復調器及び復調方法
【課題】計算量を減少させることができる復調器及び復調方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる復調器は、搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルの復調を行う復調器である。この復調器は、受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算して受信シンボル振幅値を算出する振幅値算出部１０を備えている。さらに、復調器は、振幅値算出部１０が算出した受信シンボル振幅値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて受信シンボルを復調する復調部２０と、を備えるものである。
【解決手段】本発明にかかる復調器は、搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルの復調を行う復調器である。この復調器は、受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算して受信シンボル振幅値を算出する振幅値算出部１０を備えている。さらに、復調器は、振幅値算出部１０が算出した受信シンボル振幅値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて受信シンボルを復調する復調部２０と、を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は復調器及び復調方法に関し、特に異なる振幅値を有する受信シンボルを用いた復調器及び復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信用ＩＣ（Integrated Circuit）は、アナログ・デジタル混載化が進んでいる。通信用ＩＣは、アナログ信号に対して実行していた信号処理をＡＤＣ（Analog to Digital Converter）より出力されたデジタル信号に対して信号処理する方向へ移行している。デジタル信号処理への移行は、プロセスを微細化することにより、チップ面積が小さくなりコストの低減が図れる点やチップ面積を変えずに、より多くの機能を搭載した通信用ＩＣが開発できるという利点がある。しかし、デジタル信号処理がアナログ信号処理と同等の信号処理を行うためには、標本化する範囲を細かく設定し、量子化ビット数を大きくすることにより、量子化雑音を低減する必要がある。一般的に、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）復調器には、複素数信号を二乗演算回路と平方根演算回路により振幅を計算する回路が使用されている。しかし、二乗演算回路と平方根演算回路により振幅を計算する回路は、ビット幅の大きい演算回路をデジタル回路により構成すると回路規模が大きくなりチップ面積の増加に繋がる。そのため、二乗演算回路と平方根演算回路を用いない、回路規模が小さいＡＳＫ復調器の要求が高まってきた。
【０００３】
特許文献１には、二乗演算回路と平方根演算回路を用いずに検波できる復調器の例が開示されている。図４は、特許文献１に記載された復調処理における受信シンボルの角度領域を示し、推定シンボル差平面において推定シンボル差領域を２つに分割した例を示している。推定シンボル差平面のＸ軸８０１を横軸に、推定シンボル差平面のＹ軸８０２を縦軸に示している。
【０００４】
推定シンボル差平面上における位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）の角度θを用いて示されるｔａｎθは、Ｙ／Ｘであることから、ベクトル（Ｘ，Ｙ）が上記の二つの角度領域のどちらに属するかは、例えば、Ｙ／Ｘ＜１／２なる条件式を満たすか否かを判定する。判定の結果、この条件式を満たす場合には、位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）は角度領域１２０に属し、満たさない場合は、位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）は角度領域１１０に属するとみなすことができる。
【０００５】
図４において定義した角度領域１１０、１２０のそれぞれについて、推定シンボル差列ベクトルの各要素の絶対値を求めるための近似関数Ｆ（ｔ）を以下の式（１）及び式（２）により決定する。ｒは正の定数を示す。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
ｔは推定シンボル差領域１００を分割した角度領域の識別番号とすると（このケースにおいては１又は２）、式１で示した近似式関数Ｆ（ｔ）に用いる定数α（ｔ）、β（ｔ）を決定するために、ａｒｃｔａｎ（β（ｔ）／α（ｔ））が角度領域ｔの角度範囲に含まれ、かつ、式２を満たすように定数α（ｔ）、β（ｔ）を選定する。例えば、ａｒｃｔａｎ（β（ｔ）／α（ｔ））が角度領域ｔの中央角度に近い値で、かつ、α（ｔ）2＋β（ｔ）2の値が"１．３２"に近い値になるようにα（ｔ）、β（ｔ）を選定すると、図５で示される値になる。図５は、背景技術における角度領域分割例において使用する近似定数の例である。また、α（ｔ）、β（ｔ）の値は、１／２ｎの加減算で表せる値とする。これにより、近似式Ｆ（ｔ）＝α（ｔ）Ｘ＋β（ｔ）Ｙを求めるための回路を、ビットシフト回路と加算器との組み合わせによる単純な回路により構成できる。
【０００９】
図６は、角度領域分割の例に対応する回路構成例である。絶対値抽出部４１０は推定シンボル差列ベクトルの各要素となる複素数ｚ＝ｘ＋ｙｉを入力すると、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ（ｚ）｜＝｜ｘ｜、および、複素数ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ（ｚ）｜＝｜ｙ｜を抽出して、それぞれを、最大値抽出部４２０および最小値抽出部４３０へ出力する。最大値抽出部４２０は、絶対値抽出部４１０において抽出された実数部の絶対値｜Ｒｅ（ｚ）｜＝｜ｘ｜、および、虚数部の絶対値｜Ｉｍ（ｚ）｜＝｜ｙ｜の内の最大値を抽出してＸとして領域選択部２１０および近似計算部３１０へ出力する。最小値抽出部４３０は、絶対値抽出部４１０において抽出された実数部の絶対値｜Ｒｅ（ｚ）｜＝｜ｘ｜、および、虚数部の絶対値｜Ｉｍ（ｚ）｜＝｜ｙ｜の内の最小値を抽出してＹとして領域選択部２１０および近似計算部３１０へ出力する。
【００１０】
領域選択部２１０においては、最大値抽出部４２０から出力されたＸは大小比較部２１１へ入力され、最小値抽出部４３０から出力されたＹは２倍回路２１３においてビットシフト処理により２倍にされて２Ｙとして大小比較部２１１へ入力される。大小比較部２１１は、最大値抽出部４２０から入力されたＸと、２倍回路２１３から入力された２Ｙとを比較して、その結果を角度領域選択部２１２へ通知する。角度領域選択部２１２は、大小比較部２１１から通知された比較結果を基に推定シンボル差平面上の位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）が位置する角度領域ｔを選択する。つまり、ｔ＝１の角度領域１１０の角度範囲は、ａｒｃｔａｎ（１／２）≦θ≦π／４であり、ｔ＝２の角度領域１２０の角度範囲は、０≦θ＜ａｒｃｔａｎ（１／２）である。従って、Ｙ／Ｘ＜１／２、つまり、２Ｙ＜Ｘの条件式を満たすならば角度領域１２０を選択し、満たさなければ角度領域１１０を選択する。そして選択された角度領域の番号ｔを、近似計算部３１０のセレクタ３１１へ通知する。
【００１１】
近似計算部３１０は、近似関数Ｆ（ｔ）を選択するためのセレクタ３１１と、入力された推定シンボル差平面上の位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）の座標値Ｘ、Ｙに対して近似定数α（ｔ）、β（ｔ）を乗算して加算する回路を含んでいる。セレクタ３１１は、角度領域選択部２１２から通知された角度領域番号ｔを基に、該当する角度領域の近似関数Ｆ（ｔ）を選択する。図５に示したように、α（１）＝７／８、α（２）＝９／８であり、α（ｔ）Ｘの乗算を行うために１／８回路３１２、加算器３１４、３１４ａが設けられる。１／８回路３１２は入力されたデータをビットシフトにより１／８倍する回路であり、加算器３１４、３１４ａは入力データの矢印に付加された"＋"、"−"の符号に従って、それぞれ、加算、減算を行う回路である。
【００１２】
例えば、α（１）はα（１）＝７／８＝１−１／８のように、２のべき乗の加減算として表現されるため、図５の近似計算部３１０に示されるような回路構成を用いて計算できる。他の近似定数についても２のべき乗の加減算として表現されるため、同様に回路を構成でき、その詳細な説明は割愛する。また、β（１）＝３／４、β（２）＝１／４であり、β（ｔ）Ｙの乗算を行うために、１／２回路３１３、３１３ａ、加算器３１４ｂが設けられる。１／２回路３１３、３１３ａは入力されたデータをビットシフトにより１／２倍する回路であり、加算器３１４ｂは入力データの矢印に付加された"＋"、"−"の符号に従って、それぞれ、加算、減算を行う回路である。β（ｔ）についても２のべき乗の加減算として表現されるため、図６の近似計算部３１０に示されるような回路構成を用いて計算できる。
【００１３】
上記のようにして近似計算されたα（ｔ）Ｘ、β（ｔ）Ｙの計算結果は、セレクタ３１１に出力される。セレクタ３１１は、出力されたα（ｔ）Ｘ、β（ｔ）Ｙの中から、角度領域選択部２１２から通知された角度領域番号ｔに対応するα（ｔ）Ｘ、β（ｔ）Ｙの値を選択して出力する。この結果より、領域毎に所定の近似定数α、βを選定して前記推定シンボル差ｚ＝ｘ＋ｙｉの絶対値｜ｚ｜をαＸ＋βＹの式で近似する検波回路を構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−８５３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に開示されている復調器は、復調精度を上げると回路規模が増大し、計算量が増大するという問題がある。特許文献１に開示されている復調器は、Ａを振幅、（Ｘ，Ｙ）を座標値とし、Ｘ＝ｃｏｓθ、Ｙ＝ｓｉｎθとすると、振幅Ａは式（３）より求められる。
【００１６】
【００１７】
また、以下の式（４）は、上記式（３）を近似的に示した式である。
【００１８】
【００１９】
αとβは、（Ｘ，Ｙ）の座標値が、図４の角度領域１１０の領域内である場合は、図５においてｔ＝１の場合のαとβとの値となり、角度領域１２０の領域内にある場合は、図５においてｔ＝２の場合のαとβとの値となる。図４より、座標値が角度領域１１０にある場合は、全て図５においてｔ＝１の場合のαとβとの値に近似され、座標値が角度領域１２０にある場合は、全て図５においてｔ＝２の場合のαとβとの値に近似される。つまり、図５に示されるように、（Ｘ，Ｙ）の座標の角度領域１１０では、ａｒｃＴａｎ（０．８５７１４）により角度が近似され、角度領域１２０ではａｒｃＴａｎ（０．２２２２）により角度が近似される。
【００２０】
次に、式（３）より、各角度領域において近似した角度を用いて計算した振幅と、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度を用いて計算した振幅との誤差を計算する。（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度をθとし、角度領域において判定した角度をθ＋Δθとする。ここで、Δθは、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度と角度領域において判定した角度との差とする。ΔＡは、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度を用いて計算した振幅と角度領域において判定した角度を用いて計算した振幅との差とする。ＡＳＫ復調における振幅の誤差は、式（５）で表され、前記振幅の誤差が復調精度となる。
【００２１】
【００２２】
式（５）より振幅の誤差ΔＡを小さくするには、角度との差Δθを小さくする必要がある。Δθは、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度と角度領域において判定した角度との差であるため、角度領域を細分化することにより、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度に近づけることが出来る。しかし、角度領域を細分化することは、図６の領域選択部２１０に、細分化された角度領域の数に応じて角度領域を判定する複数の回路が必要となり、近似計算部３１０も細分化された角度領域の数に応じたαとβとの近似値を計算する複数の演算回路が必要となるため、回路規模が増大し、計算量が増加するという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１の態様にかかる復調器は、搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルの復調を行う復調器であって、前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算して受信シンボル振幅値を算出する振幅値算出部と、前記振幅値算出部が算出した受信シンボル振幅値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて受信シンボルを復調する復調部と、を備えるものである。
【００２４】
このような復調器を用いることにより、受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算した受信シンボル振幅値を用いて受信シンボルの復調を行うことができるため、復調器で実行する計算量を減少させることができる。
【００２５】
本発明の第２の態様にかかる復調方法は、搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルを取得し、前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値を加算することにより受信シンボル振幅値を算出し、出力する復調信号の値に応じて異なる閾値を設定し、前記異なる閾値を用いて、前記受信シンボル振幅値の変化を検出し、前記検出結果に基づいて前記受信シンボルを復調するものである。
【００２６】
このような復調方法を用いることにより、受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算した受信シンボル振幅値を用いて受信シンボルの復調を行うことができるため、復調器で実行する計算量を減少させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、計算量を減少させることができる復調器及び復調方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１にかかる復調器の構成図である。
【図２】実施の形態１にかかる受信シンボル振幅値と閾値との関係を示した図である。
【図３】実施の形態１にかかる受信シンボル振幅値と閾値との関係を示した図である。
【図４】特許文献１にかかる受信シンボルの角度領域を示した図である。
【図５】特許文献１にかかる受信シンボルの搬送波の振幅値を算出するための近似値を示した図である。
【図６】特許文献１にかかる復調器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる復調器の構成例について説明する。復調器は、振幅値算出部１０と、復調部２０と、最大値判定回路３０と、最大値保持回路４０とを備えている。また、振幅値算出部１０は、絶対値抽出部１２と、加算部１４とを有している。復調部２０は、ヒステリシス閾値判定回路２２と、復調回路２４とを有している。
【００３０】
絶対値抽出部１２は、受信シンボルを複素平面を用いて示したｚ＝ｘ＋ｙｉを取得する。絶対値抽出部１２は、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜＝｜ｘ｜と、複素数ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜＝｜ｙ｜とを算出する。また、絶対値抽出部１２は、算出した実数部の絶対値｜Ｒｅ｜及び虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜の値を加算部１４へ出力する。
【００３１】
加算部１４は、絶対値抽出部１２から取得した複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜と虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜との値である｜ｘ｜と｜ｙ｜とを加算する。加算部１４は、｜ｘ｜と｜ｙ｜とを加算した値を受信シンボル振幅値として、ヒステリシス閾値判定回路２２及び最大値判定回路３０へ出力する。
【００３２】
最大値判定回路３０は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値の中から最大の値を示す受信シンボル振幅値を判定する。最大値となる受信シンボル振幅値を判定する方法として、例えば、最大値判定回路３０が一定期間のうちに加算部１４から取得する受信シンボル振幅値の中から最大の値を示す受信シンボル振幅値を判定する方法がある。
【００３３】
最大値保持回路４０は、最大値判定回路３０において最大の値を示す受信シンボル振幅値と判定された受信シンボル振幅値を保持する。最大値保持回路４０は、保持している最大受信シンボル振幅値をヒステリシス閾値判定回路２２へ出力する。
【００３４】
ヒステリシス閾値判定回路２２は、最大値保持回路４０から取得した最大受信シンボル振幅値に基づいて、受信シンボルを復調するために用いる閾値を設定する。閾値の設定方法については、後に詳述する。ヒステリシス閾値判定回路２２は、設定した閾値と加算部１４から取得した受信シンボル振幅値とを比較し、比較した結果を復調回路２４へ出力する。
【００３５】
復調回路２４は、ヒステリシス閾値判定回路２２から、受信シンボル振幅値が閾値よりも大きい値を示す比較結果を取得した場合、例えば復調信号「１」を出力する。また、受信シンボル振幅値が閾値よりも小さい値を示す比較結果を取得した場合、例えば復調信号「０」を出力する。
【００３６】
続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかる復調器の動作について説明する。絶対値抽出部１２は、複素数ｚ＝ｘ＋ｙｉを取得する。ここで、ｘをＡ（ｔ）ｃｏｓθ、ｙをＡ（ｔ）ｓｉｎθの極形式で複素信号を表す。Ａ（ｔ）は、ＡＳＫ変調による搬送波の振幅を示す。ｔは時間、θは位相を示す。絶対値抽出部１２の一方の出力は、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜＝｜ｘ｜＝｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜を出力する。絶対値抽出部１２のもう一方の出力は、複素数ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜＝｜ｙ｜＝｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜を出力する。加算部１４は、ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜と、ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜とを加算し、｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜＋｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜を最大値判定回路３０及びヒステリシス閾値判定回路２２へ出力する。ここで、加算部１４が出力する｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜＋｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜を、受信シンボル振幅値Ｘとする。ここで、受信シンボルＸは、以下の式（６）で示される。
【００３７】
【００３８】
式（６）より加算部１４の受信シンボル振幅値Ｘの最小値は、ｓｉｎ（２θ）＝０の時に、式（７）で示される。
【００３９】
【００４０】
また、加算部１４の受信シンボル振幅値Ｘの最大値は、ｓｉｎ(２θ)＝±１の時に、式（８）で示される。
【００４１】
【００４２】
式（７）と式（８）より、加算部１４の受信シンボル振幅値Ｘは、式（９）を満たす範囲で変化する。
【００４３】
【００４４】
図２の下図のグラフは、２値のＡＳＫ変調の例を示しており、縦軸を振幅値とし、横軸を時間としており、複素数ｚの実数部ｘを示すＡ（ｔ）ｃｏｓθと、虚数部ｙを示すＡ（ｔ）ｓｉｎθのグラフを示している。搬送波の振幅Ａ（ｔ）は、データ「１」のとき振幅Ａ１、データ「０」のとき振幅Ａ２となるデータを受信した状態を示している。この時、Ａ１＞Ａ２の関係が成り立つものとし、振幅Ａ１と振幅Ａ２との比は、通信時に設定したＡＳＫ変調度により決定される。図２の上図のグラフは、｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜＋｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜の値、つまり受信シンボル振幅値を示している。
【００４５】
ここで、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値は、以下の式（１０）もしくは式（１１）の関係を満たす。図２は、式（１１）の関係を図示している。
【００４６】
【００４７】
【００４８】
最大値判定回路３０は、式（１０）及び式（１１）より、受信シンボル振幅値の最大値を√（２）Ａ１と判定し、最大値保持回路４０も、最大値判定回路３０により最大値と判定された値を保持する。ヒステリシス閾値判定回路２２は、受信シンボルを復調するために、以下の方法により閾値を設定する。２値のデータを扱う場合、２つの閾値を設定し、この２つの閾値を立ち上がり閾値、立ち下がり閾値とし、以下の式（１２）及び式（１３）を満たす範囲で設定する。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
ヒステリシス閾値判定回路２２は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値と立ち上がり閾値又は立ち下がり閾値とを比較した結果を復調回路２４へ出力する。復調回路２４は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値を超えた場合、つまり最大受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値よりも大きい値を示した場合、データ「１」を復調し、受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値を超えない場合、つまり最大受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値よりも小さい値を示した場合、データ「０」を復調する（以下、方法１とする）。又は、復調回路２４は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値を超えた場合、つまり最小受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値よりも小さい値を示した場合データ「０」を復調し、受信シンボルしきい値が立ち下がり閾値を超えない場合、つまり最小受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値よりも大きい値を示した場合、データ「１」を復調してもよい（以下、方法２とする）。さらに、復調回路２４は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値を超えるとデータ「１」を復調し、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値を超えるとデータ「０」を復調してもよい（以下、方法３とする）。
【００５２】
ここで、立ち上がり閾値及び立ち下がり閾値は、振幅Ａ１と振幅Ａ２との比Ｎ（Ｎ＝Ａ２／Ａ１）を用いて、式（１４）及び式（１５）のように示すことができる。
【００５３】
【００５４】
【００５５】
また、√（２）Ａ１は、最大値保持回路４０に保持されている値であるため、Ｂ＝√（２）Ａ１とすると、式（１４）と式（１５）は、式（１６）と式（１７）に置き換えられる。
【００５６】
【００５７】
【００５８】
式（１７）の１／√（２）は、定数であるためレジスタ等で１／√（２）の値を保持していればよく、１／√（２）を計算するための演算回路を構成する必要はない。
【００５９】
また、最大値保持回路４０のＢ値がＮビットの固定小数点とする場合は、ビット幅に応じた１／√（２）の定数を持つ乗算器を用いてＢ／√（２）を算出することができる。
【００６０】
ここで、図２の上図を用いて、閾値の設定方法として上記の方法３を用いた場合の動作について説明する。データ「１」の期間は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えるため、復調回路２４は、データ「１」を出力する。また、データ「１」の期間においては、受信シンボル振幅値の立ち下がり信号が立ち下がり閾値を超えないため、復調回路２４の出力は、データ「１」を維持する。ここで、データ「１」の期間において、受信シンボルに歪みが生じ、立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えない場合においても、立ち下がり信号が立ち下がり閾値を超えなければ、データ「１」の出力を維持する。
【００６１】
データ「１」からデータ「０」へ変化した場合、受信シンボル振幅値の最小値が立ち下がり閾値以下になると、復調回路２４は、データ「０」を出力する。以降、データ「０」の期間は、受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えないため、つまり受信シンボル振幅値の最大値が立ち上がり閾値以上にならないため、復調回路２４は、データ「０」の出力を維持する。
【００６２】
データ「０」からデータ「１」へ変化した場合、受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えると、復調回路２４は、データ「１」を出力する。以降、データ「１」の期間は、受信シンボル振幅値の立ち下がり信号が立ち下がり閾値以下にならないため、復調回路２４は、データ「１」の出力を維持する。
【００６３】
次に、データ「１」の期間におけるＡＳＫ変調による搬送波の振幅を２とし、データ「０」の期間におけるＡＳＫ変調による搬送波の振幅を１．５とし、受信シンボル振幅値のデータを符号なしの８ビット、小数部が５ビットの２進数の信号を用いて示される場合の動作について、具体的に説明する。
【００６４】
絶対値抽出部１２は、データ「１」の期間において、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜＝｜ｘ｜＝｜２ｃｏｓθ｜及び虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜＝｜ｙ｜＝｜２ｓｉｎθ｜を出力する。加算部１４は、受信シンボル振幅値として、Ｘ＝｜２ｃｏｓθ｜＋｜２ｓｉｎθ｜を出力する。この場合、最大値判定回路３０は、最大受信シンボル振幅値として２√（２）を選択し、この値を最大値保持回路４０へ出力する。データ「０」の期間における最大受信シンボル振幅値は１．５√（２）であるため、最大値保持回路４０は、２√（２）の値を保持する。この場合の閾値は、式（１６）及び式（１７）を満たす値を設定する。ここで、受信シンボル振幅値の値を符号無し８ビット、小数部が５ビットの２進数の信号を用いて示すと、データ「１」の期間においては、「０１００００００」から「０１０１１０１１」の間を振幅し、データ「０」の期間は、「００１１００００」から「０１０００１００」の間を振幅する。最大値保持回路４０には、「０１０１１０１１」が保持される。ヒステリシス閾値判定回路２２は、立ち上がり閾値を式（１６）の条件を満たすよう、最大値保持回路４０の保持する値から１を引いた「０１０１１０１０」に設定し、立ち下がり閾値を式（１７）を満たすよう、最大値保持回路４０の保持する値に１／√（２）を掛け、１を引いた「００１１１１１１」に設定する。これより、受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が「０１０１１０１０」を超えて上回った場合に、データ「１」を出力し、立ち下がり信号が「００１１１１１１」を超えて下回った場合にデータ「０」を出力する。
【００６５】
以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる復調器を用いることにより、２乗計算等を行う必要がないため計算量が減少し、これにより回路規模を小さくすることができる。また、受信シンボル振幅値の最大値及び閾値設定に用いる１／√（２）を予め保持しておくことにより、計算量をさらに減少させることができる。また、方法３のように閾値を複数用意することにより、変調度が小さくても復調することができるため、復調精度を向上させることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
続いて、３値を復調する復調器の例について説明する。復調器の構成は、図１と同様である。上記の方法３を用いる場合、ヒステリシス閾値判定回路２２が設定する閾値は、２値を復調する復調器においては閾値を２つ設定したが、３値を復調する復調器においては閾値を３つ設定する。この点が、実施の形態１と異なる。以下に、３つの閾値の設定内容について説明する。
【００６７】
３値の信号は、ＡＳＫ変調による搬送波の振幅Ａ（ｔ）がデータ「２」の時、振幅Ａ１とし、データ「１」の時、振幅Ａ２とし、データ「０」の時、振幅Ａ３と変化する。この時、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３の関係が成り立ち、振幅Ａ１と振幅Ａ２の比をＮ１２とし、振幅Ａ１と振幅Ａ３の比をＮ１３とする。
【００６８】
ヒステリシス閾値判定回路２２は、閾値１、閾値２、閾値３を以下の式（１８）、式（１９）、式（２０）を満たすように設定する。なお、Ｂの値は実施の形態１と同様に、最大値保持回路４０が保持する√（２）Ａ１とする。
【００６９】
データ「２」の時、
【００７０】
【００７１】
データ「１」の時、
【００７２】
【００７３】
データ「０」の時、
【００７４】
【００７５】
このように閾値を３つ設定することにより、実施の形態１と同様、３値においても復調できる。
【００７６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、４値以上の変調信号を用いた場合においても、同様の方法で復調することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 振幅値算出部
１２ 絶対値抽出部
１４ 加算部
２０ 復調部
２２ ヒステリシス閾値判定回路
２４ 復調回路
３０ 最大値判定回路
４０ 最大値保持回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は復調器及び復調方法に関し、特に異なる振幅値を有する受信シンボルを用いた復調器及び復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信用ＩＣ（Integrated Circuit）は、アナログ・デジタル混載化が進んでいる。通信用ＩＣは、アナログ信号に対して実行していた信号処理をＡＤＣ（Analog to Digital Converter）より出力されたデジタル信号に対して信号処理する方向へ移行している。デジタル信号処理への移行は、プロセスを微細化することにより、チップ面積が小さくなりコストの低減が図れる点やチップ面積を変えずに、より多くの機能を搭載した通信用ＩＣが開発できるという利点がある。しかし、デジタル信号処理がアナログ信号処理と同等の信号処理を行うためには、標本化する範囲を細かく設定し、量子化ビット数を大きくすることにより、量子化雑音を低減する必要がある。一般的に、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）復調器には、複素数信号を二乗演算回路と平方根演算回路により振幅を計算する回路が使用されている。しかし、二乗演算回路と平方根演算回路により振幅を計算する回路は、ビット幅の大きい演算回路をデジタル回路により構成すると回路規模が大きくなりチップ面積の増加に繋がる。そのため、二乗演算回路と平方根演算回路を用いない、回路規模が小さいＡＳＫ復調器の要求が高まってきた。
【０００３】
特許文献１には、二乗演算回路と平方根演算回路を用いずに検波できる復調器の例が開示されている。図４は、特許文献１に記載された復調処理における受信シンボルの角度領域を示し、推定シンボル差平面において推定シンボル差領域を２つに分割した例を示している。推定シンボル差平面のＸ軸８０１を横軸に、推定シンボル差平面のＹ軸８０２を縦軸に示している。
【０００４】
推定シンボル差平面上における位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）の角度θを用いて示されるｔａｎθは、Ｙ／Ｘであることから、ベクトル（Ｘ，Ｙ）が上記の二つの角度領域のどちらに属するかは、例えば、Ｙ／Ｘ＜１／２なる条件式を満たすか否かを判定する。判定の結果、この条件式を満たす場合には、位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）は角度領域１２０に属し、満たさない場合は、位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）は角度領域１１０に属するとみなすことができる。
【０００５】
図４において定義した角度領域１１０、１２０のそれぞれについて、推定シンボル差列ベクトルの各要素の絶対値を求めるための近似関数Ｆ（ｔ）を以下の式（１）及び式（２）により決定する。ｒは正の定数を示す。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
ｔは推定シンボル差領域１００を分割した角度領域の識別番号とすると（このケースにおいては１又は２）、式１で示した近似式関数Ｆ（ｔ）に用いる定数α（ｔ）、β（ｔ）を決定するために、ａｒｃｔａｎ（β（ｔ）／α（ｔ））が角度領域ｔの角度範囲に含まれ、かつ、式２を満たすように定数α（ｔ）、β（ｔ）を選定する。例えば、ａｒｃｔａｎ（β（ｔ）／α（ｔ））が角度領域ｔの中央角度に近い値で、かつ、α（ｔ）2＋β（ｔ）2の値が"１．３２"に近い値になるようにα（ｔ）、β（ｔ）を選定すると、図５で示される値になる。図５は、背景技術における角度領域分割例において使用する近似定数の例である。また、α（ｔ）、β（ｔ）の値は、１／２ｎの加減算で表せる値とする。これにより、近似式Ｆ（ｔ）＝α（ｔ）Ｘ＋β（ｔ）Ｙを求めるための回路を、ビットシフト回路と加算器との組み合わせによる単純な回路により構成できる。
【０００９】
図６は、角度領域分割の例に対応する回路構成例である。絶対値抽出部４１０は推定シンボル差列ベクトルの各要素となる複素数ｚ＝ｘ＋ｙｉを入力すると、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ（ｚ）｜＝｜ｘ｜、および、複素数ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ（ｚ）｜＝｜ｙ｜を抽出して、それぞれを、最大値抽出部４２０および最小値抽出部４３０へ出力する。最大値抽出部４２０は、絶対値抽出部４１０において抽出された実数部の絶対値｜Ｒｅ（ｚ）｜＝｜ｘ｜、および、虚数部の絶対値｜Ｉｍ（ｚ）｜＝｜ｙ｜の内の最大値を抽出してＸとして領域選択部２１０および近似計算部３１０へ出力する。最小値抽出部４３０は、絶対値抽出部４１０において抽出された実数部の絶対値｜Ｒｅ（ｚ）｜＝｜ｘ｜、および、虚数部の絶対値｜Ｉｍ（ｚ）｜＝｜ｙ｜の内の最小値を抽出してＹとして領域選択部２１０および近似計算部３１０へ出力する。
【００１０】
領域選択部２１０においては、最大値抽出部４２０から出力されたＸは大小比較部２１１へ入力され、最小値抽出部４３０から出力されたＹは２倍回路２１３においてビットシフト処理により２倍にされて２Ｙとして大小比較部２１１へ入力される。大小比較部２１１は、最大値抽出部４２０から入力されたＸと、２倍回路２１３から入力された２Ｙとを比較して、その結果を角度領域選択部２１２へ通知する。角度領域選択部２１２は、大小比較部２１１から通知された比較結果を基に推定シンボル差平面上の位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）が位置する角度領域ｔを選択する。つまり、ｔ＝１の角度領域１１０の角度範囲は、ａｒｃｔａｎ（１／２）≦θ≦π／４であり、ｔ＝２の角度領域１２０の角度範囲は、０≦θ＜ａｒｃｔａｎ（１／２）である。従って、Ｙ／Ｘ＜１／２、つまり、２Ｙ＜Ｘの条件式を満たすならば角度領域１２０を選択し、満たさなければ角度領域１１０を選択する。そして選択された角度領域の番号ｔを、近似計算部３１０のセレクタ３１１へ通知する。
【００１１】
近似計算部３１０は、近似関数Ｆ（ｔ）を選択するためのセレクタ３１１と、入力された推定シンボル差平面上の位置ベクトル（Ｘ，Ｙ）の座標値Ｘ、Ｙに対して近似定数α（ｔ）、β（ｔ）を乗算して加算する回路を含んでいる。セレクタ３１１は、角度領域選択部２１２から通知された角度領域番号ｔを基に、該当する角度領域の近似関数Ｆ（ｔ）を選択する。図５に示したように、α（１）＝７／８、α（２）＝９／８であり、α（ｔ）Ｘの乗算を行うために１／８回路３１２、加算器３１４、３１４ａが設けられる。１／８回路３１２は入力されたデータをビットシフトにより１／８倍する回路であり、加算器３１４、３１４ａは入力データの矢印に付加された"＋"、"−"の符号に従って、それぞれ、加算、減算を行う回路である。
【００１２】
例えば、α（１）はα（１）＝７／８＝１−１／８のように、２のべき乗の加減算として表現されるため、図５の近似計算部３１０に示されるような回路構成を用いて計算できる。他の近似定数についても２のべき乗の加減算として表現されるため、同様に回路を構成でき、その詳細な説明は割愛する。また、β（１）＝３／４、β（２）＝１／４であり、β（ｔ）Ｙの乗算を行うために、１／２回路３１３、３１３ａ、加算器３１４ｂが設けられる。１／２回路３１３、３１３ａは入力されたデータをビットシフトにより１／２倍する回路であり、加算器３１４ｂは入力データの矢印に付加された"＋"、"−"の符号に従って、それぞれ、加算、減算を行う回路である。β（ｔ）についても２のべき乗の加減算として表現されるため、図６の近似計算部３１０に示されるような回路構成を用いて計算できる。
【００１３】
上記のようにして近似計算されたα（ｔ）Ｘ、β（ｔ）Ｙの計算結果は、セレクタ３１１に出力される。セレクタ３１１は、出力されたα（ｔ）Ｘ、β（ｔ）Ｙの中から、角度領域選択部２１２から通知された角度領域番号ｔに対応するα（ｔ）Ｘ、β（ｔ）Ｙの値を選択して出力する。この結果より、領域毎に所定の近似定数α、βを選定して前記推定シンボル差ｚ＝ｘ＋ｙｉの絶対値｜ｚ｜をαＸ＋βＹの式で近似する検波回路を構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−８５３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に開示されている復調器は、復調精度を上げると回路規模が増大し、計算量が増大するという問題がある。特許文献１に開示されている復調器は、Ａを振幅、（Ｘ，Ｙ）を座標値とし、Ｘ＝ｃｏｓθ、Ｙ＝ｓｉｎθとすると、振幅Ａは式（３）より求められる。
【００１６】
【００１７】
また、以下の式（４）は、上記式（３）を近似的に示した式である。
【００１８】
【００１９】
αとβは、（Ｘ，Ｙ）の座標値が、図４の角度領域１１０の領域内である場合は、図５においてｔ＝１の場合のαとβとの値となり、角度領域１２０の領域内にある場合は、図５においてｔ＝２の場合のαとβとの値となる。図４より、座標値が角度領域１１０にある場合は、全て図５においてｔ＝１の場合のαとβとの値に近似され、座標値が角度領域１２０にある場合は、全て図５においてｔ＝２の場合のαとβとの値に近似される。つまり、図５に示されるように、（Ｘ，Ｙ）の座標の角度領域１１０では、ａｒｃＴａｎ（０．８５７１４）により角度が近似され、角度領域１２０ではａｒｃＴａｎ（０．２２２２）により角度が近似される。
【００２０】
次に、式（３）より、各角度領域において近似した角度を用いて計算した振幅と、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度を用いて計算した振幅との誤差を計算する。（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度をθとし、角度領域において判定した角度をθ＋Δθとする。ここで、Δθは、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度と角度領域において判定した角度との差とする。ΔＡは、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度を用いて計算した振幅と角度領域において判定した角度を用いて計算した振幅との差とする。ＡＳＫ復調における振幅の誤差は、式（５）で表され、前記振幅の誤差が復調精度となる。
【００２１】
【００２２】
式（５）より振幅の誤差ΔＡを小さくするには、角度との差Δθを小さくする必要がある。Δθは、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度と角度領域において判定した角度との差であるため、角度領域を細分化することにより、（Ｘ，Ｙ）の座標の実際の角度に近づけることが出来る。しかし、角度領域を細分化することは、図６の領域選択部２１０に、細分化された角度領域の数に応じて角度領域を判定する複数の回路が必要となり、近似計算部３１０も細分化された角度領域の数に応じたαとβとの近似値を計算する複数の演算回路が必要となるため、回路規模が増大し、計算量が増加するという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１の態様にかかる復調器は、搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルの復調を行う復調器であって、前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算して受信シンボル振幅値を算出する振幅値算出部と、前記振幅値算出部が算出した受信シンボル振幅値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて受信シンボルを復調する復調部と、を備えるものである。
【００２４】
このような復調器を用いることにより、受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算した受信シンボル振幅値を用いて受信シンボルの復調を行うことができるため、復調器で実行する計算量を減少させることができる。
【００２５】
本発明の第２の態様にかかる復調方法は、搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルを取得し、前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値を加算することにより受信シンボル振幅値を算出し、出力する復調信号の値に応じて異なる閾値を設定し、前記異なる閾値を用いて、前記受信シンボル振幅値の変化を検出し、前記検出結果に基づいて前記受信シンボルを復調するものである。
【００２６】
このような復調方法を用いることにより、受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算した受信シンボル振幅値を用いて受信シンボルの復調を行うことができるため、復調器で実行する計算量を減少させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、計算量を減少させることができる復調器及び復調方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１にかかる復調器の構成図である。
【図２】実施の形態１にかかる受信シンボル振幅値と閾値との関係を示した図である。
【図３】実施の形態１にかかる受信シンボル振幅値と閾値との関係を示した図である。
【図４】特許文献１にかかる受信シンボルの角度領域を示した図である。
【図５】特許文献１にかかる受信シンボルの搬送波の振幅値を算出するための近似値を示した図である。
【図６】特許文献１にかかる復調器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる復調器の構成例について説明する。復調器は、振幅値算出部１０と、復調部２０と、最大値判定回路３０と、最大値保持回路４０とを備えている。また、振幅値算出部１０は、絶対値抽出部１２と、加算部１４とを有している。復調部２０は、ヒステリシス閾値判定回路２２と、復調回路２４とを有している。
【００３０】
絶対値抽出部１２は、受信シンボルを複素平面を用いて示したｚ＝ｘ＋ｙｉを取得する。絶対値抽出部１２は、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜＝｜ｘ｜と、複素数ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜＝｜ｙ｜とを算出する。また、絶対値抽出部１２は、算出した実数部の絶対値｜Ｒｅ｜及び虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜の値を加算部１４へ出力する。
【００３１】
加算部１４は、絶対値抽出部１２から取得した複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜と虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜との値である｜ｘ｜と｜ｙ｜とを加算する。加算部１４は、｜ｘ｜と｜ｙ｜とを加算した値を受信シンボル振幅値として、ヒステリシス閾値判定回路２２及び最大値判定回路３０へ出力する。
【００３２】
最大値判定回路３０は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値の中から最大の値を示す受信シンボル振幅値を判定する。最大値となる受信シンボル振幅値を判定する方法として、例えば、最大値判定回路３０が一定期間のうちに加算部１４から取得する受信シンボル振幅値の中から最大の値を示す受信シンボル振幅値を判定する方法がある。
【００３３】
最大値保持回路４０は、最大値判定回路３０において最大の値を示す受信シンボル振幅値と判定された受信シンボル振幅値を保持する。最大値保持回路４０は、保持している最大受信シンボル振幅値をヒステリシス閾値判定回路２２へ出力する。
【００３４】
ヒステリシス閾値判定回路２２は、最大値保持回路４０から取得した最大受信シンボル振幅値に基づいて、受信シンボルを復調するために用いる閾値を設定する。閾値の設定方法については、後に詳述する。ヒステリシス閾値判定回路２２は、設定した閾値と加算部１４から取得した受信シンボル振幅値とを比較し、比較した結果を復調回路２４へ出力する。
【００３５】
復調回路２４は、ヒステリシス閾値判定回路２２から、受信シンボル振幅値が閾値よりも大きい値を示す比較結果を取得した場合、例えば復調信号「１」を出力する。また、受信シンボル振幅値が閾値よりも小さい値を示す比較結果を取得した場合、例えば復調信号「０」を出力する。
【００３６】
続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかる復調器の動作について説明する。絶対値抽出部１２は、複素数ｚ＝ｘ＋ｙｉを取得する。ここで、ｘをＡ（ｔ）ｃｏｓθ、ｙをＡ（ｔ）ｓｉｎθの極形式で複素信号を表す。Ａ（ｔ）は、ＡＳＫ変調による搬送波の振幅を示す。ｔは時間、θは位相を示す。絶対値抽出部１２の一方の出力は、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜＝｜ｘ｜＝｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜を出力する。絶対値抽出部１２のもう一方の出力は、複素数ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜＝｜ｙ｜＝｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜を出力する。加算部１４は、ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜と、ｚの虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜とを加算し、｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜＋｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜を最大値判定回路３０及びヒステリシス閾値判定回路２２へ出力する。ここで、加算部１４が出力する｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜＋｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜を、受信シンボル振幅値Ｘとする。ここで、受信シンボルＸは、以下の式（６）で示される。
【００３７】
【００３８】
式（６）より加算部１４の受信シンボル振幅値Ｘの最小値は、ｓｉｎ（２θ）＝０の時に、式（７）で示される。
【００３９】
【００４０】
また、加算部１４の受信シンボル振幅値Ｘの最大値は、ｓｉｎ(２θ)＝±１の時に、式（８）で示される。
【００４１】
【００４２】
式（７）と式（８）より、加算部１４の受信シンボル振幅値Ｘは、式（９）を満たす範囲で変化する。
【００４３】
【００４４】
図２の下図のグラフは、２値のＡＳＫ変調の例を示しており、縦軸を振幅値とし、横軸を時間としており、複素数ｚの実数部ｘを示すＡ（ｔ）ｃｏｓθと、虚数部ｙを示すＡ（ｔ）ｓｉｎθのグラフを示している。搬送波の振幅Ａ（ｔ）は、データ「１」のとき振幅Ａ１、データ「０」のとき振幅Ａ２となるデータを受信した状態を示している。この時、Ａ１＞Ａ２の関係が成り立つものとし、振幅Ａ１と振幅Ａ２との比は、通信時に設定したＡＳＫ変調度により決定される。図２の上図のグラフは、｜Ａ（ｔ）ｃｏｓθ｜＋｜Ａ（ｔ）ｓｉｎθ｜の値、つまり受信シンボル振幅値を示している。
【００４５】
ここで、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値は、以下の式（１０）もしくは式（１１）の関係を満たす。図２は、式（１１）の関係を図示している。
【００４６】
【００４７】
【００４８】
最大値判定回路３０は、式（１０）及び式（１１）より、受信シンボル振幅値の最大値を√（２）Ａ１と判定し、最大値保持回路４０も、最大値判定回路３０により最大値と判定された値を保持する。ヒステリシス閾値判定回路２２は、受信シンボルを復調するために、以下の方法により閾値を設定する。２値のデータを扱う場合、２つの閾値を設定し、この２つの閾値を立ち上がり閾値、立ち下がり閾値とし、以下の式（１２）及び式（１３）を満たす範囲で設定する。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
ヒステリシス閾値判定回路２２は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値と立ち上がり閾値又は立ち下がり閾値とを比較した結果を復調回路２４へ出力する。復調回路２４は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値を超えた場合、つまり最大受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値よりも大きい値を示した場合、データ「１」を復調し、受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値を超えない場合、つまり最大受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値よりも小さい値を示した場合、データ「０」を復調する（以下、方法１とする）。又は、復調回路２４は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値を超えた場合、つまり最小受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値よりも小さい値を示した場合データ「０」を復調し、受信シンボルしきい値が立ち下がり閾値を超えない場合、つまり最小受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値よりも大きい値を示した場合、データ「１」を復調してもよい（以下、方法２とする）。さらに、復調回路２４は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち上がり閾値を超えるとデータ「１」を復調し、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値が立ち下がり閾値を超えるとデータ「０」を復調してもよい（以下、方法３とする）。
【００５２】
ここで、立ち上がり閾値及び立ち下がり閾値は、振幅Ａ１と振幅Ａ２との比Ｎ（Ｎ＝Ａ２／Ａ１）を用いて、式（１４）及び式（１５）のように示すことができる。
【００５３】
【００５４】
【００５５】
また、√（２）Ａ１は、最大値保持回路４０に保持されている値であるため、Ｂ＝√（２）Ａ１とすると、式（１４）と式（１５）は、式（１６）と式（１７）に置き換えられる。
【００５６】
【００５７】
【００５８】
式（１７）の１／√（２）は、定数であるためレジスタ等で１／√（２）の値を保持していればよく、１／√（２）を計算するための演算回路を構成する必要はない。
【００５９】
また、最大値保持回路４０のＢ値がＮビットの固定小数点とする場合は、ビット幅に応じた１／√（２）の定数を持つ乗算器を用いてＢ／√（２）を算出することができる。
【００６０】
ここで、図２の上図を用いて、閾値の設定方法として上記の方法３を用いた場合の動作について説明する。データ「１」の期間は、加算部１４から出力される受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えるため、復調回路２４は、データ「１」を出力する。また、データ「１」の期間においては、受信シンボル振幅値の立ち下がり信号が立ち下がり閾値を超えないため、復調回路２４の出力は、データ「１」を維持する。ここで、データ「１」の期間において、受信シンボルに歪みが生じ、立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えない場合においても、立ち下がり信号が立ち下がり閾値を超えなければ、データ「１」の出力を維持する。
【００６１】
データ「１」からデータ「０」へ変化した場合、受信シンボル振幅値の最小値が立ち下がり閾値以下になると、復調回路２４は、データ「０」を出力する。以降、データ「０」の期間は、受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えないため、つまり受信シンボル振幅値の最大値が立ち上がり閾値以上にならないため、復調回路２４は、データ「０」の出力を維持する。
【００６２】
データ「０」からデータ「１」へ変化した場合、受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が立ち上がり閾値を超えると、復調回路２４は、データ「１」を出力する。以降、データ「１」の期間は、受信シンボル振幅値の立ち下がり信号が立ち下がり閾値以下にならないため、復調回路２４は、データ「１」の出力を維持する。
【００６３】
次に、データ「１」の期間におけるＡＳＫ変調による搬送波の振幅を２とし、データ「０」の期間におけるＡＳＫ変調による搬送波の振幅を１．５とし、受信シンボル振幅値のデータを符号なしの８ビット、小数部が５ビットの２進数の信号を用いて示される場合の動作について、具体的に説明する。
【００６４】
絶対値抽出部１２は、データ「１」の期間において、複素数ｚの実数部の絶対値｜Ｒｅ｜＝｜ｘ｜＝｜２ｃｏｓθ｜及び虚数部の絶対値｜Ｉｍ｜＝｜ｙ｜＝｜２ｓｉｎθ｜を出力する。加算部１４は、受信シンボル振幅値として、Ｘ＝｜２ｃｏｓθ｜＋｜２ｓｉｎθ｜を出力する。この場合、最大値判定回路３０は、最大受信シンボル振幅値として２√（２）を選択し、この値を最大値保持回路４０へ出力する。データ「０」の期間における最大受信シンボル振幅値は１．５√（２）であるため、最大値保持回路４０は、２√（２）の値を保持する。この場合の閾値は、式（１６）及び式（１７）を満たす値を設定する。ここで、受信シンボル振幅値の値を符号無し８ビット、小数部が５ビットの２進数の信号を用いて示すと、データ「１」の期間においては、「０１００００００」から「０１０１１０１１」の間を振幅し、データ「０」の期間は、「００１１００００」から「０１０００１００」の間を振幅する。最大値保持回路４０には、「０１０１１０１１」が保持される。ヒステリシス閾値判定回路２２は、立ち上がり閾値を式（１６）の条件を満たすよう、最大値保持回路４０の保持する値から１を引いた「０１０１１０１０」に設定し、立ち下がり閾値を式（１７）を満たすよう、最大値保持回路４０の保持する値に１／√（２）を掛け、１を引いた「００１１１１１１」に設定する。これより、受信シンボル振幅値の立ち上がり信号が「０１０１１０１０」を超えて上回った場合に、データ「１」を出力し、立ち下がり信号が「００１１１１１１」を超えて下回った場合にデータ「０」を出力する。
【００６５】
以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる復調器を用いることにより、２乗計算等を行う必要がないため計算量が減少し、これにより回路規模を小さくすることができる。また、受信シンボル振幅値の最大値及び閾値設定に用いる１／√（２）を予め保持しておくことにより、計算量をさらに減少させることができる。また、方法３のように閾値を複数用意することにより、変調度が小さくても復調することができるため、復調精度を向上させることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
続いて、３値を復調する復調器の例について説明する。復調器の構成は、図１と同様である。上記の方法３を用いる場合、ヒステリシス閾値判定回路２２が設定する閾値は、２値を復調する復調器においては閾値を２つ設定したが、３値を復調する復調器においては閾値を３つ設定する。この点が、実施の形態１と異なる。以下に、３つの閾値の設定内容について説明する。
【００６７】
３値の信号は、ＡＳＫ変調による搬送波の振幅Ａ（ｔ）がデータ「２」の時、振幅Ａ１とし、データ「１」の時、振幅Ａ２とし、データ「０」の時、振幅Ａ３と変化する。この時、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３の関係が成り立ち、振幅Ａ１と振幅Ａ２の比をＮ１２とし、振幅Ａ１と振幅Ａ３の比をＮ１３とする。
【００６８】
ヒステリシス閾値判定回路２２は、閾値１、閾値２、閾値３を以下の式（１８）、式（１９）、式（２０）を満たすように設定する。なお、Ｂの値は実施の形態１と同様に、最大値保持回路４０が保持する√（２）Ａ１とする。
【００６９】
データ「２」の時、
【００７０】
【００７１】
データ「１」の時、
【００７２】
【００７３】
データ「０」の時、
【００７４】
【００７５】
このように閾値を３つ設定することにより、実施の形態１と同様、３値においても復調できる。
【００７６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、４値以上の変調信号を用いた場合においても、同様の方法で復調することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 振幅値算出部
１２ 絶対値抽出部
１４ 加算部
２０ 復調部
２２ ヒステリシス閾値判定回路
２４ 復調回路
３０ 最大値判定回路
４０ 最大値保持回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルの復調を行う復調器であって、
前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算して受信シンボル振幅値を算出する振幅値算出部と、
前記振幅値算出部が算出した受信シンボル振幅値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて受信シンボルを復調する復調部と、を備える復調器。
【請求項２】
前記復調部は、
前記振幅値算出部から出力される第１の受信シンボルの最大受信振幅値と当該第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値との間に第１の閾値を設定し、前記振幅値算出部から出力される受信シンボル振幅値と当該第１の閾値との比較結果に基づいて受信シンボルを復調する請求項１記載の復調器。
【請求項３】
前記復調部は、
前記振幅算出部から出力される第１の受信シンボルの最小受信振幅値と当該第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間に第２の閾値を設定し、前記振幅値算出部から出力される受信シンボル振幅値と当該第２の閾値との比較結果に基づいて受信シンボルを復調する請求項１記載の復調器。
【請求項４】
前記復調部は、
前記振幅値算出部から出力される第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値との間に第１の閾値を設定し、前記第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間に第２の閾値を設定し、前記振幅値算出部から出力される受信シンボル振幅値と当該第１及び第２の閾値との比較結果に基づいて受信シンボルを復調する請求項１記載の復調器。
【請求項５】
前記復調部は、
前記振幅値算出部から出力される前記受信シンボル振幅値の最大値が第１の閾値より大きくかつ前記受信シンボル振幅値の最小値が前記第２の閾値よりも大きい場合、第１の復調信号を出力し、
前記振幅値算出部から出力される前記受信シンボル振幅値の最大値が前記第１のしきい値より小さくかつ前記受信シンボル振幅値の最小値が前記第２の閾値よりも小さい場合、第２の復調信号を出力する、請求項４記載の復調器。
【請求項６】
前記復調部は、
前記第１の復調信号を出力し、前記受信シンボルの最小値が前記第２の閾値よりも大きい値を維持している場合、当該第１の復調信号の出力を維持する、請求項５記載の復調器。
【請求項７】
前記復調部は、
前記第２の復調信号を出力し、前記受信シンボルの最大値が前記第１の閾値よりも小さい値を維持している場合、当該第２の復調信号の出力を維持する、請求項５又は６に記載の復調器。
【請求項８】
前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値及び最小受信シンボル振幅値は、前記第１の受信シンボルと前記第２の受信シンボルとの搬送波の比率に基づいて定められる請求項２〜７のいずれか１項に記載の復調器。
【請求項９】
前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値及び最小受信シンボル振幅値は、前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値及び最小受信シンボル振幅値に前記搬送波の比率が乗算された値である請求項８記載の復調器。
【請求項１０】
前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値を保持する最大受信シンボル振幅値保持部をさらに備え、
前記復調部は、前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル値に関連付けて、前記第２の受信シンボルの最大値、前記第２の受信シンボルの最小値及び前記第１の受信シンボルの最小値を設定する請求項２〜９のいずれか１項に記載の復調器。
【請求項１１】
前記復調部は、前記振幅値算出部から、最大受信シンボル振幅値が前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さく、最小受信シンボル振幅値が前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい第３の受信シンボルの受信シンボル振幅値をさらに取得した場合、
前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値との間に第１の閾値を設定し、
前記第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間でありかつ前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値と前記第３の受信シンボル振幅値との間に第２の閾値を設定し、
前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値と前記第３の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間に第３の閾値を設定する請求項１記載の復調器。
【請求項１２】
搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルを取得し、
前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値を加算することにより受信シンボル振幅値を算出し、
出力する復調信号の値に応じて異なる閾値を設定し、
前記異なる閾値を用いて、前記受信シンボル振幅値の変化を検出し、
前記検出結果に基づいて前記受信シンボルを復調する復調方法。
【請求項１】
搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルの復調を行う復調器であって、
前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値とを加算して受信シンボル振幅値を算出する振幅値算出部と、
前記振幅値算出部が算出した受信シンボル振幅値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて受信シンボルを復調する復調部と、を備える復調器。
【請求項２】
前記復調部は、
前記振幅値算出部から出力される第１の受信シンボルの最大受信振幅値と当該第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値との間に第１の閾値を設定し、前記振幅値算出部から出力される受信シンボル振幅値と当該第１の閾値との比較結果に基づいて受信シンボルを復調する請求項１記載の復調器。
【請求項３】
前記復調部は、
前記振幅算出部から出力される第１の受信シンボルの最小受信振幅値と当該第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間に第２の閾値を設定し、前記振幅値算出部から出力される受信シンボル振幅値と当該第２の閾値との比較結果に基づいて受信シンボルを復調する請求項１記載の復調器。
【請求項４】
前記復調部は、
前記振幅値算出部から出力される第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値との間に第１の閾値を設定し、前記第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間に第２の閾値を設定し、前記振幅値算出部から出力される受信シンボル振幅値と当該第１及び第２の閾値との比較結果に基づいて受信シンボルを復調する請求項１記載の復調器。
【請求項５】
前記復調部は、
前記振幅値算出部から出力される前記受信シンボル振幅値の最大値が第１の閾値より大きくかつ前記受信シンボル振幅値の最小値が前記第２の閾値よりも大きい場合、第１の復調信号を出力し、
前記振幅値算出部から出力される前記受信シンボル振幅値の最大値が前記第１のしきい値より小さくかつ前記受信シンボル振幅値の最小値が前記第２の閾値よりも小さい場合、第２の復調信号を出力する、請求項４記載の復調器。
【請求項６】
前記復調部は、
前記第１の復調信号を出力し、前記受信シンボルの最小値が前記第２の閾値よりも大きい値を維持している場合、当該第１の復調信号の出力を維持する、請求項５記載の復調器。
【請求項７】
前記復調部は、
前記第２の復調信号を出力し、前記受信シンボルの最大値が前記第１の閾値よりも小さい値を維持している場合、当該第２の復調信号の出力を維持する、請求項５又は６に記載の復調器。
【請求項８】
前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値及び最小受信シンボル振幅値は、前記第１の受信シンボルと前記第２の受信シンボルとの搬送波の比率に基づいて定められる請求項２〜７のいずれか１項に記載の復調器。
【請求項９】
前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値及び最小受信シンボル振幅値は、前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値及び最小受信シンボル振幅値に前記搬送波の比率が乗算された値である請求項８記載の復調器。
【請求項１０】
前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値を保持する最大受信シンボル振幅値保持部をさらに備え、
前記復調部は、前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル値に関連付けて、前記第２の受信シンボルの最大値、前記第２の受信シンボルの最小値及び前記第１の受信シンボルの最小値を設定する請求項２〜９のいずれか１項に記載の復調器。
【請求項１１】
前記復調部は、前記振幅値算出部から、最大受信シンボル振幅値が前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さく、最小受信シンボル振幅値が前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい第３の受信シンボルの受信シンボル振幅値をさらに取得した場合、
前記第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値よりも小さい第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値との間に第１の閾値を設定し、
前記第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値と当該第１の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値よりも小さい前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間でありかつ前記第２の受信シンボルの最大受信シンボル振幅値と前記第３の受信シンボル振幅値との間に第２の閾値を設定し、
前記第２の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値と前記第３の受信シンボルの最小受信シンボル振幅値との間に第３の閾値を設定する請求項１記載の復調器。
【請求項１２】
搬送波の振幅値が異なる複数の受信シンボルを取得し、
前記受信シンボルの搬送波の振幅値から定まる同相成分の絶対値と直交成分の絶対値を加算することにより受信シンボル振幅値を算出し、
出力する復調信号の値に応じて異なる閾値を設定し、
前記異なる閾値を用いて、前記受信シンボル振幅値の変化を検出し、
前記検出結果に基づいて前記受信シンボルを復調する復調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−７７５９３（Ｐ２０１１−７７５９３Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２３９６４（Ｐ２００９−２２３９６４）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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