JPH11331299A - ６４ｑａｍ、２５６ｑａｍ変調解析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ６４ＱＡＭ変調の解析を可能とする。 【解決手段】 入力信号のベースバンドＩ，Ｑ信号の振
幅の最大値と最小値を検索し（Ｓ５）、その最小値を、
６４ＱＡＭ信号空間で取り得る第１乃至第９振幅の最小
値と一致するように利得を決定し（Ｓ６）、その利得を
各シンボル点列に乗算し（Ｓ７）、そのシンボル点列を
πｉ／２５６ｒａｄずつ位相回転させ、理想シンボル点
列を作り（Ｓ１０）、これとそのもとの入力シンボル点
列との相互相関を求め、πｉ／２５６がπ／４になるま
で行い、最小値を２番目の規格値と一致させるように利
得を決め（Ｓ１５）、その利得を最大値に乗算したもの
が、規格の最大値に所定値を加えたものより大かを判定
し（Ｓ１７）、大であればその時の位相回転を入力シン
ボルに与えて周波数誤差を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は６４ＱＡＭ変調、
２５６ＱＡＭ変調の変調解析を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の技術を示す。入力端子１１
からの入力信号はダウンコンバータ１２において、局部
発信器１３からの局部信号により中間周波信号に変換さ
れる。この中間周波信号の中間周波数は、後段のＡＤ変
換器での変換可能な周波数であり、かつ変調信号の変調
帯域をもつものである。この中間周波信号は帯域通過フ
ィルタ１４により、次段のＡＤ変換器１５でアリアジン
グが生じないように帯域制限されて、ＡＤ変換器１５で
デジタル信号に変換され、このデジタル信号はローカル
信号発生器１６からの余弦波と正弦波のデジタルローカ
ル信号と乗算器１７，１８で乗算され、更に低域通過フ
ィルタ２１，２２に通されてベースバンド信号、いわゆ
るＩ，Ｑ信号に変換される。なお正弦波のローカル信号
は移相器１９により余弦波のローカル信号が９０度移相
されて得られる。このデジタル信号処理部分はソフトウ
エア処理、又はハードウエア処理の何れかで行われる。
このようにして行われたベースバンドのＩ，Ｑ信号はＤ
ＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などよりなる変調
解析部２３で、周波数誤差推定、変調精度などの変調解
析が行われる。この変調解析部２３の具体的手法は例え
ば１９９３年２月１６日発行米国特許第５，１８７，７
１９号明細書、特に第１５図を参照しての説明に示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】変調解析を正しく行う
ためには、ローカル信号発生器１６のローカル信号が、
送信信号における直交変調の際のローカル信号と位相を
同期させる必要がある。受信信号がシンクワードのよう
な既知のデータパターンによる変調であれば、この既知
データパターンを頼りに、受信側のローカル信号の位相
を送信側のそれに同期させることができる。しかし計測
器の場合は一般にそのデータパターンが解っていない場
合があり、そのような場合にも測定ができることが要求
される。

【０００４】また変調解析を行う場合、受信信号を復調
して、復調データから理想変調信号を作成する必要があ
る。ＱＰＳＫ変調の場合、シンボル点がとり得る位相
は、図４Ａに示すように、４５°、１３５°、−４５
°、−１３５°の４通りしかないので、最初の受信シン
ボル点を強制的に、この４点のうちどれかに合わせ込む
ことによって、理想変調信号は作成できる。送信パター
ンと復調パターンが一致していない場合でも、変調解析
は可能である。

【０００５】ローカル信号の位相が送信側のそれと一致
していないと、シンボル点の位相が例えば図４Ｂに示す
ようにずれてしまう。ＱＰＳＫ変調の場合は、シンボル
点がとり得る位相は図４Ａに示したように、４つの位相
しかないから最初の受信シンボル点を、図４Ａの１つに
合わせ込むことにより図４Ａに示した信号点配置になる
ため、理想変調信号を作成することができる。更に、Ｑ
ＰＳＫ変調の場合は、シンボル点の位相情報のみで復調
することができ、振幅情報は無視でき、振幅情報の合わ
せ込みを行う必要がない。

【０００６】しかし、６４ＱＡＭ変調の信号空間は図５
Ａに示すように定義されている。送信側と受信側とのロ
ーカル信号の位相だけがずれても、例えば図５Ｂに示す
ようになる。この時、受信側では、位相のみずれている
のか振幅もずれているのか、不明である上に、位相のみ
ずれていると仮定しても、そのずれ量がわからないと、
ただその最初の受信シンボルの振幅から、その振幅でと
り得るいずれかの位相に合わせただけでは、図５Ａの信
号点配置となる場合の方が少なく、復調をすることがで
きない。

【０００７】６４ＱＡＭ変調ではシンボル点の位相情報
のみならず、振幅情報も復調に必要となるため、受信信
号が既知のデータパターンをもつものでないと、変調解
析を行うことが困難であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、入力
信号のシンボル点における振幅の最大値と最小値を検出
し、その検出した最小値（又は最大値）と規定値とから
利得を決定し、その利得を入力信号のシンボル点の振幅
に乗算し、その利得が乗算された入力信号のシンボル点
列の位相を所定量回転させ、その位相回転された入力信
号のシンボル点列を復調して、理想シンボル点列を求
め、その理想シンボル点列と、位相回転された入力信号
のシンボル点列と相互相関を求め、所定量の位相回転が
π／４ラジアンになるまで、シンボル点の位相回転と、
理想シンボル点列の生成と、相互相関を求めることを繰
返す。

【０００９】入力信号中に、６４ＱＡＭ又は２５６ＱＡ
Ｍの信号空間における最小値（又は最大値）が含まれて
いない場合があるから、検出した最小値（又は最大値）
と信号空間から求まる規定振幅の最小値（最大値）から
２番目の規定値とから利得を求め、この利得を検出した
最大値（又は最小値）に対し乗算し、その乗算値が（最
大値（又は最小値）＋許容値）を越えないか、つまりし
きい値を越えないかを調べ、しきい値を越えていれば、
相互相関値が最大と対応する位相と利得を用いて周波数
誤差の推定を行う。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施例を図面を参照し
て説明する。図１にこの発明の機能構成例を示す。図４
で述べたように入力信号は中間周波信号とされ、かつデ
ジタルデータとされた信号がメモリ３１に記憶される。
このデジタル値とされ、かつ中間周波とされた入力信号
は、メモリ３１から取出され（図２、Ｓ１）、ローカル
信号発生器１６からのローカル信号により直交検波部３
２で直交検波され、ベースバンド信号のＩ，Ｑ信号が得
られる（Ｓ２）。直交検波部３２は図３に示した乗算器
１７，１８、移相器１９、低域通過フィルタ２１，２２
にて構成される。

【００１１】このＩ，Ｑ信号はクロック遅延検出部３３
でクロック遅延が検出され、つまり、デジタル信号のサ
ンプリング点と、入力信号の変調信号のシンボル点との
ずれが検出され（Ｓ３）、その検出したクロック遅延が
クロック遅延補正部３４で、Ｉ，Ｑ信号に対して補正さ
れ、サンプリング点と、シンボル点とが一致させられる
（Ｓ４）。クロック遅延検出、クロック遅延補正の各手
法は例えば前記米国特許明細書の第１５図中のクロック
遅延推定部６３とリサンプラ６４に説明されている。

【００１２】クロック遅延補正がなされたＩ，Ｑ信号の
各シンボル点の振幅を調べ、その最大値と最小値が最大
値・最小値探索部３５で探索される（Ｓ５）。その探索
された最小値が、規格化された６４ＱＡＭ信号がとりう
る振幅のもっとも小さい値になるように利得が利得決定
部３６で決定される（Ｓ６）。つまり６４ＱＡＭ信号の
信号空間の０からπ／２ラジアンを示せば、図４Ｃに示
すようになり、これより６４ＱＡＭ信号の全シンボルは
図４Ｃ中に示す最小の１番目から最大の９番目の何れか
の振幅をとることになる。この９つの振幅は規格で決め
られている。よって入力信号のシンボル点の最小振幅
が、この規格化された１番目（最小）の振幅と一致する
ような利得を決定すればよい。

【００１３】この決定された利得がクロック遅延補正さ
れた入力シンボル列に対し利得乗算部３７で乗算される
（Ｓ７）。パラメータｉが０に初期化され（Ｓ８）、利
得乗算された入力シンボル点列がπｉ／２５６ｒａｄだ
け位相回転部３９で位相回転される（Ｓ９）。この位相
回転された入力シンボル点列が理想シンボル生成部４１
で復調されて、その復調データにもとづき、理想シンボ
ル点列が生成される（Ｓ１０）。その理想シンボル点列
と、位相回転部３９からの入力シンボル点列との相互相
関が相関計算部４２で計算される（Ｓ１１）。その各回
転位相πｉ／２５６ｒａｄと相互相関値と利得との関係
が制御部４３内の記憶部４４に記憶される。

【００１４】次にステップＳ９での位相回転がπ／４ｒ
ａｄになったか制御部４３内の判定部４５で判定される
（Ｓ１２）。つまり図４Ｃの信号空間の信号点から、信
号点の何れかをπ／４の整数倍だけ回転すれば、他の全
ての信号点を表わすことができる。位相回転の単位π／
２５６は実験により適当に決める。この値をπ／２５６
より小さくすると計算量が多くなり、π／２５６より大
きくすると、入力シンボル点列を正しく復調することが
できないことがある。この位相回転πｉ／２５６の指定
は制御部４３中の回転位相決定部４６で行う。

【００１５】ステップＳ１２でπｉ／２５６＝π／４と
判定されないとｉを＋１してステップＳ９に戻る（Ｓ１
３）。従って、入力シンボルに対するπｉ／２５６の位
相回転と、理想シンボル点列の生成と、これら位相回転
入力シンボル点列との相互相関の計算が繰返される。π
ｉ／２５６＝π／４になると、パラメータｊが＋１され
る（ｊは予め１に初期化されている）（Ｓ１４）。最大
値・最小値探索部３５で探索した最小値を、信号空間で
信号点がとり得る振幅中のｊ＝２番目の振幅と一致する
ように利得を利得決定部３６で決定する（Ｓ１５）。

【００１６】この決定された利得を、探索した最大振幅
に乗算し（Ｓ１６）、その利得乗算した最大振幅が、規
格振幅の最大値つまりｊ＝９番目の振幅にあるマージン
を加えたもの、つまりしきい値より大であるかを判定す
る（Ｓ１７）。もし、探索最小値が規格振幅の最小値ｊ
＝１と対応し、探索最大値が規格振幅の最大値ｊ＝９の
値と対応していれば、ステップＳ１７は、しきい値より
大と判定される。ステップＳ１５の利得決定、ステップ
Ｓ１６の利得乗算、ステップＳ１７の判定などは制御部
４３により行われる。

【００１７】ステップＳ１７の判定がしきい値以下であ
れば、ステップＳ７に戻る。この際用いる利得はステッ
プＳ１６で求めたものを用いる。つまり、入力シンボル
点列中に、規格振幅のｊ＝１と対応するものがなったと
判定され、最小値がｊ＝２の規格振幅と一致するように
利得が決定され、その利得が入力シンボル点列に乗算さ
れ、これに対するπｉ／２５６の位相回転が行われ、同
様のことが行われる。

【００１８】探索最大値が規格振幅最大値ｊ＝９番目と
対応するものがない場合は、探索最小値が対応規格値振
幅と一致しても、ステップＳ１７でしきい値を越えない
が、ｊが＋１されてステップＳ１４〜Ｓ１７が繰返さ
れ、探索最小値と対応する規格振幅よりも大きいものと
一致するように利得が決定され、つまり大きな利得を探
索最大値に乗算するようになり、ステップＳ１７でしき
い値を越える状態になる。

【００１９】ステップＳ１７でしきい値を越えると、そ
の時得られた記憶部４４内の相互相関値の最大となった
時の、回転位相と利得を求め（Ｓ１８）、これより周波
数誤差推定部４７で周波数誤差を推定し（Ｓ１９）、そ
の推定周波数誤差がクロック遅延補正部３４よりの遅延
補正されたシンボル点列に対し、周波数誤差補正部４８
で行われ（Ｓ２０）、その周波数誤差補正されたシンボ
ル点列を用いて変調精度計算部４９で、変調精度が計算
され（Ｓ２１）、表示部５１に表示される。

【００２０】制御部４３は各部を動作させたり、各種判
定演算などを行うと共に、第１〜第９番目の規格振幅を
記憶部５２内にもつなど、所要データの記憶、その読出
しを行う。上述において、ステップＳ６で探索最小値
を、規格最小振幅に一致させるように利得を決定した
が、探索最大値を、規格最大振幅に一致させるようにし
てもよい。この場合は、規格最大振幅をｊ＝１番目と
し、最小振幅をｊ＝９番目とし、ステップＳ１５では探
索最大値がｊ番目の規格振幅となるように利得を決定
し、その利得をステップＳ１６では探索最小値に乗算
し、ステップＳ１７では最小規格振幅にマージンを引い
たものをしきい値とし、そのしきい値以下になると、ス
テップＳ１８に移り、しきい値以下でなければステップ
Ｓ７に移るようにすればよい。

【００２１】位相回転部３９で入力シンボル点列に対し
て位相回転を行うかわりに、ローカル信号発生器１６の
ローカル信号に対し位相回転を行ってもよい。また周波
数誤差補正部４８へ供給する入力シンボル点列は、前記
ローカル信号の初期位相を、前記相互相関が最大の時の
回転位相とする。図１に示した構成は機能構成であり、
これらをコンピュータにより実行させることもできる。
上述ではこの発明を６４ＱＡＭ信号に適用したが、２５
６ＱＡＭ信号に対しても適用できる。この場合の、信号
空間でのシンボル点がとり得る振幅は３２通りとなる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば信号
空間内で取り得る振幅値が予め決められた限られた値で
あることに着目し、入力シンボル点列の最大値と最小値
を探し、その一方を基準として、規格振幅に対する利得
を求め、また、各シンボルを正しく復調できる程に実験
的に決められた単位位相ずつの回転を与えて、最大π／
４の回転を与えることにより、理想シンボル点列を求
め、これともとの入力シンボル点列との相互相関を求め
ることにより、入力シンボル点列の利得と、位相を求め
ることができ、６４ＱＡＭ信号、２５６ＱＡＭ信号の変
調精度解析を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を適用した変調解析装置の機
能構成例を示すブロック図。

【図２】この発明の実施例における処理手順を示す流れ
図。

【図３】従来の変調解析の一般的機能構成例を示すブロ
ック図。

【図４】Ａ及びＢはＱＰＳＫ信号の信号空間を示す図、
Ｃは６４ＱＡＭ信号のシンボル点のとり得る振幅を示す
図である。

【図５】Ａは６４ＱＡＭ変調の信号空間を示す図、Ｂは
その位相回転された図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を復号し、その理想シンボル点
   を推定し、その理想シンボル点列を生成し、その理想シ
   ンボル点列と上記入力信号とから周波数誤差を推定する
   変調解析方法において、 上記入力信号のシンボル点における振幅の最大値、最小
   値を検出する第１過程と、 上記検出した最大値又は最小値と規定値とから利得を決
   定する第２過程と、 上記決定された利得を上記入力信号のシンボル点の振幅
   に乗算する第３過程と、 利得が乗算された入力信号のシンボル点列の位相を所定
   量回転させる第４過程と、 上記位相回転された入力信号のシンボル点列を復調し
   て、理想シンボル点列を生成する第５過程と、 上記理想シンボル点列と位相回転された入力信号シンボ
   ル点列との相互相関を求める第６過程と、 上記所定量の位相回転がπ／４ラジアンになるまで上記
   第４過程乃至第６過程を繰返す第７過程と、 上記相互相関の最大値を求め、その時の利得と、位相を
   上記周波数誤差の推定に用いる第８過程とを有すること
   を特徴とする６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ変調解析方法。
2. 【請求項２】 上記第７過程の後、上記第２過程で利得
   決定に用いた規定値に対し、次に小さい又は大きい規定
   値を用いて、上記最大値又は最小値とを用いて利得を決
   定する第９過程と、 上記第９過程で決定された利得を、上記最小値又は最大
   値を乗算する第１０過程と、 上記第１０過程の乗算結果がしきい値より大であるか判
   定し、小であれば上記第３過程に戻り、その際の利得と
   して上記第９過程で求めたものを用い、判定が大であれ
   ば上記第８過程に移る第１１過程とを有することを特徴
   とする請求項１記載の６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ変調解
   析方法。