変調方式で高品質な無線伝送を実現する場合、振幅方向の残留誤差に起因するバースト誤りは、伝送特性に悪影響を及ぼす。【００１６】
本発明の目的は、上述したような課題を解決するために、利得制御における利得補正の精度を向上することができる利得制御装置及び利得制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様に係る利得制御装置は、キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する利得制御装置であって、前記受信信号からパイロットシンボルを抽出する抽出部と、前記抽出部が抽出したパイロットシンボルと、前記パイロットシンボルの期待値との誤差を算出するパイロット誤差算出部と、前記パイロット誤差算出部が算出した誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正する利得補正部と、を備えたものである。【００１８】
本発明の第２の態様に係る利得制御方法は、キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する利得制御方法であって、前記受信信号からパイロットシンボルを抽出するステップと、前記抽出したパイロットシンボルと、前記パイロットシンボルの期待値との誤差を算出するステップと、前記算出した誤差に応じて、前記受信信号の利得を補正するステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明の各態様によれば、利得制御における利得補正の精度を向上することができる利得制御装置及び利得制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態1に係る自動利得制御回路の構成図である。
【図２】実施の形態1に係る残留誤差補正器の構成図である。
【図３】実施の形態1に係る受信信号(ペイロード部分)における誤差信号導出の流れを示す図である。
【図４】実施の形態2に係る自動利得制御回路の構成図である。
【図５】実施の形態3に係る残留誤差補正器の構成図である。
【図６】実施の形態4に係る残留誤差補正器の構成図である。
【図７】実施の形態に係る自動利得制御回路の概略構成図である。
【図８】閉ループ式自動利得制御回路の一例を示す図である。
【図９】AGC回路の一例を示す図である。
【図１０Ａ】AGC回路入力前の受信信号における信号点配置の一例(16QAM)の図である。
【図１０Ｂ】AGC回路入力前の受信信号における信号点配置の一例(16QAM)の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。以下の実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、それに限定されるものではない。また、以下の記載及び図面では、説明の明確化のため、当業者にとって自明な事項等については、適宜、省略及び簡略化がなされている。
【００２２】
＜発明の実施の形態1＞
図1を参照して、本発明の実施の形態1に係る自動利得制御回路1の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る自動利得制御回路1の構成図である。
【００２３】
自動利得制御回路1は、直交復調器12、LPF13、14、A/D変換器15、16、ROF17、18、キャリア同期回路19、AGC回路20、判定器21、及び残留誤差補正器100を有する。自動利得制御回路1は、例えば、送信側の装置から無線通信によって送信信号として送信されたIF(中間周波数)帯の信号を、受信信号10として受信する受信装置に含まれ、受信信号10に対して利得制御を行う回路である。
【００２４】
自動利得制御回路1は、図8に示す閉ループ型自動利得制御回路におけるAGC回路20の後段に、残留誤差補正器100を加えた構成になっている。なお、直交復調器12、LPF13、14、A/D変換器15、16、ROF17、18、キャリア同期回路19、AGC回路20、及び判定器21の動作については、図8を参照して説明した動作と同様であるため、説明を省略する。
【００２５】
このような構成により、本実施の形態では、残留誤差補正器100において、AGC回路20で補正しきれなかった残留誤差を補正することで、利得制御における補正の精度を向上することを可能とする。
【００２６】
なお、自動利得制御回路1が制御する受信信号には、その信号の送信側において、キャリア同期のための既知のパイロット信号(パイロットシンボル)が、予め一定の間隔で挿入されているものとする。
【００２７】
続いて、図2を参照して、本発明の実施の形態1に係る残留誤差補正器100の構成について説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る残留誤差補正器100の構成図である。
【００２８】
残留誤差補正器100は、パイロット抽出器101、誤差推定器102、Writeカウンタ103、推定結果格納器(FIFO:First input First output)104、Readカウンタ105、補間器106、加算器107、遅延器108、及び乗算器110、111を有する。
【００２９】
パイロット抽出器101は、AGC回路 20を経て入力された受信信号系列から、パイロット信号を受信パイロット信号として抜き出し、誤差推定器102に出力する。ここで、パイロット抽出器101は、Ich信号とQch信号のそれぞれにおける受信パイロット信号を抽出する。
【００３０】
誤差推定器102は、パイロット抽出器101で抜き出したパイロット信号(受信パイロット信号)と、送信側で受信信号に予め挿入される既知のパイロット信号(送信パイロット信号)から、振幅誤差を推定(算出)する。ここで、キャリア同期に利用するために送信側で受信信号に挿入されるパイロット信号は、予め定められた既知の値となっている。そのため、残留誤差補正器100が有する記憶部(例えば、メモリ等)に送信パイロット信号の値を予め格納し、誤差推定器102が、記憶部に格納された送信パイロット信号の値と、受信パイロット信号の値の差分を算出することで、パイロット信号の誤差推定値(振幅誤差)を算出するようにすればよい。ここで、一般的に、パイロット信号は、全て同一の値が挿入されるが、所定の規則に従って順次異なる値が挿入されるようにしてもよい。その場合は、記憶部にも、所定の規則に従った順序で、異なるパイロット信号の値を予め格納し、誤差推定器102が、順次その値を比較していくようにすればよい。
【００３１】
誤差推定器102は、推定したパイロット信号の誤差推定値を、Writeカウンタ 103が示すアドレスに従って、順次、FIFO 104に格納する。また、補間器106は、Readカウンタ 105が示すアドレスに従って、順次FIFO 104から、パイロット信号の誤差推定値を読み出す。Writeカウンタ103とReadカウンタ105は、パイロット信号の挿入間隔と同一周期で、そのカウンタ値をカウントアップするように動作する。
【００３２】
補間器106は、FIFO 104から取得したパイロット信号の誤差推定値を用いて、ペイロード部分(ここではパイロット信号を除いたデータ本体を表す)における振幅誤差(誤差推定値)を、補間処理で算出することにより、受信信号(AGC回路20からの出力信号)の振幅誤差を推定する。その後、補間器106は、推定した受信信号(ペイロード部分)の誤差推定値の極性を反転させ、加算器107に出力する。
【００３３】
加算器107は、補間器 106から出力された誤差推定値にデフォルト値'1'を加えることにより、ゲイン補正値を算出し、乗算器110、111に出力する。そして、乗算器 110, 111は、遅延器108を介してタイミング調整されたAGC回路20からの出力信号に対して、ゲイン補正値を乗じることにより、AGC回路20で補正しきれずに残留した振幅誤差を軽減させる。以下、受信信号におけるペイロード部分の信号(シンボル)を、「ペイロード信号(ペイロードシンボル)」とも呼ぶ。
【００３４】
続いて、図3に基づいて、本発明の実施の形態1に係る残留誤差補正器100の動作について説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る受信信号(ペイロード部分)における誤差信号導出の流れを示す図である。
【００３５】
なお、送信信号系列(送信側から送る情報系列)は 、nシンボルからなり、既知の冗長信号(パイロット信号)が、送信信号系列の先頭から順番にmシンボル間隔で、1シンボルずつ挿入されているものとする。シンボルとは、無線の基準クロックで伝送できる情報単位で、QPSK変調は、1クロックで2ビット分の情報を伝送し、1シンボル当たりの取りうる数値は22 = 4通りである。16QAM変調は1クロックで4ビット分の情報を伝送するため、1シンボル当たりの取りうる数値は24 = 16通りである。
【００３６】
以下、説明の便宜上、Ich側と、Pch側の送信信号系列における各信号(パイロット信号及びペイロード信号)を、下記符号で表現する。
【００３７】
Si_k ( k = 0, 1, 2, ・・・, n ) Ich成分
Sq_k ( k = 0, 1, 2, ・・・, n ) Qch成分
【００３８】
上記送信信号系列のうち、パイロット信号(送信パイロット信号)に相当する部分を、下記符号で表現する。また、パイロット信号は、誤差の生じにくいQPSK変調が施されているものとする。
【００３９】
Si_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m ) Ich成分
Sq_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m ) Qch成分
※nはmで割り切れる整数、mkはkのm倍を表す。
【００４０】
一方、上記送信信号系列のうち、ペイロード信号(送信ペイロード信号)に相当する部分は、下記符号で表現する。また、ペイロード信号は、任意の多値変調が施されているものとする。ここで、ペイロード信号は、パイロット信号よりも多値数の大きい多値変調が施されているものとする。
【００４１】
Si_k ( k ≠ 0, m, 2m, ・・・, n ) Ich成分
Sq_k ( k ≠ 0, m, 2m, ・・・, n ) Qch成分
【００４２】
前述のnシンボルの送信信号系列Si_k ( k = 0, 1, 2・・・,n )、Sq_k ( k = 0, 1, 2・・・,n )に対応する、nシンボルの受信信号系列(AGC回路20からの出力信号系列)をRi_k ( k = 0, 1, 2・・・,n )、Rq_k ( k = 0, 1,2・・・,n )と定める。すなわち、送信側で送信信号Si_k、Sq_kとして送信した信号を、受信側(自動利得制御回路1側)で受信した信号を、受信信号Ri_k、Rq_kとして表している。
【００４３】
上記受信信号系列のうち、パイロット抽出器101で抜き出されたパイロット信号(受信パイロット信号)に相当する部分を、下記符号で表現する。
【００４４】
Ri_mk ( k = 0, 1, 2,・・・, n/m ) Ich成分
Rq_mk ( k = 0, 1, 2,・・・, n/m ) Qch成分
※nはmで割り切れる整数、mkはkのm倍を表す。
【００４５】
また、上記受信信号系列のうち、ペイロード信号（受信ペイロード信号）に相当する部分を、下記符号で表現される。
【００４６】
Ri_k ( k ≠ 0, m, 2m, ・・・, n ) Ich成分
Rq_k ( k ≠ 0, m, 2m, ・・・, n ) Qch成分
【００４７】
誤差推定器102は、パイロット抽出器101で抽出された受信パイロット信号Ri_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )、Rq_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )と、既知の送信パイロット信号 Si_mk ( k = 0, 1, 2・・・,n/m )、Sq_mk ( k = 0, 1, 2・・・,n/m )とを用いて、下記の式(1)によって、パイロット信号における振幅誤差の誤差推定値E'_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )を求める。
【００４８】
E'_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m ) 
= √( Ri_mk・Ri_mk + Rq_mk・Rq_mk ) - √( Si_mk・Si_mk + Sq_mk・Sq_mk )
・・・(1)
※nはmで割り切れる整数、mkはkのm倍を表す。
【００４９】
次に、ペイロード信号における振幅誤差の誤差推定値E'_k ( k ≠ 0, m, 2m, ・・・, n )の導出法について述べる。受信ペイロード信号の誤差推定は、受信パイロット信号の誤差推定値を補間することにより、実行される。補間に用いられる誤差推定値は、誤差推定対象のペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣(時間的に前後)、かつ直近に位置する受信パイロット信号から推定した誤差推定値である。
【００５０】
図3において、パイロード信号の誤差推定値を導出する流れを示している。図3に示すように、受信ペイロード信号Ri_k, Rq_k (0 < k < m )の誤差推定値E'_k ( 0 < k < m )は、その信号の前後に位置する受信パイロット信号Ri_0, Rq_0, Ri_m, Rq_mと既知の送信パイロット信号Si_0, Sq_0, Si_m, Sq_mから計算した誤差推定値E'_0, E'_mを用いて算出される。また、受信ペイロード信号Ri_k, Rq_k (m < k < 2m )の誤差推定値E_k ( m < k < 2m )も同様の規則で、受信パイロット信号Ri_m, Rq_m, Ri_2m, Rq_2mと既知の送信パイロット信号Si_m, Sq_m, Si_2m, Sq_2mから計算した誤差推定値E'_m, E'_2mを用いて、補間処理により算出される。
【００５１】
このように、ペイロード信号の誤差推定において、誤差推定対象のペイロード信号に対して時間的に前後して発生する情報を用いているため、誤差推定に使用する情報をメモリ等に格納し、タイミング調整する必要がある。本方式では、パイロット信号から得られた誤差推定値E'_km ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )を、FIFO 104に一時的に格納することにより、タイミング調整を図るが、格納手段としてはFIFOに限定する必要はない。
【００５２】
誤差推定器102は、受信パイロット信号の誤差推定値E'_kmを、Writeカウンタ 103が示すアドレスに従って、FIFO 14に順次格納される。そして、補間器106は、受信パイロット信号の誤差推定値E'_kmを、Readカウンタ 105が示すアドレスに従って、FIFO 14から順次読み出す。Writeカウンタ 103およびReadカウンタ 105は、パイロット信号の挿入間隔と同一周期でカウントアップする。
【００５３】
補間器106は、受信パイロット信号の誤差推定値E'_km ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )を用いて、受信ペイロード信号の誤差推定値E'_k ( k ≠ 0, m, 2m,・・・, n )を線形補間により推定し、パイロット部とペイロード部を合わせた受信信号（AGC回路20からの出力信号）全体の誤差推定値E'_k (  k = 0, 1, 2,・・・, n )を生成する。
【００５４】
例えば、ペイロード信号の誤差推定値E'_k ( 0 < k < m ) は、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣かつ直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値 E'_0, E'_mを用いて、下記の式(2)で線形補間することにより、得られる。
【００５５】
E'_k   =   E'_0 ・( m - k ) /m + E'_m ・ k/m  ・・・  (2)
※0 < k < m
【００５６】
また、ペイロード信号の誤差推定値E'_k ( m < k < 2m )に関しても、同様の規則で受信パイロット信号の誤差推定値 E'_m, E'_2mを用いて、下記の式(3)で線形補間することにより、得られる。
【００５７】
E'_k = E'_m ・( 2m - k ) /m + E'_2m ・ ( k - m ) /m  ・・・  (3)
※m < k < 2m
【００５８】
以降のペイロード信号の誤差推定値E'_k ( 2m < k, k ≠ , m, 2m,・・・, n )に関しても、同様の規則で、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣かつ直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値を用いて、線形補間により同様に算出されるため、詳細な説明は省略する。
【００５９】
ここで、ペイロード信号の誤差推定値E'_kは、上述の規則により、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣かつ直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値を用いて算出されるのであれば、Writeカウンタ103及びReadカウンタ105のカウントアップ方法、及びFIFO 104へのパイロット信号の誤差推定値の入出力方法は、一般的に考え得る任意の方法によって行うようにしてよい。
【００６０】
例えば、一態様として、誤差推定器102が、パイロット抽出器101からのパイロット信号の出力に応じて、Writeカウンタ103をカウントアップして、そのパイロット信号から推定した誤差推定値をWriteカウンタ103が示すFIFO 104のアドレスに格納し、Readカウンタ105をそのアドレスを示すようにカウントアップするようにしてもよい。そして、補間器106は、Readカウンタ105が示すアドレスのパイロット信号の誤差推定値と、その一つ前のアドレスのパイロット信号の誤差推定値(Readカウンタ105が示すアドレスの誤差推定値のパイロット信号よりも時間的に一つ前のパイロット信号の誤差推定値)とから、それらのパイロット信号の間の各ペイロード信号の誤差推定値を、時系列順に順次算出するようにすればよい。
【００６１】
補間器106は、補間処理完了後、受信信号(パイロット信号及びペイロード信号)の誤差推定値の極性を反転し、加算器107へ送る。補間器106は、誤差推定値を、その信号の時系列順(E'_kにおいて、k = 0, 1, 2, ・・・, nの順)となるように加算器107に順次出力する。
【００６２】
加算器107は、デフォルト値'1' に対して、補間器106から得られる、受信信号のゲイン方向(振幅方向)の誤差推定値を極性反転した値を足し合わせることにより、ゲイン補正値W_k ( k = 0, 1, 2,・・・, n )を算出する。この処理により、受信信号のゲイン方向の誤差推定値が正の極性(受信信号の振幅が格子点(期待値)より大きい)を示すときは、ゲイン補正値が1未満'受信信号の振幅を減らす方向に補正する値)となり、受信信号のゲイン方向の誤差推定値が負の極性（受信信号の振幅が格子点(期待値)より小さい）を示すときは、ゲイン補正値が1より大きく(受信信号の振幅を増やす方向に補正する値)となる。
【００６３】
そして、乗算器110, 111は、遅延器108でタイミング調整された受信信号(AGC回路20からの出力信号)に対し、加算器107から出力されたゲイン補正値を乗算することにより、受信信号の利得の補正を行う。前述の通り、受信信号のペイロード信号におけるゲイン補正値W_k ( k ≠ 0, m, 2m, ・・・, n )を導出する際に、このペイロード信号に対して時間的に遅れて受信されるパイロット信号の誤差情報を使用しているため、受信信号に対して遅延器108でタイミング調整を行った後に、ゲイン補正値W_kを乗算する必要があるからである。すなわち、遅延器108は、補間器106からあるペイロード信号Ri_k, Rq_kの誤差推定値が出力され、その誤差推定値に基づいたゲイン補正値W_kが乗算器110, 111に出力されているときに、乗算器110, 111でそのペイロード信号Ri_k, Rq_kがゲイン補正されるように、ペイロード信号Ri_k, Rq_kを遅延させて乗算器110, 111出力するように動作する。
【００６４】
以上に説明したように本実施の形態は、既知のパイロット信号を用いたキャリア同期機能と閉ループ型自動利得制御機能を兼ね備えた多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号の復調回路において、キャリア同期のために挿入された既知のパイロット信号を用いて、閉ループ式自動利得制御回路から出力された信号に生じた残留誤差を推定し、この推定結果に基づいて適応的にゲイン補正を行うようにしている。このように、ゲイン補正値の導出に、シンボル判定結果をフィードバックして利用せず、既知のパイロット信号を用いているため、受信信号の高速なゲイン変動に伴って生じる誤差にも追従することができ、高精度な振幅誤差推定が可能となる。よって、閉ループ式自動利得制御回路だけでは追従しきれない残留振幅誤差を補正することができ、利得制御における補正の精度を向上することができる。すなわち、伝送特性を改善することができる。
【００６５】
また、本実施の形態は、受信信号における振幅誤差の推定において、ペイロード信号よりも変調多値数が低く、誤差の生じにくいパイロット信号から算出した誤差推定値を線形補間することにより、ペイロード信号の誤差推定値を導出するようにしている。これにより、高精度な振幅誤差推定が可能となる。
【００６６】
＜発明の実施の形態2＞
続いて、図4を参照して、本発明の実施の形態2に係る自動利得制御回路2の構成について説明する。図4は、本発明の実施の形態2に係る自動利得制御回路2の構成図である。
【００６７】
本実施の形態2に係る自動利得制御回路2は、残留誤差補正器100の後段に判定器 21が位置する構成になっておる。すなわち、本実施の形態2では、判定機21は、残留誤差補正器100によってゲイン補正後の受信信号(Ich信号及びQch信号)に基づいて、受信信号(Ich信号及びQch信号)のシンボル判定を行うことになる。なお、ACG回路20及び残留誤差補正器100等の各構成要素の動作については、実施の形態1と同等であるため、説明は省略する。
【００６８】
以上に説明したように、本実施の形態2では、残留誤差補正器100の位置を、判定機21が受信信号(Ich信号及びQch信号)を取得する位置の前段となるようにしている。すなわち、残留誤差補正器100の位置は、実施の形態1で例示したように、判定機21が受信信号(Ich信号及びQch信号)を取得する位置の後段に限られるものではない。
【００６９】
＜発明の実施の形態3＞
続いて、図5を参照して、本発明の実施の形態3に係る残留誤差補正器300の構成について説明する。図5は、本発明の実施の形態3に係る残留誤差補正器300の構成図である。
【００７０】
なお、本実施の形態3に係る自動利得制御回路の構成は、実施の形態1に係る自動利得制御回路1の構成と同様であるため、説明を省略する。なお、当然に、本実施の形態3に係る自動利得制御回路の構成として、実施の形態2に係る自動利得制御回路2の構成を採用するようにしてもよい。
【００７１】
本実施の形態3に係る残留誤差補正器300は、実施の形態1に係る残留誤差補正器100と比較して、さらに、乗算器200を有する点が異なる。乗算器200は、補間器106から出力された誤差推定値に対して、事前検討による調整値α ( 0  < α <  1 )を重みづけする機能を有する。この処置は、本実施の形態によるゲイン補正が過補償となり、定常的なノイズとして見えるようになる事態を回避するために行う。上述した残留誤差補正器によるゲイン補正では、ゲイン補正以外に、自動利得制御回路1のサーマルノイズ等の他の要因によるゲイン変動も加わり、ゲイン補正が過補償となってしまう事態が発生し得る。そこで、本実施の形態3では、調整値αとして、事前にある程度、残留誤差補正器を有する自動利得制御回路を動作させた結果に基づいて、そのようなゲイン変動が加わっても、ゲイン補正が過補償とならない程度に誤差推定値を小さくする値が予め定められる。
【００７２】
αの値が極めて"1"に近い程、ゲイン補正が過補償となり、定常的なノイズとして見える可能性が高くなる。一方で、極めて"0"に近いほど急激なゲイン変動に追従できず、受信信号の値を判定する際に、振幅方向の判定誤りによる伝送特性の劣化を引き起こす。これらを鑑みて、事前検討の際に適切なαの値を予め設定しておく。
【００７３】
以上に説明したように、本実施の形態3では、算出されるゲイン補正量を、ゲイン補正が過補償とならないように予め定めた調整値αに基づいて低減するようにしている。これによれば、ゲイン補正をする際に生じる他の要因によるゲイン変動が加わっても過補償とならないようにゲイン補正を行うことが可能となる。
【００７４】
＜発明の実施の形態4＞
続いて、図6を参照して、本発明の実施の形態4に係る残留誤差補正器400の構成について説明する。図6は、本発明の実施の形態4に係る残留誤差補正器400の構成図である。
【００７５】
なお、本実施の形態4に係る自動利得制御回路の構成は、実施の形態1に係る自動利得制御回路1の構成と同様であるため、説明を省略する。なお、当然に、本実施の形態4に係る自動利得制御回路の構成として、実施の形態2に係る自動利得制御回路2の構成を採用するようにしてもよい。
【００７６】
残留誤差補正器400は、パイロット抽出器201、202、誤差推定器203、204、Writeカウンタ103、推定結果格納器(FIFO:First input First output)205、Readカウンタ105、補間器207、208、加算器209、210、遅延器108、及び乗算器110、111を有する。Writeカウンタ103、Readカウンタ105、遅延器108、及び乗算器110、111については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【００７７】
本実施の形態4では、受信信号のIch成分と Pch成分に対して、各々独立にゲイン補正を実施する特徴がある。パイロット抽出器201、誤差推定器203、補間器207、及び加算器209を含む処理系で、Ich信号に対してゲイン補正を実施し、パイロット抽出器202、誤差推定器204、補間器208、及び加算器210を含む処理系で、Qch信号に対してゲイン補正を実施する。
【００７８】
パイロット抽出器 201は、受信信号(AGC回路20からの出力信号)のIch成分Ri_k ( k = 0, 1, 2, ・・・, n )から、Ich成分における受信パイロット信号Ri_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )を抽出し、誤差推定器203に出力する。パイロット抽出器 202は、受信信号のQch成分Rq_k ( k = 0, 1, 2, ・・・, n )から、Qch成分における受信パイロット信号Rq_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )を抽出し、誤差推定器204に出力する。
【００７９】
誤差推定器203は、受信パイロット信号の振幅絶対値と既知である送信パイロット信号の振幅絶対値との差分を、Ich成分におけるパイロット信号の振幅誤差の誤差推定値E'i_mkとして算出する。誤差推定器204は、受信パイロット信号の振幅絶対値と既知である送信パイロット信号の振幅絶対値との差分を、Qch成分におけるパイロット信号の振幅誤差の誤差推定値E'q_mkとして算出する。誤差推定値E'i_mk, E'q_mkは、それぞれ次式(4),(5)で表現される。
【００８０】
E'i_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m ) = |Ri_mk| - |Si_mk|  ・・・ (4) (Ich成分)
E'q_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m ) = |Rq_mk| - |Sq_mk|  ・・・ (5) (Qch成分)
※nはmで割り切れる整数、mkはkのm倍を表す。
【００８１】
なお、本実施の形態4においても、実施の形態1における説明と同様に、残留誤差補正器100が有する記憶部(例えば、メモリ等)にIch信号とQch信号のそれぞれの送信パイロット信号の値を予め格納し、誤差推定器203、204のそれぞれが、記憶部に格納された送信パイロット信号の値と、受信パイロット信号の値の差分を算出することで、パイロット信号の誤差推定値(振幅誤差)を算出するようにすればよい。
【００８２】
FIFO 205、および、FIFO 205のアドレスを指定するためのWriteカウンタ 103、Readカウンタ 105は、パイロット信号から得られた振幅誤差推定値のIch成分とQch成分とを一時的に格納するために設けたものである。FIFO 205は、Writeカウンタ 103及びReadカウンタ 105が示すアドレスにおいて、Ich成分とQch成分のそれぞれの誤差推定値E'i_mk, E'q_mkが格納されるが、原則、実施の形態1に係るFIFO 105と同様に機能するため説明は省略する。
【００８３】
補間器207は、パイロット信号から算出したIch成分の誤差推定値E'i_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )を線形補間し、Ich成分のペイロード信号の誤差推定値を推定する。そして、補間器207は、推定したペイロード信号の誤差推定値の極性を反転し、加算器 209に出力する。一方、補間器208も、同様に、パイロット信号から算出したQch成分  の誤差推定値E'q_mk ( k = 0, 1, 2, ・・・, n/m )から、Qch成分のペイロード信号の誤差推定値を推定する。そして、補間器208は、推定したペイロード信号の誤差推定値の極性を反転し、加算器 210に出力する。
【００８４】
なお、補間器207、208におけるペイロード信号の誤差推定値の算出方法は、実施の形態１と同様に、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣かつ直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値を用いて、線形補間することで算出される。そのため、詳細な説明は省略する。
【００８５】
ここで、ペイロード信号の誤差推定値E'_kは、上述の規則により、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣かつ直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値を用いて算出されるのであれば、Writeカウンタ103及びReadカウンタ105のカウントアップ方法、及びFIFO 205へのパイロット信号の誤差推定値の入出力方法は、一般的に考え得る任意の方法によって行うようにしてよい。
【００８６】
例えば、一態様として、誤差推定器203、204のいずれかが、パイロット抽出器201、202の両方からのパイロット信号の出力に応じて、Writeカウンタ103をカウントアップして、誤差推定器203、204の各々が、それらのパイロット信号から推定した誤差推定値をWriteカウンタ103が示すFIFO 205のアドレスに格納し、誤差推定器203、204のいずれかが、Readカウンタ105をそのアドレスを示すようにカウントアップするようにしてもよい。そして、補間器207、208のそれぞれは、Readカウンタ105が示すアドレスのIch信号とQch信号のそれぞれのパイロット信号の誤差推定値と、その一つ前のアドレスのIch信号とQch信号のそれぞれのパイロット信号の誤差推定値とから、パイロット信号の間の各ペイロード信号の誤差推定値を、時系列順に順次算出するようにすればよい。
【００８７】
また、FIFO、Writeカウンタ、及びReadカウンタは、Ich信号用のものと、Qch信号用のものを別々に用意するようにしてもよい。そして、Ich信号に対応する誤差推定器203及び補間器207が、Ich信号用のものに対してカウンタのカウントアップ及びパイロット信号の誤差推定値の入出力を行い、Qch信号に対応する誤差推定器204及び補間器208が、Qch信号用のものに対してカウンタのカウントアップ及びパイロット信号の誤差推定値の入出力を行うようにしてもよい。
【００８８】
加算器209は、補間器207から出力されたIch成分の誤差推定値に"1"を加算することで、Ich成分のゲイン補正値 Wi_k( k = 0, 1, 2, ・・・, n )を算出し、乗算器110に出力する。加算器210は、補間器208から出力されたQch成分の誤差推定値に"1"を加算することで、Qch成分のゲイン補正値Wq_k( k = 0, 1, 2, ・・・, n )を算出し、乗算器111に出力する。
【００８９】
最後に、乗算器 110は、遅延器108でタイミング調整された受信信号(AGC回路20からの出力信号)のIch成分(Ich信号)に対し、Ich成分のゲイン補正値Wi_kを乗算する。乗算器 111は、遅延器108でタイミング調整された受信信号のQch成分(Qch信号)に対し、Qch成分のゲイン補正値Wq_kを乗算する。これによって、Ich成分とQch成分において、それぞれ独立にゲイン補正を実行する。
【００９０】
以上に説明したように、本実施の形態4では、Ich信号とQch信号のそれぞれで、パイロット信号とその期待値との誤差を算出し、算出した誤差のそれぞれに応じて、Ich信号とQch信号のそれぞれの利得を補正するようにしている。これによれば、Ich信号とQch信号のそれぞれについて適切なゲイン補正値によって利得補正を行うことができるため、一括でIch信号とQch信号のそれぞれのゲイン補正値を算出する場合と比較して、利得補正の精度をより向上することができる。
【００９１】
一方で、本実施の形態4との対比によれば、実施の形態1では、補間器106及び加算器107で、Ich信号及びQch信号に対して１つの誤差推定値及びゲイン補正値を算出するだけの回路構成とすることができるため、回路規模を低減することができるという効果もある。
【００９２】
＜実施の形態の概略構成＞
続いて、図7を参照して、本発明の実施の形態に係る自動利得制御回路1の概略構成となる利得制御装置9の構成について説明する。図7は、本発明の実施の形態に係る自動利得制御回路1の概略構成図である。すなわち、上述した本実施の形態に係る自動利得制御回路1は、その概要構成として、図7に示す利得制御装置9のように捉えることもできる。
【００９３】
利得制御装置9は、抽出部91、パイロット誤差算出部92、及び利得補正部93を有する。利得制御装置9は、キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボルが含まれる受信信号の利得を制御する。
【００９４】
抽出部91は、受信信号からパイロットシンボルを抽出する。抽出部91は、パイロット抽出部101に対応する。パイロット誤差算出部92は、抽出部91が抽出したパイロットシンボルと、パイロットシンボルの期待値との誤差を算出する。パイロット誤差算出部92は、誤差推定器102に対応する。利得補正部93は、パイロット誤差算出部92が算出した誤差に応じて、受信信号の利得を補正する。利得補正部93は、補間器106、加算器107、及び乗算器110、111に対応する。
【００９５】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、キャリア同期のために予め定められたパイロットシンボル(パイロット信号)に基づいて、受信信号において生じた誤差を算出するようにしているため、受信信号に高速なゲイン変動が生じている場合であっても、正確な誤差を算出することができる。そして、正確に算出した誤差に基づいて、受信信号の利得を補正するようにしているため、利得制御における補正の精度を向上することができる。また、キャリア同期信号のためのパイロットシンボルを流用することで実現しているため、受信信号において余分な情報を増やすことが無く、情報の伝達効率を低下させることがない。
【００９６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００９７】
上記の実施の形態では、AGC回路20を含む構成について例示したが、AGC回路20を含まない構成としてもよい。すなわち、キャリア同期回路19の後段に残留誤差補正値100, 300, 400が位置する構成としてもよい。
【００９８】
上記の実施の形態では、ペイロード信号の誤差推定値を、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の両隣かつ直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値を利用して算出するようにしているが、これに限られない。ペイロード信号の誤差推定値を、そのペイロード信号が含まれるペイロード部分の前に位置する受信パイロット信号の誤差推定値と、後に位置する受信パイロット信号の誤差推定値とを利用して算出するものであれば、直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値に限られない。しかしながら、好ましくは、上記の実施の形態のように、直近に位置する受信パイロット信号の誤差推定値を利用することで、ペイロード信号により近い受信パイロット信号の誤差推定値を利用することになるため、ペイロード信号の誤差推定値の算出精度を、より向上することができる。
【００９９】
また、補間器106, 207, 208が算出した誤差推定値の極性を反転したものを、そのままデフォルト値'1'に加算して、ゲイン補正値を算出するようにしているが、これに限られない。補間器106, 207, 208は、極性を反転した誤差推定値そのものでなく、その誤差推定値の大きさに比例する調整された値を出力するようにし、その値とデフォルト値'1'に加算して、ゲイン補正値を算出するようにしてもよい。
【０１００】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１０１】
この出願は、２０１３年３月１３日に出願された日本出願特願２０１３−０５０３３２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１０２】
1, 2  自動利得制御回路
10  受信信号
11  局部発信器
12  直交復調器
13, 14  ローパスフィルタ
15, 16  A/D変換器
17, 18  ディジタルフィルタ
19  キャリア同期回路
20  AGC回路
21  判定器
22  誤差推定器
23  積分器
24, 25, 110, 111, 200  乗算器
100, 300, 400  残留誤差補正器
101, 201, 202  パイロット抽出器
102, 203, 204  誤差推定器
103  Writeカウンタ
104, 205  推定結果格納器
105  Readカウンタ
106, 207, 208  補間器
107, 209, 210  加算器
108  遅延器
【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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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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