(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル信号処理における２入力信号の除算値の逆正接値を求める演算回路において、
２入力信号のうちの大きい方の信号で小さい方の信号を正規化して得られた信号を逆正接演算テーブルのアドレスとしたＲＯＭ（Read Only Memory）によって、前記２入力信号の除算値の逆正接値を求めるよう構成したことを特徴とする逆正接演算回路。
【請求項２】
ディジタル無線機の直交復調出力の同相成分と直交成分の大きさ成分から復調出力の位相成分を求める演算回路であって、
前記同相成分と直交成分の大きさ成分の大きい方の成分を前記逆正接演算テーブルの入力ダイナミックレンジ内で最大値となるようにビットシフトし、小さい方の成分を大きい方の成分と同じ量のビットシフトを行って得られた信号を前記逆正接演算テーブルのアドレスとしたことを特徴とする請求項１記載の逆正接演算回路。
【請求項３】
前記逆正接演算テーブルの入力ダイナミックレンジ内で最大値となるようにビットシフトされた大きい方の成分の信号のビット列について、最上位ビットビットの次のビットから順に１、０の判定を行い、０の場合は所定の係数を各正規化信号に乗算して、大きい方の信号の値を前記逆正接演算テーブルの入力ダイナミックレンジ内で大きくすることを特徴とする請求項２記載の逆正接演算回路。
【請求項４】
ディジタル無線機の直交復調出力の同相成分と直交成分の大きさ成分から復調出力の位相成分を求める演算回路であって、
前記同相成分と直交成分の大きさ成分の大きい方の成分で小さい方の成分を正規化して得られた信号を前記逆正接演算テーブルのアドレスとしたことを特徴とする請求項１記載の逆正接演算回路。
【請求項５】
前記逆正接演算テーブルの配列を１次元配列のテーブルとしたことを特徴とする請求項２乃至４記載の逆正接演算回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル信号処理における逆正接演算回路に関し、特に直交復調出力の同相成分と直交成分の大きさ成分のうち、大きい方の成分で小さい方の成分を正規化し、得られた信号をアドレスとした逆正接演算テーブルで復調出力の位相成分の演算を行う逆正接演算回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急激にディジタル回路技術が発達し、無線通信分野においても受信したアナログ信号をディジタル化し、これをディジタル信号処理技術によってチャネル選択、或いは変復調する技術が盛んに用いられている。
図４（ａ）は、従来のディジタル無線機の復調装置の一例を示す構成概要図である。同図に示すように、本復調装置は、直交復調器１と、Ａ／Ｄ変換器２ａ、２ｂと、位相範囲縮小部５１と逆正接関数ＲＯＭ (Read Only Memory)５２と位相範囲拡張部５３とから成る逆正接関数演算部５とで構成される。
同図において、高周波受信部（図示しない）で周波数変換された受信信号は、直交復調器１において直交復調信号の同相成分及び直交成分が取りだされる。前記各成分はそれぞれＡ／Ｄ変換器２ａ、２ｂにおいてディジタル信号に変換され、このディジタルの同相成分Ｘと直交成分Ｙが逆正接関数演算部５に入力する。
【０００３】
前記逆正接関数演算部５の位相範囲縮小部５１に入力した直交復調信号Ｘ、Ｙは、該位相範囲縮小部５１において式（１）に従って振幅値（ｍａｇ）が算出される。
ｍａｇ＝（Ｘ２＋Ｙ２）１／２             （１）
式（１）で算出された振幅値（ｍａｇ）及び後述のＲＯＭテーブルのビット数（ここでは、例えばビット数：３とする）によって、入力信号Ｘ、Ｙが正規化される。それぞれの正規化された信号Ｘ′、Ｙ′は、式（２）、（３）で求められる。
Ｘ′＝（Ｘ／ｍａｇ）×２３            （２）
Ｙ′＝（Ｙ／ｍａｇ）×２３            （３）
正規化された信号Ｘ′、Ｙ′は、それぞれの大きさ|Ｘ′|と|Ｙ′|とが算出されて比較され、小さい値の信号をＪとし、大きい値の信号をＫとして逆正接関数ＲＯＭ５２に出力される。
同時に、前記位相範囲縮小部５１からは、Ｘ′、Ｙ′それぞれの符号の情報と、|Ｘ′|と|Ｙ′|の大小関係の情報とが位相範囲拡大部５３に伝達される。
【０００４】
図４（ｂ）は、前記逆正接関数ＲＯＭ５２に構成された演算テーブルであり、本テーブルはＪ、Ｋを３ｂｉｔとした場合のＲＯＭの構成を示すものである。
同図に示すように、該演算テーブルは２次元で構成され、位相範囲縮小部５１からの入力信号Ｊ、Ｋを前記演算テーブルのアドレスとして位相角θ＝ tan−1Ｊ／Ｋを求めるものである。このテーブルで求められた位相角θ（度）が位相範囲拡張部５３に出力される。
前記位相範囲縮小部５１の出力Ｊ、Ｋの値においては０＜ (Ｊ／Ｋ) ＜１であるので、前記逆正接関数ＲＯＭ５２の出力θ＝ tan−1Ｊ／Ｋの値は０＜θ＜４５°の範囲の値で出力される。そこで、位相範囲拡張部５３においては、前記位相範囲縮小部５１から送られてくるＸ′とＹ′の符号の情報と、|Ｘ′|と|Ｙ′|の大小の関係の情報とを元に、前記逆正接関数ＲＯＭ５２の出力信号を０＜θ＜３６０°の角度に拡張・修正して復調出力として出力する。
【０００５】
前記の修正の方法は、図４（ｃ）に示される位相成分修正表に従って次のように行われる。即ち、同表の１列目、２列目でＸ′及びＹ′の正負、３列目で|X′|と|Y′|の大小関係を選択し、4列目に指定された修正方法で前記逆正接関数ＲＯＭ５２の出力θを修正する。例えば、逆正接関数ＲＯＭ５２の出力をθ０とし、位相範囲縮小部５１における信号Ｘ′とＹ′との間に、Ｘ′＞０、Ｙ′＜０、そして、|X′|＜|Y′|の関係があるとき、位相範囲拡張部５３からは修正された角度 (１８０−θ０) 度が復調出力として出力される。
【０００６】
図４（ｂ）の演算テーブルは２次元の配列で構成され、位相範囲縮小部５１からの入力信号Ｊ、Ｋを該演算テーブルのアドレスとして位相角θ＝ tan−1Ｊ／Ｋを求めるものであるが、図５のように、２次元の配列として作成したテーブルの必要な部分のみを、順次Ｋの低い値の列から１次元の配列に並べて逆正接関数ＲＯＭの演算テーブルを構成する方法もある。
この場合、信号Ｊ、Ｋのそれぞれの値に対する演算テーブルのアドレス（Ｚ）は、次の式（４）で与えられる。
Ｚ＝Ｋ（Ｋ＋１）／２＋Ｊ−１            （４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような手順によって、Ｊ、Ｋの値をもとにＲＯＭの演算テーブルから位相角θ＝ tan−1Ｊ／Ｋを求めるためには、入力信号の正規化のために二乗和と、平方根とを求める演算処理を必要とするという問題がある。
また、演算テーブルが２次元配列であるので、出力の精度を向上させるためには、ＲＯＭの容量が指数関数的に増加してしまうという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、演算処理量を低減し、更にＲＯＭテーブルの容量を低減できる逆正接関数演算部を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明においては、ディジタル信号処理における２入力信号の除算値の逆正接値を求める演算回路において、２入力信号のうちの大きい方の信号で小さい方の信号を正規化して得られた信号を逆正接演算テーブルのアドレスとしたＲＯＭ（Read Only Memory）によって、前記２入力信号の除算値の逆正接値を求めるよう構成したことを特徴とする。
また、請求項２の発明においては、請求項１の発明の逆正接演算回路において、ディジタル無線機の直交復調出力の同相成分と直交成分の大きさ成分から復調出力の位相成分を求める演算回路であって、前記同相成分と直交成分の大きさ成分の大きい方の成分を前記逆正接演算テーブルの入力ダイナミックレンジ内で最大値となるようにビットシフトし、小さい方の成分を大きい方の成分と同じ量のビットシフトを行って得られた信号を前記逆正接演算テーブルのアドレスとしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明においては、請求項２の発明の逆正接演算回路において、前記逆正接演算テーブルの入力ダイナミックレンジ内で最大値となるようにビットシフトされた大きい方の成分の信号のビット列について、最上位ビットビットの次のビットから順に１、０の判定を行い、０の場合は所定の係数を各正規化信号に乗算して、大きい方の信号の値を前記逆正接演算テーブルの入力ダイナミックレンジ内で大きくすることを特徴とする
また、請求項４の発明においては、請求項１の発明の逆正接演算回路において、ディジタル無線機の直交復調出力の同相成分と直交成分の大きさ成分から復調出力の位相成分を求める演算回路であって、前記同相成分と直交成分の大きさ成分の大きい方の成分で小さい方の成分を正規化して得られた信号を前記逆正接演算テーブルのアドレスとしたことを特徴とする。
さらに、請求項５の発明においては、請求項２乃至４の発明の逆正接演算回路において、前記逆正接演算テーブルの配列を１次元配列のテーブルとしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明に係わるディジタル無線機の復調装置の実施の一形態例を示す構成概要図である。  同図に示すように、本復調装置は、直交復調器１と、Ａ／Ｄ変換器２ａ、２ｂと、位相範囲縮小部３１と逆正接関数ＲＯＭ３２と位相範囲拡張部３３とから成る逆正接関数演算部３とで構成される。
同図において、受信信号は、直交復調器１において直交復調信号の同相成分及び直交成分が取り出され、各成分はそれぞれＡ／Ｄ変換器２ａ、２ｂによってディジタル信号Ｘ、Ｙに変換されて逆正接関数演算部３に出力される。
前記逆正接関数演算部３の位相範囲縮小部３１に入力した直交復調信号Ｘ、Ｙは、それぞれの大きさ|X|と|Y|とが算出されて比較され、大きい値の信号を逆正接関数ＲＯＭ３２の入力ダイナミックレンジ内で最大値となるようにビットシフトして得られる信号Ｋと、小さい値の信号を大きい値の信号と同じ量のビットシフトを行って得られる信号Ｊとが前記逆正接関数ＲＯＭ３２に出力される。
例えば、Ｘ＝（１１）（２進数）、Ｙ＝（１０）（２進数）としたとき、|X|＞|Y|であるので、ＲＯＭテーブルのビット数を３として、式（５）及び（６）のようにビットシフトを行う。
0004230685.tif 000002
同時に、前記位相範囲縮小部３１からは、Ｘ、Ｙそれぞれの符号の情報と、|X|、|Y|の大小関係の情報とが位相範囲拡大部３３に伝達される。
【００１１】
図１（ｂ）は、前記逆正接関数ＲＯＭ３２に構成される演算テーブルである。
前記位相範囲縮小部３１においては、 Ｋの最上位ビットが１となるように正規化するので、正規化された信号は、図４（ｂ）の演算テーブルのＫ＝４〜７の列のみを参照することになる。従って、本発明の前記逆正接関数ＲＯＭ３２には、前記の図１（ｂ）に示した演算テーブルを構成すればよいことになる。
前記逆正接関数ＲＯＭ３２に正規化信号Ｋ及びＪが入力すると、図１（ｂ）の演算テーブルから前記Ｋ、Ｊに対応した位相角θが選択されて位相範囲拡張部３３へ出力される。
更に前記位相範囲拡張部３３では、前記位相範囲縮小部３１から伝達されたＸ、Ｙそれぞれの符号と、|X|、|Y|の大小関係の情報をもとに、図４の逆正接関数演算部５の場合と同様にして、図４（ｃ）の位相成分修正表によって前記逆正接関数ＲＯＭ３２出力の位相角θを修正して、復調部出力として出力する。
【００１２】
前述の位相範囲縮小部３１において、式（５）、（６）に基づいてビットシフトした後のＫ、Ｊを、次のように信号処理して逆正接関数ＲＯＭ３２に出力してもよい。
即ち、式（５）によるシフト後の数値（１１０）の上位ビットを除いた全てのビットについて、０、１の判定を行う。この場合、入力ビット数は３ビットであり、上位ビットの３ビット目を除いた２ビット目、１ビット目の０、１判定を行う。
ここでｎビット目が０と判定された場合は、式（７）で得られる係数Ｎを算出する。
0004230685.tif 000003
そして、ｎビット目が１と判定された場合の係数Ｎは、Ｎ＝１.０とする。
この例の場合は、ｎ＝１、２であるので、それぞれで０と判定された場合、
0004230685.tif 000004
すべてのビットについて、式（７）によって係数Ｎを算出後、算出した係数をすべて式（５）及び（６）のＫ及びＪに乗算すると、Ｋ及びＪは次のようになる。
0004230685.tif 000005
このまま２進数へ変換することによってアドレスが得られる。
これによって、図４（ｂ）の演算テーブルのＫ＝７の列のデータのみを使用することになり、１次元の配列として扱うことができＲＯＭ容量を小さくすることができる。しかしながら、Ｊの精度が悪くなり、結果的に逆正接演算結果の精度が劣化するので、Ｊを２進数へ変換する前に２倍して４ビットのデータとして扱い、同時にＲＯＭ演算テーブルも（２^４−１＝１５）個のデータを持つ、図２に示すＲＯＭ演算テーブルを構成すれば精度を改善することができる。
【００１３】
図３（ａ）は、本発明に係わるディジタル無線機の復調装置の変形実施例を示す構成概要図である。  同図に示すように、本復調装置は、直交復調器１と、Ａ／Ｄ変換器２ａ、２ｂと、位相範囲縮小部４１と逆正接関数ＲＯＭ４２と位相範囲拡張部４３とから成る逆正接関数演算部４とで構成される。
同図において、受信信号は、直交復調器１において直交復調信号の同相成分及び直交成分が取り出され、各成分はそれぞれＡ／Ｄ変換器２ａ、２ｂによってディジタル信号Ｘ、Ｙに変換されて逆正接関数演算部４に出力される。
前記逆正接関数演算部４の位相範囲縮小部４１に入力した直交復調信号Ｘ、Ｙは、該位相範囲縮小部４１においてそれぞれの大きさ|X|と|Y|とが算出されて比較され、大きい値の信号で小さい値の信号を正規化し、正規化信号Ｊが逆正接関数ＲＯＭ４２に出力される。
ここで正規化信号Ｊは、ＲＯＭテーブルのビット数を３として、|X|＞|Y|の場合は式（８）で、|X|＜|Y|の場合は式（９）で求められる。
Ｊ＝（|Y|／|X|）×２３                   （８）
Ｊ＝（|X|／|Y|）×２３                   （９）
同時に、前記位相範囲縮小部４１からは、Ｘ、Ｙそれぞれの符号の情報と、|X|、|Y|の大小関係の情報とが位相範囲拡大部４３に伝達される。
【００１４】
図３（ｂ）は、前記逆正接関数ＲＯＭ４２に構成される演算テーブルである。
前記位相範囲縮小部４１においては、 逆正接関数演算部４の入力Ｘ、Ｙ信号のうちの大きい方の信号で小さい方の信号を正規化するので、正規化された信号は、図４（ｂ）の演算テーブルのＫ＝７の列のみを参照することになる。従って、本発明の前記逆正接関数ＲＯＭ４２には、前記の図３（ｂ）に示した演算テーブルを構成すればよいことになる。
前記逆正接関数ＲＯＭ４２に正規化信号Ｊが入力すると、図３（ｂ）の演算テーブルからJに対応した位相角θが選択されて位相範囲拡張部４３へ出力される。
前記位相範囲拡張部４３では、前記位相範囲縮小部４１から伝達されたＸ、Ｙそれぞれの符号と、|X|、|Y|の大小関係の情報をもとに、図４の逆正接関数演算部５の場合と同様にして、図４（ｃ）の位相成分修正表によって前記逆正接関数ＲＯＭ４２出力の位相角θを修正して、復調部出力として出力する。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、逆正接関数演算部の位相範囲縮小部における正規化を、入力されたＸ、Ｙ信号の大きさ|X|、|Y|の大小関係を求め、
第１の実施例では、大きい値の信号を逆正接関数ＲＯＭの入力ダイナミックレンジ内で最大値となるようにビットシフトし、小さい方の信号を前記と同じ量のビットシフトによって正規化するようにした。また、第２の実施例では、大きい方の信号で小さい方の信号を正規化するようにした。
上記のように構成することによって、従来に比べ正規化の演算量及びＲＯＭの演算テーブルの容量を大幅に減少することができる。このため、高速で演算精度の高い優れた復調装置を提供するうえで大きな効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係わるディジタル無線機の復調装置の実施の一形態例を示す構成概要図であり、（ｂ）は、本発明に係わる逆正接関数ＲＯＭに構成した演算テーブル。
【図２】図１の逆正接関数ＲＯＭの演算テーブルの他の構成例。
【図３】（ａ）は、本発明に係わるディジタル無線機の復調装置の変形態例を示す構成概要図であり、（ｂ）は、逆正接関数ＲＯＭに構成した演算テーブル。
【図４】（ａ）は、従来のディジタル無線機の復調装置の一例を示す構成概要図であり、（ｂ）は、逆正接関数ＲＯＭに構成した演算テーブル、（ｃ）は逆正接関数ＲＯＭ出力の位相成分修正表。
【図５】図４（ｂ）の演算テーブルの変形例。
【符号の説明】
１・・直交復調器、             ２ａ、２ｂ・・ Ａ／Ｄ変換器、
３、４・・ 本発明に係わる逆正接関数演算部、
５・・従来の逆正接関数演算部、
３１・・位相範囲縮小部、          ３２・・逆正接関数ＲＯＭ、
３３・・位相範囲拡張部、          ４１・・位相範囲縮小部、
４２・・逆正接関数ＲＯＭ、        ４３・・位相範囲拡張部、
５１・・位相範囲縮小部、          ５２・・逆正接関数ＲＯＭ、
５３・・位相範囲拡張部
【図１】
0004230685.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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