JPH02214245A - ４位相角変調波遅延検波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は４位相角変調波遅延検波装置に関し、−層詳細
には、ダイビット情報信号等により４位相角変調（口ｕ
ａｄ　Ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ、以下、
Ｑ−ＰＳＫと略称する）が施された信号、例えば、マイ
クロ波帯で無線伝送された受信信号を、固定参照波信号
を用いて、同相および直交する準ベースバンド信号に変
換し、さらに、量子化したデジタル信号から連続する２
つのシンボル間の位相差を、前記２つのシンボルの内積
演算により算出し、当該内積演算の値から周波数オフセ
ットによる位相回転を補正するようにして、前記ダイビ
ット情報信号の復調、すなわち、デジタル信号処理をも
って遅延検波が行われることにより、回路規模が低減さ
れると共に、例えば、１チツプＩＣ化による回路構成が
可能となり、その回路規模および装置規模が低減される
４位相角変調波遅延検波装置に関する。

［従来の技術］ 従来、ダイビット信号を用いて搬送波の位相成分に変調
を施すＱ−ＰＳＫは、情報伝達量の増大に対する送信電
力の増大が比較的小なる値をとり、その装置、殊に、電
力増幅回路および電源部等の装置規模の増大化を伴うこ
とのない効率的な情報伝達手段として知悉される。その
ためデジタル無線方式におけるマイクロ波帯の無線伝送
に多用されている。また、変調度に理論的制限を有せず
情報量対占有帯域の有効性、すなわち、狭帯域の変調波
において多大な情報の伝達、別言すれば広帯域の情報信
号の伝送が可能とされる特性に着目され、例えば、比較
的狭帯域の公衆回線を用いて情報伝達量の増大が希求さ
れるコンピュータ通信用のモデムに採用されている。ま
た同様な特性に着目してＶＴＲ等の音声信号の磁気デー
ゾに対する記録／再生等に採用されている。例えば、Ｑ
−ＰＳＫが採用される２４００ｂｐｓモデムに右いては
グイビット１１．０１．００．１０が夫々搬送波信号に
４５゜、１３５゜２２５゜、３１５’の９０°位相差を
有すべく位相角変調が施されて伝送される。ここで伝送
されたＱ−ＰＳＫ信号は前記無線伝送においては、受信
機で周波数変換が行われた中間周波信号から変調信号、
すなわち、情報であるダイビット信号の復調が行われる
。また、モデム、ＶＴＲ等にふいては受端ある。いは再
生機能部において、波形整形等のため等化器を介した後
、送端あるいは記録機能部における搬送波信号に対する
変調が施されるダイビット信号を復調する。

斯かるＱ−ＰＳＫ信号の復調は同期検波あるいは差動位
相検波の方式が多用される。ここで同期検波は、所謂、
乗積検波とも称され、Ｑ−ＰＳＫ信号と位相が同期した
ベースバンド信号と同一の基準搬送波を、例えば、４週
倍回路、ＰＬＬ回路等を用いた参照位相発振器（基準搬
送波発生器）を用いて生成し、当該基準搬送波との積、
すなわち、信号ｆ　ｉｔ）で変調された搬送波周波数−
〇の信号波を同期検波するものであり、次式で示される
。

ｆ　（Ｂ　　Ｃｏｇ　ｗｃｔ　　Ｘ　Ａｃｏｓ　ｗｃｔ
＝Ａ　ｆ　ｔｔ＋　　Ｅｌ／２　＋１／２　ｃｏｓｚｗ
ｃｔ〕ここで右辺をＬＰＦ　（ローパスフィルタ）等で
抽出し、前記情報信号が復調される。

さらに、差動位相検波は、所謂、遅延検波の一種であり
、殊に、ＰＳＫ慣号の復調に用いられる際に呼称され、
直前の信号の記憶等を行い遅延して現在の信号と比較し
、その差、すなわち、位相検波を行うようにされる。

［発明が解決しようとする課題］ 然しなから、上記の従来の技術に係る４位相角変調波遅
延検波装置において、復調が行われる同期検波、差動位
相検波は、アナログ信号処理とされ、近時のデジタル信
号処理に迎合しないものであり、また、斯かるアナログ
信号処理をデジタル信号処理に置換せしめた場合は、そ
の回路規模の増大を招来する虞を有し、その簡素化され
たデジタル信号処理における４位相角変調波遅延検波装
置の具現化が望まれるという課題を有していた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされ、ダイビット情報信号
等によりＱ−ＰＳＫが施された受信信号を同相成分およ
び直交成分の信号に変換し、あるいは固定参照波信号を
用いて、同相成分および直交成分の準ベースバンド信号
に変換して、さらに、量子化したデジタル信号から連続
する２つのシンボル間の位相差を、前記２つのシンボル
の内積演算により算出し、当該内積演算の値から周波数
オフセットによる位相回転を補正するようにして、デジ
タル信号処理をもって、前記グイビット情報信号の復調
、すなわち、遅延検波が行われることにより、デジタル
信号処理としての回路規模が低減されると共に、例えば
、１チツプＩＣ化による回路構成が可能とされ、その装
置規模が低減される４位相角変調波遅延検波装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明は供給される４位
相角変調信号を同相成分、直交成分の信号に処理を施す
信号処理手段と、前記信号から１シンボル毎にサンプル
量子化して得られる複素シンボル情報信号を導出するク
ロック信号生成回路を備えたアナログ／デジタル変換手
段と、前記複素シンボル情報信号を１シンボル時間遅延
した遅延信号を導出する遅延回路と、前記遅延信号から
９０゜、１８０°および２７０°位相回転信号を夫々導
出する位相回路と、前記複素シンボル情報信号をＮＣＯ
からの位相補正情報信号に基づき回転させた位相回転補
正信号を送出する位相補正回路と、前記遅延信号と９０
゜、１８０°および２７０°位相回転信号および位相回
転補正信号が供給され、夫々に内積演算を行って内積演
算信号を導出する内積演算回路と、前記内積演算信号を
もとに２値情報を判定して、２値同相判定情報信号およ
び２値直交判定情報信号を送出する２値情報信号判定回
路と、前記２値同相判定情報信号と２値直交判定情報信
号および内積演算信号が供給され、送信と受信の搬送波
の位相誤差を示す周波数オフセット信号を送出する周波
数オフセット検出回路と、前記周波数オフセット信号が
供給されて平滑化処理が施された位相誤差信号を送出す
るローパスフィルタと、前記位相誤差信号が供給され、
少なくともＲＯＭを備えると共に、前記位相誤差信号を
アドレスとした位相補正情報信号を前記位相補正回路に
送出するＮＣＯとを備えることを特徴とする。

［作用］ 本発明に係る４位相角変調波遅延検波装置において、Ｑ
−ＰＳＫの信号は、連続した２つのシンボル間の位相差
が０゜、９０゜、１８０゜、２７０°の４つの場合を有
している。そこで、先ず、当初のシンボルの同相成分、
直交成分の信号を用いて基準ベクトルとし、これを９０
”ずつ回転させて４本の基準ベクトルを用意しておく。

次に、次のシンボルは、周波数オフセットにより位相回
転しているのでこれを補正し４本の基準ベクトルと内積
をとる。その結果、最大値をとる基準ベクトル位相が２
つのシンボル間の位相差を表し、最大値をとった基準ベ
クトルの隣の基準ベクトルと補正された次のシンボルの
内積が周波数オフセットの大きさを示すことになる。こ
のようにして遅延検波が行われる。

［実施例］ 次に、本発明に係る４位相角変調波遅延検波装置の一実
施例を添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図に示される例は、例えば、中間周波数に変換され
たＱ−ＰＳＫ信号Ｓ、。が図示しない受信機等から供給
され、所定の同相成分、直交成分の準ベースバンド信号
Ｓ　１４、ＳＩＳに変換する準ベースバンド信号形成部
ｌＯと、前記準ベースバンド信号３１４、ＳＩＳからク
ロック信号ＳｔＳを生成すると共に、デジタル信号Ｓ　
Ｉｌｌを導出するデジタル信号形成部１２と、さらにデ
ジタル信号５ｉ１１から、変調信号であるダイビット情
報信号を復調する検波信号形成部１４とから概略構成さ
れている。

準ベースバンド信号形成部ｌＯは、Ｑ−ＰＳＫ信号Ｓ１
゜が供給される入力端子１６と接続された周波数変換回
路１８および２０と、また、搬送波信号Ｓ、を前記周波
数変換回路１８に送出する固定参照搬送波信号発生回路
２２と、さらに搬送波信号Ｓ　１１の位相を９０°移相
した搬送波信号Ｓ、１゜を周波数変換回路２０に供給す
る９０°移相器２４とからなる。

デジタル信号形成部１２は、準ベースバンド信号３１４
．３１％が供給されるクロック信号生成回路２６および
Ａ／Ｄ変換器２８を有し、クロック信号生成回路２６で
形成されたクロック信号３１６がＡ／Ｄ変換器２８に供
給されるように接続されている。

検波信号形成部１４はデジタル信号Ｓ’ｓが供給される
遅延回路３０および位相補正回路３２とを有している。

さらに、遅延回路３０から導出される一シンボルの遅延
信号Ｓ２゜が供給される９０゜、１８０°および２７０
°移相回路３４．３６および３８と内積演算回路４０と
を備えている。また、前記９０゜１８０°および２７０
°移相回路３４．３６および３８から導出される９０”
　、１８０°および２７０°位相回転信号Ｓ２２、Ｓ２
．、およびＳ　２４が対応して供給される内積演算回路
４２．４４および４６とを備えている。

なお、ここで２重線は複素信号が伝送されることを示す
。さらに、内積演算回路４０．４２および４４．４６に
は位相補正回路３２からの位相回転補正信号３２Ｂが供
給されるように接続されている。

また、内偵演算回路４０．４２および４４．４６から導
出される内積演算信号Ｓ　２ｆｆ、Ｓ２［１、およびＳ
　２９、Ｓ　３０が夫々に供給される２値情報信号判定
回路４８と周波数オフセット検出回路５０とを有してい
る。さらに、周波数オフセット検出回路５０には２値情
報信号判定回路４８で生成された２値同相判定情報信号
３３１および２値直交判定情報信号Ｓ　３２が供給され
るように接続されている。

そして、周波数オフセット検出回路５０から導出された
位相誤差信号３３３が供給される信号平滑用のループフ
ィルタ５２とＮ　ＣＯ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｄ　０ｓｃｉｌａｔｏｒ）５４を備え、当該Ｎ
ＣＯ５４から導出される位相補正情報信号ｓ、６が前記
位相補正回路３２に供給されるように接続されている。

また、２値情報信号判定回路４８には検波信号となる２
値同相判定情報信号Ｓ　３１および２値直交判定情報信
号Ｓ３２が導出される出力端子５６．５７が設けられて
いる。

以下、このように構成される本実施例の動作を説明する
。

先ず、準ベースバンド信号形成部１０においては、Ｑ−
ＰＳＫ信号ＳＩＯが周波数変換回路１８および２０に人
力される。さらに周波数変換回路１８および２０には固
定参照搬送波信号発生回路２２で生成された搬送波信号
３１１および搬送波信号Ｓ　１１の位相を９０’移相し
た搬送波信号Ｓ１３．が９０°移相器２４から供給され
、同相成分、直交成分の準ベースバンド信号３１４．３
１５が生成されて導出される。

次に、デジタル信号形成部１２においては、クロック信
号生成回路２６およびＡ／Ｄ変換器２８に供給された同
相成分、直交成分の準ベースバンド信号Ｓ　１４．３１
％から情報変化点が検出される。

そして、Ａ／Ｄ変換器２８がシンボルの中央をサンプル
量子化するようクロック信号３１８が生成されてＡ／Ｄ
変換器２８に入力され、Ａ／Ｄ変換器２８から同相成分
、直交成分の準ベースバンド信号Ｓ　１４．５１５をサ
ンプル量子化した複素のサンプル情報であるデジタル信
号Ｓｉｌ＋が送出される。

さらに、検波信号形成部１４では、遅延回路３０で、デ
ジタル信号５ｌｌｌが１シンボル時間だけ遅延された遅
延信号Ｓ２ｏを内積演算回路４０と９０゜１８０°およ
び２７０°移相回路３４．３６および３８に供給し、こ
こで夫々の角度の基準ベクトルとなる９０゜、１８０°
および２７０°位相回転信号Ｓ２２、Ｓ２３および３２
４が生成され、夫々対応した内積演算回路４２．４４お
よび４６に供給される。また内積演算回路４０．４２お
よび４４．４６には、位相補正回路３２から、ＮＣＯ５
４から供給された位相補正情報信号５３１１に基づき、
デジタル信号５ｌｌｌの周波数オフセットによる位相回
転を補正した位相回転補正信号Ｓ２６が供給される。

そして、内積演算回路４０．４２、および４４．４６に
おいて、遅延信号Ｓ２゜、９０゛、１８０°および２７
０°位相回転信号Ｓ２２、Ｓ　２３およびＳ　２４との
内積演算が行われ、内積演算信号Ｓ２ｔ、Ｓ　２８、お
よびＳ２Ｂ、Ｓ、。が導出される。ここで、第２図に位
相回転補正信号Ｓ２６と、夫々基準ベクトルである０°
の遅延信号Ｓ２゜、９０°　　１８０゜および２７０゛
位相回転信号Ｓ２２、Ｓ２３およびＳ　２４の位相関係
を示す。図示される５１は基準ベクトル０°の遅延信号
Ｓ、。、ｋｇｏは９０゛位相回転信号Ｓ２□、ｋ１８０
は１８０°位相回転信号Ｓ２３、ｋ２７０は２７０°位
相回転信号３２４であり、白１．。、は位相回転補正信
号Ｓ２６に対応する。なお、５Ｉヤ、はデジタル信号Ｓ
　１８を示しているが基準ベクトルより１シンボル時間
だけ後のものである。そして、内積演算信号３２７、Ｓ
２ｓ、Ｊ＝ｉよびＳ　２＊ｓ　Ｓ　３０は２値情報信号
判定回路４８と周波数オフセット検出回路５０に供給さ
れる。ここでは、先ず、２値情報信号判定回路４８にお
いて、内積演算信号Ｓ２７、Ｓ＊ｓｓおよび５２ｓｓＳ
ｓｏの最大値の信号を抽出する。この最大値の信号の基
準ベクトルの位相（０゜、９０゜、１８０゜、２７０”
　）が連続した２つのシンボル間の位相差となるもので
、これに対応した２値同相判定情報信号Ｓ３１．２値直
交判定情報信号５３２（０，０，１，０，１，１，０，
１）が出力端子５６．５７に導出される。

次に、周波数オフセット検出回路５０において、最大値
の信号の基準ベクトルより、第２図に示される矢印方向
Ａに回転せしめた基準ベクトルと位相補正回路３２から
導出される位相回転補正信号３２Ｂとの内積差が周波数
との誤差を示す逆関数となり、内積演算の値が負であれ
ば位相回転補正信号ＳＺＳが進相となり、また、内積演
算の値が零であれば位相回転補正信号５２１１は進相、
遅相とならず、さらに、内積演算の値が正であれば位相
回転補正信号５２１１は遅相となる。故に、供給された
２値同相判定情報信号Ｓ３１．２値直交判定情報信号Ｓ
３２から、内積演算の値が最大の基準ベクトルより矢印
方向Ａに９０゛回転させた基準ベクトルと位相回転補正
信号Ｓ２６との内積値を位相誤差信号３３３として導出
する。位相誤差信号Ｓ３３はループフィルタ５２で平滑
化されてＮＣＯ５４に供給され、ＮＣＯ５４はＲＯＭで
構成されたマツプテーブルを用いてループフィルタ５２
の出力信号をアドレスとして位相補正情報信号Ｓ、６を
位相補正回路３２に送出する。

第３図（ａ）に２値情報信号判定回路４８の詳細な構成
を示す。コンパレータ７２は内積演算回路４０．４２か
ら導出される内積演算信号Ｓ２ｔ、Ｓ２ａの値の大小比
較、また、コンパレータ７４は内積演算回路４４．４６
から導出される内積演算信号Ｓ２！％Ｓ、。の値の大小
比較を夫々行う。マルチプレクサ７８．８０はコンパレ
ータ７２．７４の出力信号Ｓ　４１ｓＳ４２を用いてコ
ンパレータ７２．７４に供給される内積演算信号Ｓｉ７
．５２１１およびＳ　２＊ｓ　Ｓ　３０内の大なる値を
選択して導出する。コンパレータ８２はマルチプレクサ
７８．８０から導出される出力信号Ｓ　４４、Ｓ４Ｓの
値の大小比較を行う。その結果、コンパレータ７２．７
４および８２の出力信号Ｓ　４１％Ｓ４２および２値直
交判定情報信号Ｓ３２が内積の最大となる基準ペルトル
の位相を示すものとなり、これをゲート回路８４でデコ
ードすることにより２値同相判定情報信号Ｓ３．．２値
直交判定情報信号Ｓ３２を得ている。斯かる動作状態を
第３図ら）に−覧表で示した。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ダイビット情報信号等
によりＱ−ＰＳＫが施された受信信号を同相成分および
直交成分の信号に変換し、あるいは固定参照波信号を用
いて、同相成分および直交成分の準ベースバンド信号に
変換して、さらに、量子化したデジタル信号から連続す
る２つのシンボル間の位相差を、前記２つのシンボルの
内積演算により算出し、当該内積演算の値から周波数オ
フセットによる位相回転を補正するようにして、デジタ
ル信号処理をもって、前記ダイビット情報信号の復調、
すなわち、遅延検波が行われることにより、デジタル信
号処理としての回路規模が低減されると共に、例えば、
１チツプＩＣ化による回路構成が可能とされ、その装置
規模が低減される効果を有する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る４位相角変調波遅延検波装置の一
実施例を示すブロック図、 第２図は内積演算回路の動作説明に供される複素平面図
、 第３図（ａ）、ら）は第１図に示す例の２値情報信号判
定回路の詳細な構成例を示すブロック図および動作説明
に供される表である。 １０・・・準ベースバンド信号形成部 １２・・・デジタル信号形成部　　１４・・・検波信号
形成部１Ｂ、２０・・・周波数変換回路 ２２・・・固定参照搬送波信号発生回路２４・・・９０
’移相器 ２６・・・クロック信号生成回路 ２８・・・Ａ／Ｄ変換器　　　　　３０・・・遅延回路
３２・・・位相補正回路　　　　　３４・・・９０°移
相回路３６・・・１８０°移相回路　　　　３８・・・
２７０゛移相回路４０．４２．４４．４６・・・内積演
算回路４８・・・２値情報信号判定回路 ４８・・・２値情報信号判定回路 ５２・・・ループフィルタ　　　　５４・・・ＮＣＯ７
２，７４，８２・・・コンパレータ ７８．８０・・・マルチプレクサ　　８４・・・ゲート
回路Ｓ、。・・・Ｑ−ＰＳＫ信号　　　Ｓ　ＩＩ・・・
搬送波信号Ｓ１４・・・同相成分率ベースバンド信号Ｓ
ＩＳ・・・直交成分率ベースバンド信号Ｓ１８・・・ク
ロック信号　　　　Ｓ　＋ａ・・・デジタル信Ｓ、。・
・・遅延信号 Ｓ２２・・・９０°位相回転信号 Ｓ□・・・１８０°位相回転借号 Ｓａａ・・・２７０°位相回転信号 Ｓ２６・・・位相回転補正信号 Ｓ２ｔ、Ｓ　２ａｓ　３２＠１Ｓ　３０”’内積演算信
号Ｓ　３１’・・２値同相判定情報信号 Ｓ、・・・２値直交判定情報信号 ３３３・・・位相誤差信号 ＳＳＳ・・・位相補正情報信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）供給される４位相角変調信号を同相成分、直交成
   分の信号に処理を施す信号処理手段と、前記信号から１
   シンボル毎にサンプル量子化して得られる複素シンボル
   情報信号を導出するクロック信号生成回路を備えたアナ
   ログ／デジタル変換手段と、 前記複素シンボル情報信号を１シンボル時間遅延した遅
   延信号を導出する遅延回路と、 前記遅延信号から９０゜、１８０゜および２７０゜位相
   回転信号を夫々導出する位相回路と、 前記複素シンボル情報信号をＮＣＯからの位相補正情報
   信号に基づき回転させた位相回転補正信号を送出する位
   相補正回路と、 前記遅延信号と９０゜、１８０゜および２７０゜位相回
   転信号および位相回転補正信号が供給され、夫々に内積
   演算を行って内積演算信号を導出する内積演算回路と、 前記内積演算信号をもとに２値情報を判定して、２値同
   相判定情報信号および２値直交判定情報信号を送出する
   ２値情報信号判定回路と、前記２値同相判定情報信号と
   ２値直交判定情報信号および内積演算信号が供給され、
   送信と受信の搬送波の位相誤差を示す周波数オフセット
   信号を送出する周波数オフセット検出回路と、前記周波
   数オフセット信号が供給されて平滑化処理が施された位
   相誤差信号を送出するローパスフィルタと、 前記位相誤差信号が供給され、少なくともＲＯＭを備え
   ると共に、前記位相誤差信号をアドレスとした位相補正
   情報信号を前記位相補正回路に送出するＮＣＯと、 を備えることを特徴とする４位相角変調波遅延検波装置
   。