JPH04115646A - 位相変調信号復調回路 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はディジタルデータを有線あるいは無線の通信路
を介して伝送する通信装置に関するものである。さらに
詳述すると、本発明は搬送波の位相または位相の推移と
データとを対応づける位相変調方式を採用する通信装置
の位相変調信号復調回路に関するものである。

（ロ）従来の技術 ディジタルデータを通信路を介して伝送する場合に用い
られる変調方式のうち、位相変調は移動無線などで用い
られる非線形増幅器を通っても情報が失われることがな
く、多相変調によって情報量あたりの占有スペクトルを
比較的小さくできる等の特徴があるので、よく用いられ
ている。

Ｎ相位相変調では３６０ｎ／Ｎ度十α（ｎ＝０．１，２
．　　・・Ｎ−１，αは定数）のＮ種類の位相状態とデ
ータとを対応づける。一般には受信側で、変調時の基準
位相を一意に再生することができないので、位相状態そ
のものではなく、ある位相状態から他の位相状態への相
対的変化をデータと対応づける差動位相変調が用いられ
る。

なお、周波数変調のうち変調指数が０．５のＭＳ　Ｋ　
（Ｍｉｎｉｍｕｍ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）は１デ
ータの時間幅の始めと終わりとが０度、±９０度、１．
８０度の４つの値をとり、差動四相位相変調と類似の方
法で復調することができるので、広義の位相変調と考え
られる。以下の議論ではこの種の周波数変調も含めて位
相変調と呼ぶ。

さて、位相変調信号を復調する代表的な方法は同期検波
と遅延検波である。前者はコスタスループなどの搬送波
再生回路を用いて基準位相を再生し、それと受信信号と
の位相を比較してデータを復調する。後者は受信信号と
、それを位相変化の１単位時間だけ遅延させた信号との
相関をみることによってデータを復調する。

２つの検波方式におけるデータの誤り率を比較すると、
フェージングがない静特性では同期検波がまさり、移動
通信の場合のように高速のマルチパスフェージングがあ
る場合には遅延検波が優れていることが知られている。

その理由を定性的に説明すると、同期検波の場合、長時
間の平均操作を施して雑音成分を除去した基準位相と、
各判定点との位相比較をおこなうのに対し、遅延検波で
は比べるべき２点が共に雑音を含んでいるために、静特
性では同期検波が有利となる。一方、マルチパスフェー
ジングによって受信信号の搬送波位相が急激にゆすぶら
れる場合、同期検波における再生基準位相がその変化に
ついて行けず、バースト的な誤りを引き起こす。遅延検
波では直前の位相のみを参照しているので、比較的早い
位相変化にもついて行くことができる。

このような２つの検波方式の長所を組み合わせたものに
デュアルモードキャリア再生（電子情報通信学会技術研
究報告、Ｖｏｌ、８８．嵐３９．　ＲＣ３８８−７）が
ある。この方式では同期検波における再生搬送波の位相
を、位相判定点における受信信号の位相に強制的に引き
込むことにより遅延検波と等価の動作をするモードと、
通常の同期検波のモードとを、受信信号のＣＮＲ（搬送
波−雑音比）やフェージング周波数によって切換え、常
に最良の特性を得ようとするものである。

この方法は特性上有効であるが、搬送波再生回路におい
て比較的細かい移相制御が必要となり、受信レベルの変
動などを観測しなければならず、また設計や調整におい
て最適なパラメータを設定することが必ずしも容易では
ない等の問題がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は同期検波においてマルチパスフェージングによ
る搬送波位相変動の影響を低減すると共に、フェージン
グの有無やフェージング周波数あるいは、受信信号レベ
ルなどを顧慮することなく、最適な動作を行う手段を提
供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 一般にディジタル信号の伝送においては、はとんどの場
合、データに冗長度をもたせて、誤り検出と訂正が可能
な符号に符号化して伝送する。本発明では受信側におい
て基準位相信号ψに対してそれよりも、９０／Ｎ度（Ｎ
相位相変調の情報点間距離３６０／Ｎ度の１７４）だけ
位相が進んだφ。

信号、及び９０／Ｎ度だけ位相が遅れたψ−倍信号を用
意し、３種の信号のそれぞれと受信信号との位相差を通
常の同期検波の方法で比較することにより、φ、ψ＋、
φ−にそれぞれ対応した復調データ列Ｄ０、Ｄ＋、Ｄ−
を得る。これらに、それぞれ誤り検出処理を施して、そ
の結果をもとに受信信号の搬送波位相とψ信号とのずれ
が９０／Ｎ度程度大きくなったことと、そのずれの方向
とを推定して、ψ、ψ＋、ψ−に対して同時に、ずれを
修正するような位相制御を行う。

（ホ）作用 フェージングがなく、受信信号の搬送波位相が安定して
いる場合、ψ＋信号をもとにしたデータ列Ｄ０の誤り率
が最も少ないことは明らかである。この時、位相情報点
の弁別をおこなう角度は、受信信号のＮ個の情報点の中
央に位置する。

この角度より±９０／Ｎ度前後した角度が、ψ４及びψ
−倍信号もとにした弁別角度となる。ＤやおよびＤ−は
雑音が全くないときにはＤｏと完全に一致するが、雑音
があっても、Ｄｏに比べて若干誤り率が大きくなる程度
である。

フェージングのために受信信号の搬送波位相がψ＋と９
０／Ｎ度程度ずれたとすると、ψ＋またはψ−倍信号い
ずれかをもとにした位相弁別角度が情報点と重なってし
まい、確率０．５で誤ったデータを得てしまう。そこで
、誤り検出符号を監視して、ある程度以上の誤りが検出
されたなら、搬送波の位相ずれがあったものとしてψ＋
、ψ＋、ψ−に修正を施す。これによって搬送波のずれ
に追従して行くことができる。

また、位相ずれに追従できない過渡的段階でもψ＋また
はψ−倍信号いずれかが、ψ＋信号よりも望ましい位相
状態にあるので、それをもとにして得るデータ列から情
報を得れば、より誤りを減らすことができる。

（へ）実施例 第１図は本発明の基本構成を示すブロック図である。受
信信号入力端子（１）へは受信された位相変調信号（副
搬送波が位相変調されている場合は、高周波を検波した
後の出力信号）が入力される。これをもとに、搬送波再
生回路（２）は搬送波を再生し、基準位相信号（ψ＋）
と、それに対して±δψの位相差を持つ、ψ＋信号及び
ψ−倍信号を出力する。第１復調回路（３）、第２復調
回路（４）および第３復調回路（５）は、それぞれψ＋
、ψ＋およびψ−倍信号受信信号とを位相比較して、そ
れぞれ復調データ列Ｄ０、Ｄ＋およびＤを得る。誤り検
出回路（６）はこれらの復調データ列のそれぞれに、誤
り検出処理を施し、その結果をもとに、搬送波再生回路
（２）に対し移相制御信号を送って、それぞれψ＋、ψ
ゆおよびψ−倍信号位相を修正する。

次にＮ＝４、すなわち４相位相変調の場合を例にとって
動作をより詳細に説明する。４相位相変調の情報点を４
５度、１３５度、２２５度、３１５度とする。受信信号
の位相は雑音や伝送中の帯域制限の効果で、第２図（ａ
）のように、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点のまわりに散らばってい
る。再生基準位相信号であるψ＋信号の位相が第２図上
で０度であるとすると、ψ＋信号とそれより９０度進ん
だψ＋゛信号とがつくる直交平面上で、受信信号が識別
時点においてどの象限にあるかにより、本来の情報点Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄのどれに属するかを判定できる。

次に、判定の基準となる位相が０度からずれた場合にど
うなるかを考える。ずれの量をθとして、θ＝４５度の
場合、１／２の確率で象限を誤る。θ＝±９０度の場合
、象限を誤る確率はほぼ１であるが、差動位相変調のと
きには、象限そのものより、象限間の相対的移動が情報
を担うので、このように常に隣の象限に移っているよう
な誤りは問題ではなくなる。そこで、差動復号した後に
情報点が誤っている確率は定性的に第３図のようになる
。

次に、δψ＝２２．５度として、前記データ列Ｄｏ、Ｄ
４およびＤ−の誤りの様子を考える。φ。

の位相誤差θ。が０度の場合、ＤｏはＯに近い誤り率を
示し、ψ４およびψ−も比較的低い誤り率となる。θ。

＝２２．５°になると、Ｄやは非常に大きな確率で誤る
ようになる。そこで、Ｄ４の誤り率が所定の大きさにな
ったら、ψ＋、ψ＋およびψ−倍信号位相を所定量（例
えば２２．５°〕遅らせて、ψ＋信号が第３図の誤り率
曲線の中央に近づくように修正する。同様にＤ−の誤り
率が所定の大きさになったら、ψ＋、ψ＋およびφ−倍
信号位相を進めるようにする。

最終的に必要な情報は、Ｄ、、Ｄ、およびＤ−のうちで
最も誤りの少ないものを選ぶようにする。誤り検出符号
に訂正能力があるならば、訂正を施してから出力する。

（ト）発明の効果 このように、本発明によればマルチパスフェージング等
による搬送波位相変動の影響を低減することができ、移
動通信におけるディジタルデータの伝送の誤り軽減に効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本構成を示すブロック回路図、第
２図は４相位相変調の情報点を示す図面、第３図は基準
位相のずれと情報点を誤って判定する確率との関係を示
す図面である。 （１）・・・受信信号入力端、（２）・・・搬送波再生
回路、（３）・・・第１復調回路、（４）・・・第２復
調回路、（５）・・・第３復調回路、（６）・・・誤り
検出回路、（７）・・・復調データ出力端。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝送中の誤りを検出できるように符号化されたデ
   ィジタルデータと、搬送波の位相に対して３６０ｎ／Ｎ
   度＋α（Ｎは２以上の整数、ｎ＝０，１，２，…，Ｎ−
   １，αは定数）の位相またはこれらの位相間の推移とを
   対応づけた位相変調信号によって情報を伝送する通信方
   式であって、（ａ）受信した前記位相変調信号に基づい
   て搬送波を再生して、基準位相であるψ＿０信号と、該
   ψ＿０信号より９０／Ｎ度だけ進んだψ＿＋信号と、９
   ０／Ｎ度だけ遅れたψ＿−信号とを発生する搬送波再生
   回路と、 （ｂ）前記位相変調信号と前記ψ＿０信号とを比較して
   受信データ列Ｄ＿０を得る第１復調回路と、（ｃ）前記
   位相変調信号と前記ψ＿＋信号とを比較して受信データ
   列Ｄ＿＋を得る第２復調回路と、（ｄ）前記位相変調信
   号と前記ψ＿−信号とを比較して受信データ列Ｄ＿−を
   得る第３復調回路と、（ｅ）前記受信データ列Ｄ＿０、
   Ｄ＿＋及びＤ＿−の誤りをそれぞれ検出して誤りの個数
   を調べ、その結果に基づき前記ψ＿０信号の進み或は遅
   れを推定する誤り検出回路とを備え、 ψ＿０信号が進み、或は遅れていると推定される場合に
   は、前記搬送波再生回路から発生するψ＿０信号、ψ＿
   ＋信号及びψ＿−信号の位相を同時にそれぞれ遅らせ、
   或は進ませることを特徴とする位相変調信号復調回路。
2. （２）前記受信データ列Ｄ＿０、Ｄ＿＋、Ｄ＿−のうち
   最も誤りの少ないデータ列を基に情報を再生することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位相変調信号復
   調回路。
3. （３）誤りを検出できるようにするための符号化は検出
   された誤りの全てまたは一部を訂正可能であり且つ受信
   データ列の誤りを訂正したものを再生情報とすることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の位相
   変調信号復調回路。