JP3633497B2 - 周波数誤差推定を行う受信機および周波数誤差の推定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信や移動体通信等で用いられる受信機に関するものであり、特に、受信機の局部発振器の周波数と受信信号の搬送波周波数との間に生じる周波数誤差を推定する受信機及び周波数誤差の推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｄｅｌａｙ−Ｍｕｌｔｉｐｌｙ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、Ｓ．Ｎ．Ｃｒｏｚｉｅｒ他、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ｐａｐｅｒ ＷＭ１０．３， Ｓｅｐｔ． １３−１６， １９９２に示されている従来の周波数誤差推定回路の構成図である。図１０において、１は受信信号、２は受信信号１をシンボルレートで標本化する標本化部、１０１は標本化された受信信号３を逓倍処理して変調成分を除去する逓倍器、１０２は逓倍器１０１の出力を順次遅延検波処理する遅延検波器、１０３は遅延検波器１０２の出力を平均化し雑音成分を抑圧する平均化フィルタ、１０４は平均化フィルタ１０３の出力に基づいて受信信号の位相成分を算出する座標変換器、１０５は前記受信信号の位相成分から周波数誤差値を算出する除算器である。
【０００３】
次に、前記従来の周波数誤差推定回路の動作を説明する。まず受信信号１は、Ｍ相ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によって変調処理されており、下記式１によって規定される。
ｒ（ｔ） ＝ Ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｔ）＋Δωｔ｝］ ・・・式１
但し、ｒ（ｔ）は受信信号１、Ａ（ｔ）は振幅成分、θ（ｔ）は変調位相成分である。また、受信信号の位相成分には、周波数誤差Δωｔが含まれている。なお、説明の簡単のため受信信号１には雑音成分が付加されていないものとする。
【０００４】
次に標本化部２は、上記受信信号１をシンボルレートで順次標本化する。標本化後の受信信号３は下記式２で表される。
ｒ（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｎＴ）＋ΔωｎＴ｝］ ・・・式２
但し、ｒ（ｎＴ）は標本化後の受信信号３であり、Ｔはシンボル周期、ｎは自然数を表す。ここで変調位相成分θ（ｎＴ）は、Ｍ相ＰＳＫ変調方式に従い、
θ（ｎＴ） ＝ ２πｋ／Ｍ ・・・式３
（ｋ＝０，１，・・・，Ｍ−１）
となり、０〜２πの範囲で等間隔に全Ｍ通りの値をとる。
【０００５】
次に逓倍器１０１は、受信信号３の変調位相成分を除去するために所定の変調多値数Ｍで逓倍処理する。逓倍後の信号ｒ１（ｎＴ）は下記式４で表される。
ｒ１（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊＭ｛θ（ｎＴ）＋ΔωｎＴ｝］ ・・・式４
ここで、Ｍ逓倍された変調位相成分Ｍθ（ｎＴ）は、上記式３より２πの整数倍となることが明らかでり、当該成分は無視できる。即ち、逓倍後の信号ｒ１（ｎＴ）は下記式５で表される。
ｒ１（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ（ｊＭΔωｎＴ） ・・・式５
【０００６】
次に遅延検波器１０２は、Ｍ逓倍された信号ｒ１（ｎＴ）を、予め定められたシンボル周期数分にわたり遅延検波処理する。当該遅延検波処理におけるシンボル周期数をＤとすると、遅延検波後の復調信号ｄ１（ｎＴ）は、
但し、ｒ１ ＊（ｎＴ−ＤＴ）はｒ１（ｎＴ−ＤＴ）の共役複素値を表す。
ここで、前記標本化部２におけるサンプリングタイミングとしてナイキスト点が選択されていると仮定すると、受信信号の振幅成分Ａ（ｎＴ）が常時一定となるため、復調信号ｄ１（ｎＴ）は下記式６で表される。
ｄ１（ｎＴ） ＝ ｅｘｐ（ｊＭＤΔωＴ） ・・・式６
【０００７】
次に平均化フィルタ１０３は、遅延検波後の復調信号ｄ１（ｎＴ）を所定時間にわたり平均化することにより受信信号に付加された雑音成分を抑圧する。なお、ここでは受信信号には雑音成分が付加されないものと想定しているため、当該平均化フィルタ１０３からは復調信号ｄ１（ｎＴ）がそのまま出力される。
【０００８】
次に座標変換器１０４は、位相平面上において直交座標系で表現されている復調信号ｄ１（ｎＴ）を極座標表現に座標変換し、復調信号ｄ１（ｎＴ）の位相成分ＭＤΔωＴを算出する。最後に除算器１０５は、復調信号の位相成分ＭＤΔωＴをＭＤで除算し、当該受信信号の１シンボル周期Ｔ間の周波数誤差ΔωＴを出力する。ここで、周波数誤差の推定範囲Δｆ（＝Δω／２π）は下記式７で表される。
｜Δｆ｜＜ｆＳ／２ＭＤ ・・・式７
但し、ｆＳは受信信号のシンボルレート
従って、例えばＱＰＳＫ変調方式（変調多値数Ｍ＝４）において、遅延検波処理のシンボル周期数Ｄ＝１とした場合、シンボルレートｆＳの１／８までの周波数誤差の推定が可能である。このように推定された周波数誤差は、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等のような受信機の局所発振器の制御に用いられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の周波数誤差推定回路では、周波数誤差の推定範囲Δｆを広くするために、遅延検波器１０３におけるシンボル周期数Ｄをできるだけ小さくする必要がある。しかしながら、シンボルレートが低い移動体通信において周波数設定精度が低い局所発振器を用いる場合や、移動体衛星通信のように受信信号が大きなドップラーシフトを受けるような場合には、受信信号に対する局所発振器の周波数誤差は、上記式７で規定される周波数誤差推定回路の推定範囲Δｆよりも大きくなることがあり、周波数誤差を正確に推定できないといった問題があった。
【００１０】
これに対し、従来の周波数誤差推定回路で大きな周波数誤差を推定するために、逓倍器１０１による受信信号の逓倍処理を省き、周波数誤差の推定範囲ΔｆをＭ倍に広げる方法がとられるが、この方法では、周波数誤差の推定処理を行うために、通常のデータとは別に、周波数誤差推定用の既知パターンを送信する必要があるため、データ伝送効率が大幅に低下するといった問題があった。
【００１１】
また通常データの受信中には周波数誤差を推定することができないため、例えば、通信中に受信機が移動して周波数誤差が変動した場合には、正しく周波数誤差を補正することができず通信品質が劣化するといった問題があった。
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、受信信号と受信機の局所発振器との間に大きな周波数誤差が生じる場合であっても、データ転送効率を低下させることなく、周波数誤差を正確に推定することが可能な受信機および周波数誤差推定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる受信機にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化手段と、各々異なる大きさの周波数補正値が予め設定され、該周波数補正値に従って前記標本化信号の周波数を各々補正し、周波数補正後の標本化信号を各々別個に復調して、該受信信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を各々検出する、複数の復調処理手段と、前記複数の復調処理手段各々から出力された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択手段と、該最終判定値に対応した復調処理手段の周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
次の発明にかかる受信機にあっては、標本化手段は、受信信号を各シンボル毎に複数のサンプリングタイミングでオーバーサンプリングして標本化信号を順次出力し、さらに、前記標本化信号をサンプリングタイミングに従って順次分配し、複数の分配信号を出力する分配手段を備え、該複数の分配信号は、それぞれに、周波数補正値の大きさが各々異なる複数の復調処理手段によって復調処理されることを特徴とする。
【００１５】
次の発明にかかる受信機にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化手段と、該標本化信号を一定時間に亘って順次保持する記憶手段と、所定の周波数補正値により前記記憶手段に記憶された標本化信号の周波数を順次補正し、周波数補正後の標本化信号を復調して、該標本化信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を検出する復調処理手段と、前記復調処理手段の周波数補正値を切替えながら、前記復調処理手段に前記記憶部の標本化信号を複数回繰り返して復調処理させる復調制御手段と、複数の周波数補正値各々に関する判定値、信頼度情報及び同期語検出結果をそれぞれ記憶する判定値記憶手段と、該判定値記憶手段に記憶された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択手段と、該最終判定値に対応する周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
次の発明にかかる受信機にあっては、復調処理手段は、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量を特定し、周波数誤差検出手段は、判定値選択手段によって選択された最終判定値に対応する周波数補正値を前記特定された位相シフト量で補正して、当該受信信号の周波数誤差を推定する構成とされたことを特徴とする。
【００１７】
次の発明にかかる受信機にあっては、最終判定値に対応する同期語検出結果に基づいて、当該受信機が同期状態にあるか否かを判別する同期検出手段を備え、復調処理手段は、前記同期状態判別結果に応じて周波数補正値を切替える構成とされたことを特徴とする。
【００１８】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化工程と、各々異なる大きさの周波数補正値が予め設定され、該周波数補正値に従って前記標本化信号の周波数を各々補正し、周波数補正後の標本化信号を各々別個に復調して、該受信信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を各々検出する、複数の復調処理工程と、前記複数の復調処理工程各々によって出力された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択工程と、該最終判定値に対応した復調処理工程の周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出工程とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、標本化工程は、受信信号を各シンボル毎に複数のサンプリングタイミングでオーバーサンプリングして標本化信号を順次出力し、さらに、前記標本化信号をサンプリングタイミングに従って順次分配し、複数の分配信号を出力する分配工程を備え、該複数の分配信号は、それぞれに、周波数補正値の大きさが各々異なる複数の復調処理工程によって復調処理されることを特徴とする。
【００２０】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化工程と、該標本化信号を一定時間に亘って順次保持する記憶工程と、所定の周波数補正値により前記記憶工程で記憶された標本化信号の周波数を補正し、周波数補正後の標本化信号を復調して、該標本化信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を検出する復調処理工程と、前記周波数補正値を切替えながら、前記前記復調処理工程を複数回繰り返して実行させる復調制御工程と、複数の周波数補正値各々に関する判定値、信頼度情報及び同期語検出結果をそれぞれ記憶する判定値記憶工程と、該判定値記憶工程に記憶された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択工程と、該最終判定値に対応する周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出工程とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、復調処理工程は、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量を特定し、周波数誤差検出工程は、判定値選択工程によって選択された最終判定値に対応する周波数補正値を前記特定された位相シフト量で補正して、当該受信信号の周波数誤差を推定することを特徴とする。
【００２２】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、最終判定値に対応する同期語検出結果に基づいて、当該受信機が同期状態にあるか否かを判別する同期検出工程を備え、復調処理工程は、前記同期状態判別結果に応じて周波数補正値を切替えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る受信機の構成図である。図１において、１は受信信号、２は受信信号１をシンボルレートで順次標本化する標本化部、３は標本化信号、２０は前記標本化信号を各々別個に復調する復調処理部であり、当該復調処理部２０は複数設けられている。
【００２４】
また、各復調処理部２０において、４は予め設定された周波数補正値に従って前記標本化信号３を周波数補正処理する周波数補正部、５は周波数補正後の標本化信号、６は前記周波数補正後の標本化信号５を復調し、受信信号の復調結果である硬判定値８及びその信頼度情報７を出力する信頼度情報付復調部、９は受信信号に挿入された既知の同期語（ＳＷ）を前記硬判定値８から検出し同期語検出結果１０を出力する位相シフト付ＳＷ検出部である。なお本実施の形態１では、実際には全Ｎ個（＃１〜＃Ｎ）の復調処理手段を備え、各復調処理手段からそれぞれに信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０が出力されるが、図１では簡単のため２個の復調処理手段２０（＃１、＃Ｎ）のみが示されている。
【００２５】
また、１１は各復調処理部２０から出力された信頼度情報７及び同期語検出結果１０に基づいて、全Ｎ個の硬判定値８からひとつの最終判定値１２を選択し、これに対応する同期語検出結果１３を出力するとともに、当該受信機の局所発信器の受信信号に対する推定周波数誤差１４を検出する判定値選択および周波数誤差検出部である。
【００２６】
以下で、上記の通り構成される本実施の形態１の受信機の動作について説明する。なお、受信信号１は所定データ長のフレーム構造を有し、各フレーム毎に既知の同期語が挿入されており、受信機において各フレームの同期語検出を行うことにより、送受信機間の同期を確立することができるものとする。また説明を簡単にするため、本実施の形態１において、受信信号１は差動符号化ＱＰＳＫ方式によって変調されているものとする。
【００２７】
まず標本化部２は、差動符号化ＱＰＳＫ方式によって変調されている受信信号１をシンボルレートＴで標本化し、上述した式２によって表される標本化信号３を、全Ｎ個の復調処理部２０各々に対して出力する。ここで、当該標本化信号３には、推定対象となる周波数誤差成分ΔωＴが含まれている。前記標本化信号３から周波数誤差成分ΔωＴを除去するためには、標本化信号３に位相回転成分ｅｘｐ（−ｊΔωｎＴ）を乗算すればよい。しかし、該周波数誤差成分ΔωＴの大きさは未知であるため、適切な位相回転成分を予め決定することはできない。
【００２８】
そこで、本実施の形態１では、全Ｎ個の復調処理部２０の周波数補正部４に、それぞれ異なる周波数補正値Δφｉ（ｉ＝１、２、．．．、Ｎ）を予め設定し、当該周波数補正値Δφｉに従ってそれぞれ別個に前記標本化信号３の周波数補正処理を行う。
【００２９】
ここで、当該受信機で予め推定すべき周波数誤差の最大値をΔωｍａｘとすると、推定される周波数誤差ΔωＴの許容範囲は下記式８で与えられる。
｜ΔωＴ｜＜Δωｍａｘ ・・・式８
かかる範囲の周波数誤差ΔωＴを全Ｎ個の周波数補正部４で均等に網羅するために、各周波数補正部４の周波数補正値Δφｉを下記式９で規定する。
【数１】
【００３０】
各周波数補正部４は、それぞれに、上記周波数補正値Δφｉによって規定される位相回転成分ｅｘｐ（−ｊΔφｉｎ）を標本化信号３に乗算し、周波数補正後の標本化信号５を信頼度情報付復調部６に対して出力する。
【００３１】
次に各信頼度情報付復調部６は周波数補正後の標本化信号５を復調処理する。本実施の形態１では、伝搬路において受信信号１に付加される遅延波の遅延時間がシンボル周期Ｔと比較して十分に小さく、当該遅延波の影響は無視できるものと仮定し、復調方式として遅延検波方式を採用した場合について説明する。
【００３２】
図２は、遅延検波方式による信頼度情報付復調部６の構成図である。図２において、２１は周波数補正後の標本化信号５を１シンボル周期Ｔ分遅延させる遅延部、２２は前記標本化信号５と遅延部２１の出力信号の共役複素数とを複素乗算する乗算器、２３は複素乗算結果と理想的な変調信号点との間の２乗誤差値を累積加算し、信頼度情報７を出力するメトリック累積加算部、２４は前記複素乗算結果から硬判定値８を作成する硬判定部である。
【００３３】
次に、上記の通り構成される信頼度情報付復調部６の動作について説明する。まず乗算器２２は、前記周波数補正後の標本化信号５と遅延部２１の出力の共役複素数とを複素乗算し、遅延検波結果を出力する。次に硬判定部２４は、複素平面上におけるＱＰＳＫ方式の４つの変調信号点のうち、前記遅延検波結果に最も近接する変調信号点を選択して硬判定値８として出力する。
【００３４】
一方、メトリック累積加算部２３は、前記硬判定値８として選択された変調信号点と前記遅延検波結果と間の２乗ユークリッド距離を、メトリックとして算出する。次にメトリック累積加算部２３は、該メトリックを所定シンボル数分に亘って順次累積加算し、メトリック累積値を前記該硬判定値８がどの程度信頼できるのか（正しいのか）を示す信頼度情報７として出力する。
【００３５】
上記復調処理の結果、全Ｎ個の復調処理部２０それぞれから、硬判定値８及び信頼度情報７が出力される。ここで、復調対象の標本化信号３は、各復調処理部２０毎にそれぞれ別個の周波数補正値Δφｉで周波数補正されているので、各復調処理部２０の信頼度情報７はそれぞれ異なる値をとる。即ち、推定対象となる周波数誤差ΔωＴに最も近い周波数補正値Δφｉが設定された復調処理部の信頼度情報７は信頼度最高（メトリック累積値最小）となり、周波数誤差ΔωＴと周波数補正値Δφｉとの差が大きい復調処理部の信頼度情報７は信頼度が低下（メトリック累積値増大）する。
【００３６】
一方、検出対象となる周波数誤差の範囲が大きく、
Δωｍａｘ≧π／４
となるような場合には、周波数誤差ΔωＴと周波数補正値Δφｉとの差が大きいにも関わらず信頼度情報７が高信頼度となる場合がある。
例えば、周波数補正部の周波数補正値Δφｉと周波数誤差ΔωＴの間において、
Δφｉ ＝ ΔωＴ−π／２ ・・・式１０
なる関係が成立する場合には、周波数補正後の標本化信号５（＝ｒ１（ｎＴ））は下記式１１で表される。
ｒ１（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｎＴ）＋（ΔωｎＴ−Δφｉｎ）｝］
＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｎＴ）＋ｎπ／２｝］ ・・・式１１
式１１に示す通り、周波数補正後の標本化信号５には、変調位相成分θ（ｎＴ）の他に、位相回転成分ｎπ／２が残存する。このような場合に、硬判定部２４で硬判定処理すると、前記位相回転成分ｎπ／２の影響により、本来の受信データと異なる誤った変調信号点が硬判定値８として選択され、正確な硬判定値８は得られない。以下では、周波数誤差の標本化信号５に残存する位相回転成分ｎπ／２を、「誤判定位相成分」と呼ぶ
【００３７】
しかし、ＱＰＳＫ方式では、各変調信号点が複素平面上において等位相間隔π／２で配置されるので、上記式１１の様に、誤判定位相成分が残存している場合は、復調後の信号は本来判定されるべき変調信号点以外の誤った変調信号点と近接しメトリックが小さくなる。このような場合には、実際には正確な硬判定値８が得られていないにも拘らず、対応する信頼度情報７が高い信頼度となってしまうため、当該信頼度情報７のみを拠所として、周波数誤差ΔωＴに最も近接する周波数補正値Δφｉを特定することはできない。
【００３８】
そこで本実施の形態１では、位相シフト付きＳＷ検出部９が、受信信号１に予め挿入されている既知の同期語（ＳＷパターン）を前記硬判定値８から検出し、当該検出結果を基に上記誤判定位相成分の大きさを特定する。
【００３９】
図３は位相シフト付ＳＷ検出部９の構成図である。図３において、３０は既知のＳＷパターン３１を発生するＳＷパターン発生部、３２、３３は前記ＳＷパターン３１をそれぞれπ／２、−π／２だけシフトする位相シフト部、３４はπ／２位相シフトしたＳＷパターン、３５は−π／２位相シフトしたＳＷパターン、３６ａ、３６ｂ、３６ｃは硬判定値８と前記各ＳＷパターンとの相関値３７ａ、３７ｂ、３７ｃを各々算出する相関器、３８は該相関値３７ａ、３７ｂ、３７ｃから何れの位相シフト量のＳＷパターンにより同期語検出されたか判定するＳＷ判定部である。
【００４０】
以下で、当該位相シフト付ＳＷ検出器９の動作について説明する。まずＳＷパターン発生部３０は、前記同期語をＱＰＳＫ変調方式で変調したＳＷパターン３１を生成する。次に位相シフト部３２、３３は、当該ＳＷパターン３１をそれぞれに位相シフト処理し、π／２位相シフトしたＳＷパターン３４と−π／２位相シフトしたＳＷパターン３５とを出力する。
【００４１】
次に相関器３６ａは、硬判定値８と位相シフトされていないＳＷパターン３１との相関値３７ａを順次算出する。その結果、前記標本化信号５に誤判定位相成分が残存しておらず、正確な判定値８が得られた場合には、硬判定値８中の同期語に相当するデータ部分において当該相関値３７ａが大きくなる。一方、前記標本化信号５に誤判定位相成分が残存している場合には、硬判定値８中の同期語に相当するデータ部分でも相関値３７ａが大きくならない。
【００４２】
一方相関器３６ｂは、判定値８とπ／２位相シフトしたＳＷパターン３４との相関値３７ｂを順次算出する。その結果、前記標本化信号５にπ／２の誤判定位相成分が残存している場合には、当該相関値３７ｂが大きくなるが、誤判定位相成分がπ／２以外である場合には当該相関値３７ｂは大きくならない。
同様に相関器３６ｃは、判定値８と−π／２位相シフトしたＳＷパターン３５との相関値３７ｃを順次算出する。その結果、前記標本化信号５に−π／２の誤判定位相成分が残存している場合には、当該相関値３７ｃが大きくなるが、誤判定位相成分が−π／２以外である場合には当該相関値３７ｃは大きくならない。
【００４３】
ＳＷ判定部３８には、同期語検出判定のために各相関値の閾値が予め保存されており、前記各相関値３７ａ〜３７ｃを当該閾値と比較し、相関値が該閾値よりも大きい場合に同期語検出と判定する。
【００４４】
その結果、位相シフトされていないＳＷパターン３１に関する相関値３７ａで同期語検出判定された場合には、前記硬判定値８に誤判定位相成分が残存しておらず、当該硬判定値８に関する信頼度情報７の信頼度が正確であると判断し、同期語検出結果１０として「同期語正常検出：誤判定位相成分０」を示す情報を出力する。
一方、π／２位相シフトしたＳＷパターン３４に関する相関値３７ｂで同期語検出判定がされた場合には、前記硬判定値８に誤判定位相成分π／２が残存しており信頼度情報７が正確ではないと判断し、同期語検出結果１０として「同期語検出補正値不当：誤判定位相成分π／２」を示す情報を出力する。
また、−π／２位相シフトしたＳＷパターンに関する相関値３７ｃで同期語検出判定がされた場合には、前記硬判定値８に誤判定位相成分−π／２が残存しており信頼度情報７が正確ではないと判断し、同期語検出結果１０として「同期語検出補正値不当：誤判定位相成分−π／２」を示す情報を出力する。
さらに、何れの相関値３７ａ〜３７ｃについても同期語検出と判定されない状態では、同期語検出結果１０として「同期語不検出」を示す情報を出力する。
【００４５】
以上、位相シフト付ＳＷ検出器９による同期語検出処理の結果、全Ｎ個の復調処理部２０それぞれから、同期語検出結果１０が出力される。
【００４６】
次に、判定値選択および周波数誤差検出部１１は、全Ｎ個の復調処理部２０それぞれから、前記信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０を入力し、最終判定値の選択処理と周波数誤差の推定処理とを行う。
【００４７】
図４は、判定値選択及び周波数誤差検出部１１の構成図である。図４において、４１は信頼度情報７に基づいて最も信頼度の高い最尤判定値４２を選択する判定値選択部、４５は前記最尤判定値４２を位相シフトして最終判定値１２を出力する判定値位相シフト部、４６は各変調処理部２０の周波数補正値及び同期語検出結果１０に基づいて、周波数誤差を推定する周波数誤差推定部である。
【００４８】
以下で、判定値選択及び周波数誤差検出部１１の動作について説明する。まず、判定値選択部４１は、全Ｎ個の同期語検出結果１０から「同期語正常検出」又は「同期語検出補正値不当」であるものを全て抽出する。次に当該抽出された同期語検出結果１０それぞれに対応する信頼度情報７の中から、最も信頼度の高い信頼度情報７を最尤信頼度として特定するとともに、当該最尤信頼度に対応した判定値８を最尤判定値４２として出力する。
【００４９】
次に判定値選択部４１は、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果１０を特定し、当該同期語検出結果１０に含まれる誤判定位相成分を、前記最尤判定値４２に関する誤判定位相成分４４として特定する。例えば、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果が「同期語正常検出：誤判定位相成分０」である場合には、当該最尤判定値４２の誤判定位相成分４４は０であると特定する。また、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果が「同期語検出補正値不当：誤判定位相成分π／２」である場合には、最尤判定値４２の誤判定位相成分４４はπ／２であると特定する。
【００５０】
次に判定値位相シフト部４５は、前記最尤判定値４２から誤判定位相成分４４を補償するために位相シフト処理を処理を行う。例えば、誤判定位相成分４４はπ／２である場合には、最尤判定値４２に位相回転成分ｅｘｐ（−ｊπ／２）を乗算し、誤判定位相成分４４は−π／２である場合には、最尤判定値４２に位相回転成分ｅｘｐ（ｊπ／２）を乗算することにより、誤判定位相成分４４を除去する。一方、誤判定位相成分４４が０である場合には、最尤判定値４２に対する位相シフト処理を行わない。その結果、誤判定位相成分４４が除去された判定値を最終判定値１２として出力する。
【００５１】
これに対し、入力された全Ｎ個の同期語検出結果１０が全て「同期語不検出」であった場合には、判定値選択部４１は、全ての信頼度情報７を対象として最尤信頼度を特定し、該最尤信頼度に対応する硬判定値８を最尤判定値４２として出力する。この場合には、判定値位相シフト部４５は、最尤判定値４２に対する位相シフト処理を行わず、該最尤判定値４２をそのまま最終判定値１２として出力する。
【００５２】
次に判定値選択部４１は、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果１０を、当該最終判定値に関する同期語検出結果１３として出力する。
【００５３】
一方、周波数誤差検出部４６には、各復調処理部２０の周波数補正部４それぞれに設定された周波数補正値Δφｉ（ｉ＝１、２、．．．、Ｎ）が予め記憶されている。判定値選択部４１によって最尤信頼度が特定されると、周波数誤差検出４６は当該最尤信頼度に対応した復調処理部２０の周波数補正値Δφｉを特定する。次に、当該周波数補正値Δφｉと前記誤判定値位相成分４４とに基づいて、当該受信機の局所発信器と受信信号１との間の推定周波数誤差１４を推定して出力する。推定周波数誤差１４は、下記式１２によって得られる。
Δωｅ ＝ （Δφｉ＋θｓ）／Ｔ ・・・式１２
但し、Δωｅ推定周波数誤差１４、θｓは前記判定値位相シフト部４５における位相シフト量、Ｔはシンボル周期である。
【００５４】
以上のように、本実施の形態１によれば、複数の復調処理部２０を備え、各復調処理部２０でそれぞれ異なる周波数補正値Δφｉで標本化信号３を周波数補正した後、それぞれ別個に復調処理を行い、その結果得られた複数の硬判定値８の中で最も信頼度の高い最終判定値１２を特定し、当該最終判定値１２に対応した周波数補正値Δφｉに基づいて、当該受信信号１の推定周波数誤差１４を検出する。従って、各復調処理部２０の周波数補正値Δφｉを、予め設定された推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘに基づいて決定することにより、推定周波数誤差１４を当該周波数誤差の推定範囲内で正確に検出することができる。
【００５５】
また、同期語を位相シフト処理したＳＷパターンを変調方式に応じて複数個生成し、当該複数のＳＷパターンそれぞれによる同期語検出結果を考慮して推定周波数誤差１４の補正を行うことにより、周波数誤差の推定精度を向上させることができる。
【００５６】
さらに、伝送データの同期確立のために受信信号１に挿入されている既知の同期語のみを用いて推定周波数誤差１４を検出するので、伝送データに周波数誤差推定用の特定パターンを挿入する必要がなく、データ伝送効率を低下させずに周波数誤差の補正が可能であり、移動体通信システム等の様に通信中に周波数誤差が変動する場合であっても正確に周波数誤差を推定することが可能である。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、変調方式として差動符号化ＱＰＳＫ方式が採用されている場合について説明したが、変調方式はこれに限定されるものではなく、この他の変調方式であっても同様の効果を得ることが可能である。
【００５８】
また、本実施の形態１において、受信信号１に付加された遅延波の遅延時間がシンボル周期Ｔと比較して十分に小さく遅延波の影響を無視できるものと仮定し、信頼度情報付復調部６の復調方式として遅延検波方式が採用された場合について説明したが、これはこのような構成に限定されるものではない。例えば、遅延波の遅延時間がシンボル周期Ｔとの対比において無視できない大きさである場合には、信頼度情報付復調部６として適応等化器を採用するような構成であってもよい。
【００５９】
図５は、適応等化器を採用した場合の信頼度情報付復調部６の構成図である。図５において、４７は前記周波数補正後の標本化信号５を入力し、マルチパス伝搬路環境下における波形歪の補償を行い、硬判定値８とメトリック４８とを出力するブラインド等化器、２３はメトリック４８を累積加算し信頼度情報７を出力するメトリック累積加算部である。図５において、ブラインド等化器４７は、前記標本化信号５を等化・復調処理し、硬判定値１８とメトリック４８を出力する。この際、ブラインド等化器４７は、トレーニング系列を利用して伝送路の推定を行う一般的な等化器とは異なり、通常の伝送データから伝送路推定処理と等化・復調処理とを同時に行うことが可能である。このようなブラインド等化器４７の詳細な構成及び動作については、例えば、「Ａｄａｐｔｉｖｅ ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｉｎ ｆａｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」、久保他、ＩＥＥＥ ＪＳＡＣ， ｐｐ． １０２−１０９， １９９５に開示されている。また、ブラインド等化器４７は、ビタビアルゴリズムによって得られる最小のパスメトリックをメトリック４８として出力し、メトリック累積加算部２３は、該メトリック４８を累積加算し信頼度情報７として出力する。
【００６０】
さらに、本実施の形態１では、各復調処理部２０の周波数補正値Δφｉは、推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘに基づき上記式９に従って算出されたが、各周波数補正値Δφｉの算出方法は式９に示される方法に限定されるものではなく、例えば、受信機に搭載されたＶＣＯに関する温度−周波数誤差特性が予め明らかであり、受信信号１に対する周波数誤差が大まかに予測可能な場合には、当該予測される周波数誤差の近傍において複数の周波数補正値Δφｉを密に配置し、周波数誤差の推定精度を高めるような構成であってもよい。
【００６１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、各復調処理部において、予め設定された推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘによって定められる周波数補正値Δφｉを固定的に用いたが、本実施の形態２では、受信機が同期確立状態にあるか否か判定し、当該判定結果に基づいて各復調処理部の周波数補正値Δφｉを切替える。
なお本実施の形態２は、上記実施の形態１とは、同期確立状態の検出を行い当該検出結果に基づき各復調処理部の周波数補正値Δφｉを切替える点のみが異なるものであり、その他の構成は全く同一であるので、以下では同期確立状態の検出処理及び各周波数補正値Δφｉの切替え処理についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図６は、本実施の形態２の受信機の構成図である。図６において、５０は同期語検出結果１３及び周波数誤差検出値１４を入力し、当該受信機の同期状態を検出して周波数補正値５１（＝Δφｉ）を出力する同期検出部である。
【００６３】
始めに、受信機が受信信号１の復調処理を行っておらず非同期状態にある場合には、各復調処理部２０の周波数補正部４には、推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘに基づき上記式９に従って予め定められた周波数補正値Δφｉが各々設定されている。当該受信機が復調処理を開始すると、各復調処理部２０は標本化信号３をそれぞれ周波数補正値Δφｉで周波数補正した後に復調処理し、判定値選択および周波数誤差検出部１１は最終判定値１２、同期語検出結果１３及び推定周波数誤差１４を出力する。以下では、非同期状態において推定対象とする周波数誤差の最大値Δωｍａｘを「非同期時最大周波数誤差」と呼ぶ。
【００６４】
ここで、判定値選択および周波数誤差検出部１１によって算出される推定周波数誤差１４は、実際の周波数誤差ΔωＴと復調処理部２０の周波数補正値Δφｉとの間の差が小さいほど、高精度で推定される。一般に、周波数誤差ΔωＴと周波数補正値Δφｉと差の期待値は、各周波数補正値Δφｉ相互間の周波数間隔に依存するものであり、当該周波数間隔は、例えば上述した式９に従い、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘによって決定される。即ち、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘを小さくすることにより、推定周波数誤差１４の推定精度を高めることができる。
【００６５】
その一方、受信機が非同期状態にある場合には、受信信号１に対する局所発振器の周波数誤差ΔωＴが予測できないため、広範囲の周波数誤差を推定対象とする必要があり、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘに小さな値を設定することができない。
【００６６】
そこで本実施の形態２では、上記非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘと別個に、同期状態おける周波数誤差の最大値Δωｃｏｎｎを同期検出部５０に予め記憶しておき、当該受信機が同期確立状態にある場合には、推定対象となる周波数誤差の最大値をΔωｃｏｎｎに切替えて周波数誤差の推定を行う。以下では同期状態における周波数誤差の最大値Δωｃｏｎｎを「同期時最大周波数誤差」と呼ぶ。ここで、同期確立状態における推定周波数誤差１４の推定精度を高めるために、同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎは、上記非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘよりも小さな値が設定される。
【００６７】
受信機が復調処理を開始すると、同期検出部５０は判定値選択および周波数誤差検出部１１から同期語検出結果１３及び推定周波数誤差１４を入力し、同期語が連続して検出されたフレーム数をカウントする。一方、同期検出部５０には、当該受信機の同期確立を検出するため連続同期語検出フレーム数ｊと、非同期状態検出のための連続同期語不検出フレーム数ｋとが予め保存されている。
【００６８】
同期検出フレームの連続カウント数が、上記連続同期語検出フレーム数ｊよりも大きくなった場合には、当該受信機が同期確立したと判定し、上記同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎ及び推定周波数誤差１４に基づいて、下記式１３に従い各復調処理部２０の周波数補正値Δφｃｏｎｎ ＿ ｉを算出する。
【数２】
但し、Δωｅは推定周波数誤差１４、ｉは復調処理部を特定する番号（ｉ＝１、２、．．．、Ｎ）である。
次に、算出された周波数補正値５１（＝Δφｃｏｎｎ ＿ ｉ）は、各復調処理部２０の周波数補正部４に設定される。これ以降、当該受信機が同期確立状態を維持している間は、各復調処理部２０は更新後の周波数補正値５１従って周波数補正及び復調処理を行い、判定値選択及び周波数誤差検出部１１は最終判定値１２及び推定周波数誤差１４を出力する。該推定周波数誤差１４は、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等のような受信機の局所発振器の制御に使用される。
【００６９】
次に通信断等によって受信機が同期語を検出できなくなった場合には、同期検出部５０は、同期語検出結果１３に基づいて同期語が連続して不検出だったフレーム数をカウントする。その結果、同期語不検出フレームの連続カウント数が、上記連続同期語不検出フレーム数ｋよりも大きくなった場合には、当該受信機が非同期状態に遷移したものと判定し、上述した式９に従って周波数補正値Δφｉを算出し各復調処理部２０に設定する。
【００７０】
以上のように、本実施の形態２によれば、受信機の同期／非同期状態を判別し、非同期状態では非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘに基づいて広い範囲の周波数誤差推定を行う一方、同期確立時には、同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎに基づいて周波数誤差を高精度で推定することが可能である。
【００７１】
なお、本実施の形態２において、推定周波数誤差１４（＝Δωｅ）に基づくＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の制御の結果、上記同期検出部５０の同期語検出カウント数が連続同期語検出フレーム数ｊよりも大きく、かつ前記推定周波数誤差１４が上記同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎと比較して無視できる程度まで十分に小さくなった場合には、当該受信機の局所発振器の調整は不要であると判定し、当該ＶＣＯの制御を停止するような構成であってもよい。このような場合には、上記式１３で示された各復調処理部２０の周波数補正値Δφｃｏｎｎ ＿ ｉの算出処理において、当該推定周波数誤差１４（＝Δωｅ）をゼロとする。
【００７２】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、複数の復調処理部を備え、各周波数補正部においてそれぞれ相異なる補正値Δφｉで標本化信号の周波数補正処理を行い各信頼度情報付復調部で並行して復調処理を行ったが、本実施の形態３では、一つの復調処理部を備え、標本化信号を一旦記憶した後に、周波数補正値Δφｉを順次切替えながら周波数補正処理及び復調処理を複数回繰り返して実行する。
なお本実施の形態３は、上記実施の形態２とは、一つの復調処理部を備え、周波数補正値Δφｉを切替えながら周波数補正処理及び復調処理を複数回繰り返して行う点のみが異なるものであり、その他の構成は全く同一であるので、以下では復調処理部の周波数補正処理及び復調処理についてのみ説明し、その他の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
図７は本実施の形態３の受信機の構成図である。図７において、６０は標本化部２から出力された標本化信号３を一旦記憶する記憶部、６２は復調処理部２０から出力された信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０を記憶ずる判定値記憶部、６３は同期語検出部５０から出力される同期状態判定結果、６４は同期語検出タイミング信号、６８は周波数補正部４に設定される周波数補正値５１の切替え制御を行う周波数補正値制御部である。
【００７４】
以下で、上記の通り構成される本実施の形態３の受信機の動作について説明する。まず同期検出部５０は、判定値選択および周波数誤差検出部１１から出力された同期語検出１３に基づいて同期語検出タイミング信号６４を生成する。ここで同期検出部５０は、受信機が非同期状態にある場合には、受信信号の１フレーム時間Ｔｆを１周期として独自のタイミングで同期検出タイミング信号を生成する。
【００７５】
次に記憶部６０は、前記同期語検出タイミング信号６４に従い、１フレーム分の標本化信号３を一単位として順次記憶していく。
【００７６】
次に復調処理部２０は、記憶部６０から１フレーム分の標本化信号を読み出して、周波数補正値Δφｉを順次切替えながら、周波数補正処理及び復調処理を予め設定された復調処理回数Ｎだけ繰り返し行う。以下で、復調処理部２０及び周波数補正値制御部６８によって繰り返し実行される復調処理について説明する。
【００７７】
まず周波数補正値制御部６８には、前記非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘ及び同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎが予め保存されており、同期検出部５０から入力された同期状態判定結果６３を基に当該受信機の同期状態を把握し、当該受信機が非同期状態にある場合には、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘに基づき前述の式９に従って全Ｎ個の周波数補正値Δφｉを生成する。一方、当該受信機が同期状態にある場合には、同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎ及び推定周波数誤差１４に基づき前述の式１３に従って全Ｎ個の周波数補正値Δφｃｏｎｎ ＿ ｉを生成する。当該算出された全Ｎ個の周波数補正値Δφｉ（又はΔφｃｏｎｎ ＿ ｉ）のうち、一つの当該周波数補正値５１が周波数補正部４に設定される。
【００７８】
次に、同期語検出タイミング信号６４が入力されると、周波数補正部４は前記記憶部６０に記憶された１フレーム分の標本化信号を読み出し、当該標本化信号を周波数補正値５１により周波数補正処理する。次に信頼度情報付復調部６及び位相シフト付きＳＷ検出部９は、周波数補正された標本化信号５より、信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０を生成する。一つの周波数補正値５１に関して生成された信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０は、判定値記憶部６２に一旦記憶される。
【００７９】
周波数補正値制御部６８は、予め作成されている全Ｎ個の周波数補正値Δφｉ（又はΔφｃｏｎｎ ＿ ｉ）を順次切替え、復調処理部２０は、記憶部６０に記憶された１フレーム分の標本化信号に関する周波数補正処理及び復調処理を、全Ｎ回繰り返して実行する。その結果、判定値記憶部６２には、全Ｎ個の周波数補正値５１各々に対応する信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０が順次保存される。ここで復調処理部２０は、１フレーム分の標本化信号に関する全Ｎ回の復調処理が１フレーム時間Ｔｆよりも短い時間で完了するために、十分高速な処理速度で動作するものとする。
【００８０】
次に判定値選択及び周波数誤差検出部１１は、前記判定値記憶手段に記憶された、全Ｎ個の周波数補正値Δφｉ（又はΔφｃｏｎｎ ＿ ｉ）各々に対応する、１フレーム分の信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０に基づいて、最終判定値１２、該最終判定値に対応する同期語検出結果１３及び推定周波数誤差１４を出力する。
【００８１】
なお本実施の形態３において、記憶部６０は、標本化信号３を１フレーム単位で順次記憶する書込み処理と、当該標本化信号３を１フレーム時間Ｔｆの間に全Ｎ回繰り返す読出し処理とを、並行して行う必要がある。このような処理は、一般にデュアルポートＲＡＭと呼ばれる書込み処理と読出し処理とを並行して実行可能な記憶素子を記憶部６０として適用することによって実現される。
【００８２】
以上のように、本実施の形態３によれば、１フレーム分の標本化信号を記憶部６０に一旦記憶した後に、周波数補正値を順次切替えながら複数回繰り返して復調処理し、その結果得られた複数の信頼度情報７と同期語検出結果１０に基づいて、複数の硬判定値８から一の最終判定値１２を特定するとともに、当該受信信号の推定周波数誤差１４を検出する。したがって、受信信号に対する当該周波数誤差を、予め定められた周波数誤差の推定範囲内で周波数誤差を正確に推定することができる。また、受信信号に挿入されている既知の同期語のみを用いて、推定周波数誤差１４を検出するので、伝送データに特定の周波数誤差推定用パターンを挿入する必要がなく、データ伝送効率を低下させずに周波数誤差の補正が可能である。
【００８３】
さらに本実施の形態３によれば、周波数補正処理及び復調処理を、複数の周波数補正値Δφｉを順次切替えながら、一つの復調処理部２０により複数回繰り返し実行するような構成としたことにより、推定周波数誤差１４の検出に要する回路規模を大幅に削減することができる。
【００８４】
実施の形態４．
上記実施の形態２において、標本化部２は受信信号１をシンボルレートで標本化し、複数の復調処理部２０は、同一の標本化信号３をそれぞれ別個の周波数補正値Δφｉで周波数補正し復調処理したが、本実施の形態４において、標本化部２は、受信信号をシンボル周期Ｔよりサンプリング周期Ｔｓでオーバサンプリングし、各サンプリングタイミングそれぞれに関する標本化信号を、それぞれに複数の復調処理部で周波数補正及び復調処理し、推定周波数誤差１４を検出する。なお本実施の形態４は、上記実施の形態２とは受信信号をオーバサンプリングし、各サンプリングタイミングそれぞれに関する標本化信号をそれぞれに複数の復調処理部で周波数補正及び復調処理する点のみが異なるものであり、その他の構成は全く同一であるので、以下では、受信信号のオーバサンプリング処理、標本化信号の分配処理及び各標本化信号の復調処理についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図８は、本実施の形態４の受信機の構成図である。図８において、７０は標本化部２によってオーバサンプル数Ｍで標本化された標本化信号３を分配し全Ｍ個の分配信号７１を出力する分配器、７２は周波数補正値Δφｉが各々異なるＮ個の復調処理部２０によって一の分配信号７１を復調処理する分配信号処理部、７３は各復調処理部２０から出力された信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０からなる復調処理データである。本実施の形態４の受信機では、分配器７０から出力された分配信号７１各々に対応して全Ｍ個の分配信号処理部７２を備えるものとし、受信機全体としてＭ×Ｎ個の復調処理部２０を備える。なお図８では簡単のため、一つの分配信号処理部７２（サンプリングタイミングｔ０）のみ内部構成を示したが、Ｍ個の分配信号処理部７２は全て同一の構成を有するものとする。また各復調処理部２０の構成は、前述の図６に示す構成と同一であるものとする。
【００８６】
以下で上記の通り構成される本実施の形態４の受信機の動作について説明する。まず標本化部２は、受信信号１をオーバサンプル数Ｍで標本化し標本化信号３を出力する。ここで標本化部２によるオーバサンプリング処理を説明図９に従って説明する。図９は、オーバサンプル数Ｍ＝４とした場合の受信信号１のオーバサンプリング処理について示している。受信信号１はシンボル周期Ｔで変調処理されているが、標本化部４は１シンボル周期Ｔあたりｔ０〜ｔ３の４つのサンプリングポイントで受信信号を標本化する。
【００８７】
次に分配器７０は、Ｍ倍オーバサンプリングされた標本化信号３を、各サンプリングポイント毎に順次分配し全Ｍ個の分配信号７１を生成する。図９の例では、４倍オーバサンプリングされた標本化信号が分配処理され、各サンプリングポイントｔ０〜ｔ３それぞれに関する４つの分配信号が生成されている。ここで、各分配信号７１は受信信号１をシンボルレートで標本化された信号と等価となる。
【００８８】
各分配信号処理部７２のＮ個の復調処理部２０には、同期検出部５０によって各々相異なる周波数補正値５１（＝Δφｉ）が設定されている。該同期検出部５０は、受信機の同期確立状態に応じて、各復調処理部の周波数補正値５１を切替える。
【００８９】
次に各分配信号処理部７２は、対応する分配信号７１をＮ個の復調処理部２０にそれぞれ入力する。各復調処理部２０では、上記周波数補正値５１に従い周波数誤差を補正した後、復調処理を行い、信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０からなる復調処理データ７３を出力する。この結果、一つの分配信号処理部７２からはＮ個の復調処理データ７３が出力される。
【００９０】
次に判定値選択および周波数誤差検出部１１は、各分配信号処理部７２から出力された全Ｍ×Ｎ個の復調処理データ７３に基づいて、上述の実施の形態１に示す方法により、最終判定値１２の選択と、推定誤差１４の検出を行う。
【００９１】
以上のように、本実施の形態４では、受信信号１をオーバサンプリングして複数の分配信号７１を生成し、当該分配信号をそれぞれ別個に周波数補正及び復調処理して周波数誤差を推定する。従って、周波数誤差検出の対象となる復調処理データ７３の総数を増やすことによって、周波数誤差の推定精度を高めることが可能である。
【００９２】
なお、本実施の形態４では、各分配信号処理部７２はそれぞれＮ個の復調処理部２０を備え、分配信号７１を並行して周波数補正及び復調処理する構成としたが、これはこのような構成に限定されるものではなく、例えば上記実施の形態３のように、一つの復調処理部２０と分配信号を記憶する記憶部を備え、当該記憶部に記憶された分配信号を、周波数補正値Δφｉを切替切替えながら複数回繰り返して周波数補正及び復調処理を行うような構成であってもよい。
【００９３】
また判定値選択および周波数誤差検出部１１は、全Ｍ×Ｎ個の復調処理データ７３に基づいて最終判定値１２及び推定周波数誤差１４を算出したが、例えば、「状態毎伝送路推定による適応形最尤系列推定を用いたブラインド復調方式」、久保他、信学技報、ＲＣＳ９９−１８５、ｐｐ．３７−４４、２０００に開示されている方法を適用し、推定周波数誤差１４の他に受信信号１のシンボルタイミングを推定するような構成であってもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の復調処理手段を備え、当該復調処理手段それぞれにおいて異なる周波数補正値で標本化信号を周波数補正した後、それぞれ別個に復調処理を行い、その結果得られた複数の判定値の中で、最も信頼度の高い最終判定値に対応する復調処理手段の周波数補正値に基づいて、受信信号の周波数誤差を推定する。従って、各復調処理部の周波数補正値によって規定される所定の周波数誤差推定範囲内で、周波数誤差を正確に推定することができるといった効果を奏する。
さらに、受信信号に挿入されている既知の同期語のみを用いて周波数誤差の推定を行うので、伝送データに周波数誤差推定用の特定パターンを挿入する必要がなく、データ伝送効率を低下させずに周波数誤差の補正が可能であり、移動体通信システム等の様に通信中に周波数誤差が変動する場合であっても正確に周波数誤差を推定することができるといった効果を奏する。
【００９５】
また、次の発明によれば、受信信号をオーバサンプリングして複数の分配信号を生成し、当該分配信号を、それぞれ別個に複数の復調処理手段により周波数補正及び復調処理して周波数誤差を推定する。従って、周波数誤差検出の対象となるデータ総数を増やすことによって、周波数誤差の推定精度を高めることが可能であるといった効果を奏する。
【００９６】
また、次の発明によれば、複数の相異なる周波数補正値それぞれに関する周波数補正処理及び復調処理を、周波数補正値を順次切替えながら複数回繰り返し実行するような構成としたことにより、周波数誤差の推定に要する回路規模を大幅に削減することができるといった効果を奏する。
【００９７】
また、次の発明によれば、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量に基づいて推定周波数誤差の補正を行う構成としたことにより、周波数誤差の推定精度を向上させることができるといった効果を奏する。
【００９８】
また、次の発明によれば、当該受信機の同期／非同期状態を判別する同期検出手段を備え、復調処理手段の周波数補正部は同期状態判別結果に基づいて周波数補正値を切替える構成としたことにより、受信機の同期状態に応じて周波数誤差の推定精度を切替えることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の受信機の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の遅延検波方式による信頼度情報付復調部の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１の位相シフト付ＳＷ検出部の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１の判定値選択及び周波数誤差検出部の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１の適用等化器を採用した信頼度情報付復調部の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２の受信機の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３の受信機の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態４の受信機の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４のオーバサンプリング処理の説明図である。
【図１０】従来の周波数誤差推定回路の構成図の構成図である。
【符号の説明】
１ 受信信号
２ 標本化部
３ 標本化信号
４ 周波数補正部
５ 周波数補正後の標本化信号
６ 信頼度情報付復調部
７ 信頼度情報
８ 硬判定値
９ 位相シフト付ＳＷ検出部
１０ 同期検出結果
１１ 判定値選択及び周波数誤差検出部
１２ 最終判定値
１３ 最終判定値に対応する同期語検出結果
１４ 推定周波数誤差
２０ 復調処理部
２１ 遅延部
２２ 乗算器
２３ メトリック累積加算部
２４ 硬判定部
３０ ＳＷパターン発生部
３１、３４、３５ ＳＷパターン
３２、３３ 位相シフト部
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 相関器
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ 相関値
３８ ＳＷ判定部
４１ 判定値選択部
４２ 最尤判定値
４４ 誤判定位相成分
４５ 判定値位相シフト部
４６ 周波数誤差検出部
４７ ブラインド等化器
４８ メトリック
５０ 同期検出部
５１ 周波数補正値
６０ 記憶部
６２ 判定値記憶部
６３ 同期状態判定結果
６４ 同期語検出タイミング信号
６８ 周波数補正値制御部
７０ 分配器
７１ 分配信号
７２ 分配信号処理部
７３ 復調処理データ
１０１ 逓倍器
１０２ 遅延検波器
１０３ 平均化フィルタ
１０４ 座標変換器
１０５ 除算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信や移動体通信等で用いられる受信機に関するものであり、特に、受信機の局部発振器の周波数と受信信号の搬送波周波数との間に生じる周波数誤差を推定する受信機及び周波数誤差の推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｄｅｌａｙ−Ｍｕｌｔｉｐｌｙ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、Ｓ．Ｎ．Ｃｒｏｚｉｅｒ他、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ｐａｐｅｒ ＷＭ１０．３， Ｓｅｐｔ． １３−１６， １９９２に示されている従来の周波数誤差推定回路の構成図である。図１０において、１は受信信号、２は受信信号１をシンボルレートで標本化する標本化部、１０１は標本化された受信信号３を逓倍処理して変調成分を除去する逓倍器、１０２は逓倍器１０１の出力を順次遅延検波処理する遅延検波器、１０３は遅延検波器１０２の出力を平均化し雑音成分を抑圧する平均化フィルタ、１０４は平均化フィルタ１０３の出力に基づいて受信信号の位相成分を算出する座標変換器、１０５は前記受信信号の位相成分から周波数誤差値を算出する除算器である。
【０００３】
次に、前記従来の周波数誤差推定回路の動作を説明する。まず受信信号１は、Ｍ相ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式によって変調処理されており、下記式１によって規定される。
ｒ（ｔ） ＝ Ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｔ）＋Δωｔ｝］ ・・・式１
但し、ｒ（ｔ）は受信信号１、Ａ（ｔ）は振幅成分、θ（ｔ）は変調位相成分である。また、受信信号の位相成分には、周波数誤差Δωｔが含まれている。なお、説明の簡単のため受信信号１には雑音成分が付加されていないものとする。
【０００４】
次に標本化部２は、上記受信信号１をシンボルレートで順次標本化する。標本化後の受信信号３は下記式２で表される。
ｒ（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｎＴ）＋ΔωｎＴ｝］ ・・・式２
但し、ｒ（ｎＴ）は標本化後の受信信号３であり、Ｔはシンボル周期、ｎは自然数を表す。ここで変調位相成分θ（ｎＴ）は、Ｍ相ＰＳＫ変調方式に従い、
θ（ｎＴ） ＝ ２πｋ／Ｍ ・・・式３
（ｋ＝０，１，・・・，Ｍ−１）
となり、０〜２πの範囲で等間隔に全Ｍ通りの値をとる。
【０００５】
次に逓倍器１０１は、受信信号３の変調位相成分を除去するために所定の変調多値数Ｍで逓倍処理する。逓倍後の信号ｒ１（ｎＴ）は下記式４で表される。
ｒ１（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊＭ｛θ（ｎＴ）＋ΔωｎＴ｝］ ・・・式４
ここで、Ｍ逓倍された変調位相成分Ｍθ（ｎＴ）は、上記式３より２πの整数倍となることが明らかでり、当該成分は無視できる。即ち、逓倍後の信号ｒ１（ｎＴ）は下記式５で表される。
ｒ１（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ（ｊＭΔωｎＴ） ・・・式５
【０００６】
次に遅延検波器１０２は、Ｍ逓倍された信号ｒ１（ｎＴ）を、予め定められたシンボル周期数分にわたり遅延検波処理する。当該遅延検波処理におけるシンボル周期数をＤとすると、遅延検波後の復調信号ｄ１（ｎＴ）は、
ここで、前記標本化部２におけるサンプリングタイミングとしてナイキスト点が選択されていると仮定すると、受信信号の振幅成分Ａ（ｎＴ）が常時一定となるため、復調信号ｄ１（ｎＴ）は下記式６で表される。
ｄ１（ｎＴ） ＝ ｅｘｐ（ｊＭＤΔωＴ） ・・・式６
【０００７】
次に平均化フィルタ１０３は、遅延検波後の復調信号ｄ１（ｎＴ）を所定時間にわたり平均化することにより受信信号に付加された雑音成分を抑圧する。なお、ここでは受信信号には雑音成分が付加されないものと想定しているため、当該平均化フィルタ１０３からは復調信号ｄ１（ｎＴ）がそのまま出力される。
【０００８】
次に座標変換器１０４は、位相平面上において直交座標系で表現されている復調信号ｄ１（ｎＴ）を極座標表現に座標変換し、復調信号ｄ１（ｎＴ）の位相成分ＭＤΔωＴを算出する。最後に除算器１０５は、復調信号の位相成分ＭＤΔωＴをＭＤで除算し、当該受信信号の１シンボル周期Ｔ間の周波数誤差ΔωＴを出力する。ここで、周波数誤差の推定範囲Δｆ（＝Δω／２π）は下記式７で表される。
｜Δｆ｜＜ｆＳ／２ＭＤ ・・・式７
但し、ｆＳは受信信号のシンボルレート
従って、例えばＱＰＳＫ変調方式（変調多値数Ｍ＝４）において、遅延検波処理のシンボル周期数Ｄ＝１とした場合、シンボルレートｆＳの１／８までの周波数誤差の推定が可能である。このように推定された周波数誤差は、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等のような受信機の局所発振器の制御に用いられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の周波数誤差推定回路では、周波数誤差の推定範囲Δｆを広くするために、遅延検波器１０３におけるシンボル周期数Ｄをできるだけ小さくする必要がある。しかしながら、シンボルレートが低い移動体通信において周波数設定精度が低い局所発振器を用いる場合や、移動体衛星通信のように受信信号が大きなドップラーシフトを受けるような場合には、受信信号に対する局所発振器の周波数誤差は、上記式７で規定される周波数誤差推定回路の推定範囲Δｆよりも大きくなることがあり、周波数誤差を正確に推定できないといった問題があった。
【００１０】
これに対し、従来の周波数誤差推定回路で大きな周波数誤差を推定するために、逓倍器１０１による受信信号の逓倍処理を省き、周波数誤差の推定範囲ΔｆをＭ倍に広げる方法がとられるが、この方法では、周波数誤差の推定処理を行うために、通常のデータとは別に、周波数誤差推定用の既知パターンを送信する必要があるため、データ伝送効率が大幅に低下するといった問題があった。
【００１１】
また通常データの受信中には周波数誤差を推定することができないため、例えば、通信中に受信機が移動して周波数誤差が変動した場合には、正しく周波数誤差を補正することができず通信品質が劣化するといった問題があった。
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、受信信号と受信機の局所発振器との間に大きな周波数誤差が生じる場合であっても、データ転送効率を低下させることなく、周波数誤差を正確に推定することが可能な受信機および周波数誤差推定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる受信機にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化手段と、各々異なる大きさの周波数補正値が予め設定され、該周波数補正値に従って前記標本化信号の周波数を各々補正し、周波数補正後の標本化信号を各々別個に復調して、該受信信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を各々検出する、複数の復調処理手段と、前記複数の復調処理手段各々から出力された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択手段と、該最終判定値に対応した復調処理手段の周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
次の発明にかかる受信機にあっては、標本化手段は、受信信号を各シンボル毎に複数のサンプリングタイミングでオーバーサンプリングして標本化信号を順次出力し、さらに、前記標本化信号をサンプリングタイミングに従って順次分配し、複数の分配信号を出力する分配手段を備え、該複数の分配信号は、それぞれに、周波数補正値の大きさが各々異なる複数の復調処理手段によって復調処理されることを特徴とする。
【００１５】
次の発明にかかる受信機にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化手段と、該標本化信号を一定時間に亘って順次保持する記憶手段と、所定の周波数補正値により前記記憶手段に記憶された標本化信号の周波数を順次補正し、周波数補正後の標本化信号を復調して、該標本化信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を検出する復調処理手段と、前記復調処理手段の周波数補正値を切替えながら、前記復調処理手段に前記記憶部の標本化信号を複数回繰り返して復調処理させる復調制御手段と、複数の周波数補正値各々に関する判定値、信頼度情報及び同期語検出結果をそれぞれ記憶する判定値記憶手段と、該判定値記憶手段に記憶された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択手段と、該最終判定値に対応する周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
次の発明にかかる受信機にあっては、復調処理手段は、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量を特定し、周波数誤差検出手段は、判定値選択手段によって選択された最終判定値に対応する周波数補正値を前記特定された位相シフト量で補正して、当該受信信号の周波数誤差を推定する構成とされたことを特徴とする。
【００１７】
次の発明にかかる受信機にあっては、最終判定値に対応する同期語検出結果に基づいて、当該受信機が同期状態にあるか否かを判別する同期検出手段を備え、復調処理手段は、前記同期状態判別結果に応じて周波数補正値を切替える構成とされたことを特徴とする。
【００１８】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化工程と、各々異なる大きさの周波数補正値が予め設定され、該周波数補正値に従って前記標本化信号の周波数を各々補正し、周波数補正後の標本化信号を各々別個に復調して、該受信信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を各々検出する、複数の復調処理工程と、前記複数の復調処理工程各々によって出力された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択工程と、該最終判定値に対応した復調処理工程の周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出工程とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、標本化工程は、受信信号を各シンボル毎に複数のサンプリングタイミングでオーバーサンプリングして標本化信号を順次出力し、さらに、前記標本化信号をサンプリングタイミングに従って順次分配し、複数の分配信号を出力する分配工程を備え、該複数の分配信号は、それぞれに、周波数補正値の大きさが各々異なる複数の復調処理工程によって復調処理されることを特徴とする。
【００２０】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化工程と、該標本化信号を一定時間に亘って順次保持する記憶工程と、所定の周波数補正値により前記記憶工程で記憶された標本化信号の周波数を補正し、周波数補正後の標本化信号を復調して、該標本化信号の判定値と信頼度情報とを出力し、前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を検出する復調処理工程と、前記周波数補正値を切替えながら、前記前記復調処理工程を複数回繰り返して実行させる復調制御工程と、複数の周波数補正値各々に関する判定値、信頼度情報及び同期語検出結果をそれぞれ記憶する判定値記憶工程と、該判定値記憶工程に記憶された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択工程と、該最終判定値に対応する周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出工程とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、復調処理工程は、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量を特定し、周波数誤差検出工程は、判定値選択工程によって選択された最終判定値に対応する周波数補正値を前記特定された位相シフト量で補正して、当該受信信号の周波数誤差を推定することを特徴とする。
【００２２】
次の発明にかかる周波数誤差推定方法にあっては、最終判定値に対応する同期語検出結果に基づいて、当該受信機が同期状態にあるか否かを判別する同期検出工程を備え、復調処理工程は、前記同期状態判別結果に応じて周波数補正値を切替えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る受信機の構成図である。図１において、１は受信信号、２は受信信号１をシンボルレートで順次標本化する標本化部、３は標本化信号、２０は前記標本化信号を各々別個に復調する復調処理部であり、当該復調処理部２０は複数設けられている。
【００２４】
また、各復調処理部２０において、４は予め設定された周波数補正値に従って前記標本化信号３を周波数補正処理する周波数補正部、５は周波数補正後の標本化信号、６は前記周波数補正後の標本化信号５を復調し、受信信号の復調結果である硬判定値８及びその信頼度情報７を出力する信頼度情報付復調部、９は受信信号に挿入された既知の同期語（ＳＷ）を前記硬判定値８から検出し同期語検出結果１０を出力する位相シフト付ＳＷ検出部である。なお本実施の形態１では、実際には全Ｎ個（＃１〜＃Ｎ）の復調処理手段を備え、各復調処理手段からそれぞれに信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０が出力されるが、図１では簡単のため２個の復調処理手段２０（＃１、＃Ｎ）のみが示されている。
【００２５】
また、１１は各復調処理部２０から出力された信頼度情報７及び同期語検出結果１０に基づいて、全Ｎ個の硬判定値８からひとつの最終判定値１２を選択し、これに対応する同期語検出結果１３を出力するとともに、当該受信機の局所発信器の受信信号に対する推定周波数誤差１４を検出する判定値選択および周波数誤差検出部である。
【００２６】
以下で、上記の通り構成される本実施の形態１の受信機の動作について説明する。なお、受信信号１は所定データ長のフレーム構造を有し、各フレーム毎に既知の同期語が挿入されており、受信機において各フレームの同期語検出を行うことにより、送受信機間の同期を確立することができるものとする。また説明を簡単にするため、本実施の形態１において、受信信号１は差動符号化ＱＰＳＫ方式によって変調されているものとする。
【００２７】
まず標本化部２は、差動符号化ＱＰＳＫ方式によって変調されている受信信号１をシンボルレートＴで標本化し、上述した式２によって表される標本化信号３を、全Ｎ個の復調処理部２０各々に対して出力する。ここで、当該標本化信号３には、推定対象となる周波数誤差成分ΔωＴが含まれている。前記標本化信号３から周波数誤差成分ΔωＴを除去するためには、標本化信号３に位相回転成分ｅｘｐ（−ｊΔωｎＴ）を乗算すればよい。しかし、該周波数誤差成分ΔωＴの大きさは未知であるため、適切な位相回転成分を予め決定することはできない。
【００２８】
そこで、本実施の形態１では、全Ｎ個の復調処理部２０の周波数補正部４に、それぞれ異なる周波数補正値Δφｉ（ｉ＝１、２、．．．、Ｎ）を予め設定し、当該周波数補正値Δφｉに従ってそれぞれ別個に前記標本化信号３の周波数補正処理を行う。
【００２９】
ここで、当該受信機で予め推定すべき周波数誤差の最大値をΔωｍａｘとすると、推定される周波数誤差ΔωＴの許容範囲は下記式８で与えられる。
｜ΔωＴ｜＜Δωｍａｘ ・・・式８
かかる範囲の周波数誤差ΔωＴを全Ｎ個の周波数補正部４で均等に網羅するために、各周波数補正部４の周波数補正値Δφｉを下記式９で規定する。
【数１】
各周波数補正部４は、それぞれに、上記周波数補正値Δφｉによって規定される位相回転成分ｅｘｐ（−ｊΔφｉｎ）を標本化信号３に乗算し、周波数補正後の標本化信号５を信頼度情報付復調部６に対して出力する。
【００３１】
次に各信頼度情報付復調部６は周波数補正後の標本化信号５を復調処理する。本実施の形態１では、伝搬路において受信信号１に付加される遅延波の遅延時間がシンボル周期Ｔと比較して十分に小さく、当該遅延波の影響は無視できるものと仮定し、復調方式として遅延検波方式を採用した場合について説明する。
【００３２】
図２は、遅延検波方式による信頼度情報付復調部６の構成図である。図２において、２１は周波数補正後の標本化信号５を１シンボル周期Ｔ分遅延させる遅延部、２２は前記標本化信号５と遅延部２１の出力信号の共役複素数とを複素乗算する乗算器、２３は複素乗算結果と理想的な変調信号点との間の２乗誤差値を累積加算し、信頼度情報７を出力するメトリック累積加算部、２４は前記複素乗算結果から硬判定値８を作成する硬判定部である。
【００３３】
次に、上記の通り構成される信頼度情報付復調部６の動作について説明する。まず乗算器２２は、前記周波数補正後の標本化信号５と遅延部２１の出力の共役複素数とを複素乗算し、遅延検波結果を出力する。次に硬判定部２４は、複素平面上におけるＱＰＳＫ方式の４つの変調信号点のうち、前記遅延検波結果に最も近接する変調信号点を選択して硬判定値８として出力する。
【００３４】
一方、メトリック累積加算部２３は、前記硬判定値８として選択された変調信号点と前記遅延検波結果と間の２乗ユークリッド距離を、メトリックとして算出する。次にメトリック累積加算部２３は、該メトリックを所定シンボル数分に亘って順次累積加算し、メトリック累積値を前記該硬判定値８がどの程度信頼できるのか（正しいのか）を示す信頼度情報７として出力する。
【００３５】
上記復調処理の結果、全Ｎ個の復調処理部２０それぞれから、硬判定値８及び信頼度情報７が出力される。ここで、復調対象の標本化信号３は、各復調処理部２０毎にそれぞれ別個の周波数補正値Δφｉで周波数補正されているので、各復調処理部２０の信頼度情報７はそれぞれ異なる値をとる。即ち、推定対象となる周波数誤差ΔωＴに最も近い周波数補正値Δφｉが設定された復調処理部の信頼度情報７は信頼度最高（メトリック累積値最小）となり、周波数誤差ΔωＴと周波数補正値Δφｉとの差が大きい復調処理部の信頼度情報７は信頼度が低下（メトリック累積値増大）する。
【００３６】
一方、検出対象となる周波数誤差の範囲が大きく、
Δωｍａｘ≧π／４
となるような場合には、周波数誤差ΔωＴと周波数補正値Δφｉとの差が大きいにも関わらず信頼度情報７が高信頼度となる場合がある。
例えば、周波数補正部の周波数補正値Δφｉと周波数誤差ΔωＴの間において、
Δφｉ ＝ ΔωＴ−π／２ ・・・式１０
なる関係が成立する場合には、周波数補正後の標本化信号５（＝ｒ１（ｎＴ））は下記式１１で表される。
ｒ１（ｎＴ） ＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｎＴ）＋（ΔωｎＴ−Δφｉｎ）｝］
＝ Ａ（ｎＴ）ｅｘｐ［ｊ｛θ（ｎＴ）＋ｎπ／２｝］ ・・・式１１
式１１に示す通り、周波数補正後の標本化信号５には、変調位相成分θ（ｎＴ）の他に、位相回転成分ｎπ／２が残存する。このような場合に、硬判定部２４で硬判定処理すると、前記位相回転成分ｎπ／２の影響により、本来の受信データと異なる誤った変調信号点が硬判定値８として選択され、正確な硬判定値８は得られない。以下では、周波数誤差の標本化信号５に残存する位相回転成分ｎπ／２を、「誤判定位相成分」と呼ぶ
【００３７】
しかし、ＱＰＳＫ方式では、各変調信号点が複素平面上において等位相間隔π／２で配置されるので、上記式１１の様に、誤判定位相成分が残存している場合は、復調後の信号は本来判定されるべき変調信号点以外の誤った変調信号点と近接しメトリックが小さくなる。このような場合には、実際には正確な硬判定値８が得られていないにも拘らず、対応する信頼度情報７が高い信頼度となってしまうため、当該信頼度情報７のみを拠所として、周波数誤差ΔωＴに最も近接する周波数補正値Δφｉを特定することはできない。
【００３８】
そこで本実施の形態１では、位相シフト付きＳＷ検出部９が、受信信号１に予め挿入されている既知の同期語（ＳＷパターン）を前記硬判定値８から検出し、当該検出結果を基に上記誤判定位相成分の大きさを特定する。
【００３９】
図３は位相シフト付ＳＷ検出部９の構成図である。図３において、３０は既知のＳＷパターン３１を発生するＳＷパターン発生部、３２、３３は前記ＳＷパターン３１をそれぞれπ／２、−π／２だけシフトする位相シフト部、３４はπ／２位相シフトしたＳＷパターン、３５は−π／２位相シフトしたＳＷパターン、３６ａ、３６ｂ、３６ｃは硬判定値８と前記各ＳＷパターンとの相関値３７ａ、３７ｂ、３７ｃを各々算出する相関器、３８は該相関値３７ａ、３７ｂ、３７ｃから何れの位相シフト量のＳＷパターンにより同期語検出されたか判定するＳＷ判定部である。
【００４０】
以下で、当該位相シフト付ＳＷ検出器９の動作について説明する。まずＳＷパターン発生部３０は、前記同期語をＱＰＳＫ変調方式で変調したＳＷパターン３１を生成する。次に位相シフト部３２、３３は、当該ＳＷパターン３１をそれぞれに位相シフト処理し、π／２位相シフトしたＳＷパターン３４と−π／２位相シフトしたＳＷパターン３５とを出力する。
【００４１】
次に相関器３６ａは、硬判定値８と位相シフトされていないＳＷパターン３１との相関値３７ａを順次算出する。その結果、前記標本化信号５に誤判定位相成分が残存しておらず、正確な判定値８が得られた場合には、硬判定値８中の同期語に相当するデータ部分において当該相関値３７ａが大きくなる。一方、前記標本化信号５に誤判定位相成分が残存している場合には、硬判定値８中の同期語に相当するデータ部分でも相関値３７ａが大きくならない。
【００４２】
一方相関器３６ｂは、判定値８とπ／２位相シフトしたＳＷパターン３４との相関値３７ｂを順次算出する。その結果、前記標本化信号５にπ／２の誤判定位相成分が残存している場合には、当該相関値３７ｂが大きくなるが、誤判定位相成分がπ／２以外である場合には当該相関値３７ｂは大きくならない。
同様に相関器３６ｃは、判定値８と−π／２位相シフトしたＳＷパターン３５との相関値３７ｃを順次算出する。その結果、前記標本化信号５に−π／２の誤判定位相成分が残存している場合には、当該相関値３７ｃが大きくなるが、誤判定位相成分が−π／２以外である場合には当該相関値３７ｃは大きくならない。
【００４３】
ＳＷ判定部３８には、同期語検出判定のために各相関値の閾値が予め保存されており、前記各相関値３７ａ〜３７ｃを当該閾値と比較し、相関値が該閾値よりも大きい場合に同期語検出と判定する。
【００４４】
その結果、位相シフトされていないＳＷパターン３１に関する相関値３７ａで同期語検出判定された場合には、前記硬判定値８に誤判定位相成分が残存しておらず、当該硬判定値８に関する信頼度情報７の信頼度が正確であると判断し、同期語検出結果１０として「同期語正常検出：誤判定位相成分０」を示す情報を出力する。
一方、π／２位相シフトしたＳＷパターン３４に関する相関値３７ｂで同期語検出判定がされた場合には、前記硬判定値８に誤判定位相成分π／２が残存しており信頼度情報７が正確ではないと判断し、同期語検出結果１０として「同期語検出補正値不当：誤判定位相成分π／２」を示す情報を出力する。
また、−π／２位相シフトしたＳＷパターンに関する相関値３７ｃで同期語検出判定がされた場合には、前記硬判定値８に誤判定位相成分−π／２が残存しており信頼度情報７が正確ではないと判断し、同期語検出結果１０として「同期語検出補正値不当：誤判定位相成分−π／２」を示す情報を出力する。
さらに、何れの相関値３７ａ〜３７ｃについても同期語検出と判定されない状態では、同期語検出結果１０として「同期語不検出」を示す情報を出力する。
【００４５】
以上、位相シフト付ＳＷ検出器９による同期語検出処理の結果、全Ｎ個の復調処理部２０それぞれから、同期語検出結果１０が出力される。
【００４６】
次に、判定値選択および周波数誤差検出部１１は、全Ｎ個の復調処理部２０それぞれから、前記信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０を入力し、最終判定値の選択処理と周波数誤差の推定処理とを行う。
【００４７】
図４は、判定値選択及び周波数誤差検出部１１の構成図である。図４において、４１は信頼度情報７に基づいて最も信頼度の高い最尤判定値４２を選択する判定値選択部、４５は前記最尤判定値４２を位相シフトして最終判定値１２を出力する判定値位相シフト部、４６は各変調処理部２０の周波数補正値及び同期語検出結果１０に基づいて、周波数誤差を推定する周波数誤差推定部である。
【００４８】
以下で、判定値選択及び周波数誤差検出部１１の動作について説明する。まず、判定値選択部４１は、全Ｎ個の同期語検出結果１０から「同期語正常検出」又は「同期語検出補正値不当」であるものを全て抽出する。次に当該抽出された同期語検出結果１０それぞれに対応する信頼度情報７の中から、最も信頼度の高い信頼度情報７を最尤信頼度として特定するとともに、当該最尤信頼度に対応した判定値８を最尤判定値４２として出力する。
【００４９】
次に判定値選択部４１は、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果１０を特定し、当該同期語検出結果１０に含まれる誤判定位相成分を、前記最尤判定値４２に関する誤判定位相成分４４として特定する。例えば、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果が「同期語正常検出：誤判定位相成分０」である場合には、当該最尤判定値４２の誤判定位相成分４４は０であると特定する。また、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果が「同期語検出補正値不当：誤判定位相成分π／２」である場合には、最尤判定値４２の誤判定位相成分４４はπ／２であると特定する。
【００５０】
次に判定値位相シフト部４５は、前記最尤判定値４２から誤判定位相成分４４を補償するために位相シフト処理を処理を行う。例えば、誤判定位相成分４４はπ／２である場合には、最尤判定値４２に位相回転成分ｅｘｐ（−ｊπ／２）を乗算し、誤判定位相成分４４は−π／２である場合には、最尤判定値４２に位相回転成分ｅｘｐ（ｊπ／２）を乗算することにより、誤判定位相成分４４を除去する。一方、誤判定位相成分４４が０である場合には、最尤判定値４２に対する位相シフト処理を行わない。その結果、誤判定位相成分４４が除去された判定値を最終判定値１２として出力する。
【００５１】
これに対し、入力された全Ｎ個の同期語検出結果１０が全て「同期語不検出」であった場合には、判定値選択部４１は、全ての信頼度情報７を対象として最尤信頼度を特定し、該最尤信頼度に対応する硬判定値８を最尤判定値４２として出力する。この場合には、判定値位相シフト部４５は、最尤判定値４２に対する位相シフト処理を行わず、該最尤判定値４２をそのまま最終判定値１２として出力する。
【００５２】
次に判定値選択部４１は、前記最尤信頼度に対応する同期語検出結果１０を、当該最終判定値に関する同期語検出結果１３として出力する。
【００５３】
一方、周波数誤差検出部４６には、各復調処理部２０の周波数補正部４それぞれに設定された周波数補正値Δφｉ（ｉ＝１、２、．．．、Ｎ）が予め記憶されている。判定値選択部４１によって最尤信頼度が特定されると、周波数誤差検出４６は当該最尤信頼度に対応した復調処理部２０の周波数補正値Δφｉを特定する。次に、当該周波数補正値Δφｉと前記誤判定値位相成分４４とに基づいて、当該受信機の局所発信器と受信信号１との間の推定周波数誤差１４を推定して出力する。推定周波数誤差１４は、下記式１２によって得られる。
Δωｅ ＝ （Δφｉ＋θｓ）／Ｔ ・・・式１２
但し、Δωｅ推定周波数誤差１４、θｓは前記判定値位相シフト部４５における位相シフト量、Ｔはシンボル周期である。
【００５４】
以上のように、本実施の形態１によれば、複数の復調処理部２０を備え、各復調処理部２０でそれぞれ異なる周波数補正値Δφｉで標本化信号３を周波数補正した後、それぞれ別個に復調処理を行い、その結果得られた複数の硬判定値８の中で最も信頼度の高い最終判定値１２を特定し、当該最終判定値１２に対応した周波数補正値Δφｉに基づいて、当該受信信号１の推定周波数誤差１４を検出する。従って、各復調処理部２０の周波数補正値Δφｉを、予め設定された推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘに基づいて決定することにより、推定周波数誤差１４を当該周波数誤差の推定範囲内で正確に検出することができる。
【００５５】
また、同期語を位相シフト処理したＳＷパターンを変調方式に応じて複数個生成し、当該複数のＳＷパターンそれぞれによる同期語検出結果を考慮して推定周波数誤差１４の補正を行うことにより、周波数誤差の推定精度を向上させることができる。
【００５６】
さらに、伝送データの同期確立のために受信信号１に挿入されている既知の同期語のみを用いて推定周波数誤差１４を検出するので、伝送データに周波数誤差推定用の特定パターンを挿入する必要がなく、データ伝送効率を低下させずに周波数誤差の補正が可能であり、移動体通信システム等の様に通信中に周波数誤差が変動する場合であっても正確に周波数誤差を推定することが可能である。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、変調方式として差動符号化ＱＰＳＫ方式が採用されている場合について説明したが、変調方式はこれに限定されるものではなく、この他の変調方式であっても同様の効果を得ることが可能である。
【００５８】
また、本実施の形態１において、受信信号１に付加された遅延波の遅延時間がシンボル周期Ｔと比較して十分に小さく遅延波の影響を無視できるものと仮定し、信頼度情報付復調部６の復調方式として遅延検波方式が採用された場合について説明したが、これはこのような構成に限定されるものではない。例えば、遅延波の遅延時間がシンボル周期Ｔとの対比において無視できない大きさである場合には、信頼度情報付復調部６として適応等化器を採用するような構成であってもよい。
【００５９】
図５は、適応等化器を採用した場合の信頼度情報付復調部６の構成図である。図５において、４７は前記周波数補正後の標本化信号５を入力し、マルチパス伝搬路環境下における波形歪の補償を行い、硬判定値８とメトリック４８とを出力するブラインド等化器、２３はメトリック４８を累積加算し信頼度情報７を出力するメトリック累積加算部である。図５において、ブラインド等化器４７は、前記標本化信号５を等化・復調処理し、硬判定値１８とメトリック４８を出力する。この際、ブラインド等化器４７は、トレーニング系列を利用して伝送路の推定を行う一般的な等化器とは異なり、通常の伝送データから伝送路推定処理と等化・復調処理とを同時に行うことが可能である。このようなブラインド等化器４７の詳細な構成及び動作については、例えば、「Ａｄａｐｔｉｖｅ ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｉｎ ｆａｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」、久保他、ＩＥＥＥ ＪＳＡＣ， ｐｐ． １０２−１０９， １９９５に開示されている。また、ブラインド等化器４７は、ビタビアルゴリズムによって得られる最小のパスメトリックをメトリック４８として出力し、メトリック累積加算部２３は、該メトリック４８を累積加算し信頼度情報７として出力する。
【００６０】
さらに、本実施の形態１では、各復調処理部２０の周波数補正値Δφｉは、推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘに基づき上記式９に従って算出されたが、各周波数補正値Δφｉの算出方法は式９に示される方法に限定されるものではなく、例えば、受信機に搭載されたＶＣＯに関する温度−周波数誤差特性が予め明らかであり、受信信号１に対する周波数誤差が大まかに予測可能な場合には、当該予測される周波数誤差の近傍において複数の周波数補正値Δφｉを密に配置し、周波数誤差の推定精度を高めるような構成であってもよい。
【００６１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、各復調処理部において、予め設定された推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘによって定められる周波数補正値Δφｉを固定的に用いたが、本実施の形態２では、受信機が同期確立状態にあるか否か判定し、当該判定結果に基づいて各復調処理部の周波数補正値Δφｉを切替える。
なお本実施の形態２は、上記実施の形態１とは、同期確立状態の検出を行い当該検出結果に基づき各復調処理部の周波数補正値Δφｉを切替える点のみが異なるものであり、その他の構成は全く同一であるので、以下では同期確立状態の検出処理及び各周波数補正値Δφｉの切替え処理についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図６は、本実施の形態２の受信機の構成図である。図６において、５０は同期語検出結果１３及び周波数誤差検出値１４を入力し、当該受信機の同期状態を検出して周波数補正値５１（＝Δφｉ）を出力する同期検出部である。
【００６３】
始めに、受信機が受信信号１の復調処理を行っておらず非同期状態にある場合には、各復調処理部２０の周波数補正部４には、推定対象となる周波数誤差の最大値Δωｍａｘに基づき上記式９に従って予め定められた周波数補正値Δφｉが各々設定されている。当該受信機が復調処理を開始すると、各復調処理部２０は標本化信号３をそれぞれ周波数補正値Δφｉで周波数補正した後に復調処理し、判定値選択および周波数誤差検出部１１は最終判定値１２、同期語検出結果１３及び推定周波数誤差１４を出力する。以下では、非同期状態において推定対象とする周波数誤差の最大値Δωｍａｘを「非同期時最大周波数誤差」と呼ぶ。
【００６４】
ここで、判定値選択および周波数誤差検出部１１によって算出される推定周波数誤差１４は、実際の周波数誤差ΔωＴと復調処理部２０の周波数補正値Δφｉとの間の差が小さいほど、高精度で推定される。一般に、周波数誤差ΔωＴと周波数補正値Δφｉと差の期待値は、各周波数補正値Δφｉ相互間の周波数間隔に依存するものであり、当該周波数間隔は、例えば上述した式９に従い、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘによって決定される。即ち、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘを小さくすることにより、推定周波数誤差１４の推定精度を高めることができる。
【００６５】
その一方、受信機が非同期状態にある場合には、受信信号１に対する局所発振器の周波数誤差ΔωＴが予測できないため、広範囲の周波数誤差を推定対象とする必要があり、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘに小さな値を設定することができない。
【００６６】
そこで本実施の形態２では、上記非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘと別個に、同期状態おける周波数誤差の最大値Δωｃｏｎｎを同期検出部５０に予め記憶しておき、当該受信機が同期確立状態にある場合には、推定対象となる周波数誤差の最大値をΔωｃｏｎｎに切替えて周波数誤差の推定を行う。以下では同期状態における周波数誤差の最大値Δωｃｏｎｎを「同期時最大周波数誤差」と呼ぶ。ここで、同期確立状態における推定周波数誤差１４の推定精度を高めるために、同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎは、上記非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘよりも小さな値が設定される。
【００６７】
受信機が復調処理を開始すると、同期検出部５０は判定値選択および周波数誤差検出部１１から同期語検出結果１３及び推定周波数誤差１４を入力し、同期語が連続して検出されたフレーム数をカウントする。一方、同期検出部５０には、当該受信機の同期確立を検出するため連続同期語検出フレーム数ｊと、非同期状態検出のための連続同期語不検出フレーム数ｋとが予め保存されている。
【００６８】
同期検出フレームの連続カウント数が、上記連続同期語検出フレーム数ｊよりも大きくなった場合には、当該受信機が同期確立したと判定し、上記同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎ及び推定周波数誤差１４に基づいて、下記式１３に従い各復調処理部２０の周波数補正値Δφｃｏｎｎ ＿ ｉを算出する。
【数２】
次に、算出された周波数補正値５１（＝Δφｃｏｎｎ ＿ ｉ）は、各復調処理部２０の周波数補正部４に設定される。これ以降、当該受信機が同期確立状態を維持している間は、各復調処理部２０は更新後の周波数補正値５１従って周波数補正及び復調処理を行い、判定値選択及び周波数誤差検出部１１は最終判定値１２及び推定周波数誤差１４を出力する。該推定周波数誤差１４は、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等のような受信機の局所発振器の制御に使用される。
【００６９】
次に通信断等によって受信機が同期語を検出できなくなった場合には、同期検出部５０は、同期語検出結果１３に基づいて同期語が連続して不検出だったフレーム数をカウントする。その結果、同期語不検出フレームの連続カウント数が、上記連続同期語不検出フレーム数ｋよりも大きくなった場合には、当該受信機が非同期状態に遷移したものと判定し、上述した式９に従って周波数補正値Δφｉを算出し各復調処理部２０に設定する。
【００７０】
以上のように、本実施の形態２によれば、受信機の同期／非同期状態を判別し、非同期状態では非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘに基づいて広い範囲の周波数誤差推定を行う一方、同期確立時には、同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎに基づいて周波数誤差を高精度で推定することが可能である。
【００７１】
なお、本実施の形態２において、推定周波数誤差１４（＝Δωｅ）に基づくＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の制御の結果、上記同期検出部５０の同期語検出カウント数が連続同期語検出フレーム数ｊよりも大きく、かつ前記推定周波数誤差１４が上記同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎと比較して無視できる程度まで十分に小さくなった場合には、当該受信機の局所発振器の調整は不要であると判定し、当該ＶＣＯの制御を停止するような構成であってもよい。このような場合には、上記式１３で示された各復調処理部２０の周波数補正値Δφｃｏｎｎ ＿ ｉの算出処理において、当該推定周波数誤差１４（＝Δωｅ）をゼロとする。
【００７２】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、複数の復調処理部を備え、各周波数補正部においてそれぞれ相異なる補正値Δφｉで標本化信号の周波数補正処理を行い各信頼度情報付復調部で並行して復調処理を行ったが、本実施の形態３では、一つの復調処理部を備え、標本化信号を一旦記憶した後に、周波数補正値Δφｉを順次切替えながら周波数補正処理及び復調処理を複数回繰り返して実行する。
なお本実施の形態３は、上記実施の形態２とは、一つの復調処理部を備え、周波数補正値Δφｉを切替えながら周波数補正処理及び復調処理を複数回繰り返して行う点のみが異なるものであり、その他の構成は全く同一であるので、以下では復調処理部の周波数補正処理及び復調処理についてのみ説明し、その他の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
図７は本実施の形態３の受信機の構成図である。図７において、６０は標本化部２から出力された標本化信号３を一旦記憶する記憶部、６２は復調処理部２０から出力された信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０を記憶ずる判定値記憶部、６３は同期語検出部５０から出力される同期状態判定結果、６４は同期語検出タイミング信号、６８は周波数補正部４に設定される周波数補正値５１の切替え制御を行う周波数補正値制御部である。
【００７４】
以下で、上記の通り構成される本実施の形態３の受信機の動作について説明する。まず同期検出部５０は、判定値選択および周波数誤差検出部１１から出力された同期語検出１３に基づいて同期語検出タイミング信号６４を生成する。ここで同期検出部５０は、受信機が非同期状態にある場合には、受信信号の１フレーム時間Ｔｆを１周期として独自のタイミングで同期検出タイミング信号を生成する。
【００７５】
次に記憶部６０は、前記同期語検出タイミング信号６４に従い、１フレーム分の標本化信号３を一単位として順次記憶していく。
【００７６】
次に復調処理部２０は、記憶部６０から１フレーム分の標本化信号を読み出して、周波数補正値Δφｉを順次切替えながら、周波数補正処理及び復調処理を予め設定された復調処理回数Ｎだけ繰り返し行う。以下で、復調処理部２０及び周波数補正値制御部６８によって繰り返し実行される復調処理について説明する。
【００７７】
まず周波数補正値制御部６８には、前記非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘ及び同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎが予め保存されており、同期検出部５０から入力された同期状態判定結果６３を基に当該受信機の同期状態を把握し、当該受信機が非同期状態にある場合には、非同期時最大周波数誤差Δωｍａｘに基づき前述の式９に従って全Ｎ個の周波数補正値Δφｉを生成する。一方、当該受信機が同期状態にある場合には、同期時最大周波数誤差Δωｃｏｎｎ及び推定周波数誤差１４に基づき前述の式１３に従って全Ｎ個の周波数補正値Δφｃｏｎｎ ＿ ｉを生成する。当該算出された全Ｎ個の周波数補正値Δφｉ（又はΔφｃｏｎｎ ＿ ｉ）のうち、一つの当該周波数補正値５１が周波数補正部４に設定される。
【００７８】
次に、同期語検出タイミング信号６４が入力されると、周波数補正部４は前記記憶部６０に記憶された１フレーム分の標本化信号を読み出し、当該標本化信号を周波数補正値５１により周波数補正処理する。次に信頼度情報付復調部６及び位相シフト付きＳＷ検出部９は、周波数補正された標本化信号５より、信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０を生成する。一つの周波数補正値５１に関して生成された信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０は、判定値記憶部６２に一旦記憶される。
【００７９】
周波数補正値制御部６８は、予め作成されている全Ｎ個の周波数補正値Δφｉ（又はΔφｃｏｎｎ ＿ ｉ）を順次切替え、復調処理部２０は、記憶部６０に記憶された１フレーム分の標本化信号に関する周波数補正処理及び復調処理を、全Ｎ回繰り返して実行する。その結果、判定値記憶部６２には、全Ｎ個の周波数補正値５１各々に対応する信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０が順次保存される。ここで復調処理部２０は、１フレーム分の標本化信号に関する全Ｎ回の復調処理が１フレーム時間Ｔｆよりも短い時間で完了するために、十分高速な処理速度で動作するものとする。
【００８０】
次に判定値選択及び周波数誤差検出部１１は、前記判定値記憶手段に記憶された、全Ｎ個の周波数補正値Δφｉ（又はΔφｃｏｎｎ ＿ ｉ）各々に対応する、１フレーム分の信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０に基づいて、最終判定値１２、該最終判定値に対応する同期語検出結果１３及び推定周波数誤差１４を出力する。
【００８１】
なお本実施の形態３において、記憶部６０は、標本化信号３を１フレーム単位で順次記憶する書込み処理と、当該標本化信号３を１フレーム時間Ｔｆの間に全Ｎ回繰り返す読出し処理とを、並行して行う必要がある。このような処理は、一般にデュアルポートＲＡＭと呼ばれる書込み処理と読出し処理とを並行して実行可能な記憶素子を記憶部６０として適用することによって実現される。
【００８２】
以上のように、本実施の形態３によれば、１フレーム分の標本化信号を記憶部６０に一旦記憶した後に、周波数補正値を順次切替えながら複数回繰り返して復調処理し、その結果得られた複数の信頼度情報７と同期語検出結果１０に基づいて、複数の硬判定値８から一の最終判定値１２を特定するとともに、当該受信信号の推定周波数誤差１４を検出する。したがって、受信信号に対する当該周波数誤差を、予め定められた周波数誤差の推定範囲内で周波数誤差を正確に推定することができる。また、受信信号に挿入されている既知の同期語のみを用いて、推定周波数誤差１４を検出するので、伝送データに特定の周波数誤差推定用パターンを挿入する必要がなく、データ伝送効率を低下させずに周波数誤差の補正が可能である。
【００８３】
さらに本実施の形態３によれば、周波数補正処理及び復調処理を、複数の周波数補正値Δφｉを順次切替えながら、一つの復調処理部２０により複数回繰り返し実行するような構成としたことにより、推定周波数誤差１４の検出に要する回路規模を大幅に削減することができる。
【００８４】
実施の形態４．
上記実施の形態２において、標本化部２は受信信号１をシンボルレートで標本化し、複数の復調処理部２０は、同一の標本化信号３をそれぞれ別個の周波数補正値Δφｉで周波数補正し復調処理したが、本実施の形態４において、標本化部２は、受信信号をシンボル周期Ｔよりサンプリング周期Ｔｓでオーバサンプリングし、各サンプリングタイミングそれぞれに関する標本化信号を、それぞれに複数の復調処理部で周波数補正及び復調処理し、推定周波数誤差１４を検出する。なお本実施の形態４は、上記実施の形態２とは受信信号をオーバサンプリングし、各サンプリングタイミングそれぞれに関する標本化信号をそれぞれに複数の復調処理部で周波数補正及び復調処理する点のみが異なるものであり、その他の構成は全く同一であるので、以下では、受信信号のオーバサンプリング処理、標本化信号の分配処理及び各標本化信号の復調処理についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図８は、本実施の形態４の受信機の構成図である。図８において、７０は標本化部２によってオーバサンプル数Ｍで標本化された標本化信号３を分配し全Ｍ個の分配信号７１を出力する分配器、７２は周波数補正値Δφｉが各々異なるＮ個の復調処理部２０によって一の分配信号７１を復調処理する分配信号処理部、７３は各復調処理部２０から出力された信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０からなる復調処理データである。本実施の形態４の受信機では、分配器７０から出力された分配信号７１各々に対応して全Ｍ個の分配信号処理部７２を備えるものとし、受信機全体としてＭ×Ｎ個の復調処理部２０を備える。なお図８では簡単のため、一つの分配信号処理部７２（サンプリングタイミングｔ０）のみ内部構成を示したが、Ｍ個の分配信号処理部７２は全て同一の構成を有するものとする。また各復調処理部２０の構成は、前述の図６に示す構成と同一であるものとする。
【００８６】
以下で上記の通り構成される本実施の形態４の受信機の動作について説明する。まず標本化部２は、受信信号１をオーバサンプル数Ｍで標本化し標本化信号３を出力する。ここで標本化部２によるオーバサンプリング処理を説明図９に従って説明する。図９は、オーバサンプル数Ｍ＝４とした場合の受信信号１のオーバサンプリング処理について示している。受信信号１はシンボル周期Ｔで変調処理されているが、標本化部４は１シンボル周期Ｔあたりｔ０〜ｔ３の４つのサンプリングポイントで受信信号を標本化する。
【００８７】
次に分配器７０は、Ｍ倍オーバサンプリングされた標本化信号３を、各サンプリングポイント毎に順次分配し全Ｍ個の分配信号７１を生成する。図９の例では、４倍オーバサンプリングされた標本化信号が分配処理され、各サンプリングポイントｔ０〜ｔ３それぞれに関する４つの分配信号が生成されている。ここで、各分配信号７１は受信信号１をシンボルレートで標本化された信号と等価となる。
【００８８】
各分配信号処理部７２のＮ個の復調処理部２０には、同期検出部５０によって各々相異なる周波数補正値５１（＝Δφｉ）が設定されている。該同期検出部５０は、受信機の同期確立状態に応じて、各復調処理部の周波数補正値５１を切替える。
【００８９】
次に各分配信号処理部７２は、対応する分配信号７１をＮ個の復調処理部２０にそれぞれ入力する。各復調処理部２０では、上記周波数補正値５１に従い周波数誤差を補正した後、復調処理を行い、信頼度情報７、硬判定値８及び同期語検出結果１０からなる復調処理データ７３を出力する。この結果、一つの分配信号処理部７２からはＮ個の復調処理データ７３が出力される。
【００９０】
次に判定値選択および周波数誤差検出部１１は、各分配信号処理部７２から出力された全Ｍ×Ｎ個の復調処理データ７３に基づいて、上述の実施の形態１に示す方法により、最終判定値１２の選択と、推定誤差１４の検出を行う。
【００９１】
以上のように、本実施の形態４では、受信信号１をオーバサンプリングして複数の分配信号７１を生成し、当該分配信号をそれぞれ別個に周波数補正及び復調処理して周波数誤差を推定する。従って、周波数誤差検出の対象となる復調処理データ７３の総数を増やすことによって、周波数誤差の推定精度を高めることが可能である。
【００９２】
なお、本実施の形態４では、各分配信号処理部７２はそれぞれＮ個の復調処理部２０を備え、分配信号７１を並行して周波数補正及び復調処理する構成としたが、これはこのような構成に限定されるものではなく、例えば上記実施の形態３のように、一つの復調処理部２０と分配信号を記憶する記憶部を備え、当該記憶部に記憶された分配信号を、周波数補正値Δφｉを切替切替えながら複数回繰り返して周波数補正及び復調処理を行うような構成であってもよい。
【００９３】
また判定値選択および周波数誤差検出部１１は、全Ｍ×Ｎ個の復調処理データ７３に基づいて最終判定値１２及び推定周波数誤差１４を算出したが、例えば、「状態毎伝送路推定による適応形最尤系列推定を用いたブラインド復調方式」、久保他、信学技報、ＲＣＳ９９−１８５、ｐｐ．３７−４４、２０００に開示されている方法を適用し、推定周波数誤差１４の他に受信信号１のシンボルタイミングを推定するような構成であってもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の復調処理手段を備え、当該復調処理手段それぞれにおいて異なる周波数補正値で標本化信号を周波数補正した後、それぞれ別個に復調処理を行い、その結果得られた複数の判定値の中で、最も信頼度の高い最終判定値に対応する復調処理手段の周波数補正値に基づいて、受信信号の周波数誤差を推定する。従って、各復調処理部の周波数補正値によって規定される所定の周波数誤差推定範囲内で、周波数誤差を正確に推定することができるといった効果を奏する。
さらに、受信信号に挿入されている既知の同期語のみを用いて周波数誤差の推定を行うので、伝送データに周波数誤差推定用の特定パターンを挿入する必要がなく、データ伝送効率を低下させずに周波数誤差の補正が可能であり、移動体通信システム等の様に通信中に周波数誤差が変動する場合であっても正確に周波数誤差を推定することができるといった効果を奏する。
【００９５】
また、次の発明によれば、受信信号をオーバサンプリングして複数の分配信号を生成し、当該分配信号を、それぞれ別個に複数の復調処理手段により周波数補正及び復調処理して周波数誤差を推定する。従って、周波数誤差検出の対象となるデータ総数を増やすことによって、周波数誤差の推定精度を高めることが可能であるといった効果を奏する。
【００９６】
また、次の発明によれば、複数の相異なる周波数補正値それぞれに関する周波数補正処理及び復調処理を、周波数補正値を順次切替えながら複数回繰り返し実行するような構成としたことにより、周波数誤差の推定に要する回路規模を大幅に削減することができるといった効果を奏する。
【００９７】
また、次の発明によれば、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量に基づいて推定周波数誤差の補正を行う構成としたことにより、周波数誤差の推定精度を向上させることができるといった効果を奏する。
【００９８】
また、次の発明によれば、当該受信機の同期／非同期状態を判別する同期検出手段を備え、復調処理手段の周波数補正部は同期状態判別結果に基づいて周波数補正値を切替える構成としたことにより、受信機の同期状態に応じて周波数誤差の推定精度を切替えることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の受信機の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の遅延検波方式による信頼度情報付復調部の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１の位相シフト付ＳＷ検出部の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１の判定値選択及び周波数誤差検出部の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１の適用等化器を採用した信頼度情報付復調部の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２の受信機の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３の受信機の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態４の受信機の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４のオーバサンプリング処理の説明図である。
【図１０】従来の周波数誤差推定回路の構成図の構成図である。
【符号の説明】
１ 受信信号
２ 標本化部
３ 標本化信号
４ 周波数補正部
５ 周波数補正後の標本化信号
６ 信頼度情報付復調部
７ 信頼度情報
８ 硬判定値
９ 位相シフト付ＳＷ検出部
１０ 同期検出結果
１１ 判定値選択及び周波数誤差検出部
１２ 最終判定値
１３ 最終判定値に対応する同期語検出結果
１４ 推定周波数誤差
２０ 復調処理部
２１ 遅延部
２２ 乗算器
２３ メトリック累積加算部
２４ 硬判定部
３０ ＳＷパターン発生部
３１、３４、３５ ＳＷパターン
３２、３３ 位相シフト部
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 相関器
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ 相関値
３８ ＳＷ判定部
４１ 判定値選択部
４２ 最尤判定値
４４ 誤判定位相成分
４５ 判定値位相シフト部
４６ 周波数誤差検出部
４７ ブラインド等化器
４８ メトリック
５０ 同期検出部
５１ 周波数補正値
６０ 記憶部
６２ 判定値記憶部
６３ 同期状態判定結果
６４ 同期語検出タイミング信号
６８ 周波数補正値制御部
７０ 分配器
７１ 分配信号
７２ 分配信号処理部
７３ 復調処理データ
１０１ 逓倍器
１０２ 遅延検波器
１０３ 平均化フィルタ
１０４ 座標変換器
１０５ 除算器
Claims (10)
- 所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化手段と、
各々異なる大きさの周波数補正値が予め設定され、該周波数補正値に従って前記標本化信号の周波数を各々補正し、
周波数補正後の標本化信号を各々別個に復調して、該受信信号の判定値と信頼度情報とを出力し、
前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を各々検出する、複数の復調処理手段と、
前記複数の復調処理手段各々から出力された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択手段と、
該最終判定値に対応した復調処理手段の周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出手段とを備えたことを特徴とする受信機。 - 標本化手段は、受信信号を各シンボル毎に複数のサンプリングタイミングでオーバーサンプリングして標本化信号を順次出力し、
さらに、前記標本化信号をサンプリングタイミングに従って順次分配し、複数の分配信号を出力する分配手段を備え、
該複数の分配信号は、それぞれに、周波数補正値の大きさが各々異なる複数の復調処理手段によって復調処理されることを特徴とする、請求項１に記載の受信機。 - 所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化手段と、
該標本化信号を一定時間に亘って順次保持する記憶手段と、
所定の周波数補正値により前記記憶手段に記憶された標本化信号の周波数を順次補正し、
周波数補正後の標本化信号を復調して、該標本化信号の判定値と信頼度情報とを出力し、
前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を検出する復調処理手段と、
前記復調処理手段の周波数補正値を切替えながら、前記復調処理手段に前記記憶部の標本化信号を複数回繰り返して復調処理させる復調制御手段と、
複数の周波数補正値各々に関する判定値、信頼度情報及び同期語検出結果をそれぞれ記憶する判定値記憶手段と、
該判定値記憶手段に記憶された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択手段と、
該最終判定値に対応する周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出手段とを備えたことを特徴とする受信機。 - 復調処理手段は、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量を特定し、
周波数誤差検出手段は、判定値選択手段によって選択された最終判定値に対応する周波数補正値を前記特定された位相シフト量で補正して、当該受信信号の周波数誤差を推定する構成とされたことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の受信機。 - 最終判定値に対応する同期語検出結果に基づいて、当該受信機が同期状態にあるか否かを判別する同期検出手段を備え、
復調処理手段は、前記同期状態判別結果に応じて周波数補正値を切替える構成とされたことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の受信機。 - 所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化工程と、
各々異なる大きさの周波数補正値が予め設定され、該周波数補正値に従って前記標本化信号の周波数を各々補正し、
周波数補正後の標本化信号を各々別個に復調して、該受信信号の判定値と信頼度情報とを出力し、
前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を各々検出する、複数の復調処理工程と、
前記複数の復調処理工程各々によって出力された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択工程と、
該最終判定値に対応した復調処理工程の周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出工程とを備えたことを特徴とする周波数誤差推定方法。 - 標本化工程は、受信信号を各シンボル毎に複数のサンプリングタイミングでオーバーサンプリングして標本化信号を順次出力し、
さらに、前記標本化信号をサンプリングタイミングに従って順次分配し、複数の分配信号を出力する分配工程を備え、
該複数の分配信号は、それぞれに、周波数補正値の大きさが各々異なる複数の復調処理工程によって復調処理されることを特徴とする、請求項６に記載の周波数誤差推定方法。 - 所定の方式で変調された受信信号を順次標本化する標本化工程と、
該標本化信号を一定時間に亘って順次保持する記憶工程と、
所定の周波数補正値により前記記憶工程で記憶された標本化信号の周波数を補正し、
周波数補正後の標本化信号を復調して、該標本化信号の判定値と信頼度情報とを出力し、
前記判定値から受信信号に挿入された既知の同期語を検出する復調処理工程と、
前記周波数補正値を切替えながら、前記前記復調処理工程を複数回繰り返して実行させる復調制御工程と、
複数の周波数補正値各々に関する判定値、信頼度情報及び同期語検出結果をそれぞれ記憶する判定値記憶工程と、
該判定値記憶工程に記憶された複数の信頼度情報と同期語検出結果とに基づいて、複数の判定値から一の最終判定値を選択する判定値選択工程と、
該最終判定値に対応する周波数補正値に基づいて、当該受信信号の周波数誤差を推定する周波数誤差検出工程とを備えたことを特徴とする周波数誤差推定方法。 - 復調処理工程は、既知の同期語パターンを複数の異なる位相シフト量でそれぞれに位相シフトさせた複数の既知パターンに基づいて判定値に対する同期語検出処理を行うとともに、同期語検出された既知パターンの位相シフト量を特定し、
周波数誤差検出工程は、判定値選択工程によって選択された最終判定値に対応する周波数補正値を前記特定された位相シフト量で補正して、当該受信信号の周波数誤差を推定することを特徴とする、請求項６ないし８のいずれかに記載の周波数誤差推定方法。 - 最終判定値に対応する同期語検出結果に基づいて、当該受信機が同期状態にあるか否かを判別する同期検出工程を備え、
復調処理工程は、前記同期状態判別結果に応じて周波数補正値を切替えることを特徴とする、請求項６ないし９のいずれかに記載の周波数誤差推定方法。
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