JP3276282B2 - 絶対位相検出器およびディジタル変調波復調装置 - Google Patents
絶対位相検出器およびディジタル変調波復調装置Info
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Description
多値位相振幅変調波の絶対位相検出を安定して行うこと
のできる絶対位相検出器およびディジタル変調波復調装
置に関する。
や多値位相振幅変調波の絶対位相検出を少ない信号点配
置の固定同期パターンによって行う際の安定性向上に関
するもので、復調して得られた同期パターンの信号点位
置をシンボルタイミング間隔で平均化、もしくはこれに
低域通過濾波操作を行うことにより、復調信号点位置が
拡散する低C/N時にも絶対位相検出が安定に行えるよ
うにしたものである。
号点の位相誤差を検出して正しい受信信号点を検出する
ことをいう。すなわち、位相変調された信号を同期検波
する場合、変調前の無変調キャリアの周波数と位相を知
る必要がある。しかしながら、復調側でこの無変調キャ
リアを再生する場合、同位相のキャリアを再生すること
は一般には困難であり、復調される信号点は、例えばQ
PSKの場合にはπ/2の整数倍の位相誤差が生じる。
この位相誤差を検出して正しい受信信号点を得るために
絶対位相検出が行われる。
相振幅変調では、搬送波(キャリア)の位相、および振
幅を等間隔、すなわちシンボルタイミング間隔で変化さ
せることによりデータ伝送を行っている。
ング)では、振幅は変化させずに、位相を45度、また
は225度に変化させ、その位相に1シンボルを割り当
てる。この場合、位相は2つの値しかとらないため、1
シンボルで1ビットのデータを伝送できる。
グ)では、45度、135度、225度または315度
の4つの位相を用いてデータ伝送を行う。このQPSK
では、位相が4つの値を取ることができるため、1シン
ボルで2ビットのデータ伝送が可能となる。
K、およびQPSKの信号点配置を図10に示す。な
お、信号点とは変調波の位相と振幅がとりうる値を直交
平面上に表したものである。
多値位相変調には、この他に、8PSK(8相位相シフ
トキーイング)、16PSK(16値位相シフトキーイ
ング)等が知られている。
ることにより、1シンボルで伝送できるビット数をさら
に増大させた多値位相振幅変調もあり、これには、例え
ば、16QAM(16値直交振幅変調)、64QAM
(64値直交振幅変調)などがある。これらの信号点配
置を図11に示す。変調波と復調波の位相関係を図12
に示す。
の一例を示している。この図13を用いて、時分割され
たBPSK同期パターンからQPSKの絶対位相を検出
する従来方法について説明する。
はQPSKで行うものとし、図14に示すように、デー
タはQPSKで、同期信号はBPSKで時分割多重して
伝送するものとする。
点で“1”の場合は正の値(+)が、“0”の場合は負
の値(−)が出力されるものとする。
11110}をBPSKで伝送したとすれば、I信号、Q信号
にはπ/2 ×nの位相不確定が生じるため、次の(1)
〜(2)の4パターンのいずれかが復調器101のI信
号、Q信号として出力される。ただし、+は正の値、−
は負の値を示す。
----+}、または{---+--++-+-++++-}が検出されたとき、
同期が捕捉されたことが分かるので、例えば、このとき
の第1シンボルが、 {I,Q}={−,−}ならば、位相誤差は0 {I,Q}={+,−}ならば、位相誤差はπ/2 {I,Q}={+,+}ならば、位相誤差はπ {I,Q}={−,+}ならば、位相誤差は3π/2 であることが分かる。
シンボル判定を行うことができる。
送路における非線形や降雨によりC/Nが劣化したよう
な劣悪な受信環境下では、図15に示すように受信信号
点が拡散してしまい、特に信号点配置の多い変調方式を
用いた場合、誤って隣りのシンボル領域に判定されてし
まう確率が高くなり、同期パターンの検出が困難にな
る。
をデータ伝送部分より少ない信号点数の変調波とするこ
とによって、1シンボル分の領域を広くとり、隣接との
間で誤りを生じる確率を低減させることが考えられる。
例えば、データの伝送には、8PSK変調を用い、同期
部分にはBPSKを用いると、劣悪な伝送状態でも復調
時の同期検出は容易となる。
相情報から8PSKのn×π/4(n:整数)の位相不
確定を補正しようとする場合、同期信号部分の復調信号
点が、図16に示すようにπ/8以上拡散している場合
には、本来の位相と隣接する位相に補正してしまい、正
しい受信シンボルを得ることができない恐れがある。
であり、その目的は、上述した劣化の生じた復調信号か
ら抽出された同期パターンより正しい位相情報を安定的
に検出することを可能とした絶対位相検出器およびディ
ジタル変調波復調装置を提供することにある。
めに請求項1の発明は、信号点数がデータ信号部分の信
号点数より少ない同期信号部分を前記データ信号部分に
多重して成る多値位相変調波、または多値位相振幅変調
波を復調する際に、その絶対位相を検出する検出器にお
いて、復調器によって復調されたI信号、Q信号を入力
して受信シンボルの仮判定処理を実行する仮判定部と、
この仮判定部で仮判定された同期パターンの捕捉処理を
実行してフレーム同期信号を生成する同期パターン捕捉
部と、前記復調器で復調されたI信号、Q信号と前記フ
レーム同期信号とを入力し、同期パターンの時間につい
てのみシンボルタイミング間隔で受信信号点を平均化す
る処理を実行する受信信号平均化部と、この受信信号平
均化部から出力される平均化信号に基づいて同期パター
ンがどの位相でロックしてるか判定する同期判定部と、
この同期判定部の位相情報を用いて位相不確定性を除去
した受信シンボルの判定を行う受信シンボル硬判定部と
を具備することを特徴としている。
部分の信号点数より少ない同期信号部分を前記データ信
号部分に多重して成る多値位相変調波、または多値位相
振幅変調波を復調する際に、その絶対位相を検出する検
出器において、復調されたベースバンド信号中の同期信
号部分について“0”シンボルのみ、または“1”シン
ボルのみの信号点位置を取り出してフィルタリング操作
を実行する低域瀘波フィルタと、この低域瀘波フィルタ
によりフィルタリングされた信号に基づいて同期信号の
絶対位相を検出する絶対位相検出手段とを具備すること
を特徴としている。
2に記載の絶対位相検出器を備えて成るディジタル変調
波復調装置である。
復調装置としての多値位相振幅変調波復調装置の基本構
成を示している。
号点の平均化処理を実行することにより、同期信号部分
について等価的にS/Nを改善し、どの位相でロックし
ているのかを安定的に検出できるようにしたものであ
る。例えばデータの伝送には8PSK変調を用い、同期
信号部分にはBPSKを用いて伝送された信号を復調し
た場合は、図2に示すように同期信号部分が平均化さ
れ、正しい受信シンボルを得ることができる。
は、図1に示すように、復調器1と、受信シンボル仮判
定部3と、同期パターン捕捉部5と、同期信号部分につ
いての受信信号平均化部7と、同期パターン同期検出部
と、受信シンボル硬判定部11とを備えた基本構成を有
している。
I信号、Q信号を入力して受信シンボルの仮判定処理を
実行し、同期パターン捕捉部5では、仮判定された同期
パターンの捕捉処理を実行してフレーム同期信号を生成
する。一方、受信信号平均化部7は、復調器1で復調さ
れたI信号、Q信号と前記フレーム同期信号とを入力
し、同期パターンの時間についてのみシンボルタイミン
グ間隔で受信信号点を平均化する処理を実行する。同期
検出部9は、平均化された信号に基づいて同期パターン
がどの位相でロックしてるか判定する。受信シンボル硬
判定部11は、この位相情報を用いて位相不確定性を除
去した受信シンボルの判定を行っている。
に示すように、時分割多重階層伝送された信号を復調す
る。この時分割多重階層伝送では、データ1として8P
SK信号、データ2としてQPSK信号、データ3とし
てBPSK信号、そして同期信号としてBPSK信号が
時分割多重され、この多重信号が直交変調器を介して直
交変調され階層変調波となって送信される。この場合、
データ1乃至データ3の各信号は時間軸圧縮されてい
る。また、特に同期信号は最も重要なため、伝送環境の
劣化に強いBPSK変調波となっている。
する場合には、まず変調波を8PSKとして扱いキャリ
ア再生、シンボルタイミング再生を行い、受信信号点を
得る。さらに、信号の先頭である同期信号を検出し、再
生キャリアの位相不確定性を補正してから受信シンボル
を取り出す必要がある。
は、8PSK復調された同期信号がBPSK変調されて
おり、図4に示すような8つの位相で復調される場合が
考えられる。図4において、図中の矢印は送信された同
期信号が0から1へ変化した場合の受信信号点の移動の
軌跡を示している。図中の“0”で復調できた場合はよ
いが、それ以外の場合には、位相を補正する必要があ
る。
び8PSKの各信号点における変調位相と復調位相との
関係をそれぞれ示しているが、同図に示されているよう
に、変調側の位相に対して復調側の位相は+90度ずれ
ているのが理解できる。
ものであり、以下図5に示す具体的な装置構成例につい
て説明する。
は、復調された受信信号点配置から、BPSKの同期パ
ターンを捕捉して正しい位相で受信シンボルを判定する
もので、直交復調器21と、デマッピングROM23
と、8個の16ビットシフトレジスタ25と、ORゲー
ト回路27と、2個のラッチ回路29,29’と、平均
化回路31と、同期位相検出回路33と、8PSKシン
ボル判定回路35と、QPSKシンボル判定回路37
と、BPSKシンボル判定回路39と、2個の並列/直
列変換回路41,43とを備えている。
ような8つの位相角(0deg 、45deg 、90deg 、1
35deg 、180deg 、225deg 、270deg 、およ
び315deg )に対する位相パターンが格納されてお
り、直交復調器21により復調された同期信号部分を入
力し、この入力された同期信号に対応するいずれかのパ
ターンが8つの位相パターンから選択されて対応する1
6ビットシフトレジスタ25に出力される。
ッピングROM23から供給される8つの位相パターン
に対応する8つの16ビットシフトレジスタから構成さ
れており、いずれかで同期捕捉がされると旨の信号が生
成されてORゲート回路に供給される。
路であり、8つのシフトレジスタ25のいずれかで同期
捕捉された旨の信号が出力された場合に、フレーム同期
信号を生成し、このフレーム同期信号を各ラッチ回路2
9,29’と、各Dフリップフロップ43と、各16カ
ウンタ47にそれぞれ出力する。
れ復調された信号点のうち、同期信号部分の最終シンボ
ルのI,Q座標を前記フレーム同期信号によりラッチす
るための回路である。
ついてのみシンボルタイミング間隔で受信信号点を平均
化する処理を実行する回路であり、I信号、Q信号のそ
れぞれ各別に、Dフリップフロップ(D−FF)45
と、全加算器47と、16カウンタ49とを備えてい
る。
と共に累積加算回路を構成し、全加算器47から供給さ
れる10ビットの信号を入力して保持すると共に、前回
入力した10ビットの信号を全加算器47に出力する処
理を16カウンタ49からリセット信号が供給されるま
で繰り返して累積加算を実行する。
トの2入力の全加算器であり、ラッチ回路29から供給
される6ビットの信号とDフリップフロップ45から供
給される10ビットの信号とを加算するとともに、加算
された16ビットの信号の上位10ビットをDフリップ
フロップ45に供給する処理を実行する。また、16シ
ンボル区間分の累積加算が終了するとその累積結果に対
して下位4ビットを切り捨てて6ビットの累積データを
同期位相検出回路33に出力する。
構成され、ORゲート回路25から出力されるフレーム
同期信号を計数するもので、フレーム同期信号が16回
計数されると、リセット信号を生成して、Dフリップフ
ロップ45に出力する。
づいて同期パターンがどの位相でロックしてるか判定す
る回路であり、その判定信号(3ビットの位相情報)を
8PSKシンボル判定回路35、QPSKシンボル判定
回路37、およびBPSKシンボル判定回路39に出力
する。
調器21で復調されたI信号、Q信号と、同期位相検出
回路33からの判定信号を入力して、8PSK部分(図
3のデータ1に相当)の受信シンボルの判定処理を実行
する。また、QPSKシンボル判定回路37は、直交復
調器21で復調されたI信号、Q信号と、同期位相検出
回路33からの判定信号を入力して、QPSK部分(図
3のデータ2に相当)の受信シンボルの判定処理を実行
する。さらに、BPSKシンボル判定回路39は、直交
復調器21で復調されたI信号、Qと、同期位相検出回
路33からの判定信号を入力して、BPSK部分(図3
のデータ3に相当)の受信シンボルの判定処理を実行す
る。
ボル判定回路35から供給される8PSKシンボルを直
列信号に変換して出力する。また,並列/直列変換回路
43は、QPSKシンボル判定回路37から供給される
QPSKシンボルを直列信号に変換して出力する。
ビットシフトレジスタ25と、ORゲート回路27と、
ラッチ回路29と、平均化回路31と、同期位相検出回
路33とから本発明の絶対位相検出回路が構成され、復
調器21と、前記絶対位相検出回路と、8PSKシンボ
ル判定回路35、QPSKシンボル判定回路37および
BPSKシンボル判定回路39とから成るシンボル判定
回路と、2つの並列/直列変換回路41,43とから本
発明に係るディジタル変調波復調装置が構成されてい
る。なお、直交復調器21が図1の復調器1に対応し、
デマッピングROM23が図1の受信シンボル仮判定部
3に対応し、16ビットシフトレジスタ25と、ORゲ
ート回路27とが図1の同期パターン捕捉部5に対応
し、平均化回路31が図1の受信信号点平均化部7に対
応し、同期位相検出回路33が同期検出部9に対応し、
8PSKシンボル判定回路35と、QPSKシンボル判
定回路37と、BPSKシンボル判定回路39とが図1
の受信シンボル硬判定部11に対応する。
のI信号およびQ信号が出力されると、先ず8つの全て
の位相角に対するデマッピングROM23を用いてそれ
ぞれ同期検出が行われる。検出すべき同期パターンとし
てはここでは、{0001001101011110}を例としている。
の位相角に対するパターンのいずれかで同期捕捉がされ
ると、ORゲート回路27からフレーム同期信号が生成
される。
のゲート出力の内、3つのゲートから安定に同期捕捉さ
れた信号が出力されるが、C/Nが劣化した場合、この
内2つが特に不安定になる。そこで、8つのゲート出力
の内、少なくとも1つ以上から等間隔の同期信号が検出
された場合、同期捕捉されたものと見做し、フレーム同
期信号を生成する。生成されたフレーム同期信号は、ラ
ッチ回路29、Dフリップフロップ45、16カウンタ
49にそれぞれ供給される。
からフレーム同期信号が供給されると、同期シンボル区
間の16シンボル分について、10ビットのDフリップ
フロップ43と、10ビットおよび6ビットの2入力の
全加算器47を使用して16シンボル区間分の累積加算
を実行する。その累積結果に対して下位4ビットを切り
捨てることにより16で除する操作を実行する。
の出力回数が計数され、フレーム同期信号が16回出力
されると、リセット信号が生成され、Dフリップフロッ
プ45のリセット端子に供給され、これにより累積加算
がリセットされる。
おける平均化信号が生成されると、その平均化信号は同
期位相検出回路33に出力される。
基づいて同期パターンがどの位相でロックしてるか判定
し、その判定信号を8PSKシンボル判定回路35、Q
PSKシンボル判定回路37、およびBPSKシンボル
判定回路39に出力してシンボル判定を安定的に実行さ
せるのである。
り、この実施形態は、図5に示した平均化回路31に代
えてフィルタ回路51を用いたもので、他の構成は図5
に示したものと同様である。
ル低域瀘波フィルタ(LPF)53,53’を備えてい
る。LPF53には、ラッチ回路29からの6ビット信
号とORゲート回路27からのフレーム同期信号が入力
され、同様に、LPF53’は、ラッチ回路29’から
の6ビット信号とORゲート回路27からのフレーム同
期信号とが入力され、低域瀘波後の信号を同期位相検出
回路33に出力するように構成されている。
分の複数のシンボルを平均化することにより同期信号部
分のS/Nを等価的に改善したが、この実施の形態で
は、同期信号部分のシンボルだけを取り出し、さらにB
PSKの“0”シンボルのみ、または“1”シンボルの
みの信号点位置を取り出しこれをLPF53,53’に
より低域瀘波処理をする。これにより、前記図5に示し
た実施の形態と同様の効果を簡単な回路構成により得る
ことができる。
PF53,53’を使用することにより容易に構成でき
るが、フィルタの前後にD/A変換器、A/D変換器を
おくようにすれば、アナログフィルタでも構成すること
ができる。要は、信号点の直流成分のみを取り出せるも
のであれば、同期信号部分のS/Nの改善効果が期待で
きる。
れば、多値位相変調波や多値位相振幅変調波の絶対位相
検出を少ない信号点配置の固定同期パターンによって行
う場合に、復調信号点位置が拡散する低C/N時あって
も絶対位相検出を安定的に行うことが可能となる。
の多値位相振幅変調波復調装置の基本構成を示すブロッ
ク図である。
の原理説明図である。
時分割多重階層伝送の原理を示す説明図である。
を示す説明図である。
の多値位相振幅変調波復調装置の具体的な構成を示すブ
ロック図である。
る。
OMの内容を示す説明図である。
の多値位相振幅変調波復調装置の他の具体的な構成を示
すブロック図である。
説明図である。
示す説明図である。
る。
の構成を示すブロック図である。
る。
境界線を越える場合を示す説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 信号点数がデータ信号部分の信号点数よ
り少ない同期信号部分を前記データ信号部分に多重して
成る多値位相変調波、または多値位相振幅変調波を復調
する際に、その絶対位相を検出する検出器において、 復調器によって復調されたI信号、Q信号を入力して受
信シンボルの仮判定処理を実行する仮判定部と、 この仮判定部で仮判定された同期パターンの捕捉処理を
実行してフレーム同期信号を生成する同期パターン捕捉
部と、 前記復調器で復調されたI信号、Q信号と前記フレーム
同期信号とを入力し、同期パターンの時間についてのみ
シンボルタイミング間隔で受信信号点を平均化する処理
を実行する受信信号平均化部と、 この受信信号平均化部から出力される平均化信号に基づ
いて同期パターンがどの位相でロックしてるか判定する
同期判定部と、 この同期判定部の位相情報を用いて位相不確定性を除去
した受信シンボルの判定を行う受信シンボル硬判定部
と、 を具備することを特徴とする絶対位相検出器。 - 【請求項2】 信号点数がデータ信号部分の信号点数よ
り少ない同期信号部分を前記データ信号部分に多重して
成る多値位相変調波、または多値位相振幅変調波を復調
する際に、その絶対位相を検出する検出器において、 復調されたベースバンド信号中の同期信号部分について
“0”シンボルのみ、または“1”シンボルのみの信号
点位置を取り出してフィルタリング操作を実行する低域
瀘波フィルタと、 この低域瀘波フィルタによりフィルタリングされた信号
に基づいて同期信号の絶対位相を検出する絶対位相検出
手段と、 を具備することを特徴とする絶対位相検出器。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の絶対位
相検出器を備えて成るディジタル変調波復調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34398095A JP3276282B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 絶対位相検出器およびディジタル変調波復調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP34398095A JP3276282B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 絶対位相検出器およびディジタル変調波復調装置 |
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JPH09186730A JPH09186730A (ja) | 1997-07-15 |
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ID=18365723
Family Applications (1)
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JP34398095A Expired - Lifetime JP3276282B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 絶対位相検出器およびディジタル変調波復調装置 |
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- 1995-12-28 JP JP34398095A patent/JP3276282B2/ja not_active Expired - Lifetime
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