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JP4495210B2 - 振幅誤差補償装置及び直交度誤差補償装置 - Google Patents

振幅誤差補償装置及び直交度誤差補償装置 Download PDF

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Description

本発明は、デジタル無線通信に用いられる復調装置に関し、特に、アナログ直交検波部で直交検波されて得られた複素信号の同相成分と直交成分との間の振幅誤差又は直交度誤差の検出及び補正を行う装置に関する。
デジタル無線通信で用いられるデジタル変調方式には、デジタル位相変調方式（例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、８ＰＳＫ（Phase Shift Keying））やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の変調方式がある。これらのデジタル変調方式で変調された信号を復調する場合には、アナログ回路で構成されたアナログ直交検波部を用いて直交検波を行い、その結果を複素信号（ＩＱ信号）として得ることが広く行われている。
ここで、アナログ直交検波部から出力されるＩＱ信号の同相成分と直交成分とは、理想的には直交し、平均振幅が同じになるはずである。しかしアナログ直交検波部は、アナログ素子の特性バラツキ・温度特性・電圧特性等の影響を受けるので、ＩＱ信号の同相成分と直交成分との間には振幅誤差や直交度誤差が生じる。このため、アナログ直交検波部から出力されたＩＱ信号をそのまま用いて検波を行うと、ビット誤り率（以下では、ＢＥＲ（Bit Error Rate）と称する）が増加してしまうという問題があった。
そこで、下記特許文献１には、ＩＱ信号のＩ−Ｑ平面上における象限を判定し、ＩＱ信号の存在する象限に応じてＩＱ信号の振幅値を格納し、格納された振幅値間の差を直交誤差情報とし、これを用いて直交度誤差の補正を行うようにした復調回路が開示されている。
下記特許文献２には、入力されたＩＱ信号の同相成分と直交成分との間の振幅値の差をループフィルタにより積分した値を振幅誤差とし、これを用いて同相成分及び直交成分のうちの一方の振幅補正を行う振幅制御回路が開示されている。
下記特許文献３には、アナログ直交検波部の出力に対して、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）を用いることによって、適応的に更新される係数を算出し、振幅誤差と直交度誤差とを補正して出力する回路が開示されている。
特開平７−２９７８７４号公報 特開２００３−２５８９３１号公報 特開平１０−５６４８４号公報
しかしながら、特許文献１に記載された直交度誤差補償回路によると、入力されたＩＱ信号の信号点の分布がＩ−Ｑ平面において特定の象限に偏る場合には、格納された振幅値が特定の象限についてのみ更新されないため、誤動作を起す可能性があった（例えば、本願図６のように、ＢＰＳＫ変調信号受信時に、直交検波して得られたＩＱ信号が搬送波に対して周波数オフセットを持っていない場合）。
特許文献２に記載された振幅制御回路は、図６のような場合や、同相成分と直交成分との間に振幅誤差がない場合には、両成分間の振幅誤差を誤検出することがあった。また、同相成分及び直交成分のうちの一方のみの振幅を補正するので、補正前の信号の電力と補正後の信号の電力とに差異が生じ、ＢＥＲを増加させてしまう可能性があった。
特許文献３に記載された振幅誤差・直交度誤差補正回路は、振幅誤差補正と直交度誤差補正とを分離して行うことができないので、振幅誤差補正と直交度誤差補正との間の相互作用により、高精度な補正が行えなかった。また、乗算器を多く必要とするので、回路面積が増大してしまうという問題があった。
本発明は、入力された複素信号の信号点の分布が偏る場合においても、振幅誤差や直交度誤差を正確かつ安定して補正することができる振幅誤差補償装置及び直交度誤差補償装置を提供することを目的とする。
本発明は、直交検波されて得られた複素信号の同相成分と直交成分とに対して、振幅誤差情報に基づいて振幅補正を行い、得られた振幅補正後の複素信号を出力する振幅補正部と、前記振幅補正後の複素信号の同相成分の振幅と直交成分の振幅とに応じて前記振幅誤差情報を求める振幅誤差検出部とを備え、前記振幅補正後の複素信号の同相成分の振幅と直交成分の振幅との差が小さくなるようにするものである。
また、本発明は、直交検波されて得られた複素信号に対して、直交度誤差情報に基づいて直交度補正を行い、得られた直交度補正後の複素信号を出力する直交度補正部と、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度誤差を求めて、前記直交度誤差情報として出力する直交度誤差検出部とを備え、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度が高くなるようにするものである。
より具体的には、本発明は、振幅誤差補償装置として、直交検波されて得られた複素信号の同相成分と直交成分とに対して、振幅誤差情報に基づいて振幅補正を行い、得られた振幅補正後の複素信号を出力する振幅補正部と、前記振幅補正後の複素信号の同相成分の振幅と直交成分の振幅とに応じて前記振幅誤差情報を求める振幅誤差検出部とを備え、前記振幅誤差検出部は、前記振幅補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の電力の差を電力誤差として求める電力差分算出部と、前記振幅補正後の複素信号の信号点の回転を検出し、その結果を回転検出信号として出力する回転検出部と、前記信号点の回転が検出されたことを前記回転検出信号が示す場合には、前記電力誤差を出力し、前記信号点の回転が検出されなかったことを前記回転検出信号が示す場合には、０を出力する誤差情報制御部と、前記誤差情報制御部の出力を平滑化し、前記振幅誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである。
これによると、振幅補正後の複素信号の信号点の回転を検出し、その結果に応じて振幅誤差情報を求めるので、入力された複素信号の信号点の分布が偏る場合においても、誤動作することなく振幅誤差補正を行うことができる。
また、前記振幅誤差補償装置において、前記振幅補正部は、前記直交検波されて得られた複素信号の電力と前記振幅補正後の複素信号の電力とが等しくなるように、前記振幅補正を行うことが好ましい。
これによると、補正前の電力と補正後の電力との差異に起因するＢＥＲの増加を抑えるすることができる。
また、前記振幅補正部は、前記直交検波されて得られた複素信号の同相成分及び直交成分のうち、一方に前記振幅誤差情報を乗じ、他方に前記振幅誤差情報を所定の関係に従って変換して得られた値を乗じて、前記振幅補正を行うことが好ましい。
また、本発明に係る振幅誤差補償装置は、直交検波されて得られた複素信号の同相成分と直交成分とに対して、振幅誤差情報に基づいて振幅補正を行い、得られた振幅補正後の複素信号を出力する振幅補正部と、前記振幅補正後の複素信号の同相成分の振幅と直交成分の振幅とに応じて前記振幅誤差情報を求める振幅誤差検出部とを備え、前記振幅誤差検出部は、前記振幅補正後の複素信号の電力を求める第１の電力計算部と、前記直交検波されて得られた複素信号の電力を求める第２の電力計算部と、前記第２の電力計算部で求められた電力の平均値を求め、平均電力として出力する平均化部と、前記第１の電力計算部で求められた電力と、前記平均電力との間の差を求め、電力差分として出力する差分器と、前記振幅補正後の複素信号の信号点が、Ｉ−Ｑ平面上における複数の領域のうちのいずれに属するかを判定し、その結果を領域判定信号として出力する領域判定部と、前記領域判定信号に従って、前記電力差分又は符号を反転した前記電力差分を出力する符号決定部と、前記符号決定部の出力を平滑化し、前記振幅誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである。
これによると、振幅誤差情報を正しく検出することができるので、入力された複素信号の信号点の分布が偏る場合においても、誤動作することなく振幅誤差補正を行うことができる。
また、前記振幅誤差補償装置において、前記領域判定部は、前記振幅補正後の複素信号の同相成分及び直交成分の絶対値のうち、いずれが大きいかを判定し、その結果を前記領域判定信号として出力することが好ましい。
また、本発明に係る直交度誤差補償装置は、直交検波されて得られた複素信号に対して、直交度誤差情報に基づいて直交度補正を行い、得られた直交度補正後の複素信号を出力する直交度補正部と、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度誤差を求めて、前記直交度誤差情報として出力する直交度誤差検出部とを備え、前記直交度誤差検出部は、前記直交度補正後の複素信号の電力を求める電力計算部と、前記直交度補正後の複素信号の信号点が、Ｉ−Ｑ平面上におけるいずれの象限に属するかを判定し、その結果を象限判定信号として出力する象限判定部と、前記象限判定信号に従って、前記電力又は符号を反転した前記電力の値を電力誤差として出力する符号決定部と、前記直交度補正後の複素信号の信号点の回転を検出し、その結果を回転検出信号として出力する回転検出部と、前記信号点の回転が検出されたことを前記回転検出信号が示す場合には、前記電力誤差を出力し、前記信号点の回転が検出されないことを前記回転検出信号が示す場合には、０を出力する誤差情報制御部と、前記誤差情報制御部の出力を平滑化し、前記直交度誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである。
これによると、直交度補正後の複素信号の信号点の回転を検出し、その結果に応じて直交度誤差情報を求めるので、入力された複素信号の信号点の分布が偏る場合においても、誤動作することなく直交度誤差補正を行うことができる。
また、本発明に係る直交度誤差補償装置は、直交検波されて得られた複素信号に対して、直交度誤差情報に基づいて直交度補正を行い、得られた直交度補正後の複素信号を出力する直交度補正部と、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度誤差を求めて、前記直交度誤差情報として出力する直交度誤差検出部とを備え、前記直交度誤差検出部は、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分とを乗算して出力する乗算器と、前記乗算器の乗算結果を平滑化し、前記直交度誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである。
これによると、直交度誤差検出部の回路の規模を抑えることができる。
また、前記直交度誤差補償装置において、前記直交度補正後の複素信号についての周波数オフセットを検出する周波数オフセット検出器と、前記周波数オフセット検出器による検出結果に従って、前記乗算器の乗算結果を前記平滑化部に出力する誤差情報制御部とを更に備えることが好ましい。
また、本発明に係る直交度誤差補償装置は、直交検波されて得られた複素信号に対して、直交度誤差情報に基づいて直交度補正を行い、得られた直交度補正後の複素信号を出力する直交度補正部と、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度誤差を求めて、前記直交度誤差情報として出力する直交度誤差検出部とを備え、前記直交度誤差検出部は、前記直交度補正後の複素信号の電力を求める第１の電力計算部と、前記直交検波されて得られた複素信号の電力を求める第２の電力計算部と、前記第２の電力計算部で求められた電力の平均値を求め、平均電力として出力する平均化部と、前記第１の電力計算部で求められた電力と、前記平均電力との間の差を求め、電力差分として出力する差分器と、前記直交度補正後の複素信号の信号点が、Ｉ−Ｑ平面上におけるいずれの象限に属するかを判定し、その結果を象限判定信号として出力する象限判定部と、前記象限判定信号に従って、前記電力差分又は符号を反転した前記電力差分の値を電力誤差として出力する符号決定部と、前記符号決定部の出力を平滑化し、前記直交度誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである。
これによると、直交度誤差情報を正しく検出することができるので、入力された複素信号の信号点の分布が偏る場合においても、誤動作することなく直交度誤差補正を行うことができる。
また、本発明に係る振幅・直交度誤差補償装置は、直交検波されて得られた複素信号の同相成分と直交成分とに対して、振幅誤差情報に基づいて振幅補正を行い、得られた振幅補正後の複素信号を出力する振幅補正部と、前記振幅補正後の複素信号の同相成分の振幅と直交成分の振幅とに応じて前記振幅誤差情報を求める振幅誤差検出部と、前記振幅補正後の複素信号に対して、直交度誤差情報に基づいて直交度補正を行い、得られた直交度補正後の複素信号を出力する直交度補正部と、前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度誤差を求めて、前記直交度誤差情報として出力する直交度誤差検出部とを備えるものである。
本発明によると、誤動作を起すことなく、正確に振幅・直交度誤差補正を行う振幅・直交度誤差補償装置を実現することができる。また、補正前の信号電力と補正後の信号電力との間に差が生じないように、振幅・直交度誤差補正を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る復調装置のブロック図である。図１の復調装置は、アナログ部２と、デジタル部４とを備えている。アナログ部２は、増幅部１１と、アナログ直交検波部１２とを備えている。デジタル部４は、振幅・直交度誤差補償部１５と、検波部１６と、識別部１７とを備えている。
増幅部１１は、アンテナ１で受信されたデジタル変調波を増幅し、アナログ直交検波部１２に出力する。アナログ直交検波部１２は、増幅部１１から出力された信号に直交検波を行い、得られた信号を振幅・直交度誤差補償部１５に出力する。この直交検波された信号は、複素信号であって、同相成分（同相信号）Ｉ及び直交成分（直交信号）Ｑを有している。以下では、この複素信号をＩＱ信号と称する。
アナログ直交検波部１２は、正弦波発生器２１と、π／２位相器２２と、乗算器２３，２４と、ローパスフィルタ２５，２６と、ＡＤ（Analog to Digital）変換器２７，２８とを有している。
正弦波発生器２１は、正弦波を生成してπ／２位相器２２及び乗算器２３に出力する。π／２位相器２２は、正弦波発生器２１の出力の位相をπ／２ずらして乗算器２４に出力する。乗算器２３は、増幅部１１の出力と正弦波発生器２１の出力とを乗算してローパスフィルタ２５に出力し、乗算器２４は、増幅部１１の出力とπ／２位相器２２の出力とを乗算してローパスフィルタ２６に出力する。
ローパスフィルタ２５，２６は、それぞれに入力された信号の高周波成分を除去し、ＡＤ変換器２７，２８にそれぞれ出力する。ＡＤ変換器２７，２８は、それぞれに入力された信号をデジタル信号に変換して、得られた信号をそれぞれ同相成分Ｉ及び直交成分Ｑとして振幅・直交度誤差補償部１５に出力する。
振幅・直交度誤差補償部１５は、アナログ直交検波部１２のＡＤ変換器２７，２８から出力された同相成分Ｉ及び直交成分Ｑに対して振幅誤差及び直交度誤差の補正を行い、検波部１６に出力する。検波部１６は、振幅・直交度誤差補償部１５で補正された同相成分Ｉ及び直交成分Ｑを検波して、その結果を識別部１７に出力する。識別部１７は、検波部１６の出力について、Ｉ−Ｑ平面上で信号点を識別して、得られたデジタル復調信号を出力する。
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、アナログ直交検波部１２から出力されるＩＱ信号の平均振幅の例を、軌跡として模式的にＩ−Ｑ平面上において示す図である。図２（ａ）は理想的な場合、図２（ｂ）は同相成分Ｉと直交成分Ｑとの間に振幅誤差がある場合、図２（ｃ）は同相成分Ｉと直交成分Ｑとの間に直交度誤差がある場合について示している。
アナログ直交検波部１２は、これを構成するアナログ素子の特性バラツキ、温度特性、電圧特性等の影響を受けるので、出力される同相成分Ｉと直交成分Ｑとの間に振幅誤差及び直交度誤差が生じる。そこで、振幅・直交度誤差補償部１５は、平均振幅が図２（ｂ），（ｃ）となるようなＩＱ信号を、平均振幅が図２（ａ）となるようなＩＱ信号に補正して、言い換えると、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑの値をそれぞれＩ軸座標及びＱ軸座標とする信号点の分布を補正して、ＢＥＲを抑えるようにする。
次に、振幅・直交度誤差補償部１５について詳細に説明する。図３は、図１の振幅・直交度誤差補償部１５の構成例を示すブロック図である。振幅・直交度誤差補償部１５は、振幅誤差検出部３０と、振幅補正部４０と、直交度誤差検出部５０と、直交度補正部６０とを有している。振幅・直交度誤差補償部１５は、入力されたＩＱ信号に対して、まず振幅誤差補正を行い、次に振幅誤差補正されたＩＱ信号に対して直交度誤差補正を行う。すなわち、振幅補正と直交度補正とを独立して行う構成になっている。
振幅補正部４０は、アナログ直交検波部１２から出力された同相成分Ｉ及び直交成分Ｑに対して、振幅誤差検出部３０から出力される振幅誤差情報としての同相振幅誤差倍率αに基づいて、同相成分Ｉの振幅と直交成分Ｑの振幅との差が小さくなるように、振幅誤差補正を行い、振幅補正後の同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’を出力する。振幅誤差検出部３０は、同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’について同相振幅誤差倍率αを求め、振幅補正部４０に出力する。すなわち、振幅誤差検出部３０と振幅補正部４０とが、振幅誤差のフィードバック補正を行う。
直交度補正部６０は、同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’に対して、直交度誤差検出部５０から出力される直交度誤差情報ψに基づいて直交度誤差補正を行い、直交度補正後の同相成分Ｉ”及び直交成分Ｑ”を出力する。直交度誤差検出部５０は、同相成分Ｉ”及び直交成分Ｑ”について直交度誤差情報ψを求め、直交度補正部６０に出力する。すなわち、直交度誤差検出部５０と直交度補正部６０とが、直交度誤差のフィードバック補正を行う。
図４は、図３の振幅誤差検出部３０の構成例を示すブロック図である。振幅誤差検出部３０は、電力差分算出部３１と、回転検出部３３と、誤差情報制御部３４と、平滑化部としてのローパスフィルタ（以下ではＬＰＦと称する）３５とを備えている。
電力差分算出部３１は、乗算器１３１Ａ，１３１Ｂと、減算器１３１Ｃとを有している。乗算器１３１Ａは、同相成分Ｉ’を２乗してその電力を求め、減算器１３１Ｃに出力する。乗算器１３１Ｂは、直交成分Ｑ’を２乗してその電力を求め、減算器１３１Ｃに出力する。減算器１３１Ｃは、同相成分Ｉ’の電力と直交成分Ｑ’の電力との差分（ここでは、直交成分Ｑ’の電力から同相成分Ｉ’の電力を減算した結果とする）を算出し、ＩＱ電力誤差ＤＧとして誤差情報制御部３４に出力する。
回転検出部３３は、排他的論理和（ＸＯＲ）演算器１３３Ａ，１３３Ｃと、Ｄフリップフロップ１３３Ｂとを備えている。ＸＯＲ演算器１３３Ａは、同相成分Ｉ’の符号ビット（Ｉ’ｍｓｂ）と、直交成分Ｑ’の符号ビット（Ｑ’ｍｓｂ）との排他的論理和を象限判定信号として求め、Ｄフリップフロップ１３３Ｂ及びＸＯＲ演算器１３３Ｃに出力する。ＸＯＲ演算器１３３Ａは、Ｉ−Ｑ平面上において、現在のＩＱ信号の信号点が第１又は第３象限にある時には「０」を、第２又は第４象限にある時には「１」を、象限判定信号の値とする。
Ｄフリップフロップ１３３Ｂは、象限判定信号を例えば１クロック遅延させてＸＯＲ演算器１３３Ｃに出力する。ＸＯＲ演算器１３３Ｃは、象限判定信号と、Ｄフリップフロップ１３３Ｂで遅延させられた象限判定信号との間の排他的論理和を求めて、回転検出信号ＲＧとして誤差情報制御部３４に出力する。すなわち、回転検出部３３は、象限判定信号に変化がない時にはＩＱ信号の信号点の回転を検出せず、回転検出信号ＲＧの値を「０」にし、象限判定信号に変化がある時にはＩＱ信号の信号点の回転を検出し、回転検出信号ＲＧの値を「１」にする。
誤差情報制御部３４は、回転検出信号ＲＧが「０」の時は「０」を、回転検出信号ＲＧが「１」の時はＩＱ電力誤差ＤＧを、ＩＱ電力誤差情報ＤＧ２としてＬＰＦ３５に出力する。
ＬＰＦ３５は、ゲイン調整器１３５Ａと、加算器１３５Ｂと、Ｄフリップフロップ１３５Ｃとを有しており、ループフィルタを構成している。ゲイン調整器１３５Ａは、ＩＱ電力誤差情報ＤＧ２をゲイン調整して加算器１３５Ｂに出力する。加算器１３５ＢとＤフリップフロップ１３５Ｃとは、ゲイン調整器１３５Ａの出力を累積加算し、その結果を同相振幅誤差倍率αとして出力する。
図５は、ＢＰＳＫ変調信号受信時であって、直交検波して得られたＩＱ信号が搬送波に対して周波数オフセットを持っている場合に、ＩＱ信号の信号点の分布をＩ−Ｑ平面上で示した模式図である。例えば、図５の場合、ＩＱ信号の信号点は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇのように遷移する。
ここで、回転検出部３３は、入力されたＩＱ信号の信号点が第２及び第４象限内で遷移している時（Ａ→Ｂ→Ｃの時）、並びに第１及び第３象限内で遷移している時（Ｄ→Ｅ→Ｆの時）には、ＩＱ信号の信号点の回転を検出しない。誤差情報制御部３４は、このような時にはＩＱ電力誤差ＤＧを出力せず、０をＬＰＦ３５に出力する。
また、回転検出部３３は、信号点が、第２及び第４象限と、第１及び第３象限との間で遷移する時（Ｃ→Ｄ、及びＦ→Ｇの時）には、ＩＱ信号の信号点の回転を検出する。誤差情報制御部３４は、このような時にはＩＱ電力誤差ＤＧをＬＰＦ３５に出力する。すなわち、図５のような場合、振幅誤差検出部３０は、同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’との間の振幅誤差計算を行う。
図６は、ＢＰＳＫ変調信号受信時であって、直交検波して得られたＩＱ信号が搬送波に対して周波数オフセットを持っていない場合に、ＩＱ信号の信号点の分布をＩ−Ｑ平面上で示した模式図である。例えば、図６の場合には、Ｉ−Ｑ平面上におけるＩＱ信号の信号点は、第２及び第４象限（又は第１及び第３象限）内でのみ遷移する。この場合、回転検出部３３は、ＩＱ信号の信号点が遷移しても、信号点の回転を検出しない。誤差情報制御部３４は、このような時にはＬＰＦ３５に０を出力する。すなわち、図６のような場合、振幅誤差検出部３０は、同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’との間の振幅誤差計算を行わない。
このように、振幅誤差検出部３０は、ＩＱ信号の信号点（ＩＱベクトル）の回転を検出し、回転が検出された時にのみ、同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’との間の振幅誤差計算を行う。これにより、図６のようにＩＱ信号の信号点の分布が偏る場合（例えば、直交検波されたＩＱ信号の周波数オフセットが０である場合）であっても、振幅誤差を誤検出しないようにすることができる。
なお、ＩＱ信号がＢＰＳＫ変調信号であるか否かを判定するブロックを備えるようにし、その判定結果に従って誤差情報制御部３４がＩＱ電力誤差情報ＤＧ２を制御するようにしてもよい。また、通常、検波部１６は、ＩＱ信号がＢＰＳＫ変調信号であるか否かを判定するので、その判定結果を用いるようにしてもよい。
図７は、図３の振幅補正部４０の構成例を示すブロック図である。振幅補正部４０は、乗算器４１，４２と、直交振幅誤差倍率算出部４３とを有している。直交振幅誤差倍率算出部４３は、振幅誤差検出部３０から出力された同相振幅誤差倍率αに基づいて、直交振幅誤差倍率βを算出する。
乗算器４１は、同相成分Ｉと同相振幅誤差倍率αとを乗算し、その結果を同相成分Ｉ’として出力する。乗算器４２は直交成分Ｑと直交振幅誤差倍率βとを乗算し、その結果を直交成分Ｑ’として出力する。ここで、直交振幅誤差倍率算出部４３は、振幅補正部４０に入力される同相成分Ｉ及び直交成分Ｑの電力と、振幅補正部４０から出力される同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’の電力とが等しくなるように、直交振幅誤差倍率βを算出する。
図８は、同相成分と直交成分との間に振幅誤差がある場合に、ＩＱ信号の平均振幅の例を、軌跡として模式的にＩ−Ｑ平面上において示す図である。直交振幅誤差倍率βの算出方法について詳細に説明する。
同相成分Ｉと直交成分Ｑとの間に振幅誤差がある場合には、これらを成分として有するＩＱ信号の平均振幅は、図８の楕円ＳＧで表される。振幅補正後の同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’の振幅が等しいとすると、これらを成分として有するＩＱ信号の平均振幅は、図８の真円Ｓで表される。ここで、楕円ＳＧの長径をＡ、短径をＢとし、真円Ｓの半径をＲとする。
まず、真円Ｓを、Ｉ＝Ｒsinθ、Ｑ＝Ｒcosθのように極座標表示する。同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’を成分として有するＩＱ信号の平均振幅の確率分布が、θ＝０〜２πにおいて一定であると仮定すると、このＩＱ信号の平均電力は、
∫[0→2π] Ｒ２(sin２θ+cos２θ)ｄθ／２π＝Ｒ２ …（１）
により求められる。ここで、∫[0→2π] ｄθは、θ＝０からθ＝２πまでの積分を表す。
次に、楕円ＳＧを、Ｉ＝Ａsinθ、Ｑ＝Ｂcosθのように極座標表示する。同相成分Ｉ及び直交成分Ｑを成分として有するＩＱ信号の平均振幅の確率分布が、θ＝０〜２πにおいて一定であると仮定すると、このＩＱ信号の平均電力は、
∫[0→2π] (Ａ２sin２θ+Ｂ２cos２θ)ｄθ／２π＝（Ａ２＋Ｂ２）／２ …（２）
により求められる。
ここで、補正前後の電力を一定にする条件を加えると、式（１）及び（２）より、
Ａ２＋Ｂ２＝２Ｒ２ …（３）
が得られる。
振幅補正部４０は、同相成分Ｉに同相振幅誤差倍率αを乗算し、直交成分Ｑに直交振幅誤差倍率βを乗算することにより、振幅補正を行う。補正前後の信号の平均振幅は等しいことから、補正前の平均振幅Ａ，Ｂと補正後の平均振幅Ｒとの間には、次式（４），（５）、すなわち、
αＡ＝Ｒ …（４）
βＢ＝Ｒ …（５）
の関係がある。
式（４）及び（５）を式（３）に代入し、βをαで表すと、
β＝１／sqrt｛２−（１／α）２｝ …（６）
となる。直交振幅誤差倍率算出部４３は、式（６）の関係を用いて、同相振幅誤差倍率αから直交振幅誤差倍率βを算出する。直交振幅誤差倍率算出部４３は、例えば、式（６）の関係を表すルックアップテーブルを記憶するＲＯＭ（read-only memory）等によって実現することができる。
以上のように、振幅補正部４０は、補正前後の平均電力を一定とする条件と、スカラー量である同相振幅誤差倍率αとに基づいて、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑのそれぞれのゲイン調整を行っている。
なお、同相振幅誤差倍率αから直交振幅誤差倍率βを求める場合について説明したが、振幅誤差検出部で直交振幅誤差倍率βを求め、式（６）を用いて同相振幅誤差倍率αを求めるようにしてもよい。
図９は、図３の直交度誤差検出部５０の構成例を示すブロック図である。直交度誤差検出部５０は、電力計算部５１と、符号決定部５２と、回転検出部５３と、誤差情報制御部５４と、平滑化部としてのＬＰＦ５５と、象限判定部５６とを備えている。
電力計算部５１は、乗算器１５１Ａ，１５１Ｂと、加算器１５１Ｃとを有している。乗算器１５１Ａは、同相成分Ｉ”を２乗してその電力を求め、加算器１５１Ｃに出力する。乗算器１５１Ｂは、直交成分Ｑ”を２乗してその電力を求め、加算器１５１Ｃに出力する。加算器１５１Ｃは、同相成分Ｉ”の電力と直交成分Ｑ”の電力との和を算出し、得られた値を電力Ｐとして符号決定部５２に出力する。
符号決定部５２は、符号反転器１５２Ａと、セレクタ１５２Ｂとを有している。符号反転器１５２Ａは、電力Ｐの符号を反転してセレクタ１５２Ｂに出力する。セレクタ１５２Ｂは、象限判定部５６から出力される象限判定信号が「０」の時には、電力Ｐを選択し、象限判定信号が「１」の時には、符号反転器１５２Ａによって符号が反転された電力Ｐを選択して、象限電力誤差ＤＰとして誤差情報制御部５４に出力する。
象限判定部５６は、直交度補正部６０から出力された同相成分Ｉ”の符号ビット（Ｉ”ｍｓｂ）と直交成分Ｑ”の符号ビット（Ｑ”ｍｓｂ）との排他的論理和を求め、象限判定信号としてセレクタ１５２Ｂに出力する。象限判定信号は、同相成分Ｉ”及び直交成分Ｑ”で表される信号点がＩ−Ｑ平面上で第１又は第３象限に存在する時には「０」、第２又は第４象限に存在する時には「１」となる。
回転検出部５３は、図４の回転検出部３３と同様に構成されており、同相成分Ｉ”の符号ビット（Ｉ”ｍｓｂ）と、直交成分Ｑ”の符号ビット（Ｑ”ｍｓｂ）とに基づいて回転検出信号ＲＰを求め、誤差情報制御部５４に出力する。
誤差情報制御部５４は、回転検出信号ＲＰが「０」の時は「０」を、回転検出信号ＲＰが「１」の時は象限電力誤差ＤＰを、象限電力誤差情報ＤＰ２としてＬＰＦ５５に出力する。ＬＰＦ５５は、図４のＬＰＦ３５と同様に構成されており、象限電力誤差情報ＤＰ２をゲイン調整後に累積加算し、得られた直交度誤差情報ψを出力する。
ＢＰＳＫ変調信号受信時に、直交検波して得られたＩＱ信号が周波数オフセットを持っている場合には、図５のように、ＩＱ信号の信号点は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇのように遷移する。図４の回転検出部３３と同様に、回転検出部５３は、入力されたＩＱ信号の信号点が第２及び第４象限内で遷移している時（Ａ→Ｂ→Ｃの時）、並びに第１及び第３象限内で遷移している時（Ｄ→Ｅ→Ｆの時）には、ＩＱ信号の信号点の回転を検出せず、誤差情報制御部５４は、０を出力する。
また、回転検出部５３は、信号点が、第２及び第４象限と、第１及び第３象限との間で遷移する時（Ｃ→Ｄ、及びＦ→Ｇの時）には、ＩＱ信号の信号点の回転を検出し、誤差情報制御部５４は、象限電力誤差ＤＰを出力する。すなわち、図５のような場合、直交度誤差検出部５０は、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との間の直交度誤差計算を行う。
ＢＰＳＫ変調信号受信時に、直交検波して得られたＩＱ信号が周波数オフセットを持っていない場合には、図６のように、Ｉ−Ｑ平面上におけるＩＱ信号の信号点は、第２及び第４象限（又は第１及び第３象限）内でのみ遷移する。この場合、回転検出部５３は、ＩＱ信号の信号点が遷移しても、信号点の回転を検出せず、誤差情報制御部５４は、０を出力する。すなわち、図６のような場合、直交度誤差検出部５０は、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との間の直交度誤差計算を行わない。
このように、直交度誤差検出部５０は、ＩＱ信号の信号点（ＩＱベクトル）の回転を検出し、回転が検出された時にのみ、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との間の直交度誤差計算を行う。これにより、図６のようにＩＱ信号の信号点の分布が偏る場合（例えば、直交検波されたＩＱ信号の周波数オフセットが０である場合）であっても、直交度誤差を誤検出しないようにすることができる。
なお、ＩＱ信号がＢＰＳＫ変調信号であるか否かを判定するブロックを備えるようにし、その判定結果に従って誤差情報制御部５４が象限電力誤差情報ＤＰ２を制御するようにしてもよい。また、通常、検波部１６は、ＩＱ信号がＢＰＳＫ変調信号であるか否かを判定するので、その判定結果を用いるようにしてもよい。
図１０は、図３の直交度補正部６０の構成例を示すブロック図である。直交度補正部６０は、変換用ＲＯＭ６１と、乗算器６２，６３と、加算器６４とを備えている。直交度補正部６０は、直交度誤差検出部５０から出力される直交度誤差情報ψ（直交度のずれ）を、ψが十分小さいことから、tanψとして取り扱う。
変換用ＲＯＭ６１は、直交度誤差情報tanψを１／cosψに変換して出力する。乗算器６３は、変換用ＲＯＭ６１から出力される１／cosψと直交成分Ｑ’とを乗算し、乗算結果を加算器６４に出力する。乗算器６２は、同相成分Ｉ’と直交度誤差情報tanψとを乗算し、乗算結果を加算器６４に出力する。加算器６４は、乗算器６２及び６３で得られた乗算結果を加算して、補正後の直交成分Ｑ”を出力する。
次に、直交度補正部６０の動作について詳細に説明する。前段の振幅補正部４０により、同相成分Ｉと直交成分Ｑとが振幅補正されているので、振幅補正後の同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とは、振幅が同じになっている。そこで、同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とは、次式（７），（８）、すなわち、
Ｉ’＝Ａcos｛（２π×Δｆ×ｔ）＋φ＋θ（ｔ）｝ …（７）
Ｑ’＝Ａsin｛（２π×Δｆ×ｔ）＋φ＋θ（ｔ）＋ψ｝ …（８）
ただし、
Δｆ：周波数オフセット［Hz］
φ ：位相オフセット［rad］， θ（ｔ）：位相情報［rad］
ψ ：直交度誤差情報［rad］， ｔ：時間［s］
Ａ ：同相成分、直交成分の振幅
でそれぞれ表される。
直交成分Ｑ’の直交度誤差情報ψを補正する場合、簡単のため位相オフセットφと位相情報θとを０とし、ω＝２π×Δｆとすると、直交度誤差補正後の直交成分Ｑ”は、
Ｑ”＝Ｉ’×tanψ＋Ｑ’×１／cosψ …（９）
＝Ａcosωｔ×tanψ＋ Ａsin（ωｔ＋ψ）×１／cosψ
＝Ａcosωｔ×tanψ＋｛Ａsinωｔcosψ−Ａcosωｔsinψ｝×１／cosψ
＝Ａcosωｔ×tanψ＋ Ａsinωｔ−Ａcosωｔ×tanψ
＝Ａsinωｔ
となる。
このように、直交度補正部６０は、同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とを入力として、式（９）の演算を行うことによって、直交成分Ｑ’の直交度誤差情報ψを補正して、補正後の直交成分Ｑ”を出力することができる。
以上のように、図３の振幅・直交度誤差補償部によると、例えばＢＰＳＫ変調信号受信時であって、直交検波して得られたＩＱ信号が搬送波に対して周波数オフセットを持っていない場合においても、誤動作を起すことなく、正確に振幅・直交度誤差補正を行うことができる。また、小面積の回路で実現することができ、補正前の信号電力と補正後の信号電力とが変化しないように、振幅・直交度誤差補正を行うこともできる。
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る振幅・直交度誤差補償部２１５の構成例を示すブロック図である。振幅・直交度誤差補償部２１５は、図１の復調装置において、振幅・直交度誤差補償部１５に代えて用いられる。図１１の振幅・直交度誤差補償部２１５は、図３の振幅・直交度誤差補償部１５において、直交度誤差検出部５０に代えて直交度誤差検出部２５０を備え、周波数オフセット検出器７０を更に備えたものである。その他の構成要素については、第１の実施形態において説明したものと同様であるので、同一の参照番号を付してその説明を省略する。
周波数オフセット検出器７０は、直交度補正部６０から出力されたＩＱ信号から搬送波に対する周波数オフセットを検出し、検出された周波数オフセットの値が予め設定した閾値σより大きい場合には「１」を、閾値σより小さい場合には「０」を、制御信号Ｆとして直交度誤差検出部２５０に出力する。
図１２は、図１１の直交度誤差検出部２５０の構成例を示すブロック図である。直交度誤差検出部２５０は、乗算器２５１と、誤差情報制御部２５４と、ＬＰＦ２５５とを有している。乗算器２５１は、直交度補正部６０から出力されたＩＱ信号の同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”とを乗算し、乗算結果を誤差情報制御部２５４に出力する。誤差情報制御部２５４は、周波数オフセット検出器７０から出力された制御信号Ｆが「０」の時は０を、「１」の時は乗算器２５１の乗算結果を、ＬＰＦ２５５に出力する。ＬＰＦ２５５は、図４のＬＰＦ３５と同様に構成されており、誤差情報制御部２５４の出力をゲイン調整後に累積加算して、得られた直交度誤差情報ψを出力する。
次に、乗算器２５１の動作について詳細に説明する。直交度誤差補正が完了していない場合、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”は、式（７），（８）と同様に、
Ｉ”＝Ａcos｛（２π×Δｆ×ｔ）＋φ＋θ（ｔ）｝ …（１０）
Ｑ”＝Ａsin｛（２π×Δｆ×ｔ）＋φ＋θ（ｔ）＋ψ｝ …（１１）
で表される。また、積和の公式より、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との乗算結果は、式（１０），（１１）より、
Ｉ”＊Ｑ”
＝Ａcos｛（２π×Δｆ×ｔ）＋φ＋θ（ｔ）｝
×Ａsin｛（２π×Δｆ×ｔ）＋φ＋θ（ｔ）＋ψ｝
＝Ａ２／２×sin｛（４π×Δｆ×ｔ）＋２φ＋２θ（ｔ）＋ψ｝
＋Ａ２／２×sin｛ψ｝ …（１２）
で表される。
ここで、式（１２）を十分長い時間で積分すると、
∫[0→∞] Ｉ”＊Ｑ”ｄｔ
＝∫[0→∞] Ａ２／２×sin｛（４π×Δｆ×ｔ）＋２φ＋２θ（ｔ）＋ψ｝ｄｔ
＋∫[0→∞] Ａ２／２×sin｛ψ｝ｄｔ …（１３）
となる。周波数オフセットΔｆがある場合、式（１３）の第１項は０になるので、第２項の直交度誤差成分のみを検出することができる。
このように、直交度誤差検出部２５０は、周波数オフセットが予め設定した閾値σより大きい場合に、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との乗算結果をＬＰＦ２５５で積分し、直交度誤差情報ψを得ることができる。すなわち、直交度誤差検出部２５０によると、単純な回路を用いて回路の規模を抑えながら、直交度誤差検出を行うことができる。
なお、入力信号がＢＰＳＫ信号以外のデジタル位相変調信号（ＱＰＳＫ信号等）である場合には、誤差情報制御部２５４を用いず、乗算器２５１の出力をＬＰＦ２５５に直接入力するように構成して、直交度誤差検出を行うようにしてもよい。
また、ＩＱ信号がＢＰＳＫ変調信号であるか否かを判定するブロックを備えるようにし、その判定結果に従って誤差情報制御部２５４を制御するようにしてもよい。また、通常、検波部１６は、ＩＱ信号がＢＰＳＫ変調信号であるか否かを判定するので、その判定結果を用いるようにしてもよい。
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る振幅・直交度誤差補償部３１５の構成例を示すブロック図である。振幅・直交度誤差補償部３１５は、図１の復調装置において、振幅・直交度誤差補償部１５に代えて用いられる。図１３の振幅・直交度誤差補償部３１５は、図３の振幅・直交度誤差補償部１５において、振幅誤差検出部３０及び直交度誤差検出部５０に代えて、振幅誤差検出部３３０及び直交度誤差検出部３５０をそれぞれ備えたものである。その他の構成要素については、第１の実施形態において説明したものと同様であるので、同一の参照番号を付してその説明を省略する。
図１４は、図１３の直交度誤差検出部３５０の構成例を示すブロック図である。直交度誤差検出部３５０は、電力計算部３５１，３５９と、符号決定部３５２と、ＬＰＦ３５５と、象限判定部３５６と、平均化部３５７と、差分器３５８とを備えている。
電力計算部３５１，３５９は、図９の電力計算部５１と同様に構成されている。電力計算部３５９は、同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’のそれぞれの電力値を求めて加算し、電力値ＰＡとして平均化部３５７に出力する。平均化部３５７は、電力値ＰＡを平均化して、得られた平均電力ＰＶを差分器３５８に出力する。電力計算部３５１は、同相成分Ｉ”及び直交成分Ｑ”のそれぞれの電力値を求めて加算し、電力値ＰＢとして差分器３５８に出力する。差分器３５８は、平均電力ＰＶから電力値ＰＢを減算して、その結果を電力差分ＰＤとして符号決定部３５２に出力する。
象限判定部３５６は、同相成分Ｉ”の符号ビットと直交成分Ｑ”の符号ビットとの排他的論理和を求め、象限判定信号として符号決定部３５２に出力する。符号決定部３５２は、図９の符号決定部５２とほぼ同様に構成されている。符号決定部３５２は、象限判定部３５６から出力される象限判定信号が「１」の時には、電力差分ＰＤを選択し、象限判定信号が「０」の時には、符号が反転された電力差分ＰＤを選択して、ＬＰＦ３５５に出力する。ＬＰＦ３５５は、図４のＬＰＦ３５と同様に構成されており、符号決定部３５２の出力をゲイン調整後に累積加算し、得られた直交度誤差情報ψを出力する。
図１５は、同相成分と直交成分との間に直交度誤差がある場合に、ＩＱ信号の平均振幅の例を、軌跡として模式的にＩ−Ｑ平面上において示す図である。同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との間の位相差が９０度よりも大きい場合には、これらを成分として有するＩＱ信号の平均振幅は、図１５の楕円ＳＰで表される。真円Ｓの半径は、このＩＱ信号の平均電力ＰＶの２乗根である。
図１６（ａ），（ｂ）は、ＩＱ信号の平均振幅と電力差分ＰＤの符号との関係をＩ−Ｑ平面上において示す模式図である。図１６（ａ），（ｂ）は、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”との間の位相差が、９０度よりも大きい場合、及び９０度よりも小さい場合についてそれぞれ示している。
平均電力ＰＶは一定と考えられるので、平均電力ＰＶから電力値ＰＢを減算して得られる電力差分ＰＤの符号は、真円Ｓと楕円ＳＰとの間の関係で決まる。すなわち、図１６（ａ）の場合には、電力差分ＰＤの値は、領域Ａ（第１及び第３象限）ではほぼ正の値となり、領域Ｂ（第２及び第４象限）ではほぼ負の値となる。
したがって、直交度誤差検出部３５０は、ＩＱ信号の信号点が第１及び第３象限にあるときには、電力差分ＰＤの符号を反転して積分し、信号点が第２及び第４象限にあるときには、電力差分ＰＤをそのまま積分する。積分される電力差分ＰＤの符号をほぼ負に揃えるようにするので、直交度誤差検出部３５０は、直交度が高くなる方向に収束する直交度誤差情報を出力する。
また、図１６（ｂ）の場合には、電力差分ＰＤの値は、領域Ａ（第１及び第３象限）ではほぼ負の値となり、領域Ｂ（第２及び第４象限）ではほぼ正の値となる。直交度誤差検出部３５０は、この場合においても、ＩＱ信号の信号点が第１及び第３象限にあるときには、電力差分ＰＤの符号を反転して積分し、信号点が第２及び第４象限にあるときには、電力差分ＰＤをそのまま積分する。積分される電力差分ＰＤの符号をほぼ正に揃えるようにするので、直交度誤差検出部３５０は、直交度が高くなる方向に収束する直交度誤差情報を出力する。
図１７は、図１３の振幅誤差検出部３３０の構成例を示すブロック図である。振幅誤差検出部３３０は、電力計算部３３１，３３９と、符号決定部３３２と、ＬＰＦ３３５と、領域判定部３３６と、平均化部３３７と、差分器３３８とを備えている。
電力計算部３３１，３３９は、図９の電力計算部５１と同様に構成されている。電力計算部３３９は、振幅補正前のＩＱ信号の同相成分Ｉ及び直交成分Ｑのそれぞれの電力値を求めて加算し、電力値ＰＡＡとして平均化部３３７に出力する。平均化部３３７は、電力値ＰＡＡを平均化して、得られた平均電力ＰＶＡを差分器３３８に出力する。電力計算部３３１は、同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’のそれぞれの電力値を求めて加算し、電力値ＰＢＡとして差分器３３８に出力する。差分器３３８は、平均電力ＰＶＡから電力値ＰＢＡを減算して、その結果を電力差分ＰＤＡとして符号決定部３３２に出力する。
領域判定部３３６は、同相成分Ｉ’の絶対値が直交成分Ｑ’の絶対値よりも大きい時には「１」を、直交成分Ｑ’の絶対値が同相成分Ｉ’の絶対値よりも大きい時には「０」を、領域判定信号として符号決定部３３２に出力する。符号決定部３３２は、図９の符号決定部５２とほぼ同様に構成されている。符号決定部３３２は、領域判定信号が「０」の時は、電力差分ＰＤＡの符号を反転して、領域判定信号が「１」の時は、電力差分ＰＤＡの符号を変えずに、ＬＰＦ３３５に出力する。ＬＰＦ３３５は、符号決定部３３２の出力を積分、すなわち、ゲイン調整後に累積加算し、その結果を同相振幅誤差倍率αとして出力する。
図１８（ａ），（ｂ）は、ＩＱ信号の平均振幅と電力差分ＰＤＡの符号との関係をＩ−Ｑ平面上において示す模式図である。図１８（ａ）は、同相成分Ｉ’の振幅が直交成分Ｑ’の振幅よりも大きい場合について、図１８（ｂ）は、直交成分Ｑ’の振幅が同相成分Ｉ’の振幅よりも大きい場合について示している。
同相成分Ｉ’の振幅が直交成分Ｑ’の振幅よりも大きい場合には、これらを成分として有するＩＱ信号の平均振幅は、図１８（ａ），（ｂ）の楕円ＳＧで表される。図１８（ａ），（ｂ）の真円Ｓの半径は、このＩＱ信号の平均電力ＰＶＡの２乗根である。
平均電力ＰＶＡは一定と考えられるので、平均電力ＰＶＡから電力値ＰＢＡを減算して得られる電力差分ＰＤＡの符号は、真円Ｓと楕円ＳＧとの間の関係で決まる。すなわち、図１８（ａ）の場合には、電力差分ＰＤＡの値は、領域Ａ（｜Ｉ｜＞｜Ｑ｜である領域）ではほぼ負の値となり、領域Ｂ（｜Ｑ｜＞｜Ｉ｜である領域）ではほぼ正の値となる。
したがって、ＩＱ信号の信号点が｜Ｉ｜＞｜Ｑ｜である領域にあるときには、領域判定部３３６が領域判定信号として「１」を出力するので、振幅誤差検出部３３０は電力差分ＰＤＡをそのまま積分し、信号点が｜Ｑ｜＞｜Ｉ｜である領域にあるときには、領域判定部３３６が領域判定信号として「０」を出力するので、振幅誤差検出部３３０は電力差分ＰＤＡの符号を反転して積分する。積分される電力差分ＰＤＡの符号をほぼ負に揃えるようにするので、振幅誤差検出部３３０は、同相成分Ｉ’の振幅と直交成分Ｑ’の振幅との差が小さくなるように、同相振幅誤差倍率αを出力する。
また、図１８（ｂ）の場合には、電力差分ＰＤＡの値は、領域Ａ（｜Ｉ｜＞｜Ｑ｜である領域）ではほぼ正の値となり、領域Ｂ（｜Ｑ｜＞｜Ｉ｜である領域）ではほぼ負の値となる。振幅誤差検出部３３０は、この場合においても、ＩＱ信号の信号点が｜Ｉ｜＞｜Ｑ｜である領域にあるときには、電力差分ＰＤＡをそのまま積分し、信号点が｜Ｑ｜＞｜Ｉ｜である領域にあるときには、電力差分ＰＤＡの符号を反転して積分する。積分される電力差分ＰＤＡの符号をほぼ正に揃えるようにするので、振幅誤差検出部３３０は、同相成分Ｉ’の振幅と直交成分Ｑ’の振幅との差が小さくなるように、同相振幅誤差倍率αを出力する。
図１９は、直交度誤差及び振幅誤差を検出する際に、判定する必要がある領域を示す図である。図１９（ａ）は直交度誤差検出に関して、図１９（ｂ）は振幅誤差検出に関して示している。振幅誤差検出の際には、図１９（ｂ）の全体を４５度回転させ、図１９（ｂ）の領域を判定する代わりに、図１９（ａ）のように象限の判定をするようにしてもよい。
図２０は、図１７の振幅・直交度誤差補償部の変形例の構成を示すブロック図である。図２０の振幅・直交度誤差補償部４１５は、図１３の振幅・直交度誤差補償部３１５において、振幅誤差検出部３３０に、同相成分Ｉ’及び直交成分Ｑ’に代えて同相成分Ｉ”及び直交成分Ｑ”を与えるようにしたものである。その他の点は、振幅・直交度誤差補償部３１５と同様である。
振幅・直交度誤差補償部４１５においては、図１４の電力計算部３５１と、図１７の電力計算部３３１とには、同じ信号が入力されるので、電力計算部３５１と電力計算部３３１とを共用するようにしてもよい。すなわち、振幅・直交度誤差補償部４１５が、電力計算部３５１及び３３１のうちの一方のみを備えるようにし、その出力を差分器３３８及び３５８に与えるようにしてもよい。
また、振幅補正部４０の入力電力と出力電力とは等しいので、電力計算部３５９と電力計算部３３９とを共用するようにしてもよく、更に平均化部３５７と平均化部３３７との共用化、差分器３５８と差分器３３８との共用化を図るようにしてもよい。
また、ＩＱ信号の平均電力ＰＡ，ＰＡＡが基準電力Ｐ’として予め既知である場合には、電力計算部３５９，３３９、及び平均化部３５７，３３７を備えないようにし、かつ、基準電力Ｐ’を差分器３５８及び３３８に与えるようにしてもよい。
以上説明したように、本発明は、誤動作を起すことなく、正確に振幅・直交度誤差補正を行うことができるので、デジタル変調された信号を復調する復調装置等について有用である。
本発明の第１の実施形態に係る復調装置のブロック図である。 アナログ直交検波部から出力されるＩＱ信号の平均振幅の例を、軌跡として模式的にＩ−Ｑ平面上において示す図である。 図１の振幅・直交度誤差補償部の構成例を示すブロック図である。 図３の振幅誤差検出部の構成例を示すブロック図である。 ＢＰＳＫ変調信号受信時であって、直交検波して得られたＩＱ信号が搬送波に対して周波数オフセットを持っている場合に、ＩＱ信号の信号点の分布をＩ−Ｑ平面上で示した模式図である。 ＢＰＳＫ変調信号受信時であって、直交検波して得られたＩＱ信号が搬送波に対して周波数オフセットを持っていない場合に、ＩＱ信号の信号点の分布をＩ−Ｑ平面上で示した模式図である。 図３の振幅補正部の構成例を示すブロック図である。 同相成分と直交成分との間に振幅誤差がある場合に、ＩＱ信号の平均振幅の例を、軌跡として模式的にＩ−Ｑ平面上において示す図である。 図３の直交度誤差検出部の構成例を示すブロック図である。 図３の直交度補正部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る振幅・直交度誤差補償部の構成例を示すブロック図である。 図１１の直交度誤差検出部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る振幅・直交度誤差補償部の構成例を示すブロック図である。 図１３の直交度誤差検出部の構成例を示すブロック図である。 同相成分と直交成分との間に直交度誤差がある場合に、ＩＱ信号の平均振幅の例を、軌跡として模式的にＩ−Ｑ平面上において示す図である。 ＩＱ信号の平均振幅と電力差分ＰＤの符号との関係をＩ−Ｑ平面上において示す模式図である。 図１３の振幅誤差検出部の構成例を示すブロック図である。 ＩＱ信号の平均振幅と電力差分ＰＤＡの符号との関係をＩ−Ｑ平面上において示す模式図である。 直交度誤差及び振幅誤差を検出する際に、判定する必要がある領域を示す図である。 図１７の振幅・直交度誤差補償部の変形例の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１５，２１５，３１５，４１５ 振幅・直交度誤差補償部
３０，３３０ 振幅誤差検出部
３１ 電力差分算出部
３３，５３ 回転検出部
３４，５４，２５４ 誤差情報制御部
３５，５５，２５５，３３５，３５５ ローパスフィルタ（平滑化部）
４０ 振幅補正部
５０，２５０，３５０ 直交度誤差検出部
５１，３３１，３３９，３５１，３５９ 電力計算部
５２，３３２，３５２ 符号決定部
５６，３５６ 象限判定部
６０ 直交度補正部
７０ 周波数オフセット検出器
２５１ 乗算器
３３６ 領域判定部
３３７，３５７ 平均化部
３３８，３５８ 差分器

Claims (4)

  1. 直交検波されて得られた複素信号の同相成分と直交成分とに対して、振幅誤差情報に基づいて振幅補正を行い、得られた振幅補正後の複素信号を出力する振幅補正部と、
    前記振幅補正後の複素信号の同相成分の振幅と直交成分の振幅とに応じて前記振幅誤差情報を求める振幅誤差検出部とを備え、
    前記振幅誤差検出部は、
    前記振幅補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の電力の差を電力誤差として求める電力差分算出部と、
    前記振幅補正後の複素信号の信号点の回転を検出し、その結果を回転検出信号として出力する回転検出部と、
    前記信号点の回転が検出されたことを前記回転検出信号が示す場合には、前記電力誤差を出力し、前記信号点の回転が検出されなかったことを前記回転検出信号が示す場合には、０を出力する誤差情報制御部と、
    前記誤差情報制御部の出力を平滑化し、前記振幅誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである
    振幅誤差補償装置。
  2. 請求項１に記載の振幅誤差補償装置において、
    前記振幅補正部は、
    前記直交検波されて得られた複素信号の電力と前記振幅補正後の複素信号の電力とが等しくなるように、前記振幅補正を行うものである
    ことを特徴とする振幅誤差補償装置。
  3. 請求項２に記載の振幅誤差補償装置において、
    前記振幅補正部は、
    前記直交検波されて得られた複素信号の同相成分及び直交成分のうち、一方に前記振幅誤差情報を乗じ、他方に前記振幅誤差情報を所定の関係に従って変換して得られた値を乗じて、前記振幅補正を行うものである
    ことを特徴とする振幅誤差補償装置。
  4. 直交検波されて得られた複素信号に対して、直交度誤差情報に基づいて直交度補正を行い、得られた直交度補正後の複素信号を出力する直交度補正部と、
    前記直交度補正後の複素信号の同相成分と直交成分との間の直交度誤差を求めて、前記直交度誤差情報として出力する直交度誤差検出部とを備え、
    前記直交度誤差検出部は、
    前記直交度補正後の複素信号の電力を求める電力計算部と、
    前記直交度補正後の複素信号の信号点が、Ｉ−Ｑ平面上におけるいずれの象限に属するかを判定し、その結果を象限判定信号として出力する象限判定部と、
    前記象限判定信号に従って、前記電力又は符号を反転した前記電力の値を電力誤差として出力する符号決定部と、
    前記直交度補正後の複素信号の信号点の回転を検出し、その結果を回転検出信号として出力する回転検出部と、
    前記信号点の回転が検出されたことを前記回転検出信号が示す場合には、前記電力誤差を出力し、前記信号点の回転が検出されないことを前記回転検出信号が示す場合には、０を出力する誤差情報制御部と、
    前記誤差情報制御部の出力を平滑化し、前記直交度誤差情報として出力する平滑化部とを備えるものである
    直交度誤差補償装置。
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