JP2000505974A - 改良した位相シフトキーイング（ｐｓｋ）信号復調のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データ流れの内容とは独立している誤差統計量の評価を基にした、信号復調のための改良した方法。データ期間内の適切なサンプリング点を決定するために、多数のサンプリング点を用いてデータ流れの代替復号のセットをセットを発生する。それらの各代替セットに、送信された流れの既知特性を基にして計算される誤差統計量が関連させられる。たとえば、差動ＱＰＳＫでは、符号化された位相変化は９０度の倍数であることが知られている。誤差統計量は、各標本化された位相と、９０度の最も近い倍数との間の差の関数である。この誤差統計量は質の量子化できる測定値と、各サンプリング点に関連するノイズマージンとを与える。その後で、最高の質の誤差統計量に関連する復号された流れを、送信されたデータ流れの適切な復号として選択される。本発明はＡＴＭなどの小さいデータパケットを処理するのに特に良く適する。

Description

【発明の詳細な説明】 改良した位相シフトキーイング（ＰＳＫ）信号復調のための方法および装置 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、全体として信号伝送および処理に関するものであり、とくに位相シ フトキーイング（ＰＳＫ）信号を復調するためのための方法および装置に関する ものである。それは多重アクセス・プロトコル・ネットワークで通常採用される ような、小さいデータパケットの確実かつ強固な通信にとくに応用できる。 ２．関連する技術についての説明 位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調はデジタルデータの伝送にとくに効率的 である。ＰＳＫ変調では、データユニットの値が搬送波信号の位相で符号化され る。たとえば、二進相システムでは、データユニット値０は位相０度として符号 化でき、値１は位相１８０度として符号化できる。四進システムでは、データ値 ００、０１、１０、１１を位相４５度、１３５度、２２５度、および３１５度と して符号化できる。受けたＰＳＫ変調された信号からデータユニットを復号する ためには、信号の位相を送信機における基準搬送波信号の位相と比較しなければ ならない。この基準信号は、たとえば、フェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）回 路で搬送波周波数にロックさせることによって、受信機においてしばしば取り出 される。ロックされたＰＬＬの出力は搬送波の周波数であって、送信機の基準信 号に対して一定の位相関係を有する。搬送波信号にロックさせることは時間がか かるプロセスとなることがある。ロックが達成される速さを高くすると、ノイズ に対するロックの感度が高くなるという悪影響が生ずる。信号から絶対位相を取 り出すと位相があいまいになる結果にもなる。その理由は、受けた位相のどれが 送信機における基準位相に実際に一致するかを決定することは不可能だからであ る。ロックを行い、送信機の基準位相に一致する受信機基準位相を設定するため に、実際のメッセージ内容の前に既知データのプリアンブル列が送られる。 差動ＰＳＫ変調が基準位相を設定する必要を克服する。データユニット値は、 特定の位相ではなくて、位相の変化として符号化される。すなわち、たとえば、 ２進システムでは、データ値０は位相の無変化として符号化されることがあり、 データ値１は位相の１８０度変化として符号化される。すなわち、データ列１１ １００１が位相の３回の変化の列と、それに続く位相無変化の２つの期間と、そ れに続く位相の変化として符号化される。前のステートメントでは、実際の位相 は関係がなかったこと、最初の位相とは無関係に、３回の変化が１１１として復 号されることに注目されたい。位相の適切な数の「無変化」を検出するために、 公称データ期間が仮定される。そうすると、２データ期間の間の位相の変化が存 在しないことは００データパターンに対応する。３進、４進、およびそれより高 いデータ入力チップのために類似の位相変化符号化を採用できる。 差動ＰＳＫ変調および対応する差動ＰＳＫ復調は、絶対ＰＳＫ変調および復調 と比較して有利である。差動変調および復調を用いることによって、受信機は送 信機にロックする必要はなく、受信機は基準既知信号を受信する必要もない。搬 送波は第１の符号化されたデータ項目より先に存在する必要があるから、位相の 変化を検出できるが、特定のデータ列を送信する必要はない。 しかし、差動変調および復調は潜在的な誤差率を大幅に高くする。１つのデー タユニットに対する位相変化の決定における誤差はそのデータユニット、および 次のデータユニットに影響を及ぼす。すなわち、たとえば、上記２進符号化では 、３つの変化が送信され、任意の１つの変化が検出されなかったとすると、次の 変化は明らかに変化されていない位相に対して無変化であるように現れ、または 次の無変化が変化であるように現れる。誤差のこの二倍化のために、ノイズおよ び その他の妨害によってひき起こされる誤差などの、誤差を生ずる可能性が高い環 境では絶対ＰＳＫ変調がしばしば好まれる。しかし、前記したように、絶対位相 復調は典型的には差動位相復調より時間が一層かかり、または費用を一層要する 。 差動復調は、理想的には、絶対位相基準を設定する必要性を解消するが、送信 機と受信機との間のデータ期間の差と、サンプリング時間の差との少なくとも一 方のために誤差が導入されることがある。典型的には、受信機は各データ期間中 の適切な点をサンプリングすることによって、受信した信号の位相を決定する。 適切なサンプリング点は典型的には、真のデータ値を表すように、データ期間の 間の遷移点から遠く離れている点である。適切な復調のために、適切なサンプリ ング点はデータ期間内の比較的安定な部分を決定するために信号の処理を必要と し、かつ受信機と送信機とにほぼ等しいデータ周波数を維持することを求める。 この初期サンプリング点を設定するために、従来の差動ＰＳＫ符号化されたプロ トコルは既知内容のプリアンブルを各データメッセージに添付する。 全般的に、差動ＰＳＫ変調および復調によって送信機と受信機との間に求めら れている同期を減少できるが、従来の復調技術はプリアンブルの送信と復号をい ぜんとして必要とし、かつ非差動技術よりはるかに高い誤差率を持つことを特徴 とするものである。また、プリアンブルは以後のメッセージを復号するための基 礎として用いられるから、この基礎を設定する際の誤差は実際のメッセージを復 号する際の誤差確率の増大として反映される。 また本発明に関連して、多重アクセスネットワーク、すなわち、共通の受信機 または受信機セットに対して多数の送信機を備えたネットワーク、のための効率 的で効果的なプロトコルに対する増大する需要が存在する。そのようなネットワ ークでは、同じ送信機からの送信の間の待ち時間が最短であるように、各送信機 が短いメッセージパケットを送信することがしばしば望ましい。そうすると各送 信機における記憶要求が最小になり、かつ多数のパケットの送信における知覚さ れる遅延、またはギャップ、を最短にする。そのようなネットワークでは、各パ ケットのオーバヘッド、すなわち、無メッセージ内容、を最少にすることが重要 であり、かつ送信機の特性の間の違いを認めることが重要である。そのような環 境では、送信機にロックするために長い時間を要する復調技術は効果がない。そ の理由は、各送信機が送信する時間が短いことを求められるからである。同様に 、送信周波数と受信周波数との間、または送信位相と受信位相との間が良く一致 することを要する復調技術は効果がない。その理由は個々の送信機の特性の間、 または送信機の送信経路の間に違いが存在するからである。 発明の概要 本発明は、ノイズの多い条件の下で性能を向上するために、搬送波とは独立で 、かつプリアンブルとは独立であるＰＳＫ復調を使用することを開示するもので ある。差動ＰＳＫ（ＤＰＳＫ）復調は誤差率の関係で、絶対位相ＰＳＫ復調より 従来劣っているが、ＤＰＳＫは本発明を使用することによってノイズによって影 響を受ける環境に良く適することが示されている。本発明は絶対位相変調に適し ており、かつ後で説明するように他の復調態様に適する。 本発明に従って、多数のパケット記号を累積することにより、および最小誤差 技術を基にして位相、または位相の変化、を決定するために正しいサンプル点を 選択することによって復調が実行される。本発明を使用することによって、絶対 位相ＰＳＫ復調技術における搬送波の移相によって導入される誤差、および受信 したパケットの受信したサブセット、たとえば、プリアンブル、を基にして位相 を決定することによって導入される復号誤差を避ける。本発明はまた、各送信機 から受信したパケットを、その送信機から受信したパケットのみを実質的に基に して、効果的な復調を行えることができるようにすることによって、送信特性が 異なる多数の送信機からの送信を他の任意の送信機の特性とは独立に取り扱う。 図面の簡単な説明 図１は絶対符号化された２進ＰＳＫ信号の変調と、受信した位相パターンと、 先行技術の復調器によって決定できる２つの代わりの復調結果とを示す。 図２は絶対符号化された２進ＰＳＫ信号の変調と、受信した位相パターンと、 本発明に従う復調結果とを示す。 図３は絶対符号化された４進ＰＳＫ信号の変調と、受信した位相パターンと、 先行技術の復調器によって決定できる２つの代わりの復調結果とを示す。 図４は絶対符号化されたパルス位置変調（ＰＰＭ）された信号と、受信した位 相パターンとを示す。 図５は絶対符号化された４進ＰＳＫ信号の変調と、受信した位相パターンと、 本発明に従う復調結果とを示す。 図６は差動符号化された４進ＰＳＫ信号の変調と、受信した位相パターンと、 本発明に従う復調結果とを示す。 図７は本発明の復調のための流れ図を示す。 本発明の好適な実施の形態の詳細な説明 図１は絶対位相を用いる２進データパターンの位相符号化を示す。搬送波信号 を時間的に変化する正弦波信号１００として示す。符号化すべきデータ流を信号 １１０として示す。符号化された信号、変調されたＰＳＫ信号、を信号１２０と して示す。この例では、データ信号が低ければ、符号化された信号１２０は搬送 波１００と同相であり、データ信号が高ければ、符号化された信号は搬送波と位 相が１８０度異なる。これを低いデータ信号１１１で示し、対応する同相信号を １２１で示し、高いデータ信号を１１２で示し、対応する位相外れ信号を１２２ で示す。この符号化では、符号化された信号の位相は０度または１８０度であり 、位相はそれら２つの値の間の任意の値は取らない。 信号１３０は符号化された信号１２０が、伝送中にノイズおよびその他の妨害 によって影響を受けた後の信号を表す。この信号の、仮定した搬送波または決定 された搬送波に対する検出された位相を、上記のように、信号１４０として示す 。予測されたように、データ部分１１１、１１２、．．．１１６に対応する位相 部分１４１、１４２、．．．１４６でそれぞれ示すように、データ流１１０と検 出された位相信号１４０との間には強い類似性が存在する。しかし、ノイズおよ びその他の妨害のために、検出された位相信号１４０は、０度と１８０度との２ つの符号化された位相の間に急な遷移も、一貫した遷移も行わない、そして、ノ イズまたはその他の要因のために、検出された位相は、１４８で示すように、符 号化された位相が一定であったとしても、変化することがある。 この非２進値位相信号の求められている復号された２進信号への変換は、受け た位相を搬送波の位相に対応する一定の間隔でサンプリングすることによって、 従来行われていた。位相がこのサンプリング点において０度と１８０度との間の 中間より下であるとすると、復号されたデータ値が低いと断定され、位相がこの サンプリング点において０度と１８０度との間の中間より上であるとすると、復 号されたデータ値が高いと断定される。サンプリング点は基準周期信号の開始に 対する時刻として指定され、信号はひき続く基準信号期間内のこの同じ時刻にサ ンプリングされる。この基準信号はデータ信号の周期と同じ周期を持たなければ ならない。受けた位相符号化された信号を正しく復号するためにはこのサンプリ ング点の選択は極めて重要である。図に示すように、正しいサンプリング点１５ ８を選択すると、受けた位相符号化された信号１４０が元のデータ流を正しく表 すものに復号される結果となる。図示のように、復号された流れ１５０はデータ 流１１０と同じで、時間がずれているだけである。しかし、信号１６０で示すよ うに、不適切なサンプリング点１６８を選択すると、その同じ受けた位相符号化 された信号１４０が不正確に復号される結果となり、復号された信号１６０は符 号化されたデータ流１１０とは大幅に異なる。 従来は、正しいサンプリング点を決定するために、データ流は実際のデータメ ッセージに対するプリアンブルとして既知パターンを含む。復号された流れが既 知パターンと同じになるまでサンプリング点は調整される。たとえば、初めの５ つのデータ値１１１ないし１１５がプリアンブルを構成しているとすると、受信 機は初めの５つの復号された値が０−１−１−１−０パターンに一致しなければ ならないことを知る。不適切なサンプリング点１６８を適用すると、０−１−１ −１−１パターンを生ずるが、適切なサンプリング点１５８を適用すると求めら れている０−１−１−１−０パターンを生ずる。そうするとこの決定されたサン プリング点１５８の繰り返し発生を用いて以後のデータメッセージを復号する。 先行技術についての説明で指摘したように、適切なサンプリング点のこの決定に は時間がかかることがあり、この決定を基にした以後の復号はこの決定の質と、 送信機の搬送波と受信機の基準搬送波との間の以後の潜在的な位相推移または潜 在的な周波数変化とに大きく依存する。たとえば、急峻なノイズが５番目のサン プル１６５を中間点より低くしたとすると、サンプリング点１６８は０−１−１ −１−０パターンを生ずる。受信機がこのサンプリング点を使用するものとする と、以後のデータは、復号された値１６６で示すように、元のデータ１１６と比 較して不正確である。 本発明の目的は、受けた位相符号化された信号を復号するために、正しいサン プリング点の一層信頼できる、しっかりした決定を行うことである。第２図に元 のデータ流１１０と、検出した位相信号１４０と、本発明に従って復号した流れ のセットとを示す。図２は、サンプリング点２５８を用いたならば形成される復 号された流れ２５０も示す。各サンプリング点２５８の真下に、そのサンプリン グ点に関連する誤差の測定値２５９も示す。それらの測定値は理想的な受けた位 相信号の復号との比較を基にしている。理想的には、検出された位相は０度また は１８０度でなければならない。しかし、位相が２５８ａで標本化されると、位 相は０度より低い。位相が零より低い量を誤差ベクトル２５９ａで示す。同様に 、２５８ｂで標本化されると、位相は１８０の上である。この位相が１８０より 上である量を誤差ベクトル２５９ｂで示す。復号された列２５０は、各標本化さ れた点が、従来の方法におけるように、中間点の上または下であるかの決定に対 応するが、今その復号された列２５０に関連させられているのは、誤差ベクトル ２５９に対応する、その復号の質を表すものである。それらの誤差ベクトルは元 のデータ流１１０の値に関連させられず、それらは、データ流の符号化において 取ることを位相が制約される値、この場合には０度または１８０度、との比較で あることに注目されたい。 復号された流れ２６０は、サンプリング点２６８を受けられた位相信号１４０ に適用することに対応する。理想的な０度および１８０度からの、差ベクトル２ ６９を各サンプル点の下に示す。復号された流れ２６０は復号された流れ２５０ と最初は同一であるが、サンプリング点２６８に関連する誤差はサンプリング点 ２５８に関連する誤差、たとえば、２５９ｃおよび２５９ｄにおけるものと比較 して２６９ｃおよび２６９ｄにおけるものより極めて大きいことに注目されたい 。視覚的には、サンプリング点２６８は全体の検出された位相信号に対して「非 常に早く」起きる。誤差ベクトル２６９はこの不適切なサンプリングの量子化で きる量を提供する。以後のデータ復号のためにサンプリング点２６８が用いられ たとすると、誤差率はサンプリング点２５８を用いて発生される誤差率より高い 。その理由は、位相が僅かに変化してもサンプリング点２６８に、２６５で示す ように、不適切な値を復号させるからである。プリアンブルが０−１−１−１− ０である場合に従来の方法に対して上で与えた例では、サンプリング点２６８は 適切なプリアンブル復号を生じるが、それに続いて誤差を含んだデータ記号を発 生するであろう。しかし、誤差ベクトルを用いることによって、サンプリング点 ２５８は２６８より良い選択であるように量子化可能に決定できる。 復号された値が、既知パターンに対する復号された値のいくらか信頼できない 前記比較ではなくて、既知パターンに対する復号された値の不正確な値である、 という決定に導くものは誤差率の評価であることに注目すべきである。それらの 誤差ベクトルを量子化可能に評価するために、誤差ベクトルの大きさの和、また は二乗された誤差の和、あるいは他の任意の比較できる統計を使用できる。χ二 乗試験、またはその他の試験などの統計的試験を用いてそれらの量の間の差の意 味を決定でき、または最適なサンプリング点を確実に検出するために求められる 標本の数を決定できる。好適な実施の形態では、計算を容易にするために、誤差 の大きさの和を用いて、復号された流れの質を評価する。 本発明に従って、異なるサンプリング点の適用におのおの対応するいくつかの 復号された流れが同時に発生される。それらの復号された各流れに誤差ベクトル の累積、すなわち、０度と１８０度との理想的な位相値と比較される、各サンプ リング点における誤差の大きさの和、が結び付けられる。この復号された流れの セットから、誤差の和が最小であるものが元のデータ流れの最も正確な表現であ ると決定される。理想的には、代わりの復号された流れと、それらの流れの誤差 の和とを蓄積するために利用できるメモリのサイズに応じて、全体のデータメッ セージがこのようにして処理される。そのようにすると、送信機の搬送波と受信 機の仮定された搬送波との間の周波数関係または位相関係のどのような変化も、 全体のデータメッセージに関して説明される。メモリの要求量はデータメッセー ジ中のデータのビット数に代わりの復号された流れのセット数を乗じたものに、 代わりの各復号された流れに関連する誤差の和のための蓄積量を足し合わせたも のに等しい。典型的には、代わりのセットの数は、サンプリング点の関数として 予測される変化に依存して決定される。たとえば、受信されるた位相信号がかな り歪んでいないことが予測されるとすると、サンプリング点を±６０度以内で決 定すると十分なことがあり、したがって、以前の流れから６０度（３６０／６） ずれているサンプリング点６０におのおの対応する、代わりの復号された流れの ６セットが発生される。受信される信号が大きく歪んでいることが予測されるな らば、一層接近したサンプリング点を利用できる。好適な実施の形態では、１６ のセットの代わりの復号された流れが発生される。それらのセットは２２．５度 （３６０／１６）のサンプリング点の精度に対応する。 全体のデータパケットが処理されて１６個の代わりの復号されたデータパケッ トを生ずることが好ましい。５３バイトを含む、ＡＴＭパケットの１６のセット の発生には、１キロバイトより少ない総数に対して、５３バイトの１６倍、プラ ス１６の和の蓄積を要する。この１６の復号されたパケットのセットから、累積 誤差が最少であるものが、もともと符号化された５３バイトを最も正確に表すも のであることが決定される。全体のパケットを処理するために蓄積を利用できな いとすると、データパケットのサブセットを使用できる。このサブセットにおけ る累積誤差が最小であるセットを選択した後で、パケットの残りを復号するため にそのセットに関連するサンプリング点を使用できる。データパケットが極めて 長ければ、それをサブパケットの群として処理することもでき、その後で次のサ ブパケットに対して処理を繰り返すことができる。各サブパケットは１６の代わ りのサブパケットから選択される。 本発明に従って、以後のパケットまたはサブパケットの処理を、先行するパケ ットまたはサブパケットからの適切な位相の、繰り返しより細かい分解度での、 決定に依存させることができる。すなわち、適切な位相について予め知っていな いと、前記した復号された流れのセットは可能な位相の３６０度全体にわたって 等しい間隔で隔てられた位相に対応する。ほぼ適切な位相が既知であれば、それ らのセットはこの近似値を中心として狭い間隔をおいて隔てることができ、この 近似値から遠く離れている位相は無視できる。同様に、本発明に従って、近似的 な適切な位相がひとたび決定されると、または逐次評価プロセスなどの、統計解 析の結果を基にして、代わりの復号されたセットの数を復号できる。 図３は直角位相符号化された信号の形を示す。データ流れ３１０は４つの値、 線３ｂに４つの可能なレベル、以後データ値０、１、２、３と呼ぶ、のうちの１ つを取ることができる記号で構成されるが、符号化される実際のデータは数値０ 、１、２または３に直接対応しないことがある。４つの値のおのおのは搬送波１ ００に対して４つの可能な位相角の１つによって符号化される。性能を最適にす るために、直角位相符号化された信号は９０度だけ分離される。図３に示すよう に、最低レベルデータ信号３１１は−１３５度の位相推移に対応する。それを３ ２１で示す。次に高いレベルの信号３１２は−４５度の位相推移に対応する。そ れを３２２で示す。次の高い信号３１６は４５度の位相推移に対応する。それを ３２６で示す。最高レベルの信号３１３は１３５度の位相推移に対応する。それ を３２３で示す。４値データ記号を直角位相信号に符号化する、当業者に周知の 代わりの方法がある。データ記号を位相角に符号化する特定の符号化方法は本発 明にとっては重要ではない。たとえば、代わりの符号化はパルス位置変調（ＰＰ Ｍ）を用いる。ＰＰＭでは、図４に示すように、各クロックサイクル内のパルス がデータパルスを表す。図４で、信号４００は搬送波を表し、４１０はデータ流 を表し、４２０はＰＰＭ符号化された信号を表し、４３０は受信されたＰＰＭ符 号化された信号を表し、４４０はその受信された信号の検出された位相を表す。 特定の符号化のおのおのにおいて、重要な特徴は信号の位相が４つの可能な値 の１つを取ること、および符号化された信号が他の位相値のいずれも取らないこ とである。図３は受信した信号３３０と、取られた搬送波信号の位相に対するそ の信号の位相３４０とを示す。図１の受信した２進位相信号１４０と同様に、受 信した直角位相信号３４０の形は元のデータ流３１０に類似する。位相部分３４ １はデータ値３１１に対応し、位相部分３４２はデータ値３１２に対応し、 位相部分３４３はデータ値３１３に対応し、位相部分３４６はデータ値３１６に 対応する。しかし、受信した信号の位相は、元のデータ流３１０には存在しない 、部分３４９などの中間値を示すことに注目されたい。元の直角データ流の正確 な決定には、上記２進の場合におけるように、位相が中間値にある間に標本化さ れたならば起きるかもしれない誤った符号化を避けるように、受信した位相信号 を適切なサンプリング点で標本化することを要する。信号３５０は、サンプリン グ点３５８を基にして、適切な復号を表す。図からわかるように、復号された流 れ３５０は、時間的にずらされた符号化されたデータ流３１０と同一である。信 号３６０は、サンプリング点３６８を基にして、不適切な復号を表す。その理由 は、サンプリング点が各期間においてあまりに早く起きるためである。 図５は、図２と同様に、元の４進（ｑｕａｎｄａｒｙ）データ流３１０と、受 信した位相信号３４０と、種々のサンプリング点におのおの対応する復号された 流れのセットとを示す。図示のように、サンプリング点５６８と５７８は適切な サンプリング点であり、５５８と５８８はそうではない。すなわち、サンプリン グ点５６８または５７８を用いると、元のデータ流３１０の正確な表現である復 号された流れ５６０および５７０になり、流れ５５０と５８０は誤った復号であ る。図５には、サンプリング点５５８、５６８、５７８、および５８８にそれぞ れ対応する誤差ベクトル５５９、５６９、５７９、および５８９も示す。 符号化および誤差測定は次のようにして行われる。受信した位相信号の範囲は ４つの部分に分割される。各部分は４つの可能な符号化された位相のおのおのの 周囲に中心を置く。符号化された位相が、データ記号０、１、２、３に対応する −１３５度、−４５度、４５度、および１３５度である所与の例では、部分は− １８０度から−９０度まで、−９０度から０度まで、０度から９０度まで、９０ 度から１８０度まで延びる。復号された信号は、検出された位相がどの部分に含 まれるかに依存する。理想的に送信された信号は、４つの符号化された位相のう ちの１つを取るだけである位相信号を発生する。したがって、それらの符号化さ れた位相の１つとは異なる位相は誤りであり、誤差の大きさは位相と、最も近い 理想的に符号化された位相値との間の差によって測定される。すなわち、検出さ れた位相４９度がデータ値２として復号され、４度の誤差を有する。これは、符 号化されたデータ値２に対応する理想的に送信された位相４５度に対応する。３ ６０度周期に対する角度差を用いて位相誤差を測定する。検出された位相２０３ 度がデータ値０に復号され、理想的な２２５度（−１３５度に等しい）位相に対 して−２２度の誤差を有する。４つの送信された位相値の最も近い値に対するそ れらの差を誤差ベクトル５５９、５６９、５７９、および５８９として示す。図 からわかるように、ベクトル５５９と５８９はベクトル５６９、５７９より極め て大きく、あらゆる可能性の中で、それらのより高い誤差ベクトルに対応する復 号された流れ５５０と５８０が誤っているという指示を与える。本発明に従って 、５５０と５８０が５６０と５７０よりも質が低いというこの決定は、符号化さ れた位相値のセットに対する検出された位相角の比較を、送信された特定のデー タ値を考慮することなく、基にしている。 本発明に従って、復号された流れのセットが同時に処理される。各流れはデー タ期間内の異なるサンプリング点を基にしている。誤差の大きさの和は各復号さ れた流れに対して累積され、誤差が最小である流れが元のデータ流れを最も正確 に表すものとして選択される。 上記のように、位相基準における偏りが累積誤差に影響を及ぼすことに注目さ れたい。すなわち、たとえば、受信機の基準位相が搬送波の位相と１０度異なっ ているとすると、上の４度誤差と−２２度誤差は実際には、受信機が搬送波より 遅れているか、進んでいるかに応じて、１４度誤差および１２度誤差、または− ６度誤差および−３２度誤差である。統計的測定のための従来の偏り修正技術を 本発明に従って適用でき、または、好適な実施例においては、異なる技術を採用 できる。好適な実施例では、各セットにおける最初の標本化された点は基準、す なわち、誤差が０である部分の１つ、としてセットされる、この基準から、４つ の部分が決定される。部分の１つがこの基準にされた標本をそれの中心として有 し、他の各部分は基準から９０度の倍数だけ分離される。したがって、受信機の 基準位相は求められない。 しかし、これまで説明してきた絶対位相符号化については、データ値を適切に 復号するために、受信した位相と搬送波位相との間の相関を設定しなければなら ない。たとえば、第１の標本が基準として設定されたとすると、この第１の標本 がデータ値０、１、２、または３に対応するかどうか、または等しく、この検出 された位相が元の搬送波に対して、−１３５位相、−４５位相、４５位相または １３５位相に対応するかどうかを判定する必要がある。好適な実施例では、絶対 位相符号化が用いられるとすると、送信機からの既知情報のただ１つのユニット が最小誤差で適切に復号することを求められる。 先行技術についての説明で注意したように、差動位相符号化は送信搬送波の位 相と受信された位相との間の基準を設定する必要を解消する。本発明は差動符号 化された信号に特に良く適する。図６は差動直角位相符号化された信号を示す。 この図では、１つの標本から次の標本への位相の変化は符号化された値を示す。 データ値１はそれの以前の値からの９０度位相推移として符号化され、データ値 ２は１８０度（−１８０度に等しい）位相推移であり、データ値３は２７０度（ −９０度に等しい）位相推移である。したがって、図６で、受信した信号６４０ は期間６４１と６４２の間の約９０度の位相推移を表示する。その位相推移はデ ータ値１に対応するものであって、３１２における符号化されたデータ値である 。６４２と６４３の間で、信号は約−９０度の位相推移である。それはデータ値 ３に対応するものであって、３１３における符号化されたデータ値である。同様 に、６４５と６４４の間で、他の−９０度の位相推移が起きる。それは他の データ値３に対応するものであって、３１４における符号化されたデータ値であ る。６４４と６４５の間には位相推移は起きない。これは、３１５における、デ ータ値０に対応する。図示のように、検出された位相シーケンス６４０は元のデ ータ流れ３１０に類似せず、それよりも検出された位相信号６４０はデータ流れ ３１０を表す。 この検出された位相信号６４０の適切な復号は、従来の例の全てにおけるよう に、サンプリング点の適切な選択を必要とする。図６は復号された流れのセット を示す。各流れは種々のサンプリング点列を基にしている。サンプリング点６６ ８はデータ流れ３１０の不正確な表現６６０を復号し、サンプリング点６５８、 ６７８、６８８がデータ流れの正確な表現６５０、６７０、６８０を復号する。 複合効果に注目すると、差動符号化された信号の処理において誤差が生ずる。６ ６８ａにおける検出された位相変化には誤差があり、６６８ｂにおける検出され た位相は正しいが、前の位相には誤差があるから、この正しく決定された信号の 検出された位相変化には誤差がある。すなわち、６６４と６６５に示すように、 単一の位相検出誤差が２つの位相変化検出誤差を生じた。 本発明に従って、０度、９０度、１８０度、および２７０度の位相の変化に対 する誤差を６５９、６６９、６７９、および６８９に示す。また、理想的な信号 の位相の変化は９０度の倍数であることが知られており、９０の倍数からのどの ような差もサンプリング点における誤差を表すものとして累積される。本発明に 従って、この誤差は各標本の位相の間の各差に対して累積でき、または参照され た最初の標本に対する各位相に対して累積できる。たとえば、標本化された位相 列０−８５−２８０−１８０−２６０は、最初の標本０と比較されたならば、誤 差列−５、＋１０、０、−１０を表す。先行する各位相と比較されたならば、同 じ列は誤差列−５、＋１５、−１０、０を表す。いずれの差動誤差法も効果的で ある。後者は最初の標本に対する偏りにはあまり敏感でないが、各位相誤差は誤 差の大きさの累積に対して複合効果を有する。また、より高い精度が求められる ならば、偏りおよび複合効果に対する統計的測定値を修正するための従来の手法 を適用できる。好適な実施の形態では、計算を容易にするために、各セット中の 最初の標本が基準として設定され、全ての位相変化はこの基準に対するものであ る。したがって、たとえば、信号６６０が６６８ａで最初に標本化され、基準の ０度線より下の位相値を示す。６６８ｂで、それは基準の９０度線より下の位相 値を示し、６６８ｃで、それは基準の０度線より上の位相値を示す。６６８ａに おける最初の標本に対して、６６８ｃにおける誤差は、６６８ｃにおける標本が ０度線より上である量、プラス６６８ａにおける標本が０度線より下にある量と を加えた和である。 ２進の場合におけるように、４進（ｑｕａｎｄａｒｙ）データ位相符号化され た信号に対する好適な実施の形態は、その信号が絶対符号化されるか、差動符号 化されるかのいずれにしても、データパケット全体を処理して、データパケット 全体にわたる最小誤差を示す代わりの復号された流れを決定する。しかしこの技 術は、長いデータパケットの以後の復号のために使用するサンプリング点を決定 するために適用することもできる。図６に示す例では、信号６５０はデータ信号 ３１０の正確な表現であるが、それは、たとえば６５９ｃに示す、いくつかの大 きい誤差を示す。このサンプリング点における位相を小さくするようにノイズが わずかに大きかったとすると、復号された値には誤差が含まれていたであろう。 したがって、測定された誤差は各サンプリング点に関連するノイズマージンを示 すものでもあることがわかる。最小累積誤差でサンプリング点を選択することは 最高ノイズマージンでサンプリング点を選択することに等しい。従来の方法にお けるように、以後の復号のためにサンプリング点を決定するために復号されたデ ータ値のみが用いられたとすると、この低いノイズマージンのサンプリング点６ ５８が選択されるかもしれない。 本発明に従って、メモリ要求は２進の場合におけるのと同じであって、パケッ トのサイズにセット中の代わりの復号の数を乗じ、それに各代わりの復号に対す る累積誤差和を加え合わせたものである。好適な実施の形態では、１６のセット が用いられ、それによって適切なサンプリング点に関して２２．５度の分解度を 与える。 これまで説明してきた実施例は、位相を決定するためにデータ期間内での標本 化に向けられたものであるが、本発明の原理は位相検出のみに限定されるもので はない。符号化されたデータ値とは独立して個別に識別できる、符号化された信 号のパラメータが存在するならば、適切な周期的サンプリング点の決定を求める ものであればどのような復調技術もここで説明する方法に適当である。位相標本 の使用は本発明の原理を示す。ここで明らかに説明および示したわけではないが 、本発明の原理を具体化し、したがって本発明の要旨および範囲内にある種々の 装置を当業者が工夫できることがわかるであろう。 図７は本発明の原理を流れ図で示す。図示のように、このプロセスはデータ値 とは独立している誤差率の決定を要する。上記のように、かつ、この流れ図に示 すように、誤差率決定は位相値を測定および比較することにのみ限定されるもの ではない。ブロック７１０と７３０はデータパケットを処理するためのループを 構成する。理想的には、復号するための記号の数は、前記したように全体のパケ ット中の記号の数に等しい。各データ記号期間内で、Ｎ個の標本が取られる。各 標本は、その期間中の異なる時刻において、たとえば、図６のサンプリング期間 ６５８、６６８、６７８、６８８に対応する。前記したように、好適な実施例で は、Ｎは１６に等しい。Ｎ個の標本のこの標本化を、ブロック７２０と７２７で 構成されているループ内のブロック７２１で示す。ブロック７２２に示すように 、これがＮ個の標本のおのおのに対する最初の標本であるとすると、すなわち、 これが最初のデータ期間であるとすると、標本化された値が基準値、Ｒｅｆ（Ｉ ）、 として保存される。ここにＩはデータ期間内のＮ個の標本化時刻のおのおのに対 する指標である。また、累積された誤差統計量、ＳｕｍＥｒｒ（Ｉ）がブロック ７２４で０に初期化される。ブロック７２５でデータ値が標本化された値から復 号される。この復号は、当業者であればわかるように、どのような復号技術が用 いられてもその復号技術に従う。ＰＳＫ復調のために、絶対符号化または差動符 号化のために上記した復号がブロック７２５で行われる。このデータ期間、Ｊ、 におけるこの標本化時刻、Ｉ、に対する、復号されたデータ値がＤａｔａ（Ｉ， Ｊ）として保存される。ブロック７２９で、以後の標本が、最初のデータ期間の 後で、基準標本値を用いてこの標本に関連する誤差を決定する。ブロック７２９ において、決定された誤差は各標本化時刻、Ｉ、に対してＳｕｍＥｒｒ（Ｉ）に 累積される。 誤差決定ブロック７２８の好適な実施例を図７Ｂに示す。この例では、データ 記号の符号化が、一様な量、Ｑ、だけ隔てられている１組の特性値を用いると仮 定する。すなわち、たとえば、２進ＰＳＫ符号化では、データ値０と１とに対応 する特性位相が１８０度だけ分離されている。したがって、Ｑは１８０に等しい 。直角ＰＳＫ符号化では、Ｑは９０度である。７５０で標本値と基準値との差を 計算する。この値は理想的にはＱの倍数である。この差の値とＱの最も近い倍数 との間の差を測定するためにいくつかの代わりの方法を使用できる。ブロック７ ５１ないし７５３に示すように、１つの方法は値をＱの半分だけずらし、その後 でモジュロＱ演算を行い、次にそのずれを除去することである。たとえば、その 差の値が８５度であると決定されたとすると、９０の最も近い倍数は９０であり 、差の値は−５である。説明したような手順を用いると、４５が８５に加え合わ されて１３０になる。１３０モジュロ９０は４０になる。４０引く４５は−５に なる。この−５は誤差値で、９０の最も近い倍数と比較される。誤差累積手段に 合致するようにこの値を調整する。たとえば、累積された誤差を評価するため に誤差の変化を用いるとすると、誤差の二乗をブロック７８０で計算する。好適 な実施例では、計算を容易にするために、上記のように、誤差の大きさの和を匹 敵する統計量として用い、したがって、誤差の絶対値をブロック７８０で計算し 、ブロック７２９でその値を累積のために戻す。 各標本化時間のために全ての記号が復号された後で、累積された誤差をブロッ ク７３１で比較し、好適な標本化時間に対する指標、すなわち、累積誤差が最小 である指標、を指標Ｓとして保存する。ブロック７３２〜７３４で、各データ期 間において、この標本化時間に復号されたデータ値、Ｄａｔａ（Ｓ，Ｊ）、が適 切な復号された値として選択され、ブロック７３５で以後の処理のために戻され る。 当業者には明らかであろうが、同じ結果を得るために代わりの手段を使用でき る。図７は、計算が非常に簡単である好適な実施例を示すものである。当業者に は明らかなように、図７の流れ図はハードウェア、ソフトウエア、または両者の 組合わせで実現できる。ブロック７２８における誤差計算手順は他のアルゴリズ ムで置き換えることができ、ブロック７２９における累積は単なる加算演算以上 のものとすることができる。同様に、「誤差」測定は、質の逆数ではなくて、質 の直接指示とすることができ、最小値ではなくて最大値を持つセットを見出だす ためにブロック７３１を変更できる。たとえば、測定可能な特性が遷移からの時 間的な距離であるとすると、その遷移から最も遠い、すなわち、最大累積距離、 を持つ、サンプリング点を選択することが好ましいことがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 連続波形から各々の復号が、選択されたサンプリング点における前記波 形の値によって決定される一連のデータ記号を復号するために、周期的クロック の各期間の開始に対して、時間的なサンプリング点を選択する方法において、 前記期間の開始に対して、１組の独特の時間的な点によって各周期的クロック の輪郭を描く過程と、 各期間内の前記独特の時間的な点で前記連続波形を標本化して、各独特の時間 的な点に関連する個別標本を得る過程と、 各個別標本を１組の理想的な標本値と比較して、各独特の時間的な点に関連す る誤差値を決定する過程と、 各前記独特な時間的な点に対する誤差統計量を、各前記決定された誤差値を基 にして累積する過程と、 前記誤差統計量を基にして、１組の前記独特の時間的な点から前記時間的なサ ンプリング点を選択する過程と、 を備えることを特徴とする方法。 ２． 請求の範囲１記載の方法であって、 前記波形は受信した信号の位相を表し、 前記理想的な標本値はおのおの異なる位相値であり、 各前記誤差値は、それぞれの個別標本と、この個別標本に、位相が、最も近い 前記理想的な標本値の１つとの間の位相差に正比例する ことを特徴とする方法。 ３． Ｎ種類の代替復号のうちからの選択を基にして、受信した信号から記号 のパケットを復号する方法であって、送信される信号の位相をＱ個の可能な符号 化された位相値の１つに設定することによって前記記号が前記送信される信号に 符号化されており、前記送信される信号が前記受信した信号を発生し、各記号が 前記パケット内に時間の記号期間を有する、方法において、 Ｎで除した記号期間にＳが等しいとして、受信した信号の輪郭をサンプリング 期間Ｓに描く過程と、 各サンプリング期間に受信した信号の位相を標本化して測定された位相信号を 発生する過程と、 各前記標本を、この標本モジュロＮの序数に等しいセット指標Ｉによって特定 する過程と、 Ｑ個の符号化された位相値のどれが、角度測定において、この測定された位相 値に最も近いかを判定する過程と、 この最も近い符号化された位相値を基にして、復号された記号値を決定する過 程と、 この復号された記号値をＩ復号化されたセットのＪ個の復号された標本として 記憶する過程と、 測定された位相値を最も近い符号化された位相値と比較して差値を発生する過 程と、 前記差値に基づいてＩ復号化されたセットに関連する誤差測定を蓄積する過程 と、 前記復号されたパケットを選択して最も誤差測定が少ない記号値の復号化され たセットとする過程と、 を備えることを特徴とする方法。 ４． 請求の範囲３記載の方法であって、 各セット指標Ｉに関連する基準位相値であって、セット指標Ｉに関連する前記 測定された位相値の１つである前記基準位相値を特定する過程と、 各セット指標Ｉの前記測定された位相値のおのおのを、前記指標Ｉに関連する 前記基準位相値に依存して調整する過程と、 を備えることを特徴とする方法。 ５． 連続波形からデータ記号の流れを復号する装置であって、各前記データ 記号が限られた数の個別値の１つを有し、各前記個別値が前記連続波形の特性に よって一意に特定できる、連続波形からデータ記号の流れを復号する装置におい て、 前記装置は、 連続波形の前記特性を標本化して標本値を得る手段と、 標本値を、各個別記号値に対応する一意に特定できる特性と比較して、復号さ れた記号値と、この標本値に関連する差値とを得る手段と、 １組の復号された記号値と、前記差値に依存する誤差統計量とを、複数の周期 的時間間隔で繰り返し標本化することによって累積する手段と、 前記誤差統計量に依存して、復号された記号値のセットを選択して、復号され たデータ記号の流れを形成する手段と、 を備え、各前記セットは前記周期的間隔内の時間に関連する、ことを特徴とする 装置。 ６． 請求の範囲５記載の装置であって、前記波形の前記特性は波形の位相で あることを特徴とする装置。 ７． 請求の範囲６記載の装置であって、前記差値は標本値と、その標本値に 、角度距離で、最も近い個別記号値との間の角度距離に正比例することを特徴と する装置。 ８． 請求の範囲５記載の装置であって、前記誤差統計量は前記差値の大きさ の和に正比例することを特徴とする装置。 ９． 請求の範囲６記載の装置であって、前記誤差統計量は前記差値の大きさ の和に正比例することを特徴とする装置。 １０． 請求の範囲７記載の装置であって、前記誤差統計量は前記差値の大き さの和に正比例することを特徴とする装置。 １１． 請求の範囲５記載の装置であって、前記誤差統計量は各セット内の差 値の分散に正比例することを特徴とする装置。 １２． 請求の範囲６記載の装置であって、前記誤差統計量は各セット内の差 値の分散に正比例することを特徴とする装置。 １３． 請求の範囲７記載の装置であって、前記誤差統計量は各セット内の差 値の分散に正比例することを特徴とする装置。