(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＱ平面上の原点に対して対象位置にマッピングされた二値のプリアンブルを含む送信信号を受信する受信装置であって、
前記受信信号に含まれる前記プリアンブルを検波して得られた二値信号をＩＱ平面に配置し、
前記二値のプリアンブルがマッピングされる位置を結ぶ線分の垂直二等分線によって分割された一方の領域に、前記二値信号が位置する場合は、第一の値を参照信号として出力し、
もう一方の領域に、前記二値信号が位置する場合は、第二の値を前記参照信号として出力する参照信号生成部と、
前記参照信号が前記第一の値である区間の長さが、予め保持された所定のクロック信号の偶数個分または奇数個分のいずれであるかを判定し、前記判定結果に基づいて、前記クロック信号または前記クロック信号の位相を反転させて生成される信号のいずれかをサンプリングクロックとして選択するシンボル識別タイミング信号生成部と、
を備える受信装置。
【請求項２】
ＩＱ平面上の原点に対して対象位置にマッピングされた二値のプリアンブルを含む送信信号を受信する受信方法であって、
前記受信信号に含まれる前記プリアンブルを検波して得られた二値信号をＩＱ平面に配置し、
前記二値のプリアンブルがマッピングされる位置を結ぶ線分の垂直二等分線によって分割された一方の領域に、前記二値信号が位置する場合は、第一の値を参照信号として出力し、
もう一方の領域に、前記二値信号が位置する場合は、第二の値を前記参照信号として出力し、
前記参照信号が前記第一の値である区間の長さが、予め保持された所定のクロック信号の偶数個分または奇数個分のいずれであるかを判定し、
前記判定結果に基づいて、前記クロック信号または前記クロック信号の位相を反転させて生成される信号のいずれかをサンプリングクロックとして選択する受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル移動通信システムで、ディジタル位相変調信号またはディジタル振幅位相変調信号を受信する場合において、最適なシンボル識別タイミングを得るシンボル識別タイミング生成器及び位相誤差を補正する位相誤差補正回路、さらにそれを用いた受信装置、通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル移動通信環境においては、周波数オフセットやフェージングにより受信データに位相回転が生じ、シンボル識別タイミングが最適な点から外れ、受信特性が劣化する問題があり、シンボル識別タイミング制御が必要である。
【０００３】
従来、シンボル識別タイミングを抽出するには、ディジタルＰＬＬを用いる方法があった。しかし、この方法では、周波数オフセットやフェージングにより受信データに位相回転が生じ、シンボル識別タイミングが最適な点から外れた場合、再度最適なシンボル識別タイミングを抽出するのに時間がかかり、これが受信特性に影響するという問題があった。
【０００４】
そこで、受信した信号を遅延検波して得られた位相情報と位相平面上にあらかじめ設定した適当な領域との対応を用いて、短時間に最適なシンボル識別タイミングを生成するシンボル識別タイミング信号生成手段が知られている。
【０００５】
その手段により生成したシンボル識別タイミング信号は、1シンボル時間内のオーバサンプリング数Nとした時、シンボル時間の１／（２N）倍の誤差を持つため、オーバサンプリング数を大きくすれば、誤差を小さくすることができる。しかし、回路の動作速度や消費電力の問題から、オーバサンプリング数は制限される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
受信装置では、短時間で最適なシンボル識別タイミングを抽出し、良好な受信特性を得るとともに、消費電力もできるだけ小さくすることが要求されている。本発明は、オーバサンプリングを大きくすることなく、より最適なシンボル識別タイミングを抽出し、また位相誤差を補正することで、良好な受信特性を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、受信した信号を遅延検波して得られた位相情報と位相平面上にあらかじめ設定した適当な領域との対応を用いて、シンボル識別タイミングの参照信号の生成及びプリアンブル信号の検出を行い、その結果をもとにシンボル識別タイミングを抽出する回路を応用し、サンプリングクロック信号の位相を切り替えることにより、オーバサンプリング数は大きくすることなく、より最適なシンボル識別タイミングを抽出するように構成したものである。
【０００８】
このとき、シンボル識別タイミングの誤差は、シンボル時間の１／（４N）倍に抑えられる。また、一時的な受信環境の大きな劣化や外乱により参照信号が乱された場合に、その条件外の異常な参照信号を元に最適でないシンボル識別タイミングに設定されるのを防ぎ、安定したシンボル識別タイミングを得る機能も有する。さらに、このシンボル識別タイミングで打ち抜いた位相情報を用いて、位相誤差の補正も行う。
【０００９】
これにより、消費電力を増加させることなく、位相回転による最適なシンボル識別タイミングからのずれを回復させ、良好な受信特性が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、受信した信号を遅延検波して得られた位相情報と位相平面上にあらかじめ設定した適当な領域との対応を用いて、シンボル識別タイミングの参照信号を生成する参照信号生成部と、前記参照信号を用いて最適なシンボル識別タイミングを示すシンボル識別タイミング信号を生成するシンボル識別タイミング信号部を有するシンボル識別タイミング信号生成器において、前記参照信号生成部を用いて生成した参照信号により最適なシンボル識別タイミングを検出し、シンボル識別タイミングが最適なシンボル識別タイミングにより近くなるようにサンプリングクロック信号の位相を切り替える手段を有することを特徴とするシンボル識別タイミング信号生成器であり、オーバサンプリング数を大きくすることなく、より最適なシンボル識別タイミングを得ることができるという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、受信した信号を遅延検波して得られた位相情報と位相平面上にあらかじめ設定した適当な領域との対応を用いて、シンボル識別タイミングの参照信号を生成する参照信号生成部と、前記参照信号を用いて最適なシンボル識別タイミングを示すシンボル識別タイミング信号を生成するシンボル識別タイミング信号部を有するシンボル識別タイミング信号生成器において、前記参照信号の判定に条件を設け、条件外の異常な参照信号を用いてシンボル識別タイミングが設定されるのを防ぐ手段を有する事を特徴とするシンボル識別タイミング信号生成器により、一時的な受信環境の劣化や外乱により乱された参照信号により、最適でないシンボル識別タイミングが設定されることを防ぎ、安定したシンボル識別タイミングを得ることができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１、２に記載のシンボル識別タイミング生成器のいずれかを有する受信装置に関するものであり、オーバサンプリング数を大きくすることなく、より最適なシンボル識別タイミングを安定して抽出できる受信装置が得られるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、シンボル識別タイミング信号により打ち抜いた位相データを用いて位相誤差情報を検出する位相誤差情報検出手段と、複数の位相データより得られた位相誤差情報の累積値を平均化して位相誤差を補正する位相誤差補正手段を有する位相誤差補正回路により、周波数オフセットやフェージングにより受信データに生じた位相回転を補正できるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の位相誤差補正回路を有する受信装置に関するものであり、周波数オフセットやフェージングにより受信データに生じた位相回転を補正できる受信装置が得られるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３、５に記載の受信装置のいずれかを有する通信装置に関するものであり、オーバサンプリング数を大きくすることなく、より最適なシンボル識別タイミングを安定して抽出できる受信装置が得られるとともに、周波数オフセットやフェージングにより受信データに生じた位相回転を補正できる受信装置が得られるという作用を有する。以下、本発明の実施の形態について図１から図５を用いて説明する。
【００１６】
本実施の形態では、π／４−ＤＱＰＳＫ変調を用いた通信を例として説明する。  図１は本実施形態におけるシンボル識別タイミング生成器及び受信装置の構成を示すブロック図であり、主に復調ベースバンド部を示す。受信ＩＦ信号１０１は、直交検波器１０２により同相成分及び直交成分１０３に分けられ、Ａ／Ｄ変換器１０４によりディジタル信号１０５に変換される。ディジタル信号１０５は、位相変換部１０６により位相情報信号１０７に変換された後、位相遅延検波部１０８で位相遅延検波される。
【００１７】
参照信号生成部１１８は、位相遅延検波後の受信信号１０９もとにシンボル識別タイミングの参照信号１１９を生成する。シンボル識別タイミング信号生成部１２１は、参照信号１１９を元に適切な位相のサンプリングクロックを選択し、サンプリングクロック制御信号１２４を生成してサンプリングクロックを切り替えるとともに、選択されたサンプリングクロックに同期したシンボル識別タイミング信号１２０を発生する。
【００１８】
ただし、シンボル識別タイミングの抽出は、プリアンブル受信期間のみ行う。プリアンブル受信期間は、プリアンブル検出部１２３より検出信号１２２を用いて通知される。シンボル識別器１１０はこのシンボル識別タイミング信号１２０をもとに受信シンボル位相データ１１１を出力する。シンボル識別器１１０から出力された受信シンボル位相データ１１１は、判定器１１２により受信ビットデータ１１３として出力される。
【００１９】
ここで、前記の参照信号生成部１１８、プリアンブル検出部１２３及びシンボル識別タイミング信号生成部１２１による最適なシンボル識別タイミングの抽出、および適切な位相のサンプリングクロックの選択について具体的に説明する。なお、送信側では、あらかじめ既知のデータ系列であるプリアンブル信号を送信データに挿入して送る。
【００２０】
このプリアンブル信号の一例を図２に示す。図２のように、位相平面上で直線Ｑ＝Ｉで領域を分割し、プリアンブル信号として原点対象の位置の点ａと点ｂに相当するシンボルが交互に何組か送信される。参照信号生成部１１８は、シンボル識別タイミングの参照信号１１９として、図２のＱ＜Ｉの領域に位置する信号が入力された場合は１を、Ｑ＞Ｉの領域に位置する信号が入力された場合は０を出力する。この参照信号１１９は、プリアンブル信号が受信された場合は、１と０をほぼ１シンボル時間ずつ交互にとる。
【００２１】
また、送受信装置間のマスタークロックに周波数ずれがある場合は、参照信号１１９の１と０の区間長は変化する。しかし、送受信装置間のマスタークロックの周波数ずれの有無にかかわらず、参照信号１１９が１である区間の中点が、最適なシンボル識別タイミングとなる。
【００２２】
ここで、参照信号が１である区間の長さが、サンプリングクロック偶数個分であるか、奇数個分であるかを調べ、図３のように元のサンプリングクロックと元のサンプリングクロックの逆相のサンプリングクロックのうち、参照信号が１である区間の中点を打ち抜ける方を、以降のサンプリングクロックとして用いる。図3はオーバサンプリング数１６の例である。
【００２３】
また、プリアンブルの検出は、外部回路において同期ワードの検出に伴う処理により行う。シンボル識別タイミング信号生成部１２１は、参照信号１１９及び検出信号１２２をもとに、プリアンブルが検出された時には、参照信号１１９が１である区間の中点を最適なシンボル識別タイミングとして選択し、適切なサンプリングクロックの選択を行い、シンボル識別タイミング信号１２０を生成する。なお、最適シンボル識別タイミングの抽出は、参照信号１１９の0である区間を用いても行える。
【００２４】
以上のように本実施の形態によれば、周波数オフセットやフェージングにより受信データに位相回転が生じた場合でも、前記参照信号１１９とサンプリングクロックの位相の切り替えを用いることにより、オーバサンプリング数を大きくしないで、最適なシンボル識別タイミングが抽出できるので、良好な受信特性を得ることができる。
【００２５】
なお、以上の説明では、通信装置をπ／４−ＤＱＰＳＫ変調方式を用いた送受信装置で構成する例で説明したが、その他のディジタル位相変調方式またはディジタル振幅位相変調方式を用いた通信装置についても同様に実施可能である。
【００２６】
本実施の形態では、π／４−ＤＱＰＳＫ変調を用いた通信を例として説明する。図４は本実施形態におけるシンボル識別タイミング抽出器及び受信装置の構成を示すブロック図であり、主に復調ベースバンド部を示す。受信ＩＦ信号１０１は、直交検波器１０２により同相成分及び直交成分１０３に分けられ、Ａ／Ｄ変換器１０４によりディジタル信号１０５に変換される。ディジタル信号１０５は、位相変換部１０６により位相情報信号１０７に変換された後、位相遅延検波部１０８で位相遅延検波される。
【００２７】
参照信号生成部１１８は、位相遅延検波後の受信信号１０９もとにシンボル識別タイミングの参照信号１１９を生成する。シンボル識別タイミング信号生成部１２１は、参照信号１１９を元に適切な位相のサンプリングクロックを選択し、サンプリングクロック制御信号１２４を生成してサンプリングクロックを切り替えるとともに、選択されたサンプリングクロックに同期したシンボル識別タイミング信号１２０を発生する。
【００２８】
ただし、シンボル識別タイミングの抽出は、プリアンブル受信期間のみ行う。プリアンブル受信期間は、プリアンブル検出部１２３より検出信号１２２を用いて通知される。シンボル識別器１１０はこのシンボル識別タイミング信号１２０をもとに受信シンボル位相データ１１１を出力する。シンボル識別器１１０から出力された受信シンボル位相データ１１１は、判定器１１２により受信ビットデータ１１３として出力される。
【００２９】
ここで、前記の参照信号生成部１１８、プリアンブル検出部１２３及びシンボル識別タイミング信号生成部１２１による最適なシンボル識別タイミングの抽出、および適切な位相のサンプリングクロックの選択について具体的に説明する。なお、送信側では、あらかじめ既知のデータ系列であるプリアンブル信号を送信データに挿入して送る。
【００３０】
このプリアンブル信号の一例を図２に示す。図２のように、位相平面上で直線Ｑ＝Ｉで領域を分割し、プリアンブル信号として原点対象の位置の点ａと点ｂに相当するシンボルが交互に何組か送信される。参照信号生成部１１８は、シンボル識別タイミングの参照信号１１９として、図２のＱ＜Ｉの領域に位置する信号が入力された場合は１を、Ｑ＞Ｉの領域に位置する信号が入力された場合は０を出力する。この参照信号１１９は、プリアンブル信号が受信された場合は、１と０をほぼ１シンボル時間ずつ交互にとる。
【００３１】
また、送受信装置間のマスタークロックに周波数ずれがある場合は、参照信号１１９の１と０の区間長は変化する。しかし、送受信装置間のマスタークロックの周波数ずれの有無にかかわらず、参照信号１１９が１である区間の中点が、最適なシンボル識別タイミングとなる。
【００３２】
ここで、参照信号が１である区間の長さが、サンプリングクロック偶数個分であるか、奇数個分であるかを調べ、図３のように元のサンプリングクロックと元のサンプリングクロックの逆相のサンプリングクロックのうち、参照信号が１である区間の中点を打ち抜ける方を、以降のサンプリングクロックとして用いる。
【００３３】
図3はオーバサンプリング数１６の例である。ただし、参照信号判定部４０２により参照信号１１９が異常でないと判断されたときのみ、シンボル識別タイミング抽出を行う。この判断は、参照信号判定部４０２において、参照信号１０４が１である区間の長さや参照信号１０４が１である区間の連続発生回数をパラメータとして調べることで行う。
【００３４】
そして、参照信号判定部４０２は、前記判断結果を参照信号の判断結果の通知信号４０１として、シンボル識別タイミング信号生成部１２１に通知する。また、プリアンブルの検出は、外部回路において同期ワードの検出に伴う処理により行う。シンボル識別タイミング信号生成部１２１は、参照信号１１９及び検出信号１２２をもとに、プリアンブルが検出された時には、参照信号１１９が１である区間の中点を最適なシンボル識別タイミングとして選択し、適切なサンプリングクロックの選択を行い、シンボル識別タイミング信号１２０を生成する。
【００３５】
以上のように本実施の形態によれば、周波数オフセットやフェージングにより受信データに位相回転が生じた場合でも、前記参照信号１１９とサンプリングクロックの位相の切り替えを用いることにより、オーバサンプリング数を大きくしないで、最適なシンボル識別タイミングが抽出できる。また、一時的な受信環境の劣化や外乱により乱された参照信号により、最適でないシンボル識別タイミングが設定されることがないように、参照信号に判定条件を設けるため、より安定したシンボル識別タイミング抽出が可能となる。よって、良好な受信特性を得ることができる。
【００３６】
なお、以上の説明では、通信装置をπ／４−ＤＱＰＳＫ変調方式を用いた送受信装置で構成する例で説明したが、その他のディジタル位相変調方式またはディジタル振幅位相変調方式を用いた通信装置についても同様に実施可能である。
【００３７】
図５は、位相誤差を補正する位相誤差補正回路のブロック図である。図５に示すように、位相誤差補正回路は、シンボル識別タイミング信号１２０で打ち抜かれた受信シンボル位相データ１１１の、シンボルの理想の配置点からの位相誤差量５０５を位相誤差計算部５０４によりを計算する。
【００３８】
そして、位相誤差累積部５０６において、前記位相誤差量５０５を用いて、複数の受信シンボル位相データ分累積する。この累積された位相誤差累積データ５０７は、位相誤差平均化部５０８により平均化され、平均化された位相誤差量５０３が得られる。位相誤差補正部５０１では、平均化された位相誤差量５０３を過去の位相誤差量に加え、位相誤差補正量を設定する。受信シンボル位相データ１１１は、判定部１１２で判定される前に、前記位相誤差補正量分補正される。
【００３９】
以上のように、複数の位相データを累積し、平均化を行うため、頻繁に位相誤差補正量を更新することなく、周波数オフセットやフェージングにより受信データに生じた位相回転を補正できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、オーバサンプリング数を大きくすることなく、短時間に最適なシンボル識別タイミングを抽出し、さらに位相誤差を補正できるため、良好な受信特性を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるシンボル識別タイミング生成器及び受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態によるπ／４−ＤＱＰＳＫ変調を用いた場合のプリアンブル信号の配置を示す位相平面図
【図３】本発明の一実施の形態によるシンボル識別タイミング生成器におけるサンプリングクロック、参照信号及び最適なシンボル識別タイミングの関係図
【図４】本発明の一実施の形態によるシンボル識別タイミング生成器、参照信号判定部及び受信装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態による位相誤差補正回路のブロック図
【符号の説明】
１０１  受信ＩＦ信号
１０２  直交検波器
１０３  受信ＩＦ信号の同相成分及び直交成分
１０４  Ａ／Ｄ変換器
１０５  ディジタル信号
１０６  位相変換器
１０７  位相情報信号
１０８  位相遅延検波器
１０９  位相遅延検波後の受信信号
１１０  シンボル識別器
１１１  受信シンボル位相データ
１１２  判定部
１１３  受信ビットデータ
１１４  サンプリングクロック
１１５  位相反転器
１１６  サンプリングクロックの逆相のサンプリングクロック
１１７  クロック切り替え部
１１８  参照信号生成部
１１９  参照信号
１２０  シンボル識別タイミング信号
１２１  シンボル識別タイミング信号生成部
１２２  検出信号
１２３  プリアンブル検出部
１２４  サンプリングクロック制御信号
４０１  通知信号
４０２  参照信号判定部
５０１  位相誤差補正部
５０２  位相誤差を補正された受信シンボル位相データ
５０３  平均化された位相誤差量
５０４  位相誤差計算部
５０５  位相誤差量
５０６  位相誤差累積部
５０７  位相誤差累積データ
５０８  位相誤差平均化部
【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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