JP2000201193A

JP2000201193A - 復調装置、復調方法、およびそのような復調装置を含む通信システム

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Publication number: JP2000201193A
Application number: JP11363827A
Authority: JP
Inventors: Peter Michael Noel Vandenabeele; ペーテル・ミヒエル・ノエル・フアンデンアベーレ; Johan Joseph Gustaaf Haspeslagh; ヨハン・ヨセフ・グスターフ・ハスペラツハ
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2000-07-18
Also published as: CA2292859A1; AU6536699A; SG99296A1; US6744827B1; EP1017201A1

Abstract

(57)【要約】【課題】事前定義されたコンステレーション図に従っ
て変調され、情報バースト（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、
Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２）の一部として、ほぼ安定した
振幅特性を有する伝送媒体を介して送られたデータシン
ボルを復調するのに適した復調装置を提供すること。【解決手段】復調装置がデータシンボルの振幅をコヒ
ーレントに検出し、データシンボルの位相を差分的に検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の非特徴
部分に記載の復調装置と、請求項７の非特徴部分に記載
したような復調装置によって行われたデータシンボルの
復調のための方法と、請求項８の非特徴部分に記載した
ような復調装置を含む通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】そのような復調装置および復調方法は、
たとえば、ＰａｕｌＭｃＧｏｌｄｒｉｃｋ著の論文
「ＤｅｍｏｄｕｌａｔｏｒＷｉｔｈＦＥＣＤｅｃ
ｏｄｅｒＨａｓＯｎ−ＣｈｉｐＴｉｍｉｎｇＲｅ
ｃｏｖｅｒｙ」からすでに当技術分野で知られている。
この論文は、１９９６年９月３日の雑誌「Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎ」の５５〜６４ページに掲載さ
れている。この論文には、復調器の系列がケーブル、た
とえば光ファイバや同軸ケーブルを介して送信されたテ
レビ信号の受信および復調に適していることが記述され
ている。データシンボルは、引用された論文の５８ペー
ジの図２に示され、５６ページのテーブルによって説明
されているコンステレーション図に従った知られている
システム中で復調される。図示されたコンステレーショ
ン図は、６４個のコンステレーション点を含み、長方形
の形状を有する。同様のコンステレーション図は、明ら
かに、受信されたデータシンボルを復調する知られてい
るシステムの復調装置で使用されている。上述の論文
の、図１に示されている知られている復調装置は、デー
タシンボルの振幅と位相を互いと無関係に決定する十分
にコヒーレントな検出器を含む。受信されたデータシン
ボルの振幅を正確に決定できるように、復調装置は、情
報が送信されるケーブルの振幅減衰における変化を補う
自動利得制御ループを含む。さらに、受信されたデータ
シンボルの位相を正確に決定できるように、知られてい
る復調装置が、引用された論文の５８ページの下半分の
パラグラフ「ＪｉｔｔｅｒｉｎｇＴｏｗａｒｄｓＺ
ｅｒｏ」に詳細に記述されているタイミング回復ループ
を含む。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】タイミング回復ループ
は、到来情報バーストについての位相標準を確立する役
目を有する。当業者は、わかるように、そして、引用さ
れた論文の５５〜５６ページのパラグラフ「Ｓｙｓｔｅ
ｍＯｖｅｒｖｉｅｗ」および５８ページのパラグラフ
「ＪｉｔｔｅｒｉｎｇＴｏｗａｒｄｓＺｅｒｏ」か
ら理解されるように、自動利得制御ループおよびタイミ
ング回復ループは、知られているテレビ信号復調装置の
ハードウェアの複雑さのかなりの原因となっている。さ
らに、そのようなコヒーレントな検出器は、一般に、ブ
ラインド取得モードで動作するときにかなり長い取得時
間を必要とする。すべての情報バーストの初めに、トレ
ーニングシーケンスを使用することは、コヒーレントな
検出器の取得時間を数個の記号まで短縮することができ
るが、現在の市販のＱＡＭ受信機はこの用途には適さな
い。

【０００４】本発明の目的は、安定した減衰特性を有す
る伝送媒体を介して情報バーストの一部として送信され
たデータシンボルを受信して復調するのに適した復調装
置を提供することである。そのハードウェアの複雑さ
は、知られている復調装置と比較してかなり低減され、
その取得時間はかなり短縮される。さらに、本発明の目
的は、関連する復調方法および通信システムを提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、請求項１に記載の復調装置、請求項７に記載のデ
ータシンボルを復調する方法、および請求項８に記載の
通信システムによって実現される。

【０００６】実際、バースト情報が、減衰特性が時間的
にゆっくり変化するような送信チャネルを介して送信さ
れる場合には、コヒーレントな振幅検出が、自動利得制
御ループを必要としないで、うまくいく。情報が、時間
に対して利得が安定したままでいるチャネル、たとえ
ば、銅ツイストペアケーブル、同軸ケーブル、または光
ファイバを介して、送信されるなら、自動利得制御は、
コヒーレントな振幅検出をするために必要とされない。
チャネルの減衰は、システムの初期化時に１回測定され
るだけで十分である。一方、前に受信されたデータシン
ボルの位相との位相差を測定することにより、データシ
ンボルの位相を検出する差分位相検出器を使用すること
によって、タイミングおよび／または搬送回復ループ
は、通信がバーストの性質を有していても、本発明によ
る復調装置では必要とされない。差分位相検出は、たと
えば、無線リンクのような、早く変化する振幅および位
相の特性を有する送信チャネルを介して送られたデータ
シンボルを検出するのに使用される完全差分復調装置で
使用される知られている技術である。たとえば、そのよ
うな完全差分検出器は、「ＭｏｄｅｒｎＱｕａｄｒａ
ｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ，ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓｆｏｒＦｉｘｅｄａｎｄＷｉｒｅｌｅ
ｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」という本の３２
４〜３２７ページから知られている。この本は、Ｗｉｌ
ｌｉａｍＷｅｂｂとＬａｊｏｓＨａｎｚｏによって
書かれ、ＬｏｎｄｏｎのＰｅｎｔｅｃｈＰｒｅｓｓに
よって出版されたものである。要約すると、本発明によ
れば、差分位相検出器は、利得安定リンクを介して転送
されたバースト情報を受信するために使用される検出器
中でのコヒーレントな振幅検出と結合される。それによ
って、振幅および位相のための制御ループは回避され、
復調装置のハードウェアの複雑さはかなり低減される。

【０００７】請求の範囲で使用される「含む」という用
語は、その後に記載された手段に限定されると解釈すべ
きではないことに留意されたい。したがって、「手段Ａ
およびＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ
およびＢだけからなる装置に限定すべきではなく、本発
明に関しては、装置の関連した構成要素はＡおよびＢの
みであるということを意味する。

【０００８】同様に、請求の範囲で使用される「結合さ
れた」という用語も、直接的な接続だけに限定されると
解釈すべきではないことに留意されたい。したがって、
「装置Ｂに結合された装置Ａ」という表現の範囲は、装
置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接的に接続される装置ま
たはシステムに限定すべきではなく、Ａの出力とＢの入
力との間の経路が存在し、その経路が他の装置または手
段を含む経路でもありうるということを意味する。

【０００９】本発明の特に好ましい実施形態では、大き
いコンステレーション方式が、請求項２に記載されてい
るように使用されている。

【００１０】本発明の追加の特徴は請求項３に記載され
ている。

【００１１】このようにして、位相が等間隔に分配さ
れ、振幅レベルが等間隔である円形コンステレーション
図を使用すると、本発明によるコヒーレント振幅、差分
位相検出器のノイズに対するロバスト性は最小となる。

【００１２】本発明による復調装置の他の特徴は請求項
４に記載されている。

【００１３】このようにして、直線状コンステレーショ
ン図の代わりにいわゆる千鳥状コンステレーション図を
使用することにより、コンステレーション点間の距離が
増大し、したがってノイズに対するロバスト性が一層改
善される。

【００１４】さらに、本発明の実施形態は、請求項５に
記載のハイブリッドファイバ同軸ネットワークを介する
時間多重の方式の上流送信に適合する。

【００１５】実際、ハイブリッドファイバ同軸ネットワ
ークのハイブリッド光ファイバ／同軸ケーブル伝送媒体
は、時間に対して安定した利得を有する。さらに、媒体
は、時間分割多重化の方法で共有されるので、上流送信
はバースト的に生じるが、このことは本発明のハイブリ
ッドファイバ同軸システムへの適用を非常に好適にさせ
る。

【００１６】別法として、本発明の実施形態は、請求項
６に記載されているように、ハイブリッドファイバ同軸
システム中での下流送信に適合される。

【００１７】添付の図面に関する実施形態についての以
下の説明を読めば、本発明の上記その他の目的および特
徴がより明らかになり、また本発明自体が最もよく理解
できよう。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１におけるハイブリッドファイ
バ同軸システムは、ヘッドエンドステーションＨＥと、
光ネットワーク終端ＯＮＴと、４つの端末ＴＡ、ＴＢ、
ＴＣ、およびＴＤとを含む。ヘッドエンドステーション
ＨＥは、二方向の光ファイバリンクを介して、光ネット
ワーク終端ＯＮＴに結合され、後者の光ネットワーク終
端ＯＮＴは、二方向の送信に適した共通の同軸リンクお
よびそれぞれ個々の同軸リンクによって、端末ＴＡ、Ｔ
Ｂ、ＴＣ、およびＴＤに結合される。上流および下流に
向けられた信号は、ハイブリッドファイバ同軸システム
の光ファイバおよび同軸リンク上に異なる周波数帯を占
有する。

【００１９】上流方向、すなわち、端末ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃ、およびＴＤからヘッドエンドステーションＨＥ方向
に、端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤが、共通同軸リ
ンクを共有するデータパケットを時間多重方法で光ネッ
トワーク終端ＯＮＴに向けて送る。このように、データ
パケットＡ１およびＡ２は、システムの起動時に行われ
るレンジングプロシージャの後に、端末ＴＡに割り当て
られたタイムスロットを占有する。同様に、データパケ
ットＢ１およびＢ２は、端末ＴＢに割り当てられたタイ
ムスロットを占有する。データパケットＣ１およびＣ２
は、端末ＴＣに割り当てられたタイムスロットを占有す
る。データパケットＤ１およびＤ２は、端末ＴＤに割り
当てられたタイムスロットを占有する。光ネットワーク
終端ＯＮＴは、上流に送信されたデータパケットＡ１、
Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２の電気／光
変換を行い、このようにして発生した光信号は、高いビ
ットレートでヘッドエンドステーションＨＥに向かって
送信される。ヘッドエンドステーションＨＥで、光信号
は、光／電気変換され、このようにして発生したデータ
パケットは、本発明による復調装置に加えられる。デー
タパケットを構成するデータシンボルの振幅および位相
の復調のために、ヘッドエンドステーションＨＥにおけ
る復調装置は、図２のコンステレーション方式を使用す
る。この復調装置の構造は図３に示されている。

【００２０】下流方向、すなわちヘッドエンドステーシ
ョンＨＥから端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤの方向
では、ヘッドエンドステーションＨＥは、変調とその電
気／光変換の後に情報を同報通信する。この情報の流れ
は、光ネットワーク終端ＯＮＴで光／電気変換され、さ
らに同軸ネットワークを介して端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、
およびＴＤに向かって同報通信する。受信後に端末Ｔ
Ａ、ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤで復調され下流に同報通信
された情報の流れは図１に示されていない。下流に同報
通信された情報の流れを復調することができるように、
端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤには、本発明による
復調装置がそれぞれ装備されている。この復調装置に使
用されるコンステレーション方式は、図２に示されてい
る。この復調装置の構造は、再び図３に示されているも
のである。別の言い方をすると、図１に示された純粋な
論理システム図は、上流および下流送信のために同じコ
ンステレーション方式を、また上流および下流に送信さ
れた情報の復調のために同じ復調装置を使用する。

【００２１】ヘッドエンドステーションＨＥおよび端末
ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤにおける復調装置につい
ては、受信された信号の振幅が知られていると仮定す
る。この振幅についての知識は、システムの初期化時に
実施されるレンジング技術か、またはルックアップテー
ブルによって得られる。同様に、シンボルタイミング
が、端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤと同様に、ヘッ
ドエンドステーションＨＥで受信された信号に対しても
知られていると仮定する。このシンボルタイミングにつ
いての知識は、また、レンジング技術、または、別法と
して、ルックアップテーブルによって得られる。他の仮
定では、上流または下流に送信された信号の搬送周波数
は、受信機によって正確には知られていないし、搬送位
相は、全く知られていない。この搬送位相は、白色ガウ
スノイズに加えてチューナーからのノイズによって影響
を受ける。さらに、どの上流チャネルも、別のトレーニ
ングサイクルによって調整されたゆっくり変化していく
設定を有するイコライザーを備えていると推定されるこ
ともある。均等化は、本発明の主題ではないので、本出
願の残りの部分では、より詳細な説明は、なされない。

【００２２】上流に送信された情報の復調のために、図
１のヘッドエンドステーションＨＥに組み込まれまた、
下流に同報通信された情報の復調のために、端末ＴＡ、
ＴＢ、ＴＣ、およびＴＤに組み込まれた復調装置は、図
２のコンステレーション方式を使用して、データシンボ
ルを復調する。この円形コンステレーション方式は、４
個の振幅レベルＡ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４上に分配
された、等間隔の振幅Ｂ、Ｂ＋Ａ、Ｂ＋２Ａ、およびＢ
＋３Ａを有する、３２個のコンステレーション点を含
む。コンステレーション点は、同じく等間隔に分配され
た８つの異なる位相Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ
６、Ｐ７、およびＰ８を有することがある。コンステレ
ーション点は、振幅レベルと位相の両方を示しているラ
ベルによって識別されている。これらのラベルは、Ａ１
Ｐ１、Ａ１Ｐ２、Ａ１Ｐ３、Ａ１Ｐ４、Ａ１Ｐ５、Ａ１
Ｐ６、Ａ１Ｐ７、Ａ１Ｐ８、Ａ２Ｐ１、Ａ２Ｐ２、Ａ２
Ｐ３、Ａ２Ｐ４、Ａ２Ｐ５、Ａ２Ｐ６、Ａ２Ｐ７、Ａ２
Ｐ８、Ａ３Ｐ１、Ａ３Ｐ２、Ａ３Ｐ３、Ａ３Ｐ４、Ａ３
Ｐ５、Ａ３Ｐ６、Ａ３Ｐ７、Ａ３Ｐ８、Ａ４Ｐ１、Ａ４
Ｐ２、Ａ４Ｐ３、Ａ４Ｐ４、Ａ４Ｐ５、Ａ４Ｐ６、Ａ４
Ｐ７、およびＡ４Ｐ８である。このように、コンステレ
ーションは等間隔の円に基づいており、その円上にコン
ステレーション点が、各角度に対して互いに等間隔に配
置されている。振幅および位相のマトリックスは、常に
いっぱいである。すなわち、各円上の位相の数は等し
い。図２のコンステレーション図についての代替案とし
て、より少ないコンステレーション点が置かれている小
さい半径を有するいくつかの内側の円を定義することが
有利であると考えられることに留意する。しかしなが
ら、差分位相検出の場合には、差分位相上の不確定性が
主として最悪の場合、すなわち内側の点に左右されるの
で、これはほとんど有利ではない。また、差分位相上の
不確定性が外側の点の間でも、大きい位相差を必要とす
るので、あまり多くのコンステレーション点をより大き
い円上に配置することはできない。この理由で、ここで
は、振幅と位相の結合が完全に充填されているコンステ
レーションのみを考える。

【００２３】どのコンステレーション点についても、コ
ンステレーション図において隣接するコンステレーショ
ン点に関連する領域に最も近い距離がフラットな分配を
示し、すべての値がしきい値よりも高いが、可能な限り
しきい値に近いときに、復調がほぼ最適であると考えら
れる。瞬間的なノイズ電圧がこの最小の距離の値より小
さいままであるなら、ビット誤差は生じない。この条件
の下では、最大のノイズ電圧の２乗と受け取ったパワー
の平均との間の比率が、一定のビットエラーレートに対
する信号対雑音比を決定する。

【００２４】一定のコンステレーション点からの白色ノ
イズに見舞われる均等な機会を有するコンステレーショ
ン図の領域は、ここでは、同様に確からしい誤差領域と
名づけられる。振幅方向では、同様に確からしい誤差領
域は、単にガウスノイズのパワーによって決定される。
位相方向では、差分位相が、原点に最も近いコンステレ
ーション点と他の点の間で測定されたときに、差分方向
についての最悪の場合が生じる。原点からかなり離れた
点については、差分方向に対しての同様に確からしい誤
差領域は、位相方向に強く広げられる。計算する場合
は、位相方向における同様に確からしい誤差領域が、原
点に最も近いコンステレーション点に結合された、検討
中のコンステレーション点の位相についての同様に確か
らしい誤差領域の２乗の合計の平方根によって与えられ
ると考えられるものと仮定する。差分検出の下での大き
いコンステレーションについては、このことは、外側の
コンステレーション点が、常に内側の点に結合されるた
め、位相方向にかなり間隔を空けて配置されなければな
らず、位相上により大きいノイズを示すことを意味す
る。これにより、大きいコンステレーション上の差分検
出の下での信号対雑音バジェット固有の損失が説明され
る。すなわち内部領域を使用することはできない。なぜ
なら、もしそうすると、図内のすべての他の点の差分位
相上に大きいノイズを生じさせるからである。また外側
の点を、位相方向へ互いに近接して最適に配置すること
ができない。なぜなら、位相の精度は、内側の点での差
分検出によってかなり低下するからである。

【００２５】今までになされた仮定の観点で、３つのノ
イズ源は、同様に確からしい誤差領域上に影響を与え
る。３つのノイズ源は、白色ガウスノイズ、位相ノイ
ズ、振幅の不確定性である。白色ガウスノイズは、図２
のＩ−Ｑ平面内の同様に確からしい誤差の円形領域内に
生じ、位相ノイズは、位相方向の同様に確からしい誤差
領域の拡張部分に生じ、受信された信号の振幅の不確定
性は、振幅方向の同様に確からしい誤差領域の拡張部分
に生じる。最適なコンステレーション図、すなわち、ノ
イズに対しての最もよい強さを提供するものは、コンス
テレーション点について等間隔の位相および等間隔の振
幅レベルを有する図である。

【００２６】図３に示された復調装置は、アナログデジ
タル変換器Ａ／Ｄ、ナイキストフィルタＮＹＱ、第１お
よび第２の掛算器Ｍ１およびＭ２、第１の加算器ＡＤ
１、第１、第２、および第３の振幅しきい値比較器ＡＴ
１、ＡＴ２、ＡＴ３、振幅検出器Ａ＿ＤＥＴ、第３、第
４、第５、および第６の掛算器Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５および
Ｍ６、引算器ＳＵＢ１、第２の加算器ＡＤ２、第１およ
び第２の遅延装置Ｄ１およびＤ２、第７、第８、第９、
および第１０の掛算器Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９およびＭ１０、
第３、第４、第５、および第６の加算器ＡＤ３、ＡＤ
４、ＡＤ５およびＡＤ６、第１、第２、第３、および第
４の位相しきい値比較器ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、およ
びＰＴ４、および位相検出器Ｐ＿ＤＥＴを含む。

【００２７】アナログデジタル変換器Ａ／Ｄとナイキス
トフィルタＮＹＱは、復調装置の入力端子にカスケード
接続され、ナイキストフィルタＮＹＱは、２つの出力端
子を有する。ナイキストフィルタＮＹＱのこれらの２つ
の出力端子は、一方ではコヒーレントな振幅検出装置他
方では差分位相検出装置のための入力として役立つ。振
幅検出装置は、２つの入力をナイキストフィルタＮＹＱ
の第１の出力端子に接続された第１の掛算器Ｍ１と、２
つの入力をナイキストフィルタＮＹＱの第２の出力端子
に接続された第２の掛算器Ｍ２との並列結合を含む。第
１の掛算器Ｍ１と第２の掛算器Ｍ２の出力は、第１の加
算器ＡＤＤ１の第１の入力端子と第２の入力端子にそれ
ぞれ接続され、後者の第１の加算器ＡＤＤ１は、出力端
子を介して、第１、第２、第３の振幅しきい値比較器Ａ
Ｔ１、ＡＴ２およびＡＴ３に接続される。第１の振幅し
きい値比較器ＡＴ１は、振幅検出器Ａ＿ＤＥＴの第１の
入力に結合された出力を有し、第２の振幅しきい値比較
器ＡＴ２は、振幅検出器Ａ＿ＤＥＴの第２の入力に結合
された出力を有し、第３の振幅しきい値比較器ＡＴ３
は、振幅検出器Ａ＿ＤＥＴの第３の入力に結合された出
力を有する。振幅検出器Ａ＿ＤＥＴは、復調装置全体の
ための出力として役立つ、２つの出力端子を装備されて
いる。上述の位相検出装置は、説明したばかりの振幅検
出装置と共にナイキストフィルタＮＹＱの２つの出力端
子に並列結合される。第３の掛算器Ｍ３は２つの入力を
有し、一方にはナイキストフィルタＮＹＱの第１の出力
端子が接続され、他方にはナイキストフィルタＮＹＱの
第２の出力が、第１の遅延装置Ｄ１によってそれぞれ結
合される。第４の掛算器Ｍ４は２つの入力を有し、一方
にはナイキストフィルタＮＹＱの第２の出力が接続さ
れ、他方にはナイキストフィルタＮＹＱの第１の出力端
子が、第２の遅延装置Ｄ２によってそれぞれ結合され
る。第５の掛算器Ｍ５は２つの入力端子を有し、一方に
はナイキストフィルタＮＹＱの第１の出力が接続され、
他方にはナイキストフィルタＮＹＱの第１の出力端子
が、第２の遅延装置Ｄ２によって、それぞれ結合され
る。第６の掛算器Ｍ６は２つの入力端子を有し、一方に
はナイキストフィルタＮＹＱの第２の出力が接続され、
他方にはナイキストフィルタＮＹＱの第２の出力端子
が、第１の遅延装置Ｄ１によってそれぞれ結合される。
第３の掛算器Ｍ３および第４の掛算器Ｍ４の出力端子
は、引算器ＳＵＢ１の入力端子に接続され、この引算器
ＳＵＢ１は、その出力端子が、第３、第４、第５、およ
び第６の加算器ＡＤ３、ＡＤ４、ＡＤ５、ＡＤ６の第１
の入力に接続される。第５の掛算器Ｍ５および第６の掛
算器Ｍ６の出力端子は、第２の加算器ＡＤ２の入力端子
に接続され、第２の加算器ＡＤ２の出力端子は、第７の
掛算器Ｍ７によって、第３の加算器ＡＤ３の第２の入力
に、第８の掛算器Ｍ８によって、第４の加算器ＡＤ４の
第２の入力に、第９の掛算器Ｍ９によって、第５の加算
器ＡＤ５の第２の入力に、第１０の掛算器Ｍ１０によっ
て、第６の加算器ＡＤ６の第２の入力に、結合される。
第３の加算器ＡＤ３は、第１の位相しきい値比較器ＰＴ
１によって、出力を位相検出器Ｐ＿ＤＥＴの第１の入力
端子に結合され、第４の加算器ＡＤ４は、第２の位相し
きい値比較器ＰＴ２によって、出力を位相検出器Ｐ＿Ｄ
ＥＴの第２の入力端子に結合され、第５の加算器ＡＤ５
は、第３の位相しきい値比較器ＰＴ３によって、出力を
位相検出器Ｐ＿ＤＥＴの第３の入力端子に結合され、第
６の加算器ＡＤ６は、第４の位相しきい値比較器ＰＴ４
によって、出力を位相検出器Ｐ＿ＤＥＴの第４の入力端
子に結合される。位相検出器Ｐ＿ＤＥＴは、復調装置全
体のための第３、第４、および第５の出力端子として役
立つ３つの出力端子を装備している。

【００２８】提案されたコンステレーションは、振幅と
差分位相の別々の検出に基づいている。振幅は、レンジ
ング回路、または、受信機内のルックアップテーブルに
よって制御されるので、振幅は、絶対スケールで検出さ
れる。位相は、前のコンステレーション点と比較して差
分として検出される。ＤＳＰ（デジタル信号処理）の実
施については、振幅の２乗が、現在受信されたデータシ
ンボルの実数部と虚数部の２乗の合計として見出され
る。差分位相は、現在および前のデータシンボルの複素
数の割算によって見出される。振幅と位相の値に数多く
のしきい値を使用することが、ビットパターンを生じさ
せる。どのようにして、この原理が、図３に示された復
調装置によって実現されるかは、以下のパラグラフで詳
細に説明される。

【００２９】図３の復調装置の到来信号は、アナログデ
ジタル変換器Ａ／Ｄによってデジタル化され、ナイキス
トフィルタＮＹＱによって、ろ化される。ナイキストフ
ィルタＮＹＱの出力における各デジタルデータシンボル
は、図２のＩ−Ｑ平面内の点、すなわち実数部および虚
数部を有する複素数に対応する。連続するデータシンボ
ルの実数部は、ナイキストフィルタＮＹＱの第１の出力
によって発生し、連続するデータシンボルの虚数部は、
ナイキストフィルタＮＹＱの第２の出力によって発生す
る。振幅検出装置は、図２のコンステレーション図の４
つの円のうち、到来データシンボルに対応する点が在る
円を検出する役目を有する。振幅検出装置は、ナイキス
トフィルタＮＹＱによって発生した複素数ｂ_ｒ＋ｊｂ_ｊ
の振幅の２乗を決定し、この２乗振幅を３つのしきい値
と比較する。第１の掛算器Ｍ１は、受信されたデータシ
ンボルの実数部ｂ_ｒの２乗ｂ_ｒ ^２を計算し、第２の掛算
器Ｍ２は、受信されたデータシンボルの虚数部ｂ_ｊの２
乗ｂ_ｊ ^２を計算し、第１の加算器ＡＤ１は、２乗した振
幅ｂ_ｒ ^２＋ｂ_ｊ ^２を計算する。第１、第２、および第３
の振幅しきい値比較器ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３は、２乗
した振幅ｂ_ｒ ^２＋ｂ _ｊ ^２が３つのしきい値より低いか高
いかを決定する。このしきい値は、たとえノイズによっ
て影響を受けた場合であっても、互いから図２の４つの
円上の点を区別するように選択されている。振幅検出器
Ａ＿ＤＥＴは、振幅しきい値比較器ＡＴ１、ＡＴ２、お
よびＡＴ３の出力に基いて、どの円上に、受信されたコ
ンステレーション点が在るかを決定し、ここからデータ
シンボルの２つのビットを引き出す。位相検出装置は、
受信されたコンステレーション点の位相を検出する役目
を有し、この位相を図２のコンステレーション図内の８
つの可能な位相の１つに写像しなければならない。位相
検出装置は、２つの連続する複素数ｂ_ｒ＋ｊｂ_ｊ、ａ_ｒ
＋ｊａ_ｊの割算をする。実際に、ａ_ｒ＋ｊａ_ｊによっ
て、ｂ_ｒ＋ｊｂ_ｊを割ることによって得られた複素数ｃ
_ｒ＋ｊｃ_ｊは、（ａ_ｒｂ_ｒ＋ａ_ｊｂ_ｊ）／（ａ_ｒ ^２＋ａ
_ｊ ^２）＋ｊ（ａ_ｒｂ_ｊ−ａ_ｊｂ_ｒ）／（ａ_ｒ ^２＋
ａ_ｊ ^２）に等しく、複素数ａ_ｒ＋ｊａ_ｊとｂ_ｒ＋ｊｂ_ｊ
の間の位相差に等しい位相を有する。（ａ_ｒｂ_ｒ＋ａ_ｊ
ｂ_ｊ）＋ｊ（ａ_ｒｂ_ｊ−ａ_ｊｂ_ｒ）に等しい複素数
ｃ_ｒ’＋ｊｃ_ｊ’は、ファクターａ_ｒ ^２＋ａ_ｊ ^２を有す
るｃ_ｒ＋ｊｃ_ｊに比例しているので、複素数ｃ_ｒ＋ｊｃ
_ｊと同じ位相である。このように、図３の位相検出装置
は、２つの連続するデータシンボルａ_ｒ＋ｊａ_ｊおよび
ｂ_ｒ＋ｊｂ_ｊから始まり、ｃ_ｒ’＋ｊｃ_ｊ’を計算し、
次にｃ_ｒ’＋ｊｃ_ｊ’の位相を４つの位相しきい値と比
較して、ここからデータシンボル上で変調された３つの
残っているビットを引き出す。第３の掛算器Ｍ３は、ａ
_ｒｂ_ｊを計算し、第４の掛算器Ｍ４は、ａ_ｊｂ_ｒを計算
する。掛算器Ｍ４の出力ａ_ｊｂ_ｒは引算器ＳＵＢ１によ
って、掛算器Ｍ３の出力ａ_ｒｂ_ｊから引算され、こうし
てｃ_ｊ’が生成される。第５の掛算器Ｍ５は、ａ_ｒｂ_ｒ
を計算し、第６の掛算器Ｍ６は、ａ_ｊｂ_ｊを計算する。
第５の掛算器Ｍ５の出力ａ_ｒｂ_ｒと第６の掛算器Ｍ６の
出力ａ_ｊｂ_ｊは第２の加算器ＡＤ２によって、共に加算
され、こうしてｃ_ｒ’が生成される。実数部ｃ_ｒ’と虚
数部ｃ_ｊ’は、掛算器または混合器Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９、
Ｍ１０によって、互いに対して位相で９０度シフトされ
る。その後に、第３の加算器ＡＤ３、第４の加算器ＡＤ
４、第５の加算器ＡＤ５、および第６の加算器ＡＤ６
は、ｃ_ｒ’とｃ_ｊ’から複素数ｃ_ｒ’＋ｊｃ_ｊ’を構成
し、４つの位相しきい値比較器ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ
３、ＰＴ４は、ｃ_ｒ’＋ｊｃ_ｊ’の位相を４つの位相し
きい値と比較して、ここから８つの可能な値の０、π／
４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π
／４、２πラジアンのどれか１つで、この位相が等しい
値を引き出す。こうして得られたｃ_ｒ’＋ｊｃ_ｊ’の位
相は、ａ_ｒ＋ｊａ_ｊとｂ_ｒ＋ｊｂ_ｊの間の位相差に等し
い。位相検出器Ｐ＿ＤＥＴが、前のデータシンボルａ_ｒ
＋ｊａ_ｊの位相を知っているなら、それは、４つの位相
しきい値比較器ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４の出力
信号から連続するデータシンボルｂ_ｒ＋ｊｂ_ｒの位相を
計算することができる。そして、この位相は、データシ
ンボルの３つの残っているビットを決定する。振幅検出
器Ａ＿ＤＥＴの出力における２つのビットと共に、位相
検出器Ｐ＿ＤＥＴの３つの出力は、復調されたデータシ
ンボルを構成する。

【００３０】第１の留意すべきことは、円上に点を配置
する２つの方法が考えられることである。すなわち、図
２に示された直線状に配置する方法と、千鳥状に配置す
る方法である。直線状充填では、偶数指標と奇数指標を
有する円上の位相が同じである。千鳥状充填では、偶数
指標を有する円上の点の位相は、奇数指標を有する円上
の点の位相と比較して半ステップだけオフセットされて
いる。このような方法で、若干より長い距離が、コンス
テレーション点の間に作成される。直線状コンステレー
ションの検出については、位相および振幅の検出は、全
く無関係である。振幅ビットの検出は、数多くのしきい
値を必要とする。このしきい値の数は、３つの振幅しき
い値と４つの振幅レベルを有する実施形態で上述したよ
うに、振幅レベルの数よりも１つだけ少ないものであ
る。差分位相の検出は、位相ステップの数のおおよそｌ
ｏｇ_２を必要とする。千鳥状コンステレーションの検出
のためには、２倍のしきい値の数が、振幅検出で必要と
され、２倍の位相状態の数が、検出されなければならな
い。真理値のテーブルが、コンステレーション点に関連
する正しい値に導く振幅と位相の組合せをルックアップ
するために、ここで必要とされる。千鳥状コンステレー
ションは、図３に示されたものよりもより複雑な受信機
の構造を必要とする点を考慮しなくてはならない。千鳥
状コンステレーションについては、２つのしきい値振幅
レベルが、円ごとに定義されている。２つのしきい値レ
ベルは、コンステレーション図における占有された領域
を、同様に確からしい誤差領域の楕円によりよく局限す
る。

【００３１】コンステレーションを選択するときに最適
化するパラメータは、円の数、各円の半径、位相レベル
の数（円ごとの点の数が等しいコンステレーションのみ
が考えられている）である。最適化されるべき値は、す
べての点の同様に確からしい誤差領域が重ならない条件
の下で、コンステレーションの平均パワーＥ（すなわ
ち、信号パワー）に対する、最大の認められたノイズ電
圧σ^２（すなわち、ノイズパワー）の比率である。この
σ^２／Ｅの数値は、コンステレーションについての示性
数である。ラボテストは、直線状コンステレーションの
代わりに千鳥状コンステレーションを使用することによ
って、達成される信号パワーに対するノイズパワーの利
得が、常に０．６ｄＢより小さいということを示してい
る。ケーブル環境では、千鳥状コンステレーションを追
加実施する複雑さは、少なくとも相互変調が非常に厳し
いパワー制限を与えない限り、この小さい利得では価値
がないと思われる。

【００３２】本発明による復調装置の今まで説明された
実施形態は、ハイブリッドファイバ同軸システム中で使
用されているが、本発明の適用は、物理的なリンクが、
光ファイバまたは同軸ケーブルによって構成される通信
システムに限定されないということに留意すべきであ
る。実際に、ツイストペア銅ケーブル、同軸ケーブル、
光ファイバのような、物理的な伝送媒体が、ゆっくり変
化する振幅特性を有し、搬送周波数が、たとえば、上流
ハイブリッドファイバ同軸システムにおけるように送信
のバーストな性質のために、受信機では正確に知られて
いないシステム中での使用に、本発明による復調装置は
最適である。ゆっくり変化する振幅特性が、コヒーレン
トな振幅検出を正当化し、未知の搬送周波数が、差分位
相検出を正当化する。

【００３３】他の留意すべきことは、上記では本発明の
実施形態を機能ブロックによって説明していることであ
る。これらのブロックの機能説明から、電子装置を設計
する当業者には、どのようにしてこれらのブロックの実
施形態がよく知られている電子構成要素によって製造で
きるかが明らかであろう。したがって、機能ブロックの
大部分についてその内容の詳細なアーキテクチャは、示
さない。

【００３４】以上、本発明の原理について特定の装置に
関して説明したが、この説明は、例としてのみ行ったも
のにすぎず、本発明の範囲を限定するものではないこと
を明確に理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態が使用されているハイブリッ
ドファイバ同軸システムのアーキテクチャを示す図であ
る。

【図２】データシンボルの変調および復調のために図１
のシステム中で使用されるコンステレーション図であ
る。

【図３】図１のシステム中で使用される、本発明による
復調装置の実施形態の機能ブロック方式を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＨＥヘッドエンドステーションＯＮＴ光ネットワーク終端Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２デ
ータパケットＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ端末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ安定した減衰特性を有する伝送媒体
を介して少なくとも１つの送信機（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、
ＴＤ）から受信機（ＨＥ）に送信された情報バースト
（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２）
を受信することができる受信機（ＨＥ）中で使用される
復調装置であって、前記情報バースト（Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ｄ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２）の一部を形成し、
かつ事前定義されたコンステレーション図に従って前記
送信機（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）中で変調される各デ
ータシンボルの振幅および位相をそれぞれ検出する振幅
検出手段（Ｍ１、Ｍ２、ＡＤ１、ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ
３、Ａ＿ＤＥＴ）および位相検出手段（Ｄ１、Ｄ２、Ｍ
３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、ＡＤ２、ＳＵＢ１、Ｍ７、Ｍ
８、Ｍ９、Ｍ１０、ＡＤ３、ＡＤ４、ＡＤ５、ＡＤ６、
ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４、Ｐ＿ＤＥＴ）を含
み、前記振幅検出手段（Ｍ１、Ｍ２、ＡＤ１、ＡＴ１、ＡＴ
２、ＡＴ３、Ａ＿ＤＥＴ）が前記振幅をコヒーレントに
検出するように構成され、前記位相検出手段（Ｄ１、Ｄ
２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、ＡＤ２、ＳＵＢ１、Ｍ
７、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ１０、ＡＤ３、ＡＤ４、ＡＤ５、Ａ
Ｄ６、ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４、Ｐ＿ＤＥＴ）
が前記位相を差分的に検出するように構成されることを
特徴とする復調装置。
【請求項２】前記コンステレーション図が、少なくと
も３つの振幅レベル上に分配された少なくとも１６個の
コンステレーション点（Ａ１Ｐ１、Ａ１Ｐ２、Ａ１Ｐ
３、Ａ１Ｐ４、Ａ１Ｐ５、Ａ１Ｐ６、Ａ１Ｐ７、Ａ１Ｐ
８、Ａ２Ｐ１、Ａ２Ｐ２、Ａ２Ｐ３、Ａ２Ｐ４、Ａ２Ｐ
５、Ａ２Ｐ６、Ａ２Ｐ７、Ａ２Ｐ８、Ａ３Ｐ１、Ａ３Ｐ
２、Ａ３Ｐ３、Ａ３Ｐ４、Ａ３Ｐ５、Ａ３Ｐ６、Ａ３Ｐ
７、Ａ３Ｐ８、Ａ４Ｐ１、Ａ４Ｐ２、Ａ４Ｐ３、Ａ４Ｐ
４、Ａ４Ｐ５、Ａ４Ｐ６、Ａ４Ｐ７、Ａ４Ｐ８）を含む
大きいコンステレーション図であることを特徴とする請
求項１に記載の復調装置。
【請求項３】前記コンステレーション図が、各振幅レ
ベル上のコンステレーション点の位相が等間隔に分配さ
れ、前記コンステレーション点の振幅レベルが等間隔に
分配されている円形のコンステレーション図であること
を特徴とする請求項１または２に記載の復調装置。
【請求項４】偶数指標付き振幅レベル上のコンステレ
ーション点の位相が、奇数指標付き振幅レベル上のコン
ステレーション点の位相と比較して半ステップシフトさ
れたことを特徴とする請求項３に記載の復調装置。
【請求項５】前記伝送媒体がハイブリッドファイバ同
軸ネットワークであり、前記少なくとも１つの送信機
（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）がケーブルモデムであり、
前記受信機（ＨＥ）がハイブリッドファイバ同軸システ
ムのヘッドエンドステーションであることを特徴とする
請求項１から４のいずれか一項に記載の復調装置。
【請求項６】前記伝送媒体が、ハイブリッドファイバ
同軸ネットワークであり、前記少なくとも１つの送信機
（ＨＥ）がハイブリッドファイバ同軸システムのヘッド
エンドステーションであり、前記受信機（ＴＡ、ＴＢ、
ＴＣ、ＴＤ）がケーブルモデムであることを特徴とする
請求項１から４のいずれか一項に記載の復調装置。
【請求項７】ほぼ安定した減衰特性を有する伝送媒体
を介して、少なくとも１つの送信機（ＴＡ、ＴＢ、Ｔ
Ｃ、ＴＤ）から受信機（ＨＥ）に送信された情報バース
ト（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ
２）の一部を形成するデータシンボルを受信機（ＨＥ）
中で復調する方法であって、前記情報バースト（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ａ２、Ｂ
２、Ｃ２、Ｄ２）の一部を形成し、かつ事前定義された
コンステレーション図に従って前記少なくとも１つの送
信機（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）中で変調される各デー
タシンボルの振幅を検出するステップと、各データシン
ボルの位相を検出するステップとを含み、前記振幅がコヒーレントに検出され、前記位相が差分的
に検出されることを特徴とする方法。
【請求項８】送信ノード（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）
と、受信ノード（ＨＥ）と、前記送信ノード（ＴＡ、Ｔ
Ｂ、ＴＣ、ＴＤ）および前記受信ノード（ＨＥ）を相互
接続するほぼ安定した減衰特性を有する伝送媒体とを含
む通信システムであって、前記受信ノード（ＨＥ）の少なくとも１つが請求項１か
ら６のいずれか一項に記載の復調装置を含むことを特徴
とする通信システム。