差動解調裝置以及差動解調方法
【專利摘要】差動解調裝置（100）具有：延遲部（102），其使輸入信號延遲預定時間而作為延遲信號；比較部（103），其計算表示延遲信號與1個以上的基準元信號之間的差分的1個以上的物理量；選擇部（104），其選擇1個以上的物理量中的絕對值最小的1個物理量的計算中使用的基準元信號作為參考信號；以及差動解調部（101），其利用輸入信號與參考信號之間的相位差進行輸入信號的解調，各個基準元信號通過參考1個以上的物理量的至少一部分而被更新。
【專利說明】差動解調裝置以及差動解調方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及差動解調裝置以及差動解調方法。
【背景技術】
[0002]在使用了數字角度調制的無線通信系統中，由于電波的干擾引起的多徑衰減和伴隨移動而產生的傳輸路徑環境的急劇變動，存在到達接收器的信號品質容易劣化的問題。此外，在弱電場環境中，接收信號功率與噪聲功率對抗，因此解調信號的可靠性降低。
[0003]例如，在應用QPSK (Quadrature Phase Shift Keying:四相相移調制)作為數字角度調制方式的情況下，通常使用對設置在相位平面上的絕對相位基準和接收信號進行比較來進行解調的方法。因此，在由于電波干擾、移動或者熱噪聲引起的接收信號的相位旋轉量較大的情況下，有在原理上不能進行準確的解調的問題。
[0004]為了減輕這種問題引起的接收性能劣化，一般廣泛利用了使用QPSK信號的相位差分生成新的調制信號的 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying:差動四相相移調制)。
[0005]在DQPSK中，使用在某個時刻接收到的信號與在其前一個接收到的信號的相位差分生成解調信號，因此即使是多徑衰減環境、即對全部接收信號施加了一定量的相位旋轉的環境也能夠進行準確的解調。此外，在DQPSK中，即使是相位旋轉量隨時間變動的移動接收環境，在其變動速度相對于信號傳輸速度足夠小的情況下，也能夠在基本不取決于相位旋轉的情況下進行準確的解調。
[0006]但是，通常是在某個時刻接收到的信號和在其前一個接收到的信號雙方均受到了熱噪聲的影響，因此存在DQPSK的誤比特率相對于使用絕對相位基準的QPSK信號劣化的問題。該情況例如在非專利文獻I示出。
[0007]針對于此，在專利文獻I中公開了如下技術:根據當前時刻的接收信號估計在所應用的數字相位調制方式中可采取的全部信號點的位置，并使用所估計的信號點中的、與下一時刻的接收信號的信號點的距離最小的信號點進行解調，由此提高解調精度。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開平5-176007號公報(第0007段、圖1)
[0011]非專利文獻
[0012]非專利文獻1:斉藤洋一著「于''〃 -7'夕 > 無線通信Q変復調」- Hf社、平成8年2月 10 日、pp.233 — 242
【發明內容】
[0013]發明所要解決的問題
[0014]專利文獻I所記載的技術是僅使用當前時刻和下一時刻的接收信號來估計相位旋轉量并進行補償的技術，因此在噪聲引起的隨機振幅變動和相位變動處于支配性地位的強噪聲環境下，解調精度可能不會提高。
[0015]此外，在專利文獻I所記載的技術中，是相位旋轉量隨時間變動的移動接收環境，在其變動速度與信號傳輸速度同等的情況下，解調信號容易受到相位旋轉的影響，因此接收信號的可靠性下降。
[0016]因此，本發明的目的在于即使是在接收信號的振幅和相位時刻發生變化的傳輸路徑環境、以及接收信號和噪聲功率對抗的惡劣的傳輸路徑環境下，也能提高解調信號的可靠性。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]本發明的一個方式的差動解調裝置的特征在于，具有:延遲部，其使輸入信號延遲預定時間而作為延遲信號；比較部，其計算表示所述延遲信號與I個以上的基準元信號之間的差分的I個以上的物理量；選擇部，其選擇所述I個以上的物理量中的絕對值最小的I個物理量的計算中使用的基準元信號作為參考信號；以及差動解調部，其利用所述輸入信號與所述參考信號之間的相位差進行所述輸入信號的解調，各個所述基準元信號是通過參考所述I個以上的物理量的至少一部分而被更新的。
[0019]發明效果
[0020]根據本發明的一個方式，即使是在接收信號的振幅和相位時刻發生變化的傳輸路徑環境、以及接收信號和噪聲功率對抗的惡劣的傳輸路徑環境下，也能夠提高解調信號的
可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】`
[0021]圖1是概略地示出實施方式I的差動解調裝置的結構的框圖。
[0022]圖2是示出實施方式I中的第I物理量和第2物理量的一例的概略圖。
[0023]圖3是示出實施方式I中的第I物理量和第2物理量的另一例的概略圖。
[0024]圖4是示出實施方式I中的基準信號、和通過更新基準信號而生成的基準信號的概略圖。
[0025]圖5是示出實施方式I中的輸入信號、延遲信號和基準信號的信號點的配置例的概略圖。
[0026]圖6是概略地示出實施方式2的差動解調裝置的結構的框圖。
[0027]圖7是概略地示出實施方式3的差動解調裝置的結構的框圖。
[0028]圖8是概略地示出實施方式4的差動解調裝置的結構的框圖。
【具體實施方式】
[0029]實施方式1.[0030]圖1是概略地示出實施方式I的差動解調裝置100的結構的框圖。本實施方式的差動解調裝置100構成為通過在差動解調時參考基準信號，有效抑制噪聲和相位旋轉的影響，即使在強噪聲環境下也能夠維持較高的解調性能。此外，差動解調裝置100構成為根據接收信號的可靠性、換言之接收信號與基準信號的比較結果，逐次生成加權系數，并使用該加權系數進行基準信號的更新，由此能夠排除接收信號中的累積性的相位旋轉的影響。
[0031]如圖1所示，差動解調裝置100具有差動解調部101、延遲部102、比較部103、選擇部104、計算部105和更新部106。并且，差動解調裝置100對差動調制信號、即作為使用差動角度偏移調制方式進行調制后的調制信號的輸入信號X (m+ I)進行差動解調，并將其結果作為輸出信號Y (m+l)輸出。其中，“m”是“I”以上的自然數，表示進行信號處理的時間單位。
[0032]差動解調部101使用輸入信號X (m + I)和參考信號Z Cm)檢測相位差分，并將該相位差分作為輸出信號Y (m+1)輸出。例如，差動解調部101通過使用下述(I)式進行運算，檢測相位差分。此處，Z {A}是A的幅角，B*是B的復數共軛信號。
[0033]Y (m + I) = Z {X (m + I) Z * Cm)}: (I)
[0034]延遲部102通過使輸入信號延遲預定時間，使其成為延遲信號。并且，延遲部102將該延遲信號提供給比較部103。例如，延遲部102在被輸入了輸入信號X (m + I)時，將在輸入信號X (m + I)之前輸入的輸入信號作為延遲信號X (m)輸出。在該例子中，延遲部102使各個輸入信號延遲處理I個輸入信號的單位時間。
[0035]比較部103對延遲信號X (m)、和由I個以上的基準元信號Sk Cm)構成的基準信號S (m)進行比較，計算表示延遲信號X U)、與各個基準元信號Sk (m)之間的差分的物理量，作為第I物理量Dk (m)和第2物理量Ek (m)。并且，比較部103將表示每個基準元信號Sk Cm)的第I物理量Dk Cm)的第I比較信號D Cm)提供給選擇部104，將表示每個基準元信號Sk (m)的第2物理量Ek (m)的第2比較信號E (m)提供給計算部105。其中，k是自然數，在將用于數字角度調制方式的信號點的總數設為N時，期望k的范圍處于I < k < N。此外，各個基準元信號通過加權后的延遲信號的累加得到，并且期望是被估計為存在抑制了與傳輸路徑環境沒有相關性的噪聲成分的延遲信號的信號的候選。
[0036]更具體而言，例如，在使用DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying:差分二進制相移鍵控)作為數字角度調制方式的情況下，N = 2，構成基準信號S Cm)的基準元信號的初始值Sk (O)能夠設為S1 (O) = I ( Θ = O)、S2 (O) = — I ( Θ = Ji )。其中，Θ是Sk (O)的初始相位。此外，例如，在使用DQPSK作為數字角度調制方式的情況下，N=4，構成基準信號S Cm)的基準元信號的初始值Sk (O)能夠設為S1 (O) = I + j ( Θ =τι / 4)>S2 (O) = — I + j ( θ = 3 π / 4)、S3(0)=— I — j ( θ = 5 π / 4)、S4 (O)=1- j ( θ = 7 π /4)。其中，j是虛數單位。在使用上述其他數字角度調制方式的情況下，也同樣能夠決定基準元信號的初始值Sk (O)。由I個以上的基準元信號Sk (m)構成的基準信號S Cm)的具體更新方法的例子將在后述的更新部106的動作例中進行說明。
[0037]S卩，如果將基準元信號的初始值數設為無線通信系統中在發送側生成的調制信號可取的信號點的數量(或者該數量以下)，則基準元信號的初始值通過后述的基準元信號的更新，處于適合傳輸路徑的基準元信號的范圍內。并且，如果將基準元信號的初始值設為無線通信系統中在發送側生成的調制信號可取的信號點的候選，則能夠提高更新的收斂速度。
[0038]圖2是示出第I物理量Dk (m)和第2物理量Ek (m)的一例的概略圖。如圖所示，比較部103能夠將延遲信號X (m)與各個基準元信號Sk (m)之間的歐幾里得距離設為第I物理量Dk U)。并且，比較部103匯集在I < k < 4的范圍內計算出的歐幾里得距離，從而生成表示這些歐幾里得距離的第I比較信號D (m)0此外，比較部103還能夠將延遲信號X(m)與各個基準元信號Sk (m)之間的歐幾里得距離設為第2物理量Ek U)。并且，比較部103匯集在I < 4的范圍內計算出的歐幾里得距離，從而生成表示這些歐幾里得距離的第2比較信號E (m)。
[0039]圖3是示出第I物理量Dk Cm)和第2物理量Ek Cm)的另一例的概略圖。如圖所示，比較部103能夠將延遲信號X Cm)與各個基準元信號Sk Cm)之間的相位差設為第I物理量Dk U)。并且，比較部103匯集在I < k < 4的范圍內計算出的相位差，從而生成表示這些相位差的第I比較信號D (m)0此外，比較部103還能夠將延遲信號X (m)與各個基準元信號Sk Cm)之間的相位差設為第2物理量Ek (m)0并且，比較部103匯集在1≤k≤4的范圍內計算出的相位差，從而生成表示這些相位差的第2比較信號E (m)0
[0040]另外，第I物理量Dk (m)、第I比較信號D (m)、第2物理量Ek Cm)和第2比較信號E (m)可以僅用圖2和圖3中示出的任意一個方法計算。
[0041]此外,第I物理量Dk (m)和第I比較信號D (m)可以用圖2和圖3中示出的任意一個方法計算，第2物理量Ek (m)和第2比較信號E (m)可以用圖2和圖3中示出的任意另一個方法計算。
[0042]并且，第I物理量Dk (m)、第I比較信號D (m)、第2物理量Ek Cm)和第2比較信號E Cm)可以使用與圖2和圖3中示出的方法不同的方法計算。
[0043]此外，比較部103將從延遲部102提供的延遲信號X Cm)提供給更新部106。
[0044]選擇部104根據預定的選擇規則，將與從第I比較信號D (m)中選擇出的I個第I物理量Dk (m)關聯的基準元信號Sk (m)作為參考信號Z (m)，提供給差動解調部101和更新部106。例如，選擇部104從第I物理量Dk (m)中選擇絕對值最小的物理量作為D。Cm),并將與其關聯的基準元信號S。(m)作為參考信號Z (m)提供給差動解調部101和更新部106。其中，c是自然數，c的范圍優選處于1≤c≤N。
[0045]選擇部104中的上述處理能夠用下述(2)式和(3)式表示。其中，min { }是指括號內包含的數值的最小值。
[0046]【數式I】
[0047]Dc (m) =min {D1 (m) , D2 (m),…，Dk Cm) ,..., DN Cm) }: (2)
[0048]Z (m) =Sc Cm): (3)
[0049]計算部105使用構成第2比較信號E Cm)的第2物理量Ek Cm)計算加權系數W(m)。例如，計算部105計算加權系數W Cm),該加權系數W (m)取決于從N個第2物理量Ek(m)中選擇出的I個第2物理量Ek (m)的可靠度、或者該I個第2物理量Ek (m)的可靠度相對于該N個第2物理量Ek (m)的可靠度的比例。以下具體進行說明。
[0050]例如，計算部105能夠從N個第2物理量Ek Cm)中確定絕對值最小的物理量作為最小值，并計算與該最小值的倒數成比例的加權系數W (Hl)0
[0051]計算部105中的上述處理能夠用下述(4)式表示。
[0052]【數式2】
[0053]W(m) = AX [min (E1 (m) ,E2 (m),..., Ek(m),..., En (m)} ]: (4)
[0054]其中，A是比例常數。此處，比例常數A在更新部106使用加權系數W (m)更新基準信號S (m)時產生影響。具體而言，A的值越小，加權系數W (m)對基準信號S (m)的更新的貢獻率越小，A的值越大，該貢獻率越大。因此，比例常數A的值可以根據該貢獻率選擇任意的值。[0055]作為另一例，計算部105能夠從N個第2物理量Ek Cm)中確定絕對值最小的物理量作為最小值，并計算與該最小值的倒數相對于N個第2物理量Ek Cm)的倒數的總和的比率成比例的加權系數W (m)o
[0056]計算部105中的上述處理能夠用下述(5)式表示。其中，H1 (m)是N個第2物理量Ek Cm)的調和平均。
[0057]【數式3】
[0058]
【權利要求】
1.一種差動解調裝置，其特征在于，該差動解調裝置具有: 延遲部，其使輸入信號延遲預定時間而作為延遲信號； 比較部，其計算表示所述延遲信號與I個以上的基準元信號之間的差分的I個以上的物理量； 選擇部，其選擇所述I個以上的物理量中的絕對值最小的I個物理量的計算中使用的基準元信號作為參考信號；以及 差動解調部，其利用所述輸入信號與所述參考信號之間的相位差進行所述輸入信號的解調， 各個所述基準元信號是通過參考所述I個以上的物理量的至少一部分而被更新的。
2.根據權利要求1所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述比較部計算所述延遲信號與所述基準元信號之間的歐幾里得距離和相位差分中的至少任意一方作為所述物理量。
3.根據權利要求 1或2所述的差動解調裝置，其特征在于，該差動解調裝置還具有: 計算部，其使用所述I個以上的物理量的至少一部分計算加權系數；以及 更新部，其使用所述加權系數更新所述I個以上的基準元信號。
4.根據權利要求3所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述加權系數與所述I個物理量的倒數成比例。
5.根據權利要求3所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述加權系數與所述I個物理量的倒數相對于所述I個以上的物理量的倒數全體的總和的比率成比例。
6.根據權利要求3所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述加權系數與所述I個物理量的倒數相對于從所述I個以上的物理量中選擇出的物理量的倒數的總和的比率成比例。
7.根據權利要求3-6中的任意一項所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述更新部更新所述I個以上的基準元信號，使得對與所述參考信號對應的基準元信號進行更新而得到的已更新基準元信號的信號點位于所述延遲信號的信號點與所述參考信號的信號點之間。
8.根據權利要求7所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述更新部使得對與所述參考信號對應的基準元信號進行更新而得到的已更新基準元信號的信號點在所述加權系數的值越大時越接近所述延遲信號的信號點。
9.根據權利要求1-8中的任意一項所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述更新部計算表示所述基準元信號與所述已更新基準元信號之間的差分值的更新差分， 在所述更新差分為第I閾值以下的情況下，所述選擇部選擇所述基準元信號作為所述參考信號， 在所述更新差分大于所述第I閾值的情況下，所述選擇部選擇所述延遲信號作為所述參考信號。
10.根據權利要求3-8中的任意一項所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述更新部在所述參考信號的大小為第2閾值以下的情況下，更新所述基準元信號。
11.根據權利要求10所述的差動解調裝置，其特征在于， 所述更新部計算表示所述基準元信號與所述已更新基準元信號之間的差分值的更新差分， 在所述更新差分為第I閾值以下的情況下，所述選擇部選擇所述基準元信號作為所述參考信號， 在所述更新差分大于所述第I閾值的情況下，所述選擇部選擇所述延遲信號作為所述參考信號。
12.—種差動解調方法，其特征在于，該差動解調方法包括: 延遲步驟，使輸入信號延遲預定時間而作為延遲信號； 比較步驟，計算表示所述延遲信號與I個以上的基準元信號之間的差分的I個以上的物理量； 選擇步驟，選擇所述I個以上的物理量中的絕對值最小的I個物理量的計算中使用的基準元信號作為參考信號；以及 差動解調步驟，利用所述輸入信號與所述參考信號之間的相位差進行所述輸入信號的解調， 各個所述基準元信號是通過參考所述I個以上的物理量的至少一部分而被更新的。
13.根據權利要求12所述的差動解調方法，其特征在于， 在所述比較步驟中，計算所述延遲信號與所述基準元信號之間的歐幾里得距離和相位差分中的至少任意一方作為所述物理量。
14.根據權利要求12或13所述的差動解調方法，其特征在于，該差動解調方法還包括: 計算步驟，使用所述I個以上的物理量的至少一部分計算加權系數；以及 更新步驟，使用所述加權系數更新所述I個以上的基準元信號。
15.根據權利要求14所述的差動解調方法，其特征在于， 所述加權系數與所述I個物理量的倒數成比例。
16.根據權利要求14所述的差動解調方法，其特征在于， 所述加權系數與所述I個物理量的倒數相對于所述I個以上的物理量的倒數全體的總和的比率成比例。
17.根據權利要求14所述的差動解調方法，其特征在于， 所述加權系數與所述I個物理量的倒數相對于從所述I個以上的物理量中選擇出的物理量的倒數的總和的比率成比例。
18.根據權利要求14-17中的任意一項所述的差動解調方法，其特征在于， 在所述更新步驟中，更新所述I個以上的基準元信號，使得對與所述參考信號對應的基準元信號進行更新而得到的已更新基準元信號的信號點位于所述延遲信號的信號點與所述參考信號的信號點之間。
19.根據權利要求18所述的差動解調方法，其特征在于， 在所述更新步驟中，使得對與所述參考信號對應的基準元信號進行更新而得到的已更新基準元信號的信號點在所述加權系數的值越大時越接近所述延遲信號的信號點。
20.根據權利要求12-19中的任意一項所述的差動解調方法，其特征在于，在所述更新步驟中，計算表示所述基準元信號與所述已更新基準元信號之間的差分值的更新差分， 在所述更新差分為第I閾值以下的情況下，在所述選擇步驟中選擇所述基準元信號作為所述參考信號， 在所述更新差分大于所述第I閾值的情況下，在所述選擇步驟中選擇所述延遲信號作為所述參考信號。
21.根據權利要求14-19中的任意一項所述的差動解調方法，其特征在于， 在所述更新步驟中，在所述參考信號的大小為第2閾值以下的情況下，更新所述基準兀信號。
22.根據權利要求21所述的差動解調方法，其特征在于， 在所述更新步驟中，計算表示所述基準元信號與所述已更新基準元信號之間的差分值的更新差分， 在所述更新差分為第I閾值以下的情況下，在所述選擇步驟中選擇所述基準元信號作為所述參考信號， 在所述更新差分大于所述第I閾值的情況下，在所述選擇步驟中選擇所述延遲信號作為所述參考信號。`
【文檔編號】H04L27/22GK103460661SQ201280014560
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年2月17日 優先權日:2011年5月11日
【發明者】今尾勝崇, 鈴木宏 申請人:三菱電機株式會社