(57)【要約】【課題】受信レベルを高精度でかつ高速に推定可能な復調装置および復調方法を提供する。【解決手段】多値直交振幅変調信号の受信レベルを推定し、該受信レベルを基に変調信号点を識別するための振幅閾値レベルを設定する手段を含む復調装置において、既知の信号の電力算出を行って平均化する第１の平均化手段と、前記既知の信号以外の信号について電力算出を行い、算出された電力が所定の範囲に含まれる信号を判別する判別手段と、前記判別手段によって判別された信号について選択的に平均化する第２の平均化手段と、前記第１の平均化手段から得られる出力信号と前記第２の平均化手段から得られる出力信号とについて平均化処理を行う第３の平均化手段と、前記判別手段によって前記信号が判別された場合に前記第３の平均化手段の出力を受信レベルの推定値として選択し、他の場合に、前記第１の平均化手段の出力を前記受信レベルの推定値として選択する選択手段とを備える。【選択図】      図１
2009033380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値直交振幅変調信号の受信レベルを推定し、該受信レベルを基に変調信号点を識別するための振幅閾値レベルを設定する手段を含む復調装置において、
既知の信号の電力算出を行って平均化する第１の平均化手段と、
前記既知の信号以外の信号について電力算出を行い、算出された電力が所定の範囲に含まれる信号を判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別された信号について選択的に平均化する第２の平均化手段と、
前記第１の平均化手段から得られる出力信号と前記第２の平均化手段から得られる出力信号とについて平均化処理を行う第３の平均化手段と、
前記判別手段によって前記信号が判別された場合に前記第３の平均化手段の出力を受信レベルの推定値として選択し、他の場合に、前記第１の平均化手段の出力を前記受信レベルの推定値として選択する選択手段と
を備えたことを特徴とする復調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の復調装置において、
前記第１の平均化手段は、
所定の周期で伝送される既知のパイロット信号を既知の信号として検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたパイロット信号について電力算出を行って平均化演算を実行する演算手段を備え、
前記判別手段は、前記演算手段で得られたパイロット信号の電力値あるいはその平均値に基づいて、前記第２の平均化手段による平均化処理に供する信号を判別するための判別範囲を設定する設定手段を備えた
ことを特徴とする復調装置。
【請求項３】
多値直交振幅変調信号の受信レベルを推定し、該受信レベルを基に変調信号点を識別するための振幅閾値レベルを設定する手段を含む復調方法において、
既知の信号の電力算出を行って平均化して第１の平均値を求め、
前記既知の信号以外の信号について電力算出を行い、算出された電力が所定の範囲に含まれる信号を判別し、
判別された信号について選択的に平均化して第２の平均値を求め、
前記第１の平均値と前記第２の平均値とを平均して第３の平均値を求め、
前記信号の判別に応じて前記第３の平均値を受信レベルの推定値として選択し、他の場合に、前記第１の平均値を前記受信レベルの推定値として選択する
ことを特徴とする復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける多値直交振幅変調信号を受信復調する復調装置および復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおける変調方式として、直交位相の変調と振幅変調とを組み合わせた多値直交変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）方式が知られており、その多値数としては、１６値、６４値、２５６値などが実用化されている。
【０００３】
図４(Ａ)に示した無線通信システムの伝送フォーマットの一例では、フレームは、先頭のプリアンブルに相当するＲａｍｐと、これに続く既知信号ＳＷと、その後に続く情報フィールド(Information Field)とから構成されている。また、多値数を１６とした１６ＱＡＭでは、１６個の信号点が、図４(Ｂ)に示すように配置されている。
【０００４】
上述した既知信号ＳＷは、図４(Ｃ)に一例を示すような既知パターンの同期ワードであり、例えば、この同期ワードを構成する各シンボル(１０シンボルで構成されている場合に、ＳＷ１〜ＳＷ１０)にそれぞれ最大振幅値を示す信号点０、８、Ａ(図４(Ｂ)参照)が割り当てられている。
【０００５】
図４(Ｂ)において、上述した信号点０、８、Ａに信号点２を加えた最大振幅値を示す信号点は、Ｉ＝±３、Ｑ＝±３の交点に相当しており、図４(Ｂ)に点線で示した円周上の点である。また、図４(Ａ)に示した情報フィールドに、所定の間隔で挿入されるパイロット信号(図４(Ａ)において矢印で示す)も、上述した最大振幅値を示す信号点０、２、８、Ａのいずれかが割り当てられている。
【０００６】
したがって、上述した同期ワードＳＷおよびパイロット信号を検出することにより、受信レベルを推定することができる。そして、推定した受信レベルを基に、Ｉ、Ｑ軸上の０レベルと±２レベルに対応する振幅閾値レベル(図４(Ｂ)において破線で示す)を設定し、この振幅閾値レベルと信号レベルとを比較して、信号点位置対応の復号データを得ることができる。
【０００７】
また、１６ＱＡＭを適用した移動無線通信システムの移動局において、基地局から、制御チャネルによってデータチャネルとパイロットチャネルとの電力比情報を送信し、移動局は、この電力比情報を基に復調時の信号点識別を行う構成が知られている。また、基地局から制御チャネルによる電力比情報を送信することなく、移動局において、受信したパイロット信号とデータ信号との電力比を算出し、この電力比を基に、復調時の信号点識別を行う復調装置も提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００４−１６６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＱＡＭ信号の復調処理の精度を向上するためには、受信レベルの推定精度を高くして、振幅閾値レベルの設定を行うことが必要である。なぜなら、無線通信システムは、有線通信システムに比べて受信レベルの変動が大きいので、受信復号するための振幅閾値レベル設定は、上述したように受信レベルを推定して得るものだからである。
【０００９】
この受信レベルの推定手法としては、既知信号である同期ワードとパイロット信号との双方を用いて求める方法が一般的であるが、処理を簡単化するために、それらのいずれか一方を用いることも可能である。また、上述した既知信号(同期ワードおよびパイロット信号)に加えて、他の信号についての受信レベル推定を行うことも可能である。
【００１０】
いずれの手法を採用した場合でも、受信レベルの推定精度を維持するためには、所定の期間にわたる平均化処理が必要である。特に、既知信号と他の信号とを全て用いて受信信号レベルを推定する場合には、受信レベル推定精度を向上することが期待できる半面、平均化処理を行う期間を長くする必要がある。一方、既知信号のみを用いて受信レベルの推定を行う場合には、平均化処理に要する期間は比較的短いものの、受信レベル推定精度が低下するおそれがある。
【００１１】
本発明は、受信レベルを高精度でかつ高速に推定可能な復調装置および復調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】
【００１２】
本発明にかかわる第１の復調装置は、多値直交振幅変調信号の受信レベルを推定し、該受信レベルを基に変調信号点を識別するための振幅閾値レベルを設定する手段を含む復調装置において、既知の信号の電力算出を行って平均化する第１の平均化手段と、前記既知の信号以外の信号について電力算出を行い、算出された電力が所定の範囲に含まれる信号を判別する判別手段と、前記判別手段によって判別された信号について選択的に平均化する第２の平均化手段と、前記第１の平均化手段から得られる出力信号と前記第２の平均化手段から得られる出力信号とについて平均化処理を行う第３の平均化手段と、前記判別手段によって前記信号が判別された場合に前記第３の平均化手段の出力を受信レベルの推定値として選択し、他の場合に、前記第１の平均化手段の出力を前記受信レベルの推定値として選択する選択手段とを備える。
【００１３】
このように構成された第１の復調装置では、判別手段により、例えば、既知の信号の電力値を含む所定の範囲の電力を持つ信号が判別され、第２の平均化手段によってその電力を選択的に平均化される。この第２の平均化手段で得られた平均値を第１の平均化手段によって既知の信号について得られた平均値とともに第３の平均化手段の処理に供することにより、既知の信号の電力と既知の信号以外の信号から適切に選択された信号の電力の双方を受信レベルの推定値に反映し、判別手段による判別結果に応じて、既知信号の電力のみに基づく推定値に代えることができる。
【００１４】
このようにして、第２の平均化手段において平均化処理の対象とする信号をその電力に基づいて適切な範囲に絞り込むことにより、振幅値が予め知られている既知の信号以外の信号を受信レベルの推定に利用する際に必要とされる平均値を収束させるために要する時間を短縮することができる。これにより、受信レベルの推定に既知の信号以外の信号を利用することによる推定精度の向上と、推定処理の高速化との両立を図ることができる。
【００１５】
本発明にかかわる第２の復調装置は、上述した第１の復調装置において、前記第１の平均化手段は、所定の周期で伝送される既知のパイロット信号を既知の信号として検出する検出手段と、前記検出手段によって検出されたパイロット信号について電力算出を行って平均化演算を実行する演算手段を備え、前記判別手段は、前記演算手段で得られたパイロット信号の電力値あるいはその平均値に基づいて、前記第２の平均化手段による平均化処理に供する信号を判別するための判別範囲を設定する設定手段を備える。
【００１６】
このように構成された第２の復調装置では、検出手段によって検出されたパイロット信号が演算手段による電力算出処理および平均化演算処理に供され、第１の平均化手段により、パイロット信号に基づく受信レベルの推定値が得られる。また、演算手段の処理の過程で得られたパイロット信号の電力値あるいはその平均値を、設定手段によって設定される判別範囲に反映することにより、パイロット信号以外の信号から最大振幅値を示す信号点に相当する電力を持つ信号を高い精度で判別し、第２の平均化手段の処理に供することができる。
【００１７】
本発明にかかわる復調方法は、多値直交振幅変調信号の受信レベルを推定し、該受信レベルを基に変調信号点を識別するための振幅閾値レベルを設定する手段を含む復調方法において、既知の信号の電力算出を行って平均化して第１の平均値を求め、前記既知の信号以外の信号について電力算出を行い、算出された電力が所定の範囲に含まれる信号を判別し、判別された信号について選択的に平均化して第２の平均値を求め、前記第１の平均値と前記第２の平均値とを平均して第３の平均値を求め、前記信号の判別に応じて前記第３の平均値を受信レベルの推定値として選択し、他の場合に、前記第１の平均値を前記受信レベルの推定値として選択する。
【００１８】
このように構成された復調方法では、例えば、既知の信号の電力値を含む所定の範囲の電力を持つ信号を判別し、その電力を選択的に平均化して得られる第２の平均値と、既知の信号について得られた第１の平均値とを平均化することにより、既知の信号以外の信号電力を反映した第３の平均値を求め、これを受信レベルの推定値として選択することができる。
【００１９】
上述した第２の平均値を求める際に、平均化処理の対象とする信号をその電力に基づいて適切な範囲に絞り込むことにより、平均値を収束させるために要する時間を短縮することができる。これにより、受信レベルの推定に既知の信号以外の信号を利用することによる推定精度の向上と、推定処理の高速化との両立を図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかわる復調装置および復調方法によれば、受信レベルの推定に既知の信号以外の信号を利用することによる推定精度の向上と、推定処理の高速化との両立を図ることができる。これにより、フェージングなどによる受信レベルの変動に追従し、多値直交振幅変調信号の変調信号点を識別するための振幅閾値レベルを高速かつ精密に設定することが可能となるので、移動通信端末における正確な自律パワーコントロールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に、本発明にかかわる復調信号処理装置の構成図を示す。また、図２に、本発明にかかわる復調装置の主要部の詳細構成を示す。更に、図３に、本発明にかかわる受信レベル推定処理の説明図を示す。
【００２２】
無線周波数の受信信号は、無線受信部(図示せず)によって中間周波数信号ＩＦに変換され、バンドパスフィルタ(ＢＰＦ)１を介してアナログデジタル変換器(ＡＤＣ)２に入力され、このＡＤＣ２によってデジタル信号に変換される。
【００２３】
このデジタル信号を直交検波部３に入力して得られるＩ、Ｑ信号は、それぞれフィルタ４、５を介して複素相関器６に入力され、同期ワード(ＳＷ)を検出するための相関演算に供される。図１に示したフレーム検出部７は、この複素相関器６による相関演算結果に基づいてフレームの先頭を検出し、その検出信号をクロック再生器２１とフレーム同期監視部１３と動作イネーブル信号生成部１４とに送出する。
【００２４】
また、上述したフィルタ４、５を通過したＩ、Ｑ信号は、ＡＦＣ補正部８による周波数および位相誤差についての補正処理を経てデマッピング部１２に入力され、変調信号点の識別処理に供される。このデマッピング部１２による変調信号点の識別処理には、閾値＆レベル算出器２０によって後述するようにして求められる振幅閾値レベルが用いられる。また、デマッピング部１２によって得られた復号データは、ＦＩＦＯ２３を介して復号出力として出力され、受信信号処理部(図示せず)の処理に供される。
【００２５】
このＦＩＦＯ２３の書込読出処理は、デマッピング部１２で生成されるライトイネーブル信号(ＷＥ)と上述したクロック再生器２１で生成されるリードイネーブル信号(ＲＥ)に従って行われる。また、デマッピング部１２、上述した複素相関器６およびＡＦＣ補正部８の動作は、動作イネーブル信号生成部１４によって生成される動作イネーブル信号に従って制御される。また、上述した復号データは、フレーム同期監視部１３にも入力されており、上述したフレーム検出器７で得られた検出信号とこの復号データとに基づくフレーム同期監視処理が行われる。このフレーム同期監視処理によってフレーム同期はずれが検出された場合には、フレーム同期監視部１３によりリセット信号が生成され、これに応じて、フレーム検出器７によるフレーム検出処理が再開させられる。
【００２６】
また、図１に示したゼロクロス検出器１８は、上述したＡＦＣ補正部８による補正処理が施されたＩ信号のパターン効果を利用して、前シンボルと現シンボルとの符号反転ポイントを検出し、タイミング補正器１７により、ランダムウォークフィルタを利用して送信側とタイミング同期をとっている。また、このゼロクロス検出器１８によって検出されたゼロクロス点に対応して、フィルタテーブル１６から適切なフィルタ係数が読み出され、このフィルタ係数に従って、上述したフィルタ４、５の特性が制御される。
【００２７】
図１において、上述したＡＦＣ補正部８による補正処理が施されたＩ、Ｑ信号は、パイロット検出器１９にも入力され、このパイロット検出器１９により、図４(Ａ)に示したように情報フィールドに所定の周期で挿入された既知のパイロット信号が検出される。図１に示したパイロット検出部１９によって得られるパイロット検出信号は、上述したフレーム検出器７に入力されるとともに、閾値＆レベル算出器２０に入力され、この閾値＆レベル算出器２０による受信レベルの推定処理および振幅閾値レベルの算出処理に供される。
【００２８】
また、図１に示した閾値＆レベル算出器２０によって得られるＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)は、この閾値＆レベル算出器２０で生成される書込イネーブル信号ＷＥに従ってＦＩＦＯ２２に書き込まれ、上述したクロック再生器２１で生成されるリードイネーブル信号(ＲＥ)に従って読み出されて、受信信号処理部(図示せず)に渡される。
【００２９】
図１に示した直交検波部３、フィルタ４、５、複素相関器６、フレーム検出器７、ＡＦＣ補正部８、デマッピング部１２、フレーム同期監視部１３、動作イネーブル信号生成器１４、フィルタテーブル１６、タイミング補正器１７、ゼロクロス検出器１８、パイロット検出器１９および閾値＆レベル算出器２０は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)のファームウェアによって実現することが可能である。また、これらの各部の機能をデジタル信号処理回路によって実現することも可能である。
【００３０】
以下、本発明にかかわる復調装置の主要部の構成および動作について詳細に説明する。
【００３１】
図２に示した閾値＆レベル算出器２０において、電力算出部３１は、ＡＦＣ補正部８から出力されたＩ、Ｑ信号に基づいて受信電力を求め、スイッチ回路３２を介してパイロット信号用の平均演算部３３とその他のデータ信号用の平均演算部３４とのいずれか一方に送出する。
【００３２】
図２に示したスイッチ回路３２は、上述したパイロット検出器１９からの検出信号によってパイロット信号が検出されたことが示されたときに、電力算出部３１と平均演算部３３とを接続し、その他の場合には、閾値判別部３５を介して電力算出部３１と平均演算部３４とを接続する。
【００３３】
したがって、パイロット信号に対応して電力算出部３１によって算出された電力値は、スイッチ回路３２を介して平均演算部３３に入力され、所定期間にわたる平均化処理に供され、これにより、図３に示した信号点配置の座標(３、３)の０信号点に相当する受信レベルが算出される。すなわち、検出手段に相当するパイロット検出器１９による検出信号でスイッチ回路３２を切り替えて、パイロット信号に対応して得られる電力算出部３１の出力を演算手段に相当する平均演算部３３による平均化処理に供することにより、本発明にかかわる第１の平均化手段の機能が果たされる。
【００３４】
一方、パイロット信号以外の信号に対応して電力算出部３１によって算出された電力値は閾値判別部３５に入力され、図３に網掛けを付して示す範囲、即ち、最大振幅値に対応する信号点０、８、Ａ、２の信号が分布する可能性が高い範囲に含まれる信号に対応する電力値が判別される。このようにして判別された電力値は、選択的に平均演算部３４に入力されて所定期間にわたる平均化処理に供され、これにより、図３に示した信号点配置の座標(３、３)の０信号点に相当する受信レベルが算出される。すなわち、パイロット検出器１９による検出信号でスイッチ回路３２を切り替えて、パイロット信号以外の信号に対応して得られる電力算出部３１の出力を閾値判別部３５による判別処理に供することにより、本発明にかかわる判別手段の機能が果たされる。特に、この閾値判別部３５において、平均演算部３３で得られたパイロット信号の電力値の平均値を基準として、上述した範囲(図３参照)に基づく判別を行うように設定することにより、本発明にかかわる設定手段の機能が果たされ、最大振幅値に対応する信号について算出された電力値を高い精度で判別し、選択的に第２の平均化手段に相当する平均演算部３４による平均化処理に供することができる。
【００３５】
また、図２において、上述した２つの平均演算部３３、３４の出力は、第３の平均化手段に相当する平均演算部３６に入力され、所定の期間にわたって平均化処理される。この平均演算部３６によって得られた平均値は、上述した平均演算部３３によって得られたパイロット信号の電力値についての平均値とともにマルチプレクサ３７に入力され、マルチプレクサ制御回路３８からの制御信号に応じて、いずれか一方が選択的に出力されてＦＩＦＯ２２に入力される。
【００３６】
図２に示したマルチプレクサ制御回路３８は、閾値判別部３５によって上述した範囲に含まれる電力値が判別された旨の判別信号に応じて、マルチプレクサ３７に平均演算部３６の出力を選択する旨を指示し、他の場合は、平均演算部３３の出力を選択する旨を指示する。このように、マルチプレクサ制御回路３８が、閾値判別部３５からの判別信号に応じてマルチプレクサ３７の切り替えを制御することにより、本発明にかかわる選択手段の機能が果たされる。
【００３７】
このようにして、パイロット信号と同等の振幅値を持つデータ信号の受信に応じて、このデータ信号の電力とパイロット信号の電力との双方を反映した受信レベルを算出して受信レベルの推定値とすることにより、受信レベルの推定精度の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、マルチプレクサ制御部３８は、チャネル切り替え信号が入力されたときと、電源投入の初期状態とにおいては、平均演算部３３の出力を選択して出力するようにマルチプレクサ３７を制御する。
【００３９】
ここで、上述した平均演算部３４には、閾値判別部３５によって最大振幅値に対応する信号点に対応する電力値が選択的に入力される。したがって、平均演算部３４に入力される電力値のばらつきは、パイロット信号用の平均演算部３３に入力される電力値と同様に小さいので、この平均演算部３４において行う平均化処理の期間を平均演算部３３に適用される程度の期間にまで短縮して、パイロット信号などの既知信号以外の信号を用いた受信レベル推定処理の高速化を図ることができる。
【００４０】
したがって、図１、２に示した本発明にかかわる実施形態では、電源投入時やチャネル切り替え時には、パイロット信号のみに基づいて高速に受信レベルを推定し、定常状態においては、パイロット信号以外のデータ信号の電力値とパイロット信号の電力値との双方を利用した高精度な受信レベルの推定を、パイロット信号のみに基づく受信レベル推定処理と同程度の高速性で実現することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上述した実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、多値数が６４値、２５６値などのＱＡＭ復調装置にも適用可能である。また、既知の信号として、上述したパイロット信号に加えて同期ワードを含めて受信レベルの推定を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上に説明したように、本発明にかかわる復調装置および復調方法によれば、パイロット信号などの既知信号以外の信号を用いた受信レベル推定処理の高速化を図ることにより、受信レベル推定処理の高速化と高精度化とを両立させることができる。これにより、例えば、移動無線通信システムの移動局における自律パワーコントロールをより正確に行うことができるので、デジタル通信システムの妨害波抑制技術などの分野において寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかわる復調装置の実施形態を示す図である。
【図２】本発明にかかわる復調装置の主要部の詳細構成を示す図である。
【図３】本発明にかかわる受信レベル推定処理の説明図である。
【図４】伝送フォーマット、信号点配置および同期ワードの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２  ＡＤ変換器(ＡＤＣ)
３  直交検波器
４，５  フィルタ(ＦＩＲ)
６  複素相関器
７  フレーム検出器
８  ＡＦＣ補正部
１２  デマッピング部
１３  フレーム同期監視部
１４  動作イネーブル信号生成部
１６  フィルタテーブル
１７  タイミング補正器
１８  ゼロクロス検出器
１９  パイロット検出器
２０  閾値＆レベル算出器
２１  クロック再生器
２２、２３  ＦＩＦＯ
３１  電力算出部
３２  スイッチ回路
３３，３４，３６  平均演算部
３５  閾値判別部
３７  マルチプレクサ
３８  マルチプレクサ制御回路
【図１】
2009033380.tif 000003
【図２】
2009033380.tif 000004
【図３】
2009033380.tif 000005
【図４】
2009033380.tif 000006