JP2004040678A - 復調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な復調を実現する復調装置を提供する。
【解決手段】直交復調回路１が直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調し、位相誤差補正回路２が復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との位相関係の誤差を補正し、振幅誤差補正回路３が復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の誤差を補正する。位相誤差補正回路２では、位相変化回路が例えばＱ相成分の位相を変化させ、位相誤差検出回路が位相関係の誤差を検出し、第１の制御係数付与回路が当該位相変化を制御する。振幅誤差補正回路３では、振幅変化回路が例えばＱ相成分の振幅を変化させ、振幅誤差検出回路が振幅の誤差を検出し、第２の制御係数付与回路が当該振幅変化を制御する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調する復調装置などに関し、特に、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば通信に用いる無線周波数が高い無線機においては、従来、中間周波数（ＩＦ）を用いたヘテロダイン方式やスーパーヘテロダイン方式が一般的に実施されてきた。このような方式の目的は、中間周波数を用いることにより同一周波数での増幅器の利得（アンプゲイン）を少なくすることや、数種類の中間周波数で信号を増幅して全体的な利得（トータルゲイン）を確保することにより、増幅器の発振を防ぐなどして回路を容易化することであった。
また、中間周波数の信号からベースバンドの信号へ変換する直交検波器（直交復調器）を構成する場合には、このような変換を低い中間周波数で行う方が、特性の良い回路を容易に実現することができた。
【０００３】
しかしながら、ヘテロダイン方式のように中間周波数を用いる回路では、フィルタやミキサや発振器等の部品点数が多くなり高価になってしまう。
また、例えばソフトウエア無線機のシステムのように数種類の無線周波数の信号を受信するような広帯域の無線周波数を扱うシステムでは、通信可能な周波数帯域が中間周波数用のフィルタに制限されてしまう。このため、例えば高い無線周波数の信号でも直接的（ダイレクト）に広帯域の直交検波が可能になれば、大きな効果が得られる。
【０００４】
図４には、従来の直交検波回路の一例を示してある。
同図に示した直交検波回路では、中間周波数（ＩＦ）信号を分配器４１により分配し、一方の分配信号を一方の乗算器４４へ入力し、他方の分配信号を他方の乗算器４５へ入力する。また、発振器４２により例えばＩ信号に対応した搬送波信号を発振し、９０°シフト器４３が当該搬送波信号を一方の乗算器４４へ出力するとともに当該搬送波信号の位相を９０°（度）シフトさせた信号をＱ信号の搬送波信号として他方の乗算器４５へ出力する。一方の乗算器４４では一方の分配信号とＩ信号に対応した搬送波信号とを混合（ミキシング）することによりＩ信号が得られ、同様に、他方の乗算器４５では他方の分配信号とＱ信号に対応した搬送波信号とを混合することによりＱ信号が得られる。
【０００５】
ここで、高い無線周波数で広帯域の周波数に対応した直交検波回路を実現する場合には、困難な点がある。具体的には、例えば、Ｉ相の信号とＱ相の信号を取り出すために用いられるＩ相のローカル周波数信号とＱ相のローカル周波数信号との位相の差を正確に９０度にすることが困難であり、このため、Ｉ相とＱ相との直交性が崩れてしまう。また、例えば、受信信号をベースバンドの信号へ変換した後にＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器でサンプリングすることが行われるが、このときのレベルに関してベースバンド回路に設ける増幅器（アンプ）の特性やフィルタのばらつきなどに起因してＩ相とＱ相とにレベルの差が発生してしまうという困難があり、このため、正確に復調を行うことができなくなってしまう。
【０００６】
図５には、Ｉ相とＱ相との位相の直交性及び振幅の同一性に関して、位相誤差が１０度であって振幅誤差が０ｄＢ（無し）である場合について、コンステレーションの変形の様子の一例を示してある。
また、図６には、Ｉ相とＱ相との位相の直交性及び振幅の同一性に関して、位相誤差が０度（無し）であって振幅誤差が１ｄＢである場合について、コンステレーションの変形の様子の一例を示してある。
上記図５や上記図６に示されるように、Ｉ相とＱ相との間に上記のような位相誤差や振幅誤差がある場合には、誤り率（エラーレート）が悪化してしまい、受信信号を正確に復調することができなくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例で示したように、従来の直交検波回路では、例えば高い無線周波数で広帯域の信号を復調するような場合に、Ｉ相とＱ相との間に上記のような位相誤差や振幅誤差が発生してしまうために、正確に復調することができないといった不具合があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、例えば高い無線周波数や広帯域の信号を直接的にベースバンドの信号へ復調するダイレクトコンバージョンを行うような場合に、直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調するに際して、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正することができる復調装置を提供することを目的とする。
【０００９】
なお、以下に示す文献に記載された技術では、例えばＩ相成分とＱ相成分に関する位相の誤差や振幅の誤差を補正することが行われるが、後述する本発明では、これらとは異なる構成や制御によりＩ相成分とＱ相成分との間の位相関係の誤差や振幅の誤差を効果的に補正することを実現する。
例えば、特開２００１−２１１２２０号公報に記載の「自動直交制御機能を備えた復調器」では、直交検波器で直交検波された信号の同相及び直交成分の位相間における直交誤差を補正することや、各成分の振幅誤差を補正することが行われる。特開平８−３０７４６５号公報に記載の「受信装置の補償方法・受信装置及び送受信装置」では、検波器により検波されるＩ信号及びＱ信号に生じる誤差のデータをメモリに保存しておき、実際の通信時に当該メモリから誤差データを読み出して誤差を補償することが行われる。特開平１０−５６４８４号公報に記載の「直交および振幅誤差補償回路」では、直交準同期検波器から出力される同相信号及び直交信号についての直交性の誤差及び振幅の誤差を補償することが行われる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る復調装置では、次のような構成により、直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調するに際して、Ｉ相成分とＱ相成分との間の位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正する。
すなわち、直交復調回路が直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調し、位相誤差補正回路が復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との位相関係の誤差を補正し、振幅誤差補正回路が復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の誤差を補正する。
【００１１】
また、位相誤差補正回路では、位相変化回路がＩ相成分とＱ相成分との一方の成分と第１の制御係数とを掛け算して当該掛け算の結果と他方の成分とを引き算し、位相誤差検出回路が前記一方の成分と位相変化回路による引き算の結果とを掛け算して当該掛け算の結果を平均化し、第１の制御係数付与回路が位相誤差検出回路による平均化の結果に基づく係数を位相変化回路の第１の制御係数として与える。そして、位相誤差補正回路では、位相誤差検出回路による平均化の結果が小さくなるように制御し、前記一方の成分と位相変化回路による引き算の結果を位相関係の誤差が補正されたＩ相成分及びＱ相成分として出力する。
【００１２】
また、振幅誤差補正回路では、振幅変化回路がＩ相成分とＱ相成分との一方の成分と第２の制御係数とを掛け算し、振幅誤差検出回路が他方の成分を２乗した結果と振幅変化回路による掛け算の結果を２乗した結果とを引き算した結果を平均化し、第２の制御係数付与回路が振幅誤差検出回路による平均化の結果に基づく係数を振幅変化回路の第２の制御係数として与える。そして、振幅誤差補正回路では、振幅誤差検出回路による平均化の結果が小さくなるように制御し、前記他方の成分と振幅変化回路による掛け算の結果を振幅誤差が補正されたＩ相成分及びＱ相成分として出力する。
【００１３】
従って、位相誤差補正回路では復調されたＩ相成分とＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との位相関係の誤差が小さくなるように補正することができ、また、振幅誤差補正回路では復調されたＩ相成分とＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の誤差が小さくなるように補正することができ、これらにより、復調されたＩ相成分とＱ相成分との間の位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正することができる。
【００１４】
ここで、直交変調としては、種々な変調方式が用いられてもよく、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）方式やＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などを用いることができる。
また、受信信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
【００１５】
また、位相誤差補正回路では、例えばＩ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差として直交からの誤差を補正し、つまり、Ｉ相成分とＱ相成分との位相差が９０度或いは９０度に近くなるように補正する。
また、振幅誤差補正回路では、例えばＩ相成分とＱ相成分との振幅の誤差として同一からの誤差を補正し、つまり、Ｉ相成分とＱ相成分との振幅差が０或いは０に近くなるように補正する。
また、位相誤差補正回路による位相誤差補正と振幅誤差補正回路による振幅誤差補正を行う順序としては、任意であってもよく、例えば位相誤差補正の後に振幅誤差補正が行われる構成が用いられてもよく、或いは、振幅誤差補正の後に位相誤差補正が行われる構成が用いられてもよい。
【００１６】
また、位相誤差補正回路の位相変化回路で用いられる一方の成分としては、Ｉ相成分とＱ相成分とのいずれの成分が用いられてもよい。
また、当該位相変化回路により行われる引き算では、例えば掛け算の結果を他方の成分から引き算してもよく、或いは、他方の成分を掛け算の結果から引き算してもよい。
【００１７】
また、位相誤差補正回路の位相誤差検出回路では、例えば掛け算の結果を時間的に平均化する。このような平均化の結果は、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差を反映したものとなり、このような平均化の結果が小さくなるように制御するとＩ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差を小さくすることができる。
また、このような平均化の結果が小さくなるように制御する態様としては、例えば当該平均化の結果が０となるように制御するのが好ましいが、実用上で有効な範囲で他の態様が用いられてもよい。
【００１８】
また、位相誤差補正回路から出力される一方の成分と位相変化回路による引き算の結果としては、例えば当該一方の成分がＩ相成分であり当該引き算の結果がＱ相成分である構成が用いられる場合や、或いは、当該一方の成分がＱ相成分であり当該引き算の結果がＩ相成分である構成が用いられる場合がある。
【００１９】
また、振幅誤差補正回路の振幅変化回路で用いられる一方の成分としては、Ｉ相成分とＱ相成分とのいずれの成分が用いられてもよい。なお、位相誤差補正回路の位相変化回路で用いられる一方の成分と振幅誤差補正回路の振幅変化回路で用いられる一方の成分としては、Ｉ相成分とＱ相成分とについて、例えば異なる成分が用いられてもよく、或いは、同一の成分が用いられてもよい。
【００２０】
また、振幅誤差補正回路の振幅誤差検出回路により行われる引き算では、例えば他方の成分を２乗した結果を掛け算の結果を２乗した結果から引き算してもよく、或いは、掛け算の結果を２乗した結果を他方の成分を２乗した結果から引き算してもよい。
【００２１】
また、振幅誤差補正回路の振幅誤差検出回路では、例えば引き算した結果を時間的に平均化する。このような平均化の結果は、Ｉ相成分とＱ相成分との振幅の誤差を反映したものとなり、このような平均化の結果が小さくなるように制御するとＩ相成分とＱ相成分との振幅の誤差を小さくすることができる。
また、このような平均化の結果が小さくなるように制御する態様としては、例えば当該平均化の結果が０となるように制御するのが好ましいが、実用上で有効な範囲で他の態様が用いられてもよい。
【００２２】
また、振幅誤差補正回路から出力される他方の成分と振幅変化回路による掛け算の結果としては、例えば当該他方の成分がＩ相成分であり当該掛け算の結果がＱ相成分である構成が用いられる場合や、或いは、当該他方の成分がＱ相成分であり当該掛け算の結果がＩ相成分である構成が用いられる場合がある。
【００２３】
また、本発明に係る無線受信機では、上記のような本発明に係る復調装置を備え、次のようにして、直交変調されて無線により送信された信号を受信し、受信した信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調するに際して、Ｉ相成分とＱ相成分との間の位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正する。
すなわち、受信手段が無線信号を受信し、復調装置が受信手段により受信された信号を位相関係の誤差及び振幅の誤差が補正されたベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調し、受信データ取得手段が復調装置により復調された結果に基づいて受信データを取得する。
【００２４】
従って、例えば高い無線周波数や広帯域の信号を直接的にベースバンドの信号へ復調するダイレクトコンバージョンを行うような無線受信機においても、直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調するに際して、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正することができる。
【００２５】
ここで、無線受信機としては、種々なものが用いられてもよい。
また、受信データ取得手段は、例えば、復調装置により復調された結果に基づいて同期確立処理やスクランブル解除処理やＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ）判定処理を行って受信データを取得し、この場合、直交変調された信号を無線送信する送信側では、当該信号に対してスクランブル処理やＣＲＣ判定のための処理を行う。
【００２６】
なお、本発明は、種々な通信システムに適用されてもよく、特に、例えば高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）の狭域通信（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　Ｓｈｏｒｔ　Ｒａｎｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に適用するのに好適なものである。
ここで、高度道路交通システムでは、人と道路と車両の間で情報を送受信して、道路の安全性や輸送効率を向上させることや、運転環境や歩行環境を快適化することなどが図られる。具体的には、車両に搭載された無線機と道路に設置された基地局無線機又は別の車両に搭載された無線機との間で情報を通信することが行われる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明に係る復調装置の一例を示してある。本例の復調装置は、無線受信機に設けられており、当該無線受信機により受信された直交変調信号を復調する。
同図に示されるように、本例の復調装置には、アナログ直交復調回路１と、フィードバック制御を行う位相誤差補正回路２と、フィードバック制御を行う振幅誤差補正回路３とが直列に接続されて備えられている。
【００２８】
アナログ直交復調回路１は、例えば広帯域で高い無線周波数の受信信号を入力し、当該受信信号をアナログ直交復調する。
位相誤差補正回路２は、アナログ直交復調回路１を用いて得られたベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分を入力し、当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との位相関係の誤差を補正する。
振幅誤差補正回路３は、位相誤差補正回路２から出力されるＩ相成分とＱ相成分を入力し、当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の誤差を補正する。
【００２９】
本例の復調装置では、このような構成を用いて、例えば復調したベースバンドの信号をＡ／Ｄ変換器（図示せず）でサンプリングした後に、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差や振幅の誤差を検出してこれらの誤差の分だけ補正を行う。
また、本例では、振幅誤差補正回路３から出力されるＩ相成分及びＱ相成分に基づいて受信信号に関して同期確立処理やスクランブル解除処理やＣＲＣ判定処理を行い、これにより、受信されたデータ（受信データ）を取得して解析などする。
【００３０】
次に、本例の位相誤差補正回路２の構成例を示す。
図２には、本例の位相誤差補正回路２の構成例を示してあり、本例の位相誤差補正回路２は、掛け算器１１と、足し算器１２と、掛け算器１３と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）１４と、積分器１５と、掛け算器１６とから構成されている。
また、本例の位相誤差補正回路２には復調されたベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分が入力され、Ｉ相成分については入力されたものがそのままＩ相の出力端から出力される。
【００３１】
掛け算器１１は、位相誤差補正回路２に入力されるＩ相成分と後述する掛け算器１６から入力される第１の制御係数α１とを掛け算し、当該掛け算の結果を足し算器１２へ出力する。
足し算器１２は、位相誤差補正回路２に入力されるＱ相成分から掛け算器１１から入力される掛け算の結果を引き算し（つまり、これらを逆位相で足し算し）、当該引き算の結果を掛け算器１３へ出力するとともに位相誤差補正回路２のＱ相の出力端から出力する。
ここで、掛け算器１１と足し算器１２では、Ｑ相成分に対して位相の変化（補正）が行われている。
【００３２】
掛け算器１３は、位相誤差補正回路２に入力されるＩ相成分と足し算器１２から入力される引き算の結果とを掛け算し、当該掛け算の結果をＬＰＦ１４へ出力する。ここで、掛け算器１３では、Ｉ相とＱ相との掛け算が行われている。
ＬＰＦ１４は、掛け算器１３から入力される掛け算の結果をフィルタリングすることにより平均化し、当該平均化の結果を積分器１５へ出力する。
積分器１５は、ＬＰＦ１４から入力される平均化の結果を積分し、当該積分の結果を掛け算器１６へ出力する。
【００３３】
掛け算器１６は、積分器１５から入力される積分の結果とループ利得係数Ｇｐ１とを掛け算し、当該掛け算の結果を第１の制御係数α１として上記した掛け算器１１へ出力する。なお、ループ利得係数Ｇｐ１は、例えば制御部（図示せず）により制御されて掛け算器１６へ供給される。
【００３４】
本例の位相誤差補正回路２では、掛け算器１３によりＩ相成分と位相変化（位相補正）後のＱ相成分とを掛け算した結果をＬＰＦ１４により平均化した結果の出力値が、例えば当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との直交性がずれている場合には、０ではなく、正（＋）の値或いは負（−）の値のどちらかに変化する。このため、本例では、ＬＰＦ１４からの出力が０に近づくようにフィードバックループを制御することにより、当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との間の位相関係の誤差を補正する。なお、本例では、掛け算器１３とＬＰＦ１４と積分器１５と掛け算器１６から、フィードバックループの回路が構成される。
【００３５】
次に、本例の振幅誤差補正回路３の構成例を示す。
図３には、本例の振幅誤差補正回路３の構成例を説明するために、アナログ直交復調回路やＡ／Ｄ変換器を有した直交復調部と一体化された振幅誤差補正回路３の構成例を示してある。
ここで、同図に示したローカル信号発振器２１や位相シフト器２２や掛け算器２３や掛け算器２４や掛け算器２５やＬＰＦ２６やＬＰＦ２７は例えばアナログ直交復調回路を構成する部分であり、また、Ａ／Ｄ変換器２８やＡ／Ｄ変換器２９は当該アナログ直交復調回路により復調されたベースバンド信号のＩ成分やＱ成分をアナログ信号からデジタル信号へ変換する部分である。
【００３６】
本例では、上記したアナログ直交復調回路２１〜２７やＡ／Ｄ変換器２８、２９から構成される直交復調部は位相誤差補正回路２の前段に備えられており、振幅誤差補正回路３とは直接的には接続されない構成であるが、ここで、直交復調部の構成例を説明しておく。
【００３７】
すなわち、ローカル信号発振器２１は、例えばＩ相に対応した搬送波信号を発振して位相シフト器２２と掛け算器２３へ出力する。
位相シフト器２２は、ローカル信号発振器２１から入力される搬送波信号の位相を（９０＋Δθ）度シフトさせ、当該位相シフト後の信号をＱ相に対応した搬送波信号として掛け算器２４へ出力する。ここで、Δθは、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差を発生させる。
【００３８】
掛け算器２３は、復調対象として入力される信号（入力帯域信号Ｓ）とローカル信号発振器２１から入力されるＩ相の搬送波信号とを掛け算（混合）し、当該掛け算の結果をＬＰＦ２６へ出力する。
掛け算器２４は、復調対象として入力される信号（入力帯域信号Ｓ）と位相シフト器２２から入力されるＱ相の搬送波信号とを掛け算（混合）し、当該掛け算の結果をＬＰＦ２７へ出力する。
【００３９】
ここで、掛け算器２４とＬＰＦ２７との間に示されている掛け算器２５は、例えば増幅器の特性やフィルタのばらつきなどに起因する要因ΔＧがＩ相成分とＱ相成分との振幅の誤差を発生させる様子を概念的に表している。
【００４０】
ＬＰＦ２６は、掛け算器２３から入力される掛け算の結果をフィルタリングしてＩ相成分を抽出し、当該Ｉ相成分をＡ／Ｄ変換器２８へ出力する。
ＬＰＦ２７は、掛け算器２４から入力される掛け算の結果をフィルタリングしてＱ相成分を抽出し、当該Ｑ相成分をＡ／Ｄ変換器２９へ出力する。
Ａ／Ｄ変換器２８は、ＬＰＦ２６から入力されるＩ相成分をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。
Ａ／Ｄ変換器２９は、ＬＰＦ２７から入力されるＱ相成分をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。
【００４１】
次に、本例の振幅誤差補正回路３の構成例を説明する。
上記図３に示されるように、本例の振幅誤差補正回路３は、掛け算器３０と、２乗器３１と、２乗器３２と、足し算器３３と、ＬＰＦ３４と、積分器３５と、掛け算器３６と、足し算器３７とから構成されている。
また、本例の振幅誤差補正回路３では、位相誤差補正回路２から出力されるＩ相成分及びＱ相成分が入力され、Ｉ相成分については入力されたものがそのままＩ相の出力端から出力される。
【００４２】
掛け算器３０は、振幅誤差補正回路３に入力されるＱ相成分と後述する足し算器３７から入力される第２の制御係数α２とを掛け算し、当該掛け算の結果を２乗器３２へ出力するとともに振幅誤差補正回路３のＱ相の出力端から出力する。ここで、掛け算器３０では、Ｑ相成分に対して振幅の変化（補正）が行われている。
【００４３】
２乗器３１は、振幅誤差補正回路３に入力されるＩ相成分を２乗してエネルギー（電力）を取得し、当該２乗した結果を足し算器３３へ出力する。
２乗器３２は、掛け算器３０から入力される掛け算の結果を２乗してエネルギー（電力）を取得し、当該２乗した結果を足し算器３３へ出力する。
足し算器３３は、２乗器３２から入力される２乗の結果から２乗器３１から入力される２乗の結果を引き算し（つまり、これらを逆位相で足し算し）、当該引き算の結果をＬＰＦ３４へ出力する。
【００４４】
ＬＰＦ３４は、足し算器３３から入力される引き算の結果をフィルタリングすることにより平均化し、当該平均化の結果を積分器３５へ出力する。
積分器３５は、ＬＰＦ３４から入力される平均化の結果を積分し、当該積分の結果を掛け算器３６へ出力する。
【００４５】
掛け算器３６は、積分器３５から入力される積分の結果とループ利得係数Ｇｐ２とを掛け算し、当該掛け算の結果を足し算器３７へ出力する。なお、ループ利得係数Ｇｐ２は、例えば制御部（図示せず）により制御されて掛け算器３６へ供給される。
足し算器３７は、例えば“１”の値から掛け算器３６から入力される掛け算の結果を引き算し（つまり、これらを逆位相で足し算し）、当該引き算の結果を第２の制御係数α２として上記した掛け算器３０へ出力する。
【００４６】
本例の振幅誤差補正回路３では、２つの乗算器３１、３２及び足し算器３３によりＩ相成分の２乗結果と振幅変化（振幅補正）後のＱ相成分の２乗結果との差を求めた結果をＬＰＦ３４により平均化した結果の出力値が、例えば当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の同一性がずれている場合には、０ではなく、正（＋）の値或いは負（−）の値のどちらかに変化する。このため、本例では、ＬＰＦ３４からの出力が０に近づくようにフィードバックループを制御することにより、当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との間の振幅の誤差を補正する。なお、本例では、２乗器３１と２乗器３２と足し算器３３とＬＰＦ３４と積分器３５と掛け算器３６と足し算器３７から、フィードバックループの回路が構成される。
【００４７】
以上のように、本例の無線受信機に備えられた復調装置では、例えばＱＰＳＫ方式やＱＡＭ方式などにより変調された信号を復調するために用いられる直交検波器（直交復調器）に適用されて、位相誤差補正回路２と振幅誤差補正回路３を用いて受信信号から復調により得られたＩ相成分とＱ相成分について位相と振幅を自動的に補正することにより、受信信号の歪みを低減することができる。また、本例では、好ましい態様として、位相誤差補正回路２と振幅誤差補正回路３をアナログ直交復調回路１の直後に配置してあり、例えば従来と同様なアナログ直交復調回路１により得られた直交信号の誤差を自動的に補正する構成とした。
【００４８】
更に具体的には、本例の無線受信機に備えられた復調装置では、受信したＱＰＳＫ信号やＱＡＭ信号などを復調してＩ相及びＱ相のベースバンド信号を取得する直交復調回路１と、当該Ｉ相及びＱ相のベースバンド信号のＩ相及びＱ相の相互の位相関係の誤差を補正する位相誤差補正回路２と、当該位相関係の誤差を補正したＩ相及びＱ相のベースバンド信号のＩ相及びＱ相の相互の振幅の誤差を補正する振幅誤差補正回路３とから成るベースバンド信号復調回路を構成した。
【００４９】
そして、位相誤差補正回路２では、上記図２を用いて示したようにループ状態を形成し、ＬＰＦ１４からの出力が０或いはほぼ０となる（つまり、Ｉ相とＱ相とが直交或いはほぼ直交する）状態に制御する。
また、振幅誤差補正回路３では、上記図３を用いて示したようにループ状態を形成し、ＬＰＦ３４からの出力が０或いはほぼ０となる（つまり、Ｉ相とＱ相との振幅が一致或いはほぼ一致する）状態に制御する。
【００５０】
また、本例の無線受信機では、ＱＰＳＫ信号やＱＡＭ信号やこれら両方の信号などを受信する受信部と、受信された信号を復調する上記のようなベースバンド信号復調回路とを有し、復調された信号について同期を確立し、スクランブルを解除し、ＣＲＣ判定し、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ　ｔｏ　Ｐａｒａｌｌｅｌ）変換した後に、受信信号である制御信号などを取り出す。
【００５１】
このように、本例の無線受信機に備えられた復調装置では、例えば高い無線周波数や広帯域のダイレクトコンバージョンを行うに際して、直交検波器でＩ相成分及びＱ相成分に関して位相の誤差や振幅の誤差が発生するような場合においても、これらの誤差を補正することができ、これにより、正確に復調を行うことを可能とすることができ、受信信号のエラーレートを改善することができる。
【００５２】
具体的な一例として、希望する複数の信号波を受信するような場合に、ローカル周波数を用いて受信波を一度中間周波信号（ＩＦ）へ変換する従来のヘテロダイン方式を用いると、ＩＦフィルタの帯域特性により広帯域にわたる希望受信信号の数が制限されてしまう点や、ハードウエアが大きくなってしまう点などがあり、また、例えばソフトウエア無線機におけるシステムの複雑さを避けたい点などから、受信信号をＩＦ帯に落とすことなく直交信号の復調を行う方が有利なものとなる。この反面、高い周波数帯において直交したＩ相及びＱ相の信号の正確な分離（復調）が要求されるため、高周波帯の周波数に同期して正確にπ／２（＝９０度）の位相差を保つ復調用直交ローカル周波数信号を準備する必要があるという難点が生じる。また、分離後の各相（Ｉ相及びＱ相）の振幅にも誤差が発生するという難点が生じる。ここで、このような位相誤差や振幅誤差に関して、直交検波したＩ相及びＱ相の信号の信号点配列の歪みの例は、上記図５や上記図６に示したようになる。そして、このような位相誤差や振幅誤差は、通信回線のエラーレートの悪化を引き起こす。
【００５３】
これに対して、本例の復調装置を用いると、このような問題を解消することができる。
すなわち、本例の復調装置では、例えば高周波帯においてπ／２の位相差に或る程度の誤差を含んだローカル周波数信号波を用いて通常のアナログ方式によるＩ相及びＱ相の信号の分離復調が行われるような場合においても、当該復調結果の出力をサンプリングしてデジタル化した後に、位相関係の誤差を補正すること及び振幅の誤差を補正することをデジタル処理で実行することにより、通信回線のエラーレートの改善を図ることができる。
【００５４】
なお、本例の位相誤差補正回路２では、Ｉ相成分を一方の成分としてＱ相成分を他方の成分として、そして、当該一方の成分と第１の制御係数α１とを掛け算器１１により掛け算して当該掛け算の結果と当該他方の成分とを足し算器１２により引き算する回路から位相変化回路が構成されており、当該一方の成分と位相変化回路による引き算の結果とを掛け算器１３により掛け算して当該掛け算の結果をＬＰＦ１４により平均化する回路から位相誤差検出回路が構成されており、積分器１５及び掛け算器１６により位相誤差検出回路による平均化の結果に基づく係数を位相変化回路の第１の制御係数α１として与える回路から第１の制御係数付与回路が構成されている。
【００５５】
また、本例の振幅誤差補正回路３では、Ｑ相成分を一方の成分としてＩ相成分を他方の成分として、そして、一方の成分と第２の制御係数α２とを掛け算器３０により掛け算する回路から振幅変化回路が構成されており、他方の成分を２乗器３１により２乗した結果と振幅変化回路による掛け算の結果を２乗器３２により２乗した結果とを足し算器３３により引き算した結果をＬＰＦ３４により平均化する回路から振幅誤差検出回路が構成されており、積分器３５や掛け算器３６や足し算器３７により振幅誤差検出回路による平均化の結果に基づく係数を振幅変化回路の第２の制御係数α２として与える回路から第２の制御係数付与回路が構成されている。
【００５６】
また、本例の無線受信機では、送信側から無線により送信される直交変調信号を受信する機能により受信手段が構成されており、復調装置により復調された結果に基づいて受信された通信データや制御データなどを受信データとして取得する機能により受信データ取得手段が構成されている。
【００５７】
ここで、本発明に係る復調装置や無線受信機などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法や、このような方法を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【００５８】
また、本発明に係る復調装置や無線受信機などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る復調装置によると、直交復調回路により直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調するに際して、位相誤差補正回路により復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との位相関係の誤差を補正し、振幅誤差補正回路により復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の誤差を補正する構成として、位相誤差補正回路では位相変化回路が例えばＱ相成分の位相を変化させて位相誤差検出回路が位相関係の誤差を検出して第１の制御係数付与回路が当該位相変化を制御し、振幅誤差補正回路では振幅変化回路が例えばＱ相成分の振幅を変化させて振幅誤差検出回路が振幅の誤差を検出して第２の制御係数付与回路が当該振幅変化を制御するようにしたため、復調されたＩ相成分とＱ相成分との間の位相関係の誤差及び振幅の誤差を効果的に補正することができる。
【００６０】
また、本発明に係る無線受信機によると、上記のような復調装置を備え、無線信号を受信し、復調装置により受信された信号を位相関係の誤差及び振幅の誤差が補正されたベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調し、復調装置により復調された結果に基づいて受信データを取得するようにしたため、例えば高い無線周波数や広帯域の信号を直接的にベースバンドの信号へ復調するダイレクトコンバージョンを行うような場合においても、直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調するに際して、Ｉ相成分とＱ相成分との位相関係の誤差及び振幅の誤差を補正することができ、これにより、正確な復調を実現して、高い通信品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る復調装置の一例を示す図である。
【図２】位相誤差補正回路の構成例を示す図である。
【図３】振幅誤差補正回路の構成例を示す図である。
【図４】直交検波回路の一例を示す図である。
【図５】位相誤差がある場合におけるコンステレーションの変形の様子の一例を示す図である。
【図６】振幅誤差がある場合におけるコンステレーションの変形の様子の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・アナログ直交復調回路、　２・・位相誤差補正回路、
３・・振幅誤差補正回路、
１１、１３、１６、２３〜２５、３０、３６・・掛け算器、
１２、３３、３７・・足し算器、　１４、２６、２７、３４・・ＬＰＦ、
１５、３５・・積分器、　２１・・ローカル信号発振器、
２２・・位相シフト器、　２８、２９・・Ａ／Ｄ変換器、
３１、３２・・２乗器、

Claims (2)

1. 直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調する復調装置において、
   直交変調された受信信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調する直交復調回路と、
   復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との位相関係の誤差を補正する位相誤差補正回路と、
   復調されたＩ相成分及びＱ相成分について当該Ｉ相成分と当該Ｑ相成分との振幅の誤差を補正する振幅誤差補正回路とを備え、
   位相誤差補正回路は、Ｉ相成分とＱ相成分との一方の成分と第１の制御係数とを掛け算して当該掛け算の結果と他方の成分とを引き算する位相変化回路と、前記一方の成分と位相変化回路による引き算の結果とを掛け算して当該掛け算の結果を平均化する位相誤差検出回路と、位相誤差検出回路による平均化の結果に基づく係数を位相変化回路の第１の制御係数として与える第１の制御係数付与回路とから構成されており、位相誤差検出回路による平均化の結果が小さくなるように制御し、前記一方の成分と位相変化回路による引き算の結果を位相関係の誤差が補正されたＩ相成分及びＱ相成分として出力し、
   振幅誤差補正回路は、Ｉ相成分とＱ相成分との一方の成分と第２の制御係数とを掛け算する振幅変化回路と、他方の成分を２乗した結果と振幅変化回路による掛け算の結果を２乗した結果とを引き算した結果を平均化する振幅誤差検出回路と、振幅誤差検出回路による平均化の結果に基づく係数を振幅変化回路の第２の制御係数として与える第２の制御係数付与回路とから構成されており、振幅誤差検出回路による平均化の結果が小さくなるように制御し、前記他方の成分と振幅変化回路による掛け算の結果を振幅誤差が補正されたＩ相成分及びＱ相成分として出力する、
   ことを特徴とする復調装置。
2. 直交変調されて無線により送信された信号を受信し、受信した信号をベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調する無線受信機において、
   無線信号を受信する受信手段と、
   受信手段により受信された信号を位相関係の誤差及び振幅の誤差が補正されたベースバンド信号のＩ相成分及びＱ相成分へ復調する請求項１に記載の復調装置と、
   復調装置により復調された結果に基づいて受信データを取得する受信データ取得手段と、
   を備えたことを特徴とする無線受信機。

Images