(57)【要約】【課題】無線デジタル通信において、非線形歪みの影響を軽減する装置及び方法を提供する。【解決手段】復調制御装置（復調制御部７−１）は、受信信号の各受信信号点と正規信号点との誤差を検出する誤差検出回路７１と、誤差に応じて、ゲインの調整を指示する制御信号を生成する制御信号生成回路７２と、受信信号点の位置が中心に近いほど、制御信号に大きな重みづけを行う重みづけ部７３と、を備える。重みづけ部７３は、例えば、パワー計算回路７３１、逆数算出回路７３２、及び乗算器７３３を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の各受信信号点と正規信号点との誤差を検出する誤差検出手段と、
前記誤差に応じて、ゲインの調整を指示する制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記受信信号点の位置が中心に近いほど、前記制御信号に大きな重みづけを行う重みづけ手段と、を備える復調制御装置。
【請求項２】
前記重みづけ手段は、前記中心と前記受信信号点の位置と距離を算出し、算出した距離の逆数を前記制御信号に乗算することを特徴とする請求項１記載の復調制御装置。
【請求項３】
前記重みづけ部は、
受信信号点のパワーを計算するパワー計算手段と、
前記パワーの逆数を算出する逆数算出手段と、
前記逆数を前記制御信号へ乗算する乗算手段と、を有することを特徴とする請求項１または２記載の復調制御装置。
【請求項４】
前記重みづけ部は、
受信信号点の振幅を計算する振幅計算手段と、
前記振幅の逆数を算出する逆数算出手段と、
前記逆数を前記制御信号へ乗算する乗算手段と、を有することを特徴とする請求項１または２記載の復調制御装置。
【請求項５】
前記重みづけ部は、
前記受信信号点が、複数の正規信号点のうち、どの正規信号点に近いかを判定する判定手段と、
複数の正規信号点の位置と、重み係数とを対応づける対応情報を保持し、前記判定手段の判定結果が入力されると、前記対応情報に基づいて係数を出力する重み係数テーブルと、
前記重み係数と、前記制御信号とを乗算する手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の復調制御装置。
【請求項６】
前記重み係数テーブルは、複数の正規信号点のうち、中心に近いほど大きい重み係数を対応づけ、遠いほど小さい重み係数を対応づけることを特徴とする請求項５記載の復調制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の復調制御装置を備える受信装置。
【請求項８】
無線デジタル通信を行う伝送装置が受信信号を復調する復調方法であって、
受信信号の各受信信号点と正規信号点との誤差に応じて、ゲインの調整を指示する制御信号を生成し、
前記受信信号点が位置する中心からの距離に応じて、前記制御信号に重みづけを行う復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線デジタル通信における復調制御に関し、特に、歪みの影響を低減する復調制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線デジタル通信の品質を劣化させる要因の一つに、変調器内の高出力アナログ増幅器で発生する非線形歪が挙げられる。
図７に無線デジタル通信に用いる送信装置を、図８に受信装置の概略図を示す。送信装置８では、出力パワー制御部１からの制御信号に従って、高出力アナログ増幅器２で増幅した送信信号をアンテナ３から送出する。受信装置９では、送出された信号をアンテナ４で受信する。受信した信号は、キャリア再生部５でキャリア位相の回転を止めた後、ゲイン調整部６でゲインの補償を行う。その後、誤り訂正などの後段に繋がるパスと、復調制御部（制御信号生成部）７に繋がるパスの二つに分かれる。復調制御部７では、受信した信号点から誤差情報を取り出し、ゲイン調整部６にフィードバックをかける。
【０００３】
無線デジタル通信を行う伝送装置において、復調器は伝送路上での劣化要因であるフェージング等の影響のもと、キャリアやクロック再生を行うことが主機能であった。
例えば、特許文献１には、非線形歪みの補償を簡単かつ精度良い制御する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年は、歪特性が十分でない高出力アナログ増幅器２を使用しても、あらかじめ非線形歪補償をした信号を入力することで、等価的に歪のない送信信号を作り出すなどの対策を採ってきた。しかし、より高スループットを求められる中で、変調多値数を上げていくに連れ、コンスタレーション上、隣接の信号点との間隔が狭くなり、これまで表面化していなかった非線形歪補償などの不完全性の影響により、エラーが発生することがあった。また、装置の変調方式の多値化・低価格化に伴って、高出力アナログ増幅器２によって発生する非線形歪が装置全体の特性に与える影響が大きくなり、従来の復調器は、非線形歪による劣化成分が相加された状態では十分な特性が得られない状態になっていた。
製品の高性能化と低価格化を同時に実現するため、現在使用しているデバイスよりも、安価だが性能の不足するデバイスを使用した場合においても、現在の製品と同等かそれ以上の品質を保つ方法が必要になっていた。
特に、非線形歪による影響は品質に大きく影響を及ぼすため、非線形歪の影響を軽減する方法が求められていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、無線デジタル通信において、非線形歪みの影響を軽減する装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る復調制御装置の一態様は、受信信号の各受信信号点と正規信号点との誤差を検出する誤差検出手段と、前記誤差に応じて、ゲインの調整を指示する制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記受信信号点の位置が中心に近いほど、前記制御信号に大きな重みづけを行う重みづけ手段と、を備える。
【０００７】
本発明に係る受信装置の一態様は、上述した復調制御装置を備える。
【０００８】
本発明に係る復調制御方法の一態様は、無線デジタル通信を行う伝送装置が受信信号を復調する復調方法であって、受信信号の各受信信号点と正規信号点との誤差に応じて、ゲインの調整を指示する制御信号を生成し、前記受信信号点が位置する中心からの距離に応じて、前記制御信号に重みづけを行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無線デジタル通信において、非線形歪みの影響を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】非線形歪の概念図を示す図である。
【図２】１６ＱＡＭ変調信号の非線形歪の影響を受けた受信信号点の配置を模式的に示す図であり、（ａ）、（ｂ）は、非線形歪の影響を受けている状態、（ｃ）は非線形歪がない状態、もしくは、非線形歪補償が適切に効いている状態、（ｄ）は非線形歪補償が過補償になっている状態での配置を表している。
【図３】従来の受信装置の一部を抜粋して詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１の受信装置の一部を抜粋して詳細に示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態２の受信装置の一部を抜粋して詳細に示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態３の受信装置の一部を抜粋して詳細に示すブロック図である。
【図７】無線デジタル通信に用いる送信装置の構成例を示す図である。
【図８】無線デジタル通信に用いる受信装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００１２】
まず、非線形歪みについて説明する。図１に非線形歪の概念図を示す。同図では、点線は歪のない理想的な増幅器の特性を、実線は歪特性が十分でない増幅器の特性を示している。例えば増幅器の入力が図１のＸであった場合、理想的な増幅器の出力はＹ１になるが、歪特性が十分でない増幅器の出力はＹ２になる。このように、歪特性が十分でない増幅器では、入力パワーが高い程、出力パワーが理想的な増幅器に対して低くなる。
【００１３】
図２に１６ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）変調信号の非線形歪の影響を受けた受信信号点の配置を模式的に示す。同図において、信号点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの正規位置を"＋"印で表し、非線形歪を受けた各々の信号点（受信信号点）の位置を黒丸（黒塗りの○）印で表す。（ｃ）は非線形歪がない状態、もしくは、非線形歪補償が適切に効いている状態での配置を表している。（ａ）、（ｂ）は、図１の説明から分かるように、非線形歪の影響を受けている状態を表しており、（ｄ）は非線形歪補償が過補償になっている状態での配置を表している。
【００１４】
次に、図２を参照して、従来の受信装置における復調制御を説明する。図３に、従来の受信装置におけるゲイン調整部と復調制御部（制御信号生成部）の構成例を示す。図３の構成では、ゲイン調整部６は、平均化回路６１と乗算器６２とを有し、復調制御部７−ｐは、誤差検出回路７１と制御信号生成回路７２とを有する。復調制御部７−ｐでは、誤差検出回路７１が正規信号点からの誤差を検出する。また、制御信号生成回路７２が、検出した誤差に従って、ゲイン調整で使用する制御情報を生成し、ゲイン調整部６に送出する。ゲイン調整部６では、受け取った制御情報を平均して雑音を取り除くため、平均化回路６１を通し、乗算器６２でゲインを調整している。
従来は、復調制御部７−ｐにおいて、各受信信号点の誤差に対して、同じ比重でゲイン調整に反映していた。しかし、図２から明らかなように、外側の信号点ほど誤差が大きいため、外側の信号点を同じ比重でゲイン調整に用いると、制御の誤差が大きくなる傾向にあった。
そこで本発明では、受信信号点ごとに制御に用いる比重を変化させることにより、フィードバック制御の確度を向上させることを可能にする。以下に本発明の復調制御装置の構成例を説明する。
【００１５】
実施形態１．
図４は、本発明の実施形態１に係る受信装置の一部を抜粋し、詳細化したものであり、具体的にはゲイン調整部６と復調制御部７−１との構成例を示す。ゲイン調整部６は、平均化回路６１と乗算器６２とを有する。復調制御部（復調制御装置）７は、誤差検出回路７１と制御信号生成回路７２とに加え、パワー計算回路７３１、逆数算出回路７３２、及び、乗算器７３３を含む、重みづけ部７３を有する。誤差検出回路７１と制御信号生成回路７２は図３の説明と同様の処理を行う。
図４の復調制御部７−１では、復調制御部７−１への入力信号を、重みづけ部７３の誤差検出回路７１の他にパワー計算回路７３１にも分岐させている。重みづけ部７３では、次の処理を行う。
パワー計算回路７３１は、式（１）に従って受信信号点のパワー（Ｐ）（電力値）を算出する。
【００１６】
【数１】
2012222558.tif 000003
【００１７】
逆数算出回路７３２は、パワー計算回路７３１が算出したパワーの逆数（１／Ｐ）を算出する。
乗算器７３３は、逆数算出回路７３２の出力（１／Ｐ）と制御信号生成回路７２の出力（Ｃ）とを、式（２）に従って乗算し、乗算した結果（Ｃ１）をゲイン調整部６に送出する。
【００１８】
【数２】
2012222558.tif 000004
【００１９】
図４の復調制御部７−１の処理について、詳細に説明する。
誤差検出回路７１の処理例として、図２を用いる。図２では、Ａ〜Ｄ点までの正規位置（＋印）と受信信号点の位置（黒塗りの○）を示している。誤差検出回路７１では、受信信号点がどの正規位置に最も近いかを判定し、その正規位置からの誤差を検出する。一例として、図２の受信信号点は、図２の（ａ）〜（ｄ）のいずれもＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ点のそれぞれの正規位置に最も近い受信信号点が１つずつ存在していることが分かる（ここまでの判定を以下硬判定と呼ぶ）。誤差は、硬判定した正規位置と受信信号点の差分を、ＩｃｈとＱｃｈでそれぞれ算出することで、検出する。
【００２０】
制御信号生成回路７２では、誤差検出回路７１で検出した誤差信号から、ゲイン調整の制御に用いる信号へ変換する。例えば、図２（ａ）、（ｂ）のようにゲインが足りない場合、硬判定結果の受信信号点が中心方向に偏る傾向にある。図２（ａ）、（ｂ）の場合は、Ｉｃｈ、Ｑｃｈともに中心方向に偏っているため、誤差検出回路７１の出力が、Ｉｃｈ、Ｑｃｈともに偏る。制御信号生成回路７２では、偏ったＩｃｈ、Ｑｃｈそれぞれを補正する方向の制御信号を生成し、ゲイン調整部６に送出する。
【００２１】
誤差検出回路７１、制御信号生成回路７２と平行して、パワー計算回路７３１では受信信号点のパワー計算を行う。算出式は式（１）に示すように、ＩｃｈとＱｃｈの２乗和を取る。これにより、受信信号点の位置（中心からの距離）を知ることが可能になる。
パワー計算回路７３１で算出したパワーをそのまま使用することができないため、逆数算出回路７３２がパワーの逆数を算出する（１／Ｐ）。逆数を取ることで、中心から遠い受信信号点に対しては小さい値を、中心から近い受信信号点に対しては大きい値を得ることが出来るようになる。
乗算器７３３が、式（２）に従い、逆数算出回路７３２で得られた係数（１／Ｐ）と、制御信号生成回路７２で算出した制御信号（Ｃ）とを掛け合わせることで、中心から遠い受信信号点の制御の比重は小さくなり、中心から近い受信信号点の制御の比重は大きくすることが出来るようになる。
その後、ゲイン調整部６内の平均化回路６１で、制御値を平均化し、乗算器６２で平均化した制御値を受信信号に掛け合わせて補正をかける。
【００２２】
本実施形態の復調制御部（復調制御装置）を備える受信装置では、次のような効果を得られる。
復調の際、非線形歪の影響を受けにくくなる。その理由としては、従来の構成では、非線形歪の影響を受け易い外側の受信信号点の情報も、影響の少ない内側の受信信号点と同じ比重でフィードバック制御に使用していた。これに対して、本発明では、非線形歪の影響を受け易い外側の受信信号点の比重を下げ、影響の少ない内側の受信信号点の比重を上げることによって、より誤差の少ない情報をフィードバックに使用することが出来るようになり、ゲイン調整の確度が向上するためである。
【００２３】
実施形態２．
実施形態２では、実施形態１の重みづけ部７３の処理が異なり、硬判定結果を用いる場合を説明する。図５は、本発明の実施形態２の受信装置の一部を抜粋し、詳細化したものである。復調制御部７−２は、実施形態１の重みづけ部７３に替えて、重みづけ部７４を有する。重みづけ部７４は、硬判定回路７４１、重み係数テーブル７４２、及び、乗算器７４３を含む。図５では、実施形態１で用いた、パワー計算回路７３１と逆数算出回路７３２の代わりに、硬判定回路７４１と重み係数テーブル７４２を使用した構成になっている。
硬判定回路７４１は、既に述べたように、受信信号点がどの正規位置に最も近いかを判定する。
重み係数テーブル７４２は、硬判定回路７４１の判定結果と重みづけ（重みづけ値）とを対応づける。具体的には、重み係数テーブル７４２として、硬判定回路７４１の判定結果が非線形歪の影響を受け易い外側の受信信号点である場合は、小さい値を選択し、影響の少ない内側の受信信号点である場合は、大きい値を選択するテーブルを設ける。
乗算器７４３は、重み係数テーブル７４２からの出力と、制御信号生成回路７２で算出した制御信号とを掛け合わせることで、中心から遠い受信信号点の制御の比重は小さくなり、中心から近い受信信号点の制御の比重は大きくすることが出来るようになる。
【００２４】
以上により、実施形態１とほぼ同等の効果が得られる。実施形態１との相違点は、実施形態１では受信信号点を基準として係数（１／Ｐ）を算出しているのに対して、実施形態２では、重み係数テーブル７４２を用いて、正規位置を基準に係数を算出している点である。
【００２５】
実施形態３．
図６は、本発明の実施形態３の受信装置の一部を抜粋し、詳細化したものであり、具体的にはゲイン調整部６と復調制御部７−３との構成例を示す。復調制御部７−３は、実施形態１の重みづけ部７３に替えて、重みづけ部７５を有する。重みづけ部７５は、振幅計算回路７５１、逆数算出回路７５２、及び、乗算器７５３を含む。図６では、実施形態１で用いた、パワー計算回路７３１の代わりに、振幅計算回路７５１を使用した構成になっている。
【００２６】
振幅計算回路７５１は、式（３）に従って受信信号点の振幅（Ａ）を算出する。
【００２７】
【数３】
2012222558.tif 000005
【００２８】
逆数算出回路７５２は、振幅の逆数（１／Ａ）を算出する。
乗算器７５３は、逆数算出回路７５２の出力（１／Ａ）と制御信号生成回路７２の出力（Ｃ）とを、式（４）に従って乗算し、乗算した結果（Ｃ２）をゲイン調整部６に送出する。
【００２９】
【数４】
2012222558.tif 000006
以上により、実施形態１とほぼ同等の効果が得られる。
【００３０】
上記各実施形態で説明した復調制御装置（復調制御部）を用いた通信装置では、復調時に非線形歪の影響を受け易い、コンスタレーション上で振幅の大きい外側の信号点の誤差情報比重を小さくすることで、制御による劣化を抑えることが可能になり、特性を向上させることができる。言い換えると、非線形歪の影響を軽減することを実現することができる。これにより、従来問題となっていた状態を改善することができる。例えば、装置の変調方式の多値化・低価格化に伴って、高出力アナログ増幅器によって発生する非線形歪が装置全体の特性に与える影響が大きくなり、従来の復調制御装置（復調器）では非線形歪による劣化成分が相加され、十分な特性が得られないという状態を改善することが可能になる。
【００３１】
なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  出力パワー制御部
２  高出力アナログ増幅器
３、４  アンテナ
５  キャリア再生部
６  ゲイン調整部
７、７−１、７−２、７−３、７−ｐ  復調制御部
８  送信装置
９  受信装置
平均化回路６１と乗算器６２
７１  誤差検出回路
７２  制御信号生成回路
７３、７４、７５  重みづけ部
７３１  パワー計算回路
７３２、７５２  逆数算出回路
７３３、７４３、７５３  乗算器
７４１  硬判定回路
７４２  重み係数テーブル
７５１  振幅計算回路
７５２  逆数算出回路
【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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