JP3245878B2 - 差動psk方式における復調器 - Google Patents

差動psk方式における復調器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は差動PSK方式における
復調器に係わり、特に、DBPSK,DQPSKおよび
π/4シフトDQPSKなどの変調方式によってディジ
タル変調されている信号を復調するものに用いて好適な
ものである。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、ディジタルデータの無線伝
送においては、DQPSKなどの差動位相変調方式が最
もよく使用される。このような差動位相変調方式は、例
えば特公昭59−16456号公報にて提案されてい
る。また、最近米国および日本において検討が進められ
ているディジタルセルラにおいては、π/4シフトDQ
PSKと呼ばれる差動変調方式の一種が採用されること
に決定している。
【0003】上記π/4シフトDQPSKの場合は、通
常のDQPSKと比較して占有帯域幅は同じであるが、
変調波の変動が小さい特徴があるので、非線形動作のパ
ワーアンプに有利である。ところで、このような差動位
相変調された信号を復調する方式として、従来は1シン
ボルごとに生き残り判定する復号方式が用いられてお
り、この復号方式は回路構成を簡素化することができる
という利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように1シンボルごとに生き残り判定する復号方式
は、参照用データを送出して絶対キャリア位相を再生す
る位相変調方式と比較してSERおよびBERが劣化す
ることが知られている。すなわち、従来の差動PSK方
式における復調器は、BERが悪いという問題があっ
た。本発明は上述の問題点に鑑み、DQPSK変調され
た信号を復号する際の誤り率を改善することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の差動PSK方式
における復調器は、検波器の検波出力から位相回転量を
計算する位相回転量計算手段と、上記位相回転量計算手
段から出力される位相回転量に基づいて遷移可能な信号
点における最も尤度が高いと判断したパスを生き残りパ
スとして選択するパス選択回路と、上記パス選択回路に
より選択された上記遷移可能な生き残りパスの尤もらし
さを示すデータを、符号化において定められる拘束長
りも長い期間格納しておくための尤度記憶用メモリ回路
と、上記パス選択回路により選択された生き残りパスが
通った信号点の軌跡を記憶しておくために上記尤度記憶
用メモリ回路と対応させて設けられた軌跡状態記憶用メ
モリ回路と、上記尤度記憶用メモリ回路に記憶されてい
る生き残りパスの尤もらしさを示すデータを基にして、
前記軌跡状態記憶用メモリ回路に記憶されている信号点
の軌跡の中から、前記拘束長よりも長い期間内における
位相誤差が最も少ない信号点の軌跡を選択し、これをデ
ータ復調用のパスとして出力する生き残りパス決定回路
とを具備している。
【0006】
【作用】I/Qの検波出力から4つの信号点における位
相回転量を求めるとともに、上記求めた位相回転量と所
定の位相角とを比較して上記各信号点における尤度を検
出して生き残りパスを選択する。そして、各生き残りパ
スの位相誤差を示すデータを十分に長い期間蓄えてお
き、各パスの尤度を比較するに際して十分に長い期間の
誤差の累積を比較できるようにし、その期間全体を通し
て最も尤度が高いパスの変化軌跡をデータ検出用のパス
として選択する。
【0007】
【実施例】図1は、本発明の差動PSK方式における復
調器の一実施例を示す構成図である。図1から明らかな
ように、本実施例の差動PSK方式における復調器は、
第1の検波器1、第2の検波器2をそれぞれ有してお
り、前段の回路から供給される変調波信号IFがこれら
の回路にそれぞれ与えられる。これらの第1および第2
の検波器1,2には、キャリア再生部3から復調用のキ
ャリアが与えられており、第1の検波器1にはI軸方向
に関するレベル検出用のキャリアが与えられ、第2の検
波器2にはQ軸方向に関するレベル検出用のキャリアが
与えられる。すなわち、第1の検波器1はI軸用同期検
波器として用いられ、第2の検波器2はQ軸用同期検波
器として用いられる。
【0008】第1の検波器1および第2の検波器2から
それぞれ導出される検波出力In ,Qn は、位相回転量
計算手段4にそれぞれ与えられる。この位相回転量計算
手段4は、入力された同期検波出力In ,Qn に基づ
き、ROMテーブル5を利用して以下のプロセスで入力
信号の位相回転量を計算する。すなわち、 Iチャンネルの検波出力In の正負を判別する。 Q 〃 の 〃 の 〃 γ=|Q|/|I|を計算する。 φ=tan-1(γ)を、ROMテーブル5から求め
る。→0≦φ<π/2I,Qの正負から、−π≦φ≦
+πを決定する。DQPSK変調された信号の場合、或
る信号点から遷移可能な信号点の位置は4ヵ所であるの
で、〜のプロセスを4回繰り返し行う。
【0009】これを、DQPSK変調方式について、π
/4シフトDQPSKを例に上げて具体的に説明する。
すなわち、DQPSK変調方式においては、シンボルが
送出される時間間隔をTとすると、或る時点tにおける
変調波の位相は、t=(n−1)・Tと、t=n・Tと
のシンボルの変化に対応して決定される。つまり、この
変調方式は畳み込み符号化の一種と考えられ、 符号化率=1/1 拘束長 =3 の畳み込み符号化とみなすことができる。
【0010】このような、畳み込み符号化された信号を
復号する方法としては、ビタビ・アルゴリズムと呼ばれ
る最尤度検出法が知られているが、本実施例において
も、基本的にはビタビ・アルゴリズムのような最尤度検
出法を用いてπ/4シフトDQPSK変調された信号を
復調している。ところで、π/4シフトDQPSK方式
においては、図2の遷移説明図に示すように8つの状態
を取り得るが、或る信号点から他の信号点へ自由に遷移
することができる訳ではなく、遷移可能な信号点は4つ
に限定されている。すなわち、変調波Mk の位相は、
【数1】 というように、複素形式で表すことができる。
【0011】ここで、(Xk ,Yk )はシンボル対であ
り、位相変化Δφは表1に示すようにシンボル対
(Xk ,Yk )の関数として与えられる。
【0012】したがって、位相回転量計算手段4により
位相の変化を検出した場合には、図3に示すようなトレ
リス(軌跡)が得られる。図3に示したように、時刻t
=Tにおいて、信号点P1 からスタートした場合につい
て説明する(このスタート点については特に条件はな
く、どこからスタートしても同じであることが知られて
いる。)。
【0013】今、t=3Tの時刻において、生き残りパ
スを検出する。t=3Tの時刻における信号点P1
は、信号点P2 、P4 、P6 、P8 の各信号点からのパ
スが考えられる。したがって、4つの内の一つを選択す
るために、これらのパスのうちどのパスの尤度が最も高
いか計算する。この計算を行うために、t=2Tにおけ
る同期検波器出力を(I2 ,Q2 )とし、t=3Tにお
ける同期検波器出力を(I3 ,Q3 )とすると、このと
きの位相変化分Δφ3 は、 Δφ3 =f(I3 ,Q3 )−f(I2 ,Q2 ) …(1) で表される。ここで、f(In ,Qn )は(In
n )で決定される位相量である。
【0014】(1)式により計算した位相変化分Δφ3
を、P2→P1 、P4 →P1 、P6 →P1 、P8 →P1
における各状態遷移時の位相変化分と比較し、そのうち
の最も確率の高いものだけを残す。つまり、 P2 →P1 :−π/4、 P4 →P1 :−3/4π、 P6 →P1 :+3/4π、 P8 →P1 :+1/4π、 となる確率が最大である。したがって、生き残りパスを
選ぶ場合には、|Δφ3 −(−1/4π)|、|Δφ3
−(−3/4π)|、|Δφ3 −(3/4π)|、|Δ
φ3 −(1/4π)|のうち最小となるものを、図1に
おけるパス選択回路6により選ぶ。例えば、|Δφ3
(1/4π)|が最小となった場合は、P8 →P1のパ
スが正しいパスであると判断してこれを生き残りパスと
して残し、その他のパスは消去する。
【0015】このような計算を順次行うことにより、各
信号点P3 ,P5 ,P7 における生き残りパスを計算す
る。次に、t=4Tの時点における各信号点P2
4 ,P6 ,P8 に至る生き残りパスをセレクトし、同
様の動作を繰り返し行う。すると、この場合には4通り
のパスが存在していることになるが、これらのパスの
「尤もらしさ」を示すものとして、「メトリックMi
を次式により計算して求める。
【数2】
【0016】数2の式におけるiは、生き残りパスのt
=NTにおけるメトリックである。また、Δφn は、
(1)式で計算される位相量を示し、Ψは、t=(n−
1)・Tから、t=n・Tに状態遷移するときの予測量
を示している。この場合は、Ψは−1/4π、−3/4
π、+3/4π、+1/4πのうちのいずれか一つの値
をとる。
【0017】このようにして、4つの生き残りパスにつ
いてメトリックを計算して行き、「尤もらしさ」の加算
値をメトリックRAM11a〜14aに格納する。ま
た、どのような信号点を通過したのかを示す軌跡状態
を、メトリックRAM11a〜14aに対応して設けら
れている軌跡状態メモリ11b〜14bにそれぞれ格納
する。そして、十分に長い時間が経った時に、比較およ
び選択回路16により各メトリックRAM11a〜14
aに格納されているメトリックを検査する。そして、誤
差が最小となるパスを選択し、選択回路17を介してデ
ータ復号器18に導出する。
【0018】こうして選択されたパスが最も尤度の高い
パス、すなわち、誤り率が最も低いデータとなる確率が
大きい。なお、或るシミュレーションによれば、拘束長
の複数倍の時間が経過すれば、この生き残りパスは単一
のパスにマージすることが確認されている。したがっ
て、従来のように1ビットごとに判定する方式と比較し
てビット・エラー・レートBERを、例えば半分程度に
改善することができる。なお、上記実施例においては、
ROMテーブルを利用して位相回転量を求めるようにし
た例を示したが、tan-1(I,Q)を計算して直接求
めるようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明は上述したように、I/Qの検波
出力から4つの信号点における位相回転量を求めるとと
もに、上記求めた位相回転量と所定の位相角とを比較
し、この比較に基いて上記各信号点における尤度を検出
して生き残りパスを選択し、かつ各生き残りパスの位相
誤差を示すデータを十分に長い期間蓄えておき、各パス
の尤度を比較するに際して十分に長い期間の誤差の累積
を比較できるようにしたので、正しいパスと誤ったパス
とでは各時点における位相誤差の累積量が大幅に異なる
ようにすることができ、各パスの尤度を比較して1つの
生き残りパスを選択する際に選択間違いが生じないよう
にすることができ、従来のように1ビットごとに判定す
る方式と比較して、ビット・エラー・レートを大幅に改
善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す差動PSK方式におけ
る復調器の構成図である。
【図2】DQPSK方式における信号点の遷移状態説明
図である。
【図3】信号点の変化軌跡説明図である。
【符号の説明】
1 第1の検波器 2 第2の検波器 3 キャリア再生部 4 位相回転量計算手段 5 ROMテーブル 6 パス選択回路 11a〜14a メトリックRAM 11b〜14b 軌跡状態メモリ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検波器の検波出力から位相回転量を計算
    する位相回転量計算手段と、 上記位相回転量計算手段から出力される位相回転量に基
    づいて遷移可能な信号点における最も尤度が高いと判断
    したパスを生き残りパスとして選択するパス選択回路
    と、 上記パス選択回路により選択された上記遷移可能な生き
    残りパスの尤もらしさを示すデータを、符号化において
    定められる拘束長よりも長い期間格納しておくための尤
    度記憶用メモリ回路と、 上記パス選択回路により選択された生き残りパスが通っ
    た信号点の軌跡を記憶しておくために上記尤度記憶用メ
    モリ回路と対応させて設けられた軌跡状態記憶用メモリ
    回路と、 上記尤度記憶用メモリ回路に記憶されている生き残りパ
    スの尤もらしさを示すデータを基にして、前記軌跡状態
    記憶用メモリ回路に記憶されている信号点の軌跡の中か
    ら、前記拘束長よりも長い期間内における位相誤差が最
    も少ない信号点の軌跡を選択し、これをデータ復調用の
    パスとして出力する生き残りパス決定回路とを具備する
    ことを特徴とする差動PSK方式における復調器。
JP08141291A 1991-03-20 1991-03-20 差動psk方式における復調器 Expired - Fee Related JP3245878B2 (ja)

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EP00103523A EP1001580A1 (en) 1991-03-20 1992-03-19 Demodulator for differential phase shift keying signal using a maximum likelihood sequence estimator
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