JP3286885B2 - タイミング再生手段及びダイバーシティ通信装置 - Google Patents
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Description
段及びダイバーシティ通信装置に関し、特にPSK(Ph
ase Shift Keying)変調方式を用いたディジタル無線通
信機器の復調器に適用し得る。
ル無線通信機器の復調器のタイミング再生手段として、
特開平6−252965号公報に開示されたものがあ
る。このタイミング再生手段では、クロック位相検出に
プリアンブルパターンを用いた初期引込み用位相検出手
段と、ゼロクロス検出方式によるランダムパターンを用
いたクロック位相の進み遅れを検出する定常時位相検出
手段を用いている。また、従来のダイバーシティ通信装
置として、例えば「移動通信の基礎」(編著者;電子情
報通信学会、取次販売所;株式会社コロナ社)の第7章
に記載された各方式がある。
んだ、従来のダイバーシティ受信装置を示す。このダイ
バーシティ受信装置のダイバーシティには、簡単のため
ブランチの数をK=2個とする。図において、1Aと1
Bはアンテナ、2Aと2Bは検波手段、3Aと3Bはサ
ンプリング手段、4はダイバーシティ手段、5はタイミ
ング再生手段、6はナイキスト点抽出手段、7aはナイ
キスト点データ出力端子であり、7bはバーストゲート
入力端子、7cはフレーム同期信号入力端子である。ま
た、タイミング再生手段5中において、10は初期引込
み用位相検出手段、11は定常時用位相検出手段、12
は初期引込み用フィルタリング手段、13は定常時用フ
ィルタリング手段、14は位相制御選択手段、15は位
相制御手段である。
10の構成を示し、16と17はレジスタ、18は減算
器、10aは受信位相データ入力端子、10bは2倍再
生クロック入力端子、10cは差分データ出力端子であ
る。また、図52は初期引込み用フィルタリング手段1
2の構成を示し、20は直列並列変換手段、21は積分
手段、22は積分制御手段、23はROM、24はレジ
スタ、12aは差分データ入力端子、12bは1/2再
生クロック入力端子、12cは再生クロック入力端子、
12dはバーストゲート入力端子、12eはタイミング
位相差データ出力端子、12fはタイミング位相差デー
タ算出完了信号出力端子である。さらに積分手段21中
において、26Aと26Bは乗算器、27Aと27Bは
加算器、28Aと28Bはレジスタ、29Aと29Bは
除算器である。さらに積分制御手段22中において、3
0はアンドゲート、31はインバータ、32はアップカ
ウンタ、33は比較器である。
の構成を示し、11aは受信位相データ入力端子、34
は極座標変換手段、35Aと35Bはゼロクロス検出手
段、36はゼロクロス信号合成手段、11bはLEAD
信号出力手段、11cはCROSS信号出力手段であ
る。また、図54はゼロクロス検出手段35の構成を示
し、35aはデータ入力端子、35bは再生クロック入
力端子、37A、37B、37C、37Dはレジスタ、
38はインバータ、39A、39Bはエクスクルーシブ
オアゲート、35cはILEAD信号出力端子、35d
はQCROSS信号出力端子である。
段13の構成を示し、13aはフレーム同期信号入力端
子、13bは位相制御完了信号入力端子、13cはLE
AD信号入力端子、13dはCROSS信号入力端子、
13eはバーストゲート入力端子、13fは再生クロッ
ク入力端子、40はセレクタ、41は1ビットシフタ
ー、42はアップダウンカウンタ、43Aと43Bは比
較器、44はオアゲート、13gはアップ(UP)信号
出力端子、13hはダウン(DOWN)信号出力端子で
ある。
4を示し、14aはタイミング位相差データ算出完了信
号入力端子、14bはアップ信号入力端子、14cはダ
ウン信号入力端子、14dはタイミング位相差データ入
力端子、45はUP/DOWNデータ生成手段、46は
ゲート回路、14eは位相制御データ出力端子である。
さらに、図57は位相制御手段の構成を示し、15aは
位相制御データ入力端子、15bは2m 倍(例えば32
倍)再生クロック入力端子、47A、47Bは比較器、
48はアンドゲート、49はmビットアップカウンタ、
50は1/2分周器、51A、51Bはインバータ、1
5cは1/2倍再生クロック出力端子、15dは再生ク
ロック出力端子、15eは2倍再生クロック出力端子、
15fは16倍再生クロック出力端子、15gは位相制
御完了信号出力端子である。
バーシティ受信装置全体の動作について説明する。この
例では、小形化、低消費電力化のため、ディジタル移動
体通信用の受信機の復調部は、振幅情報を捨て位相情報
だけを用いて動作する。すなわちリミッタ通過後のキャ
リア信号を検波して得たベースバンド受信位相信号を用
いて動作する。またこの例では、復調方式にπ/4シフ
トQPSK(Quadrature PSK)変調方式による遅延検波
方式を用いる。従来のダイバーシティ受信装置では、2
個のアンテナ1Aと1BでPSK信号を受信し、2個の
検波手段2Aと2Bでそれぞれ検波し、アナログのベー
スバンド受信位相信号と、受信信号電力を出力する。検
波手段2Aと2Bは、リミッタや、バンドパスフィル
タ、ミキサなどアナログ素子で構成される。
は、サンプリング手段3Aと3Bでシンボル周波数の2
倍でオーバーサンプリングされ、量子化されたベースバ
ンド受信位相データを出力する。ベースバンド受信位相
データの位相分解能は、5ビットとする。ダイバーシテ
ィ手段4では、サンプリング手段3Aと3Bから出力さ
れるベースバンド位相信号をそれぞれ遅延検波し、自動
周波数制御回路でキャリア周波数偏差を除去する。そし
て検波手段2Aと2Bから出力される受信信号電力と、
前記2つの遅延検波後のベースバンド受信位相データを
用いて、上述した「移動通信の基礎」に記載の選択合
成、等利得合成又は最大比合成を用いた信号合成を行
い、合成後のベースバンド受信位相データをタイミング
再生手段5とナイキスト点抽出手段6に出力する。
リング手段3Aと3Bに用いる2倍再生クロックを出力
し、2倍再生クロックが2サンプル毎に、ベースバンド
受信位相データのナイキスト点をサンプルするようにク
ロック位相を制御する。よって、ダイバーシティ手段4
の出力の合成後のベースバンド受信位相データも、クロ
ック位相制御によって2サンプル毎に、遅延検波後ベー
スバンド受信位相データのナイキスト点を出力する。ま
たシンボル周期の再生クロックをナイキスト点抽出手段
6に出力する。一方ナイキスト点抽出手段6は、タイミ
ング再生手段5の出力の再生クロックで、ダイバーシテ
ィ手段4の出力の合成後のベースバンド受信位相データ
から、ベースバンド受信位相データのナイキスト点を抽
出し、抽出した位相データを極座標変換して、同相と直
交の各ナイキスト点データを出力する。
ングチャートを用いて説明する。図58(A)、図58
(C)の曲線で示される2個の検波手段2Aと2Bでそ
れぞれ検波されたベースバンド受信位相データは、「0
0」と「01」を繰り返すデータパターンを、図59に示
すマッピングでπ/4シフトQPSK変調されたもので
ある。また簡単のため上記ベースバンド受信位相データ
には、キャリア周波数偏差は与えていない。「00」と
「01」を繰り返すデータパターンをπ/4シフトQPS
K変調すると、位相は0からπ/4へ、あるいはπ/4
から0へ、シンボル周期で変動する。ところが、雑音や
フェージングなどの影響で、この位相変動を示すベース
バンド受信位相データが、図58(A)及び図58
(C)の曲線で示すように歪んでしまう。図中の○印
は、ナイキスト点であり、本来ナイキスト点の位相は0
とπ/4を示すが、雑音やフェージングなどの影響によ
り、2個の検波手段2A、2Bの出力の受信信号電力を
示す図58(B)及び図58(D)の落ち込みの位置で
ナイキスト点の位相は異なった値となる。
(F)に示すタイミング再生手段5から出力される2倍
再生クロックで、ベースバンド受信位相データ(図58
(A)及び図58(C))をそれぞれサンプリングす
る。サンプリングされたデータを、図58(A)及び図
58(C)の縦線で示す。ダイバーシィ手段4では、図
58(A)及び図58(C)に示すサンプリングされた
ベースバンド受信位相データをそれぞれ遅延検波する。
雑音やフェージングによる影響を受けなければ、各遅延
検波後のナイキスト点位相データは、π/4と−π/4
を交互に出力する。ここでダイバーシティ手段4は、2
つの遅延検波後のベースバンド受信位相データと、受信
信号電力(図58(B)及び図58(D))を用いて、
選択合成、等利得合成又は最大比合成の何れかの方式に
より信号合成し、図58(E)の縦線に示す合成後の遅
延検波後ベースバンド受信位相データを出力する。
延検波後ベースバンド受信位相データ(図58(E))
を用いて、図58(F)に示す2倍再生クロックの立上
がり位置と、図58(G)に示す再生クロックの立上が
り位置が共にナイキスト点位置となるように、それぞれ
のクロック位相を制御する。図58の例では、初めナイ
キスト点と再生クロック立上がりの位相差が、π/2で
あったが、時間の経過と共に、徐々にクロック位相差は
0に収束する。ナイキスト点抽出手段6では、再生クロ
ック(図58(G))の立上がりの遅延検波後ベースバ
ンド受信位相データ(図58(E))を、ナイキスト点
データとして抽出し、図58(H)及び図58(I)に
示す同相と直交の各ナイキスト点データとして出力す
る。よってナイキスト点抽出手段6は、タイミングチャ
ート前半部では、ナイキスト点からπ/2ずれたデータ
を、ナイキスト点データとして出力するが、タイミング
チャート後半部では、タイミング再生手段5によるクロ
ック位相制御によって、本来のナイキスト点データを出
力する。
説明する。このダイバーシティ受信装置は、図60に示
すようなバーストデータを受信し、タイミング再生手段
5は、バーストデータ先頭部にあるプリアンブルパター
ンと称する「01」と「10」を繰り返すデータパターンを
用いて、タイミング位相差を算出し、クロック位相の初
期引込み制御を行う。このタイミング位相差の算出に
は、初期引込み用位相検出手段10と、初期引込み用フ
ィルタリング手段12を用いる。またクロック位相の初
期引込み制御後、タイミング再生手段5は、図60に示
すランダムパターン(フレーム同期用のユニークワード
パターンを含む)を用いてタイミング位相追随を行う。
このタイミング位相追随には、定常時位相検出手段11
と、定常時用フィルタリング手段13を用いる。
御動作について説明する。ダイバーシティ手段4の出力
の、合成後の遅延検波後ベースバンド受信位相データを
用いて、初期引込み用位相検出手段10は、位相検出信
号である差分データを出力し、初期引込み用フィルタリ
ング手段12は前記差分データを積分する。初期引込み
用フィルタリング手段12からは、ナイキスト点と再生
クロックとの位相差を示すタイミング位相差データと、
タイミング位相差データ算出の完了を示すタイミング位
相差データ算出完了信号を出力する。初期引込み用位相
検出手段10と、初期引込み用フィルタリング手段12
を用いたタイミング位相差の算出は、プリアンブルパタ
ーン(PR)と称するデータが図59のマッピング「0
1」と「10」を繰り返す既知のデータパターンを用いて
算出される。データが不規則に変化するランダムパター
ンからは、タイミング位相差を算出することはできな
い。
込み用フィルタリング手段12の動作を、図51、図5
2及びタイミングチャートを示す図61を用いて説明す
る。図51の初期引込み用位相検出手段10の入力端子
10aから入力されるプリアンブルパターンのベースバ
ンド受信位相データは、雑音などの影響を受けなけれ
ば、図61(A)に示すように、○印のナイキスト点は
3π/4と−π/4の値を交互にとる。このベースバン
ド受信位相データを、図51の入力端子10bから入力
される2倍再生クロックで動作する図51のレジスタ1
6と、レジスタ17でリタイミングすることで、図61
(B)に示すように1シンボル遅延させる。図51の減
算器18は、ベースバンド受信位相データから、1シン
ボル遅延されたベースバンド受信位相データを減算し、
図61(C)に示すような差分データを出力端子10c
から出力される。従ってナイキスト点位置の差分データ
は、πと−πの値を交互に出力される。ここで、図61
(E)に示すように、ナイキスト点と再生クロックとの
位相差が7π/4生じている場合を想定する。この場
合、図61の縦線が2倍再生クロックでサンプリングさ
れた各データとなる。
れた差分データは、直列並列変換手段20において、偶
数番目のデータと奇数番目のデータでそれぞれ分けた、
2系列のデータに直列並列変換される。さらに、乗算器
26A、26Bにおいて、入力端子12bからの図61
(F)の1/2再生クロックが論理「1」の時は1を、
論理「0」の時は−1を、2系列のデータにそれぞれ乗
算することで、偶数シンボル目の2系列のデータは、図
61(C)の縦の点線で示すデータに変換される。図6
1(C)に示すように乗算後の偶数番目のデータ系列を
Gi (i=1、2、3、……、)、乗算後の奇数番目の
データ系列をHi (i=1、2、3、……、)とする
と、2つのデータ系列Gi とHi は、加算器27A、2
7Bと、レジスタ28A、28Bで構成される2つの累
積加算回路で、J(J≧2)回累積加算される。
ックは、再生クロックと、プリアンブルパターン入力時
に、Jシンボル時間論理「1」を示すゲート信号を、ア
ンドゲート30で論理和をとることで実現される。比較
器33は、アップカウンタ32の出力値がJより大きい
場合、論理「1」を示すため、このゲート信号は、図6
0に示すタイミングで入力端子12dから入力されるバ
ーストゲート信号の立上がりから、アップカウンタ32
を動作させ、その出力とJとを比較する比較器33の出
力を、インバータ31で反転することで生成できる。
(i=1、2、3、……)と、Hi(i=1、2、3、
……)は、除算器29A、29BにおいてJで除算さ
れ、G1 〜GJ の平均値GAと、H1 〜HJ の平均値H
Aが求まる。ROM23は、入力GAとHAに対して、
図62に示す変換内容に基づいてタイミング位相差を求
め出力する。上述したように、比較器33の出力は、ア
ップカウンタ32の出力値がJを越えたら論理「0」か
ら「1」に立ち上り、この時点でタイミング位相差が求
まるため、比較器33の出力をタイミング位相差データ
算出完了信号として、出力端子12fから出力する。ま
た、比較器33の出力でROM23の出力をレジスタ2
4でラッチし、ラッチされたデータをタイミング位相差
データとして、出力端子12eから出力する。
定常時用位相検出手段11と、定常時用フィルタリング
手段13を用いた、タイミング位相追随動作について説
明する。初期引込み制御後から、定常時用位相検出手段
11と、定常時用フィルタリング手段13による位相制
御が行われる。定常時用位相検出手段11は、ダイバー
シティ手段4の出力の合成後の遅延検波後ベースバンド
受信位相データを用いて、現在のタイミング位相が進ん
でいるか、遅れているかを示すLEAD信号と、そのL
EAD信号が有効であることを示す、CROSS信号を
出力する。定常時用位相検出手段11の動作を、図53
を用いて説明する。入力端子11aからの遅延検波後ベ
ースバンド受信位相データは、極座標変換手段34によ
って同相成分を示すIDATAと、直交成分を示すQD
ATAに変換される。IDATAとQDATAはそれぞ
れゼロクロス検出手段35A、35Bに入力される。
4を用いて説明する。入力端子35aから入力されるI
DATAは、再生クロックの立上がりと立下がりでサン
プリングされる。IDATAに対して、インバータ38
とレジスタ37Aとによって得られる再生クロックの立
下がり点のサンプルデータをZn (n=1、2、3、…
…)、レジスタ37Bによって得られる立上がり点サン
プルデータをNn (n=1、2、3、……)、レジスタ
37Cによって得られる1シンボルディレイした立上が
り点サンプルデータをN(n-1) (n=1、2、3、…
…)とすると、図63(A)及び図63(B)に示すよ
うに、データのゼロクロスは、 Nn ×N(n-1) <0 ……(1) が成立したときであり、この場合、 Nn ×Zn >0 ……(2) であれば、クロックの位相がナイキスト点に対して進ん
でおり(図63(A))、 Nn ×Zn <0 ……(3) であれば、クロックの位相がナイキスト点に対して遅れ
ていることになる(図63(B))。
子化DPLLを用いおり、サンプリングデータは1ビッ
トの硬判定データを使用するため、データのゼロクロス
検出を示す信号は、データNn と、1シンボル前のデー
タN(n-1) の、排他的論理和で求まる(図54のエクス
クルーシブオアゲート39Bの出力)。ゼロクロスが検
出された場合は、出力端子35dから論理「1」のIC
ROSS信号を出力する。クロック位相の(進み/遅
れ)を示す信号ILEAD信号も、同様にレジスタ37
Cにおいて再生クロック立上がりでリタイミングしたデ
ータZn (n=1、2、3、……)と、レジスタ37B
の出力のNn (n=1、2、3、……)の排他的論理和
で求まる(図54のエクスクルーシブオアゲート39A
の出力)。クロック位相が進んでいる場合、論理「0」
のILEAD信号を、クロック位相が遅れている場合、
論理「1」のILEAD信号を、出力端子35cから出
力する。
段35Bの動作も、上記ゼロクロス検出手段35Aの動
作と同様であり、QDATAのゼロクロスの有無を示す
QCROSS信号と、その位相の進み遅れを示すQLE
AD信号を出力する。ゼロクロス信号合成手段36は、
ILEAD、ICROSS、QLEAD、QCROSS
の各信号から、LEAD信号を出力端子11bから、C
ROSS信号を出力端子11cからそれぞれ出力する。
LEAD信号とCROSS信号は、図64に示す各条件
に対応して出力される。LEAD信号は、ILEAD信
号と、QLEAD信号の論理和で求まる。CROSS信
号も、基本的にはICROSS信号と、QCROSS信
号の論理和で求まるが、ICROSS信号とQCROS
S信号が共に「1」で、ILEAD信号とQLEAD信
号が異なる値を示す場合は、CROSS信号は「0」と
する。
動作を、図55を用いて説明する。定常時用フィルタリ
ング手段13は、入力端子13dからのCROSS信号
が「1」の場合の、入力端子13cからのLEAD信号
を平均化して、タイミング位相を進ませる信号(アップ
(UP)信号)を出力端子13gから出力し、タイミン
グ位相を遅らせる信号(ダウン(DOWN)信号)を出
力端子13hから出力する。平均化にはアップダウンカ
ウンタ42を用いる。アップダウンカウンタ42は、入
力端子13fから入力される再生クロックの周期で動作
し、図60に記載のバーストゲートが論理「1」で入力
端子13eから入力され、かつゼロクロスが検出された
ことを示すCROSS信号が論理「1」の時にイネーブ
ルとなる。
3の動作を示す。アップダウンカウンタ42に、最初N
xという値を設定し、LEAD信号が位相の進みを示す
場合はダウンカウントを、位相の遅れを示す場合はアッ
プカウントを行う。アップダウンカウンタ42の出力値
は、比較器43Aで「2Nx」と、比較器43Bで
「0」と比較され、一致したら論理「1」を出力する。
値「2Nx」の生成は、Nxをビットシフタ41で1ビ
ッシフトすることで実現する。従って、図65の時点
のように、カウンタの値が2Nxになったときに、比較
器43Aから論理「1」のアップ信号を出力端子13g
から出力し、図65の時点のようにカウンタの値が0
になったときに、比較器43Bから論理「1」のダウン
信号を出力端子13hから出力する。
xをロードする信号を入力することで、再びアップダウ
ンカウンタ42の値をNxにセットする。Nxのロード
は、位相制御手段15の出力で入力端子13bから入力
されるタイミング位相制御を行ったことを示す位相制御
完了信号で行われる。定常時用フィルタリング手段13
は、入力端子13aから入力されるフレーム同期信号を
用いて、位相引込み状態と定常状態を判断し、位相引込
み時では高速引込みが要求されるため、セレクタ(SE
L)40でNxを小さな値N1 に設定し、定常時では低
ジッタが要求されるため、Nxを大きな値N2 に設定す
る。
6を用いて説明する。位相制御選択手段14は、タイミ
ング位相制御量を示す位相制御データを出力端子14e
から出力するが、この例ではこの位相制御の分解能は1
/32シンボルとする。従って、初期引込み用フィルタリ
ング手段12の出力のタイミング位相差データと、位相
制御データは、共に0〜2πの位相を0〜31で表現す
る。またアップ信号、ダウン信号による位相制御も1/
32シンボル毎に行う。入力端子14bから入力されるア
ップ信号と、入力端子14cから入力されるダウン信号
は、UP/DOWNデータ生成手段45に入力される。
ップ信号が論理「1」の場合に「15」を出力し、ダウン
信号が論理「1」の場合に「17」を出力し、それ以外は
「16」を出力する。ゲート回路46は、初期引込み動作
によるタイミング位相データの算出が完了するまで位相
制御データを「16」とし、タイミング位相データの算出
が完了し、入力端子14dからタイミング位相データが
入力されたら、タイミング位相データ「0〜15、16〜3
1」を、「16〜31、0〜15」に変換して、位相制御デー
タとして出力する。タイミング位相データ算出完了後
は、UP/DOWNデータ生成手段45の出力のデータ
を位相制御データとして出力する。このタイミング位相
データの算出完了には、入力端子14aから入力される
タイミング位相データ算出完了信号を用いる。
を用いて説明する。アップカウンタ49は、入力端子1
5bから入力されるシンボル周波数の32倍の固定クロッ
クでアップカウントされる。アップカウンタ49は5ビ
ットで値を出力し、最上位ビットを再生クロックとして
出力端子15dから出力する。また最上位ビットを除く
4ビットカウンタ出力を、インバータ51A、……、5
1Bで反転して、2倍再生クロック、…16倍再生クロッ
クを生成する。各クロックは、出力端子15e、……、
15fからそれぞれ出力する。また、1/2再生クロッ
クは、再生クロックを1/2分周器50で2分周して生
成され、出力端子15cから出力される。
比較器47Aで「16」と比較される。比較器47Aはカ
ウンタ出力値が「16」と一致したら論理「1」を出力す
る。この比較器47Aの出力を、アップカウンタ49の
ロード信号に用いる。アップカウンタ49は、ロード信
号が論理「1」の時に入力端子15aから入力される位
相制御データをロードする。従って、位相制御データが
無制御状態を示す「16」の値をとる場合、「16」がカウ
ンタ自走時のカウント値「16」の時間にロードされるた
め、再生クロックの位相変化は生じない。
ダウン信号によって位相制御データは「17」となるた
め、図66(A)に示すように、5ビットカウンタ自走
時のカウント値「16」の時点で、「17」がロードされク
ロック位相が遅らされる。同様に、クロック位相が遅れ
ている場合、アップ信号によって位相制御データは「1
7」となるため、図66(B)に示すように、5ビット
カウンタ自走時のカウント値「16」の時点で、「15」が
ロードされ、クロック位相が進められる。
ータは0〜31の値をとるため、5ビットカウンタ自走時
のカウント値「16」の時点で、0〜31の何れかの値がロー
ドされ、クロック位相引込みが行われる。図67では、
初期位相差が3π/2の場合の例を示し、初期引込み用
位相検出手段10と、初期引込み用フィルタリング手段
12によって、3π/2はタイミング位相差データで
「24」で出力される。タイミング位相差データ「24」
は、位相制御データ「8」に変換され、5ビットカウン
タ自走時のカウント値「16」の時点で、「8」がロード
され、クロック位相制御が行われる。
ウンカウンタ42の値をNxにセットする位相制御完了
信号を、出力端子15gから出力する。位相制御完了信
号はアップカウンタ49にロードされるデータが「16」
であるか、それ以外の値であるかを、位相制御データを
「16」と比較する比較器47B(一致したら論理「1」
出力)と、比較器47Bの出力とロード信号との論理積
をとるアンドゲート48で検出することで、生成するこ
とができる。以上のようにして、タイミング再生手段5
によるタイミング位相同期が行われる。
タイミング再生手段5は、バーストデータの先頭部にあ
るプリアンブルパターンを10〜20シンボル分用いてタイ
ミング位相差を算出し、初期位相制御を行う。初期位相
制御に要する時間は、タイミング位相差を算出するまで
の時間となる。初期位相制御後は、ランダムパターンを
用いて位相追随を行う。従って、バーストデータが到来
するタイミングがまだ確立していないような携帯機の電
源立ち上げ時や、ブロッケージなどの回線断からの復帰
時など、プリアンブルパターンの位置が判らない場合、
初期位相制御を行うことができない。この場合、ランダ
ムパターンを用いた前記定常時用位相検出手段11、前
記定常時フィルタリング手段13によってタイミング位
相引込みを行う。ところが、前記定常時用位相検出手段
11、前記定常時用フィルタリング手段13によるラン
ダムパターンを用いた位相引込みは、タイミング位相の
進み/遅れ情報で行われるため、ノイズレスの伝送路で
前記定常時用フィルタリング手段13のNxを「2」と
した場合でも、タイミング位相引込みが完了するまで、
約 100シンボル分の長い時間を要する問題があった。
検波手段2A、2Bの出力をサンプリング手段3A、3
Bでサンプリングして、ダイバーシティ手段4で合成す
るが、検波手段2A、2Bにアナログ素子を使用するた
め、検波手段2Aと、検波手段2Bで入出力の時間遅延
に差が生じる。この時間遅延差は、使用するアナログ素
子によっては、位相でπ/2程度ずれる場合もある。こ
の2つの検波手段2A、2Bにおける入出力の時間遅延
が生じると、2つの信号はナイキスト点位置がずれた状
態で、ダイバーシティ手段4で選択合成や等利得合成、
最大比合成される。従って、ナイキスト点位置が大きく
ずれた位相関係で2つの信号の等利得合成や、最大比合
成を行うと、合成後の信号は歪んでしまいビット誤り率
特性や同期特性が劣化する。同様に選択合成を行った場
合も、信号切り替え時にナイキスト点位置がずれるた
め、タイミング位相差が一時的に生じ、ビット誤り率特
性や同期特性が劣化する問題があった。
めになされたもので、電源立ち上げ時や回線断からの復
帰時の高速なタイミング位相引込み特性と定常時の低ジ
ッタ特性を実現し得るタイミング再生手段を提供するこ
とを目的とする。また各検波手段における時間遅延差を
吸収し、時間遅延差によるビット誤り率特性や同期特性
の劣化が生じないダイバーティ通信装置を提供すること
を目的とする。
グ再生手段は、受信PSK信号をX(Xは4以上の自然
数)倍オーバーサンプリングして得た受信位相データ系
列Yi (iは2以上の自然数)に対して、1サンプル前
後の各位相データの差分データ系列Zi1(=Yi −Y
i-1 )から、j(jは4以上の自然数)サンプル前後の
各位相データの差分データ系列Zij(=Yi −Yi-j )
までの、合計j個の差分データ系列を出力する位相差分
手段と、j個の各差分データ系列Zi1〜Zijに対して、
差分データ範囲をラジアン表示で±2πから±πの範囲
に変換してから絶対値を求めて、j個のシンボル周波数
成分を含む各位相変動データ系列Wi1〜Wijの内最低1
つを出力する位相変動量算出手段と、位相変動量算出手
段から出力される各位相変動データ系列の内、jが偶数
番目の各位相変動データ系列に対して、偶数番目の各位
相変動データ系列に含まれるシンボル周波数成分の位相
を一致させるように遅延させてから合成し、合成した信
号を偶数系列合成シンボル周波数成分データとして出力
する偶数サンプル合成手段と、位相変動量算出手段から
出力される各位相変動データ系列の内、jが奇数番目の
各位相変動データ系列に対して、奇数番目の各位相変動
データ系列に含まれるシンボル周波数成分の位相を一致
させるように遅延させてから合成し、合成した信号を奇
数系列合成シンボル周波数成分データとして出力する奇
数サンプル合成手段とを有する位相検出手段を備えるも
のである。
は、偶数系列合成シンボル周波数成分データと奇数系列
合成シンボル周波数成分データとに基づき、ナイキスト
点と受信機のシンボルクロックとのタイミング位相差を
算出し、またシンボル周波数成分量を算出するフィルタ
リング手段と、U(Uは1以上の自然数)シンボル周期
の信号を、タイミング位相制御間隔設定信号として出力
するタイミング位相制御間隔設定手段と、タイミング位
相制御間隔設定信号の周期でフィルタリング手段出力の
タイミング位相差データをラッチし、位相制御データと
して出力する位相制御量決定手段と、受信機の原振クロ
ックを分周してシンボルクロックとX倍オーバーサンプ
ルクロックとを出力し、位相制御データが入力された
ら、位相制御データでシンボルクロック位相とX倍オー
バーサンプルクロック位相とを制御する位相制御手段と
を備えるものである。
段は、フィルタリング手段が、偶数系列合成シンボル周
波数成分データに受信側の複素シンボル周波数成分を乗
算した値と、奇数系列合成シンボル周波数成分データに
複素シンボル周波数成分よりπ/4遅延させた複素シン
ボル周波数成分を乗算した値と、を加算して、複素直流
成分を生成する周波数変換手段と、複素直流成分を直交
成分と同相成分とでそれぞれ1シンボル分合成し、1シ
ンボル毎にシンボル直交成分信号及びシンボル同相成分
信号として出力するシンボル合成手段と、シンボル直交
成分信号とシンボル同相成分信号とを積分型フィルタで
フィルタリングし、直交積分データ及び同相積分データ
として出力する積分型フィルタリング手段と、直交積分
データと同相積分データとを用いて、ナイキスト点と受
信機のシンボルクロックとのタイミング位相差を算出
し、タイミング位相差データとして出力する位相差算出
手段と、直交積分データと同相積分データとを用いて、
積分型フィルタで蓄積されたシンボル周波数成分量を算
出するシンボル周波数成分量算出手段とを有するもので
ある。
は、位相制御手段が、シンボルクロック位相及びX倍オ
ーバーサンプルクロック位相を制御すると同時に、積分
型フィルタリング手段の直交積分データを零にリセット
し、同相積分データにシンボル周波数成分量をセットす
るものである。さらに、この発明に係るタイミング再生
手段は、積分型フィルタリング手段が、シンボル直交成
分信号とシンボル同相成分信号とを、シンボル周波数成
分量が蓄積しきい値以下の場合は、それぞれ累積加算し
て直交積分データ及び同相積分データとして出力し、シ
ンボル周波数成分量が蓄積しきい値を越えた場合は、各
累積加算値をD(Dは2以上の自然数)で除算して出力
するリミッタ累積加算手段を備えるものである。
は、積分型フィルタリング手段が、シンボル直交成分信
号とシンボル同相成分信号とを、シンボル周波数成分量
が無限インパルス応答切替えしきい値を越えるまでは、
それぞれ累積加算し直交積分データ及び同相積分データ
として出力する累積加算手段と、シンボル周波数成分量
が無限インパルス応答切替えしきい値を越えたら、シン
ボル直交成分信号とシンボル同相成分信号とを、無限イ
ンパルス応答型フィルタでフィルタリングする無限イン
パルス型フィルタリング手段とを備えるものである。
段は、シンボル周波数成分量算出手段が、直交積分デー
タの絶対値と、同相積分データの絶対値とのどちらか大
きい方の値をシンボル周波数成分量として出力する絶対
値比較手段を備えるものである。
は、無限インパルス型フィルタリング手段が、タイミン
グ位相制御が行われたら、フィルタ動作停止用データに
基づいて設定される時間だけ、無限インパルス型フィル
タリング動作を停止し、シンボル直交成分信号及びシン
ボル同相成分信号の累積加算動作をするフィルタ動作停
止手段を備えるものである。
段は、フィルタリング手段が、シンボル周波数成分量が
定常状態認識用しきい値を越えたら、シンボル直交成分
信号の符号ビットを用いて、フィルタ定数Nにセットさ
れたアップダウンカウンタをアップカウントあるいはダ
ウンカウントし、アップダウンカウンタの値が2Nにな
ったらシンボルクロック位相を進ませるアップ信号を、
アップダウンカウンタの値が0になったらシンボルクロ
ック位相を遅らせるダウン信号を出力し、アップ信号又
はダウン信号出力後は、再びアップダウンカウンタにフ
ィルタ定数Nをセットするランダムウォークフィルタリ
ング手段を備えるものである。
は、位相制御量決定手段が、シンボル周波数成分量が、
定常状態認識用しきい値を越えたら、フィルタリング手
段出力のタイミング位相差データを位相制御データに用
いず、アップ信号によるシンボルクロック位相を進ませ
る命令が発生したら、シンボルクロック位相を進ませる
位相制御データを出力し、ダウン信号によるシンボルク
ロック位相を遅らせる命令が発生したら、シンボルクロ
ック位相を遅らせる位相制御データを出力する定常時位
相制御手段を備えるものである。
段は、位相制御量決定手段が、シンボル周波数成分量が
定常状態認識用しきい値を越えたら、位相制御データを
用いて送受信のクロック原振周波数偏差を測定し、測定
が完了したら測定完了を示す周波数偏差測定完了信号
と、クロック周波数偏差による±1ディジット分のクロ
ック位相のずれが生じるまでにかかるシンボル時間を、
周波数偏差補正データとして出力するクロック原振周波
数偏差測定手段と、周波数偏差補正データを用いて、シ
ンボルクロック位相を進ませるAFCアップ信号と、シ
ンボルクロック位相を遅らせるAFCダウン信号を出力
する自動周波数制御信号発生手段と、シンボル周波数成
分量が回線断状態認識用しきい値以下となり、かつ周波
数偏差測定完了信号が測定完了を示した状態で、AFC
アップ信号によるシンボルクロック位相を進ませる命令
が発生したら、シンボルクロック位相を進ませる位相制
御データを出力し、AFCダウン信号によるシンボルク
ロック位相を遅らせる命令が発生したら、シンボルクロ
ック位相を遅らせる位相制御データを出力する信号断時
位相制御手段とを備えるものである。
は、クロック原振周波数偏差測定手段が、クロック原振
周波数偏差の測定開始と同時に、アップカウンタをシン
ボルクロックで動作させ、アップカウンタ値を測定時間
データとして出力する測定時間表示手段と、位相制御デ
ータを累積加算し、累積位相制御データとして出力する
位相制御データ累積加算手段と、累積位相制御データ
で、測定時間データを除算する周波数偏差測定用除算手
段と、測定時間データが、周波数偏差測定用しきい値を
越えたら、アップカウンタをリセットし、周波数偏差測
定用除算手段出力の除算結果をラッチして、補正データ
として出力する補正データ出力手段と補正データを平均
化し、周波数偏差補正データとして出力する補正データ
平均化手段とを備えるものである。
段は、タイミング位相制御間隔設定手段が、タイミング
位相制御間隔設定信号の周期をタイミング位相引き込み
時と定常時とで可変にする制御間隔設定信号可変手段を
備えるものである。
は、PSK信号をK個のアンテナで受信し、K個の受信
信号を、それぞれK個のベースバンド位相信号に変換し
て出力し、またK個の受信信号電力を出力するK個の検
波手段と、K個のベースバンド位相信号に、K個の時間
遅延設定信号の示すK個の時間遅延を与え、K個の時間
遅延ベースバンド位相信号を出力するK個の時間遅延手
段と、K個の時間遅延ベースバンド位相信号をX倍オー
バーサンプルし、K個の受信位相データ系列Yi(iは
2以上の自然数)を出力するK個のサンプリング手段
と、K個の受信位相データ系列Yi とK個の受信信号電
力とを用いて選択又は合成された受信位相データ系列で
ある判定データ系列を出力するダイバーシティ手段と、
判定データ系列からシンボルクロックを用いてナイキス
ト点データを抽出するナイキスト点抽出手段と、K個の
受信位相データ系列Yi を用いて、PSK信号のナイキ
スト点を抽出するシンボルクロックとX倍オーバーサン
プルクロックを出力し、またK個のベースバンド位相信
号の時間遅延差を示すK個の時間遅延設定信号を出力す
るタイミング再生手段とを備えるものである。
装置は、タイミング再生手段が、K個の受信位相データ
系列Yi を用いて、K個の偶数系列合成シンボル周波数
成分データとK個の奇数系列合成シンボル周波数成分デ
ータとを出力するK個の位相検出手段と、K個の偶数系
列合成シンボル周波数成分データとK個の奇数系列合成
シンボル周波数成分データとを用いて、K個のタイミン
グ位相差データ、K個のアップ信号、K個のダウン信
号、K個のシンボル周波数成分量を出力するランダムウ
ォークフィルタリング手段を有するK個のフィルタリン
グ手段と、U(Uは1以上の自然数)シンボル周期の信
号をタイミング位相制御間隔設定信号として出力するタ
イミング位相制御間隔設定手段と、K個のフィルタリン
グ手段から出力されるシンボル周波数成分量の中で、最
大値を示すフィルタリング手段出力のタイミング位相差
データ、アップ信号、ダウン信号を選択し出力するフィ
ルタ出力選択手段と、フィルタ出力選択手段から出力さ
れるタイミング位相差データ、アップ信号、ダウン信号
を用いて、タイミング位相制御間隔設定信号の周期で、
位相制御データを出力する定常時位相制御手段を有する
位相制御量決定手段と、位相制御データを用いて動作
し、かつ積分データリセット手段を有する位相制御手段
と、K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を測定
し、K個の時間遅延設定信号を出力する時間遅延差測定
手段とを有するものである。
信装置は、時間遅延差測定手段が、K個のタイミング位
相差データから1番目のタイミング位相差データを減算
し、K個の位相減算データを出力する位相減算手段と、
K個の位相減算データの範囲をラジアン表示で±2πか
ら±πに変換して、K個の時間遅延差データとして出力
する時間遅延差算出手段と、K個のシンボル周波数成分
量が全て時間遅延測定用しきい値を越えた時に、K個の
時間遅延差データを有効な値としてラッチし、K個の有
効時間遅延差データとして出力する有効時間遅延差デー
タ出力手段と、K個の有効時間遅延差データをそれぞれ
S(Sは1以上の自然数)回累積加算後Sで除算し、K
個の時間遅延設定信号として出力する遅延差データ平均
化手段とを備えるものである。
装置は、PSK信号をK個のアンテナで受信し、K個の
受信信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号に変換
して出力し、またK個の受信信号電力を出力するK個の
検波手段と、K個のベースバンド位相信号にK個の時間
遅延設定信号の示すK個の時間遅延を与え、K個の時間
遅延ベースバンド位相信号を出力するK個の時間遅延手
段と、K個の時間遅延ベースバンド位相信号をX倍オー
バーサンプルクロックでサンプルし、K個の受信位相デ
ータ系列Yi (iは2以上の自然数)を出力するK個の
サンプリング手段と、K個の時間遅延ベースバンド位相
信号を、R(Rは4以上の自然数)倍非同期オーバーサ
ンプリングクロックでサンプルし、K個の非同期受信位
相データ系列Qi (iは2以上の自然数)を出力するK
個の非同期サンプリング手段と、K個の受信位相データ
系列Yi とK個の受信信号電力とから判定データ系列を
出力するダイバーシティ手段と、判定データ系列からシ
ンボルクロックを用いてナイキスト点データを抽出する
ナイキスト点抽出手段と、K個の受信位相データ系列Y
i を用いて、PSK信号のナイキスト点を抽出するシン
ボルクロックとX倍オーバーサンプルクロックを出力
し、またK個の非同期受信位相データ系列Qi を用い
て、K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を示すK
個の時間遅延設定信号を出力するタイミング再生手段と
を備えるものである。
信装置は、タイミング再生手段が、K個の受信位相デー
タ系列Yi を用いて、K個の偶数系列合成シンボル周波
数成分データとK個の奇数系列合成シンボル周波数成分
データとを出力するK個の位相検出手段と、K個の偶数
系列合成シンボル周波数成分データと、K個の奇数系列
合成シンボル周波数成分データとに基づき、ナイキスト
点と受信機のシンボルクロックとのタイミング位相差を
算出する積分合成フィルタリング手段と、U(Uは1以
上の自然数)シンボル周期の信号をタイミング位相制御
間隔設定信号として出力するタイミング位相制御間隔設
定手段と、タイミング位相制御間隔設定信号の周期でタ
イミング位相差データをラッチし、位相制御データとし
て出力する位相制御量決定手段と、受信機の原振クロッ
クを分周して、シンボルクロックとX倍オーバーサンプ
ルクロックとを出力し、位相制御データが入力されたら
位相制御データで、シンボルクロック位相とX倍オーバ
ーサンプルクロック位相とを制御する合成位相制御手段
と、K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を測定
し、K個の時間遅延設定信号を出力する時間遅延差測定
手段とを有するものである。
装置は、積分合成フィルタリング手段が、K個の偶数系
列合成シンボル周波数成分データとK個の奇数系列合成
シンボル周波数成分データとから、K個の複素直流成分
を生成するK個の周波数変換手段と、K個の複素直流成
分から、K個のシンボル直交成分信号とK個のシンボル
同相成分信号とを出力するK個のシンボル合成手段と、
K個のシンボル直交成分信号とK個のシンボル同相成分
信号とを用いて、K個の直交積分データとK個の同相積
分データとを出力するK個の積分型フィルタリング手段
と、K個の直交積分データを全て加算し合成直交積分デ
ータとして出力し、またK個の同相積分データを全て加
算し合成同相積分データとして出力する積分値合成手段
と、合成同相積分データと合成直交積分データとを用い
て、ナイキスト点と受信機のシンボルクロックとのタイ
ミング位相差を算出し、タイミング位相差データとして
出力する位相差算出手段と、K個の直交積分データとK
個の同相積分データとを用いて、K個の積分型フィルタ
リング手段で蓄積されたK個のシンボル周波数成分量を
算出するK個のシンボル周波数成分量算出手段と、合成
直交積分データと合成同相積分データとを用いて、合成
シンボル周波数成分量を算出する合成シンボル周波数成
分量算出手段とを有するものである。
信装置は、位相制御手段が、シンボルクロック位相及び
X倍オーバーサンプルクロック位相を制御すると同時
に、K個の積分型フィルタリング手段のK個の直交積分
データを零にリセットし、K個の同相積分データにK個
の各シンボル周波数成分量をセットするものである。
装置は、タイミング再生手段が、K個の受信位相データ
系列Yi を用いて、K個の偶数系列合成シンボル周波数
成分データとK個の奇数系列合成シンボル周波数成分デ
ータとを出力するK個の位相検出手段と、K個の偶数系
列合成シンボル周波数成分データと、K個の奇数系列合
成シンボル周波数成分データとに基づき、ナイキスト点
とシンボルクロックとのタイミング位相差を算出し、ま
たシンボル周波数成分量を算出するシンボル周波数成分
合成フィルタリング手段と、U(Uは1以上の自然数)
シンボル周期の信号を、タイミング位相制御間隔設定信
号として出力するタイミング位相制御間隔設定手段と、
タイミング位相制御間隔設定信号の周期で、タイミング
位相差データをラッチし位相制御データとして出力する
位相制御量決定手段と、受信機の原振クロックを分周し
て、シンボルクロックとX倍オーバーサンプルクロック
とを出力し、位相制御データが入力されたら位相制御デ
ータでシンボルクロック位相とX倍オーバーサンプルク
ロック位相とを制御し、同時に積分型フィルタリング手
段の直交積分データを零にリセットし、同相積分データ
にシンボル周波数成分量をセットする位相制御手段と、
K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を測定し、K
個の時間遅延設定信号を出力する時間遅延差測定手段と
を備えるものである。
信装置は、PSK信号をK個のアンテナで受信し、K個
の受信信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号に変
換して出力し、またK個の受信信号電力を出力するK個
の検波手段と、K個のベースバンド位相信号にK個の時
間遅延設定信号の示すK個の時間遅延を与え、K個の時
間遅延ベースバンド位相信号を出力するK個の時間遅延
手段と、K個の時間遅延ベースバンド位相信号をX倍オ
ーバーサンプルクロックでサンプルし、K個の受信位相
データ系列Yi (iは2以上の自然数)を出力するK個
のサンプリング手段と、K個の受信位相データ系列Yi
のうち、K個の受信信号電力の最大値を示す受信位相デ
ータ系列を判定データ系列として出力し、また最大値を
示す受信位相データ系列の番号を検波後選択信号として
出力する選択合成ダイバーシティ手段と、判定データ系
列から、シンボルクロックを用いてナイキスト点データ
を抽出するナイキスト点抽出手段と、K個の受信位相デ
ータ系列Yi を用いて、PSK信号のナイキスト点を抽
出するシンボルクロックとX倍オーバーサンプルクロッ
クを出力し、またK個の時間遅延設定信号を出力するタ
イミング再生手段とを備えるものである。
装置は、タイミング再生手段と、位相制御データを累積
加算し位相制御累積加算データとして出力する位相制御
累積加算手段、周波数偏差測定完了信号が測定完了状態
を示し、かつシンボルクロック位相を遅らせるAFCダ
ウン信号が入力されたら、位相制御累積加算データに
「1」を減算し、また周波数偏差測定完了信号が測定完
了状態を示しかつシンボルクロック位相を進ませるAF
Cアップ信号が入力されたら、位相制御累積加算データ
に「1」を加算し、偏差除去累積加算データとして出力
する周波数偏差除去手段、及び、偏差除去累積加算デー
タを、検波後選択信号の示す番号(1〜K)毎に平均化
し、K個の平均化されたデータの各差を求めK個の時間
遅延設定信号として出力する時間遅延設定信号出力手段
を有する時間遅延差算出手段とを備えるものである。
の実施の形態を説明する。
信する選択合成ダイバーシティ方式のダイバーシティ通
信装置について説明する。タイミング再生手段は、オー
バーサンプルのπ/4シフトQPSK変調されたベース
バンド受信位相データを用いる。図50との対応部分に
同一符号を付した図1は、実施の形態1によるタイミン
グ再生手段5Aと、そのタイミング再生手段5Aを含む
ダイバーシティ通信装置の構成を示す。図中1Aと1B
はアンテナ、2Aと2Bは検波手段、60Aと60Bは
時間遅延手段、3Aは3Bはサンプリング手段、61は
選択合成ダイバーシティ手段、5Aはタイミング再生手
段、6はナイキスト点抽出手段、7aはナイキスト点デ
ータ出力端子、7cはフレーム同期信号である。タイミ
ング再生手段5A中において、62は位相検出手段、6
3はフィルタリング手段、64はタイミング位相制御間
隔設定手段、65は位相制御量決定手段、66は位相制
御手段、67は時間遅延差算出手段である。
手段62の構成を示す。図中62aは受信位相データ入
力端子、62bは4倍再生クロック入力端子、68A、
68B、68C、68Dはレジスタ、68E、68F、
68G、68Hは減算器、69A、69B、69C、6
9Dは位相変動量算出手段、70は奇数サンプル合成手
段、71は偶数サンプル合成手段、70A、71Aはレ
ジスタ、70B、71Bは加算器、62cは奇数系列合
成シンボル周波数成分データ出力端子、62dは偶数系
列合成シンボル周波数成分データ出力端子である。
リング手段63の構成を示す。図中63aは位相制御完
了信号入力端子、63bは偶数系列合成シンボル周波数
成分データ入力端子、63cは奇数系列合成シンボル周
波数成分データ入力端子、63dは再生クロック入力端
子、63eは4倍再生クロック入力端子、63fはフレ
ーム同期信号入力端子、63gはバーストゲート入力端
子、72は周波数変換手段、73はシンボル合成手段、
74は積分型フィルタリング手段、75は位相差算出手
段、76はシンボル周波数成分量算出手段、77はラン
ダムウオークフィルタリング手段、63hはタイミング
位相差データ出力端子、63iはシンボル周波数成分量
出力端子、63jはアップ信号出力端子、63kはダウ
ン信号出力端子である。
ンダムウォークフィルタリング手段77を用いた場合の
この実施の形態1の位相制御量決定手段65の構成を示
す。図中65aはシンボル周波数成分量入力端子、65
bはフレーム同期信号、65cはタイミング位相差デー
タ入力端子、65dはアップ信号入力端子、65eはダ
ウン信号入力端子、65fはタイミング位相制御間隔設
定信号入力端子、78Aと78Bは比較器、79と81
はアンドゲート、80はレジスタ、82はセレクタ、8
3はUP/DOWNデータ生成手段、84はゲート回
路、85はクロック周波数偏差補正手段、85Aはクロ
ック原振周波数偏差測定手段、85Bは自動周波数制御
信号発生手段、65gは位相制御データ出力端子、65
hは周波数偏差測定完了信号出力端子、65iは回線断
検出信号出力端子である。
差算出手段67の構成を示す。図中67aは位相制御デ
ータ入力端子、67bはAFCアップ(UP)信号入力
端子、67cはAFCダウン(DOWN)信号入力端
子、67dは検波後選択信号入力端子、67eは周波数
偏差測定完了信号入力端子、67hは回線断検出信号入
力端子、86Aと86Bは加算器、86Cはレジスタ、
87は周波数偏差除去データ生成手段、88は直列並列
変換手段、89と90は平均化手段、91は加算器、9
2は時間遅延設定信号出力手段、67fは時間遅延設定
信号1出力端子、67gは時間遅延設定信号2出力端子
である。
グ手段63中で用いられる積分型フィルタリング手段7
4の構成を示す。図中74aはシンボル直交成分信号入
力端子、74bは再生クロック入力端子、74cはシン
ボル同相成分信号入力端子、74dはシンボル周波数成
分量入力端子、74eは位相制御完了信号入力端子、9
4A、94Bは加算器、97A、97Bは乗算器、96
A、96Bはレジスタ、95A、95Bはセレクタ、9
8は比較器、99はセレクタ、74fは直交積分データ
出力端子、74gは同相積分データ出力端子である。
グ手段63中で用いられるランダムウォークフィルタリ
ング手段77の構成を示し、図55との対応部分に同一
符号を付している。図中77aはフレーム同期信号入力
端子、77bは位相制御完了信号入力端子、77cはシ
ンボル直交成分信号入力端子、77dは再生クロック入
力端子、77eはアップ(UP)信号出力端子、77f
はダウン(DOWN)信号出力端子である。
グ手段63中で用いられるシンボル周波数成分量算出手
段76の構成を示す。図中76aは直交積分データ入力
端子、76bは同相積分データ入力端子、76cはタイ
ミング位相差データ入力端子、100A、100Bは絶
対値変換手段、101は比較器、102はセレクタ、1
03は重み付け手段、76dはシンボル周波数成分量出
力端子である。
段63中で用いられる位相差算出手段75の構成を示
す。75aは積分直交データ入力端子、75bは積分同
相データ入力端子、75cは16倍再生クロック入力端
子、75dは再生クロック入力端子、104A、104
Bは絶対値変換手段、105、108、117は加算
器、109、113、115、118はレジスタ、10
7は4ビットシフタ、110は比較器、111はアップ
カウンタ、112はインバータ、114はナンドゲー
ト、116は位相データ非線形変換手段、75cはタイ
ミング位相差データ出力端子である。
手段65で用いられるクロック原振周波数偏差測定手段
85Aの構成を示す。図中85aは再生クロック入力端
子、85bは位相制御データ入力端子、85cはΔfイ
ネーブル信号入力端子、119、131は加算器、12
0、125、129はレジスタ、121はアップカウン
タ、122、124、127は比較器、123は絶対値
変換手段、126は除算器、128はビットシフタ、1
30は補正データ平均化手段、85dは周波数偏差補正
データ出力端子、85eは周波数偏差測定完了信号出力
端子である。
通信装置の動作について説明する。初めに全体動作につ
いて説明する。従来と同様、検波手段2Aはアンテナ1
Aから入力されたリミッタ通過後のキャリア信号を検波
して、ベースバント受信位相信号を出力する。検波手段
2Bはアンテナ1Bから入力されたリミッタ通過後のキ
ャリア信号を検波して、ベースバント受信位相信号を出
力する。ここで検波手段2Aと検波手段2Bの入出力時
間差が、図11に示すように、6/32シンボル時間生じ
た場合を想定する。但し、各ベースバント受信位相信号
は、従来の図58と同様に「00」と「10」を繰り返すデ
ータパターンを、π/4シフトQPSK変調したもので
ある。
〜mx段可変シフトレジスタで構成され、シンボル周波
数より十分速いnx倍固定クロックで、検波手段2A、
2Bからの各ベースバント受信位相信号をサンプリング
する。サンプリングされたデータはシフトレジスタに入
力され、シフトレジスタの段数分、時間遅延されて出力
される。時間遅延手段60A、60Bは、時間遅延が算
出されたら時間遅延設定信号t1i 、t2i の値に応じ
てシフトレジスタの値を1〜mx段にそれぞれ設定する
が、時間遅延が算出されるまでの初期時は、シフトレジ
スタの段数をmx/2に設定する。nx倍固定クロック
で動作する時間遅延設定手段の場合、時間遅延設定信号
ti とシフトレジスタ段数設定値mi との関係は、以下
の式(4)で求まる。 mi =ti ×nx/32+(mx/2) ……(4)
手段60A、60Bから出力されるnx倍非同期データ
を、シンボル周波数の4倍でオーバーサンプリングし、
ベースバンド受信位相データを出力する。ベースバンド
位相データの分解能は従来と同様に5ビットである。選
択合成ダイバーシティ手段61は、サンプリング手段3
A、3Bの出力のベースバンド受信位相データの内、検
波手段2A、2Bからの各ブランチ間の受信信号電力の
大きい方の値を示すベースバンド受信位相データを出力
する。また、どちらのブランチを選択したかを示す信号
を、検波後選択信号として出力する。
バーシティ手段61の出力のベースバンド受信位相デー
タを用いて、タイミング再生を行い、サンプリング手段
3A、3Bにおいて、ナイキスト点位置のベースバンド
受信位相データをサンプルするように4倍再生クロック
位相を制御する。また、選択合成ダイバーシティ手段6
1の出力のベースバンド受信位相データからナイキスト
点データを抽出する再生クロックを出力する。さらに検
波手段2A、2Bの入出力時間遅延差を算出し、時間遅
延差を吸収するような時間遅延設定信号t1i 、t2i
を出力する。
の入出力遅延時間差が、6/32シンボル時間なので、t
1i =−3、t2i =3が出力されると、時間遅延差が
吸収されることになる。すなわち時間遅延手段2Aは、
t1i =−3なので、初期のシフトレジスタ段数mx/
2による遅延時間(mx/2nxシンボル時間)から、
3/32シンボル時間少なく遅延させる段数を、式(4)
に基づいてセットする。また、時間遅延手段60Bは、
t2i =3なので、初期のシフトレジスタ段数mx/2
による遅延時間(mx/2nxシンボル時間)から、3
/32シンボル時間多く遅延させる段数を、式(4)に基
づいてセットする。
る制御によって、時間遅延手段60Aと60Bとにおけ
る入出力遅延時間差が−6/32シンボルとなり、図11
に示すように検波手段と時間遅延手段含めた入出力遅延
時間差は6/32−6/32=0となる。ナイキスト点抽出
手段6は、従来と同様に、タイミング再生手段5Aの再
生クロックで選択合成ダイバーシティ手段61の出力の
ベースバンド受信位相データからナイキスト点データを
抽出して出力する。
手段5Aの動作について説明する。初めに、4倍オーバ
ーサンプルの受信位相データは、位相検出手段62に入
力される。図2を用いて、位相検出手段62の動作を説
明する。入力端子62aから入力される受信位相データ
は、レジスタ68A、68B、68C、68Dにおい
て、入力端子62Dからの4倍再生クロックでリタイミ
ングされる。減算器68Eではレジスタ68Aの出力か
らレジスタ68Aの入力を減算し、1サンプル前後で差
分した1サンプル差分データ系列を出力する。減算器6
8Fではレジスタ68Cの出力からレジスタ68Aの入
力を減算し、3サンプル前後で差分した3サンプル差分
データ系列を出力する。
らレジスタ68Aの入力を減算し、2サンプル前後で差
分した2サンプル差分データ系列を出力する。減算器6
8Hではレジスタ68Dの出力からレジスタ68Aの入
力を減算し、4サンプル前後で差分した4サンプル差分
データ系列を出力する。以上の1サンプル差分データ系
列から4サンプル差分データ系列までの各データ系列
は、それぞれの位相変動量算出手段69A〜69Dにお
いて、受信位相データの変動量を0〜πの範囲で時間軸
上で示した波形に変換される。その変換内容は、差分デ
ータ系列Xi がxビット(−2x-1 ≦Xi ≦2x-1 −
1)で示される場合、変換後の位相変動データ系列Yi
は、−2x-2 ≦Xi ≦2x-2 なら、式(5)で求まり、 Yi =|Xi| ……(5) −2x-2 >Xi 、2x-2 <Xi なら、式(6)で求ま
る。 Yi =2x-1 −|Xi| ……(6)
図12に示すようなエクスクルーシブオアゲート、比較
器と加算器で構成される簡単な回路で実現される。また
1サンプル差分データ系列から4サンプル差分データ系
列までの各データ系列のビット数を4ビットとすると、
各位相変動量算出手段69A〜69Dは図13に示すよ
うな変換内容となる。
れる位相変動量算出手段69Cの出力の位相変動データ
系列は、レジスタ71Aで1サンプル遅延されてから、
加算器71Bで4サンプル差分データ系列を入力して得
られる位相変動量算出手段69Dの出力の位相変動デー
タ系列と加算され、出力端子62dから偶数系列合成シ
ンボル周波数成分データとして出力される。また1サン
プル差分データ系列を入力して得られる位相変動量算出
手段69Aの出力の位相変動データ系列は、レジスタ7
0Aで1サンプル遅延されてから、加算器70Bで3サ
ンプル差分データ系列を入力して得られる位相変動量算
出手段69Bの出力の位相変動データ系列と加算され、
出力端子62Cから奇数系列合成シンボル周波数成分デ
ータとして出力される。
作を、図14及び図15、図16を用いて説明する。図
14及び図15に記載のグラフは、π/4シフトQPS
K変調されたランダムパターンの受信位相データを示し
ており、○印は4倍再生クロックでサンプルされたデー
タである。その位相を5ビット(0〜31)で示したデー
タを図15(A)のタイミングチャートに示す。図15
(A)の受信位相データを用いて、1サンプル差分デー
タ系列から4サンプル差分データ系列は、図15(B)
〜図15(E)のように−31〜31の範囲(6ビット)で
求まる。
した場合の位相変動データは、図15(F)〜図15
(I)に示すように求まる。奇数系列合成シンボル周波
数成分データは、図15(J)に示すように、位相変動
データ系列1を1サンプル遅延して、位相変動データ系
列3に加算して求まる。また偶数系列合成シンボル周波
数成分データは、図15(K)に示すように、位相変動
データ系列2を1サンプル遅延して、位相変動データ系
列4に加算して求まる。
列を、図16のグラフで示す。○印が、図15(J)の
奇数系列合成シンボル周波数成分データ、▽印が、図1
5(K)の偶数系列合成シンボル周波数成分データであ
る。図中の各点線は、各データを曲線で結んだものであ
る。図16の各データ系列には、実線で示すような、シ
ンボル周波数成分がそれぞれ含まれている。図16に示
すように、偶数系列合成シンボル周波数成分データに含
まれるシンボル周波数成分は、奇数系列合成シンボル周
波数成分データに含まれるシンボル周波数成分より、π
/4ラジアン遅れた位相関係となる。
2つのシンボル周波数成分を含む2つのデータ系列、奇
数系列合成シンボル周波数成分データと偶数系列合成シ
ンボル周波数成分データを出力する。この位相検出手段
62では、偶数系列合成シンボル周波数成分データに位
相変動データ系列2、あるいは位相変動データ系列4を
用いても良い。また奇数系列合成シンボル周波数成分デ
ータに位相変動データ系列1、あるいは位相変動データ
系列3を用いても良い。
て図3を用いて説明する。入力端子63bからの偶数系
列合成シンボル周波数成分データDEi (iはサンプル
数)と、入力端子63cからの奇数系列合成シンボル周
波数成分データDOi (iはサンプル数)に、 周波数変換手段で受信機の原振を分周して生成した、4
倍オーバーサンプルの複素シンボル周波数成分 cos2πfs (Ti /4)、 sin2πfs (Ti /4)
(但しfs ;受信側シンボル周波数/T;シンボル周期
/i;サンプル数)(実際は入力端子63dからの再生
クロック)を以下の式(7)、式(8)に示すように乗
算し、複素直流成分DCを求める。 Re[DC]=DEi × cos(2πfs (Ti /4)−π/4) +DOi × cos2πfs (Ti /4) ……(7) Im[DC]=DEi × sin(2πfs (Ti /4)−π/4) +DOi × sin2πfs (Ti /4) ……(8) 但し、i={0、1、2、3、4、5、……}に対し
て、 cos2πfs (Ti/4)は、{1、0、−1、
0、1、……}、 cos(2πfs (Ti /4)−π/
4)は、{1/√(2) 、1/√(2) 、-1/√(2)、-1/√(2)、
1/√(2) 、……}、 sin2πfs (Ti /4)は、
{0、1、0、−1、0、……}、 sin(2πfs(Ti
/4)−π/4)は、{-1/√(2)、1/√(2) 、1/√(2)
、-1/√(2)、-1/√(2) 、……}の値をとるため、乗算
処理は簡単なものとなる。
数系列合成シンボル周波数成分データと、奇数系列合成
シンボル周波数成分データとに含まれるシンボル周波数
成分をDC成分に周波数変換するものである。なお、偶
数系列合成シンボル周波数成分データ、あるいは奇数系
列合成シンボル周波数成分データのどちらか一方だけを
用いて周波数変換を行ってもよい。この場合、回路規模
は半減される。
は、複素直流成分DCを同相成分Re[DC]、直交成
分Im[DC]でそれぞれ4サンプル(1シンボル分)
ずつまとめて合成し、1シンボル周期で出力されるシン
ボル同相成分信号、シンボル直交成分信号として出力す
る。
ンプル数)、シンボル直交成分信号Sdi (i;サンプ
ル数)の値を平均化すれば、タイミング位相差が求まる
ことができる。積分型フィルタリング手段74で、例え
ば以下の式(9)のように、シンボル同相成分信号Cd
i (i;サンプル数)、シンボル直交成分信号Sd
i(i;サンプル数)の値をLシンボル積分することで
平均化し、位相差算出手段75でその逆正接を求めるこ
とで、このタイミング再生手段5Aはタイミング位相差
ΔθT を求めることができる。
値の場合、タイミング位相は遅れており、シンボル直交
成分信号Sdi が正の値の場合、タイミング位相は進ん
でいるため、シンボル直交成分信号Sdi の符号ビット
を用いた、ランダムウオークフィルタリング手段77に
よって、クロック位相を制御してタイミング位相追随を
実現することができる。例えば、図17にタイミング位
相差が15π/8ラジアン生じている場合(タイミング位
相が遅れている場合)の周波数変換手段72とシンボル
合成手段73の動作と、シンボル同相成分信号Cdi 、
シンボル直交成分信号Sdi を示す。簡単のため、周波
数変換手段72では、シンボル周波数成分だけが存在す
る奇数系列合成シンボル周波数成分データを用いて動作
する場合を示している。この場合、シンボル同相成分信
号Cdi は正の値を、またシンボル直交成分信号Sdi
は負の値を示す。また、その比率(Cdi :Sdi )
は、cos(15π/8): sin(15π/8)=0.92:-0.38
に近い値を示すことが図17から判る。
を、図6を用いて説明する。電源立ち上げによる初期引
き込み時などの場合、入力端子74dからのシンボル周
波数成分量は無限インパルス応答切換え用しきい値以下
の小さな値をとる。この場合、入力端子74aから入力
されるシンボル直交成分信号は、加算器94A、レジス
タ96Aによって累積加算される。同様に、入力端子7
4cから入力されるシンボル同相成分信号は、加算器9
4B、レジスタ96Bによって累積加算される。これ
は、乗算器97A、97Bがそれぞれ「1」を乗算する
からである。
ータとして出力端子74fから出力され、同様に加算器
94Bの出力値は、同相積分データとして出力端子74
gから出力される。これら直交積分データと同相積分デ
ータから、図3のシンボル周波数成分量算出手段76で
シンボル周波数成分量が算出される。シンボル周波数成
分量SVは、直交積分データQSと同相積分データIS
から以下の式(10)で求まる。 SV=√(QS2 +IS2 ) ……(10) 従って、シンボル同相成分信号Cdi 、シンボル直交成
分信号Sdi にある直流成分が生じると、積分型フィル
タリング手段74で累積加算されるため、同相積分デー
タ、直交積分データは増加し、それに比例してシンボル
周波数成分量SVも増加することになる。
比較器98から、無限インパルス応答切換え用しきい値
を越えたことを示す信号が出力されたら、セレクタ99
は「1」を選ぶのを止めて、α(0<α<1)を選択し
て出力する。従って、シンボル周波数成分量SVが無限
インパルス応答切換え用しきい値を越えたら、レジスタ
96A、96Bの出力に対して、αを乗算することで、
無限インパルス応答型フィルタの動作に切り替わる。
である直交積分データQSと、同相積分データISとの
比を用いて、後段の位相差算出手段75でタイミング位
相差を求めるため、以上のような初期引き込み時におけ
る累積加算動作によって、正確な直交積分データQSと
同相積分データISとの比を迅速に求めることができ
る。また、以上のようにシンボル周波数成分が十分蓄積
された場合は、無限インパルス応答型フィルタの動作を
行うため、安定した直交積分データQSと同相積分デー
タISが得られる。
タISとの比を用いて、後段の位相差算出手段75でタ
イミング位相差Δθが求められ、タイミング位相差Δθ
を打ち消すような位相制御が、図1の位相制御手段66
によって行われたら、積分型フィルタリング手段74
に、位相制御が行われたことを示す位相制御完了信号
が、入力端子74eから入力される。この位相制御が行
われたことを示す位相制御完了信号が入力されたら、レ
ジスタ96Bにシンボル周波数成分量が、レジスタ96
Aに「0」が、セレクタ95B、95Aによってそれぞ
れ入力される。この動作によって、再生クロックの位相
制御を行いながら、シンボル周波数成分を蓄積すること
が可能となるため、クロック位相の高速引き込みと、低
ジッタ特性を両立することができる。
ンボル周波数成分量算出手段76の動作を、図18を用
いて説明する。入力であるシンボル同相成分信号Cd
i 、シンボル直交成分信号Sdi は、図17の値を用い
る。図18の時点で動作が開始され、積分型フィルタ
リング手段74は累積加算動作により、図17のシンボ
ル同相成分信号Cdi と、シンボル直交成分信号Sdi
を累積加算し、図18に示すように同相積分データ、直
交積分データが線形的に増加する。その増加する比率
は、図17に記載のシンボル同相成分信号Cdi と、シ
ンボル直交成分信号Sdi の比と一致する。シンボル周
波数成分量は式(10)で求まるため、同様に図18に示
すように線形的に増加する。
が無限インパルス応答切換えしきい値を越えたため、積
分型フィルタリング手段74は累積加算動作から、無限
インパルス応答型フィルタ動作に切り替わる。従って、
図18の時点以降、同相積分データ、直交積分デー
タ、シンボル周波数成分量共に、緩い曲線を描きある値
に収束していく。図18の時点で位相制御完了信号が
位相制御を行ったことを示す、立上がりパルスを出力
し、よって同相積分データに、その時点のシンボル周波
数成分量が、直交積分データに「0」がロードされる。
(10)をハードウェア回路で実現する場合、ハードウェ
ア規模が大きくなるため、図8に示す簡単な回路で実現
する。すなわち、入力端子76bからの同相積分データ
ISと、入力端子76aからの直交積分データQSの各
絶対値を、絶対値変換手段100B、100Aで求め、
絶対値変換手段100B、100Aの出力を比較する比
較器101によって、どちらか大きい方の値をセレクタ
102から出力する。このセレクタ102の出力値を、
シンボル周波数成分量として出力端子76dから出力し
ても良いが、式(10)による出力と比較して誤差が大き
いため、セレクタ102の出力に、重み付け手段103
によって、ある重み付け値を乗算する。
〜31の5ビットで表現するが、セレクタ102の出力の
本来の式(10)からの誤差は、式(9)から求まるタイ
ミング位相差の値によって異なる。例えばタイミング位
相差が「3」(3π/16ラジアン)で、式(10)から求
まるシンボル周波数成分量がAとすると、セレクタ10
2の出力からは、図19の同相積分データBが選ばれる
(B>Cなので)。B=A× cos(3π/16)で求まる
ため、Bをシンボル周波数成分量とすると、シンボル周
波数成分量は本来の値より(1− cos(3π/16))×
Aだけ小さな値となる。同様にタイミング位相差が「1
1」、「19」、「27」の時も同一の誤差が生じる。タイ
ミング位相差が「4」、「12」、「20」、「28」の場合
は最大の誤差が生じ、Bをシンボル周波数成分量とする
と、シンボル周波数成分量は本来の値より(1− cos
(π/4))×Aだけ小さな値となる。
31)の、π/2(8)による余剰値と、セレクタ102
の出力値との関係を、図20のように表すことができ
る。但し、本来の式(10)で求まるシンボル周波数成分
量の値は、一定値Aをとることとする。従って、重み付
け手段103では、入力端子76cからのタイミング位
相差データに応じて、図20に記載の重み付け値βを選
択し、セレクタ102の出力値に乗算し、出力端子76
dからシンボル周波数成分量として出力することで、誤
差のないシンボル周波数成分量を求めることができる。
出するタイミング位相差は、式(9)のように、同相積
分データと直交積分データの逆正接で求めることができ
るが、演算処理に大きなハードウェア規模を要する。そ
こで、この実施の形態では、位相差算出手段75を、以
下に示す簡単な処理で実現する。本来タイミング位相差
ΔθT は、例えば図19の場合、式(11)で求めるが、
この実施の形態では式(12)で求める。ここで、Bは同
相積分データ、Cは直交積分データである。 ΔθT = tan-1(C/B) ……(11) B≧0、C≧0の場合、 ΔθT ´=π/2×|C|/(|B|+|C|) B<0、C≧0の場合、 ΔθT ´=π/2×|B|/(|B|+|C|)+π/2 B<0、C<0の場合、 ΔθT ´=π/2×|C|/(|B|+|C|)+π B≧0、C<0の場合、 ΔθT ´=π/2×|B|/(|B|+|C|)+3π/2 ……(12)
を、簡単な除算と加算で実現することができ、ハードウ
ェア規模を小さくすることができるが、式(12)で求ま
るΔΔθT ´には、式(11)で求まる本来の値から多少
の誤差を含む。例えば図19の場合、B=A× cos(3
π/16)、C=A× sin(3π/16)を式(11)に代入
して、ΔθT =3π/16=0.1875πが求まるが、これら
を式(12)に代入すると、ΔθT ´=0.2997πとなり、
本来の値から多少の誤差が生じる。
75の回路構成を示す。図9では、式(12)の4つの場
合分けをしないで、入力端子75aからの直交積分デー
タの絶対値と、入力端子75bからの同相積分データの
絶対値を、絶対値変換手段104A、104Bで求め、
この2つの絶対値データからタイミング位相差データを
π/2で除算した余剰値Qを求める。タイミング位相差
データの象限は、同相積分データと直交積分データの各
最上位ビットで判る。同相積分データの最上位ビットが
「0」、直交積分データが「0」なら、第1象限「0」
であり、同相積分データの最上位ビットが「1」、直交
積分データが「0」なら、第2象限「1」であり、同相
積分データの最上位ビットが「1」、直交積分データが
「1」なら、第3象限「2」であり、同相積分データの
最上位ビットが「0」、直交積分データが「1」なら、
第4象限「3」である。
をD={0、1、2、3}とすると、タイミング位相差
データΔθT ´は、式(13)で求まる。 ΔθT ´=Q+D×π/2 ……(13) また、Qは式(14)で求まる。これは式(12)のB≧
0、C≧0の場合の式に一致する。 Q=π/2×|E|/(|B|+|C|) ……(14) 但し、D={0、2}ならE=C、D={1、3}なら
E=Bである。この実施の形態では、Qを{0、1、
2、…、15}の計16値とする。従って、 式(14)は式(15)のように変換される。 Q=INT[16×|E|/(|B|+|C|)] ……(15) 但し、INT[a]は、aの整数部を意味する。よっ
て、Qの算出は以下のようにして求めることができる。
|は加算器105で求める。次に、式(15)の分子部分
16×|E|は、絶対値変換手段104Aの出力(|C
|)と、絶対値変換手段104Bの出力(|D|)を、
同相積分データの最上位ビット、直交積分データの最上
位ビットによる選択信号によってセレクタ118で選択
し、選択された値を4ビットシフタ107に入力して求
める。式(15)は分子部分を分母部分で除算したとき
の、整数部が判ればよいため、分母部分である加算器1
05の出力を、レジスタ109と加算器108で累積加
算し、その累積加算値が分子部分であるビットシフタ1
07の出力より大きくなった時の累積加算回数を求めれ
ばよい。
タ107の出力が「32」の場合を例に、図9のQの算出
動作を図21のタイミングチャートを用いて説明する。
この場合式(15)より、Q=INT[32/5]=6が求
まればよい。再生クロック立上がり時にアップカウンタ
111とレジスタ109をリセットする信号(図21
(E))が、レジスタ113、ナンドゲート114、イ
ンバータ112によって図21に示すように生成され
る。比較器110は、加算器108の出力値が、ビット
シフタ107の出力の「32」を越えたら、論理「0」の
信号をアップカウンタ111に入力し、カウント動作を
ディスエーブルする。
5、10、15、…と累積加算動作により16倍再生クロック
周期で増加し、それと並行してアップカウンタ111は
図21(F)に示すように、0、1、2、3、…と、16
倍再生クロックでカウントアップしていく。加算器10
8の出力値が「35」になった時点で比較器110の出力
によりアップカウンタ111の動作がディスエーブルさ
れ、カウンタ値「6」がホールドされる。カウンタ値
「6」はレジスタ115で再生クロックでラッチされ、
Q値として出力される。
1、2、…、31}の計32値としているため、前途した算
出誤差を許す場合は、レジスタ115から出力されるQ
値に対して、式(16)に示す線形変換を行ってQ´=
{0、1、2、…、8}を求め、Q´を式(17)に代入
してΔθT ´を求める。式(17)の処理は、図9の加算
器117で行われる。 Q´=INT[(Q+1)/2] ……(16) ΔθT ´=MOD(Q´+D×8、32) ……(17) 但し、MOD(A、B)は、AをBで除算した余剰を意
味する。
相データ非線形変換手段116に入力し、図22に示す
非線形変換を行う。図23に式(11)で求まる本来のQ
´領域に対して、式(16)で求まるQ´領域と、図22
に示す非線形変換を行った場合のQ´領域を示す。図2
3に示すように、図22の非線形変換を行った場合のQ
´領域のほうが、本来のQ´領域に近いことが判る。
ング手段77の動作を説明する。ランダムウォークフィ
ルタリング手段77の動作は、上述した従来の定常時用
フィルタリング手段13(図50、図55)の動作と、
ほとんど同じである。異なる点は、定常時用フィルタリ
ング手段13では、LEAD信号によってアップダウン
カウンタ42をアップカウント/ダウンカウントさせて
いたが、ランダムウォークフィルタリング手段77で
は、シンボル直交成分信号Sdi によってアップダウン
カウンタをアップカウント/ダウンカウントさせる。
の動作を、図55との対応部分に同一符号を付けた図7
を用いて説明する。上述したように、シンボル直交成分
信号Sdi の正負によって、クロック位相が進んでいる
か、遅れているかを検出することができる。従って、入
力端子77cからシンボル直交成分信号Sdi の正負を
示す最上位ビットを入力し、負の場合はタイミング位相
が遅れているのでアップダウンカウンタ42をアップカ
ウントさせ、正の場合はタイミング位相が進んでいるの
でアップダウンカウンタ42をダウンカウントさせる。
アップダウンカウンタ42は、初期値Nxからカウント
動作を開始する。入力端子77dからの再生クロックの
周期で、アップダウンカウンタ42は動作する。
ットシフタ41で1ビットシフトされ2Nxとなる。ア
ップダウンカウンタ42の出力は、2Nxと比較器43
Aで比較され、一致した場合はアップ(UP)信号を、
出力端子77eから出力する。またアップダウンカウン
タ42の出力は、「0」と比較器43Bで比較され、一
致した場合はダウン(DOWN)信号を、出力端子77
fから出力する。アップ信号又はダウン信号によるクロ
ック位相制御後は、位相制御を行ったことを知らせる位
相制御完了信号が入力端子77bから入力され、アップ
ダウンカウンタ42をNxにセットする。
作例と同じになる。また従来例の定常時用フィルタリン
グ手段13と同様に、フレーム同期信号に応じてNxの
値をセレクタ40で変えても良い。以上のようにして、
図1のフィルタリング手段63からは、タイミング位相
差データΔθT ´(図3の出力端子63hから)、シン
ボル周波数成分量(図3の出力端子63iから)、アッ
プ信号(図3の出力端子63jから)、ダウン信号(図
3の出力端子63kから)を出力する。
作について、図4を用いて説明する。位相制御量決定手
段65では、タイミング位相をどれだけ制御させるか決
定する。図4において位相制御量は、タイミング位相差
データΔθT ´、シンボル周波数成分量、アップ(U
P)信号、ダウン(DOWN)信号を用いて決定され
る。初めに、入力端子65aからのシンボル周波数成分
量が比較器78Aで、定常状態認識用しきい値と比較さ
れる。シンボル周波数成分量が、定常状態認識用しきい
値より大きな値を示すと、論理「1」が比較器78Aか
ら出力され、出力信号の立上がりエッジでレジスタ80
の出力を論理「1」にする。
は、フレーム同期時に論理「1」を示す信号である。従
って、アンドゲート81の出力は、シンボル周波数成分
量が、定常状態認識用しきい値より大きな値を示し、か
つフレーム同期が確立した時に、引き込み状態から定常
状態に移行したと判断し、論理「1」を出力する。ま
た、フレーム同期信号を用いないで位相制御量決定手段
65を実現する場合は、入力端子65cを論理「1」に
常に設定すればよい。
合は引き込み時であり、ゲート回路84で入力端子65
cからのタイミング位相差データΔθT ´を式(18)に
代入して、位相制御データPDを生成する。但しΔθT
´は0〜31の値を示す5ビットデータである。この時、
UP/DOWNデータ生成手段83からの2つのデータ
は無視される。 0≦ΔθT ´≦16の時、 PD=16−ΔθT ´ 31≧ΔθT ´≧17の時、 PD=48−ΔθT ´ ……(18) 式(18)で生成された位相制御データPDは、タイミン
グ位相制御間隔設定手段64から入力端子65fを経て
入力される「0」と「1」を周期TL [シンボル]で繰
り返すΔθT 出力パルスでラッチされて、ゲート回路8
4から出力される。また逆に、アンドゲート81の出力
が論理「1」の場合は定常時であり、ゲート回路81で
入力端子65cからのタイミング位相差データΔθT ´
から求まる位相制御データPDを選択しないで、UP/
DOWNデータ生成手段83からの2つのデータから位
相制御データを求めて出力する。
成分量と、回線断状態認識用しきい値と比較され、シン
ボル周波数成分量が回線断状態認識用しきい値を越えた
ら論理「0」、以下であれば論理「1」を出力する。ア
ンドゲート79では比較器78B出力と、レジスタ80
の出力の論理積がとられる。従って、アンドゲート79
の出力は、シンボル周波数成分量が少なくとも1回は定
常状態認識用しきい値より大きな値を示した後、回線断
状態認識用しきい値以下になった場合、回線断が生じて
いることを示す論理「1」となる。
御信号発生手段85BからのAFCアップ信号、AFC
ダウン信号を選択し、アップO信号、ダウンO信号とし
て出力する。アンドゲート79の出力が回線断が生じて
いないことを示す論理「0」の場合、入力端子65dか
らのアップ信号と、入力端子65eからのダウン信号を
セレクタ82が選択し、アップO信号、ダウンO信号を
出力する。UP/DOWNデータ生成部83では、アッ
プO信号がタイミング位相を進ませる命令を下したら、
従来と同様に「15」を、ダウンO信号がタイミング位相
を遅らせる命令を下したら、従来と同様に「17」をそれ
ぞれ位相制御データとして出力する。
は、ゲート回路84の出力の位相制御データを用いて、
送信側のクロック原振周波数と受信側のクロック原振周
波数の差によって生じる位相制御データの平均的な変動
を計算する。この計算は、比較器78Aが定常状態を示
す論理「1」の場合に行われる。自動周波数制御信号発
生手段85Bは、位相制御データの平均的な変動量が求
まったら、回線断が生じた場合に、タイミング位相制御
を誤作動させずに、予測制御させるためのAFCアップ
信号、AFCダウン信号を出力する。
は、シンボル周波数成分量を用いて、引き込み状態、定
常状態、回線断状態を判断し、引き込み状態ではタイミ
ング位相差データΔθT ´を位相制御データに用いて、
タイミング位相差データΔθT´を打ち消す制御を行う
ことで高速引き込みを可能とする。また定常状態では、
アップ信号によって生成されるタイミング位相を進ませ
る「15」と、ダウン信号によって生成されるタイミング
位相を遅らせる「17」を用いて位相制御を行うことで、
クロック位相の低ジッタを実現する。さらに回線断状態
では、AFCアップ信号によって生成されるタイミング
位相を進ませる「15」と、AFCダウン信号によって生
成されるタイミング位相を遅らせる「17」を用いて位相
の予測制御を行う。
しきい値を、シンボル周波数成分量のとり得る最大値よ
り大きな値に設定することで、常にタイミング位相差デ
ータΔθT ´を位相制御データに用いることも可能であ
る。この場合も高速引き込みと、低ジッタの両方を実現
することができる。但し、前記同相積分データと直交積
分データ、及びシンボル周波数成分量のデータ範囲は、
積分型フィルタリング手段74の動作が安定し、各デー
タが0からある値に収束するまでの範囲を占めるため、
多くのビット数を要する。このため、フイルタリング手
段63の積分型フィルタリング手段74、位相差算出手
段75、シンボル周波数成分量算出手段76の各回路規
模は大きくなるが、アップ信号、ダウン信号は用いない
のでランダムウォークフィルタリング手段77は不要と
なる。
4との対応部分に同一符号を付した図37のように構成
され、セレクタ82が不要となり、AFCアップ信号=
アップO信号、AFCダウン信号=ダウンO信号とな
る。また、図37のように、アンドゲート出力79の一
方に、レジスタ80の出力の代わりに、アンドゲート8
1の出力を入力し、ゲート回路84の選択信号には、ア
ンドゲート出力79を入力する。従ってゲート回路84
は、アンドゲート出力79が回線断を論理「1」を示す
場合に、UP/DOWNデータ生成手段83を出力し、
一方アンドゲート出力79が論理「0」を示す場合に、
タイミング位相差データΔθT ´を出力する。
うに周期TL [シンボル]で繰り返すΔθT 出力パルス
でラッチされて、ゲート回路84から出力され、この周
期TL [シンボル]でタイミング位相制御が行われるた
め、周期TL [シンボル]によってタイミング再生手段
5Aの特性が異なってくる。周期TL [シンボル]を短
くすると、タイミング位相制御が頻繁に行われるためタ
イミング位相引込み特性は向上するが、定常時のジッタ
量が増える。一方周期TL [シンボル]を長くするとタ
イミング位相制御が長い時間間隔で行われるため、定常
時のジッタ量は低くすることができるが、タイミング位
相引込みの初期段階でTL [シンボル]時間無制御状態
が生じるため、タイミング位相引込み特性は劣化する。
そこで、上記のようにランダムウォークフィルタリング
手段77を用いない場合において、タイミング再生手段
5Aの特性の向上を更に希望したい場合、タイミング位
相制御間隔設定手段64を以下のように動作させればよ
い。
段64からのΔθT 出力パルスを、短い周期TL1[シン
ボル]の引込み用ΔθT 出力パルスと、長い周期T
L2[シンボル]の定常時用ΔθT 出力パルスの計2つ設
け、アンドゲート81の出力が論理「0」で引込み時を
示した場合は、タイミング位相制御間隔設定手段64か
ら引込み用ΔθT 出力パルスを出力し、アンドゲート8
1の出力が論理「1」で定常時を示した場合は、定常時
用ΔθT 出力パルスを出力する。以上の動作で、さらに
高速位相引込みと低ジッタ特性が実現できる。
のクロック原振周波数の差が少なく、回線断や無信号時
間中のクロック原振周波数偏差によるタイミング位相の
ずれがビット誤り率特性に影響を与えない程度の値であ
れば、クロック原振周波数偏差測定手段85A、自動周
波数制御信号発生手段85Bは不要である。この場合、
セレクタ82は、アンドゲート79が回線断を示す論理
「1」を出力したら、位相を進ませる命令を下すアップ
O信号も、位相を遅らせる命令を下すダウンO信号も出
力しない。一方回線断や無信号時間中のクロック原振周
波数偏差によるタイミング位相のずれがビット誤り率特
性に影響を与える場合、クロック原振周波数偏差測定手
段85A、自動周波数制御信号発生手段85Bは必要で
ある。
動作を、図10を用いて説明する。入力端子85bから
の位相制御データPDは、減算器131において「16」
で減算される。減算器131の出力値は、加算器119
とレジスタ120で構成される累積加算器で累積加算さ
れる。累積加算動作は、比較器122の出力が示す位相
制御データのジッタが少ない定常状態で行う。累積加算
結果が出力される加算器119の出力は、図24に示
すようにクロック原振周波数偏差が「0」の場合、
「0」を中心にジッタする。
信側のクロック原振周波数より低い場合、タイミング位
相追随させるために、再生クロック位相は遅らされるた
め、位相制御データは「17」以上の値が「15」以下の値
より多く発生し、よって加算器119の出力は、図24
に示すようにジッタしながら増加していく。逆に、受
信側のクロック原振周波数が、送信側のクロック原振周
波数より高い場合は、再生クロック位相は進められるた
め、位相制御データは「15」以下の値が「17」以上の値
より多く発生し、よって加算器119の出力は、図24
に示すように、ジッタしながら減少していく。この加
算器119の出力ADout の時間的な変動が、クロック
周波数偏差量に比例する。
施の形態では1ステップ=π/16ラジアン)の正方向、
あるいは負方向への制御が、何シンボル時間(TSシン
ボル)で生じるかをクロック周波数偏差測定手段85A
で求め、回線断時は自動周波数制御信号発生手段85B
から出力されるAFCダウン信号、AFCアップ信号を
出力し、正方向への制御、あるいは負方向への制御をT
Sシンボル周期で行う。図24に示すようにの場合、
1ステップ分の制御に要するシンボル時間TS1 は、 TS1 =t1 /ADout1 ……(19) となる。但しt1 の単位は[シンボル]とする。
する。時間tは、入力端子85aの入力の再生クロック
でアップカウンタ121をアップカウントさせて求め
る。またADout は、絶対値変換手段123で絶対値変
換され、比較器124で、レジスタ125の出力と比較
される。比較器124からは、どちらか大きい値が出力
され、レジスタ125にその値を書き込む。従って比較
器124から出力される値は、回路動作が開始してから
現在に至までの、ADout 絶対値の最大値が出力され
る。従って、図24の場合、比較器124から出力さ
れる値は徐々に増加していく。
は「1」を出力し、比較器127からの立上がりエッジ
毎にその値を2のべき乗で増加させていく。比較器12
7からの立上がりエッジ回数をRNとすると、ビットシ
フタ128の出力値BSoutは、 BSout =2RN ……(20) となる。比較器127は、BSout と比較器124の出
力を比較し、比較器124の出力がBSout を越えた
ら、論理「1」を出力する。従って比較器127の出力
が論理「1」となるのは一瞬である。除算手段126
は、アップカウンタ121の出力値を、ビットシフタ1
28の出力で除算する。ビットシフタ128の出力は2
のべき乗なので、除算は簡単に実現できる。この除算結
果を、レジスタ129において、比較器127の出力の
立上がりパルスでラッチすることで、1ステップ分の制
御に要するシンボル時間TSが求まる。
器122で、周波数偏差測定用しきい値より大きな値を
示したら、比較器122は論理「1」を出力する。比較
器122の出力が「1」になったらレジスタ120と1
25、アップカウンタ121、ビットシフタ128の各
出力を「0」にするようにリセットすると同時に、レジ
スタ129の出力(TS)を、比較器122の出力の立
上がりで補正データ平均化手段130に取り込む。補正
データ平均化手段130はTSを平均化する。また補正
データ平均化手段130には、クロック周波数偏差の正
負を示す加算器119の最上位ビットも取り込まれ平均
化される。平均化が完了したら、平均化完了を示す周波
数偏差測定完了信号を出力端子85eから出力する。ま
た、平均化された正負の信号を最上位ビットに付加した
TSの平均値を周波数偏差補正データとして、出力端子
85dから出力する。
119の出力値がジッタしながら平均して2シンボルに
1ステップ減少した場合について示す。この時の周波数
偏差測定用しきい値は「35」としている。この場合BS
out 、比較器127の出力、レジスタ129のTS出力
は図25に示すようになり、「28÷16」の値が比較器1
22の出力の立上がりエッジで補正データ平均化手段1
30に取り込まれる。以上のようにして位相制御量決定
手段65から出力される位相制御データは、従来と同様
の回路で構成される位相制御手段66に入力される。位
相制御手段66は、従来と同様の動作でタイミング位相
差を「0」にするように、再生クロック位相と4倍再生
クロック位相を制御し、位相制御完了信号を出力する。
て説明する。初めに動作原理について説明する。時間遅
延差算出手段67は、この実施の形態のように選択合成
ダイバーシティ手段61を用いた場合に適用する手段で
ある。検波手段2Aの入出力遅延時間TB1から、検波手
段2Bの入出力遅延時間TB2を減算して求まる時間遅延
差をτとすると、ブランチが切り替わる度に、ナイキス
ト点がτ時間ずれることになる。従ってタイミング再生
手段5Aから出力される再生クロックの位相は、ブラン
チが切り替わる度に時間遅延差τに相当する位相差、2
π×(τ/T)[ラジアン]を「0」にするように位相
制御が行われる。
間遅延差τを、位相制御量決定手段65出力の位相制御
データを用いて算出する。タイミング位相差が「0」で
あると、位相制御データPDは平均して「16」を出力す
る。ここでブランチが1から2に切り替わり、ナイキス
ト点が2π×(τ/T)[ラジアン]進められると、タ
イミング位相を進めるように位相制御が働くため、位相
制御データPDは再びタイミング位相差が「0」になる
まで、「16」より小さい値を出力する。再びブランチが
2から1に切り替わり、ナイキスト点が2π×(τ/
T)[ラジアン]遅れると、タイミング位相を遅らせる
ように位相制御が働くため、位相制御データPDは再び
タイミング位相差が「0」になるまで、「16」より大き
な値を出力する。従って時間遅延差τは、以下の式(2
1)で求まる。但し、Mz (A)は、ブランチzが選択
されているときのAの累積値の平均を意味し、τの単位
は本実施の形態ではπ/16[ラジアン]となる。 τ=M2 (PD−16)−M1 (PD−16) ……(21)
用いて説明する。上述したようにタイミング位相差が
「0」であると、入力端子67aからの位相制御データ
PDは平均して「16」を出力するが、送受信のクロック
原振周波数偏差が生じると、PDの平均値は「16」から
ずれてしまい、時間遅延差τが正常に算出できなくな
る。従って、自動周波数制御信号発生手段85Bの出力
のAFCアップ信号、AFCダウン信号、及びクロック
原振周波数偏差測定手段85Aの出力の周波数偏差測定
完了信号を、それぞれ入力端子67b、67c、67e
から周波数偏差除去データ生成部87に入力し、位相制
御データから周波数偏差除去データ生成部87の出力を
減算することで、クロック原振周波数偏差に影響されず
に平均して「0」を出力する信号を得る。
除去データ生成部87は、入力端子67eからの周波数
偏差測定完了信号が、周波数偏差測定の完了を示す信号
を出力したら動作を開始する。この時、AFCアップ信
号によってクロック位相を進ませる命令が入力された
ら、周波数偏差除去データ生成部87は「15」を出力す
る。また、AFCダウン信号によってクロック位相を遅
らせる命令が入力されたら、周波数偏差除去データ生成
部87は「17」を出力する。それ以外の場合は「16」を
出力する。減算器86Aは、位相制御データから周波数
偏差除去データ生成部87の出力を減算する。送信側の
原振周波数が受信側の原振周波数より高い場合、タイミ
ング位相を遅らせる位相制御を行うため、位相制御デー
タはジッタしながらもその平均値は「16」より高い値を
示す。
ミング位相を遅らせる命令が入力され、周波数偏差除去
データ生成部87からは「16」に混じって「17」が周期
的に出力される。AFCダウン信号が正常に動作した場
合、周波数偏差除去データ生成部87の出力の平均値
は、位相制御データの平均値と一致するため、両者を減
算した減算器86Aの出力は、「0」を中心にジッタす
ることになる。同様に、送信側の原振周波数が受信側の
原振周波数より低い場合、タイミング位相を進らせる位
相制御を行うため、位相制御データはジッタしながらも
その平均値は「16」より低い値を示す。この場合AFC
アップ信号によってタイミング位相を進める命令が入力
され、周波数偏差除去データ生成部87からは「16」に
混じって「15」が周期的に出力される。AFCアップ信
号が正常に動作した場合、周波数偏差除去データ生成部
87の出力の平均値は、位相制御データの平均値と一致
するため、この場合も両者を減算した減算器86Aの出
力は「0」を中心にジッタすることになる。
クロック原振周波数偏差に影響されずに「0」を中心に
ジッタする信号を出力するが、時間遅延差τが生じ、か
つブランチが切り替わると、その出力に変化が生じる。
すなわち、ブランチが1から2に切り替わり、ナイキス
ト点が2π×(τ/T)[ラジアン]進むと、タイミン
グ位相を進めるように位相制御が働くため、減算器86
Aの出力は再びタイミング位相差が「0」になるまで、
一時的に負の値を出力する。また、ブランチが2から1
に切り替わり、ナイキスト点が2π×(τ/T)[ラジ
アン]遅れると、タイミング位相を遅らせるように位相
制御が働くため、減算器86Aの出力は再びタイミング
位相差が「0」になるまで、一時的に正の値を出力す
る。
と加算器86Bで累積加算し、その累積加算結果を直列
並列変換手段88で入力端子67dからの検波後選択信
号を用いて、ブランチ1が選ばれている場合の累積加算
値SU1と、ブランチ2が選ばれている場合の累積加算
値SU2に分ける。平均化回路89で累積加算値SU1
を、平均化回路90で累積加算値SU2を平均化し、減
算器91で平均化回路90の出力から、平均化回路89
の出力を減算することで、時間遅延差τを求める。平均
化回路89、90は、周波数偏差測定完了信号が測定完
了を示したら動作を開始し、平均化が十分行われたら、
平均化完了を示す信号を、その平均値と共に出力する。
時間遅延設定出力手段67は、平均化完了を示す信号が
平均化回路89、90の両者から得られたらτからt1
i とt2i を式(22)と式(23)で求める。 t1i =INT[τ/2] ……(22) t2i =INT[τ/2]−τ ……(23) 但し、INT[A]は、Aの整数部を意味する。以上の
動作を、τ=3[π/16ラジアン]が生じている場合を
例に図26に示す。
データは、図26(A)に示すように最初はブランチ1
からのデータから得られたものである。その位相制御デ
ータは送信側の原振周波数が受信側の原振周波数より高
いため、タイミング位相を遅らせる位相制御を行い、6
シンボル毎に1回の割合で、「17」を「15」より1つ多
く出力する。平均値は16.17 と、ジッタしながらも「1
6」より高い値を示す。時間TAでブランチ1からブラ
ンチ2に切り替わるため、切り替わり直後からナイキス
ト点がτ=3[π/16ラジアン]遅れる。従ってタイ
ミング再生手段5Aは、時間TAからタイミング位相差
−3[π/16ラジアン]を「0」にするように制御をか
けるため、位相制御データは図26(A)に示すよう
に、時間TAからタイミング位相差が「0」になる時間
TBまで「16」より平均して大きな値(平均値16.67 )
を出力する。
切り替わる時間TCまで位相制御データは、再び6シン
ボル毎に1回の割合で「17」を「15」より1つ多く出力
する(平均値16.17 )。時間TCでは、ナイキスト点は
τ=3[π/16ラジアン]進んでしまい、タイミング再
生手段は時間TCからタイミング位相差3[π/16ラジ
アン]を「0」にするように制御をかけるため位相制御
データは図26(A)に示すように、時間TCからタイ
ミング位相差が「0」になる時間TDまで平均して「1
6」より小さな値(平均値15.67 )を出力する。時間T
D以降は、再び6シンボル毎に1回の割合で、「17」を
「15」より1つ多く出力する(平均値16.17 )。
記のようなクロック原振周波数偏差の影響を受けるた
め、図26(C)に示すように、タイミング位相を6シ
ンボルに1回の割合で遅らせる1シンボル幅パルスを出
力する。またAFCアップ信号は図26(B)に示すよ
うに、タイミング位相を進ませないオール「0」データ
を出力する。従って、周波数偏差除去データ生成部87
からは図26(D)に示すように、「16」に混じって
「17」が周期的に出力される。減算器86Aは図26
(A)の位相制御データから、図26(D)の周波数偏
差除去データ生成部87の出力を減算するため、図26
(E)に示すデータを出力する。従って、加算器86B
の出力は、図26(F)に示すように、図26(E)の
データを累積加算した値となる。
τ=3[π/16ラジアン]の影響を受けるため、ブラン
チ2が選ばれている時の図26(F)の出力が、ブラン
チ1が選ばれている時の図26(F)の出力より大きく
なる。平均化回路89では、ブランチ1からブランチ2
に切り替わる直前の図26(F)の出力「0」を取り込
み、平均化回路90では、ブランチ2からブランチ1に
切り替わる直前の図26(F)の出力「3」を取り込
む。平均化回路89、90はこのようにして複数のデー
タを取り込んで平均値を出力する。
「0」を、平均化回路90の出力は約「3」を示すた
め、減算器91では、平均化回路90の出力から平均化
回路89の出力を減算して、時間遅延差τ=「3」を出
力する。上述の例では、時間遅延設定信号出力手段92
において、τ=3を式(22)及び式(23)に入力して、
時間遅延差を吸収するような値t1i =1、t2i =−
2を出力する。時間遅延手段60A、60Bでは、式
(5)のti に、時間遅延設定信号出力手段92で求め
たt1i 、t2i を代入することで、時間遅延手段60
A、60Bを構成するシフトレジスタの段数m1i 、m
2i が求まり、検波手段2A、2Bの時間遅延差が吸収
される。
後選択ダイバーシティ方式を用いた場合に生じる各検波
手段2A、2Bにおける時間遅延差を吸収し、時間遅延
差によって生じるビット誤り率特性や、同期特性の劣化
を防ぐことができるダイバーシティ受信装置を実現する
ことができる。またタイミング再生手段5Aは、上述し
たように時間遅延差を算出する効果に加えて、以下に示
す効果がある。
手段62は、ベースバンド受信位相データから、シンボ
ル周波数成分を、ランダムパターン、プリアンブルパタ
ーン問わず効率良く抽出することができる。フィルタリ
ング手段63は、位相検出手段62からのシンボル周波
数成分を積分型フィルタでフィルタリングしてタイミン
グ位相差と、シンボル周波数成分量を算出し、積分型フ
ィルタをタイミング位相制御後もシンボル周波数成分量
を維持する回路構成とすることで、定常時のクロック位
相のジッタ量を低減することができる。
ことで、上述したように回路規模を縮小することも可能
である。位相制御量決定手段65では、シンボル周波数
成分量から位相引き込み時、定常時、回線断時を判定
し、タイミング位相制御間隔を位相引込み時は短く、定
常時で長くすることで、タイミング位相引込みの高速化
と、定常時の低ジッタ化を図ることができる。さらに送
受信のクロック周波数偏差を求め、回線断時は予測制御
を行うことで、回線断中もタイミング同期を維持するこ
とができる。
手段5Aは、ランダムパターン、プリアンブルパターン
問わず高速な位相引き込み特性と、定常時の低ジッタ特
性を実現し、回線断が生じるような劣悪な回線状況でも
タイミング同期を維持することができる。また以上の各
手段は簡単なディジタル回路で実現できるため、タイミ
ング再生手段5Aは、LSI化が容易なディジタル回路
で実現できる。
受信装置のブランチの数をK=2としたが、Kは2以上
の自然数なら幾つであってもよい。この場合ダイバーシ
ティ受信装置は、K個のアンテナで受信し、K個の受信
信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号に変換して
出力し、K個の受信信号電力を出力するK個の検波手段
と、K個の時間遅延を吸収する時間遅延t1i 〜tKi
が与えられるK個の時間遅延手段と、K個のベースバン
ド受信位相データ系列Yi を出力するK個のサンプリン
グ手段と、K個のベースバンド受信位相データ系列Yi
の内、最も受信信号電力の強い値を選択して出力し、同
時にどのブランチ(1〜K)を選択したかを示す検波後
選択信号を出力する選択合成ダイバーシティ手段と、タ
イミング再生手段、ナイキスト点抽出手段で構成され、
タイミング再生手段の時間遅延差算出手段は、どのブラ
ンチ(1〜K)を選択したかを示す検波後選択信号と、
位相制御データを用いてK個の時間遅延を吸収する時間
遅延t1i 〜tKi を出力する。
シティ受信装置は、π/4シフトQPSK変調方式を用
いた場合について説明したが、QPSK変調方式、BP
SK変調方式など他のPSK変調方式や、PSK変調方
式以外の変調方式で、受信信号の位相変動に周期性があ
りその周期にタイミング位相を同期させて情報データを
抽出する変調方式であれば、どのような変調方式に対し
ても適用可能である。
イバーシティ方式によるダイバーシティ通信装置であ
る。ダイバーシティ方式は、選択合成ダイバーシティ方
式、等利得合成ダイバーシティ方式、最大比合成ダイバ
ーシティ方式の何れにも対応できる。タイミング再生手
段は、オーバーサンプル4のπ/4シフトQPSK変調
されたベースバンド受信位相データを用いる。また実施
の形態2では、タイミング再生手段のフィルタリング手
段に、初期引込み時用に積分型フィルタリング手段と、
定常時用にランダムウォークフィルタリング手段を用い
る。上述した実施の形態1では、ランダムウォークフィ
ルタリング手段を用いなくてもこの発明の目的を実現す
ることができたが、実施の形態2はランダムウォークフ
ィルタリング手段を用いる必要がある。
7は、この発明によるタイミング再生手段5Bと、この
タイミング再生手段5Bを含むダイバーシティ通信装置
の一の構成を示す。図中4はダイバーシティ手段、5B
はタイミング再生手段、62A、62Bは位相検出手
段、63A、63Bはフィルタリング手段、140はフ
ィルタ出力選択手段、65は位相制御量決定手段、66
Aは位相制御手段、141は時間遅延差測定手段であ
る。また図28は、この実施の形態2の時間遅延差測定
手段141の構成を示す。図中141aはシンボル周波
数成分1入力端子、141bはシンボル周波数成分2入
力端子、141cはタイミング位相差データ1入力端
子、141dはタイミング位相差データ2入力端子、1
41Aは有効時間遅延差データ出力手段、141Bは位
相減算手段、141Cは時間遅延差算出手段、143
A、143B、143Cは比較器、144はアンドゲー
ト、145は減算器、146はエクスクルーシブオアゲ
ート、147はレジスタ、148は時間遅延差平均化手
段、149は時間遅延設定信号出力手段、141fは時
間遅延設定信号1出力端子、141gは時間遅延設定信
号2出力端子である。
9は、この実施の形態2のフィルタリング手段63A、
63Bの構成を示す。図中、63mはフィルタリセット
信号入力端子、74Aは積分型フィルタリング手段であ
る。また図6との対応部分に同一符号を付した図30
は、この実施の形態2の積分型フィルタリング手段74
Aの構成を示す。図中、74hはフィルタリセット信号
入力端子、95Cはセレクタである。
タ出力選択手段154の構成を示す。図中140aはシ
ンボル周波数成分量1入力端子、140bはシンボル周
波数成分量2入力端子、140cはタイミング位相差デ
ータ1入力端子、140dはタイミング位相差データ2
入力端子、140eはアップ1信号入力端子、140f
はアップ2信号入力端子、140gはダウン1信号入力
端子、140hはダウン2信号入力端子、150は比較
器、151A、151B、151C、151Dはセレク
タ、141iはタイミング位相差データ出力端子、14
1jはシンボル周波数成分量出力端子、141kはアッ
プ信号出力端子、141mはダウン信号出力端子は比較
器である。
る。初めに、実施の形態2の全体動作について説明す
る。実施の形態1と同じ動作を検波手段2A、時間遅延
手段60、サンプリング手段3Aが行うことによって、
ブランチ1の4倍オーバーサンプルのベースバンド受信
位相データと、ブランチ1の受信信号電力を得る。同様
に実施の形態1と同じ動作を検波手段2B、時間遅延手
段60B、サンプリング手段3Bが行うことによって、
ブランチ2の4倍オーバーサンプルのベースバンド受信
位相データと、ブランチ2の受信信号電力を得る。
段3A、3Bの出力のベースバンド受信位相データと、
検波手段2A、2Bからの各ブランチの受信信号電力を
用いて、選択合成ダイバーシティ方式、等利得合成ダイ
バーシティ方式、最大比合成ダイバーシティ方式などに
よる信号処理を行って合成したベースバンド受信位相デ
ータを出力する。ベースバンド位相データの分解能は実
施の形態1と同様5ビットである。
手段3A、3Bの出力のベースバンド受信位相データを
用いて、タイミング再生を行い、実施の形態1と同様に
サンプリング手段3A、3Bにおいて、ナイキスト点位
置のベースバンド受信位相データをサンプルするように
4倍再生クロック位相を制御する。またダイバーシティ
手段4の出力の合成後のベースバンド受信位相データか
ら、ナイキスト点データを抽出する再生クロックを出力
する。
2A、2Bの入出力時間遅延差を算出し、時間遅延差を
吸収するような時間遅延設定信号t1i 、t2i を出力
する。ナイキスト点抽出手段6は、実施の形態1と同様
に、タイミング再生手段5Bの再生クロックでダイバー
シティ手段4の出力の合成後のベースバンド受信位相デ
ータからナイキスト点データを抽出して出力する。時間
遅延手段60A及び60Bは、実施の形態1と同様に、
時間遅延が算出されたら、時間遅延設定信号t1i 、t
2i の値に応じてシフトレジスタの値を1〜mx段にそ
れぞれ設定するが、時間遅延が算出されるまでの初期時
は、シフトレジスタの段数をmx/2に設定する。時間
遅延設定信号ti とシフトレジスタ段数設定値mi との
関係は、上述した式(6)で求まる。
5Bの動作について説明する。初めに、サンプリング手
段3Aの出力の4倍オーバーサンプルベースバンド受信
位相データは、位相検出手段62Aに入力される。位相
検出手段62Aの構成は実施の形態1と同様に図2に上
述した通りであり、実施の形態1と同じ動作を行って偶
数系列合成シンボル周波数成分データ1と、奇数系列合
成シンボル周波数成分データ1を出力する。同様にサン
プリング手段3Bの出力の4倍オーバーサンプルベース
バンド受信位相データは、位相検出手段62Bに入力さ
れる。位相検出手段62Bの構成は位相検出手段62A
と同様、図2に上述した通りであり、位相検出手段62
Aと同じ動作を行って、偶数系列合成シンボル周波数成
分データ2と、奇数系列合成シンボル周波数成分データ
2を出力する。
シンボル周波数成分データ1、奇数系列合成シンボル周
波数成分データ1はフイルタリング手段63Aに入力さ
れる。また位相検出手段62Bの出力の偶数系列合成シ
ンボル周波数成分データ2、奇数系列合成シンボル周波
数成分データ2はフイルタリング手段63Bに入力され
る。各フィルタリング手段63A、63Bの構成は図2
9に示す通りであり、実施の形態1の図3のフィルタリ
ング手段63の構成とほとんど同じである。実施の形態
1と異なる点は、積分型フィルタリング手段74Aが図
30に示すような構成となる点である。
は、実施の形態1の無限インパルス応答型フィルタの機
能を廃止し、リミッタ機能付きの累積加算回路構成とす
ることで、定常時の位相追随特性は低下するが、回路規
模が削減できる。積分型フィルタリング手段74Aの動
作を説明する。入力端子74aのシンボル直交成分は、
加算器94Aと、レジスタ96Aで構成される累積加算
回路で累積加算される。同様に、入力端子74Cのシン
ボル同相成分は、加算器94Bと、レジスタ96Bで構
成される累積加算回路で累積加算される。累積加算動作
は、入力端子74bの再生クロック周期で行われる。
94Aの出力を、入力端子74eから入力される位相制
御完了信号が、位相制御が行われたことを示した場合は
「0」を、レジスタ96Aにそれぞれ出力する。一方セ
レクタ95Cは、通常時は加算器94Bの出力をレジス
タ96Bに出力し、入力端子74eから入力される位相
制御完了信号が位相制御が行われたことを示し、かつ入
力端子74hから入力されるフィルタリセット信号がレ
ジスタ96Bを「0」にリセットする命令を示した場合
は、「0」をレジスタ96Bに出力する。また、入力端
子74eから入力される位相制御完了信号が位相制御が
行われたことを示し、かつ入力端子74hから入力され
るフィルタリセット信号がレジスタ96Bを「0」にリ
セットする命令を示さない場合は、入力端子74dから
入力されるシンボル周波数成分量をレジスタ96Bに出
力する。
は、オーバーフロー防止用のリミッタ機能が備わってお
り、加算器94Aと加算器94Bの何れかの出力が蓄積
しきい値と称するあるしきい値を越えたら、加算器94
A、94Bの各値を出力する際に、ある値Dで除算して
出力する。Dを2のべき乗値とすれば除算動作はビット
シフトで実現できるため、除算回路を簡易に実現するこ
とができる。各フィルタリング手段63A、63Bは図
29に示すように、上述した積分型フィルタリング手段
74Aで求まる同相積分データ、直交積分データを用い
て、位相差算出手段75でタイミング位相差データを、
シンボル周波数成分量算出手段76でシンボル周波数成
分量を、またランダムウォークフィルタリング手段77
でアップ信号、ダウン信号をそれぞれ実施の形態1と同
じ要領で求めて出力する。
から求まるタイミング位相差データ1、シンボル周波数
成分量1、アップ1信号、ダウン1信号と、フィルタリ
ング手段63Bから求まるタイミング位相差データ2、
シンボル周波数成分量2、アップ2信号、ダウン2信号
は、フイルタ出力選択手段140に入力される。フイル
タ出力選択手段140は、シンボル周波数成分量の大き
い値を示すほうのフィルタリング手段出力を後段の位相
制御量決定手段65に出力する。
うのフィルタリング手段出力がより確かな値を示すた
め、シンボル周波数成分量の大きい値を示すほうのフィ
ルタリング手段出力を選択することで、特性の向上を図
っている。フイルタ出力選択手段140の構成は図31
に示す通りであり、入力端子140aからのシンボル周
波数成分量1と、入力端子140bからのシンボル周波
数成分量2を比較器150で比較し、シンボル周波数成
分量1がシンボル周波数成分量2より大きい場合は、論
理「1」を、そうでない場合は論理「0」を出力する。
が「1」の場合は入力端子140cからのタイミング位
相差データ1を、タイミング位相差データとして選択し
て出力端子140iから出力し、比較器150の出力が
「0」の場合は入力端子140dからのタイミング位相
差データ2を、タイミング位相差データとして選択して
出力端子140iから出力する。またセレクタ151B
は、比較器150の出力が「1」の場合は入力端子14
0aからのシンボル周波数成分量1を、シンボル周波数
成分量として選択して出力端子140jから出力し、比
較器150の出力が「0」の場合は入力端子140bか
らのシンボル周波数成分量2を、シンボル周波数成分量
として選択して出力端子140jから出力する。
の出力が「1」の場合は入力端子140eからのアップ
1信号を、アップ信号として選択して出力端子140k
から出力し、比較器150の出力が「0」の場合は入力
端子140fからのアップ2信号を、アップ信号として
選択して出力端子140kから出力する。またセレクタ
151Dは、比較器150の出力が「1」の場合は入力
端子140gからのダウン1信号を、ダウン信号として
選択して出力端子140mから出力し、比較器150の
出力が「0」の場合は入力端子140hからのダウン2
信号を、ダウン信号として選択して出力端子140mか
ら出力する。
手段140の出力のタイミング位相差データ、シンボル
周波数成分量、アップ信号、ダウン信号を用いて、位相
制御量決定手段65は実施の形態1と同じように動作し
て位相制御データを求め、位相制御手段66Aも実施の
形態1と同じように動作して位相制御データを用いて位
相制御を行う。このように、実施の形態1では、選択合
成ダイバーシティ手段4でブランチ1とブランチ2の各
受信信号電力を比較し、受信信号電力の大きいほうの受
信位相データを用いてタイミング再生動作を行っていた
のに対し、実施の形態2では、フィルタ出力選択手段1
40で2つのフィルタリング手段出力のシンボル周波数
成分量を比較し、シンボル周波数成分量の大きいほうの
フィルタリング手段出力を用いて位相制御データを決定
し、タイミング再生動作を行う。
子で構成されるため、安価な素子を使用すると、検波手
段2A、2Bから出力される各受信信号電力に誤差が大
きく生じる場合がある。この場合、実施の形態1のよう
に受信信号電力の大きさでブランチ間のデータを選択す
る方式より、実施の形態2のようにシンボル周波数成分
量の大きさでブランチ間のデータを選択する方式のほう
が、より正確にブランチ間のデータを選択することがで
きるため、実施の形態2のタイミング再生手段5Bの各
特性は、実施の形態1のタイミング再生手段5Aの各特
性より良くなる。
定手段65から位相引込み時と定常時を示す信号(図4
のアンドゲート81の出力)が「定常時」を示したら、
フィルタリング手段63A、63B内の各積分型フィル
タリング手段74Aのレジスタ96A、96Bを「0」
にリセットするフィルタリセット信号を出力する。以降
フィルタリセット信号は、位相制御完了信号がクロック
位相制御を行ったことを示した場合に、「0」にリセッ
トする命令を出力する。
4Aのレジスタ96A、96Bを、定常時のクロック位
相制御が行われる度に毎回「0」にリセットすること
で、定常時のランダムウォークフィルタリング手段77
による位相制御間(無制御動作中)に積分型フィルタリ
ング手段74Aで蓄積されるシンボル周波数成分量と、
タイミング位相差データを用いて検波手段2A、2Bの
入出力時間遅延差を算出することができる。
2の全体的な動作例を示す。図32は実施の形態2の動
作をタイミングチャートで示したもの、図33及び図3
4は図32〜の各積分型フィルタの出力を、縦軸に
直交積分データ(QS)、横軸に同相積分データ(I
S)でそれぞれ示したものであり、実線で示したベクト
ルがフィルタリング手段63A(ブランチ1側)内の積
分型フィルタリング手段74Aの出力、点線で示したベ
クトルがフィルタリング手段63B(ブランチ2側)内
の積分型フィルタリング手段74Aの出力である。また
各ベクトルの長さが、シンボル周波数成分量となる。
ータが、タイミング再生手段5Bに入力され、タイミン
グ再生手段5Bが動作を開始すると、各フィルタリング
手段63A、63Bからシンボル周波数成分(図32
(A))が「0」から徐々に増加ながら出力されてい
く。時点でΔθT 出力パルス(図32(B))によ
り、タイミング位相差データΔθ1 による位相制御が行
われる。この時、各フィルタリング手段63A、63B
内の積分型フィルタリング手段73Aの出力は、図33
(A)のようなベクトルを示す場合、実線で示すブラン
チ1側のシンボル周波数成分量1が、点線で示すブラン
チ2側のシンボル周波数成分量2より大きいため、タイ
ミング位相差データΔθ1 は、図33(A)に示すよう
に、実線で示したベクトルの角度に比例して求まるタイ
ミング位相差データ1となる。また、この時シンボル周
波数成分量は実線で示したベクトルの長さとなる。
イミング位相差Δθ1 を式(18)によって求まる位相制
御データPD1(図32(C))を用いて位相制御が行
われ、位相制御完了信号(図32(G))は、位相制御
が行われたことを示す立上がりパルスを出力する。この
時点の直後では、シンボル周波数成分量が定常状態認
識用しきい値以下であるため、フィルタリセット信号
(図32(H))は各積分型フィルタリング手段74A
のレジスタ96A、96Bを「0」にする立上がりパル
スを出力しない。従って、各積分型フィルタリング手段
74Aに蓄積されているシンボル周波数成分量(ベクト
ルの長さ)は失われず、実施の形態1と同じように各積
分型フィルタリング手段74Aが示すベクトル方向が共
に角度「0」の方向(図33(A)の曲線の点線で示す
方向)に回転されることになる。
に増加し、時点でΔθT 出力パルスにより、タイミン
グ位相差データΔθ2 による位相制御が行われる。この
時、各フィルタリング手段63A、63B内の積分型フ
ィルタリング手段74Aの出力は、図33(B)のよう
なベクトルを示す場合、点線で示すブランチ2側のシン
ボル周波数成分量2が、実線で示すブランチ1側のシン
ボル周波数成分量1より大きいため、タイミング位相差
データΔθ2 は、図33(B)に示すように、点線で示
したベクトルの角度に比例して求まる、タイミング位相
差データ2となる。またこの時シンボル周波数成分量は
点線で示したベクトルの長さとなる。
イミング位相差Δθ2 によって求まる位相制御データP
D2を用いて位相制御が行われ、位相制御完了信号は、
位相制御が行われたことを示す立上がりパルスを出力す
る。この時点の直後では、まだシンボル周波数成分量
が定常状態認識用しきい値以下であるため、フィルタリ
セット信号は各積分型フィルタリング手段74Aのレジ
スタ96A、96Bを「0」にする立上がりパルスを出
力しない。従って時点の直後と同様に各積分型フィル
タリング手段74Aに蓄積されているシンボル周波数成
分量(ベクトルの長さ)は失われず、各積分型フィルタ
リング手段74Aが示すベクトル方向が共に角度「0」
の方向に回転されることになる。
に増加し、ΔθT 出力パルス立上がり時の時点、
で、各積分型フィルタリング手段74Aの出力はそれぞ
れ図33(A)及び図33(B)に示すような各ベクト
ルを示すため、上述した動作と同様に点線で示すブラン
チ2側のベクトルが選ばれ、Δθ3 、Δθ4 の各タイミ
ング位相差データによる位相制御(PD3、PD4)
と、シンボル周波数成分量の蓄積が行われる。
波数成分量が定常状態認識用しきい値を越えるため、ア
ンドゲート144の出力(図32(F))は「0」から
定常状態を示す論理「1」を出力する。同時にフィルタ
リセット信号の立上がりパルスが発生し、各積分型フィ
ルタリング手段(出力はそれぞれ図34(A)に示すよ
うに、「0」にリセットされる。時点以降の位相制御
データはアップ信号、ダウン信号を用いて行われるた
め、各積分型フィルタリング手段74Aの出力を「0」
にリセットしても回路動作に問題は生じない。時点か
ら、各積分型フィルタリング手段74Aで再び「0」か
らシンボル周波数成分量が蓄積される。
(図32(E))が立上がりパルスを発生し、位相制御
データは「17」となり、タイミング位相が遅らされる。
このダウン信号は、比較器150が図32に示すように
論理「0」を出力するため(図32(I))、ブランチ
2側からの信号(ダウン2信号)である。この時点か
ら時点の間、各積分型フィルタリング手段74Aで
は、位相制御が行われない無制御状態(固定クロックに
よるサンプリングが行われる)でシンボル周波数成分量
が蓄積されるため、時点直前における各積分型フィル
タリング手段74Aの出力が図34(B)に示す値をと
る場合、図34(B)に示すベクトルの角度差を測定す
ることで、検波手段2Aと検波手段2Bとの時間遅延差
τ1 が求まる。従って、図27の時間遅延差測定手段1
41では、定常時における位相制御直前の各積分型フィ
ルタリング手段74Aが示すベクトルの角度差を平均化
することで、検波手段2Aと検波手段2Bの時間遅延差
を求めることができる。
のベクトルの長さによって決まる。従って、時間遅延差
測定手段141では時間遅延差の測定精度を向上させる
ため、2つのベクトルの長さ、即ちシンボル周波数成分
量1とシンボル周波数成分量2が、共に時間遅延測定用
しきい値と称するあるしきい値を越えた場合のみ、その
時の時間遅延差データを有効な値として平均化に用い
る。図34(B)に示すベクトルは共に、点線の円で示
した時間遅延測定用しきい値を越えているため時間遅延
差τ1 は有効である。
タイミング位相制御が行われるため、位相制御完了信号
は位相制御を行ったことを示す立上がりパルスを出力
し、同時にフィルタリセット信号も定常時の動作に移行
しているため立上がりパルスを出力する。従って、時点
で再び、各積分型フィルタリング手段出力はそれぞれ
図34(A)に示すように、「0」にリセットされる。
が再び立上がりパルスを発生し、位相制御データは「1
7」となり、タイミング位相が遅らされる。このダウン
信号は、比較器150が図32に示すように論理「1」
を出力するためブランチ1側からの信号(ダウン1信
号)である。時点ら再び各積分型フィルタリング手段
74Aでシンボル周波数成分量が「0」から蓄積されて
いき、時点の直前で、各積分型フィルタリング手段7
4Aの出力が図34(C)に示す値をとる場合、図34
(C)に示すベクトルの角度差を測定することで、検波
手段2Aと検波手段2Bの時間遅延差τ2 が求まる。と
ころが図34(C)に示すベクトルのうち、ブランチ2
のベクトルは点線の円で示した時間遅延測定用しきい値
以下となるため、時間遅延差τ2 は無効となり、平均化
に使われない。時点で再び、各積分型フィルタリング
手段74Aの出力はそれぞれ図34(A)に示すように
「0」にリセットされる。
(図32(D))が立上がりパルスを発生し、位相制御
データは「15」となり、タイミング位相が進められる。
このアップ信号は、比較器150が図32に示すように
論理「1」を出力するためブランチ1側からの信号(ア
ップ1信号)である。時点から再び各積分型フィルタ
リング手段74Aでシンボル周波数成分量が「0」から
蓄積されていき、時点の直前の各積分型フィルタリン
グ手段74Aの出力が図34(D)に示す値をとる場
合、図34(D)に示すベクトルの角度差を測定するこ
とで、検波手段2Aと検波手段2Bの時間遅延差τ3 が
求まる。図34(D)に示すベクトルは共に、点線の円
で示した時間遅延測定用しきい値を越えているため時間
遅延差τ3は有効であり、平均化に使われる。時点で
再び各積分型フィルタリング手段74Aの出力は、それ
ぞれ図34(A)に示すように「0」にリセットされ
る。
信号が立上がりパルスを発生し、位相制御データは「1
7」となり、タイミング位相が遅らされる。このダウン
信号は、比較器150が図32に示すように論理「0」
を出力するためブランチ2側からの信号(ダウン2信
号)である。時点から再び各積分型フィルタリング手
段74Aでシンボル周波数成分量が「0」から蓄積され
ていき、時点の直前の各積分型フィルタリング手段7
4Aの出力が図34(E)に示す値をとる場合、図34
(E)に示すベクトルの角度差を測定することで、検波
手段2Aと検波手段2Bの時間遅延差τ4 が求まる。図
34(E)に示すベクトルは共に、点線の円で示した時
間遅延測定用しきい値を越えているため時間遅延差τ4
は有効であり平均化に使われる。時点で再び、各積分
型フィルタリング手段74Aの出力はそれぞれ図34
(A)に示すように「0」にリセットされる。
号による定常時のタイミング位相制御を行いながら、時
間遅延差測定手段141で検波手段2A、2Bで生じる
時間遅延差を測定することができる。但し、ベクトルの
角度差で時間遅延を測定するため、角度差Tθ[ラジア
ン]と、角度差(2π−Tθ)[ラジアン]の2つの角
度差のうち、その値が−π[ラジアン]以上、π[ラジ
アン]未満の範囲に入る値を時間遅延差とする。従って
この実施の形態2で、測定可能な時間遅延差は−π[ラ
ジアン]以上、π[ラジアン]未満の範囲となる。時間
遅延差測定手段141は、図28に示す構成で実現され
ている。
る場合を例に説明する。この実施の形態ではタイミング
位相差データを0〜31の自然数で表現するため、時間遅
延差は−16〜15の範囲となる。また、ブランチ1側のフ
ィルタリング手段63Aが出力するタイミング位相差デ
ータ1をΔθ41=2、ブランチ2側のフィルタ手段63
Bが出力するタイミング位相差データ2をΔθ42=30と
する。
Δθ41=2と、入力端子141dから入力されるΔθ42
=30は、減算器145で減算される(2−30=−28)。
減算後の値はこの実施の形態2では2の補数表現で−31
〜31までの値をとる。比較器143cは減算後の値が−
16〜15の場合は論理「0」を、それ以外は論理「1」を
出力する。減算後の値は、比較器143cの出力が論理
「0」を示す場合、そのままレジスタ147に入力さ
れ、比較器143cの出力が論理「1」を示す場合、減
算後の値の最上位ビットを反転させてレジスタ147に
入力する。このレジスタ1472に入力される値が、前
記した時間遅延差τとなる。
ゲート146に減算器145の出力の最上位ビットと比
較器143cの出力を入力し、減算器145の出力の最
上位ビットの代わりに、エクスクルーシブオアゲート1
46の出力を最上位ビットとしたデータをレジスタ14
7に入力することによって実現される。減算器145の
出力が−28の場合、比較器143cの出力は論理「1」
となり、2進数表現で「100100」で表現される「−28」
の値は、最上位ビットが反転されることで「000100」で
表現される「4」となる。以上の動作は、減算器145
の出力をTθ´、レジスタ147の入力、すなわち時間
遅延差をτとすると、以下の式(24)で表される。 −16≦Tθ´<16の場合、 τ=Tθ´ −16>Tθ´の場合 τ=32+Tθ´ Tθ´≧16の場合 τ=Tθ´−32 ……(24)
量1とシンボル周波数成分量2が、共に時間遅延測定用
しきい値を越えた場合のみ、その時の時間遅延差データ
τiを有効な値として平均化に用いるため、時間遅延差
測定手段141は以下の動作を行う。入力端子141a
から入力されるシンボル周波数成分量1と、入力端子1
41bから入力されるシンボル周波数成分量2は、それ
ぞれ比較器143A、143Bで時間遅延測定用しきい
値と比較され、各比較器143A、143Bは、時間遅
延測定用しきい値を各シンボル周波数成分量が越えた場
合は論理「1」を出力する。アンドゲート144は、各
比較器143A、143Bの出力を入力とするため、ア
ンドゲート144の出力はシンボル周波数成分量1とシ
ンボル周波数成分量2が、共に時間遅延測定用しきい値
を越えた場合のみ、論理「1」を出力する。
出力が論理「1」を示す場合のみ、入力データであるτ
を後段の時間遅延差平均化手段148に出力する。上述
した動作では、τ1 、τ3 、τ4 は後段の時間遅延差平
均化手段148に出力されるが、τ2 はシンボル周波数
成分量2が時間遅延測定用しきい値を越えていないた
め、アンドゲート144の出力が論理「0」となり、後
段の時間遅延差平均化手段148に出力されない。
時間遅延差データを平均化して、時間遅延差データの平
均値τM と平均化の完了を示す信号を出力する。時間遅
延設定信号出力手段149は、前段の時間遅延差平均化
手段148から平均値τM と平均化の完了を示す信号が
入力されると、図5に上述した時間遅延設定信号出力手
段92と同様に式(22)、式(18)を用いて、t1i 、
t2i を出力する。t1i 、t2i が出力されたら、実
施の形態1と同様に時間遅延手段60A、60Bでt1
i 、t2i を用いた時間遅延差を吸収するような制御が
行われる。
実施の形態1の位相制御量決定手段65の構成とほとん
ど同じである。異なる点は、アンドゲート81が図32
の時点で定常状態を示す「1」を出力した場合、アン
ドゲート79を平均化する回線断信号平均化手段を設け
た点である。定常動作に移行すると位相制御毎にフィル
タリセット信号によって、図32に示すようにシンボル
周波数成分量が「0」にリセットされるため、図4の回
線断を検出する比較器78Bは、実施の形態1の動作を
すると、位相制御毎にシンボル周波数成分が回線断状態
認識用しきい値以下となるため、誤って回線断が生じた
と判断する。そこで、実施の形態2の位相制御量決定手
段65では、図4のアンドゲート79の出力を平均化す
る回線断信号平均化手段を設ける。
位相制御によるシンボル周波数成分量の「0」リセット
動作、あるいは回線断が生じていると考えられる。シン
ボル周波数成分量の「0」にリセット動作によって、ア
ンドゲート79の出力が「1」を示した場合、アンドゲ
ート79が「1」を出力する時間率は少ない。一方回線
断が生じて、アンドゲート79の出力が「1」を示した
場合、アンドゲート79が「1」を出力する時間率は大
きくなる。従って回線断信号平均化手段は、この時間率
を求め、アンドゲート79が「1」を出力する時間が、
ある時間率を越えたら回線断が生じたと判定すること
で、回線断発生を示す信号を出力する。図4のセレクタ
82はこの回線断信号平均化手段の出力を、選択信号に
用いる。以上のような回線断信号平均化手段を、アンド
ゲート79の後段に設けることで、実施の形態2では回
線断中の正常な位相制御動作を実現できる。
バーシティ方式を用いた場合に生じる、各検波手段にお
ける時間遅延差を吸収し、時間遅延差によって生じるビ
ット誤り率特性や、同期特性の劣化を防ぐことができ
る。また、タイミング再生手段5Bはダイバーシティ手
段出力を用いないで、サンプリング回路3A、3Bの出
力の2つのベースバンド受信位相データを用いて動作す
るため、ダイバーシティ手段4がどのような方式(選択
合成、等利得合成、最大比合成など)でも対処できる。
検出手段62A、62Bは、実施の形態1と同様にベー
スバンド受信位相データから、シンボル周波数成分をラ
ンダムパターン、プリアンブルパターン問わず効率良く
抽出することができる。フィルタリング手段63A、6
3Bは、各位相検出手段62A、62Bからのシンボル
周波数成分をフィルタリングし、フィルタ出力選択手段
140は、シンボル周波数成分量の大きい方のフィルタ
リング手段63A、63Bの出力を用いてタイミング位
相制御を行うため、タイミング再生手段5Bは、より正
確にタイミング位相制御を実現することができる。また
位相引込み時は、積分型フィルタリング手段74Aの出
力のタイミング位相差データを、定常時はランダムウォ
ークフィルタリング手段77の出力のアップ信号、ダウ
ン信号を用いたタイミング位相制御を行うため、タイミ
ング再生手段5Bは高速位相引込み特性と、低ジッタ特
性が実現できる。
手段77を用いた位相制御を行いながら、積分型フィル
タリング手段74Aの出力のシンボル周波数成分量を信
頼度情報に用いるため、各検波手段2A、2Bにおける
時間遅延差を精度良く測定することができる。位相制御
量決定手段65では、定常時のシンボル周波数成分量か
ら回線断を検出し、実施の形態1と同様に回線断時は予
測制御を行うことで、回線断中もタイミング同期を維持
することができる。
ランダムパターン、プリアンブルパターン問わず高速な
位相引き込み特性と、定常時の低ジッタ特性を実現し、
回線断が生じるような劣悪な回線状況でもタイミング同
期を維持することができる。またタイミング再生手段5
Bを構成する各手段は、簡単なディジタル回路で実現で
きるため、LSI化が容易なディジタル回路で実現でき
る。
受信装置のブランチの数はK=2としたが、Kは2以上
の自然数なら幾つであってもよい。この場合ダイバーシ
ティ受信装置は、K個のアンテナで受信し、K個の受信
信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号に変換して
出力し、K個の受信信号電力を出力するK個の検波手段
と、K個の時間遅延を吸収する時間遅延t1i 〜tKi
が与えられるK個の時間遅延手段と、K個のベースバン
ド受信位相データ系列Yi を出力するK個のサンプリン
グ手段と、K個のベースバンド受信位相データ系列Yi
と、K個の受信信号電力を用いて判定データ系列を出力
するダイバーシティ手段と、タイミング再生手段、ナイ
キスト点抽出手段で構成される。
個の位相検出手段、K個のフィルタリング手段と、K個
のフィルタリング手段出力の各タイミング位相差データ
と、各シンボル周波数成分量を用いて、K個の時間遅延
t1i 〜tKi を出力する時間遅延差測定手段と、K個
のフィルタリング手段出力のうち最もシンボル周波数成
分量が大きいフィルタリング手段出力を選択し出力する
フィルタ出力選択手段と、位相制御量決定手段、位相制
御手段、タイミング位相制御間隔設定手段で構成され
る。
シティ受信装置は、π/4シフトQPSK変調方式、Q
PSK変調方式、BPSK変調方式などの各PSK変調
方式や、PSK変調方式以外の変調方式で、受信信号の
位相変動に周期性がありその周期にタイミング位相を同
期させて情報データを抽出する変調方式であれば、どの
ような変調方式に対しても適用可能である。
イバーシティ方式によるダイバーシティ通信装置であ
る。ダイバーシティ方式は、選択合成ダイバーシティ方
式、等利得合成ダイバーシティ方式、最大比合成ダイバ
ーシティ方式等どの方式にも対応可能である。タイミン
グ再生手段は、オーバーサンプル4のπ/4シフトQP
SK変調されたベースバンド受信位相データを用いる。
またこの実施の形態3では、タイミング再生手段のフィ
ルタリング手段にランダムウォークフィルタリング手段
を用いないで、高速タイミング位相引込み特性と、低ジ
ッタ特性を実現する。
35は、この発明によるタイミング再生手段5Cと、こ
のタイミング再生手段5Cを含むダイバーシティ通信装
置の実施の形態3の構成を示す。図中であり、3A、3
B、3C、3Dはサンプリング手段、5Cはタイミング
再生手段、62A、62B、62C、62Dは位相検出
手段、155は積分合成フィルタリング手段、156
A、156Bはフィルタリング手段、65Aは位相制御
量決定手段である。
ィルタリング手段155の構成を示し、155aは偶数
系列合成シンボル周波数成分データ1入力端子、155
bは奇数系列合成シンボル周波数成分データ1入力端
子、155cは位相制御完了信号入力端子、155dは
偶数系列合成シンボル周波数成分データ2入力端子、1
55eは奇数系列合成シンボル周波数成分データ2入力
端子、155fは再生クロック、157A、157Bは
周波数変換手段、158A、158Bはシンボル合成手
段、159A、159Bは積分型フィルタリング手段、
160A、160Bはシンボル周波数成分量算出手段、
161A、161Bは加算器、162は位相差算出手
段、163は合成シンボル周波数成分量算出手段、15
5gはタイミング位相差データ出力端子、155hはシ
ンボル周波数成分量出力端子である。
0は、この実施の形態のフィルタリング手段156A、
156Bの構成を示す。156aは非同期偶数系列合成
シンボル周波数成分データ入力端子、156bは非同期
奇数系列合成シンボル周波数成分データ入力端子、15
6cは固定シンボルクロック入力端子、156dは4倍
固定シンボルクロック入力端子、74Bは積分型フィル
タリング手段、156eは非同期タイミング位相差デー
タ出力端子、156fは非同期シンボル周波数成分量出
力端子である。
る。初めに、実施の形態3の全体動作について説明す
る。実施の形態2と同様に検波手段2A、時間遅延手段
60A、サンプリング手段3Aによって、ブランチ1の
4倍オーバーサンプルのベースバンド受信位相データ1
と、ブランチ1の受信信号電力を得る。また検波手段2
B、時間遅延手段60B、サンプリング手段3Bによっ
て、ブランチ2の4倍オーバーサンプルのベースバンド
受信位相データ2と、ブランチ2の受信信号電力を得
る。ベースバンド位相データの分解能は、5ビットであ
る。ダイバーシティ手段4は、実施の形態2と同様にサ
ンプリング手段3A、3Bの出力のベースバンド受信位
相データと、検波手段2A、2Bからの各ブランチの受
信信号電力を用いて、選択合成ダイバーシティ方式、等
利得合成ダイバーシティ方式、最大比合成ダイバーシテ
ィ方式等による信号合成処理を行い合成したベースバン
ド受信位相データ系列を出力する。
0Aの出力の受信位相データを、受信機の発振器を分周
して生成される4倍オーバーサンプルの固定クロックを
用いてサンプリングする。サンプリング手段3Aと異な
り、固定クロックで受信位相データをサンプリングする
ため、サンプリング手段3Cの出力データはナイキスト
点に同期しない4倍オーバーサンプルの非同期ベースバ
ンド受信位相データ1を出力する。サンプリング手段3
Dも同様に、時間遅延手段60Bの出力の受信位相デー
タを、受信機の発振器を分周して生成される4倍オーバ
ーサンプルの固定クロックを用いてサンプリングし、ナ
イキスト点に同期しない4倍オーバーサンプルの非同期
ベースバンド受信位相データ2を出力する。
手段3A、3Bの出力のベースバンド受信位相データを
用いて、タイミング再生を行い、実施の形態1と同様に
サンプリング手段3A、3Bにおいて、ナイキスト点位
置のベースバンド受信位相データをサンプルするように
4倍再生クロック位相を制御する。また、ダイバーシテ
ィ手段4の出力の合成後のベースバンド受信位相データ
からナイキスト点データを抽出するための再生クロック
を出力する。さらにサンプリング手段3C、3Dからの
非同期ベースバンド受信位相データを用いて、検波手段
2A、2Bの入出力時間遅延差を算出し、時間遅延差を
吸収するような時間遅延設定信号t1i、t2i を出力
する。ナイキスト点抽出手段6は、実施の形態1と同様
に、タイミング再生手段5Cの再生クロックでダイバー
シティ手段4の出力からナイキスト点データを抽出して
出力する。
態1と同様に、時間遅延が算出されたら時間遅延設定信
号t1i 、t2i の値に応じてシフトレジスタの値を1
〜mx段にそれぞれ設定するが、時間遅延が算出される
までの初期時は、シフトレジスタの段数をmx/2に設
定する。時間遅延設定信号ti とシフトレジスタ段数設
定値mi との関係は、上述した式(6)で求まる。
5Cの動作について説明する。実施の形態2と同様、サ
ンプリング手段3Aの出力の4倍オーバーサンプルベー
スバンド受信位相データは、位相検出手段62Aに入力
される。位相検出手段62Aは偶数系列合成シンボル周
波数成分データ1と、奇数系列合成シンボル周波数成分
データ1を出力する。同様にサンプリング手段23出力
の4倍オーバーサンプルベースバンド受信位相データ
は、位相検出手段62Bに入力される。位相検出手段6
2Bは偶数系列合成シンボル周波数成分データ2と、奇
数系列合成シンボル周波数成分データ2を出力する。
相検出手段62Aの出力の偶数系列合成シンボル周波数
成分データ1、奇数系列合成シンボル周波数成分データ
1と、位相検出手段62Bの出力の偶数系列合成シンボ
ル周波数成分データ2、奇数系列合成シンボル周波数成
分データ2を用いてタイミング位相データと、シンボル
周波数成分量を求める。この積分合成フィルタリング手
段155の動作を、図36を用いて説明する。
偶数系列合成シンボル周波数成分データ1と、入力端子
155bからの奇数系列合成シンボル周波数成分データ
1は、周波数変換手段157Aに入力され、実施の形態
1の周波数変換手段72と同じ動作によってシンボル周
波数成分を直流成分に変換し、複素直流成分データ1を
出力する。また、入力端子155dからの偶数系列合成
シンボル周波数成分データ2と、入力端子155eから
の奇数系列合成シンボル周波数成分データ2は、周波数
変換手段157Bに入力され、実施の形態1の周波数変
換手段72と同じ動作によってシンボル周波数成分を直
流成分に変換し、複素直流成分データ2を出力する。
1のシンボル合成手段73と同じ動作で、複素直流成分
1を1シンボル毎に合成し、シンボル同相成分1とシン
ボル直交成分1を出力する。同様に、シンボル合成手段
158Bは、実施の形態1のシンボル合成手段73と同
じ動作で、複素直流成分2を1シンボル毎に合成し、シ
ンボル同相成分2とシンボル直交成分2を出力する。積
分型フィルタリング手段159Aは、シンボル同相成分
1とシンボル直交成分1を、実施の形態1の積分型フィ
ルタリング手段74と同じ要領でフィルタリングし、同
相積分データ1と直交積分データ1を出力する。同様
に、積分型フィルタリング手段159Bは、シンボル同
相成分2とシンボル直交成分2を、実施の形態1の積分
型フィルタリング手段74と同じ要領でフィルタリング
し、同相積分データ2と直交積分データ2を出力する。
手段76と同じ動作によって、シンボル周波数成分量算
出手段160Aは、同相積分データ1と直交積分データ
1を用いて、シンボル周波数成分量1を算出して出力
し、シンボル周波数成分量算出手段160Bは、同相積
分データ2と直交積分データ2を用いて、シンボル周波
数成分量2を算出して出力する。また積分型フィルタリ
ング手段159Aは、入力端子155Cからの位相制御
完了信号が位相制御を行ったことを示したら、実施の形
態1の積分型フィルタリング手段74と同様、シンボル
周波数成分量1を同相積分データ1にロードし、直交積
分データ1を「0」にリセットする。同様に、積分型フ
ィルタリング手段159Bは、入力端子155cからの
位相制御完了信号が位相制御を行ったことを示したら、
シンボル周波数成分量2を同相積分データ2にロード
し、直交積分データ2を「0」にリセットする。
手段159Aの出力の同相積分データ1と、積分型フィ
ルタリング手段159Bの出力の同相積分データ2を加
算し、加算結果を合成同相積分データとして、位相差算
出手段162と合成シンボル周波数成分量算出手段16
3に入力する。また、加算器161Bは、積分型フィル
タリング手段159Aの出力の直交積分データ1と、積
分型フィルタリング手段159Bの出力の直交積分デー
タ2を加算し、加算結果を合成直交積分データとして、
位相差算出手段162と合成シンボル周波数成分量算出
手段163に入力する。
位相差算出手段75と同じ動作によって、合成直交積分
データと合成同相積分データからタイミング位相差デー
タを算出し、その算出結果を出力端子155gから出力
する。合成シンボル周波数成分量算出手段163は、実
施の形態1のシンボル周波数成分量算出手段76と同じ
動作によって、合成直交積分データと合成同相積分デー
タからシンボル周波数成分量を算出し、その算出結果を
出力端子155hから出力する。
の具体的な動作を、図38を用いて説明する。図38
は、このタイミング再生手段5Cの初期引込み動作を示
したものであり、積分型フィルタリング手段159Aの
出力の同相積分データ1と、直交積分データ1をベクト
ルで示したものを「159A出力」と表記し(図38
(A)、(D))、積分型フィルタリング手段159B
の出力の同相積分データ2と、直交積分データ2をベク
トルで示したものを「159B出力」と表記している
(図38(B)、(E))。また、加算器161Aの出
力の合成同相積分データと、加算器161Bの出力の合
成直交積分データをベクトルで示したものを「積分値合
成手段出力」と表記している(図38(C)、
(F))。
と「159B出力」が、図38(A)、(B)のように
与えられた場合、「積分値合成手段出力」は直交、同相
の各成分毎に、図38(A)と(B)の値を加算するた
め、そのベクトルは、図38(C)に示すようにベクト
ルの和となる。この「積分値合成手段出力」のベクトル
の角度が、1回目のタイミング位相差ΔθT1となり、
「積分値合成手段出力」のベクトルの長さが、シンボル
周波数成分量となる。1回目の位相制御が行われると、
位相制御完了信号によって積分型フィルタリング手段1
59A、159Bの同相積分データに各シンボル周波数
成分量が、直交積分データに「0」がロードされるた
め、「159A出力」、「159B出力」及び「積分値
合成手段出力」の各ベクトルは、点線で示した曲線の矢
印方向に回転される。
れ、2回目の位相制御直前の「159A出力」と「15
9B出力」が、図38(D)、(E)のように与えられ
た場合も、「積分値合成手段出力」が示すベクトルは、
図38(D)と(E)のベクトルの和となる。この「積
分値合成手段出力」のベクトルの角度が、2回目のタイ
ミング位相差ΔθT2となり、「積分値合成手段出力」の
ベクトルの長さが、シンボル周波数成分量となる。この
タイミング再生手段5Cは、以上の動作が繰り返され
て、タイミング位相が引込まれ、定常状態に移行してい
く。
を用いた位相検出手段62A、62B、周波数変換手段
157A、157B、シンボル合成手段158A、15
8B及び積分型フィルタリング手段159A、159B
を、ブランチ毎に独立に行い、各ブランチの同相積分デ
ータと、直交積分データをそれぞれ加算してタイミング
位相差を求めるため、1つ目のブランチからの同相積分
データと、直交積分データがフェージングなどの影響に
よって失われた場合でも、他のブランチからの同相積分
データと、直交積分データを用いてタイミング位相差が
求められるため、フェージングや雑音に強いタイミング
再生手段5Cが得られる。
ィルタリング手段155の出力のタイミング位相差デー
タと、シンボル周波数成分量を用いて、図37に示す実
施の形態1のランダムウォークフィルタリング手段を用
いない位相制御量決定手段65と同じように動作して、
位相制御データを決定する。タイミング位相制御間隔は
実施の形態1と同様にタイミング位相制御間隔設定手段
64で設定され、この設定された時間間隔で位相制御デ
ータが位相制御量決定手段65Aから出力される。また
位相制御手段66は、実施の形態1と同じように位相制
御データを用いてクロック位相を制御し、位相制御完了
信号と再生クロック、4倍再生クロックを出力する。
相検出手段62C、62D、フィルタリング手段156
A、156Bの各動作について説明する。サンプリング
手段3Cから出力される4倍オーバーサンプルの非同期
ベースバンド受信位相データ1は、シンボルレートの4
倍の固定クロックで動作する位相検出手段62Cに入力
される。位相検出手段62Cは、非同期ベースバンド受
信位相データ1を用いて、実施の形態1の位相検出手段
62Aと同じように動作し、受信信号のナイキスト点に
非同期な、非同期偶数系列合成シンボル周波数成分デー
タ1と、非同期奇数系列合成シンボル周波数成分データ
1を出力する。
れる4倍オーバーサンプルの非同期ベースバンド受信位
相データ2は、シンボルレートの4倍の固定クロックで
動作する位相検出手段62Dに入力され、位相検出手段
62Dは、非同期ベースバンド受信位相データ2を用い
て、非同期偶数系列合成シンボル周波数成分データ2
と、非同期奇数系列合成シンボル周波数成分データ2を
出力する。フィルタリング手段156A、156Bは、
固定シンボルクロック、4倍固定シンボルクロックで動
作し、位相検出手段62C、62Dからの非同期偶数系
列合成シンボル周波数成分データと、非同期奇数系列合
成シンボル周波数成分データを用いて、実施の形態1の
フィルタリング手段63と同じようにして非同期タイミ
ング位相差データと、非同期シンボル周波数成分量を求
める。
の動作は、基本的に実施の形態1のフィルタリング手段
63の動作と同じである。実施の形態1のフィルタリン
グ手段63と異なる点は、ランダムウォークフィルタリ
ング手段がなく、また各手段が固定クロックを用いて動
作する点である。図40に示すように周波数変換手段7
2において、入力端子156aからの非同期偶数系列合
成シンボル周波数成分データと、入力端子156bから
の非同期奇数系列合成シンボル周波数成分データは、固
定シンボルクロックの周波数成分と、実施の形態1と同
じ要領で乗算される。乗算されたデータ、非同期複素直
流成分はシンボル合成手段73に入力され、実施の形態
1と同じ要領で各成分を固定クロックを用いて1シンボ
ル分合成する。
の形態1と同じ要領で非同期のシンボル同相成分デー
タ、シンボル直交成分データを固定クロックを用いてフ
ィルタリングし、非同期の同相積分データ、直交積分デ
ータを出力する。但し、積分型フィルタリング手段74
Bは、実施の形態1の積分型フィルタリング手段74と
異なり、位相制御時の同相積分データにシンボル周波数
成分量をロードする機能及び直交積分データに「0」を
ロードする機能が備わっていない。従って、位相制御完
了信号によるベクトルの回転制御は行われず、積分型フ
ィルタリング手段74Bは位相制御に影響されずに、あ
るベクトルの角度を保ちながらシンボル周波数成分を蓄
積していく。位相差算出手段75は、実施の形態1と同
じ動作を行って、非同期の同相積分データ、直交積分デ
ータからタイミング位相差データΔθHを求める。ま
た、シンボル周波数成分量算出手段76は、実施の形態
1と同じ動作を行って、非同期の同相積分データ、直交
積分データから非同期のシンボル周波数成分量を求め
る。
の位相検出手段62Cからのデータを用いて動作するフ
ィルタリング手段156Aの出力の同相積分データ、直
交積分データの一例である。また、図39の点線のベク
トルは、ブランチ2側の位相検出手段62Dからのデー
タを用いて動作するフィルタリング手段156Bの出力
の同相積分データ、直交積分データの一例である。送信
機側のクロック原振周波数と受信側のクロック原振周波
数が一致する場合、図39に示すΔθH1 [ラジアン]
のベクトル角と、ΔθH2 [ラジアン]のベクトル角は
一定の値を保つ。
ると、ΔθH1 とΔθH2 は異なった値を示す。検波手
段2Aと検波手段2Bの時間遅延差τは、この2つのベ
クトルの角度差THθ(=ΔθH1 −ΔθH2 )を測定
することで求まる。送信機側のクロック原振周波数と受
信側のクロック原振周波数に、fx[Hz]の偏差が生
じた場合、フィルタリング手段156Aの出力の各同相
積分データ、直交積分データの示すベクトル角は、Δθ
H1 +2πfxt[ラジアン](tは時間[秒])、フ
ィルタリング手段156Bの出力の各同相積分データ、
直交積分データの示すベクトル角は、ΔθH2 +2πf
xt[ラジアン](tは時間[秒])となるが、このよ
うに送信機側のクロック原振周波数と、受信側のクロッ
ク原振周波数に偏差が生じる場合でも、2つのベクトル
の角度差はTHθ=ΔθH1 −ΔθH2 と一定値を示
す。
と同じように動作し、フィルタリング手段156Aの出
力のタイミング位相差データΔθH1 、シンボル周波数
成分量と、フィルタリング手段156Bの出力のタイミ
ング位相差データΔθH2 、シンボル周波数成分量を用
いて、時間遅延設定信号t1i 、t2i を出力する。す
なわち、この実施の形態3の時間遅延差算出手段141
では、式(24)のTθ´の代わりに、THθ=ΔθH1
−ΔθH2 を代入することで時間遅延差τが求められ、
フィルタリング手段156Aの出力のシンボル周波数成
分量と、フィルタリング手段156Bの出力のシンボル
周波数成分量が、共に時間遅延測定用しきい値を越えた
場合のみ、τを有効な値として平均化に用い、平均化さ
れた値からt1i 、t2i を求める。t1i 、t2i が
出力されたら、実施の形態1と同様に時間遅延手段60
A、60Bでt1i 、t2i を用いた時間遅延差を吸収
するような制御が行われる。
測定用に固定クロックで動作する位相検出手段62C、
62Dと、フィルタリング手段156A、156Bを設
けて時間遅延差を測定するため、タイミング位相制御動
作と無関係に、タイミング位相差データΔθH1 、Δθ
H2 と、各シンボル周波数成分量を時間遅延差を求める
ことができる。また、実施の形態2のようにタイミング
位相制御毎に各積分型フィルタの同相積分データ、直交
積分データが「0」リセットされないため、実施の形態
2より精度よく時間遅延差を測定することができる。
バーシティ方式を用いた場合に生じる、各検波手段2
A、2Bにおける時間遅延差を実施の形態2より高精度
で求めることができ、時間遅延差を吸収することで、時
間遅延差によって生じるビット誤り率特性や、同期特性
の劣化を防ぐことができる。また、タイミング再生手段
5Cは実施の形態2と同様、ダイバーシティ手段出力を
用いないで、サンプリング回路3A、3Bの出力の2つ
のベースバンド受信位相データを用いて動作するため、
ダイバーシティ手段4がどのような方式(選択合成、等
利得合成、最大比合成等)でも対処できる。
手段62A、62Bは、実施の形態1と同様にベースバ
ンド受信位相データから、シンボル周波数成分を、ラン
ダムパターン、プリアンブルパターン問わず効率良く抽
出することができる。積分合成フィルタリング手段15
5は、各ブランチ毎に独立して周波数変換手段72、シ
ンボル合成手段73、積分型フィルタリング手段74B
を設け、各積分型フィルタリング手段74Bの出力を直
交・同相の各成分毎に合成してタイミング位相差データ
と、シンボル周波数成分量を求めるため、ダイバーシテ
ィ効果を実現し、フェージングや雑音などに強いタイミ
ング再生手段5Cを実現できる。また位相制御量決定手
段65Aでは、この合成されたシンボル周波数成分量か
ら回線断を検出し、回線断時は実施の形態1と同様に予
測制御を行うことで、回線断中もタイミング同期を維持
することができる。
ランダムパターン、プリアンブルパターン問わず高速な
位相引き込み特性と、定常時の低ジッタ特性を実現し、
また回線断が生じるような劣悪な回線状況でもタイミン
グ同期を維持することができる。またタイミング再生手
段5Cを構成する各手段は、簡単なディジタル回路で実
現できるため、タイミング再生手段5Cは、LSI化が
容易なディジタル回路で実現できる。
ィ受信装置のブランチの数はK=2としたが、Kは2以
上の自然数なら幾つであってもよい。この場合ダイバー
シティ受信装置は、K個のアンテナで受信し、K個の受
信信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号に変換し
て出力し、K個の受信信号電力を出力するK個の検波手
段と、K個の時間遅延を吸収する時間遅延t1i 〜tK
i が与えられるK個の時間遅延手段と、4倍再生クロッ
クで動作し、K個のベースバンド受信位相データ系列Y
i を出力するK個のサンプリング手段と、4倍固定クロ
ックで動作し、K個の非同期ベースバンド受信位相デー
タ系列Qi を出力するK個のサンプリング手段と、K個
のベースバンド受信位相データ系列Yi と、K個の受信
信号電力を用いて判定データ系列を出力するダイバーシ
ティ手段と、タイミング再生手段、ナイキスト点抽出手
段で構成される。
で動作するK個の位相検出手段、K個のフィルタリング
手段と、4倍再生クロックで動作するK個の位相検出手
段、K個の周波数変換手段、K個のシンボル合成手段、
K個の積分型フィルタリング手段、K個のシンボル周波
数成分量算出手段と、位相差算出手段、合成シンボル周
波数成分算出手段、位相制御量決定手段、位相制御手
段、タイミング位相制御間隔設定手段で構成される。
シティ受信装置は、π/4シフトQPSK変調方式、Q
PSK変調方式、BPSK変調方式などの各PSK変調
方式や、PSK変調方式以外の変調方式で、受信信号の
位相変動に周期性がありその周期にタイミング位相を同
期させて情報データを抽出する変調方式であれば、どの
ような変調方式に対しても適用可能である。
イバーシティ方式によるダイバーシティ通信装置であ
る。ダイバーシティ方式は、選択合成ダイバーシティ方
式、等利得合成ダイバーシティ方式、最大比合成ダイバ
ーシティ方式など、どの方式にも対応可能である。タイ
ミング再生手段は、オーバーサンプル4のπ/4シフト
QPSK変調されたベースバンド受信位相データを用い
る。また実施の形態4では、タイミング再生手段のフィ
ルタリング手段にランダムウォークフィルタリング手段
を用いないで、高速タイミング位相引込み特性と、低ジ
ッタ特性を実現する。
41は、この発明によるタイミング再生手段5Dと、こ
のタイミング再生手段5Dを含むダイバーシティ通信装
置の実施の形態4の構成を示す。図中4Aはダイバーシ
ティ手段であり、タイミング再生手段5D中、165は
シンボル周波数成分合成フィルタリング手段である。ま
た、図3との対応部分に同一符号を付した図42は、こ
の実施の形態のシンボル周波数成分合成フィルタリング
手段165の構成を示す。図中165aはブランチ1側
の重み付け係数W1 入力端子、165bは偶数系列合成
シンボル周波数成分データ2入力端子、165cは奇数
系列合成シンボル周波数成分データ2入力端子、165
dはブランチ2側の重み付け係数W2 入力端子、166
A、166B、166C、166Dは乗算器、167
A、167Bは加算器である。
明する。初めに実施の形態4の全体の動作について説明
する。実施の形態2と同様に検波手段2A、時間遅延手
段60A、サンプリング手段3Aによって、ブランチ1
の4倍オーバーサンプルのベースバンド受信位相データ
1と、ブランチ1の受信信号電力を得る。また検波手段
2B、時間遅延手段60B、サンプリング手段3Bによ
って、ブランチ2の4倍オーバーサンプルのベースバン
ド受信位相データ2と、ブランチ2の受信信号電力を得
る。ベースバンド位相データの分解能は5ビットであ
る。
手段3A、3Bの出力のベースバンド受信位相データ
と、検波手段2A、2Bからの各ブランチの受信信号電
力を用いて、選択合成ダイバーシティ方式、等利得合成
ダイバーシティ方式、最大比合成ダイバーシティ方式等
による信号合成処理を行って、合成したベースバンド受
信位相データ系列を出力する。またブランチ1の受信信
号電力を用いて、ベースバンド受信位相データ1の確か
らしさを係数W1 で出力する。同様にブランチ2の受信
信号電力を用いて、ベースバンド受信位相データ2の確
からしさを係数W2 で出力する。W1 、W2 の各係数は
値が大きい程、その時のベースバンド受信位相データが
確からしいことを示す。W1 、W2 の各係数は、各受信
信号電力を用いなくても、各ブランチのベースバンド受
信位相データの確からしさが判る情報なら何を用いても
よい。
手段3Cは、時間遅延手段60Aの出力の受信位相デー
タを、受信機の発振器を分周して生成される4倍オーバ
ーサンプルの固定クロックを用いてサンプリングし、ナ
イキスト点に同期しない4倍オーバーサンプルの非同期
ベースバンド受信位相データ1を出力する。サンプリン
グ手段3Dも同様に、時間遅延手段60Bの出力の受信
位相データを、受信機の発振器を分周して生成される4
倍オーバーサンプルの固定クロックを用いてサンプリン
グし、ナイキスト点に同期しない4倍オーバーサンプル
の非同期ベースバンド受信位相データ2を出力する。
手段3A、3Bの出力のベースバンド受信位相データ
と、ダイバーシティ手段出力の係数W1 、W2 を用い
て、タイミング再生を行い、実施の形態1と同様にサン
プリング手段3A、3Bにおいて、ナイキスト点位置の
ベースバンド受信位相データをサンプルするように4倍
再生クロック位相を制御する。またダイバーシティ手段
4Aの出力の合成されたベースバンド受信位相データか
ら、ナイキスト点データを抽出するための再生クロック
を出力する。さらにタイミング再生手段5Dは、実施の
形態3と同様にサンプリング手段3C、3Dからの非同
期ベースバンド受信位相データを用いて、検波手段2
A、2Bの入出力時間遅延差を算出し、時間遅延差を吸
収するような時間遅延設定信号t1i 、t2i を出力す
る。
と同様に、タイミング再生手段5Dの再生クロックでダ
イバーシティ手段4Aの出力からナイキスト点データを
抽出して出力する。時間遅延手段60A、60Bは、実
施の形態1と同様に、時間遅延が算出されたら時間遅延
設定信号t1i 、t2i の値に応じてシフトレジスタの
値を1〜mx段にそれぞれ設定し、時間遅延差を吸収す
る。
5Dの動作について説明する。実施の形態3と同様、サ
ンプリング手段3Aの出力の4倍オーバーサンプルベー
スバンド受信位相データは、位相検出手段62Aに入力
される。位相検出手段62Aは偶数系列合成シンボル周
波数成分データ1と、奇数系列合成シンボル周波数成分
データ1を出力する。同様にサンプリング手段3Bの出
力の4倍オーバーサンプルベースバンド受信位相データ
は、位相検出手段62Bに入力される。位相検出手段6
2Bは偶数系列合成シンボル周波数成分データ2と、奇
数系列合成シンボル周波数成分データ2を出力する。
段165は、位相検出手段62Aの出力の偶数系列合成
シンボル周波数成分データ1、奇数系列合成シンボル周
波数成分データ1と、位相検出手段62Bの出力の偶数
系列合成シンボル周波数成分データ2、奇数系列合成シ
ンボル周波数成分データ2と、ダイバーシティ手段5A
の出力の係数W1 、W2 を用いてタイミング位相差デー
タと、シンボル周波数成分量を求める。
段165の動作を、図42を用いて説明する。図42に
おいて、入力端子63bからの偶数系列合成シンボル周
波数成分データ1と、入力端子63cからの奇数系列合
成シンボル周波数成分データ1は、それぞれ乗算器16
6A、166Bで、入力端子165aから入力されるブ
ランチ1の受信位相データの信頼度を表す係数W1 と乗
算される。同様に、入力端子165bからの偶数系列合
成シンボル周波数成分データ2と、入力端子165cか
らの奇数系列合成シンボル周波数成分データ2は、それ
ぞれ乗算器166C、166Dで、入力端子165dか
ら入力されるブランチ2の受信位相データの信頼度を表
す係数W2 と乗算される。加算器167Aは、乗算器1
66Aの出力と乗算器166Cの出力を加算し、総合偶
数系列シンボル周波数成分データとして出力する。加算
器167Bは、乗算器166Bの出力と乗算器166D
の出力を加算し、総合奇数系列シンボル周波数成分デー
タとして出力する。
タリング手段165の動作を図43を用いて説明する。
ブランチ1側の位相検出手段62Aの出力を図43
(A)に示し、ブランチ1側のW1 を図43(B)に示
し、ブランチ2側の位相検出手段62Bの出力を図43
(C)に示し、ブランチ2側のW2 を図43(D)に示
した場合、加算器167Bの出力の総合奇数系列シンボ
ル周波数成分データは図43(E)の点線、加算器16
7Aの出力の総合偶数系列シンボル周波数成分データは
図43(E)の実線のようになる。但し、図43
(A)、図43(C)の実線は各比較器出力の偶数系列
合成シンボル周波数成分データ、図43(A)、図43
(C)の点線は各比較器出力の奇数系列合成シンボル周
波数成分データである。また、図中の時間軸方向の目盛
りはシンボル周期単位であり、Tはシンボル周期であ
る。
(A)、図43(C))の偶数系列合成シンボル周波数
成分データと、奇数系列合成シンボル周波数成分データ
が、本来シンボル周期Tで綺麗な正弦波をそれぞれ描く
ところ、雑音やフェージングの影響を受けて、部分的に
歪んでしまっている場合の動作である。また、偶数系列
合成シンボル周波数成分データと、奇数系列合成シンボ
ル周波数成分データが歪んでしまう場所では、係数W
1 、W2 は、受信信号の信頼性が低いことを示す小さな
値を示す。
(図43(A))は、係数W1 の値が落ち込む時間T〜
2Tと、時間4T付近で歪み、またブランチ2側の位相
検出手段62Bの出力(図43(C))は、係数W2 の
値が落ち込む時間0、3T、5T〜6Tで歪む。このよ
うに、ブランチ1側の位相検出手段62Aの出力(図4
3(A))と、ブランチ2側の位相検出手段62Bの出
力が部分的に歪んでいる場合でも、両者を合成すること
で歪みを軽減することができる。図43(E)は係数W
1 、W2 の重み付けを行わず、単純に図43(A)と図
43(C)を加算した場合の総合偶数系列シンボル周波
数成分データと、総合奇数系列シンボル周波数成分デー
タを示しているが、図43(A)、図43(C)の各出
力と比較して歪みが軽減され、シンボル周波数成分が十
分存在していることが判る。図43(A)、図43
(C)の各出力に係数W1 、W2 の重み付けを行ってか
ら加算した場合は、更に歪みが軽減され、綺麗なシンボ
ル周波数成分が得られる。
タリング手段165は、係数W1 、W2 の重み付けを行
わずに加算するだけでも、ダイバーシティ効果が得られ
るため、係数W1 、W2 のデータを用いなくても良い。
この場合、生成されるシンボル周波数成分の精度は、係
数W1 、W2 のデータを用いた場合の精度より多少劣る
が、図42において、入力端子165a、165d、乗
算器166A〜165Dが不要となるため、回路規模の
縮小が図れる。またこの場合、加算器167Aは偶数系
列合成シンボル周波数成分データ1と、偶数系列合成シ
ンボル周波数成分データ2を加算し、加算器167Bは
奇数系列合成シンボル周波数成分データ1と、奇数系列
合成シンボル周波数成分データ2を加算するだけで良
い。
2は、加算器167Aの出力の総合偶数系列シンボル周
波数成分データと、加算器167Bの出力の総合奇数系
列シンボル周波数成分データを用いて、複素直流成分デ
ータを出力する。また実施の形態1と同様に、シンボル
合成手段73は、複素直流成分を1シンボル毎に合成
し、シンボル同相成分とシンボル直交成分を出力し、積
分型フィルタリング手段74は、シンボル同相成分とシ
ンボル直交成分をフィルタリングし、同相積分データと
直交積分データを出力する。実施の形態1と同様に、位
相差算出手段75は、直交積分データと同相積分データ
からタイミング位相差データを算出し、その算出結果を
出力端子63hから出力し、シンボル周波数成分量算出
手段76は、同相積分データと直交積分データを用い
て、シンボル周波数成分量を算出して出力端子63iか
ら出力する。
成フィルタリング手段165から出力されるタイミング
位相差と、シンボル周波数成分量は、位相制御量決定手
段64Aに入力され、実施の形態3と同じ要領で位相制
御データを決定し、タイミング位相制御間隔設定手段6
4で設定される時間間隔で、位相制御データが位相制御
手段66に入力される。位相制御手段66は、実施の形
態1と同じように位相制御データを用いてクロック位相
を制御し、位相制御完了信号と再生クロック、4倍再生
クロックを出力する。
形態3と同様であり、位相検出手段62C、62D、フ
ィルタリング手段156A、156B、時間遅延差測定
手段141によって、t1i 、t2i が出力され、実施
の形態1と同様に時間遅延手段60A、60Bでt1
i 、t2i を用いた時間遅延差を吸収するような制御が
行われる。このように、実施の形態4も実施の形態3と
同様に、時間遅延差測定用に固定クロックで動作する位
相検出手段62C、62Dと、フィルタリング手段15
6A、156Bを設けて時間遅延差を測定するため、タ
イミング位相制御動作と無関係に、タイミング位相差デ
ータΔθH1 、ΔθH2 と、各シンボル周波数成分量を
時間遅延差を求めることができる。
相制御毎に各積分型フィルタの同相積分データ、直交積
分データが「0」リセットされないため、実施の形態2
より精度よく時間遅延差を測定することができる。さら
にサンプリング回路3A、3Bの出力の2つのベースバ
ンド受信位相データを用いてタイミング位相差データ
と、シンボル周波数成分量を求める手段に、実施の形態
3では2個の位相検出手段と積分合成フィルタリング手
段155を用いていたのに対し、実施の形態4では、2
個の位相検出手段とシンボル周波数成分合成フィルタリ
ング手段165を用いている。積分合成フィルタリング
手段155と、シンボル周波数成分合成フィルタリング
手段165を比較すると、両者ともダイバーシティ効果
を実現しているが、図36と図42を比較して判るよう
に、シンボル周波数成分合成フィルタリング手段165
の回路規模は、積分合成フィルタリング手段155の1
/2程度であるため、実施の形態4のほうが実施の形態
3より回路規模は小さくなる。
バーシティ方式を用いた場合に生じる、各検波手段にお
ける時間遅延差を実施の形態2より高精度で求めること
ができ、時間遅延差を吸収することで、時間遅延差によ
って生じるビット誤り率特性や、同期特性の劣化を防ぐ
ことができる。またタイミング再生手段5Dは、ダイバ
ーシティ手段4Aがどのような方式(選択合成、等利得
合成、最大比合成など)でも対処できる。
手段62A、62Bは、実施の形態1と同様にベースバ
ンド受信位相データから、シンボル周波数成分を、ラン
ダムパターン、プリアンブルパターン問わず効率良く抽
出することができる。シンボル周波数成分合成フィルタ
リング手段165は、各ブランチからのシンボル周波数
成分を合成してから、実施の形態1のフィルタリング手
段と同様の動作によって、タイミング位相差データと、
シンボル周波数成分量を求めるため、回路規模の縮小を
図りつつダイバーシティ効果を実現している。このダイ
バーシティ効果により、実施の形態3と同様、フェージ
ングや雑音などに強いタイミング再生手段5Dを実現で
きる。また実施の形態3と同様、位相制御量決定手段6
4Aにより、回線断を検出し、回線断時は実施の形態1
と同様に予測制御を行うことで、回線断中もタイミング
同期を維持することができる。
ランダムパターン、プリアンブルパターン問わず高速な
位相引き込み特性と、定常時の低ジッタ特性を実現し、
また回線断が生じるような劣悪な回線状況でもタイミン
グ同期を維持することができる。またタイミング再生手
段5Dを構成する各手段は、簡単なディジタル回路で実
現できるため、タイミング再生手段5Dは、LSI化が
容易なディジタル回路で実現できる。
イバーシティ受信装置のブランチの数はK=2とした
が、Kは2以上の自然数なら幾つであってもよい。この
場合ダイバーシティ受信装置は、K個のアンテナで受信
し、K個の受信信号をそれぞれK個のベースバンド位相
信号に変換して出力し、K個の受信信号電力を出力する
K個の検波手段と、K個の時間遅延を吸収する時間遅延
t1i 〜tKi が与えられるK個の時間遅延手段と、4
倍再生クロックで動作し、K個のベースバンド受信位相
データ系列Yi を出力するK個のサンプリング手段と、
4倍固定クロックで動作し、K個の非同期ベースバンド
受信位相データ系列Qi を出力するK個のサンプリング
手段と、K個のベースバンド受信位相データ系列Yi
と、K個の受信信号電力を用いて判定データ系列とK個
の重み付け係数W1 〜WK とを出力するダイバーシティ
手段と、タイミング再生手段、ナイキスト点抽出手段で
構成される。またタイミング再生手段5Dは、固定クロ
ックで動作するK個の位相検出手段、K個のフィルタリ
ング手段と、4倍再生クロックで動作するK個の位相検
出手段、周波数変換手段、シンボル合成手段、積分型フ
ィルタリング手段、シンボル周波数成分量算出手段と、
位相差算出手段、位相制御量決定手段、位相制御手段、
タイミング位相制御間隔設定手段で構成される。
バーシティ受信装置においては、π/4シフトQPSK
変調方式、QPSK変調方式、BPSK変調方式などの
各PSK変調方式や、PSK変調方式以外の変調方式
で、受信信号の位相変動に周期性がありその周期にタイ
ミング位相を同期させて情報データを抽出する変調方式
であれば、どのような変調方式に対しても適用可能であ
る。
択合成ダイバーシティ方式によるダイバーシティ通信装
置である。タイミング再生手段は、オーバーサンプル4
のπ/4シフトQPSK変調されたベースバンド受信位
相データを用いる。図1との対応部分に同一符号を付し
た図44は、この発明によるタイミング再生手段5E
と、このタイミング再生手段5Eを含むダイバーシティ
通信装置の実施の形態5の構成を示す。図中63Cはフ
ィルタリング手段である。また図45は、この実施の形
態5のフィルタリング手段63Cの構成であり、74C
は積分型フィルタリング手段、76Bはシンボル周波数
成分量算出手段である。
6は、実施の形態5の積分型フィルタリング手段74C
の構成であり、図中168aはフィルタ動作停止用デー
タ入力端子、168はウェイトゲート作成手段である。
また図8との対応部分に同一符号を付した図47は、こ
の実施の形態5のシンボル周波数成分量算出手段76B
の構成であり、169は象限ビット削減手段、170は
比較器、171は減算器、172はセレクタ、169a
はフィルタ動作停止用データ出力端子である。
る。初めに、実施の形態5の全体動作について説明す
る。実施の形態1と同様に検波手段2A、時間遅延手段
60A、サンプリング手段3Aによって、ブランチ1の
4倍オーバーサンプルのベースバンド受信位相データ1
と、ブランチ1の受信信号電力を得る。また検波手段2
B、時間遅延手段60B、サンプリング手段3Bによっ
て、ブランチ2の4倍オーバーサンプルのベースバンド
受信位相データ2と、ブランチ2の受信信号電力を得
る。ベースバンド位相データの分解能は5ビットであ
る。選択ダイバーシティ手段61は、実施の形態1と同
様にサンプリング手段3A、3Bの出力のベースバンド
受信位相データと、検波手段2A、2Bからの各ブラン
チの受信信号電力を用いて、選択合成ダイバーシティ方
式による信号処理を行い、選択したベースバンド受信位
相データ系列と、検波後選択信号を出力する。
同様、選択ダイバーシティ手段61の出力のベースバン
ド受信位相データ系列と、検波後選択信号を用いてタイ
ミング再生を行い、ナイキスト点位置のベースバンド受
信位相データをサンプルするように4倍再生クロック位
相を制御する。また選択ダイバーシティ手段61の出力
の合成されたベースバンド受信位相データから、ナイキ
スト点データを抽出するための再生クロックを出力す
る。さらにタイミング再生手段5Eは、実施の形態1と
同様の動作によって、検波手段2A、2Bの入出力時間
遅延差を算出し、時間遅延差を吸収するような時間遅延
設定信号t1i 、t2i を出力する。
と同様に、タイミング再生手段5Eの再生クロックで選
択ダイバーシティ手段61の出力からナイキスト点デー
タを抽出して出力する。時間遅延手段60A、60B
は、実施の形態1と同様に、時間遅延が算出されたら時
間遅延設定信号t1i 、t2i の値に応じてシフトレジ
スタの値を1〜mx段にそれぞれ設定し、時間遅延差を
吸収する。
手段5Eの動作について説明する。実施の形態1と同
様、選択ダイバーシティ手段61の出力の合成されたベ
ースバンド受信位相データは、位相検出手段62に入力
される。位相検出手段62は偶数系列合成シンボル周波
数成分データと、奇数系列合成シンボル周波数成分デー
タを出力する。フィルタリング手段63Cは、位相検出
手段62の出力の偶数系列合成シンボル周波数成分デー
タ、奇数系列合成シンボル周波数成分データを用いてタ
イミング位相差データ、シンボル周波数成分量、アップ
信号、ダウン信号を求め出力する。
5を用いて説明する。図45において、入力端子63b
からの偶数系列合成シンボル周波数成分データと、入力
端子63cからの奇数系列合成シンボル周波数成分デー
タは、周波数変換手段72に入力される。周波数変換手
段72は、実施の形態1と同じ動作を行って複素直流成
分データを出力する。また実施の形態1と同様に、シン
ボル合成手段73は、複素直流成分を1シンボル毎に合
成し、シンボル同相成分とシンボル直交成分を出力す
る。積分型フィルタリング手段74Cは、シンボル同相
成分とシンボル直交成分をフィルタリングし、同相積分
データと直交積分データを出力する。シンボル周波数成
分量算出手段76Bは、同相積分データと直交積分デー
タを用いてシンボル周波数成分量を算出し、出力端子6
3iから出力する。また積分型フィルタリング手段74
Cに、無限インパルス型フィルタリング動作を停止さ
せ、累積加算動作させる時間を示すフィルタ動作停止用
データを出力する。
作を、図47を用いて説明する。実施の形態1と同様
に、入力端子76aからの直交積分データを絶対値変換
したデータと、入力端子76bからの同相積分データを
絶対値変換したデータのうち、大きい値を示すデータが
セレクタ102から出力される。実施の形態1では、こ
のセレクタ102の出力に、タイミング位相差データに
よって求まる重み付け値を乗算することで、算出誤差の
ないシンボル周波数成分量を求めているが、この重み付
け値を乗算する手段は大きな回路規模を要する。そこで
この実施の形態5では、この重み付け値を乗算する手段
を廃止し、セレクタ102の出力をシンボル周波数成分
量とし、代わりにタイミング位相差データを用いて積分
型フィルタリング手段74Cの動作を制御することで、
実施の形態1より小さな回路規模でシンボル周波数成分
量の算出誤差を抑制している。
分型フィルタリング手段74C動作の制御を、図47、
図48を用いて説明する。実施の形態1で述べたよう
に、タイミング位相差データから、セレクタ102の出
力のシンボル周波数成分量の誤差を求めることができ
る。0〜2π[ラジアン]のデータ範囲を示すタイミン
グ位相差データΔθを、実施の形態1と同様、0〜31の
5ビットで表現し、本来のシンボル周波数成分量をAと
すると、Δθをπ/2[ラジアン]で除算した場合の余
剰、 mod(Δθ、π/2)と、セレクタ102の出力の
シンボル周波数成分量の関係は、図48の関係となる。
図48から判るように、セレクタ102の出力のシンボ
ル周波数成分量は、本来のシンボル周波数成分量Aより
大きな値を示すことはなく、 mod(Δθ、π/2)=4
の場合に、最もAから大きな誤差を示す値、「A× cos
(π/4)」を示す。
象限ビット削減手段169によって、 mod(Δθ、π/
2)に変換される。比較器170は、 mod(Δθ、π/
2)とπ/4(この実施の形態5では「4」に相当)を
比較し、 mod(Δθ、π/2)がπ/4より大きけれ
ば、減算器171でπ/2(この実施の形態では「8」
に相当)から mod(Δθ、π/2)を減算したデータ
を、それ以外は「 mod(Δθ、π/2)」を選択する信
号を出力する。セレクタ172は、この比較器170の
出力の信号を選択信号に用いてデータを選択し、選択し
たデータをフィルタ動作停止用データとして、出力端子
169aから出力する。従ってこの実施の形態5では、
mod(Δθ、π/2)とフィルタ動作停止用データの関
係は、図48に示されるようになる。
御が行われると、積分型フィルタリング手段74Cにお
いて、位相制御完了信号によって実施の形態1と同様、
セレクタ102の出力のシンボル周波数成分量が、同相
積分成分データにロードされ、「0」が直交積分成分デ
ータにロードされる。上記算出誤差によって、本来のシ
ンボル周波数成分量Aより小さな値を示すセレクタ10
2の出力のシンボル周波数成分量が、積分型フィルタリ
ング手段74Cに入力されるため、位相制御後のシンボ
ル周波数成分量は、位相制御前のシンボル周波数成分量
の cos(xπ/16)倍(但し、xはフィルタ動作停止用
データである)となり、x≠0を示す場合、シンボル周
波数成分量は位相制御時に失われることになる。
グ手段74Cは図46に示すように、シンボル周波数成
分量が無限インパルス応答切換えしきい値を越えたら、
レジスタ96A、96Bの各出力に、a(<0)を1シ
ンボル毎に乗算し、累積加算動作から無限インパルス型
フィルタリング動作に切り替わる。ところが実施の形態
1と異なり、実施の形態5ではシンボル周波数成分量が
無限インパルス応答切換えしきい値を越えた後でも、位
相制御時にシンボル周波数成分量が失われる場合は、失
われたシンボル周波数成分量に相当する無限インパルス
型フィルタの時定数だけ無限インパルス型フィルタリン
グ動作を停止し、累積加算動作を行う。
毎にシンボル周波数成分量の減少量cos(xπ/16)に
相当するaを用いた無限インパルス型フィルタの時定数
TW[シンボル]を算出し、位相制御毎にTW[シンボ
ル]だけaによる乗算を中止し、積分型フィルタリング
手段74Cを累積加算動作とすることで、位相制御時の
シンボル周波数成分量の損失を補う。そして、 cos(x
π/16)=aTWを満たすTWを算出すればよく、TWは
以下の式(25)で求まる。 TW= loga (xπ/16) ……(25) 例えば、a=0.98とした場合のTWは、図48に示す値
となる。
において、入力端子168aから入力されるフィルタ動
作停止用データxは、ウェイトゲート作成手段168に
入力される。ウェイトゲート作成手段168では、フィ
ルタ動作停止用データxからTWが算出され、図49に
示すように位相制御後に論理「1」をTW[シンボル]
間出力するようなゲート信号を生成する。セレクタ99
は、ウェイトゲート作成手段168の出力が論理「1」
を示したら、「1」を出力し、再びウェイトゲート作成
手段168の出力が論理「0」を示したら、「a」を出
力する。以上の動作によって、積分型フィルタリング手
段74Cは、累積加算動作と無限インパルス型フィルタ
リング動作を切り替えていく。なおxからTWへの変換
はROMを用いるようになされている。例えばa=0.98
の場合、図48に示すフィルタ動作停止用データ「0、
1、2、3、4」に対して、「0、1、4、9、17」の
各TWに変換するROMを作成すれば良い。
ンパルス応答切換えしきい値を十分越えている状態にお
いて、初めタイミング位相差データ「13」を用いた位相
制御、次にタイミング位相差データ「30」を用いた位相
制御が行われた場合の積分型フィルタリング手段74C
の動作を示している。初め、シンボル周波数成分量算出
手段76Bは、タイミング位相差データ「13」からフィ
ルタ動作停止用データ「3」を求め、ウェイトゲート作
成手段168は、フィルタ動作停止用データ「3」から
「TW=9」を求め、9[シンボル]分論理「1」を示
す信号を出力する。9[シンボル]分の論理「1」の時
間、積分型フィルタリング手段74Cは累積加算動作を
行い、それ以降2回目の位相制御までの論理「0」の時
間、無限インパルス型フィルタリング動作を行う。次に
2回目の位相制御では、シンボル周波数成分量算出手段
76Bは、タイミング位相差データ「30」からフィルタ
動作停止用データ「2」を求め、ウェイトゲート作成手
段168は、フィルタ動作停止用データ「2」から「T
W=4」を求め、4[シンボル]分論理「1」を示す信
号を出力する。4[シンボル]分の論理「1」の時間、
積分型フィルタリング手段74Cは累積加算動作を行
い、それ以降の論理「0」出力時間は、無限インパルス
型フィルタリング動作を行う。
ング手段63Cは、積分型フィルタリング手段74C
を、無限インパルス型フィルタリング動作中に、位相制
御時に失われるシンボル周波数成分量に応じて、一時的
に累積加算動作に切換え、シンボル周波数成分量の損失
を補うため、回路規模の大きな重み付け手段103(図
8)を用いなくても、シンボル周波数成分量の算出誤差
による悪影響(ジッタ量の増加などの各同期特性の劣
化)を回避することができる。また位相差算出手段75
は、実施の形態1と同様に、直交積分データと同相積分
データからタイミング位相差データを算出し、その算出
結果を出力端子63hから出力する。また、ランダムウ
ォークフィルタリング手段77は、実施の形態1と同様
に動作し、アップ信号を出力端子63jから、ダウン信
号を出力端子63kから出力する。
3Cから出力されるタイミング位相差データ、シンボル
周波数成分量、アップ信号、ダウン信号は、位相制御量
決定手段65に入力され、実施の形態1と同じ要領で位
相制御データを決定し、タイミング位相制御間隔設定手
段64で設定される時間間隔で、位相制御データが位相
制御手段66に入力される。位相制御手段66は、実施
の形態1と同じように位相制御データを用いてクロック
位相を制御し、位相制御完了信号と再生クロック、4倍
再生クロックを出力する。
を測定する動作は、実施の形態1と同様であり、位相制
御量決定手段65の出力の位相制御データ、AFCアッ
プ信号、AFCダウン信号、回線断検出信号、周波数偏
差測定完了信号と、選択合成ダイバーシティ手段61の
出力の検波後選択信号を用いる時間遅延差算出手段67
によってt1i 、t2i が出力され、時間遅延手段60
A、60Bでt1i 、t2i を用いた時間遅延差を吸収
する制御が行われる。
形態1と同様に、検波後選択ダイバーシティ方式を用い
た場合に生じる各検波手段における時間遅延差を吸収
し、時間遅延差によって生じるビット誤り率特性や、同
期特性の劣化を防ぐことができるダイバーシティ受信装
置を実現する。またタイミング再生手段5Eにおける位
相検出手段62Aは、実施の形態1と同様にベースバン
ド受信位相データから、シンボル周波数成分を、ランダ
ムパターン、プリアンブルパターン問わず効率良く抽出
することができる。フィルタリング手段63Cは、実施
の形態1のフィルタリング手段より小さな回路規模で、
シンボル周波数成分量の算出誤差による悪影響を回避し
ながら、タイミング位相差データと、シンボル周波数成
分量を精度よく求めることができる。また実施の形態1
と同様、位相制御量決定手段65により、回線断を検出
し、回線断時は予測制御を行うことで、回線断中もタイ
ミング同期を維持することができる。
ランダムパターン、プリアンブルパターン問わず高速な
位相引き込み特性と、定常時の低ジッタ特性を実現し、
また回線断が生じるような劣悪な回線状況でもタイミン
グ同期を維持することができる。また上記各検波手段に
おける時間遅延差を算出することができる。タイミング
再生手段5Eを構成する各手段は、簡単なディジタル回
路で実現できるため、タイミング再生手段5Eは、LS
I化が容易なディジタル回路で実現できる。
イバーシティ受信装置のブランチの数はK=2とした
が、Kは2以上の自然数なら幾つであっても良い。この
場合ダイバーシティ受信装置は、K個のアンテナで受信
し、K個の受信信号をそれぞれK個のベースバンド位相
信号に変換して出力し、K個の受信信号電力を出力する
K個の検波手段と、K個の時間遅延を吸収する時間遅延
t1i 〜tKi が与えられるK個の時間遅延手段と、4
倍再生クロックで動作し、K個のベースバンド受信位相
データ系列Yi を出力するK個のサンプリング手段と、
K個のベースバンド受信位相データ系列Yi のうち、最
も受信信号電力の強い値を選択して出力し、同時にどの
ブランチ(1〜K)を選択したかを示す検波後選択信号
を出力する選択合成ダイバーシティ手段と、タイミング
再生手段、ナイキスト点抽出手段で構成される。またタ
イミング再生手段の時間遅延差算出手段はどのブランチ
(1〜k)を選択したかを示す検波後選択信号と、位相
制御データを用いてK個の時間遅延を吸収する時間遅延
t1i 〜tKi を出力する。
バーシティ受信装置では、π/4シフトQPSK変調方
式、QPSK変調方式、BPSK変調方式などの各PS
K変調方式や、PSK変調方式以外の変調方式で、受信
信号の位相変動に周期性がありその周期にタイミング位
相を同期させて情報データを抽出する変調方式であれ
ば、どのような変調方式に対しても適用可能である。
SK信号を、X(Xは4以上の自然数)倍オーバーサン
プリングして得た受信位相データ系列Yi (iは2以上
の自然数)から、簡単な加減算を含む信号処理で、キャ
リア周波数偏差に影響されないj個のシンボル周波数成
分を含むデータ系列を抽出することができ、またj個の
シンボル周波数成分を含むデータ系列を合成すること
で、ラジアン表示でπ/4の位相差のある、S/N比が
良く、キャリア周波数偏差に影響されないシンボル周波
数成分を含む、2つのデータ系列が得られ、さらに2つ
のシンボル周波数成分を含むデータ系列をタイミング再
生に用いることで、雑音に強く、キャリア周波数偏差に
影響されないタイミング再生手段を実現できる。
π/4の位相差のある2つのシンボル周波数成分を含む
データ系列を、1つの複素直流成分に周波数変換するこ
とで、S/N比が向上し、DC成分を、積分型フィルタ
リング手段でローパスフィルタリングすることで、シン
ボル周波数成分量とタイミング位相差が得られ、タイミ
ング位相差を打ち消す位相制御時に、積分型フィルタリ
ング手段の直交積分データを零にリセットし、同相積分
データにシンボル周波数成分量をセットすることで、積
分型フィルタに蓄積されたシンボル周波数成分を保持し
ながら、シンボルクロック位相をナイキスト点に同期さ
せることが可能となり、高速引込み特性と、定常時の低
ジッタ特性を有するフィードバック型のタイミング再生
手段を実現できる。
簡単な累積加算を含む信号処理で、オーバーフローを起
こさずに、シンボル周波数成分を高速に蓄積することが
可能な積分型フィルタリング手段を有するタイミング再
生手段を実現できる。
シンボル周波数成分蓄積後は、無限インパルス応答型フ
ィルタでフィルタリングすることで、良好な位相追随性
を示す積分型フィルタリング手段を有するタイミング再
生手段を実現できる。
シンボル周波数成分量算出手段を、直交積分データと同
相積分データを用いた、比較器とセレクタで構成される
簡単な信号処理で実現し得るタイミング再生手段を実現
できる。
タイミング位相差データを用いた簡単な手段で求まるシ
ンボル数だけ、無限インパルス型フィルタリング手段に
よる動作を停止し、累積加算動作を行うことにより、シ
ンボル周波数成分量の算出誤差による、タイミング位相
制御時におけるフィルタのシンボル周波数成分量の減少
をなくし、上述に比して一段とクロックのジッタ量が低
減できるタイミング再生手段を実現できる。
クロック位相引込み時だけ短い時定数の積分型フィルタ
リング手段を用い、定常時はアップダウンカウンタを含
む簡単な手段で構成可能なランダムウオークフィルタ手
段で動作するため、小さなハードウェア規模で、フィー
ドバック型のタイミング再生手段が得られ、またランダ
ムウオークフィルタは、S/Nの良いシンボル直交成分
信号の符号ビットを用いて動作するため、従来のランダ
ムウオークフィルタを用いたタイミング再生方式より、
クロック位相追随性とジッタ特性を向上し得るタイミン
グ再生手段を実現できる。
位相制御データを用いて送受信のクロック原振周波数偏
差を測定し、回線断が生じたら、測定した値を用いてク
ロック原振周波数偏差による位相変動にシンボルクロッ
クを追随させことで、回線断が生じるような劣悪な条件
下でも、クロック同期を維持することが可能なタイミン
グ再生手段を実現できる。
位相制御データを用いた、累積加算動作を含む簡単な信
号処理で、高精度にクロック原振周波数偏差を測定する
クロック原振周波数偏差測定手段を有するタイミング再
生手段を実現できる。
タイミング位相制御間隔設定信号の周期を、タイミング
位相引き込み時と定常時で可変にすることで、上述より
更に高速なタイミング位相引き込みと、低ジッタ特性を
両立できるタイミング再生手段を実現できる。
ド位相信号の各時間遅延差を、タイミング再生手段で算
出し、K個の時間遅延手段で、ベースバンド位相信号の
時間遅延差を零にすることで、群遅延差の大きいフィル
タを用いた場合に生じるビット誤り率特性と、タイミン
グ同期特性の劣化が生じないダイバーシティ通信装置を
実現できる。
K個の位相検出手段とランダムウォークフィルタリング
手段を有するK個のフィルタリング手段で得られるK個
のタイミング位相差データ、K個のアップ信号、K個の
ダウン信号の中で、最もシンボル周波数成分量が大きい
タイミング位相差データ、アップ信号、ダウン信号を選
択し、タイミング位相制御に用いることで、信頼性の高
いデータでタイミング再生を行うことができ、引込み特
性とジッタ特性の向上が図れる。また、K個のベースバ
ンド位相信号の時間遅延差を、加減算を含む簡単な信号
処理で、高精度に測定可能な時間遅延差測定手段を有す
るダイバーシティ通信装置を実現できる。
手段用にK個の非同期サンプリング手段を設け、K個の
非同期受信位相データ系列を用いてベースバンド位相信
号の各時間遅延差を測定するため、タイミング再生手段
によるクロック位相制御に影響されずに測定可能であ
り、上述より高速にベースバンド位相信号の各時間遅延
差を高精度で測定できるダイバーシティ通信装置を実現
できる。
K個の位相検出手段、K個の周波数変換手段、K個のシ
ンボル合成手段と、K個の積分型フィルタリング手段か
ら得られるK個の直交積分データと、K個の同相積分デ
ータを合成してタイミング位相差を算出し、タイミング
位相制御に用いることで、S/Nの高いデータでタイミ
ング再生を行うことができ、上述より引込み特性とジッ
タ特性の向上が図れる。またK個のベースバンド位相信
号の時間遅延差を、加減算を含む簡単な信号処理で得ら
れるダイバーシティ通信装置を実現できる。
K個の偶数系列合成シンボル周波数成分データを全て加
算し、またK個の奇数系列合成シンボル周波数成分デー
タを全て加算し、各加算した2つの値を1個の周波数変
換手段、1個のシンボル合成手段と、1個の積分型フィ
ルタリング手段を経て、タイミング位相差データを算出
しタイミング位相制御に用いることで、上述のタイミン
グ再生手段よりハードウェア規模を縮小できるダイバー
シティ通信装置を実現できる。
選択合成ダイバーシティ手段出力の判定データ系列を用
いて、K個のベースバンド位相信号の各時間遅延差をタ
イミング再生手段で算出し、K個の時間遅延手段で、ベ
ースバンド位相信号の時間遅延差を零にすることで、群
遅延差の大きいフィルタを用いた場合に生じるビット誤
り率特性と、タイミング同期特性の劣化が生じない検波
後選択のダイバーシティ通信装置を実現できる。
K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を累積加算を
含む簡単な信号処理で得られるダイバーシティ通信装置
を実現できる。
ーシティ通信装置の実施の形態1の全体構成を示すブロ
ック図である。
手段の構成を示すブロック図である。
リング手段の構成を示すブロック図である。
量決定手段の構成を示すブロック図である。
差算出手段の構成を示すブロック図である。
ィルタリング手段の構成を示すブロック図である。
ウォークフィルタリング手段の構成を示すブロック図で
ある。
周波数成分量算出手段の構成を示すブロック図である。
出手段の構成を示すブロック図である。
ク原振周波数偏差測定手段の構成を示すブロック図であ
る。
明に供するタイミングチャートである。
出手段の構成を示すブロック図である。
トの場合の算出内容の説明に供する図表である。
タイミングチャートである。
説明に供するタイミングチャートである。
タイミングチャートである。
変換手段とシンボル合成手段の動作の説明に供するタイ
ミングチャートである。
フィルタリング手段の動作の説明に供するタイミングチ
ャートである。
フィルタリング手段の出力とタイミング位相差の説明に
供する特性線図である。
ル周波数成分量算出手段の重み付け値の算出内容の説明
に供する図表である。
算出手段の動作の説明に供するタイミングチャートであ
る。
算出手段の位相データの非線形変換内容の説明に供する
図表である。
算出手段出力の算出誤差の説明に供する略線図である。
ク原振周波数偏差測定手段の累積加算出力を特性曲線図
である。
ク原振周波数偏差測定手段の動作の説明に供するタイミ
ングチャートである。
延差算出手段の動作の説明に供するタイミングチャート
である。
バーシティ通信装置の実施の形態2の全体構成を示すブ
ロック図である。
遅延差測定手段の構成を示すブロック図である。
ルタリング手段の構成を示すブロック図である。
型フィルタリング手段の構成を示すブロック図である。
ルタ出力選択手段の構成を示すブロック図である。
ティ通信装置の動作の説明に供するタイミングチャート
である。
作の説明に供する特性図である。
ング手段の動作の説明に供する特性図である。
バーシティ通信装置の実施の形態3の全体構成を示すブ
ロック図である。
合成フィルタリング手段の構成を示すブロック図であ
る。
る位相制御量決定手段の構成を示すブロック図である。
ける動作の説明に供する特性図である。
ルタリング手段の各出力と時間遅延差との関係を示す特
性図である。
ルタリング手段の構成を示すブロック図である。
バーシティ通信装置の実施の形態4の全体構成を示すブ
ロック図である。
ボル周波数成分合成フィルタリング手段の構成を示すブ
ロック図である。
ボル周波数成分合成フィルタリング手段の動作の説明に
供するタイミングチャートである。
バーシティ通信装置の実施の形態5の全体構成を示すブ
ロック図である。
ルタリング手段の構成を示すブロック図である。
型フィルタリング手段の構成を示すブロック図である。
ボル周波数成分量算出手段の構成を示すブロック図であ
る。
るフィルタ動作停止用データとフィルタ動作停止時間と
の関係を示す図表である。
の説明に供するタイミングチャートである。
ィ通信装置の全体構成を示すブロック図である。
引込み用位相検出手段の構成を示すブロック図である。
引込み用フィルタリング手段の構成を示すブロック図で
ある。
時用位相検出手段の構成を示すブロック図である。
ロクロス検出手段の構成を示すブロック図である。
時用フィルタリング手段の構成を示す成ブロック図であ
る。
制御選択手段の構成を示すブロック図である。
制御手段の構成を示すブロック図である。
ティ通信装置の全体の動作を示すタイミングチャートで
ある。
ティ通信装置における送信データのマッピングの説明に
供する略線図である。
ティ通信装置における送信データのバーストフォーマッ
トを示した略線図である。
ティ通信装置における初期引込み動作の説明に供するタ
イミングチャートである。
におけるROM変換内容を示す特性曲線図である。
ロクロス検出手段の動作の説明に供する略線図である。
ロクロス信号合成手段の入出力を示す図表である。
作の説明に供するタイミングチャートである。
明に供するタイミングチャートである。
作の説明に供するタイミングチャートである。
段 6 ナイキスト点抽出手段 60A、60B 時間遅延手段 61 選択合成ダイバーシティ手段 62、62A、62B、62C、62D 位相検出手段 63、63A、63B、63C、156A、156B
フィルタリング手段 64 タイミング位相制御間隔設定手段 65、65A 位相制御量決定手段 66、66A 位相制御手段 67 時間遅延差算出手段 68 位相差分手段 69A、69B、69C、69D 位相変動量算出手段 70 奇数サンプル合成手段 71 偶数サンプル合成手段 72、157A、157B 周波数変換手段 73、158A、158B シンボル合成手段 74、74A、74B、159A、159B 積分型フ
ィルタリング手段 75、162 位相差算出手段 76 シンボル周波数成分量算出手段 77 ランダムウォークフィルタリング手段 140 フィルタ出力選択手段 141 時間遅延差測定手段 155 積分合成フィルタリング手段 160A、160B シンボル周波数成分量算出手段 161 積分値合成手段 163 合成シンボル周波数成分量算出手段 165 シンボル周波数成分合成フィルタリング手段
Claims (23)
- 【請求項1】受信PSK信号をX(Xは4以上の自然
数)倍オーバーサンプリングして得た受信位相データ系
列Yi (iは2以上の自然数)に対して、1サンプル前
後の各位相データの差分データ系列Zi1(=Yi −Y
i-1 )から、j(jは4以上の自然数)サンプル前後の
各位相データの差分データ系列Zij(=Yi −Yi-j )
までの、合計j個の差分データ系列を出力する位相差分
手段と、 前記j個の各差分データ系列Zi1〜Zijに対して、差分
データ範囲をラジアン表示で±2πから±πの範囲に変
換してから絶対値を求めて、j個のシンボル周波数成分
を含む各位相変動データ系列Wi1〜Wijの内最低1つを
出力する位相変動量算出手段と、 前記位相変動量算出手段から出力される各位相変動デー
タ系列の内、jが偶数番目の前記各位相変動データ系列
に対して、前記偶数番目の各位相変動データ系列に含ま
れるシンボル周波数成分の位相を一致させるように遅延
させてから合成し、合成した信号を偶数系列合成シンボ
ル周波数成分データとして出力する偶数サンプル合成手
段と、 前記位相変動量算出手段から出力される各位相変動デー
タ系列の内、jが奇数番目の前記各位相変動データ系列
に対して、前記奇数番目の各位相変動データ系列に含ま
れるシンボル周波数成分の位相を一致させるように遅延
させてから合成し、合成した信号を奇数系列合成シンボ
ル周波数成分データとして出力する奇数サンプル合成手
段とを有する位相検出手段を備えることを特徴とするタ
イミング再生手段。 - 【請求項2】偶数系列合成シンボル周波数成分データと
奇数系列合成シンボル周波数成分データとに基づき、ナ
イキスト点と受信機のシンボルクロックとのタイミング
位相差を算出し、またシンボル周波数成分量を算出する
フィルタリング手段と、 U(Uは1以上の自然数)シンボル周期の信号を、タイ
ミング位相制御間隔設定信号として出力するタイミング
位相制御間隔設定手段と、 前記タイミング位相制御間隔設定信号の周期で前記フィ
ルタリング手段出力のタイミング位相差データをラッチ
し、位相制御データとして出力する位相制御量決定手段
と、 受信機の原振クロックを分周してシンボルクロックとX
倍オーバーサンプルクロックとを出力し、前記位相制御
データが入力されたら、前記位相制御データでシンボル
クロック位相とX倍オーバーサンプルクロック位相とを
制御する位相制御手段とを備えることを特徴とする請求
項1に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項3】 フィルタリング手段は、 前記偶数系列合成シンボル周波数成分データに受信側の
複素シンボル周波数成分を乗算した値と、前記奇数系列
合成シンボル周波数成分データに前記複素シンボル周波
数成分よりπ/4遅延させた複素シンボル周波数成分を
乗算した値と、を加算して、複素直流成分を生成する周
波数変換手段と、 前記複素直流成分を直交成分と同相成分とでそれぞれ1
シンボル分合成し、1シンボル毎にシンボル直交成分信
号及びシンボル同相成分信号として出力するシンボル合
成手段と、 前記シンボル直交成分信号と前記シンボル同相成分信号
とを積分型フィルタでフィルタリングし、直交積分デー
タ及び同相積分データとして出力する積分型フィルタリ
ング手段と、 前記直交積分データと前記同相積分データとを用いて、
ナイキスト点と受信機のシンボルクロックとのタイミン
グ位相差を算出し、タイミング位相差データとして出力
する位相差算出手段と、 前記直交積分データと前記同相積分データとを用いて、
前記積分型フィルタで蓄積されたシンボル周波数成分量
を算出するシンボル周波数成分量算出手段とを有するこ
とを特徴とする請求項2に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項4】 位相制御手段は、 シンボルクロック位相及びX倍オーバーサンプルクロッ
ク位相を制御すると 同時に、前記積分型フィルタリング
手段の直交積分データを零にリセットし、同相積分デー
タに前記シンボル周波数成分量をセットすることを特徴
とする請求項3に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項5】積分型フィルタリング手段は、 前記シンボル直交成分信号と前記シンボル同相成分信号
とを、 前記シンボル周波数成分量が蓄積しきい値以下の場合
は、それぞれ累積加算して前記直交積分データ及び前記
同相積分データとして出力し、 前記シンボル周波数成分量が前記蓄積しきい値を越えた
場合は、前記各累積加算値をD(Dは2以上の自然数)
で除算して出力するリミッタ累積加算手段を備えること
を特徴とする請求項3に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項6】積分型フィルタリング手段は、 前記シンボル直交成分信号と前記シンボル同相成分信号
とを、前記シンボル周波数成分量が無限インパルス応答
切替えしきい値を越えるまでは、それぞれ累積加算し前
記直交積分データ及び前記同相積分データとして出力す
る累積加算手段と、 前記シンボル周波数成分量が前記無限インパルス応答切
替えしきい値を越えたら、前記シンボル直交成分信号と
前記シンボル同相成分信号とを、無限インパルス応答型
フィルタでフィルタリングする無限インパルス型フィル
タリング手段とを備えることを特徴とする請求項3に記
載のタイミング再生手段。 - 【請求項7】シンボル周波数成分量算出手段は、 前記直交積分データの絶対値と、前記同相積分データの
絶対値とのどちらか大きい方の値を前記シンボル周波数
成分量として出力する絶対値比較手段を備えることを特
徴とする請求項3に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項8】 無 限インパルス型フィルタリング手段は、 タイミング位相制御が行われたら、前記フィルタ動作停
止用データに基づいて設定される時間だけ、無限インパ
ルス型フィルタリング動作を停止し、シンボル直交成分
信号及びシンボル同相成分信号の累積加算動作をするフ
ィルタ動作停止手段を備えることを特徴とする請求項6
に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項9】フィルタリング手段は、 前記シンボル周波数成分量が定常状態認識用しきい値を
越えたら、前記シンボル直交成分信号の符号ビットを用
いて、フィルタ定数Nにセットされたアップダウンカウ
ンタをアップカウントあるいはダウンカウントし、前記
アップダウンカウンタの値が2Nになったら前記シンボ
ルクロック位相を進ませるアップ信号を、前記アップダ
ウンカウンタの値が0になったら前記シンボルクロック
位相を遅らせるダウン信号を出力し、前記アップ信号又
はダウン信号出力後は、再び前記アップダウンカウンタ
に前記フィルタ定数Nをセットするランダムウォークフ
ィルタリング手段を備えることを特徴とする請求項2に
記載のタイミング再生手段。 - 【請求項10】 位 相制御量決定手段は、 前記シンボル周波数成分量が、前記定常状態認識用しき
い値を越えたら、前記フィルタリング手段出力の前記タ
イミング位相差データを前記位相制御データに用いず、
前記アップ信号による前記シンボルクロック位相を進ま
せる命令が発生したら、前記シンボルクロック位相を進
ませる前記位相制御データを出力し、前記ダウン信号に
よる前記シンボルクロック位相を遅らせる命令が発生し
たら、前記シンボルクロック位相を遅らせる前記位相制
御データを出力する定常時位相制御手段を備えることを
特徴とする請求項2に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項11】位相制御量決定手段は、 前記シンボル周波数成分量が前記定常状態認識用しきい
値を越えたら、前記位相制御データを用いて送受信のク
ロック原振周波数偏差を測定し、測定が完了したら測定
完了を示す周波数偏差測定完了信号と、クロック周波数
偏差による±1ディジット分のクロック位相のずれが生
じるまでにかかるシンボル時間を、周波数偏差補正デー
タとして出力するクロック原振周波数偏差測定手段と、 前記周波数偏差補正データを用いて、前記シンボルクロ
ック位相を進ませるAFCアップ信号と、前記シンボル
クロック位相を遅らせるAFCダウン信号を出力する自
動周波数制御信号発生手段と、 前記シンボル周波数成分量が回線断状態認識用しきい値
以下となり、かつ前記周波数偏差測定完了信号が測定完
了を示した状態で、前記AFCアップ信号による前記シ
ンボルクロック位相を進ませる命令が発生したら、前記
シンボルクロック位相を進ませる前記位相制御データを
出力し、前記AFCダウン信号による前記シンボルクロ
ック位相を遅らせる命令が発生したら、前記シンボルク
ロック位相を遅らせる前記位相制御データを出力する信
号断時位相制御手段とを備えることを特徴とする請求項
2に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項12】クロック原振周波数偏差測定手段は、 前記クロック原振周波数偏差の測定開始と同時に、アッ
プカウンタを前記シンボルクロックで動作させ、前記ア
ップカウンタ値を測定時間データとして出力する測定時
間表示手段と、 前記位相制御データを累積加算し、累積位相制御データ
として出力する位相制御データ累積加算手段と、 前記累積位相制御データで、前記測定時間データを除算
する周波数偏差測定用除算手段と、 前記測定時間データが、周波数偏差測定用しきい値を越
えたら、前記アップカウンタをリセットし、前記周波数
偏差測定用除算手段出力の除算結果をラッチして、補正
データとして出力する補正データ出力手段と前記補正デ
ータを平均化し、前記周波数偏差補正データとして出力
する補正データ平均化手段とを備えることを特徴とする
請求項11に記載のタイミング再生手段。 - 【請求項13】タイミング位相制御間隔設定手段は、 前記タイミング位相制御間隔設定信号の周期をタイミン
グ位相引き込み時と定常時とで可変にする制御間隔設定
信号可変手段を備えることを特徴とする請求項2に記載
のタイミング再生手段。 - 【請求項14】PSK信号をK個のアンテナで受信し、
K個の受信信号を、それぞれK個のベースバンド位相信
号に変換して出力し、またK個の受信信号電力を出力す
るK個の検波手段と、 前記K個のベースバンド位相信号に、K個の時間遅延設
定信号の示すK個の時間遅延を与え、K個の時間遅延ベ
ースバンド位相信号を出力するK個の時間遅延手段と、 前記K個の時間遅延ベースバンド位相信号をX倍オーバ
ーサンプルし、K個の受信位相データ系列Yi (iは2
以上の自然数)を出力するK個のサンプリング手段と、 前記K個の受信位相データ系列Yi と前記K個の受信信
号電力とを用いて選択又は合成された受信位相データ系
列である判定データ系列を出力するダイバーシティ手段
と、 前記判定データ系列から前記シンボルクロックを用いて
ナイキスト点データを抽出するナイキスト点抽出手段
と、 前記K個の受信位相データ系列Yi を用いて、前記PS
K信号のナイキスト点を抽出する前記シンボルクロック
とX倍オーバーサンプルクロックを出力し、また前記K
個のベースバンド位相信号の時間遅延差を示すK個の前
記時間遅延設定信号を出力するタイミング再生手段とを
備えることを特徴とするダイバーシティ通信装置。 - 【請求項15】タイミング再生手段は、 前記K個の受信位相データ系列Yi を用いて、K個の前
記偶数系列合成シンボル周波数成分データとK個の前記
奇数系列合成シンボル周波数成分データとを出力するK
個の前記位相検出手段と、 K個の前記偶数系列合成シンボル周波数成分データとK
個の前記奇数系列合成シンボル周波数成分データとを用
いて、K個の前記タイミング位相差データ、K個のアッ
プ信号、K個のダウン信号、K個の前記シンボル周波数
成分量を出力する前記ランダムウォークフィルタリング
手段を有するK個の前記フィルタリング手段と、 U(Uは1以上の自然数)シンボル周期の信号をタイミ
ング位相制御間隔設定信号として出力するタイミング位
相制御間隔設定手段と、 K個の前記フィルタリング手段から出力されるシンボル
周波数成分量の中で、最大値を示すフィルタリング手段
出力のタイミング位相差データ、アップ信号、ダウン信
号を選択し出力するフィルタ出力選択手段と、 前記フィルタ出力選択手段から出力されるタイミング位
相差データ、アップ信号、ダウン信号を用いて、前記タ
イミング位相制御間隔設定信号の周期で、前記位相制御
データを出力する前記定常時位相制御手段を有する前記
位相制御量決定手段と、 前記位相制御データを用いて動作し、かつ前記積分デー
タリセット手段を有する前記位相制御手段と、 前記K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を測定
し、K個の前記時間遅延設定信号を出力する時間遅延差
測定手段とを有することを特徴とする請求項14に記載
のダイバーシティ通信装置。 - 【請求項16】 時 間遅延差測定手段は、 K個の前記タイミング位相差データから1番目のタイミ
ング位相差データを減算し、K個の位相減算データを出
力する位相減算手段と、 前記K個の位相減算データの範囲をラジアン表示で±2
πから±πに変換して、K個の時間遅延差データとして
出力する時間遅延差算出手段と、 K個の前記シンボル周波数成分量が全て時間遅延測定用
しきい値を越えた時に、前記K個の時間遅延差データを
有効な値としてラッチし、K個の有効時間遅延差データ
として出力する有効時間遅延差データ出力手段と、 K個の前記有効時間遅延差データをそれぞれS(Sは1
以上の自然数)回累積加算後Sで除算し、K個の前記時
間遅延設定信号として出力する遅延差データ平均化手段
とを備えることを特徴とする請求項15に記載のダイバ
ーシティ通信装置。 - 【請求項17】PSK信号をK個のアンテナで受信し、
K個の受信信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号
に変換して出力し、またK個の受信信号電力を出力する
K個の検波手段と、 前記K個のベースバンド位相信号にK個の時間遅延設定
信号の示すK個の時間遅延を与え、K個の時間遅延ベー
スバンド位相信号を出力するK個の時間遅延手段と、 前記K個の時間遅延ベースバンド位相信号をX倍オーバ
ーサンプルクロックでサンプルし、K個の受信位相デー
タ系列Yi (iは2以上の自然数)を出力するK個のサ
ンプリング手段と、 前記K個の時間遅延ベースバンド位相信号を、R(Rは
4以上の自然数)倍非同期オーバーサンプリングクロッ
クでサンプルし、K個の非同期受信位相データ系列Qi
(iは2以上の自然数)を出力するK個の非同期サンプ
リング手段と、 前記K個の受信位相データ系列Yi と前記K個の受信信
号電力とから判定データ系列を出力するダイバーシティ
手段と、 前記判定データ系列から前記シンボルクロックを用いて
ナイキスト点データを抽出するナイキスト点抽出手段
と、 前記K個の受信位相データ系列Yi を用いて、前記PS
K信号のナイキスト点を抽出する前記シンボルクロック
とX倍オーバーサンプルクロックを出力し、また前記K
個の非同期受信位相データ系列Qi を用いて、前記K個
のベースバンド位相信号の時間遅延差を示す前記K個の
時間遅延設定信号を出力するタイミング再生手段とを備
えることを特徴とするダイバーシティ通信装置。 - 【請求項18】タイミング再生手段は、 前記K個の受信位相データ系列Yi を用いて、K個の前
記偶数系列合成シンボル周波数成分データとK個の前記
奇数系列合成シンボル周波数成分データとを出力するK
個の前記位相検出手段と、K個の前記偶数系列合成シンボル周波数成分データと、
K個の前記奇数系列合成シンボル周波数成分データとに
基づき、ナイキスト点と受信機のシンボルクロックとの
タイミング位相差を算出する積分合成フィルタリング手
段と、 U(Uは1以上の自然数)シンボル周期の信号をタイミ
ング位相制御間隔設定信号として出力するタイミング位
相制御間隔設定手段と、 前 記タイミング位相制御間隔設定信号の周期で前記タイ
ミング位相差データをラッチし、前記位相制御データと
して出力する前記位相制御量決定手段と、 受信機の原振クロックを分周して、前記シンボルクロッ
クと前記X倍オーバーサンプルクロックとを出力し、前
記位相制御データが入力されたら前記位相制御データ
で、前記シンボルクロック位相とX倍オーバーサンプル
クロック位相とを制御する合成位相制御手段と、 前記K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を測定
し、K個の前記時間遅延設定信号を出力する時間遅延差
測定手段とを有することを特徴とする請求項17に記載
のダイバーシティ通信装置。 - 【請求項19】積分合成フィルタリング手段は、 K個の前記偶数系列合成シンボル周波数成分データとK
個の前記奇数系列合成シンボル周波数成分データとか
ら、K個の前記複素直流成分を生成するK個の前記周波
数変換手段と、 K個の前記複素直流成分から、K個の前記シンボル直交
成分信号とK個の前記シンボル同相成分信号とを出力す
るK個のシンボル合成手段と、 K個の前記シンボル直交成分信号とK個の前記シンボル
同相成分信号とを用いて、K個の前記直交積分データと
K個の前記同相積分データとを出力するK個の前記積分
型フィルタリング手段と、 K個の前記直交積分データを全て加算し合成直交積分デ
ータとして出力し、またK個の前記同相積分データを全
て加算し合成同相積分データとして出力する積分値合成
手段と、 前記合成同相積分データと前記合成直交積分データとを
用いて、ナイキスト点と受信機のシンボルクロックとの
タイミング位相差を算出し、前記タイミング位相差デー
タとして出力する前記位相差算出手段と、 K個の前記直交積分データとK個の前記同相積分データ
とを用いて、K個の前記積分型フィルタリング手段で蓄
積されたK個の前記シンボル周波数成分量を算出するK
個の前記シンボル周波数成分量算出手段と、 前記合成直交積分データと合成同相積分データとを用い
て、合成シンボル周波数成分量を算出する合成シンボル
周波数成分量算出手段とを有することを特徴とする請求
項18に記載のダイバーシティ通信装置。 - 【請求項20】 位相制御手段は、 シンボルクロック位相及びX倍オーバーサンプルクロッ
ク位相を制御すると同時に、 K個の前記積分型フィルタ
リング手段のK個の前記直交積分データを零にリセット
し、K個の前記同相積分データに前記K個の各シンボル
周波数成分量をセットすることを特徴とする請求項19
に記載のダイバーシティ通信装置。 - 【請求項21】タイミング再生手段は、 前記K個の受信位相データ系列Yi を用いて、K個の前
記偶数系列合成シンボル周波数成分データとK個の前記
奇数系列合成シンボル周波数成分データとを出力するK
個の前記位相検出手段と、K個の前記偶数系列合成シンボル周波数成分データと、
K個の前記奇数系列合成シンボル周波数成分データとに
基づき、ナイキスト点とシンボルクロックとのタイミン
グ位相差を算出し、またシンボル周波数成分量を算出す
るシンボル周波数成分合成フィルタリング手段と、 U(Uは1以上の自然数)シンボル周期の信号を、タイ
ミング位相制御間隔設定信号として出力するタイミング
位相制御間隔設定手段と、 前 記タイミング位相制御間隔設定信号の周期で、前記タ
イミング位相差データをラッチし前記位相制御データと
して出力する前記位相制御量決定手段と、 受信機の原振クロックを分周して、前記シンボルクロッ
クとX倍オーバーサンプルクロックとを出力し、前記位
相制御データが入力されたら前記位相制御データで前記
シンボルクロック位相とX倍オーバーサンプルクロック
位相とを制御し、同時に前記積分型フィルタリング手段
の前記直交積分データを零にリセットし、前記同相積分
データに前記シンボル周波数成分量をセットする前記位
相制御手段と、 前記K個のベースバンド位相信号の時間遅延差を測定
し、K個の前記時間遅延設定信号を出力する時間遅延差
測定手段とを備えることを特徴とする請求項17に記載
のダイバーシティ通信装置。 - 【請求項22】PSK信号をK個のアンテナで受信し、
K個の受信信号をそれぞれK個のベースバンド位相信号
に変換して出力し、またK個の受信信号電力を出力する
K個の検波手段と、 前記K個のベースバンド位相信号にK個の時間遅延設定
信号の示すK個の時間遅延を与え、K個の時間遅延ベー
スバンド位相信号を出力するK個の時間遅延手段と、 前記K個の時間遅延ベースバンド位相信号をX倍オーバ
ーサンプルクロックでサンプルし、K個の受信位相デー
タ系列Yi (iは2以上の自然数)を出力するK個のサ
ンプリング手段と、 前記K個の受信位相データ系列Yi のうち、前記K個の
受信信号電力の最大値を示す受信位相データ系列を判定
データ系列として出力し、また最大値を示す受信位相デ
ータ系列の番号を検波後選択信号として出力する選択合
成ダイバーシティ手段と、 前記判定データ系列から、前記シンボルクロックを用い
てナイキスト点データを抽出するナイキスト点抽出手段
と、 前記K個の受信位相データ系列Yi を用いて、前記PS
K信号のナイキスト点を抽出する前記シンボルクロック
とX倍オーバーサンプルクロックを出力し、また前記K
個の時間遅延設定信号を出力するタイミング再生手段と
を備えることを特徴とするダイバーシティ通信装置。 - 【請求項23】請求項11に記載のタイミング再生手段
と、 前記位相制御データを累積加算し位相制御累積加算デー
タとして出力する位相制御累積加算手段、 前記周波数偏差測定完了信号が測定完了状態を示し、か
つ前記シンボルクロック位相を遅らせるAFCダウン信
号が入力されたら、前記位相制御累積加算データに
「1」を減算し、また前記周波数偏差測定完了信号が測
定完了状態を示しかつ前記シンボルクロック位相を進ま
せるAFCアップ信号が入力されたら、前記位相制御累
積加算データに「1」を加算し、偏差除去累積加算デー
タとして出力する周波数偏差除去手段、及び前記偏差除
去累積加算データを、前記検波後選択信号の示す番号
(1〜K)毎に平均化し、K個の平均化されたデータの
各差を求めK個の時間遅延設定信号として出力する時間
遅延設定信号出力手段を有する時間遅延差算出手段とを
備えることを特徴とするダイバーシティ通信装置。
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