JP3578575B2 - ２相位相変調送受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２相位相変調送受信装置に関し、特に受信機側で逆変調による基準搬送波信号を正しく再生できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の逆変調による２相位相変調受信装置の例を示す図である。なお、全図を通じて同一の構成要素には同一の参照番号を又は記号を付して示す。本図に示す如く、アンテナ１で受信した２相位相変調された信号は乗算器２でフェーズロックループ３（ＰＬＬ）の搬送波信号により同期検波が行われる。乗算器２の出力は低域通過フィルタ４（ＬＰＦ）を通過しその高周波成分が除去され、変調成分が抽出される。
【０００３】
図６は２相位相変調信号を説明する図である。本図に示す如く、２相の位相変調（ＰＳＫ）成分として、０°、１８０°の２値（１、０）が抽出され、これらの値で構成される情報信号には送信する情報信号の前には、基準搬送波再生、クロック再生、フレーム同期のためにプリアンブル信号が付加されている。
次に、乗算器５はアンテナ１の受信信号と低域通過フィルタ４の出力である変調成分信号（情報データ信号）とを乗算して基準搬送波信号を抽出し、その結果がフェーズロックループ３に基準搬送波信号として入力され、受信信号に対して情報データ信号による逆変調が行われる。フェーズロックループ３ではこれに含まれる電圧制御発振器（図示しない）の出力信号と乗算器５の出力信号である基準搬送波信号との位相差が比較されこの位相差が無くなるように電圧制御発振器が制御される。
【０００４】
すなわち、逆変調では、受信信号を
ＣＯＳ｛ωｔ ＋ θ ＋ φ（ｔ） ｝、
とし、ここに、φ（ｔ）＝０°又は１８０°であり、
低域通過フィルタ４の出力である変調成分を
ＣＯＳ（φ（ｔ） ）とすると、
乗算器５の出力である基準搬送波再生の信号は、
ＣＯＳ｛ωｔ ＋ θ ＋ φ（ｔ） ｝× ＣＯＳ（φ（ｔ） ）
＝１／２〔 ＣＯＳ｛ωｔ ＋ θ ＋２φ（ｔ） ｝＋ ＣＯＳ（ωｔ ＋ θ）〕
＝ ＣＯＳ（ωｔ ＋ θ）
となる。ここに、２φ（ｔ） ＝０°又は３６０°であり、
ＣＯＳ｛ωｔ ＋ θ ＋２φ（ｔ） ｝＝ ＣＯＳ（ωｔ ＋ θ）
である。
【０００５】
次に、識別器６（Ｓ／Ｈ）はサンプルホールド、スレショルド部、パルス発生器等（図示しない）からなり、低域通過フィルタ４からの変調成分信号を入力して復調パルスを生成する。クロック再生回路７は、同様に、低域通過フィルタ４からの変調成分信号を入力し、この信号を微分、全波整流、高周波成分除去等の波形成形を行って、この回路自身に含まれるクロック用の電圧制御発振器（図示しない）の出力信号と前記波形成形された信号との位相差を比較し、これが無くなるように電圧制御発振器が制御され、クロック信号が再生される。このクロック信号で識別器６の入力信号がサンプルホールド等の処理に付される。
【０００６】
復号器８では復調パルスを入力するとこれを、フレーム同期信号を基に、データに復号する。フレーム同期回路９は、復調パルスからフレーム同期信号を検出して、このフレーム同期信号を復号器８に出力する。
このようにして、逆変調が実現される２相位相変調受信装置は、Ｃ／Ｎ（搬送波電力対雑音電力比）に対する符号誤り率が小さいという静特性下での特徴を有することが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２相位相変調受信装置が移動体に搭載されて使用されると、マルチパス等により伝送路での符号誤り率が上昇するという問題がある。このため、逆変調で得られた基準搬送波信号がずれて、折角同期していても、フェーズロックループ３による同期検波が悪化することになる。また、逆変調では、情報データの内容が時々刻々異なるため、符号誤りに対して送信する情報信号の前には、基準搬送波再生、クロック再生用、フレーム同期のために情報信号にプリアンブル信号が付加されるので、伝送効率が悪いという問題がある。さらに、クロック信号の同期後に情報データのフレームの同期を行うため、フレームの同期を取り出すまでに時間がかかり、復号遅延が発生するという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、上記問題点に鑑み、マルチパス等に起因する符号誤りがあっても、正しい基準搬送波信号の再生ができ、且つ、逆変調に伴う伝送効率、フレームの同期の取出し遅れによる復号遅延を改善できる２相位相変調送受信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、２相位相変調された情報データを送受信する２相位相変調送受信装置において、前記情報データの２相位相変調に対して一定周期の疑似雑音データを９０°シフトして２相位相変調を行い、これと情報データとを合成して送信する送信機を備え、前記送信機から受信した受信信号に対して同期検波して得られた変調信号で逆変調を行って基準搬送波信号を生成する受信機は、前記送信機における前記疑似雑音データと同一のデータを一定量の位相だけずらして発生し、且つ確定した位相の疑似雑音データで前記受信信号に対して逆変調を行って前記基準搬送波を生成させるための疑似雑音発生器と、前記疑似雑音発生器で一定量の位相をずらして得た疑似雑音データと同期検波により得られた疑似雑音データとの相関を調べ、相関が所定値以上よりも大きい場合には前記疑似雑音発生器の疑似雑音データの位相が確定したと判断する相関器とを備えることを特徴とする。この手段により、マルチパス等に起因する符号誤りがあっても、位相が確定した疑似騒音データの相関への影響が小さくできるので、逆変調により、基準搬送波信号が変わることなく、正しい基準搬送波信号を維持することができる。また、疑似雑音データが前述のプリアンブルデータとして使用され得るので、従来のように送信する情報信号の前には、基準搬送波再生、クロック再生用、フレーム同期のためのプリアンブル信号を付加したりすることが不要となり、伝送効率が改善できる。
【００１０】
前記受信機は、さらに前記疑似発生器で確定された位相の疑似雑音データを入力してクロック信号を再生するクロック再生器を備え、前記クロック再生器のクロックタイミングにより、同期検波された前記情報データの識別が行われ、復調パルスが形成されることを特徴とし、さらに前記情報データのフレームに対応する疑似雑音データのパターンと前記疑似発生器で確定された位相の疑似雑音データとを比較して情報データのフレーム同期を判定して情報データを復調するためのフレーム同期判定部を備えることを特徴とする。この手段により、さらに、クロック信号の同期、情報データのフレームの同期を同時に行うことができ、従来のようにフレームデータを取り出すまでに時間がかかならくなり、情報データの復号遅延が無くなる。
【００１１】
前記相関器は遅延線整合フィルタで構成してもよい。この手段により疑似雑音データの位相の確定を早く行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る２相位相変調送受信装置の例を示す図である。本図に示すように、送信機１０は、送信すべきデータを発生する情報データ発生部１１と、情報データを２相位相変調（０°、１８０°）する２相位相変調部１３と、再現性のある「疑似」乱数系列として例えばＭ系列（最長符号系列）の疑似雑音データを発生する疑似雑音発生器１２（ＰＮＧ）と、情報データの２位相位相変調に対して９０°シフトして疑似雑音データを２相位相変調（９０°、２７０°）する２相位相変調部１４と、２相位相変調部１３に使用される搬送波信号を発生する発振器１５と、発振器１５の出力の位相を９０°シフトして２相位相変調部１４に使用される搬送波信号とする９０°移相器１６と、２相位相変調部１３と２相位相変調部１４との出力を加算する加算器１７と、加算器１７の結果として得られた出力を電波として空中に放出するアンテナ１８とを具備する。
【００１３】
図２は図１の送信機１０側で形成される情報データとＭ系列としての疑似雑音データとの関係を示す図である。本図に示す如く、情報データと疑似雑音データとは相互に９０°、すなわち直交関係にある。また、情報データのフレームとこれに対応する疑似雑音データのパターンとを関連付けておく。
次に、受信機２０は、図５の構成と対比して、疑似雑音データで受信信号に対して逆変調を行うものであり、新たに、アンテナ１からの受信信号を入力する乗算器２１と、フェーズロックループ２２からの搬送波の信号の位相を９０°シフトして乗算器２１で受信信号と乗算させる９０°移相器２２と、移相器２２の出力の高周波成分を除去する低域通過フィルタ２３と、低域通過フィルタ２３の出力に接続され、受信した疑似雑音データの相関を取る相関器２４と、受信器１０側の疑似雑音発生器１２と同一の疑似雑音信号を発生しその結果を相関器２４に出力し乗算器５で相関の取れた疑似雑音信号と受信信号とを乗算して基準搬送波信号を得るための疑似雑音発生器２５と、疑似雑音発生器２５で相関が取られた疑似雑音データについて情報データのフレームと関連付けられた疑似雑音データのパターンと比較して一致する場合にはフレーム同期信号と判定して、この結果を復号器８に出力するフレーム判定部２６とを具備する。このような構成により、送信機１０の側で疑似雑音データと情報データを変調する２相位相変調信号の搬送波が、前述の如く、互いに直交関係にあるので、受信機２０の側の乗算器２１では情報データとは別個に疑似雑音データを互いに影響を与えずに取り出すことができる。なお、クロック再生器７は疑似雑音発生器２５の出力を入力して、前述の如く、クロック信号を再生する。この場合、クロック再生器７の動作と同時にフレーム判定部２６の動作も行われる。このため従来のような情報データの復合遅延がなくなる。
【００１４】
図３は図２の相関器２４と疑似雑音発生器２５との関連動作を説明する図である。本図に示す如く、ステップＳ１において、疑似雑音発生器２５は適当な位相で疑似雑音（ＰＮ）データ（ｙ（ｎ＋ｋ））を発生して相関器２４に出力する。ステップＳ２において、相関器２４の受信した疑似雑音データ（ｘ（ｎ））と疑似雑音発生器２５からの疑似雑音データ（ｙ（ｎ＋ｋ））とを乗算し１周期分（Ｎ）の積分を、以下の如く、行う。
【００１５】

ステップＳ３において、積分値がスレッショルド値を越えたかを判断する。この判断が「ＮＯ」ならステップＳ４において、疑似雑音データ（ｙ（ｎ＋ｋ））のデータの位相をΔずらして、すなわち、ｒ（ｋ＋１）の積分値を計算する。ステップＳ５においてステップＳ３の判断が「ＹＥＳ」なら位相を確定する。
【００１６】
したがって、本発明によれば、疑似雑音データの周期をマルチパスの影響時間よりも長くして、疑似雑音データに符号誤りがあっても、相関器２４での積分値の変化を小さくできる。すなわち、受信した疑似雑音データの符号誤り率が上昇しても、相関器２４の積分値がスレッショルドよりも小さくならない限り、疑似雑音発生器２５の位相が確定したままであるので、疑似雑音発生器２５の出力は符号誤りの影響を受けない。このため、従来のように、マルチパス等により符号誤りがあっても、一旦確定した正しい基準搬送波再生を維持することができる。また、疑似雑音データは、情報データのように時々刻々内容が異なることなく、一定の周期で一定の内容である。すなわち、疑似雑音データは前述のプリアンブルの役割を有するので、これを前述のプリアンブル信号として用いることができる。このため、従来のように、送信する情報の前には、基準搬送波再生、クロック再生用、フレーム同期のために情報信号にプリアンブル信号を付加する必要が無くなったので、伝送効率が改善される。
【００１７】
図４は図１の相関器２４の一例を示す図である。本図に示す如く、相関器２４は、遅延線整合フィルタで構成される例であり、シフトレジスタ２４１と、加算器２４２、２４３、２４４と、比較器２４５とからなる。シフトレジスタ２４１から取り出されるタップはそのプラス側が疑似雑音データの「１」に対応し、そのマイナス側が疑似雑音データの「０」に対応している。プラス側のタップとマイナス側のタップとにおける入力信号をそれぞれ加算器２４２、２４３で加算してその結果を加算器２４４で減算して相関値が求められる。相関値が比較器２４５でスレッショルド値と比較される。すなわち、加算器２４４には、入力信号の疑似雑音データの相関関数がリアルタイムで出てくるので、位相の確定を早く行うことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明により、本発明によれば、マルチパス等に起因する符号誤りがあっても、正しい基準搬送波再生が維持でき、且つ、逆変調に伴う伝送効率、フレームの同期の取出し遅れによる復号遅延を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る２相位相変調送受信装置の例を示す図である。
【図２】図２は図１の送信機１０側で形成される情報データとＭ系列としての疑似雑音データとの関係を示す図である。
【図３】図３は図２の相関器２４と疑似雑音発生器２５との関連動作を説明する図である。
【図４】図４は図１の相関器２４の一例を示す図である。
【図５】図５は従来の逆変調による２相位相変調受信装置の例を示す図である。
【図６】図６は２相位相変調信号を説明する図である。
【符号の説明】
３…フェーズロックループ
６…識別器
７…クロック再生器
８…復号器
１１…情報データ発生部
１２、２５…疑似雑音発生器
１３、１４…２相位相変調部
２４…相関器
２６…フレーム判定部

Claims (4)

1. ２相位相変調された情報データを送受信する２相位相変調送受信装置において、
   前記情報データの２相位相変調に対して一定周期の疑似雑音データを９０°シフトして２相位相変調を行い、これと情報データとを合成して送信する送信機を備え、
   前記送信機から受信した受信信号に対して同期検波して得られた変調信号で逆変調を行って基準搬送波信号を生成する受信機は、
   前記送信器における前記疑似雑音データと同一のデータを一定量の位相だけずらして発生し、且つ確定した位相の疑似雑音データの信号で前記受信信号に対して逆変調を行って前記基準搬送波信号を生成させるための疑似雑音発生器と、
   前記疑似雑音発生器で一定量の位相をずらして得た疑似雑音データと同期検波により得られた疑似雑音データとの相関を調べ、相関が所定値以上よりも大きい場合には前記疑似雑音発生器の疑似雑音データの位相が確定したと判断する相関器とを備えることを特徴とする２相位相変調送受信装置。
2. 前記受信機は、さらに前記疑似発生器で確定された位相の疑似雑音データを入力してクロック信号を再生するクロック再生器を備え、
   前記クロック再生器のクロックタイミングにより、同期検波されて得た前記情報データの識別が行われ、復調パルスが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の２相位相変調送受信装置。
3. 前記受信機は、さらに前記情報データのフレームに対応する疑似雑音データのパターンと前記疑似発生器で確定された位相の疑似雑音データとを比較して情報データのフレーム同期を判定して情報データを復調するためのフレーム同期判定部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の２相位相変調送受信装置。
4. 前記相関器は遅延線整合フィルタで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の２相位相変調送受信装置。

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