相位误差检测装置、相位误差检测方法以及接收装置制造方法
【专利摘要】相位误差检测部(23)具有：误差成分检测部(31)，其检测表示基带接收信号的相位误差的误差成分信号(Pe)；信号分类部(51)，其将误差成分信号(Pe)分类到划定相位误差的检测范围的多个相位范围中任意一个；反复控制部(52)，其判定误差成分信号(Pe)是否以指定次数被分类到了多个相位范围中的至少1个特定的相位范围；更新处理部(53)，其在判定为误差成分信号(Pe)以指定次数被分类到了该特定的相位范围内时，缩小检测范围；以及信号输出部(43)，其在该特定的相位范围被判定为满足规定的引入条件时，将该特定的相位范围内的值设为相位误差的稳态值。
【专利说明】相位误差检测装置、相位误差检测方法以及接收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测由于载波频带的接收信号中的载波频率误差而引起的基带(baseband)接收信号的相位误差的技术，尤其涉及根据时域中的基带接收信号检测该相位误差的技术。
【背景技术】
[0002]一般而言，无线接收装置对载波频带(载波频率范围)的接收信号进行正交解调来生成基带接收信号。当在载波频带的接收信号的载波频率中存在误差(以下也称作“频率误差”。)时，由于该频率误差而在基带接收信号中产生相位误差。为此，无线接收装置具有检测这种相位误差并对其进行补偿的功能。
[0003]尤其是，在以正交频分复用(OFDM: Orthogonal Frequency Divis1nMultiplexing)方式传输的载波频带的OFDM接收信号中存在频率误差且该频率误差未被补偿的情况下，即使对基带OFDM信号进行快速傅立叶变换(FFT:Fast FourierTransform)来生成频域信号，该频域信号的质量也发生劣化。检测OFDM接收信号的频率误差并对其进行补偿的技术例如在日本特许第4584756号说明书(专利文献I)、日本特许第3793534号说明书(专利文献2)和日本特开2006-211441号公报(专利文献3)中被公开。
[0004]在专利文献1、2中公开了如下技术:根据FFT执行后的频域信号，进行使用了这些频域信号中所包含的导频信号和/或控制信号的频率误差检测及该频率误差的校正。专利文献I所公开的导频信号检测装置能够通过检测多个导频信号配置模式的载波符号的功率和中可得到最大值的模式，检测以副载波间隔为单位的频率误差。另一方面，专利文献2所公开的OFDM接收装置通过对刚刚傅立叶变换之后的频域中的AC(Auxiliary Channel:辅助信道)信号和 / 或 TMCC (Transmiss1n and Multiplexing Configurat1n Control:传输和复用结构控制)信号的绝对值进行平方运算来计算信号功率，并根据该信号功率与表示副载波位置的位置信息之间的相关结果检测出了频率误差(频率偏差)。但是，专利文献1、2所公开的技术均以副载波为单位检测频率误差，因此频率误差的检测精度可能产生极限。
[0005]对此，专利文献3所公开的OFDM解调装置具有根据FFT执行前的时域的基带信号检测频率误差的载波再生部，与专利文献1、2所公开的使用频域信号检测频率误差的方法相比，具有一般能够在短时间内检测出频率误差的特征。
[0006]具体而言，专利文献3的载波再生部具有:延迟部，其使基带信号延迟与有效符号期间对应的时间；相关性运算部，其运算该延迟部的输出与该基带信号的相关性；归一化部，其对该相关性运算部的输出进行归一化；区间积分部，其对该归一化部的输出进行区间积分来检测载波频率的偏移(频率误差)；可靠性判定部，其根据该区间积分部的输出的功率值，判定检测出的载波频率偏移的可靠性；以及环路滤波部，其根据该可靠性判定部的判定结果控制正交解调用振荡频率。在该OFDM解调装置中，在相对于载波频率偏移的可靠性高的情况下，环路增益增大，因此能够缩短同步引入时间(从接收开始时间点到载波频率的同步建立时间点的转变时间)。因此，能够缩短与传输路径环境对应的同步引入时间。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]【专利文献I】日本特许第4584756号说明书(第0039?0046段、图5和图6等)
[0010]【专利文献2】日本特许第3793534号说明书(第0035段)
[0011]【专利文献3】日本特开2006-211441号公报(第0042、0055?0056段和图2等)
【发明内容】
[0012]发明所要解决的问题
[0013]但是，专利文献3所公开的同步引入时间的缩短效果取决于由可靠性判定部参照的区间积分结果的功率值的精度，并且还取决于可靠性判定部的判定速度。因此，在区间积分部的运算精度或判定速度较低的情况下，无法得到充分的缩短效果。例如，在以弱电场环境为代表的始终恶劣的接收环境下，通过可靠性判定部判定为可靠性始终较低，从而可能不能得到缩短同步引入时间的效果。
[0014]鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种即使在恶劣的接收环境下，也能够缩短载波频率的同步建立所需的时间，而且能够抑制相位误差的检测精度降低的相位误差检测装置、相位误差检测方法以及接收装置。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]本发明的第I方式的相位误差检测装置的特征在于，具有:误差成分检测部，其根据对载波频带的接收信号进行正交解调而生成的基带接收信号，检测表示所述基带接收信号的相位误差的误差成分信号；信号分类部，其将所述误差成分信号的序列作为输入，执行将各个所述误差成分信号分类到划定所述相位误差的检测范围的多个相位范围中的任意一个的分类处理；反复控制部，其执行判定所述误差成分信号是否指定次数次被分类到了所述多个相位范围中的至少I个特定的相位范围的判定处理，其中，所述指定次数是由自然数定义的；更新处理部，其在判定为所述误差成分信号被分类到了所述特定的相位范围所述指定次数次时，执行缩小所述检测范围的更新处理；信号输出部，其在判定为所述特定的相位范围满足规定的引入条件时，将该特定的相位范围内的值作为所述相位误差的稳态值并输出与该稳态值对应的信号；以及条件管理部，其设定与表示所述接收信号的传输格式的参数和表示传输路径状态的状态检测信号中的至少一方对应的引入判定次数，所述反复控制部将所述更新处理的执行次数达到了所述引入判定次数这一条件作为所述引入条件，判定所述特定的相位范围是否满足所述引入条件，所述信号分类部、所述反复控制部和所述更新处理部反复执行所述分类处理、所述判定处理和所述更新处理，直到所述特定的相位范围被判定为满足所述引入条件为止。
[0017]本发明的第2方式的接收装置的特征在于，具有:正交解调部，其使用局部振荡频率对载波频带的接收信号进行正交解调，生成基带接收信号；上述相位误差检测装置；以及振荡器，其根据所述相位误差的稳态值校正所述局部振荡频率。
[0018]本发明的第3方式的相位误差检测方法的特征在于，包括以下步骤:根据对载波频带的接收信号进行正交解调而生成的基带接收信号，检测表示所述基带接收信号的相位误差的误差成分信号；将所述误差成分信号的序列作为输入，执行将各个所述误差成分信号分类到划定所述相位误差的检测范围的多个相位范围中的任意一个的分类处理；执行判定所述误差成分信号是否指定次数次被分类到了所述多个相位范围中的至少I个特定的相位范围的判定处理，其中，所述指定次数是由自然数定义的；在判定为所述误差成分信号被分类到了所述特定的相位范围内所述指定次数次时，执行缩小所述检测范围的更新处理；设定与表示所述接收信号的传输格式的参数和表示传输路径状态的状态检测信号中的至少一方对应的引入判定次数；将所述更新处理的执行次数达到了所述引入判定次数这一条件作为引入条件，判定所述特定的相位范围是否满足所述引入条件；以及在所述特定的相位范围被判定为满足所述引入条件时，将该特定相位范围内的值作为所述相位误差的稳态值并输出与该稳态值对应的信号，在该相位误差检测方法中，反复执行所述分类处理、所述判定处理和所述更新处理，直到所述特定的相位范围被判定为满足所述引入条件为止。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，通过反复执行上述分类处理、判定处理和更新处理，能够逐次缩小相位误差的检测范围，生成相位误差的稳态值。因此，即使在恶劣的接收环境下，也能够以恒定的检测精度得到相位误差的稳态值，因此能够缩短载波频率建立同步所需的时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是概略地示出本发明实施方式I的接收装置的结构例的功能框图。
[0022]图2是概略地示出基带信号的I个符号(0FDM符号)的结构的图。
[0023]图3是示出实施方式I的相位误差检测部(相位误差检测装置)的概略结构的功能框图。
[0024]图4是概略地示出实施方式I的误差成分检测部的结构例的功能框图。
[0025]图5是示出表示通过检测范围的分割而生成的多个相位范围的相位平面的图。
[0026]图6是概略地示出实施方式I的信号分类部的处理步骤的流程图。
[0027]图7是概略地示出反复控制部的处理步骤的流程图。
[0028]图8是概略地示出更新处理部的处理步骤的流程图。
[0029]图9的㈧?(C)是示出检测范围的逐次的缩小步骤的一例的图。
[0030]图10的(A)?(C)是示出检测范围的逐次的缩小步骤的另一例的图。
[0031]图11是示出相位范围的分割步骤的一例的流程图。
[0032]图12是概略地示出本发明实施方式2的接收装置的结构例的功能框图。
[0033]图13是概略地示出实施方式2的构成相位误差检测部的误差成分检测部的结构的图。
【具体实施方式】
[0034]下面，参照附图来说明本发明的各种实施方式。
[0035]实施方式1.
[0036]图1是概略地示出本发明实施方式I的接收装置I的结构例的功能框图。如图1所示，该接收装置I具有接收天线元件Rx、调谐部10、Α/D转换器(ADC) 11、正交解调部12和局部振荡器13。
[0037]调谐部10经由接收天线元件Rx接收无线信号。调谐部10对该无线信号实施调谐处理等模拟信号处理来生成载波频带的接收信号，并将该接收信号输出到Α/D转换器
11。Α/D转换器11将载波频带的模拟接收信号转换为数字接收信号，并输出到正交解调部
12。在本实施方式中，接收信号是使用多个副载波(subcarrier)生成的多载波信号，尤其是多个副载波相互处于正交关系的正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Divis1nMultiplexing)信号。
[0038]正交解调部12使用从局部振荡器13提供的振荡频率信号Os，对Α/D转换器11的输出进行正交解调，生成基带(baseband)接收信号r(t) (t表示时间。)。该基带接收信号r(t)是包含同相成分和正交成分的复信号。由振荡频率信号Os表示的振荡频率&与由发送器(未图示)为了无线信号的发送而使用的载波频率4对应，但不一定与该载波频率4相同，有时该振荡频率fs包含频率误差Af。
[0039]图2是概略地示出基带信号的I个符号(0FDM符号)的结构的图。如图2所示，I个符号包含:包括被频分复用的多个数据符号的有效符号；以及由与该有效符号的末尾部分的信号相同的冗余信号构成的保护间隔GI。I个符号期间(I个符号长度)具备有效符号期间Tu、和作为保护间隔GI的长度的保护期间Tg。另外，在本实施方式中，保护间隔GI被配置到紧邻有效符号之前，但是不限于此。例如，保护间隔也可以配置到紧接着有效符号之后。
[0040]此外，如图1所示，接收装置I具有传输格式检测部21、同步检测部22和相位误差检测部23。传输格式检测部21具有根据基带接收信号r(t)检测表示传输格式的各种参数的功能。在本实施方式中，基带接收信号Ht)包含被周期性插入的前导码部。传输格式检测部21例如能够根据基带接收信号r(t)的前导码部，检测表示发送模式、保护间隔长度(保护期间)、有效符号长度(有效符号期间)、编码率、载波调制方式和纠错码方式的参数组。
[0041]另外，在本实施方式中，接收装置I根据前导码部检测出了传输格式的参数组，但是不限于此。在表示传输格式的参数组不包含在前导码部而包含在有效符号中的情况下，适当变更接收装置I的结构以根据后述的DFT部14的输出来检测传输格式即可。作为传输格式，例如可列举遵循作为地面数字音频广播标准的DAB (Digital Aud1 Broadcasting,数字音频广播)、或作为地面数字电视广播标准的ISDB — T (Integrated Services DigitalBroadcasting 一 Terrestrial,综合服务数字地面广播)等的传输格式。
[0042]同步检测部22具有如下的符号定时同步检测功能:检测基带接收信号r(t)的符号间的边界，并将表示其结果的定时信号St提供给后述的DFT部14。检测符号间的边界的方法没有特别限定，公知的方法即可。例如，同步检测部22能够运算基带接收信号r(t)的有效符号的末尾部分的信号、和使基带接收信号r(t)延迟规定时间而得到的延迟信号的保护间隔GI内的信号之间的相关性，并检测表示其相关值的序列中的最大峰值的位置(时亥IJ)作为接收符号的开始地点。
[0043]相位误差检测部23具有如下功能:根据基带接收信号r (t)检测该基带接收信号r(t)的序列的相位误差的稳态值，并将表示该稳态值的相位误差信号Ep提供给局部振荡器 13。局部振荡器 13 是数值控制振荡器(NC0:Numerically Controlled Oscillators),能够根据相位误差信号Ep校正振荡频率的频率误差。
[0044]如图1所示，接收装置I还具有离散快速傅立叶变换部(DFT部)14、载波解调部
15、纠错部16和解码部17。DFT部14使用定时信号St，从基带接收信号r (t)的各符号中采样多个时域信号，并对这些采样的时域信号进行离散快速傅立叶变换(正交变换)来生成多个频域信号。其中，也可以替代离散快速傅立叶变换而使用其它种类的正交变换。
[0045]载波解调部15依照从传输格式检测部21通知的载波调制方式，针对每个副载波对DFT部14的输出进行载波解调(数字解调)来生成接收数据信号序列。作为载波调制方式，例如可列举QPSK (Quadrature Phase Shift Keying,正交相移键控)或M进制QAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulat1n (Μ 进制正交幅度调制)；1\1是2 以上的整数)，但不限于这些方式。
[0046]纠错部16依照从传输格式检测部21通知的纠错码方式(例如里德-所罗门码方式或卷积码方式)，对载波解调部15的输出序列执行纠错。该纠错部16具有在纠错处理的过程中检测表示输入信号的质量的参数(误比特率)的功能。纠错部16将表示该参数的质量信号Sq提供给相位误差检测部23。质量信号Sq是表示接收信号质量的信号，同时也是表示传输路径状态的状态检测信号。然后，解码部17对纠错部16的输出执行解码处理而得到解码数据。
[0047]接着，参照图3说明相位误差检测部23的结构。
[0048]图3是示出实施方式I的相位误差检测部(相位误差检测装置)23的概略结构的功能框图。如图3所示，相位误差检测部23具有误差成分检测部31、反复处理部41、缓存部42、信号输出部43、检测范围管理部44和分支管理部(条件管理部)45。
[0049]误差成分检测部31具有如下功能:检测表示基带接收信号r (t)的相位误差成分的误差成分信号Pe。图4是概略地示出误差成分检测部31的结构例的功能框图。如图4所示，误差成分检测部31包含延迟部32、相关性运算部33、平均化部34和平均化控制部37。
[0050]延迟部32使基带接收信号r (t)延迟有效符号期间Tu来生成延迟基带接收信号r (t - Tu)。相关性运算部33具有计算基带接收信号r (t)与延迟基带接收信号r (t 一 Tu)之间的相关性并生成相关信号CorHt)的功能。具体而言，计算基带接收信号r(t)与延迟基带接收信号r (t - Tu)的复数共轭信号r * (t 一 Tu)的乘积来作为相关信号Corr (t)。
[0051]当前，在由振荡频率信号Os表示的振荡频率fs包含频率误差Λ f的情况下，基带接收信号r(t)包含由下式⑴表示的相位误差成分(=exp( — j2.Af.t))。
[0052]r (t) =s (t) exp (~j2 π.Δ f.t)...(I)
[0053]其中，s(t)是不存在频率误差时的基带接收信号成分。
[0054]如图2所示，保护间隔GI内的冗余信号与有效符号的末尾部分的信号相同，因此下式(2)成立。
[0055]s (t) =s (t-Tu)…(2)
[0056]因此,相关性运算部33能够计算由下式(3)给出的相关信号Corr (t)。
[0057]Corr (t) = r (t) Xr*(t~Tu) = s (t) 12exp (j2 η.Af* Tu)...(3)
[0058]因此，该相关信号Corr (t)的相位误差Λ ρ能够通过下式(4)求出。
[0059]^=2"-A/-r,,=tanilSS]
[0060]其中，tan —1U)表示与变量x相关的反正切函数，Re (Corr⑴)是相关信号CorHt)的实数部即同相成分，Im(CorHt))是相关信号CorHt)的虚数部即正交成分。另夕卜，相位误差δ的检测方法不限于使用上式(I)至(4)示出的方法。
[0061]平均化部34具有如下功能:将相关信号CorHt)平均化，生成表示相位误差成分的误差成分信号Pe。如图4所示，平均化部34包含:对相关信号CorHt)执行各接收符号内的平均化(滤波)的第I平均化部35;以及在多个接收符号范围内对该第I平均化部35的输出执行平均化(滤波)的第2平均化部36。具体而言，第I平均化部35在各符号期间内的第I平均化期间△ I范围内对相关信号Corr (t)进行滤波，第2平均化部36在与多个符号期间对应的第2平均化期间△ 2范围内对第I平均化部35的输出进行滤波。这些第I平均化部35和第2平均化部36可分别由例如FIR (Finite Impulse Response:有限脉冲响应)滤波器构成。该情况下，第I平均化期间Λ I和第2平均化期间Λ 2与FIR滤波器的抽头长度对应。
[0062]平均化控制部37能够将格式信号Fd和质量信号Sq作为来自外部的输入，并根据格式信号Fd和质量信号Sq，对第I平均化部35和第2平均化部36各自的平均化对象信号的采样数和采样率(采样间隔)进行控制。能够通过控制第I平均化部35和第2平均化部36中的采样数来控制第I和第2平均化期间Λ 1、Λ 2。例如，保护期间Tg越长，越能够增长第I平均化部35中的第I平均化期间△ I (增多采样数)来提高误差成分信号Pe的可靠性。此外，信号质量越低，越能够增长第2平均化部36中的第2平均化期间Λ2(增多采样数)来提高误差成分信号Pe的可靠性。由此，平均化部34和平均化控制部37能够根据传输格式和/或接收环境执行最佳的平均化处理。
[0063]如图3所示，反复处理部41具有信号分类部51、反复控制部52、更新处理部53和状态监视部54。信号分类部51将误差成分信号Pe的序列作为输入，执行将各个误差成分信号Pe分类到相位平面上的划定相位误差的检测范围的多个相位范围PAl、…、PAN(N是2以上的正整数)中的任意一个的分类处理，并将表示其分类目标的特定相位范围的检测信号Pa分别输出到反复控制部52、状态监视部54和缓存部42。缓存部42临时存储检测信号Pa的序列。误差成分信号Pe是具有同相成分I和正交成分Q的复信号，因此与上式
(4)同样，具有用tan —YQ/I)表现的相位误差。因此，能够将包含误差成分信号Pe在相位平面上的点的相位范围PAk(k是I?N中的任意一个)确定为分类目标的相位范围。
[0064]相位误差的检测范围例如能够如0°?360。、0。?180。或O。?90。的范围那样进行可变设定。相位范围PA1、…、PAN通过根据所给出的检测精度将检测范围分割为多个而得到。图5是例示检测范围为0°?90°且检测精度为30°的情况下的具有3个相位范围PA1、PA2、PA3的相位平面的图。如图5所示，0°?90°的检测范围被分割为大于等于0°且小于等于30°的相位范围PA1、大于30°且小于等于60°的相位范围PA2、和大于60°且小于等于90°的相位范围？43这样的3个相位范围？41、？八2、？八3。
[0065]检测范围管理部44将控制信号Re提供给信号分类部51，控制信号Re除了指定上述检测范围和检测精度以外，还指定相位变换信息。信号分类部51能够使用由控制信号Re指定的检测范围、检测精度和相位变换信息，对各个误差成分信号Pe执行分类处理。有关相位变换信息将后述。
[0066]反复控制部52执行根据检测信号Pa，判定误差成分信号Pe是否连续指定次数(=THl)地被分类到相位范围PA1、…、PAN中的至少I个特定的相位范围的判定处理，换言之，执行判定由检测信号Pa表示的特定的相位范围是否连续指定次数的处理。该指定次数(以下称作“更新判定次数TH1”。)只要是I以上的自然数即可，由分支管理部45指定。在判定为误差成分信号Pe连续更新判定次数THl地被分类到特定的相位范围的情况下，反复控制部52对更新处理部53发出更新指令PB1。其中，特定的相位范围不限于相位范围PAU *..、ΡΑΝ中的I个范围，也可以包含相位范围PA1、…、PAN中的连续的多个相位范围。在图5的情况下，能够通过将特定相位范围的角度范围指定为0°?60°，将两个相位范围ΡΑ1、ΡΑ2设为特定的相位范围。该角度范围可由分支管理部45指定。
[0067]更新处理部53在从反复控制部52接收到更新指令PBl时，执行使检测范围缩小的更新处理。具体而言，更新处理部53生成指示检测范围缩小的控制信号Pu，并将该控制信号Pu提供给检测范围管理部44。检测范围管理部44根据控制信号Pu，生成控制信号Re，并将该控制信号Re提供给信号分类部51，其中，该控制信号Re指定比当前的检测范围窄的检测范围、和划定该检测范围的多个相位范围。
[0068]信号分类部51、反复控制部52、更新处理部53和检测范围管理部44相互协作地反复执行上述处理，由此能够使检测范围逐次缩小。反复控制部52具有判定上述特定的相位范围是否满足规定的引入条件的功能，当特定的相位范围被缩小至满足规定的引入条件的范围时，对状态监视部54发出状态监视指令ΡΒ2。例如，能够将更新处理部53的更新处理的执行次数达到了指定次数(以下称作“引入判定次数ΤΗ2”。)这一条件设为引入条件。引入判定次数ΤΗ2由分支管理部45指定。
[0069]状态监视部54在从反复控制部52接收到状态监视指令ΡΒ2时，判定被判定为满足引入条件的该相位范围PA#是否进一步满足规定的稳态条件。具体而言，能够将如下条件设为稳态条件:在发出状态监视指令ΡΒ2后由信号分类部51重新分类的误差成分信号Pe的相位范围PAc与特定相位范围PA#相互一致。表示该特定的相位范围PA#的数据被蓄积在缓存部42中，因此状态监视部54从缓存部42取得表示特定的相位范围PA#的数据，并确认由从信号分类部51提供的检测信号Pa表示的最新的相位范围PAc与特定的相位范围PM是否相互一致，由此能够检查相位范围PA#是否处于稳定状态的范围内。
[0070]状态监视部54在判定为相位范围PA#满足稳态条件时，判定为该相位范围PA#处于稳定状态的范围，将允许输出信号Eb输出到信号输出部43,并对反复控制部52和检测范围管理部44发出反复处理指令Re。另一方面，在判定为相位范围PA#不满足稳态条件时，状态监视部54不使允许输出信号Eb输出，而对检测范围管理部44和反复控制部52发出反复处理指令Re。接收到该反复处理指令Re的检测范围管理部44将检测范围和检测精度分别复位到初始状态的范围和精度，生成控制信号Re。另一方面，接收到反复处理指令Re的反复控制部52将内部变量复位到初始值,重新开始反复处理。
[0071]信号输出部43根据允许输出信号Eb，从缓存部42读出表示被判定为满足稳态条件的相位范围PA#的数据，将该相位范围PA#的代表值(例如相位范围PA#的中间值)设为相位误差的稳态值，并输出与该稳态值对应的相位误差信号Ep。由相位误差信号Ep表不的值可以是该稳态值自身，或者也可以是稳态值除以2 π.Tu而得到的频率误差的值。这里，信号输出部43能够以使得适合连接在相位误差检测部23的后级的处理部(例如图1的局部振荡器13)的输入接口的方式生成相位误差信号Ερ。
[0072]分支管理部45具有如下功能:根据格式信号Fd和质量信号Sq设定更新判定次数THl和引入判定次数ΤΗ2的值。例如，能够将更新判定次数THl和引入判定次数ΤΗ2适当设定为与发送模式和/或保护期间Tg对应的值。
[0073]此外，分支管理部45能够根据质量信号Sq，将更新判定次数THl和引入判定次数TH2设定为与信号质量对应的值。具体而言，分支管理部45能够在根据质量信号Sq判断为传输路径状态恶化时减小引入判定次数TH2的设定值，在判断为传输路径状态变得良好时增大引入判定次数TH2的设定值。由此，能够确保与传输路径状态对应的恒定的解调信号质量。此外，还可得到以下效果:能够在基本不取决于传输路径状态的情况下维持恒定的引入速度。
[0074]并且，更新判定次数THl的设定值越增大，分支管理部45可以越减小引入判定次数TH2的设定值，更新判定次数THl的设定值越减小，分支管理部45可以越增大引入判定次数TH2的设定值。由此，能够互补地控制引入动作的稳定性和传输路径状态对时间变动的追随性。
[0075]接着，详细说明上述相位误差检测部23的动作。
[0076]图6是概略地示出信号分类部51的处理步骤的流程图。如图6所示，信号分类部51参照从检测范围管理部44提供的控制信号Re，取得相位误差的检测范围、检测精度和相位变换信息(步骤Sll)。接着，信号分类部51进行等待直至被输入误差成分信号Pe为止(步骤S12的否)。在被输入误差成分信号Pe时(步骤S12的是)，信号分类部51判定误差成分信号Pe的相位是否处于检测范围内(步骤S13)，在误差成分信号Pe的相位处于检测范围内的情况下(步骤S13的是)，将误差成分信号Pe分类到划定检测范围的相位范围PAl?PAN中的任意一个(步骤S14)。然后，输出表示其分类目标的相位范围的检测信号Pa (步骤S16)。然后，处理转入步骤SI I。
[0077]另一方面，当在步骤S13中判定为误差成分信号Pe的相位不处于检测范围内的情况下(步骤S13的否)，将误差成分信号Pe的相位移动(变换)由相位变换信息表示的量S，使该误差成分信号Pe移动到检测范围内(步骤S15)。接着，信号分类部51将移动了相位后的误差成分信号Pe分类到相位范围PAl?PAN中的任意一个(步骤S14)。然后，输出表示其分类目标的相位范围和相移量δ的检测信号Pa(步骤S16)。这里，在信号分类部51最开始执行分类处理的情况下，误差成分信号Pe的相位必定处于检测范围内，因此不执行步骤S15。有关步骤S15将后述。
[0078]继而，图7和图8是概略地示出反复控制部52和更新处理部53的处理步骤的流程图。
[0079]如图7所示,在起动时,反复控制部52将表示同一相位范围的连续检测次数的变量Ne、和表示更新处理的执行次数的变量Ni均初始化为初始值(=O)(步骤S21)。接着，反复控制部52参照从分支管理部45提供的控制信号Be，取得更新判定次数THl和引入判定次数ΤΗ2 (步骤S22)。然后，反复控制部52判定变量Ne是否小于更新判定次数THl (步骤S23)。在变量Ne小于更新判定次数THl的情况下(步骤S23的是)，反复控制部52进行等待直至被输入检测信号Pa为止(步骤S24的否)。
[0080]在被输入检测信号Pa时(步骤S24的是)，反复控制部52将由检测信号Pa表示的当前的相位范围与前一相位范围进行比较(步骤S25)。在当前的相位范围与前一相位范围一致的情况下(步骤S26的是)，即在连续输入了表示同一相位范围的检测信号Pa的情况下，反复控制部52使变量Ne增加I (步骤S27)。另一方面，在当前的相位范围与前一相位范围不一致的情况下(步骤S26的否)，即在输入了表示与前一相位范围不同的相位范围的检测信号Pa的情况下，反复控制部52将变量Ne设定为I (步骤S28)。然后，使处理转入步骤S22。
[0081]然后，在判定为变量Ne达到了更新判定次数THl时(步骤S23的否)，即在判定为误差成分信号Pe连续了更新判定次数THl被分类到相位范围PA1、…、PAN中的特定相位范围时，反复控制部52判定更新处理的执行次数Ni是否达到了引入判定次数TH2 (步骤S30)。
[0082]在更新处理的执行次数Ni尚未达到引入判定次数TH2的情况(步骤S30的否)下，反复控制部52向更新处理部53发出更新指令PBl而使其执行更新处理(步骤S31)。图8是概略地示出由更新处理部53执行的更新处理的步骤的流程图。
[0083]如图8所示，更新处理部53判定该特定的相位范围是否包含最小相位(=0° )(步骤S41)。在该特定的相位范围是包含最小相位(=0° )的范围的情况下(步骤S41的是)，更新处理部53对检测范围管理部44指示检测范围向该特定的相位范围的缩小(步骤S42)。检测范围管理部44根据该指示更新检测范围和划定该检测范围的多个相位范围，因此信号分类部51使用更新后的检测范围和多个相位范围对误差成分信号Pe执行分类处理。在执行所述步骤S42后，更新处理部53将表示更新处理的执行次数的变量Ni增加I (步骤S44)，进而将表示连续检测次数的变量Ne初始化为零(步骤S45)，然后使处理转入图7的步骤S22。
[0084]另一方面，在步骤S41中判定为该特定的相位范围不包含最小相位(=0° )的情况下(步骤S41的否)，更新处理部53将该特定的相位范围变换为包含最小相位的相位范围(步骤S43),并向检测范围管理部44指示检测范围向该变换后的相位范围的缩小(步骤S42)。接着，更新处理部53将变量Ne初始化为零(步骤S45)，并使处理转入图7的步骤 S22。
[0085]然后，更新处理部53通过反复执行更新处理(步骤S31)来逐次缩小检测范围。图9的㈧?图9的(C)是示出检测范围的逐次的缩小步骤的一例的图。图9的㈧是示出如下的相位平面的图，该相位平面表示以检测精度30°划定初始状态下的0°?90°的检测范围而得到的相位范围PAl (Ni = O)、PA2 (O)、PA3 (O)。例如，在连续了更新判定次数THl地输入了表示相位范围PAl (O)的检测信号Pa的情况下(图7的步骤S23的否)，更新处理部53能够使检测范围缩小到相位范围PAl (O)，并如图9的(B)所示那样以检测精度10°将该相位范围PAl(O)分割为多个相位范围PAl (Ni = I)、PA2(1)、PA3(1)(图8的步骤S42)。而且，在连续了更新判定次数THl地输入了表示相位范围PAl(I)的检测信号Pa的情况下(步骤S23的否)，更新处理部53能够使检测范围缩小到相位范围PAl (O)，并如图9的(C)所示那样以检测精度5°将该相位范围PAl (O)分割为相位范围PAl (Ni = 2)、PA2 (2)(图 8 的步骤 S42)。
[0086]另一方面，在图9的(A)中，例如在连续了更新判定次数THl地输入了表示相位范围PA3 (O)的检测信号Pa的情况下(图7的步骤S23的否)，判定为该相位范围PA3 (O)不是包含最小相位(=0° )的范围(图8的步骤S41的否)，因此更新处理部53使相位范围PA3 (O)旋转一 60°而使其变换为包含最小相位(=0° )的相位范围(步骤S43)，并使检测范围缩小到该变换后的相位范围(步骤S42)。在图9的(A)的例子中，变换后的相位范围与相位范围PAl (O) —致。更新处理部53将相位范围PA3 (O)的相移量(旋转量)δ通知给检测范围管理部44，因此检测范围管理部44能够将表示该相移量δ的相位变换信息提供给信号分类部51。
[0087]通过这样将检测范围始终限定到包含最小相位(=0° )的相位范围内，能够提高相位误差的稳态值的检测精度。例如，在以8位分辨率的精度表现相位误差时，相位误差可用256级的离散值表现。该情况下，例如能够将0°?90°的检测范围分辨表现为大约
0.355°为止，与此相对，能够将0°?30°的检测范围分辨表现为大约0.121°为止。因此，在分辨率存在设计上的制约的情况下，越缩小检测范围，越能够提高相位误差的稳态值的检测精度。
[0088]参照图7，当在步骤S30中判定为更新处理的执行次数Ni达到引入判定次数ΤΗ2时(步骤S30的是)，反复控制部52对状态监视部54发出状态监视指令ΡΒ2 (步骤S32)，并完成处理。
[0089]如上所述，状态监视部54根据来自反复控制部52的状态监视指令ΡΒ2，判定在步骤S30中被判定为达到引入判定次数ΤΗ2的相位范围PA#与由检测信号Pa表示的新的相位范围PAc是否一致，在相位范围PA#与相位范围PAc —致的情况下，将允许输出信号Eb提供给信号输出部43，然后对检测范围管理部44和反复控制部52发出反复处理指令Re。另一方面，在相位范围PM与相位范围PAc不一致的情况下，状态监视部54在不生成允许输出信号Eb的情况下，对检测范围管理部44和反复控制部52发出反复处理指令Re。检测范围管理部44根据反复处理指令Re，将检测范围、检测精度和相位变换信息的值分别复位到初始状态的范围、精度和值，生成控制信号Re。同时，反复控制部52和更新处理部53执行图7和图8所示的判定处理和更新处理。
[0090]如上所述，信号输出部43根据允许输出信号Eb，从缓存部42读出表示被判定为满足稳态条件的相位范围PA#的数据，并输出与相位范围PA#对应的相位误差信号Ερ。这里，在执行图8的步骤S43而移动了误差成分信号Pe的相位的情况(图6的步骤S15)下，信号输出部43将相位范围PA#逆变换为原本的相位范围，生成与该逆变换后的相位范围对应的相位误差信号Ep并输出。
[0091]另外，图10的(A)?图10的(C)是示出检测范围的逐次的缩小步骤的另一例的图。图10的(A)是示出如下的相位平面的图，该相位平面表示以检测精度45°划定初始状态的0°?90°的检测范围而得到的相位范围PAl (Ni = O)、ΡΑ2 (O)。例如，在连续了更新判定次数THl地输入了表示相位范围PAl (O)的检测信号Pa的情况下(图7的步骤S23的否)，更新处理部53能够使检测范围缩小到相位范围PAl (O)，并如图10的(B)所示那样将该相位范围 PAl (O)分割为相位范围 PAl (Ni = I)、PA2 (I)、PA3 (I)、ΡΑ4 (I)、ΡΑ5 (I)、ΡΑ6 (I)(图8的步骤S42)。图10的(C)用表示出误差成分信号Pe应满足的条件和分别与这些条件对应的相位范围PAl (I)、ΡΑ2(1)、ΡΑ3(1)、ΡΑ4(1)、ΡΑ5(1)、ΡΑ6(1)之间的对应关系的图。如果使用图10的(C)示出的条件，则信号分类部51能够在不直接计算误差成分信号Pe的相位值的情况下执行分类处理。
[0092]以下，参照图11的流程图说明将图10的(A)的缩小后的相位范围PAl (O)分割为图10的⑶的相位范围PAl (I)?PA6(1)的步骤。更新处理部53首先在缩小后的检测范围PAl (O)内设定基准信号点PO (步骤S51)。该基准信号点PO是由同相成分I。和正交成分Qtl构成的信号点。其中，以同相成分Itl相对于正交成分Qtl的比率(=10/Qo)为2的幂(=2n ；n是正整数)的方式设定基准信号点PO。在图10的(B)的例子中，比率Iq/Q。为23( = 8)。接着，更新处理部53在检测范围PAl (O)内设定信号点Pl?P5，该信号点Pl?P5具有与基准信号点PO的同相成分Itl相同的同相成分且具有正交成分Qtl的正整数倍的正交成分(步骤S52)。然后，更新处理部53将检测范围PAl (O)分割为以通过基准信号点PO和信号点Pl?P5以及相位平面上的原点的直线LNO?LN5为边界线的多个相位范围PAl (I)?PA6 (I)(步骤 S53)。
[0093]如以上所说明那样，在实施方式I的相位误差检测部23中，信号分类部51、反复控制部52和更新处理部53分别反复执行分类处理、判定处理和更新处理，由此能够逐次缩小相位误差的检测范围来生成相位误差的稳态值。因此，即使在恶劣的接收环境下，也能够以恒定的检测精度得到相位误差的稳态值，因此可得到能够缩短图1的局部振荡器13处的载波频率建立同步所需的时间的效果。该效果能够在不增大电路规模和运算量的情况下实现。
[0094]此外，将检测范围始终限定到包含最小相位(=0° )的相位范围内(图8的步骤S41、S43)，因此即使在分辨率存在设计上的制约的情况下，也能够提高相位误差的稳态值的检测精度。
[0095]并且，如图4所示，平均化控制部37能够根据格式信号Fd和质量信号Sq，控制第I平均化部35和第2平均化部36中的第I和第2平均化期间Al、Λ 2，因此平均化部34和平均化控制部37能够根据传输格式和/或接收环境执行最佳的平均化处理。另外，平均化控制部37还能够不依赖于质量信号Sq，而仅根据格式信号Fd控制第I和第2平均化期间Al、Λ2。该情况下，能够进行与传输格式对应的最佳的平均化处理。
[0096]实施方式2.
[0097]接着，说明本发明的实施方式2。图12是概略地示出本发明实施方式2的接收装置2的结构例的功能框图。本实施方式的接收装置2的结构除了替代相位误差检测部23而具有相位误差检测部23B的方面以外，与上述实施方式I的接收装置I的结构相同。在本实施方式中，相位误差检测部23B从同步检测部22接收定时信号St的供给。
[0098]此外，图13是概略地示出构成相位误差检测部23B的误差成分检测部31B的结构的图。实施方式2的相位误差检测部23B的结构除了具有该误差成分检测部31B中的相关性运算部33B以外，与实施方式I的相位误差检测部23的结构相同。
[0099]在本实施方式中，如图13所示，相关性运算部33B能够将定时信号St作为输入，并根据定时信号St执行相关性运算。通过使用定时信号St，能够准确地计算由上述式(3)示出的相关信号Corr (t)。因此，能够更准确地检测相位误差的稳态值。
[0100]实施方式1、2的变形例.
[0101]以上，参照附图叙述了本发明的各种实施方式，但上述实施方式1、2都是本发明的例示，还可以采用上述以外的各种方式。例如，表示传输路径状态的状态检测信号不限于上述质量信号Sq。上述误差成分检测部31和分支管理部45(图3)可以替代上述质量信号Sq，而利用例如表示接收CN比(载波对噪声功率比)、平均接收信号电平和/或多普勒频率的信号作为表示传输路径状态的状态检测信号。该情况下，在上述实施方式1、2的接收装置1、2中追加根据由载波解调部15生成的解调数据检测接收CN比的CN比检测部、根据基带信号r (t)检测平均接收信号电平的电平检测部和/或多普勒频率检测部即可。
[0102]此外，上述实施方式1、2的接收装置1、2的结构不限于图1和图12的结构，可以包含校正接收信号从传输路径受到的失真的均衡器、和/或执行去交错处理的交错器等处理模块。
[0103]此外，在上述实施方式1、2中，相位误差信号Ep被用于控制局部振荡器13，但是不限于此，也可以用于Α/D转换器11的Α/D转换误差校正。
[0104]此外，上述接收装置1、2的部分功能可以通过硬件结构实现，或者也可以通过由包含CPU的微处理器执行的计算机程序实现。在用计算机程序实现该功能的一部分的情况下，微处理器能够通过从计算机可读取的记录介质中装载该计算机程序并执行来实现该功能的一部分。
[0105]此外，上述接收装置1、2的全部或部分结构能够通过LSI (LargeScale Integrated circuit:大规模集成电路)实现。此外，还能够通过FPGA (Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)或 ASIC (Applicat1nSpecific Integrated Circuit:面向特定用途的集成电路)实现接收装置1、2的全部或部分结构。
[0106]并且，上述接收装置1、2还能够构成为数字广播接收装置(包含电视广播接收器和音频广播接收器。)、无线LAN设备或移动通信系统的接收终端这些通信装置。
[0107]标号说明
[0108]Rx:接收天线元件;1、2:接收装置；10:调谐部；11:A/D转换器(ADC) ；12:正交解调部；13:局部振荡器；14:离散快速傅立叶变换部(DFT部)；15:载波解调部；16:纠错部；17:解码部；21:传输格式检测部；22:同步检测部；23:相位误差检测部；31:误差成分检测部；32:延迟部；33:相关性运算部；34:平均化部；35:第I平均化部；36:第2平均化部；37:平均化控制部；41:反复处理部；42:缓存部；43:信号输出部；44:检测范围管理部；45:分支管理部；51:信号分类部；52:反复控制部；53:更新处理部；54:状态监视部。
【权利要求】
1.一种相位误差检测装置，其特征在于，所述相位误差检测装置具有: 误差成分检测部，其根据对载波频带的接收信号进行正交解调而生成的基带接收信号，检测表示所述基带接收信号的相位误差的误差成分信号； 信号分类部，其将所述误差成分信号的序列作为输入，执行将各个所述误差成分信号分类到划定所述相位误差的检测范围的多个相位范围中的任意一个的分类处理； 反复控制部，其执行判定所述误差成分信号是否指定次数次被分类到了所述多个相位范围中的至少I个特定的相位范围的判定处理，其中，所述指定次数是由自然数定义的；更新处理部，其在判定为所述误差成分信号被分类到了所述特定的相位范围所述指定次数次时，执行缩小所述检测范围的更新处理； 信号输出部，其在判定为所述特定的相位范围满足规定的引入条件时，将该特定的相位范围内的值作为所述相位误差的稳态值并输出与该稳态值对应的信号；以及 条件管理部，其设定与表示所述接收信号的传输格式的参数和表示传输路径状态的状态检测信号中的至少一方对应的引入判定次数， 所述反复控制部将所述更新处理的执行次数达到了所述引入判定次数这一条件作为所述引入条件，判定所述特定的相位范围是否满足所述引入条件， 所述信号分类部、所述反复控制部和所述更新处理部反复执行所述分类处理、所述判定处理和所述更新处理，直到所述特定的相位范围被判定为满足所述引入条件为止。
2.根据权利要求1所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述更新处理部将通过所述更新处理缩小后的检测范围分割为多个相位范围，所述多个相位范围以通过该缩小后的检测范围内的规定的基准信号点和相位平面上的原点的直线、以及通过具有与所述基准信号点共同的同相成分且具有所述基准信号点的正交成分的整数倍的正交成分的至少I个信号点和所述原点的直线为边界线。
3.根据权利要求1或2所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述条件管理部在根据所述状态检测信号判断为所述传输路径状态恶化时，减小所述引入判定次数的设定值。
4.根据权利要求1?3中的任意一项所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述指定次数的设定值越增大，所述条件管理部越减小所述引入判定次数的设定值。
5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述相位误差检测装置还具有状态监视部，所述状态监视部判定被判定为满足所述引入条件的该特定的相位范围是否进一步满足规定的稳态条件， 所述信号输出部在该特定的相位范围被判定为满足所述稳态条件时，输出所述相位误差信号，在该特定的相位范围被判定为不满足所述稳态条件时，不输出所述相位误差信号。
6.根据权利要求5所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述信号分类部在该特定的相位范围被判定为满足所述引入条件后，将所述误差成分信号重新分类到所述多个相位范围中的任意一个， 所述状态监视部使用如下条件作为所述稳态条件:被判定为满足所述引入条件的该特定的相位范围与通过所述信号分类部重新分类的该误差成分信号的相位范围一致。
7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述基带接收信号的符号期间具有: 有效符号期间；以及 保护期间，其由与所述有效符号期间内的部分信号相同的冗余信号构成， 所述误差成分检测部包含: 延迟部，其使所述基带接收信号延迟，输出延迟基带接收信号； 相关性运算部，其在所述基带接收信号与所述延迟基带接收信号之间使该信号的一部分和该冗余信号彼此相关，生成相关信号；以及 平均化部，其将所述相关信号平均化，生成所述误差成分信号。
8.根据权利要求7所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述平均化部包含: 第I平均化部，其在各符号期间内的第I平均化期间范围内对所述相关信号进行平均化；以及 平均化控制部，其根据表示所述传输格式的参数改变所述第I平均化期间。
9.根据权利要求8所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述平均化部还包含第2平均化部，所述第2平均化部在与多个符号期间对应的第2平均化期间范围对所述第I平均化部的输出进行平均化， 所述平均化控制部根据表示所述传输格式的参数改变所述第2平均化期间。
10.根据权利要求8或9所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述参数包含表示所述保护期间和发送模式的值。
11.根据权利要求7?10中的任意一项所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述相关性运算部将表示所述基带接收信号的符号位置的定时信号作为来自外部的输入，根据所述定时信号生成所述相关信号。
12.根据权利要求1?11中的任意一项所述的相位误差检测装置，其特征在于， 所述基带接收信号是以正交频分复用方式生成的信号。
13.一种接收装置，其特征在于，所述接收装置具有: 正交解调部，其使用局部振荡频率对载波频带的接收信号进行正交解调，生成基带接收信号； 权利要求1?12中的任意一项所述的相位误差检测装置，其根据所述基带接收信号检测表示该基带接收信号的相位误差的稳态值的相位误差信号；以及振荡器，其根据所述相位误差的稳态值校正所述局部振荡频率。
14.一种相位误差检测方法，其特征在于，所述相位误差检测方法包括以下步骤: 根据对载波频带的接收信号进行正交解调而生成的基带接收信号，检测表示所述基带接收信号的相位误差的误差成分信号； 将所述误差成分信号的序列作为输入，执行将各个所述误差成分信号分类到划定所述相位误差的检测范围的多个相位范围中的任意一个的分类处理； 执行判定所述误差成分信号是否指定次数次被分类到了所述多个相位范围中的至少I个特定的相位范围的判定处理，其中，所述指定次数是由自然数定义的； 在判定为所述误差成分信号被分类到了所述特定的相位范围内所述指定次数次时，执行缩小所述检测范围的更新处理； 设定与表示所述接收信号的传输格式的参数和表示传输路径状态的状态检测信号中的至少一方对应的引入判定次数； 将所述更新处理的执行次数达到了所述引入判定次数这一条件作为引入条件，判定所述特定的相位范围是否满足所述引入条件；以及 在所述特定的相位范围被判定为满足所述引入条件时，将该特定相位范围内的值作为所述相位误差的稳态值并输出与该稳态值对应的信号， 在所述相位误差检测方法中，反复执行所述分类处理、所述判定处理和所述更新处理，直到所述特定的相位范围被判定为满足所述引入条件为止。
15.根据权利要求14所述的相位误差检测方法，其特征在于，所述相位误差检测方法还包括以下步骤: 将通过所述更新处理缩小后的检测范围分割为多个相位范围，所述多个相位范围以通过该缩小后的检测范围内的规定的基准信号点和相位平面上的原点的直线、以及通过具有与所述基准信号点共同的同相成分且具有所述基准信号点的正交成分的整数倍的正交成分的至少I个信号点和所述原点的直线为边界线。
16.根据权利要求14或15所述的相位误差检测方法，其特征在于，所述相位误差检测方法还包括以下步骤: 在根据所述状态检测信号判断为所述传输路径状态恶化时，减小所述引入判定次数的设定值。
17.根据权利要求14?16中的任意一项所述的相位误差检测方法，其特征在于，所述相位误差检测方法还包括以下步骤: 所述指定次数的设定值越大，越减小所述引入判定次数的设定值。
【文档编号】H04L27/22GK104205762SQ201280071522
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】今尾胜崇 申请人:三菱电机株式会社