(57)【要約】【課題】直交振幅変調信号の送受信の際にパイロットデータを用いずに送信データを用いて位相トラッキングを行う。【解決手段】回転角算出手段と位相回転手段を備えている。回転角算出手段は、送信データが変調された、互いに直交するI信号及びQ信号を、それぞれ２分した一方を用いて補正回転角を計算する。位相回転手段は、I信号及びQ信号をそれぞれ２分した他方に対して、回転角算出手段で計算された、IQ座標における補正回転角の位相回転を行う。回転角算出手段50は、I信号及びQ信号の信号値の組を複数蓄積するバッファ52と、バッファに蓄積された信号値の組について、各信号値の組をIQ座標に配置したときの原点からの距離を計算する距離計算手段54と、距離計算手段で計算された原点からの距離が最も大きい信号値の組を、IQ座標における対角線データとして判定する対角線データ判定手段56と、対角線データから補正回転角を得る角度比較手段58とを備えている。【選択図】図２
2008306376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号をそれぞれ２分した一方を用いて、補正回転角を計算する回転角算出手段と、
前記Ｉ信号及びＱ信号をそれぞれ２分した他方に対して、ＩＱ座標における前記補正回転角の位相回転を行う位相回転手段と
を備えることを特徴とする位相回転補正回路。
【請求項２】
前記回転角算出手段は、
前記Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積するバッファと、
該バッファに蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段で計算された原点からの距離が最も大きい信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する対角線データ判定手段と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する角度比較手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位相回転補正回路。
【請求項３】
前記回転角算出手段は、
前記Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積するバッファと、
該バッファに蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段で計算された原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、前記原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する対角線データ判定手段と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する角度比較手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位相回転補正回路。
【請求項４】
１組の信号値が示す送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、
前記バッファに蓄積される信号値の組数ｋ（ｋは２以上の整数）が、少なくとも下記の式（１）を満たす
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の位相回転補正回路。
｛（２２ｎ−４）／２２ｎ｝ｋ ＜目標符号誤り率      ・・・（１）
【請求項５】
前記回転角算出手段は、
前記Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組をＩＱ座標に配置したときの、原点からの距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段で計算された原点からの距離が、予め保存されたしきい値以上である信号値の組を対角線データとして判定する対角線データ判定手段と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する角度比較手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位相回転補正回路。
【請求項６】
前記角度比較手段が、
前記補正候補角として、前記回転角、前記回転角＋９０度、前記回転角＋１８０度、及び前記回転角＋２７０度の４つの角度を取得する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の位相回転補正回路。
【請求項７】
前記回転角算出手段は、
前記Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積するバッファと、
該バッファに保存された信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に、仮想角の角度で順次に回転させる仮想回転手段と、  
前記仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する総距離計算手段と、
前記距離の総和が最も小さい仮想角である最小仮想角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、補正回転角を得るとともに、該補正回転角を保存する角度比較手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位相回転補正回路。
【請求項８】
前記角度比較手段が、
前記補正候補角として、前記最小仮想角、前記最小仮想角＋９０度、前記最小仮想角＋１８０度、及び前記最小仮想角＋２７０度の４つの角度を取得する
ことを特徴とする請求項７に記載の位相回転補正回路。
【請求項９】
直交振幅変調信号を、互いに直交するＩ信号及びＱ信号に分離する直交検波部と、
前記Ｉ信号及びＱ信号の、ＩＱ座標に対する回転誤差を補正する位相回転補正部と
を備える直交振幅変調信号の復調器であって、
前記位相回転補正部として、請求項１〜８のいずれか一項に記載の位相回転補正回路を備える
ことを特徴とする直交振幅変調信号の復調器。
【請求項１０】
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する過程と、
該蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する過程と、
原点からの距離が最も大きい信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する過程と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する過程と、
該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する過程と、
Ｉ信号及びＱ信号に対して、前記補正回転角だけ回転させる過程と
を備えることを特徴とする位相回転補正方法。
【請求項１１】
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する過程と、
該蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する過程と、
原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する過程と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する過程と、
該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する過程と、
Ｉ信号及びＱ信号に対して、前記補正回転角だけ回転させる過程と
を備えることを特徴とする位相回転補正方法。
【請求項１２】
１つの送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、
前記バッファに蓄積されるデータの一定量ｋ（ｋは２以上の整数）が、少なくとも下記の式（１）を満たす
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の位相回転補正方法。
（（２２ｎ−４）／２２ｎ）ｋ ＜目標符号誤り率      ・・・（１）
【請求項１３】
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号をＩＱ座標に配置したときの座標値に対して、原点からの距離を計算する過程と、
原点からの距離が、予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、対角線データとして判定する過程と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する過程と、
該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する過程と、
Ｉ信号及びＱ信号に対して、前記補正回転角だけ回転させる過程と
を備えることを特徴とする位相回転補正方法。
【請求項１４】
前記補正候補角として、前記回転角、前記回転角＋９０度、前記回転角＋１８０度、及び前記回転角＋２７０度の４つの角度を取得する
ことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の位相回転補正方法。
【請求項１５】
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する過程と、
該蓄積された信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に、仮想角の角度で回転させる過程と、  
前記仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する過程と、
仮想角を−４５〜４５度の範囲で変化させて、距離の総和の計算を行った結果、距離の総和が最も小さいときの仮想角である最小仮想角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、補正回転角を得るとともに、該補正回転角を保存する過程と
を備えることを特徴とする位相回転補正方法。
【請求項１６】
前記補正候補角として、前記最小仮想角、前記最小仮想角＋９０度、前記最小仮想角＋１８０度、及び前記最小仮想角＋２７０度の４つの角度を取得する
ことを特徴とする請求項１５に記載の位相回転補正方法。
【請求項１７】
コンピュータに、
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する手順と、
該蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する手順と、
原点からの距離が最も大きい信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する手順と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する手順と、
該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する手順と、
Ｉ信号及びＱ信号に対して、前記補正回転角だけ回転させる手順と
を実行させることを特徴とする位相回転補正用プログラム。
【請求項１８】
コンピュータに、
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する手順と、
該蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する手順と、
原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する手順と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する手順と、
該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する手順と、
Ｉ信号及びＱ信号に対して、前記補正回転角だけ回転させる手順と
を実行させることを特徴とする位相回転補正用プログラム。
【請求項１９】
１つの送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、
前記バッファに蓄積されるデータの一定量ｋ（ｋは２以上の整数）が、少なくとも下記の式（１）を満たす
ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の位相回転補正用プログラム。
｛（２２ｎ−４）／２２ｎ｝ｋ ＜目標符号誤り率      ・・・（１）
【請求項２０】
コンピュータに、
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号をＩＱ座標に配置したときの座標値に対して、原点からの距離を計算する手順と、
原点からの距離が、予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、対角線データとして判定する手順と、
前記対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する手順と、
該回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する手順と、
Ｉ信号及びＱ信号に対して、前記補正回転角だけ回転させる手順と
を実行させることを特徴とする位相回転補正用プログラム。
【請求項２１】
前記補正候補角として、前記回転角、前記回転角＋９０度、前記回転角＋１８０度、及び前記回転角＋２７０度の４つの角度を取得する
ことを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の位相回転補正用プログラム。
【請求項２２】
コンピュータに、
送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する手順と、
該蓄積された信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に、仮想角の角度で回転させる手順と、
前記仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する手順と、
仮想角を−４５〜４５度の範囲で変化させて、距離の総和の計算を行った結果、距離の総和が最も小さいときの仮想角である最小仮想角に基づいて複数の補正候補角を取得し、該補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たな補正回転角を得るとともに、該新たな補正回転角を保存する手順と
を実行させることを特徴とする位相回転補正用プログラム。
【請求項２３】
前記補正候補角として、前記最小仮想角、前記最小仮想角＋９０度、前記最小仮想角＋１８０度、及び前記最小仮想角＋２７０度の４つの角度を取得する
ことを特徴とする請求項２２に記載の位相回転補正用プログラム。
【請求項２４】
直交振幅変調信号を、互いに直交するＩ信号及びＱ信号に分離する過程と、
前記Ｉ信号及びＱ信号の、ＩＱ座標に対する回転誤差を補正する過程と
を備える直交振幅変調信号の復調方法であって、
前記回転誤差を補正するにあたり、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の位相回転補正方法を用いることを特徴とする直交振幅変調信号の復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位相回転補正回路、その位相回転補正回路を備える直交振幅変調信号の復調器、位相回転補正方法、直交振幅信号の復調方法、及び位相回転補正方法を実行させる位相回転補正用プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信の際に用いられる変調方法の１つに、直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）がある。ＱＡＭは、それぞれ振幅変調された、同相信号であるＩ信号と、直交信号であるＱ信号とを合成する変調方法である。Ｑ信号は、Ｉ信号に対して直交、すなわち位相が９０度異なっている。
【０００３】
ＱＡＭ送信機（変調器）は、ＩＱ平面（ＩＱ座標ともいう。）上に格子状の基準点（以下、基準格子点と称することもある。）を配置し、この基準格子点に１対１に対応するディジタルデータを割り当て、Ｉ座標に基づいてＩ信号を生成し、Ｑ座標に基づいてＱ信号を生成する。Ｉ信号は、Ｉ座標の値に対応した振幅をもつ振幅変調信号であり、Ｑ信号は、Ｑ座標の値に対応した振幅をもつ振幅変調信号である。ＱＡＭでは、ＩＱ平面に配置される格子基準点の個数によって、１格子基準点あたりのビット数が定まる。
【０００４】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、送信されるデータについてのコンスタレーションを示す模式図である。ここでは、コンスタレーションは、信号値のビット列を、ＩＱ座標に配置したものをいう。
【０００５】
図１（Ａ）は、送信前の状態を示すコンスタレーションであって、４×４（＝１６）個の基準格子点に送信データが配置されている、１６ＱＡＭの場合を示している。この場合、各基準格子点に対応して、２４（＝１６）種のデータ、すなわち１シンボルあたり４ビットのデータが伝送可能である。例えば、“００００”のビット列は、Ｉ座標の値がＩ１であり、Ｑ座標の値がＱ１の基準格子点に配置される。
【０００６】
なお、送信データが配置されるＩＱ平面での基準格子点の個数を多くすれば、それだけ１度に伝送されるデータのビット数が増える。例えば、ＩＱ平面に８×８（＝６４）個の基準点が配置されているときは、２６（＝６４）種のデータ、すなわち１シンボルあたり６ビットのデータが伝送可能になる。
【０００７】
一方、ＱＡＭ受信機（復調器）は、受信した変調信号をＩ信号とＱ信号に分離し、これらＩ信号及びＱ信号からＩＱ平面での座標値を求めて、対応するデータに復号する。
【０００８】
一般に、送信機と受信機の間で通信を行う場合、送信機及び受信機では、送信機及び受信機内部の基底帯域の周波数と、伝送される際の搬送波帯域の周波数との周波数変換が行われる。この周波数変換により、周波数誤差が送受信される信号に加わる。周波数誤差については、復調の際に、自動周波数制御（ＡＦＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うことで抑えることができるが、このとき、残留キャリア周波数誤差が残る。
【０００９】
送受信の際に加わる位相雑音や上述した残留キャリア周波数誤差により、受信機側では、各データがＩＱ平面において回転（位相回転）する。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した状態から、位相回転したコンスタレーションを示している。ここでは、コンスタレーション全体が、ＩＱ座標の原点Ｏを中心として回転した状態を示している。この場合、例えば、“００００”を示す信号は、位相回転によりＡの位置に移動し、同様に、“１０００”、“１０１０”及び“００１０”は、それぞれＢ，Ｃ及びＤの位置に移動している。
【００１０】
ＱＡＭでは、ＩＱ平面における各データの座標値に基づいて復号するので、位相回転が符号誤り率（ＢＥＲ）の増加につながる。例えば、“００００”がＡの位置に移動すると、復調の際には、Ａの位置に最も近い基準格子点として“０１００”に対応付けられ、送信時とは異なる、誤ったデータとして復調されてしまう。このため、位相雑音の影響を受けたデータの復調を行うためには、雑音に生じる位相回転を正確に追従する、位相トラッキングを行い、位相回転の補正を行う必要がある。
【００１１】
位相トラッキングには、送信側で、送信データに一定間隔で、パイロットデータを挿入して、受信側で、このパイロットデータを用いて位相回転量を測定することで、位相回転量を測定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５３７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている方法では、送信データのほかにパイロットデータを送信する必要がある。このパイロットデータの送信によるオーバヘッドが、通信効率の低下をもたらす。
【００１３】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、パイロットデータを用いずに、送信データを用いて位相トラッキングを行う、位相回転補正回路、その位相回転補正回路を備える直交振幅変調信号の復調器、位相回転補正方法、直交振幅信号の復調方法及び位相回転補正方法を実行させる位相回転補正用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、この発明の位相回転補正回路は、回転角算出手段と、位相回転手段を備えている。
【００１５】
回転角算出手段は、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号を、それぞれ２分した一方を用いて、補正回転角を計算する。位相回転手段は、Ｉ信号及びＱ信号をそれぞれ２分した他方に対して、回転角算出手段で計算された、ＩＱ座標における補正回転角の位相回転を行う。
【００１６】
上述した位相回転補正回路の実施にあたり、回転角算出手段は、バッファと、距離計算手段と、対角線データ判定手段と、角度比較手段とを備えるのが好適である。
【００１７】
バッファは、Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。距離計算手段は、バッファに蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する。対角線データ判定手段は、距離計算手段で計算された原点からの距離が最も大きい信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する。角度比較手段は、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。
【００１８】
また、対角線データ判定手段を、距離計算手段で計算された原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する構成としても良い。
【００１９】
上述した位相回転補正回路の実施にあたり、好ましくは、１組の信号値が示す送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、バッファに蓄積される信号値の組数ｋ（ｋは２以上の整数）が、少なくとも下記の式（１）を満たすのが良い。
｛（２２ｎ−４）／２２ｎ｝ｋ ＜目標符号誤り率 ・・・（１）
【００２０】
また、この発明の位相回転補正回路の他の好適な実施形態によれば、回転角算出手段は、距離計算手段と、対角線データ判定手段と、角度比較手段とを備えて構成される。
【００２１】
距離計算手段は、Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組をＩＱ座標に配置したときの、原点からの距離を計算する。対角線データ判定手段は、距離計算手段で計算された原点からの距離が、予め保存されたしきい値以上である信号値の組を対角線データとして判定する。角度比較手段は、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。
【００２２】
上述した位相回転補正回路の実施にあたり、好ましくは、角度比較手段が、補正候補角として、回転角、回転角＋９０度、回転角＋１８０度、及び回転角＋２７０度の４つの角度を取得するのが良い。
【００２３】
また、この発明の位相回転補正回路の他の好適な実施形態によれば、回転角算出手段は、バッファと、仮想回転手段と、総距離計算手段と、角度比較手段とを備えている。
【００２４】
バッファは、Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。仮想回転手段は、バッファに保存された信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に、仮想角の角度で順次に回転させる。総距離計算手段は、仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する。角度比較手段は、距離の総和が最も小さい仮想角である最小仮想角に基づいて補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。
【００２５】
上述した位相回転補正回路の実施にあたり、好ましくは、角度比較手段が、補正候補角として、最小仮想角、最小仮想角＋９０度、最小仮想角＋１８０度、及び最小仮想角＋２７０度の４つの角度を取得するのが良い。
【００２６】
また、この発明の直交振幅変調信号の復調器は、直交振幅変調信号を互いに直交するＩ信号及びＱ信号に分離する直交検波部と、Ｉ信号及びＱ信号のＩＱ座標に対する回転誤差を補正する位相回転補正部とを備えて構成される。位相回転補正部として、上述の位相回転補正回路を備える。
【００２７】
また、上述した目的を達成するために、この発明の、位相回転補正方法は、以下の過程を備えている。
【００２８】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。次に、蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する。次に、原点からの距離が最も大きい信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する。次に、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、取得した補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。次に、Ｉ信号及びＱ信号に対して、補正回転角だけ回転させる位相回転補正を行う。
【００２９】
また、この発明の位相回転補正方法の他の好適な実施形態によれば、以下の過程を備えている。
【００３０】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。次に、蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する。次に、原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する。次に、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算して、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。次に、Ｉ信号及びＱ信号に対して、補正回転角だけ回転させる位相回転補正を行う。
【００３１】
上述した位相回転補正方法の実施に当たり、１つの送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、バッファに蓄積されるデータの一定量ｋが、少なくとも上記の式（１）を満たすのが良い。
【００３２】
また、この発明の位相回転補正方法の他の好適な実施形態によれば、以下の過程を備えている。
【００３３】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号をＩＱ座標に配置したときの座標値に対して、原点からの距離を計算する。次に、原点からの距離が、予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、対角線データとして判定する。次に、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する。次に、回転角に基づいて、補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の回転角とを比較して、補正回転角を得るとともに、補正回転角を保存する。次に、Ｉ信号及びＱ信号に対して、補正回転角だけ回転させる位相回転補正を行う。
【００３４】
上述した位相回転補正方法の実施に当たり、補正候補角として、回転角、回転角＋９０度、回転角＋１８０度、及び回転角＋２７０度の４つの角度を取得するのが良い。
【００３５】
また、この発明の位相回転補正方法の他の好適な実施形態によれば、以下の過程を備えている。
【００３６】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。次に、蓄積された信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に、仮想角の角度で回転させる。次に、仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する。次に、仮想角を−４５度から４５度の範囲で変化させて、距離の総和の計算を行った結果、距離の総和が最も小さいときの仮想角である最小仮想角に基づいて、複数の補正候補角を取得し、取得した補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たな補正回転角を得るとともに、この新たな補正回転角を保存する。
【００３７】
上述した位相回転補正方法の実施に当たり、補正候補角として、最小仮想角、最小仮想角＋９０度、最小仮想角＋１８０度、及び最小仮想角＋２７０度の４つの角度を取得するのが良い。
【００３８】
また、上述した目的を達成するために、この発明の位相回転補正用プログラムは、コンピュータに、以下の手順を実行させる。
【００３９】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。次に、蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する。次に、原点からの距離が最も大きい信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する。次に、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する。次に、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。次に、Ｉ信号及びＱ信号に対して、補正回転角だけ回転させる。
【００４０】
また、この発明の位相回転補正用プログラムの他の好適な実施形態によれば、コンピュータに、以下の手順を実行させる。
【００４１】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。次に、蓄積された信号値の組について、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときの原点からの距離を計算する。次に、原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する。次に、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する。次に、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。次に、Ｉ信号及びＱ信号に対して、補正回転角だけ回転させる。
【００４２】
上述した位相回転補正用プログラムの実施に当たり、１つの送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、バッファに蓄積されるデータの一定量ｋが、少なくとも上記の式（１）を満たすのが良い。
【００４３】
また、この発明の位相回転補正用プログラムの他の好適な実施形態によれば、コンピュータに、以下の手順を実行させる。
【００４４】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号をＩＱ座標に配置したときの座標値に対して、原点からの距離を計算する。次に、原点からの距離が、予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、対角線データとして判定する。次に、対角線データのＩＱ座標における回転角を計算する。次に、回転角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。次に、Ｉ信号及びＱ信号に対して、補正回転角だけ回転させる。
【００４５】
上述した位相回転補正用プログラムの実施に当たり、補正候補角として、回転角、回転角＋９０度、回転角＋１８０度、及び回転角＋２７０度の４つの角度を取得するのが良い。
【００４６】
また、この発明の位相回転補正用プログラムの他の好適な実施形態によれば、コンピュータに、以下の手順を実行させる。
【００４７】
先ず、送信データが変調された、互いに直交するＩ信号及びＱ信号の信号値の組を複数蓄積する。次に、蓄積された信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に、仮想角の角度で回転させる。次に、仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する。次に、仮想角を−４５〜４５度の範囲で変化させて、距離の総和の計算を行った結果、距離の総和が最も小さいときの仮想角である最小仮想角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と保存されている過去の補正回転角とを比較して、新たな補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を保存する。
【００４８】
上述した位相回転補正用プログラムの実施に当たり、補正候補角として、最小仮想角、最小仮想角＋９０度、最小仮想角＋１８０度、及び最小仮想角＋２７０度の４つの角度を取得するのが良い。
【００４９】
また、この発明の直交振幅変調信号の復調方法は、直交振幅変調信号を互いに直交するＩ信号及びＱ信号に分離する過程と、Ｉ信号及びＱ信号のＩＱ座標に対する回転誤差を補正する過程とを備えて構成される。回転誤差を補正する過程として、上述の位相回転補正方法を実施する。
【発明の効果】
【００５０】
この発明の位相回転補正回路、その位相回転補正回路を備える直交振幅変調信号の復調器、位相回転補正方法及び位相回転補正用プログラムによれば、送信データを用いて位相トラッキングを行う。このため、回転補正角を求めるために必要な、パイロットデータが不要になるので、通信効率を向上させることができる。
【００５１】
また、ＩＱ座標において、原点からの距離が最も大きいデータを用いて回転補正角の取得を行う構成にすれば、複数のデータから１組のデータを抽出して、角度を求めるので、処理時間の短縮化につながる。また、原点からの距離があるしきい値を超えたときに、このデータを対角線データとして採用する構成にすれば、バッファを備えない構成にすることも可能になる。
【００５２】
一方、蓄積された全てのデータを、ＩＱ座標に配置し、さらに原点を中心に仮想角の角度で回転させた後、各信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算して、補正回転角を得る構成にすれば、対角線データが無くても角度を計算できる。このため、特に１シンボルあたりのビット数が増えた時に、データ数を増大させる必要がない。また、角度の計算に複数のデータを用いるので、位相雑音以外の熱雑音等の影響を受けにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００５４】
（第１実施形態）
図２を参照して、直交振幅変調信号（ＱＡＭ信号）の受信機について説明する。図２は、ＱＡＭ信号の受信機を説明するための概略図である。
【００５５】
ＱＡＭ受信機１０は、受信部２０、直交検波部３０、位相回転補正部４０を備えている。
【００５６】
受信部２０及び直交検波部３０は、ＱＡＭ受信機で用いられる、従来周知の構成とすることができる。受信部２０は、直交振幅変調信号（図中、矢印１０１で示す。）を受信して、送受信帯域の周波数から、中間周波数（ＩＦ）の中間周波数信号（ＩＦ信号）（図中、矢印１０３で示す。）に変換して、直交検波部３０へ送る。
【００５７】
直交検波部３０は、入力されたＩＦ信号１０３に対して直交復調を行い、Ｉ信号（図中、矢印１１１で示す。）とＱ信号（図中、矢印１１３で示す。）に分離する。Ｉ信号１１１及びＱ信号１１３は、位相回転補正部４０へ送られる。
【００５８】
Ｉ信号１１１及びＱ信号１１３は、送信データが振幅変調を受けた信号であって、互いに直交、すなわち搬送波の位相が９０度異なっている。
【００５９】
ここで、送信時には送信データをＩＱ座標の基準格子点に配置した場合（図１（Ａ）参照。）であっても、受信機側で、直交復調を行うまでの間に位相雑音や熱雑音の影響を受ける。すなわち、直交検波部３０で分離されたＩ信号及びＱ信号を、そのままＩＱ座標に配置すると、コンスタレーションは、位相雑音による原点Ｏを中心とする回転と、熱雑音によるずれを受けて変化している。
【００６０】
図３を参照して、受信機側で位相回転補正を行う前のコンスタレーションについて説明する。例えば、“００００”を示す信号点は、位相雑音により基準格子点から原点Ｏを中心とする回転だけを受けると、Ａの位置に移動する。一方、熱雑音の影響がある場合、信号点は、基準格子点の周囲に、不規則に配置されることになる。そこで、“００００”を示す信号点が位相雑音と熱雑音の双方の影響を受けると、回転によって移動したＡの位置から、さらに、Ａ１又はＡ２の位置にずれることになる。
【００６１】
位相回転補正部４０は、互いに直交するＩ信号１１１及びＱ信号１１３の、ＩＱ座標における回転誤差を補正する。
【００６２】
位相回転補正部４０は、入力されたＩ信号１１１及びＱ信号１１３を従来周知のＡ／Ｄ変換器（図示を省略する）を用いて、ベースバンド信号であるディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理を行う。位相回転補正部４０は、例えば後述する各機能手段を、半導体集積回路（ベースバンドＩＣ）に作りこんで形成することができる。また、位相回転補正部４０を、中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備える構成として、ＣＰＵが位相回転補正を行うためのプログラムを実行することで、各機能手段を実現する構成としても良い。
【００６３】
以下の説明では、位相回転補正部をＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭとを備える構成とした例について説明する。位相回転補正用プログラムは、例えばＲＯＭに書き込まれている。
【００６４】
位相回転補正部４０は、機能手段として、回転角算出手段５０と、位相回転手段４５を備えている。位相回転補正部４０に入力されたＩ信号１１１及びＱ信号１１３は、それぞれ２分される。２分された一方の第１のＩ信号１１１ａと第１のＱ信号１１３ａは、回転角算出手段５０に送られる。また、２分された他方の第２のＩ信号１１１ｂと第２のＱ信号１１３ｂは、位相回転手段４５に送られる。
【００６５】
回転角算出手段５０は、この第１のＩ信号１１１ａと第１のＱ信号１１３ａを用いて、第２のＩ信号１１１ｂと第２のＱ信号１１３ｂに対する、ＩＱ座標における補正回転角を計算して、この補正回転角を、位相回転手段４５へ送る（図中、矢印１２７で示す）。位相回転手段４５は、回転角算出手段５０で計算された補正回転角１２７の大きさだけ、第２のＩ信号１１１ｂと第２のＱ信号１１３ｂを、ＩＱ座標の原点Ｏを中心として位相回転を行って、次段へ出力する。次段には、誤り訂正手段、Ｉ信号及びＱ信号の信号値を、送信データ（図１及び図３の例では、４ビットのデータ）に変換するデマッピング手段など、従来周知の構成を備えている。なお、ここでは、次段の構成の図示及び詳細な説明を省略する。
【００６６】
回転角算出手段５０は、バッファ５２と、距離計算手段５４と、対角線データ判定手段５６と、角度比較手段５８とを備えている。ここで、距離計算手段５４、対角線データ判定手段５６及び角度比較手段５８は、機能手段として得られる。
【００６７】
なお、図４〜９を参照して、回転角算出手段５０の動作についても併せて説明する。図４は、回転角算出手段５０での処理を説明するためのフローチャートである。図５は、位相回転補正について、説明するための模式図である。
【００６８】
ステップ（以下、ステップをＳで表す。）１０において、バッファ５２に複数の信号値の組が一定量蓄積される。
【００６９】
バッファ５２は、第２のＩ信号１１１ｂ及び第２のＱ信号１１３ｂの信号値の組を複数蓄積する記憶装置であり、例えばＲＡＭを用いることができる。なお、以下の説明では、Ｉ信号とＱ信号の信号値の１組ずつをデータｄと称することもある。ここでは、バッファに蓄積される信号値の組数をｋ（ｋは２以上の整数）として説明する。バッファ５２に蓄積される信号値の組数ｋを、予め設定しておき、この設定された数を超える量の信号がバッファ５２に入力された場合、古いデータから順に消去され、バッファ５２には、最新のｋ組のデータが蓄積される。
【００７０】
例えば、第ｐ番目のデータｄｐがバッファ５２に入力される直前には、バッファの第１〜ｋ番目の記憶領域にそれぞれ、第ｐ−ｋ番目のデータｄｐ−ｋから第ｐ−１番目のデータｄｐ−１が蓄積されている。なお、第ｐ番目のデータｄｐは、それぞれＩ座標値ＩｐとＱ座標値Ｑｐの組である（図５（Ａ））。
【００７１】
ここで、第ｐ番目のデータｄｐがバッファ５２に入力されると、第１番目の記憶領域に蓄積されていたデータｄｐ−ｋが消去され、第２〜ｋ番目の記憶領域に蓄積されていたデータｄｐ−ｋ＋１〜ｄｐ−１が、それぞれ第１〜ｋ−１番目の記憶領域にシフトし、第ｐ番目のデータｄｐは、第ｋ番目の記憶領域に蓄積される。すなわち、バッファ５２にｐ番目のデータｄｐが入力されると、バッファ５２には、第ｐ−ｋ＋１番目のデータｄｐ−ｋ＋１から第ｐ番目のデータｄｐまで、合計ｋ組のデータが蓄積される（図５（Ｂ））。
【００７２】
Ｓ２０において、距離計算手段５４は、バッファに蓄積されたデータｄ（Ｉ、Ｑ）を読み出して（図２中、矢印１２１で示す。）、各信号値の組をＩＱ座標に配置したときのＩＱ座標の原点０からの距離ｒを計算する。図６は、あるデータｄｉについて原点Ｏからの距離ｒｉの計算について説明するための図である。この原点からの距離ｒｉは、ｒｉ＝（Ｉｉ２＋Ｑｉ２）１／２の計算式で与えられるので、予め、この計算式をＲＯＭなどの記憶装置に読出し自在に格納しておく。
【００７３】
ここでは、距離計算手段５４が、バッファ５２の第１〜ｋ番目の記憶領域に蓄積された各データ、すなわち、第ｐ−ｋ＋１〜ｐ番目のデータｄｐ−ｋ＋１〜ｄｐを読み出すとともに、記憶装置から計算式を読み出してきて、各データのＩ信号及びＱ信号の信号値を用いて、それぞれのデータに対して原点Ｏからの距離ｒｐ−ｋ＋１〜ｒｐを計算する。
【００７４】
距離計算手段５４が計算した距離ｒ（ｒｐ−ｋ＋１〜ｒｐ）は、対角線データ判定手段５６に送られる（図２中、矢印１２３で示す）。なお、ＣＰＵを用いた構成では、距離計算手段５４が計算した結果は、各データと距離とを対応付けて、一度ＲＡＭなどの記憶装置に格納され、対角線データ判定手段５６が記憶装置から読み出すことで、距離ｒが、距離計算手段５４から対角線データ判定手段５６に送られる。
【００７５】
ここで、送信時におけるＱＡＭ信号のコンスタレーションは、中心がＩＱ座標の原点Ｏに一致する、各辺がＩ軸及びＱ軸に平行な正方形状である（図１（Ａ）参照）。なお、ここで正方形の中心は、正方形の対角線の交点を意味する。位相雑音を受けた場合、コンスタレーションは、送信時のＩ軸及びＱ軸に平行な正方形を、原点Ｏを中心に回転させた正方形状になる。
【００７６】
正方形状に格子配置された各点の中で、正方形の中心からの距離ｒが最も大きい点は、正方形の頂点である。このため、各データの中で、ＩＱ座標の原点からの距離ｒが最も大きいデータは、送信時において、正方形状のコンスタレーションの頂点に配置されたデータ（対角線データ）である可能性が高い。
【００７７】
そこで、Ｓ３０において、対角線データ判定手段５６は、距離計算手段で計算された原点Ｏからの距離が最も大きいデータｄを、ＩＱ座標における対角線データとして、以下説明するように判定する。対角線データ判定手段５６は、対角線データを角度比較手段５８に送る（図２中、矢印１２５で示す）。なお、ＣＰＵを用いた構成では、対角線データ判定手段５６が対角線データとして判定したデータは、距離ｒと関連付けて一度ＲＡＭなどの記憶装置に格納され、角度比較手段５８が記憶装置からそのデータを読み出すことで、対角線データが、対角線データ判定手段５６から角度比較手段５８に送られる。
【００７８】
図７は、対角線データを判定する方法の一例を示すフローチャートである。
【００７９】
先ず、Ｓ３１において、バッファの第１の記憶領域に蓄積されているデータｄ（図５（Ａ）中、ｄｐ−ｋ＋１）を対角線データｄ０としてＲＡＭなどの記憶装置に仮保存するとともに、このデータの原点Ｏからの距離ｒを、最長距離ｒ０として同じくＲＡＭに仮保存する。
【００８０】
その後、Ｓ３２からＳ３５までの過程により、バッファの第２の記憶領域に蓄積されているデータから第ｋの記憶領域に蓄積されているデータ（図５（Ｂ）中、ｄｐ−ｋ＋２からｄｐ）まで、順次に原点からの距離ｒを最長距離ｒ０と比較する。距離ｒが最長距離ｒ０以上の場合には、対角線データｄ０と最長距離ｒ０を置き換えていく。
【００８１】
具体的には、Ｓ３２において、バッファの第ｉ番目（ｉは２以上の整数）の記憶領域に蓄積されているデータｄについて、原点Ｏからの距離ｒを、最長距離ｒ０と比較する。
【００８２】
ここで、原点Ｏからの距離ｒが最長距離ｒ０以上（ｒ≧ｒ０）である場合、すなわち、Ｓ３２の判定でＹのときは、Ｓ３３において、第ｉ番目の記憶領域に蓄積されているデータｄを新たに対角線データｄ０としてＲＡＭに仮保存する。このとき、原点Ｏからの距離ｒも、新たに最長距離ｒ０としてＲＡＭに仮保存する。その後、Ｓ３４を行う。
【００８３】
一方、Ｓ３２の判定で、ｒがｒ０よりも小さい（ｒ＜ｒ０）場合、すなわち、Ｓ３２の判定でＮのときは、Ｓ３３のステップを行わずに、Ｓ３４のステップを行う。
【００８４】
Ｓ３４では、第ｉ番目の記憶領域がバッファの最後の記憶領域、すなわち第ｋ番目の記憶領域であるか判定する。
【００８５】
具体的には、ｉ≧ｋであるか否かの判定を行い、ｉ＜ｋの場合（Ｎの場合）は、Ｓ３５において、判定の対象のデータを第ｉ＋１番目の記憶領域に蓄積されたデータに変更した後、Ｓ３２〜Ｓ３４までの過程を行う。
【００８６】
一方、ｉ≧ｋの場合（Ｙの場合）は、バッファの第ｋ番目の記憶領域に蓄積されたデータまで、蓄積された全てのデータに対する判定が行われたときである。この場合、Ｓ３６において、ＲＡＭに仮保存されている対角線データを、対角線データとして設定する。
【００８７】
図７を参照して説明した過程によって、対角線データを判定した後、角度比較手段５８は、対角線データ判定手段５６から取得した対角線データから、以下説明するように補正回転角を得る。図８を参照して補正回転角を得る方法について説明する。図８は、補正回転角を得る方法について説明するための概略図である。
【００８８】
補正回転角θｐを得るには、先ず、Ｓ４０において、角度比較手段５８が、回転角θを計算する。
【００８９】
具体的には、回転角θの計算は、以下のように行われる。
【００９０】
先ず、対角線データ判定手段５６で判定された対角線データｄ０について、ＩＱ座標における位相角度θ０を計算する。位相角度θ０は、θ０＝ｔａｎ−１（Ｑｉ／Ｉｉ）の計算式で与えられるので、予め、この計算式をＲＯＭなどの記憶装置に読出し自在に格納しておく。従って、角度比較手段５８は、対角線データからＩｉ及びＱｉ信号値を読み出すとともに、記憶装置から読み出した計算式と、これらＩｉ及びＱｉ信号値とからθ０を取得する。
【００９１】
次に、位相回転が起こっていないときに対角線に位置するデータ“１０１０”、“００１０”、“００００”及び“１０００”の位相角度と対角線データｄ０の位相角度θ０と比較する。ちなみに、上述のデータ“１０１０”、“００１０”、“００００”及び“１０００”の位相角度は、４５度、１３５度、２２５度及び３１５度となる。なお、以下の説明では、位相回転が起こっていない時に、対角線に位置するデータ“１０１０”、“００１０”、“００００”及び“１０００”を対角線基準データと称する。
【００９２】
対角線データｄ０の位相角度θ０と、この位相角度θ０に最も近い、対角線基準データの位相角度との差を回転角θとする。この場合にも、記憶装置には予め読出し自在に位相角度θ０と対角線基準データとの差、すなわち回転角θを算出する式を格納しておく。従って、位相角度θ０と上述の対角線基準データの位相角度が生成されると、記憶装置から回転角θの算出式を読み出してきて、回転角θの算出を行う。その結果、例えば、対角線データの位相角度θ０が１６０度のとき、位相角度θ０に最も近い対角線基準データは、“００１０”となり、この対角線基準データ“００１０”の位相角度は１３５度であるので、回転角θは、２５（＝１６０−１３５）度になる。
【００９３】
上述したＳ４０における、回転角θの計算に続いて、Ｓ５０において、角度比較手段５８は、補正回転角を決定する。具体的には、補正回転角の計算は、以下のように行われる。
【００９４】
角度比較手段５８は、回転角θに基づいて、複数の補正候補角を取得する。ここで、対角線データは、送信時のコンスタレーションで、対角線基準データ、すなわち、正方形の４つの頂点の値のいずれかであると考えられる。対角線基準データの位相角度は９０度ずつ異なっているので、補正候補角は、回転角θ、回転角θ＋９０度、回転角θ＋１８０度、及び回転角θ＋２７０度の４つの角度になる。例えば、対角線データから回転角θが２５度と計算された場合、上述の４つの補正候補角は、データ“００１０”の場合には２５度、データ“１０１０”の場合には２５＋９０＝１１５度、データ“１０００”の場合には２５＋１８０＝２０５度、及びデータ“００００”の場合には２５＋２７０＝２９５度となる。
【００９５】
続いて、角度比較手段５８は、保存されている過去の補正回転角と、補正候補角の比較を行う。通常、位相回転は急激には起こらず、ゆっくり起こる。そこで、送受信の開始時に回転量の同期を取っておき、その後、送受信の間に補正回転角を観測していれば、４つの補正候補角から、補正回転角を得ることができる。
【００９６】
例えば、補正候補角が、２５度、１１５度、２０５度及び２９５度であるときに、直前の補正回転角が２３度であったとすると、新たな補正回転角は、補正候補角の中で、直前の補正回転角に最も近い値の２５度である可能性が高い。このようにして得られた補正回転角は、位相回転手段４５に送られるとともに、角度比較手段５８に保存される。
【００９７】
なお、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを用いた構成では、補正回転角は、角度比較手段５８に割り当てられたＲＡＭなどの記憶装置に格納される。そこで、位相回転手段４５は、角度比較手段５８に割り当てられた記憶装置から、補正回転角を読み出すことにより、当該補正回転角を受け取る。以下の説明において、角度比較手段５８に割り当てられたＲＡＭなどの記憶装置に格納することを、単に、角度比較手段５８に保存すると表現することもある。
【００９８】
対角線データ判定手段５６から第ｐ−ｋ＋１〜ｐ番目のデータについて得られた対角線データを受け取る際には、角度比較手段５８には、直前の補正回転角、すなわち、第ｐ−ｋ〜ｐ−１番目のデータに対して得られた補正回転角θｐ−１が保存されている。また、位相回転手段４５は、この補正回転角θｐ−１の位相回転を行うことにより、Ｉ信号及びＱ信号の２分された他方の第２データである、ｐ−１番目のデータｄｐ−１に対して位相回転補正を行い、補正データθｐ−１（ｄｐ−１）を得ている（図５（Ａ）参照）。
【００９９】
角度比較手段５８は、既に説明したように、新たに得られた補正候補角の中で、直前の補正回転角θｐ−１に最も近いものを補正回転角θｐとする。ここで得られた新たな補正回転角θｐは、位相回転手段４５に送られるとともに、角度比較手段５８に格納される。
【０１００】
位相回転手段４５は、回転角算出手段５０で、ｐ−ｋ＋１〜ｐ番目の信号値から算出された補正回転角に基づいて、ｐ番目の信号値に対する位相回転を行う。この結果、ｐ番目のデータｄｐは、補正データθｐ（ｄｐ）となり、位相回転補正後のＩ信号（図中、矢印１１５で示す。）及びＱ信号（図中、矢印１１７で示す。）として出力される（図５（Ｂ）参照）。
【０１０１】
Ｉ信号１１５及びＱ信号１１７は、誤り訂正などの処理を経て、復号化データとして、信号値に対応する信号を得て、次段の所要の機器その他に送出されるが、位相回転を行った後の処理については、任意好適な従来周知な構成とすればよく、ここでは、図示及び説明を省略する。
【０１０２】
なお、第ｐ−ｋ＋１〜ｐ番目のデータを用いて計算されたθｐを用いて、ｐ番目のデータｄｐの位相回転を行うため、必要に応じて、遅延回路を用いて、位相回転手段４５に入力されるデータを遅延させる構成にすることができる。このデータの遅延量は、回転角計算手段５０での処理時間に応じて定めれば良い。
【０１０３】
その後、データの入力に応じて上述の過程を繰り返す。例えば第ｐ＋１番目のデータが入力されたときは、第ｐ−ｋ＋２〜ｐ＋１番目のデータを用いて計算された補正回転角θｐ＋１を用いて、第ｐ＋１番目のデータの位相回転を行い、θｐ＋１（ｄｐ＋１）を得る（図５（Ｃ）参照）。
【０１０４】
上述した位相回転補正を行うことにより、各データは位相雑音の影響が除去される。図９に位相回転補正後のコンスタレーションを示す。図９の位相回転補正後のコンスタレーションは、図３に示した位相回転補正前のコンスタレーションが原点Ｏを中心として回転したものであり、送信時と同様な、Ｉ軸及びＱ軸に平行な正方形状になっている。
【０１０５】
ここで、送受信開始時に、送信側と受信側の同期を取り、補正回転角を０度としておくのが良い。また、バッファにはｋ個のダミーデータを記憶しておけば、バッファ容量に対応するデータを受け取る以前にも、ダミーデータを用いて同様の手順で補正を行うことができる。
【０１０６】
１６ＱＡＭ信号について、各信号値の組をＩＱ座標に配置すると、１６のエリアに区切られたどこかにデータが配置される。連続して同じ値のデータが送信されることもあるが、通常は、どの値も同等の確率で発生するので、ある一定量のデータを同時に配置すれば、ＩＱ座標の１６の各エリアにデータが１つ以上配置される可能性が高くなる。
【０１０７】
ここで、バッファに蓄積されるデータ量が多ければ、確実に対角線のデータが得られるようになる一方で、バッファ容量が大きくなり、対角線データを取得するのに要する処理時間が長くなる。そこで、バッファに蓄えるデータ量は、仕様に応じて好適な値にすればよい。
【０１０８】
なお、符号誤り率（ＢＥＲ）は、通信システムで要求されるＢＥＲ（目標符号誤り率とも称する。）以下であることが要求される。ここでは、目標符号誤り率を１０−５とした例について説明する。１６ＱＡＭで、送信データがランダムで発生している場合、送信データが対角線データである確率は、１／４であり、対角線データ以外である確率が３／４である。従って、データの数ｋは、（３／４）ｋ＜１０−５、すなわちｋ＞４０．０２を満たす必要がある。
【０１０９】
そこで、４１組以上のデータを蓄積するバッファを用いれば、要求されるＢＥＲを満たすことができる。従って、バッファとしては少なくとも４１組のデータを蓄積できる市販品を用いれば良い。この場合、蓄積するデータの組数は４１個以上であり、かつ、バッファの蓄積可能最大量以下の値に設定することができる。
【０１１０】
ここでは、１６ＱＡＭを例にとって説明したが、６４ＱＡＭや２５６ＱＡＭなど、１組の信号値が示す送信データが２ｎビット（ｎは２以上の整数）であるとき、バッファに蓄積される信号値の組数ｋが、少なくとも下記の式（１）を満たせばよい。
｛（２２ｎ−４）／２２ｎ｝ｋ ＜目標符号誤り率 ・・・（１）
【０１１１】
ここで、同じ値のデータが連続するなど、対角線データがバッファに蓄積されたデータの中に無い場合は、対角線データ以外のデータを対角線データとみなして、回転補正を行ってしまうため、データの誤りが発生する。しかし、この対角線データがないことによる誤りの発生確率は、目標符号誤り率以下である。また、後段に設けられている誤り訂正回路等で、訂正することもできる。
【０１１２】
この発明の位相回転補正回路、その位相回転補正回路を備える直交振幅変調信号の復調器、位相回転補正方法及び位相回転補正用プログラムによれば、送信データを用いて位相トラッキングを行う。このため、回転補正角を求めるために必要な、パイロットデータが不要になるので、通信効率を向上させることができる。
【０１１３】
また、ＩＱ座標において、原点からの距離が最も大きいデータを用いて回転補正角の取得を行う構成にすれば、複数のデータから１組のデータを抽出して、角度を求めるので、処理時間の短縮化につながる。
【０１１４】
なお、対角線データ判定手段を、距離計算手段で計算された原点からの距離が最も大きい信号値の組であって、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定する構成としても良い。
【０１１５】
対角線データ判定手段に、しきい値による判定を行う構成を加えることで、対角線データが無い場合に、対角線データ以外のデータを対角線データと誤って認識する可能性を低くすることができる。この結果、位相トラッキングの精度を高めることができる。
【０１１６】
（第１実施形態の変形例）
図１０を参照して、第１実施形態の変形例について説明する。図１０は、第１実施形態のＱＡＭ受信機の変形例を示す概略図である。
【０１１７】
この変形例では、回転角算出手段５１がバッファを備えていない点が図２を参照して説明した第１実施形態のＱＡＭ受信機と異なっている。
【０１１８】
回転角算出手段５１に送られた信号値の組は、送られてくるたびに原点からの距離を計算し、その結果を対角線データ判定手段５７に送る。対角線データ判定手段５７は、原点からの距離が予め保存されたしきい値以上である信号値の組を、ＩＱ座標における対角線データとして判定し、その結果を角度比較手段５８に送る。
【０１１９】
この変形例の構成では、バッファを備えない構成にすることができるので、ＱＡＭ受信機の小型化につながる。
【０１２０】
（第２実施形態）
図１１を参照して、第２実施形態のＱＡＭ受信機について説明する。図１１は、第２実施形態のＱＡＭ受信機を説明するための概略図である。
【０１２１】
ＱＡＭ受信機１２は、受信部２０、直交検波部３０、位相回転補正部４２を備えている。
【０１２２】
受信部２０及び直交検波部３０は、ＱＡＭ受信機で用いられる、従来周知の構成とすることができる。受信部２０は、直交振幅変調信号（図中、矢印１０１で示す。）を受信して、送受信帯域の周波数から、中間周波数（ＩＦ）の中間周波数信号（ＩＦ信号）（図１１中、矢印１０３で示す。）に変換して、直交検波部３０へ送る。
【０１２３】
直交検波部３０は、入力されたＩＦ信号１０３に対して直交復調を行い、Ｉ信号（図１１中、矢印１１１で示す。）とＱ信号（図１１中、矢印１１３で示す。）に分離する。Ｉ信号１１１及びＱ信号１１３は、位相回転補正部４２へ送られる。Ｉ信号１１１及びＱ信号１１３は、送信データが振幅変調を受けた信号であって、互いに直交している。
【０１２４】
位相回転補正部４２は、互いに直交するＩ信号１１１及びＱ信号１１３の、ＩＱ座標に対する回転誤差を補正する。位相回転補正部４２は、第１実施形態と同様に、例えば、半導体集積回路として形成することができる。また、位相回転補正部４２を、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを備える構成として、ＣＰＵが位相回転補正を行うためのプログラムを実行することで、位相回転補正部４２としての機能を実現する構成としても良い。以下の説明では、位相回転補正部をＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭとを備える構成とした例について説明する。
【０１２５】
位相回転補正部４２は、回転角算出手段６０と、位相回転手段４５を備えている。位相回転補正部４２に入力されたＩ信号１１１及びＱ信号１１３は、それぞれ２分される。２分された一方の第１のＩ信号１１１ａと第１のＱ信号１１３ａは、回転角算出手段６０に送られる。また、２分された他方の第２のＩ信号１１１ｂと第２のＱ信号１１３ｂは、位相回転手段４５に送られる。
【０１２６】
回転角算出手段６０は、この第１のＩ信号１１１ａと第１のＱ信号１１３ａを用いて、補正回転角を計算して、この補正回転角を、位相回転手段４５へ送る（図１１中、矢印１３７で示す）。位相回転手段４５は、回転角算出手段６０で計算された補正回転角１３７の大きさだけ、第２のＩ信号１１１ｂと第２のＱ信号１１３ｂを、ＩＱ座標の原点を中心として位相回転を行う。
【０１２７】
第２実施形態のＱＡＭ受信機１２では、回転角算出手段６０は、バッファ６２と、仮想回転手段６４と、総距離計算手段６６と、角度比較手段６８とを備えている。ここで、仮想回転手段６４、総距離計算手段６６及び角度比較手段６８は、機能手段として得られる。
【０１２８】
なお、図１２を参照して、回転角算出手段６０の動作についても合わせて説明する。図１２は、回転角算出手段６０での処理を説明するためのフローチャートである。
【０１２９】
Ｓ１０において、バッファ６２には、Ｉ信号及びＱ信号の信号値の組が複数蓄積される。
【０１３０】
続いて、Ｓ２２において、仮想回転手段６４は、バッファに保存された信号値の組を読み出してこの信号値の組をＩＱ座標に配置し、さらに原点Ｏを中心に、仮想角の角度で回転させる。総距離計算手段６６は、仮想的に回転した信号値の組を受け取って、この信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算する。
【０１３１】
ここで、仮想回転手段６４及び総距離計算手段６６は、仮想角を−４５〜４５度の範囲で変化させて、距離の総和を計算する。仮想角の変化は、予め設定した好適な変化量で行えば良い。例えば、ＢＥＲから仮想角を１度の単位で補正することが要求される場合は、−４５〜４５度まで、１度ずつ距離の計算を行って、距離の総和の最小値を求めれば良い。
【０１３２】
また、−４５〜４５度まで１０度ずつ仮想角を変化させて仮の最小値を求め、その後、仮の最小値が得られた角度の周辺を、１度ずつ仮想角を変化させて最小値を求める構成にしても良い。
【０１３３】
位相回転補正回路において、要求される精度が、０．１度である場合は、０．１度ずつ仮想角を変化させれば良いし、要求される精度が１０度であるならば、１０度単位で変化させて得られた最小値をそのまま採用すれば良い。
【０１３４】
図１３を参照して、上述の距離の総和の計算について更に詳細に説明する。図１３は、距離計算について説明するための模式図である。
【０１３５】
総距離計算手段６６は、先ず、各データについて、最も近い基準格子点を得る。Ｉ信号の信号値について、予め設定した第１のＩ基準値Ｉ０１、第２のＩ基準値Ｉ０２及び第３のＩ基準値Ｉ０３（ただし、Ｉ０１＜Ｉ０２＜Ｉ０３とする。）に対して、Ｉ信号の信号値が、第１のＩ基準値Ｉ０１未満であれば、“００＊＊”の基準格子点に対応させる。また、第１の基準値Ｉ０１以上、かつ、第２の基準値Ｉ０２未満であれば、“０１＊＊”の基準格子点に対応させ、第２の基準値Ｉ０２以上、かつ、第３の基準値Ｉ０３未満であれば、“１１＊＊”の基準格子点に対応させ、及び、第３の基準値Ｉ０３以上であれば、“１０＊＊”の基準格子点に対応させる。
【０１３６】
同様に、Ｑ信号の信号値について、予め設定した第１のＱ基準値Ｑ０１、第２のＱ基準値Ｑ０２及び第３のＱ基準値Ｑ０３（ただし、Ｑ０１＜Ｑ０２＜Ｑ０３）に対して、Ｑ信号の信号値が、第１のＱ基準値Ｑ０１未満であれば、“＊＊００”の基準格子点に対応させる。また、第１のＱ基準値Ｑ０１以上、かつ、第２のＱ基準値Ｑ０２未満であれば、“＊＊０１”の基準格子点に対応させ、第２のＱ基準値Ｑ０２以上、かつ、第３のＱ基準値Ｑ０３未満であれば、“＊＊１１”の基準格子点に対応させ、及び、第３のＱ基準値Ｑ０３以上であれば、“＊＊１０”の基準格子点に対応させる。
【０１３７】
例えば、ｄｉのデータは、Ｉ座標が第１のＩ基準値Ｉ０１未満であるので、“００＊＊”の基準格子点に対応する。また、ｄｉのデータは、Ｑ座標が第２のＱ基準値Ｑ０２以上、かつ、第３のＱ基準値Ｑ０３未満であるので、“＊＊１１”の基準格子点に対応する。この結果、ｄｉのデータは、“００１１”の基準格子点に対応することになる。
【０１３８】
続いて、総距離計算手段６６は、各データについて、対応する基準格子点からの距離（ｄｉのデータについてはＬｉ）を計算し、バッファに蓄積されている組について、距離の総和を計算する。なお、この基準格子点からの距離Ｌｉを与える計算式は、予め、ＲＯＭなどの記憶装置に読出し自在に格納しておく。距離Ｌｉを与える計算式は、各データがどの基準格子点に対応するかに依存して変わるが、例えば図１３のｄｉの場合、対応する基準格子点のＩ座標及びＱ座標は、それぞれＩ１及びＱ３である（図１（Ａ）参照）ので、計算式は、Ｌｉ＝｛（Ｉｉ−Ｉ１）２＋（Ｑｉ−Ｑ３）２｝１／２となる。
【０１３９】
続いて、Ｓ５０において角度比較手段６８は、補正回転角を決定する。角度比較手段６８の構成については、第１実施形態の角度比較手段と同様の構成とすることができる。
【０１４０】
角度比較手段６８は、総距離計算手段６６で計算された距離の総和が最も小さい仮想角である最小仮想角に基づいて複数の補正候補角を取得し、補正候補角と角度比較手段６８に保存されている過去の回転角とを比較して、新たに補正回転角を得るとともに、新たな補正回転角を角度比較手段６８に保存する。
【０１４１】
なお、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを用いた構成では、角度比較手段６８に割り当てられたＲＡＭなどの記憶装置に格納することを、単に、角度比較手段６８に保存すると表現する。
【０１４２】
第２実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様に、パイロットデータが不要になるので、通信効率を向上させることができる。
【０１４３】
また、蓄積された全てのデータを、ＩＱ座標に配置し、さらに原点Ｏを中心に、仮想角の角度で回転させて、仮想的に回転した信号値の組に対して、それぞれ最も近い基準格子点からの距離の総和を計算して、補正回転角を得る構成なので、対角線データが無くても角度を計算できる。この結果、特に１つの基準格子点に対応するデータのビット数が増えたとき、すなわち、基準格子点が増えた場合に、データ数を増大させることがない。また、角度の計算に複数のデータを用いるので、位相雑音以外の熱雑音等の影響を受けにくい。
【０１４４】
上述した各実施形態では、ｐ番目のデータに対する補正回転角θｐを、第ｐ−ｋ＋１〜ｐ番目のデータｄｐ−ｋ＋１〜ｄｐを用いて計算する例について説明したが、この例に限定されない。例えば、ｐ番目のデータに対する補正回転角を、第ｐ〜ｐ＋ｋ−１番目のデータを用いて計算する構成にしても良いし、第ｐ−ｋ／２〜ｐ＋ｋ／２番目のデータを用いて計算する構成にしても良い。どの範囲のデータを用いて補正回転角を得るかは、位相回転部に入力される、Ｉ信号及びＱ信号と、補正回転角信号との入力タイミングを、任意好適な従来周知の遅延回路等を用いて調整することで、設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】送信データと位相回転を受けたデータのコンスタレーションを示す図である。
【図２】第１実施形態のＱＡＭ受信機の概略図である。
【図３】位相回転補正前のコンスタレーションを示す図である。
【図４】回転角算出手段での処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】位相回転補正について、説明するための模式図である。
【図６】原点からの距離の計算について説明するための図である。
【図７】対角線データの判定のフローチャートである。
【図８】補正回転角について説明するための図である。
【図９】位相回転補正後のコンスタレーションを示す図である。
【図１０】第１実施形態のＱＡＭ受信機の変形例の概略図である。
【図１１】第２実施形態のＱＡＭ受信機の概略図である。
【図１２】回転角算出手段での処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】基準格子点からの総距離の計算について説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０、１１、１２    ＱＡＭ受信機    
２０    受信部    
３０    直交検波部
４０、４１、４２    位相回転補正部
４５    位相回転手段  
５０、５１、６０    回転角算出手段    
５２、６２    バッファ
５４、５５    距離計算手段
５６、５７    対角線データ判定手段
５８、６８    角度比較手段
６４    仮想回転手段
６６    総距離計算手段
【図１】
2008306376.tif 000003
【図２】
2008306376.tif 000004
【図３】
2008306376.tif 000005
【図４】
2008306376.tif 000006
【図５】
2008306376.tif 000007
【図６】
2008306376.tif 000008
【図７】
2008306376.tif 000009
【図８】
2008306376.tif 000010
【図９】
2008306376.tif 000011
【図１０】
2008306376.tif 000012
【図１１】
2008306376.tif 000013
【図１２】
2008306376.tif 000014
【図１３】
2008306376.tif 000015