(57)【要約】【課題】デジタル変復調方式において、隣り合う理想シンボル点に対する信号シンボル点に含まれる雑音がオーバーラップしても、回線品質を精度よくかつ短時間に推定する。【解決手段】雑音を含む信号シンボル点の理想シンボル点からのばらつきを求める際に、信号シンボル点から、理想シンボル点中のＩＱ各軸にて原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点のＩチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点、およびＱチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点を除去し、残された信号シンボル点のＩ，Ｑチャンネル上の成分の各軸にて原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点に対する分散を計算し、各チャンネル毎に計算した分散を加算して回線品質推定値である分散を得る。【選択図】図５
2004304437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
復調されたＩＱ位相平面上の雑音を含む信号シンボル点の理想シンボル点からのばらつきを求める際に、
前記ＩＱ位相平面におけるＩチャンネル軸上、原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点（Ｉ軸最遠理想シンボル点という。）のＩチャンネル成分の原点側であって、かつ前記ＩＱ位相平面上のＱチャンネル軸上、原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点（Ｑ軸最遠理想シンボル点という。）のＱチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点を除去するステップと、
残された信号シンボル点のＩチャンネル成分の前記Ｉ軸最遠理想シンボル点のＩチャンネル成分に対する偏差平方和を計算するとともに、残された信号シンボル点のＱチャンネル成分の前記Ｑ軸最遠理想シンボル点のＱチャンネル成分に対する偏差平方和をそれぞれ独立に計算するステップと
を有することを特徴とする回線品質推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の回線品質推定方法において、
前記原点側にある信号シンボル点を除去するステップの前のステップにおいて、
前記独立に計算する各偏差平方和を求める際の理想シンボル点のＩチャンネル成分の値あるいはＱチャンネル成分の値が最大となるように、または偏差平方和を計算する際の前記残された信号シンボル点の数が最大となるように、前記ＩＱ位相平面上で前記信号シンボル点および前記理想シンボル点を同じ角度だけ回転させる
ことを特徴とする回線品質推定方法。
【請求項３】
請求項１記載の回線品質推定方法において、
前記原点側にある信号シンボル点を除去するステップの前のステップにおいて、
前記理想シンボル点中、前記ＩＱ位相平面上のＩチャンネル軸上原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点間のＩチャンネル成分と、前記ＩＱ位相平面上のＱチャンネル軸上原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点間のＱチャンネル成分とを均一とし、
前記均一としたＩチャンネル成分およびＱチャンネル成分を最大とし、
前記最大のＩチャンネル成分およびＱチャンネル成分を採る理想シンボル点の数が最多となるように、前記ＩＱ位相平面上で前記信号シンボル点および前記理想シンボル点を同じ角度だけ回転させる
ことを特徴とする回線品質推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタル変調｛位相偏位変調（ＰＳＫ）、振幅位相変調（ＡＰＳＫ）および直交振幅変調（ＱＡＭ）｝された信号波を復調したときの回線品質推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、デジタル変調された信号波を復調したときの回線品質推定方法についての技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載された技術では、以下のように受信信号電力Ｃと平均雑音電力Ｎが求められる。
【０００４】
すなわち、復調されたＩＱ位相平面上の信号シンボル点のＩチャンネル成分とＱチャンネル成分についてそれぞれ絶対値を求めた後、それぞれ平均化することで雑音成分を除去し、雑音成分が除去された値を、それぞれ自乗した後、加算して受信信号電力Ｃを求める。
【０００５】
また、前記信号シンボル点のＩチャンネル成分とＱチャンネル成分から雑音成分を抽出し、抽出した雑音成分をそれぞれ自乗した後、加算し平均化することで平均雑音電力Ｎを求める。
【０００６】
このようにして求めた受信信号電力Ｃと平均雑音電力Ｎとから信号電力Ｃ対雑音電力Ｎの比（Ｃ／Ｎ）を求め、このＣ／Ｎが回線品質推定値とされる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１０８７２号公報（図１、段落［００１８］−［００２０］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、復調されたＩＱ位相平面上の信号シンボル点のばらつきが、たとえば図１２中、ドットで示す１６ＱＡＭの各理想シンボル点に対し、図１３のそれぞれ点線で示す範囲に雑音を含む信号シンボル点が収まる程度の回線品質、たとえば携帯電話網で達成されている程度の回線品質であれば、前記従来技術に係る回線品質推定方法により回線品質を高精度にかつ短時間で求めることができる。
【０００９】
しかしながら、たとえばインマルサットシステム等の衛星通信網では、伝送距離が長いことから送受信の信号レベルを大きくとることが困難であり、相対的に雑音レベルが大きくなる。そのため、通常の場合、図１４および図１４の一部拡大図の図１５に示すように、理想シンボル点に対し、隣り合う雑音を含む信号シンボル点がオーバーラップしてしまう。
【００１０】
すなわち、図１３に示したように、たとえば、理想シンボル点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対して、Ｉチャンネル軸とＱチャンネル軸および境界線１と境界線２で分割された範囲内に雑音が収まっていれば、各理想シンボル点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対する信号シンボル点の偏差平方和、偏差平方和の平均（標準偏差）、および分散（標準偏差の自乗）を正確に計算することができる。
【００１１】
しかしながら、図１５（図１４）に示すように、雑音を含む信号シンボル点が境界線１、２を超えてオーバーラップしている場合には、たとえば理想シンボル点Ａについての偏差平方和を計算するときに、理想シンボル点Ｂ，Ｄの信号シンボル点（ハッチングで示している領域）を誤って計算の対象とし、また、自身の理想シンボル点Ａの信号シンボル点（クロスハッチングで示している領域）を計算の対象としないので、正しい回線品質を推定することができない。
【００１２】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ＩＱ位相平面上の隣り合う理想シンボル点に対する信号シンボル点に含まれる雑音がオーバーラップしている場合においても、精度よくかつ短時間に回線品質を推定することを可能とする回線品質推定方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の回線品質推定方法は、復調されたＩＱ位相平面上の雑音を含む信号シンボル点の理想シンボル点からのばらつきを求める際に、前記ＩＱ位相平面におけるＩチャンネル軸上、原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点（Ｉ軸最遠理想シンボル点という。）のＩチャンネル成分の原点側であって、かつ前記ＩＱ位相平面上のＱチャンネル軸上、原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点（Ｑ軸最遠理想シンボル点という。）のＱチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点を除去するステップと、残された信号シンボル点のＩチャンネル成分の前記Ｉ軸最遠理想シンボル点のＩチャンネル成分に対する偏差平方和を計算するとともに、残された信号シンボル点のＱチャンネル成分の前記Ｑ軸最遠理想シンボル点のＱチャンネル成分に対する偏差平方和をそれぞれ独立に計算するステップとを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１４】
この発明によれば、残された信号シンボル点のＩチャンネル成分の前記Ｉ軸最遠理想シンボル点のＩチャンネル成分に対する偏差平方和を計算するとともに、残された信号シンボル点のＱチャンネル成分の前記Ｑ軸最遠理想シンボル点のＱチャンネル成分に対する偏差平方和をそれぞれ独立に計算するようにしている。換言すれば、隣り合う理想シンボル点に対する信号シンボル点に含まれる雑音がオーバーラップしていても、ＩＱ各軸にて原点より最も離れたところで計算しているので、その影響は少なくなり、かつＩチャンネル成分とＱチャンネル成分を独立に偏差平方和を求めるようにしているので、サンプル数（信号シンボル点数）が多くなり、結果として回線品質のばらつきを精度よくかつ短時間に推定することができる。
【００１５】
求めた偏差平方和から標準偏差および分散を数式で簡易に計算することができる。
【００１６】
なお、任意のＣ／Ｎ状況下においても復調側では、変調方式によって定まる理想シンボル点のＩＱ位相平面上における位置を考慮して、復調出力の各シンボルが最も妥当である理想シンボル点を中心に分布するように、Ｃ（信号）成分を一定の大きさに制御するとともに、位相に対しても制御しておく。
【００１７】
この発明は、デジタル変調｛位相偏位変調（ＰＳＫ）、振幅位相変調（ＡＰＳＫ）および直交振幅変調（ＱＡＭ）｝に適用して好適であるが、ＢＰＳＫ変調方式、π／４シフトＱＰＳＫ変調や８ＰＳＫ変調に適用する場合には、原点側にある信号シンボル点を除去するステップの前のステップにおいて、独立に計算する各偏差平方和を求める際の理想シンボル点のＩチャンネル成分の値あるいはＱチャンネル成分の値が最大となるように、または偏差平方和を計算する際の残された信号シンボル点の数が最大となるように、ＩＱ位相平面上で信号シンボル点および前記理想シンボル点を同じ角度だけ回転させることが好ましい（請求項２記載の発明）。
【００１８】
同様に、原点側にある信号シンボル点を除去するステップの前のステップにおいて、理想シンボル点中、ＩＱ位相平面上のＩチャンネル軸上原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点間のＩチャンネル成分と、ＩＱ位相平面上のＱチャンネル軸上原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点間のＱチャンネル成分とを均一とし、均一としたＩチャンネル成分およびＱチャンネル成分を最大とし、最大のＩチャンネル成分およびＱチャンネル成分を採る理想シンボル点の数が最多となるように、ＩＱ位相平面上で信号シンボル点および理想シンボル点を同じ角度だけ回転させることが好ましい（請求項３記載の発明）。
【００１９】
なお、この発明の回線品質推定方法は、回線が無線伝送路である場合に限らず、有線（メタリックケーブル）伝送路および光伝送路にも、そのまま適用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、無線受信装置１０の概略的なブロック構成を示している。
【００２２】
図２は、図１に示した無線受信装置１０中、この実施形態の回線品質推定方法が適用された復調部１６の詳細なブロック構成を示している。
【００２３】
なお、この発明の回線品質推定方法は、無線受信装置１０に限らず、有線（メタリックケーブル）受信装置および光受信装置にも適用することができる。
【００２４】
この実施形態では、たとえば、海事衛星であるインマルサット衛星により中継された無線信号（１６ＱＡＭで変調された無線信号）が、船上の船舶局あるいは陸上の地上局のアンテナ１２を介し高周波受信信号として無線部１４に供給される。
【００２５】
無線部１４は、高周波受信信号を低雑音増幅した後、周波数変換して中間周波の変調信号に変換して復調部１６に供給する。
【００２６】
復調部１６を構成する復調処理部２２は、キャリアを用い、同期検波などの位相検波によって直交検波した後デジタル復調し、デジタル復調した雑音を含む信号シンボル点を同相成分であるＩチャンネル（Ｉｃｈ）成分と直交成分であるＱチャンネル（Ｑｃｈ）成分に分離し、復号部１８へ供給するとともに、Ｉチャンネル成分の領域判定部２４とＱチャンネル成分の領域判定部２６へ供給する。
【００２７】
領域判定部２４、２６は、後述するように信号シンボル点を選別し、一部の信号シンボル点を除去し残りの信号シンボル点を分散計算部２８、３０に供給する。
【００２８】
分散計算部２８、３０は、選別された信号シンボル点のそれぞれＩチャンネル成分の分散σ２（Ｉ）とＱチャンネル成分の分散σ２（Ｑ）を計算し、合成部３２に供給する。
【００２９】
合成部３２は、Ｉチャンネル成分の分散σ２（Ｉ）とＱチャンネル成分の分散σ２（Ｑ）を合成し（この場合、加算し）、回線情報推定値の１つである分散情報（分散σ２）を得る。分散σ２は、回線品質検討部２０へ供給される。回線品質検討部２０から出力部２１へ供給され、出力部２１を構成するモニタの画面上およびプリンタのハードコピー上に分散σ２が表示される。
【００３０】
その一方、復号部１８では、Ｉチャンネル成分とＱチャンネル成分とからシンボル（符号）を復号し、ベースバンド信号を得る。
【００３１】
なお、分散計算部２８、３０において分散σ２を計算する場合の処理単位は、この実施形態の場合、受信信号がサブフレーム単位に符号化されていることからサブフレーム単位としている。
【００３２】
図３は、無線信号として受信される総シンボル数が２６８８個のフレーム４０の構成を示している。フレーム４０は、フレーム４０の半分のサブフレーム４２の単位で符号化され、前半のサブフレーム４２の先頭には、４２シンボルからなるユニークワードＵＷが配置され、以降、２９シンボルからなるデータＤＡＴＡおよび１シンボルからなるパイロット信号ＰＩＬＯＴが繰り返して配置される。
【００３３】
ここで、ユニークワードＵＷは、図１２に示した１６ＱＡＭの理想シンボル点の配置図上のシンボル点［１１００］とシンボル点［００００］の組み合わせからなるデータとされ、パイロット信号ＰＩＬＯＴはシンボル点［１１００］が挿入されている。後述するように、これら位置と値が既知の最外側の理想シンボル点を用いて回線品質を推定することもできる。
【００３４】
なお、ここで示している［１１００］や［００００］は、１６ＱＡＭ変調方式における、シンボルに対するビットの割当を示し、［Ｉ１，Ｑ１，Ｉ０，Ｑ０］と表したときのＩチャンネルおよびＱチャンネルの各成分との対応を、次の表１のように定めた場合を示している。
【００３５】
表１
Ｉ１＝０、Ｉ０＝０  ：数値＝−３、  Ｑ１＝０、Ｑ０＝０  ：数値＝−３
Ｉ１＝０、Ｉ０＝１  ：数値＝−１、  Ｑ１＝０、Ｑ０＝１  ：数値＝−１
Ｉ１＝１、Ｉ０＝１  ：数値＝＋１、  Ｑ１＝１、Ｑ０＝１  ：数値＝＋１
Ｉ１＝１、Ｉ０＝０  ：数値＝＋３、  Ｑ１＝１、Ｑ０＝０  ：数値＝＋３
【００３６】
前記のように、この実施形態において、分散σ２は、図３に示したサブフレーム４２の単位で計算される。サブフレーム４２の単位で計算するのは、図示していない送信装置の中でサブフレーム４２の単位で符号化しているからであり、サブフレーム４２の単位ではなく、フレーム４０の単位で分散σ２を計算することもできる。
【００３７】
次に、回線（伝送路）品質推定値である分散情報（分散σ２）の求め方について説明する。
【００３８】
そこで、まず、復調処理部２２において分離されたＩチャンネル成分とＱチャンネル成分についての領域判定部２４、２６の判定処理について説明する。
【００３９】
図４に示すように、Ｉチャンネル成分についての領域判定部２４では、Ｉチャンネル軸上原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点｛Ｉ軸最遠シンボル点ともいい、ここでは、［０００１］［０１０１］［０１００］［００００］、［１１００］［１１０１］［１００１］［１０００］の８箇｝のＩＱ座標｛ａを表１の数値に示す任意の値としたとき、（−３，ａ）を通り、Ｉチャンネル軸と垂直に交差する直線Ａと、（＋３，ａ）を通りＩチャンネル軸と垂直に交差する直線Ｂ｝との間の原点側の信号シンボル点を除去し（計算には使用せず）、残された直線Ａ（直線上も含む）より負側の雑音を含む信号シンボル点と、直線Ｂ（直線上も含む）より正側の雑音を含む信号シンボル点を抽出する。なお、雑音を含む信号シンボル点は、各理想シンボル点（図４では、１６箇の各理想シンボル点）を中心にガウス分布で拡がっているものと考えることができる。
【００４０】
同様に、Ｑチャンネル成分についての領域判定部２６では、Ｑチャンネル軸上原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点｛Ｑ軸最遠シンボル点ともいい、ここでは、［００００］［００１０］［１０１０］［１０００］、［０００１］［０１１０］［１０１１］［１１００］の８箇｝のＩＱ座標｛ａを表１の数値に示す任意の値としたとき、（ａ，−３）を通り、Ｑチャンネル軸と垂直に交差する直線Ｃと、（ａ，＋３）を通りＱチャンネル軸と垂直に交差する直線Ｄ｝との間の原点側の信号シンボル点を除去し（計算には使用せず）、残された直線Ｃ（直線上も含む）より負側の雑音を含む信号シンボル点と直線Ｄより正側の雑音を含む信号シンボル点を抽出する。
【００４１】
ここで、信号シンボル点の除去と抽出の仕方を、図５を参照して説明すれば、Ｉチャンネル成分とＱチャンネル成分に分離されたハッチングで示される信号シンボル点のみを抽出することになる。図５中、右側に描いている図は、Ｑ軸最遠理想シンボル点（０００１，０１１０，１０１１，１１００），（００００，００１０，１０１０，１０００）を中心にガウス分布で存在する雑音を含む信号点シンボルのＱチャンネル軸上への写像（Ｑチャンネル成分）を示し、図５中、下側に描いている図は、Ｉ軸最遠理想シンボル点（１１００，１１０１，１００１，１０００），（０００１，０１０１，０１００，００００）を中心にガウス分布で存在する雑音を含む信号点シンボルのＩチャンネル軸上への写像（Ｉチャンネル成分）を示している。
【００４２】
次に、Ｉチャンネル成分の分散計算部２８では、分離した（ハッチング部分で示した）雑音を含む信号シンボル点のＩチャンネル成分（Ｉとする。）に対する偏差平方（Ｉ−Ｉｒｅｆ）２を計算し｛ここで、Ｉｒｅｆは、信号シンボル点が直線Ｂより正側にある場合＋３（Ｉが＋３を含み、＋３より大きい場合）、信号シンボル点が直線Ａより負側にある場合−３（Ｉが−３を含み、−３より小さい場合）｝、さらに、累積値である偏差平方和Σ（Ｉ−Ｉｒｅｆ）２を求め、これを累積箇数（抽出した信号シンボル点の数）ｎで平均して（１）式に示す分散σ２（Ｉ）を分散計算部２８で計算する。
σ２（Ｉ）＝（１／ｎ）×（Σ（Ｉ−Ｉｒｅｆ）２        …（１）
【００４３】
Ｑチャンネル成分の分散計算部２８では、分離した（ハッチング部分で示した）雑音を含む信号シンボル点のＱチャンネル成分（Ｑとする。）に対する偏差平方（Ｑ−Ｑｒｅｆ）２を計算し｛ここで、Ｑｒｅｆは、信号シンボル点が直線Ｄより正側にある場合＋３（Ｑが＋３を含み、＋３より大きい場合）、信号シンボル点が直線Ｃより負側にある場合−３（Ｑが−３を含み、−３より小さい場合）｝、さらに、累積値である偏差平方和Σ（Ｑ−Ｑｒｅｆ）２を求め、これを累積箇数（抽出した信号シンボル点の数）ｍで平均して（２）式に示す分散σ２（Ｑ）を分散計算部２８で計算する。
σ２（Ｑ）＝（１／ｍ）×（Σ（Ｑ−Ｑｒｅｆ）２              …（２）
【００４４】
具体例で説明すると、図５に×印で示した雑音を含む５個の信号シンボル点５０−５４中、信号シンボル点５０，５１，５３は除去される。また、信号シンボル点５２については、（１）式のみに寄与する偏差平方（Ｉ−３）２が計算され、信号シンボル点５４については、（１）式および（２）式に寄与する偏差平方（Ｑ−３）２と偏差平方（Ｉ＋３）２が計算されることとなる。
【００４５】
次いで、合成部３２では、ＩチャンネルとＱチャンネルに分離して求めた（１）式と（２）式の結果を加算し、回線品質推定値としての分散σ２｛σ２＝（σ２（Ｉ）＋σ２（Ｑ））｝を得、分散情報として回線品質検討部２０へ供給する。
【００４６】
図６は、従来技術と実施形態の設定Ｅｂ／Ｎｏ（デジタル変調信号における、ビット当たりの電力密度対雑音電力密度比）と推定平均Ｅｂ／Ｎｏの一致度を示している。なお、Ｅｂ／Ｎｏで表される指標は、回線品質を表す指標の１つとして一般的に用いられているものである。
【００４７】
図６中、黒菱形で示すグラフは、フレーム４０中、位置の分かっているユニークワードＵＷとパイロット信号ＰＩＬＯＴのみを用いた場合、黒四角で示すグラフは従来技術である全てのシンボル点を使用した場合、白丸で示すグラフは、この実施形態の場合（Ｉチャンネル成分とＱチャンネル成分に分離して分散を求めているのでＩＱ独立という。）を示している。
【００４８】
全てのシンボル点を使用した従来技術の場合には、０．０［ｄＢ］−８［ｄＢ］の間で設定値と推定値が大幅にずれている。実際上、衛星通信の分野では、０．０［ｄＢ］−４．０［ｄＢ］の付近を使用するので、全てのシンボル点を使用して回線品質を推定することが、好ましい方式であるとはいえない。この図６のグラフでは、ユニークワードＵＷとパイロット信号ＰＩＬＯＴのみを用いた場合と、ＩＱ独立の場合とで有意差はない。
【００４９】
そこで、図７は、ユニークワードＵＷとパイロット信号ＰＩＬＯＴのみを用いた場合（黒菱形で示すグラフ）と、ＩＱ独立の場合（白丸で示すグラフ）の推定Ｅｂ／Ｎｏの拡がり度合い［ｄＢ］を示している。この拡がり度合い［ｄＢ］は、標準偏差σの２．５８倍（２．５８σ）を示している。ＩＱ独立の場合は、設定Ｅｂ／Ｎｏを中心に９９％の確率で拡がり度合い約±０．５［ｄＢ］の中に推定結果が入っており、その一方、ユニークワードＵＷとパイロット信号ＰＩＬＯＴのみを用いた場合には、拡がり度合いが約±１．２［ｄＢ］となり、ＩＱ独立の場合がより好ましい方式であることが分かる。
【００５０】
このように上述した実施形態によれば、Ｉチャンネル成分とＱチャンネル成分を分離して考えることで、計算に用いる信号シンボル点の数を増加させることができるので推定精度が向上し、最終的に受信状況の推定精度を向上させることが可能となる。
【００５１】
ただし、分散σ２を計算する際にユニークワードＵＷおよびパイロット信号ＰＩＬＯＴに対してはその受信タイミングが既知でありシンボルも既知であるためＩチャンネル成分とＱチャンネル成分に分離して計算する必要はない。分離して計算してもよいが、計算量が増加する。
【００５２】
なお、上述した実施形態では１６ＱＡＭ変調方式について説明したが、この発明は、たとえば、図８に示すようなＱＰＳＫ変調方式にも、全く同様な考えで適用することができる。なお、ＱＰＳＫ変調方式の場合には、図９に示すように、先頭のユニークワードＵＷとデータとからフレームが構成され、パイロット信号ＰＩＬＯＴは挿入されない構成が一般的である。
【００５３】
このＱＰＳＫ変調方式の場合には、領域判定部２４、２６において、復調されたＩＱ位相平面上の雑音を含む信号シンボル点の理想シンボル点からのばらつきを求める際に、信号シンボル点から、理想シンボル点１１，１０，０１，００のＩチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点およびＱチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点を除去し、すなわち、図８中、白抜き部分に存在する信号シンボル点を除去する。なお、ＱＰＳＫ変調方式の場合、理想シンボル点は、全て最遠理想シンボル点と考えることができる。
【００５４】
そして、分散計算部２８、３０において、残された信号シンボル点のＩチャンネル上の成分の、理想シンボル点のＩチャンネル上の成分（値１と値−１）に対ｊする偏差平方（Ｉ−Ｉｒｅｆ）｛ただし、Ｉｒｅｆは、＋１（Ｉが＋１を含み、＋１より大きい場合）または−１（Ｉが−１を含み、−１より小さい場合）を採る。｝を計算するとともに、選択した信号シンボル点のＱチャンネル上の成分の、理想シンボル点のＱチャンネル上の成分（値１と値−１）に対する偏差平方（Ｑ−Ｑｒｅｆ）｛ただし、Ｑｒｅｆは、＋１（Ｑが＋１を含み、＋１より大きい場合）または−１（Ｑが−１を含み、−１より小さい場合）を採る。｝を計算する。
【００５５】
その後、各偏差平方和Σ（Ｉ−Ｉｒｅｆ）２とΣ（Ｑ−Ｑｒｅｆ）２を計算し、（３）式、（４）式に示すように、Ｉチャンネル成分とＱチャンネル成分についての分散σ２（Ｉ）、σ２（Ｑ）を独立に計算する。
σ２（Ｉ）＝（１／ｎ）×Σ（Ｉ−Ｉｒｅｆ）２        …（３）
σ２（Ｑ）＝（１／ｍ）×Σ（Ｑ−Ｑｒｅｆ）２        …（４）
【００５６】
この後、合成部３２において、回線品質推定値としての分散σ２｛σ２＝（σ２（Ｉ）＋σ２（Ｑ））｝を得、分散情報として回線品質検討部２０へ供給する。
【００５７】
このように、ＱＡＭ変調方式に限らず、ＱＰＳＫ変調方式の場合であっても、ＩチャンネルとＱチャンネルとに分離して独立に分散σ２（Ｉ）、σ２（Ｑ）を計算し、最後に合成して分散σ２を計算することで受信状況を推定することができる。なお、フレーム構成にパイロット信号ＰＩＬＯＴが含まれる場合でもそのパイロット信号のタイミングに対する領域判定を省略するだけであって、処理手順としては同様に考えることは容易である。
【００５８】
以上説明したように、上述した実施形態によれば、雑音を含む信号シンボル点の理想シンボル点からのばらつきを求める際に、信号シンボル点から、理想シンボル点中、ＩＱ軸上原点から最も離れたところに位置する理想シンボル点のＩチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点、およびＱチャンネル成分の原点側にある信号シンボル点を除去し、残された信号シンボル点のＩ，Ｑチャンネル上の成分の最外周に位置する理想シンボル点に対する分散σ２（Ｉ）、σ２（Ｑ）を計算し、各チャンネル毎に計算した分散を加算して回線品質推定値である分散σ２を得るようにしている。
【００５９】
このように分散σ２を得ることで、ＩＱチャンネル上の隣り合う理想シンボル点に対応する信号シンボル点に含まれる雑音がオーバーラップしている場合においても、ＩＱ各軸にて原点から最も離れたところで計算しているのでその影響は少なくなり、かつＩチャンネル成分とＱチャンネル成分を独立に分散σ２（Ｉ）、σ２（Ｑ）を求めるようにしているので、サンプル数（信号シンボル点数）が多くなり、結果として回線品質のばらつきを精度よくかつ短時間に推定することができる。
【００６０】
この場合、予め、分散σ２とＣ／Ｎとの関係を求めて変換式あるいは変換テーブルとして回線品質検討部２０に格納しておくことで、分散σ２を求めたとき、その変換式あるいは変換テーブルを参照してＣ／Ｎを求め、求めたＣ／Ｎを出力部２１を構成するモニタ上に表示することができる。
【００６１】
変換式の場合は、Ｃ／Ｎ値［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ１０（Ｃ／σ２）、Ｃは１６ＱＡＭ変調方式の場合の理想シンボル配置を±１、±３とすると、１０となる。ＱＰＳＫ変調方式の場合は理想シンボル配置を±１とすると、２となる。
【００６２】
変換テーブルの場合は、この式を元に作成できσ２と１０ｌｏｇ１０（Ｃ／σ２）とから、１対１に対応するように用意し、算出した分散σ２応じたＣ／Ｎ［ｄＢ］を読み出すようにする。変換テーブルから読み出すＣ／Ｎ値の分解能は、０．１ｄＢ単位や０．５ｄＢ単位とすればよく、分散σ２とそれに対応したＣ／Ｎ値を対にして格納しておき、算出した分散σ２に一番近いＣ／Ｎ値を読み出すようにする。
【００６３】
また、この発明は、いわゆる適応変調に応用することも可能である。すなわち、受信側で分散σ２を求めたとき、その分散σ２を送信側に知らせ、その分散σ２が所定の値となる変調方式を送信側および受信側で選択することができる。たとえば、分散σ２が小さいときには、６４ＱＡＭ変調方式を採用し、分散σ２が大きいときには、１６ＱＡＭ変調方式を採用するというような回線状態に応じて適応変調を行うことができる。すなわち、同一受信機で複数の変調方式を扱うような場合であっても、分散σ２の推定を特定の方式に限定する必要はなく、その対象とする信号を受信する前に受信すべき信号の変調方式を予め通知するか、あるいは別途用意する変調方式推定手段によって受信する信号の変調方式を判断して特定した後に、必要であれば、変調方式に応じたＩＱ位相平面での位相回転量の操作を行い、受信する変調方式に応じて閾値を設定して、実施形態に示したような分散σ２を推定することが可能である。
【００６４】
伝送路の状況によっては、いわゆるフェージングという現象によって、信号レベルの変動が生じる場合もあるが、復調処理前の無線部におけるＡＧＣ（自動利得制御）回路、あるいは復調処理の１つの機能としてＡＧＣ機能を持たせることで、位相平面上では変更方式毎に決まる理想シンボル点を中心に分布した復調結果を得ることができ、その結果を用いればよい。
【００６５】
この発明は、上述したＭ（Ｍは、４，１６，３２，６４等）−ＱＡＭ変調方式およびＱＰＳＫ変調方式の他、ＢＰＳＫ変調方式、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式、ＯＱＰＳＫ変調方式にも適用することができる。
【００６６】
一般的に説明すると、受信信号をＩＱ位相平面上に表現した場合に、各変調方式にて定まる理想シンボル点、およびこの理想シンボル点に対応する信号シンボル点を同相成分（Ｉｃｈ）と直交成分（Ｑｃｈ）の軸上に、図５、図８に示すように、各軸にて原点から最も離れたところに位置する理想シンボル点に対応する信号シンボル点を写像する際に、次の条件１−３を満足するようにすれば、各変調方式に対応できる。
【００６７】
条件１：写像した各理想シンボル点の間隔が均一になる。すなわち、理想シンボル点中の各軸にて原点から最も離れた所に位置する理想シンボル点間のＩチャンネル成分とＱチャンネル成分を均一にする。
【００６８】
条件２：写像した各理想シンボルの間隔を採りうる最大の間隔にする。すなわち、理想シンボル点中の各軸にて原点から最も離れたところに位置する理想シンボル点間のＩチャンネル成分とＱチャンネル成分をそれぞれ最大にする。
【００６９】
条件３：Ｉｃｈ軸とＱｃｈ軸上に写像される各理想シンボルの割合が最大値となるように、ＩＱ位相平面上で位相回転を与える。すなわち、最大のＩチャンネル成分およびＱチャンネル成分を採る理想シンボル点の数が最多となるように、ＩＱ位相平面上で前記信号シンボル点および前記理想シンボル点を同じ角度だけ回転させる。
【００７０】
たとえば、ＢＰＳＫ変調方式の場合には、図１０の（ａ）と（ｂ）の場合が考えられるが、Ｉｃｈ軸上に写像した際のシンボル間の間隔を最大の間隔とする条件２から考えると、図１０の（ａ）を用いて分散σ２を計算することが好ましい。
【００７１】
図１１に示す８ＰＳＫの場合、条件１−３を考慮すると、ＩＱ位相平面上の理想シンボル点を白丸のシンボル点に示すようにπ／８位相回転後に、Ｉｃｈ軸とＱｃｈ軸に写像することが好ましい。回転後においては、８個全ての理想シンボル点に対応する信号シンボル点を分散σ２の計算に用いることができるが、回転前の場合には、Ｉチャンネル軸上とＱチャンネル軸上にある４個の理想シンボル点しか分散σ２の計算に用いることができない。
【００７２】
なお、任意の変調方式に対して、理想シンボル点配置をＩＱ位相平面上どのように規定するかはシステムの仕様によるものであって、その仕様によっては、上述の３つの条件を満たすための位相回転を行わない場合も考えられる。たとえばＢＰＳＫ変調方式の理想シンボル点の配置が、図１０の（ｂ）のように規定されていた場合には、図１０の（ａ）の配置となるように位相回転を与える。その一方、図１０の（ａ）のように規定されていた場合には、位相回転を与えない。
【００７３】
また、８ＰＳＫ変調方式の場合に、仕様として理想シンボル点の配置が図１１の黒丸のように規定されていた場合には、上述の３条件に整合するように図１１の白丸となるように全体をπ／８位相回転すればよい。逆に図１１の白丸のように理想シンボル点配置がシステム上規定されていた場合、そのままの状態で上述の３つの条件に整合する場合には、位相回転は与えない。
【００７４】
なお、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式の場合であっても、復調結果を１シンボル毎にπ／４だけ時計方向または反時計方向に回転させることで、一般的に知られるＱＰＳＫ変調方式のようにＩＱ位相平面上の４つのシンボルに表現することができ、ＯＱＰＳＫ変調方式の場合であっても、復調時にＩＱのシンボル変化を同期させてＩＱ位相平面上に表現させれば、一般的に知られているＱＰＳＫ変調方式と同様になる。
【００７５】
このように、分散σ２を推定する際に、復調した信号の識別処理（硬判定や軟判定）に用いるＩＱ位相平面とは独立したＩＱ位相平面に変換表現することは、分散σ２の推定には何ら支障がないため、変調方式によって必要とする位相回転量は、ＩＱチャンネル各軸上に写像した各信号シンボル点の間隔が均一になるような回転で構わない。もちろん、識別処理に用いたＩＱ位相平面において、ＩＱチャンネル軸への写像結果が、均一の間隔になっていれば、そのＩＱ位相平面を用いてもよい。
【００７６】
例として、１６ＱＡＭ変調方式を示したが、３２ＱＡＭ変調方式やそれ以上の多値数を持つＱＡＭ変調方式であっても、ＩＱチャンネル各軸上に写像した際の、絶対値の一番大きいシンボル（１６ＱＡＭの場合であれば、＋３と−３に相当）を領域判定部２４、２６における閾値として考えれば、実施形態で示した１６ＱＡＭと同様に考えることができる。
【００７７】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。たとえば、図５において、復調された雑音を含む信号シンボル点（復調シンボル）のＩチャンネル成分が負の場合に直線Ａを基準として原点よりかどうかを判断する代わりに、復調シンボルのＩチャンネルに対する絶対値を採れば、直線Ｂだけで領域を判断することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＩＱチャンネル上の隣り合う理想シンボル点に対応する信号シンボル点に含まれる雑音がオーバーラップしている場合においても、各軸にて原点より最も離れたところに位置する理想シンボル点を基準として表現しているので、オーバーラップの影響が少なくなり、かつＩチャンネル成分とＱチャンネル成分を独立に偏差平方和を求めるようにしているので、サンプル数（信号シンボル点数）が多くなり、結果として回線品質を精度よくかつ短時間に推定することができる。
【００７９】
特に、この発明は、衛星通信のようにＣ／Ｎを大きくとることが困難なシステムの回線品質の推定に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この実施形態の回線品質推定方法が適用された無線受信装置のブロック図である。
【図２】図１例中、復調部の詳細ブロック図である。
【図３】１６ＱＡＭ変調方式に対応するフレームの構成説明図である。
【図４】１６ＱＡＭ変調方式における理想シンボル点に対応する雑音を含む信号シンボル点がオーバーラップしている状態を示す説明図である。
【図５】信号シンボル点の選別処理の説明図である。
【図６】設定値と推定平均値の対応を示すグラフである。
【図７】設定値に対する拡がり度合いを示すグラフである。
【図８】ＱＰＳＫ変調方式における信号シンボル点の選別処理の説明図である。
【図９】ＱＰＳＫ変調方式に対応するフレームの構成説明図である。
【図１０】ＢＰＳＫ変調方式における理想シンボル点の説明図である。
【図１１】８ＰＳＫ変調方式における理想シンボル点の説明図である。
【図１２】１６ＱＡＭ変調方式における理想シンボル点の説明図である。
【図１３】１６ＱＡＭ変調方式における理想シンボル点に対応する雑音を含む信号シンボル点がオーバーラップしていない状態を示す説明図である。
【図１４】１６ＱＡＭ変調方式における理想シンボル点に対応する雑音を含む信号シンボル点がオーバーラップしている状態を示す説明図である。
【図１５】オーバーラップしているときの問題点の説明図である。
【符号の説明】
１０…無線受信装置              １２…アンテナ
１４…無線部                    １６…復調部
１８…復号部                    ２０…回線品質検討部
２１…出力部                    ２２…復調処理部
２４、２６…領域判定部          ２８、３０…分散計算部
３２…合成部                    ４０…フレーム
４２…サブフレーム
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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