JPH08214035A - フェーズ・シフト・キーイング変調波復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズの影響を回避し、ＰＳＫ変調波の正確
な復調を行なう。 【構成】 受信した変調波をサンプリングする離散化部
２０５と、このサンプリングされたデータからパワース
ペクトル分布を算出するパワースペクトル分布算出部２
０６と、このパワースペクトル分布から、搬送波周波数
とノイズ成分の周波数とを区別する搬送波周波数検出部
２０７と、前記離散化部２０５で量子化されたデータ
と、ＰＳＫ変調波および搬送波周波数付近のノイズのモ
デルとのマッチングが最もとれるよう同相成分を決定す
るとともにモデル化誤差を算出するモデル化部２０とを
設け、このモデル化誤差が最も小さくなる点にて同期タ
イミングを出力し、この同期タイミングで同期したとき
の同相成分を検出し、この同相成分の信号から基底信号
を取り出すように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信分野に使用するフ
ェーズ・シフト・キーイング変調波復調装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年のディジタル変復調方式を用いた装
置の発展には目覚ましいものがあり、中でも特にフェー
ズ・シフト・キーイング（以下、ＰＳＫと呼ぶ）は今日
ディジタル変調波として最も一般的である。以下、図面
を参照しながら従来のＰＳＫ変調波復調装置について説
明する。

【０００３】図８はＰＳＫ方式の送信機と従来のＰＳＫ
変調波復調方式を用いた受信機を示すブロック図であ
る。１０１はＰＳＫ方式の送信機、１０２は従来のＰＳ
Ｋ変調波復調方式の受信機である。

【０００４】受信機１０２において、１０３は送信機か
らのＰＳＫ変調波を受信するアンテナ部、１０４は受信
したＰＳＫ変調波を帯域制限する帯域通過フィルタ部で
ある。１０５はＰＳＫ変調波を復調するための基準とな
る基準搬送波を再生する基準搬送波再生部である。

【０００５】基準搬送波再生部１０５において、１０６
は帯域通過フィルタ部１０４で帯域制限されたＰＳＫ変
調波を２逓倍することによりＰＳＫによる２つの位相状
態を１つに縮退させるための２逓倍部、１０７は２逓倍
部１０６で縮退したＰＳＫ変調波から基準搬送波を得る
ための２分周部である。

【０００６】１０８は帯域通過フィルタ部１０４で帯域
制限されたＰＳＫ変調波と基準搬送波再生部１０５で再
生された基準搬送波を乗算することにより検波を行う乗
算部である。１０９は乗算部１０８で検波された信号か
ら高周波成分をカットする低域通過フィルタ部である。
１１０は前記低域通過フィルタ部１０９の出力から符号
再生に用いるタイミングクロックを抽出するタイミング
クロック再生部である。

【０００７】１１１は低域通過フィルタ部１０９の出力
を受けてタイミングクロックのタイミングで符号判定を
行う比較部である。すなわち比較部１１１は、タイミン
グクロック再生部１１０の出力するタイミングで、低域
通過フィルタ部１０９の出力を符号「０」と比較して正
か負かを判定し、その判定結果を出力する。１１２は表
示部への表示制御など、受信機全体を司る制御部であ
る。１１３は符号化されたデータを表示する表示部であ
る。

【０００８】以上のように構成された従来のＰＳＫ変調
波復調方式を用いた受信機について、以下その動作を説
明する。まず、送信機１０１から送信されたＰＳＫ変調
波は受信機１０２のアンテナ１０３で受信され、帯域通
過フィルタ部１０４にて帯域制限される。次に基準搬送
波再生部１０５において帯域通過フィルタ部１０４で帯
域制限されたＰＳＫ変調波から基準搬送波が抽出される
が、以下にその過程を詳細説明する。

【０００９】受信されたＰＳＫ変調波Ｓc（ｔi）はｔi
＝ｎＴ毎に次の（数１）によって表される。ここで、ｎ
は実数、Ｔは１符号期間、Ａcは振幅、ｆc は搬送波周
波数、φi は変調位相である。

【００１０】

【数１】

【００１１】２相ＰＳＫ（以下、ＢＰＳＫと呼ぶ）の場
合、変調位相φi は（数２）のように表すことができ
る。

【００１２】

【数２】

【００１３】帯域通過フィルタ部１０４で帯域制限され
たＰＳＫ変調波（数１）は２逓倍部１０６で２逓倍さ
れ、次の（数３）に示すように表わされる。

【００１４】

【数３】

【００１５】さらに前述のＢＰＳＫの場合ならば、（数
２）に示すφi を（数３）に当てはめると（数４）に示
すようになる。

【００１６】

【数４】

【００１７】このようにＰＳＫ変調による２つの位相状
態は１つに縮退する。この２逓倍部１０６の出力（数
４）は２分周部１０７で２分周され、次の（数５）に示
す基準搬送波Ｓs（ｔi）が再生される。

【００１８】

【数５】

【００１９】こうして基準搬送波再生部１０５で再生さ
れた基準搬送波（数５）は乗算部１０８にてＰＳＫ変調
波を検波するのに用いられる。その検波出力ν（ｔi）
は次の（数６）が示すようになる。

【００２０】

【数６】

【００２１】この乗算部１０８の出力（数６）すなわち
検波出力ν（ｔi）を次の低域通過フィルタ部１０９に
通すことにより、低域通過フィルタ部１０９で高周波成
分である第１項がカットされ、低域通過フィルタ部１０
９の出力ｕ（ｔi）は次の（数７）に示すようになり、
結局変調位相成分のみが残る。

【００２２】

【数７】

【００２３】最後に低域通過フィルタ部１０９の出力
（数７）から符号データを得る復号処理について説明す
る。タイミングクロック再生部１１０は低域通過フィル
タ部１０９の出力（数７）のゼロクロスを利用し、符号
再生に用いるタイミングクロックを抽出する。そして比
較部１１１において、低域通過フィルタ部１０９の出力
（数７）はタイミングクロック再生部１１０により再生
されたタイミングクロックにて符号「０」のレベルと比
較され、この「０」レベルを基準として例えば次の（数
８）の様に符号判定され、ＰＳＫ変調波の復調が完了す
る。

【００２４】

【数８】

【００２５】ここでｔicLKはタイミングクロック再生部
１１０により再生されたタイミングクロックで、符号判
定するタイミングである。

【００２６】最後に比較部１１１により得られた符号デ
ータは制御部１１２を介し表示部１１３に表示される。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＰＳＫ変調波復調方式の受信機では、帯域通過
フィルタ部でＰＳＫ変調波のノイズを除去しようとして
も、搬送波周波数に近い帯域のノイズ成分は除去でき
ず、その結果以下に示すように低域通過フィルタ部出力
は搬送波周波数帯域に生じているノイズの影響を受け、
正しい復号化ができないという問題を有していた。以下
に、搬送波周波数帯域のノイズによる低域通過フィルタ
部出力への影響について詳細に説明する。

【００２８】ＰＳＫ変調波Ｓc（ｔi）に外部から例えば
ノイズｖc（ｔi）が加わると、受信されたＰＳＫ変調波
ｓ（ｔi）はｔi＝ｎＴ毎に次の（数９）のように表され
る。

【００２９】

【数９】

【００３０】このようになると、ＰＳＫ変調波（数９）
は帯域通過フィルタ部１０４で帯域制限されても、搬送
波周波数帯域のノイズｖc（ｔi）は除去されず、（数１
０）のように搬送波周波数帯域のノイズｖc（ｔi）は残
ることになる。

【００３１】

【数１０】

【００３２】図８に示す構成では、帯域通過フィルタ部
１０４で帯域制限されたＰＳＫ変調波（数１０）は２逓
倍部１０６で２逓倍され、（数１１）のようになる。

【００３３】

【数１１】

【００３４】さらに前述のＢＰＳＫの場合なら、前記の
（数２）より、

【００３５】

【数１２】

【００３６】となり、さらにＢＰＳＫの場合には（数
２）より

【００３７】

【数１３】

【００３８】となる。このようにＰＳＫ変調による２つ
の位相状態は１つに縮退する。

【００３９】この２逓倍部１０６の出力（数１３）は２
分周部１０７で２分周され、得られた基準搬送波信号Ｓ
S（ｔi）は次の（数１４）のようになる。

【００４０】

【数１４】

【００４１】この（数１４）が示すように、得られた基
準搬送波信号は真の搬送波周波数の項に搬送波周波数帯
のノイズ項が線形結合した形となる。

【００４２】こうして基準搬送波再生部１０５で再生さ
れた基準搬送波（数１４）は乗算部１０８にてＰＳＫ変
調波を検波するのに用いられ、その検波出力ν（ｔi）
は次の（数１５）のようになる。

【００４３】

【数１５】

【００４４】さらにＢＰＳＫの場合には前記（数２）よ
り、次の（数１６）のようになる。

【００４５】

【数１６】

【００４６】ここで、ｍを実数、Ａｊを振幅、Δｆｊを
搬送波周波数からの微小変位分、θｊを位相とすると、
搬送波周波数付近のノイズｖc（ｔi）は次の（数１７）
のように表すことができる。

【００４７】

【数１７】

【００４８】さらに検波出力（数１６）は（数１７）を
代入して次の（数１８），（数１９），（数２０）に示
すようになる。

【００４９】

【数１８】

【００５０】

【数１９】

【００５１】

【数２０】

【００５２】よって、検波出力ν（ｔi）すなわち乗算
部１０８の出力は次の（数２１）のようになる。

【００５３】

【数２１】

【００５４】この後、乗算部１０８の出力（数２１）は
低域通過フィルタ部１０９で高周波成分をカットされる
ため、低域通過フィルタ部１０９の出力ｕ（ｔi）は次
の（数２２）のようになる。

【００５５】

【数２２】

【００５６】但し、（数２２）におけるＰ（ｔi）およ
びＱ（ｔi）は次の（数２３）のように表される。

【００５７】

【数２３】

【００５８】このまま比較部１１１で低域フィルタ部出
力（数２２）を「０」レベルと比較して符号化するわけ
だが、Ｐ（ｔi）とＱ（ｔi）の影響で必ずしも低域フィ
ルタ部出力（数２２）はｃｏｓ（φi）と同符号にはな
らないため、誤った符号化を行ってしまう可能性が高
い。

【００５９】本発明は上記課題を解決し、搬送波周波数
帯域のノイズの影響を受けずにＰＳＫ変調波を正確に復
調できるフェーズ・シフト・キーイング変調波復調装置
を提供することを目的としている。

【００６０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を解決
するために、受信した変調波を一定時間毎にサンプリン
グし量子化する離散化部と、この離散化部において量子
化されたデータにデータウインドウを与えてこのデータ
ウインドウ内における変調波のパワースペクトル分布を
算出するパワースペクトル分布算出部と、このパワース
ペクトル分布算出部で算出されたパワースペクトル分布
から、搬送波周波数のパワースペクトルと、ノイズ成分
のパワースペクトルとを区別する搬送波周波数検出部
と、この搬送波周波数検出部において検出された搬送波
周波数および搬送波周波数付近のノイズの周波数を固定
した条件下で、前記離散化部で量子化されたデータウイ
ンドウ内のデータと、フェーズ・シフト・キーイング変
調波および搬送波周波数付近のノイズのモデルとのマッ
チングが最もとれるよう同相成分を決定するとともに、
モデル化誤差を算出するモデル化部と、このモデル化部
から出力されたモデル化誤差が最も小さくなる点付近の
タイミングにて同期タイミングを出力する同期検出部
と、この同期検出部から出力された同期タイミングでデ
ータウインドウが１符号に同期したときの同相成分を検
出する同相成分検出部と、この同相成分検出部出力であ
る同相成分の信号から基底信号を取り出す符号化部とを
設けた。

【００６１】

【作用】上記した構成により、まず離散化部でＡ／Ｄ変
換されたＰＳＫ変調波データからパワースペクトル分布
算出部がパワースペクトル分布を計算すると、搬送波周
波数検出部はその分布結果から搬送波周波数および搬送
波周波数付近のノイズの周波数を検出する。モデル化部
はそれらの周波数を用い搬送波および搬送波周波数付近
のノイズをモデル化し、波形マッチングをとる。さらに
同期検出部の同期タイミングで同相成分検出部は同相成
分を検出し、最後に前記符号化部は同相成分に応じて符
号に変換する。このように搬送波周波数付近のノイズを
モデル化することにより真のＰＳＫ変調波を抽出するこ
とができる。

【００６２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る一実施例の構
成を示すブロック図である。２０１はＢＰＳＫ（Binary
-ＰＳＫ）方式の送信機、２０２は本発明に係るＢＰＳ
Ｋ変調波復調方式を用いた受信機である。

【００６３】２０３は送信機からのＰＳＫ変調波を受信
するアンテナ部、２０４は受信したＰＳＫ変調波を帯域
制限する帯域通過フィルタ部、２０５は受信機において
受信した変調波を一定時間毎にサンプリングし量子化す
る離散化部である。

【００６４】２０６は、１符号期間長で１サンプリング
タイム毎にタイムシフトするデータウインドウを与え、
離散化部２０５において量子化されたデータ列のうち前
記データウインドウ内のデータを基にそのデータウイン
ドウ内における変調波のパワースペクトル分布を最大エ
ントロピー法によって算出するパワースペクトル分布算
出部である。パワースペクトル分布算出部２０６では、
パワースペクトル分布を搬送波周波数帯域についてのみ
算出する。

【００６５】２０７は、パワースペクトル分布算出部２
０６で算出されたパワースペクトル分布において最も支
配的な周波数を検出することによって搬送波周波数ｆc
を検出する搬送波周波数検出部である。また搬送波周波
数検出部２０７は、搬送波周波数ｆc の周波数付近のパ
ワースペクトルの中の、あるしきい値よりもピークレベ
ルの高いスペクトルをノイズ成分として検出する。

【００６６】２０８は搬送波周波数検出部２０７におい
て検出された搬送波周波数ｆc および搬送波周波数付近
のノイズ成分の周波数を固定した条件下で、離散化部２
０５で量子化されたデータウインドウ内のデータとＰＳ
Ｋ変調波および搬送波周波数付近のノイズのモデルとの
マッチングが最もとれるよう同相成分を決定するととも
に、モデル化誤差を出力するモデル化部である。

【００６７】２０９はモデル化部２０８から出力された
モデル化誤差の変化の微分が負から正に変化するとき同
期タイミングを出力する同期検出部である。

【００６８】２１０は同期検出部２０９から出力された
同期タイミングでデータウインドウが１符号に同期した
ときの同相成分を検出する同相成分検出部、２１１は同
相成分検出部２１０の出力である同相成分の信号から基
底信号を取り出す符号化部であり、同相成分が正になっ
た時に符号「１」を、また負になった時に符号「０」を
出力することによって符号化を行なう。２１２は表示部
２１３への表示制御など受信機全体を司る制御部、２１
３は符号化されたデータを表示する表示部である。

【００６９】以上のように構成されたＢＰＳＫ変調波復
調方式受信機について、以下その動作を図１〜図５を用
いて詳細に説明する。

【００７０】図１のＰＳＫ方式の送信機２０１から送信
されたＰＳＫ変調波はＢＰＳＫ変調波復調方式を用いた
受信機２０２のアンテナ部２０３にて受信され、帯域通
過フィルタ部２０４で帯域制限され、次の離散化部２０
５でサンプリングすることによって量子化される。この
時のサンプリングタイムはｔ＝（実数ｋ）×（１符号期
間Ｔ）／（１符号期間のサンプリング数Ｎ）とし、この
サンプリングタイム毎に量子化される。このときのＰＳ
Ｋ変調波データ列を｛ｚ（ｋ）｝とする。なお、Ｋ＝
０，１，２…，Ｎであり、ある一つのデータウインドウ
についてＮ＋１個のデータより成るＰＳＫ変調波データ
列｛ｚ（ｋ）｝が得られる。

【００７１】次にパワースペクトル分布算出部２０６で
は、データウインドウ内において（図２のように１符号
期間Ｔの幅を持つ）Ｎ＋１個のＰＳＫ変調波データ｛ｚ
（０），ｚ（１），…，ｚ（Ｎ）｝を基に、最大エント
ロピー法によってパワースペクトル分布を算出する。こ
の際、搬送波周波数ｆc 近辺の所定の帯域（搬送波周波
数帯域とする）についてのみパワースペクトル分布を算
出する。

【００７２】次に１サンプリングタイムだけシフトさせ
たデータウインドウ内のＮ＋１個のＰＳＫ変調波データ
を新たに｛ｚ（０），ｚ（１），…，ｚ（Ｎ）｝とし、
このデータを基に、搬送波周波数帯域についてのみパワ
ースペクトル分布を算出する。

【００７３】以降、同様に１サンプリングタイム毎にデ
ータウインドウをシフトさせ、その度にパワースペクト
ル分布を算出し、全部でＮ通りのパワースペクトル分布
を得る。データウインドウのシフトする様子を図３に示
す。

【００７４】図４はパワースペクトル分布算出部２０６
の出力結果の一例であって、図４では帯域通過フィルタ
部２０４と同じ帯域のみ算出した例を示している。図４
に示すように搬送波周波数帯域では真の搬送波周波数ｆ
c のパワースペクトルが最も支配的であり、真の搬送波
周波数ｆc よりもパワースペクトルのピークレベルが低
い周波数の成分をノイズとみなすことができる。

【００７５】搬送波周波数検出部２０７では、まず最も
パワースペクトルのピークレベルの高い周波数を検出
し、このパワースペクトルの周波数を真の搬送波周波数
ｆc と判断する。

【００７６】次に真の搬送波周波数ｆc 以外のパワース
ペクトルの中で、あるしきい値ＰＳ0（図４の破線）よ
りも高いピークレベルをもつスペクトルの周波数を検出
する。ここでは、それらｍ個の周波数をピークレベルの
高い順にｆ1，ｆ2，…，ｆmとする。

【００７７】モデル化部２０８では、搬送波周波数検出
部にて検出された搬送波周波数ｆcおよび搬送波周波数
付近のノイズの周波数ｆ1，ｆ2，…，ｆmを固定した条
件下で、ＢＰＳＫ変調波及び搬送波周波数付近のノイズ
のモデル化を行う。以下、このモデル化について詳細に
説明する。

【００７８】まず、ＰＳＫ変調波Ｓc（ｔi）は以下のよ
うに未知パラメータと基底関数の積で次の（数２４）の
ように表現できる。

【００７９】

【数２４】

【００８０】但し、Ｈc は未知パラメータで、次式の
（数２５）に示すように１×２行列である。

【００８１】

【数２５】

【００８２】また、ｇc は搬送波周波数成分を含んだ基
底関数で、次の（数２６）に示すように２×１ベクトル
である。

【００８３】

【数２６】

【００８４】同様に、搬送波周波数付近のノイズｖc
（ｔi）も次の（数２７）に示すように未知パラメータ
Ｈと基底関数ｇの積で表現できる。

【００８５】

【数２７】

【００８６】但し、未知パラメータＨは１×ｍ行列であ
り、次の（数２８）のように表わされる。

【００８７】

【数２８】

【００８８】また、基底関数ｇはｍ×１ベクトルであ
り、次の（数２９）のように表わされる。

【００８９】

【数２９】

【００９０】従って、離散化部２０５の出力Ｓk（ｋ）
は次の（数３０）ように、ＰＳＫ変調波：Ｓc（ｔi）
（数２４）と搬送波周波数付近のノイズ：ｖc（ｔi）
（数２７）の線形結合に置き換えることができ、モデル
化される。

【００９１】

【数３０】

【００９２】ここで、モデル化誤差関数Ｐ（Ｈc ，Ｈ）
を次の（数３１）のように定義する。

【００９３】

【数３１】

【００９４】このモデル化誤差関数Ｐ（Ｈc ，Ｈ）をＨ
c ，Ｈについて最小化を図ることは、ＰＳＫ変調波の実
波形とモデル化した波形（数３０）との波形マッチング
をとることと同意である。このときのモデル化誤差ｐは
次の（数３２）のように表わされる。

【００９５】

【数３２】

【００９６】全述の（数３１）に示す演算を行ってモデ
ル化誤差ｐを求め、それが最小となるタイミングを見つ
ければ、そのタイミングにて受信信号から同相成分を検
出することができる。

【００９７】例えば、図３のデータウインドウにおい
ては、Ｈc の第１項目｛Ｈc の（１，１）成分｝の値す
なわちＡc・ｃｏｓ（φi）の値が検出される。このＡc・
ｃｏｓ（φi）の値は同相成分である。以降、同様にデ
ータウインドウを図３，，…，，…，のように
１サンプリングタイム毎にシフトさせながら、データウ
インドウ内のＰＳＫ変調波データ｛ｚ（０），ｚ
（１），…，ｚ（Ｎ）｝を基にデータウインドウの現時
刻におけるモデル化誤差ｐおよび同相成分を出力する。

【００９８】図５は、以上のように求められたモデル化
誤差ｐとデータウインドウの現時刻との関係を示すグラ
フであり、図３〜と図５〜とは対応している。
データウインドウが図３の位置ではＰＳＫ変調波も
搬送波周波数付近のノイズも最適な波形マッチングが可
能なため、図５のモデル化誤差ｐは最小値をとる。
しかし図３のようにデータウインドウが異なった符号
間にまたがっている場合には、ＰＳＫ変調波の最適な波
形マッチングが不可のため、モデル化誤差ｐは大きくな
る。

【００９９】このようにモデル化誤差ｐは、ノイズや符
号の変わり目に生じる未知パラメータの影響を表わすも
のとなり、モデル化誤差ｐが最小になったタイミング付
近でデータウインドウに同期をかければ、ノイズや符号
の変わり目に生じる未知パラメータの影響を小さくする
ことができる。

【０１００】同期検出部２０９は、このモデル化誤差ｐ
の変化（図５）を利用し、次のようにして同期タイミン
グをとる。具体的には、モデル化部２０８から出力され
たモデル化誤差ｐの時間的変化を検知するためにモデル
化部２０８から出力されたモデル化誤差ｐの信号を微分
し、その微分値が負から正に変化する時に同期タイミン
グを出力する。

【０１０１】同相成分検出部２１０は、モデル化部２０
８から出力された受信信号を受け、同期検出部２０９か
ら出力された同期タイミングでデータウインドウが１符
号に同期したときの信号を出力する。このタイミングで
の信号がほぼ同相成分であり、このようにして同相成分
を検出する。

【０１０２】符号化部２１１では同相成分検出部２１０
から出力された同相成分を０レベルと比較し、同相成分
の正負により符号化を行う。

【０１０３】最後に符号化部２１１で得られた符号デー
タは制御部２１２を介し表示部２１３に表示される。こ
うして、ＢＰＳＫ変調波の搬送波周波数付近にノイズが
加わっていても、その影響を受けにくい同期タイミング
を得ることが出来、正確にＢＰＳＫ変調波を復調でき
る。

【０１０４】（実施例２）以下、本発明の他の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図６は本発明の
他の実施例の構成を示すブロック図である。２１４は４
相のＰＳＫ（Quadri-ＰＳＫ：以降、ＱＰＳＫと呼ぶ）
変調方式を用いた送信機、２１５は本発明に係る４相の
ＱＰＳＫ変調波復調方式を用いた受信機である。受信機
２１５において、２１６は送信機からの変調波を受信す
るアンテナ部、２１７は受信した変調波を帯域制限する
帯域通過フィルタ部、２１８は受信した変調波を一定時
間毎にサンプリングし量子化する離散化部である。

【０１０５】２１９は、１符号期間長で１サンプリング
タイム毎にタイムシフトするデータウインドウを与え、
離散化部２１８において量子化されたデータ列のうち前
記データウインドウ内のデータを最大エントロピー法に
よってそのデータウインドウ内における変調波のパワー
スペクトル分布を最大エントロピー法によって算出する
パワースペクトル分布算出部である。

【０１０６】２２０は、パワースペクトル分布算出部２
１９で算出されたパワースペクトル分布において最も支
配的な周波数を検出することによって搬送波周波数ｆc
を検出する搬送波周波数検出部である。また搬送波周波
数検出部２２０は、搬送波周波数ｆc の周波数付近のパ
ワースペクトルの中の、あるしきい値よりもピークレベ
ルの高いスペクトルをノイズ成分として検出する。

【０１０７】２２１は搬送波周波数検出部２２０におい
て検出された搬送波周波数ｆc および搬送波周波数付近
のノイズの周波数を固定した条件下で、離散化部２１８
で量子化されたデータとＱＰＳＫ変調波および搬送波周
波数付近のノイズのモデルとのマッチングが最もとれる
よう同相成分および直交成分を決定するとともに、モデ
ル化誤差を出力するモデル化部である。

【０１０８】２２２はモデル化誤差の変化の微分が負か
ら正に変化するとき同期タイミングを出力する同期検出
部、２２３は同期検出部２２２から出力された同期タイ
ミングでデータウインドウが１符号に同期したときの同
相成分を検出する同相成分検出部、２２４は同期検出部
２２２から出力された同期タイミングでデータウインド
ウが１符号に同期したときの直交成分を検出する直交成
分検出部である。

【０１０９】２２５は同相成分検出部２２３で検出され
た同相成分と直交成分検出部２２４で検出された直交成
分から、変調位相を検出する変調位相検出部である。２
２６は表示部２２７への表示制御など受信機全体を司る
制御部、２２７は符号化されたデータを表示する表示部
である。

【０１１０】以上のように構成されたＱＰＳＫ変調波復
調方式受信機について、以下その動作を図３、図６、図
７を用いて詳細に説明する。

【０１１１】図６のＱＰＳＫ方式の送信機２１４から送
信されたＱＰＳＫ変調波は図７のようにＱ変調位相φi
をもつ。Ｑ変調位相φi は次の（数３３）のように表す
ことができる。

【０１１２】

【数３３】

【０１１３】その後、ＱＰＳＫ変調波がＱＰＳＫ変調波
復調方式受信機２１５のアンテナ部２１６で受信され、
搬送波周波数検出部２２０で搬送波周波数ｆc および搬
送波周波数付近のノイズの周波数ｆ1，ｆ2，…，ｆmを
検出するまでの過程は前述の実施例１と同様である。

【０１１４】モデル化部２２１では、搬送波周波数検出
部にて検出された搬送波周波数ｆcおよび搬送波周波数
付近のノイズの周波数ｆ1，ｆ2，…，ｆmを固定した条
件下で、前述の実施例と同様に（数３１）を最小化する
ことにより、図３のデータウインドウにおけるＨc の
第１項目｛Ｈc の（１，１）成分｝の値すなわちＡc・ｃ
ｏｓ（φi）の値（つまり同相成分）、およびＨc の第
２項目｛Ｈc の（１，２）成分｝の値すなわちＡc・ｓｉ
ｎ（φi）の値（つまり直交成分）が検出される。以
降、同様にデータウインドウを図３，，…，，
…，のように１サンプリングタイム毎にシフトさせな
がら、データウインドウ内のＱＰＳＫ変調波データ｛ｚ
（０），ｚ（１），…，ｚ（Ｎ）｝を基にデータウイン
ドウの現時刻におけるモデル化誤差ｐ、同相成分および
直交成分を出力する。

【０１１５】モデル化部２２１から出力されたモデル化
誤差ｐの変化は同期検出部にて微分され、微分値が負か
ら正に変化する時に同期タイミングを出力する。

【０１１６】同相成分検出部２２３は同期検出部２２２
から出力された同期タイミングでデータウインドウが１
符号に同期したときの同相成分を検出する。それと同時
に直交成分検出部２２４は同期検出部２２２から出力さ
れた同期タイミングでデータウインドウが１符号に同期
したときの直交成分を検出する。

【０１１７】変調位相検出部２２５では、同相成分検出
部２２３から出力された同相成分Ａc・ｃｏｓ（φi）
と、直交成分検出部２２４から出力された直交成分Ａc
ｓｉｎ（φi）から、次の（数３４）および（数３５）
に示すように求める。

【０１１８】

【数３４】

【０１１９】

【数３５】

【０１２０】ここでもし、ψS1≒ψc1 ，ψS2≒ψc2±
πであれば、変調位相φi は次の（数３６）に示すよう
にψS1とψc1の平均をとることによって検出される。

【０１２１】

【数３６】

【０１２２】さらに（数３６）の結果は例えば（数３
７）の様に符号判定され、ＱＰＳＫ変調波の復調が完了
する。

【０１２３】

【数３７】

【０１２４】最後に変調位相検出部２２５で得られた符
号データは制御部２２６を介し表示部２２７に表示され
る。

【０１２５】こうして、ＱＰＳＫ変調波に搬送波周波数
付近のノイズが加わっていても、正確にＱＰＳＫ変調波
を復調できる。

【０１２６】尚、本実施例２ではＱＰＳＫ変調波に対す
る復調方式について説明したが、２相または４相以上の
多相のＰＳＫ変調波にも（数３７）の変換式を取り替え
るだけで適用できるのは言うまでもない。

【０１２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、受信した変調波
をサンプリングする離散化部と、このサンプリングされ
たデータからパワースペクトル分布を算出するパワース
ペクトル分布算出部と、このパワースペクトル分布か
ら、搬送波周波数とノイズ成分の周波数とを区別する搬
送波周波数検出部と、前記離散化部で量子化されたデー
タと、ＰＳＫ変調波および搬送波周波数付近のノイズの
モデルとのマッチングが最もとれるよう同相成分を決定
するとともにモデル化誤差を算出するモデル化部とを設
け、このモデル化誤差が最も小さくなる点にて同期タイ
ミングを出力し、この同期タイミングで同期したときの
同相成分を検出し、この同相成分の信号から基底信号を
取り出すように構成したことにより、真のＰＳＫ変調波
を抽出し、その結果、搬送波周波数帯域のノイズによる
誤符号化を回避し、ＰＳＫ変調波の正確な復調が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるＢＰＳＫ変調波復調
方式受信機のブロック図

【図２】ＢＰＳＫ変調波のサンプリングデータとデータ
ウインドウの関係図

【図３】ＰＳＫ変調波とそれを取込むデータウインドウ
のシフト方式図

【図４】あるデータウインドウにおけるパワースペクト
ル分布を示す図

【図５】モデル化誤差とサンプリングタイムの関係を表
すグラフ

【図６】本発明の他の実施例におけるＰＳＫ変調波復調
方式受信機のブロック図

【図７】ＱＰＳＫ変調波のサンプリングデータとデータ
ウインドウの関係図

【図８】従来のＰＳＫ変調波復調方式受信機のブロック
図

【符号の説明】

２０１ ＢＰＳＫ変調方式送信機 ２０２ ＢＰＳＫ変調波復調方式受信機 ２０３ アンテナ部 ２０４ 帯域通過フィルタ部 ２０５ 離散化部 ２０６ パワースペクトル分布算出部 ２０７ 搬送波周波数検出部 ２０８ モデル化部 ２０９ 同期検出部 ２１０ 同相成分検出部 ２１１ 符号化部 ２１２ 制御部 ２１３ 表示部 ２１４ ＱＰＳＫ変調方式送信機 ２１５ ＱＰＳＫ変調波復調方式受信機 ２１６ アンテナ部 ２１７ 帯域通過フィルタ部 ２１８ 離散化部 ２１９ パワースペクトル分布算出部 ２２０ 搬送波周波数検出部 ２２１ モデル化部 ２２２ 同期検出部 ２２３ 同相成分検出部 ２２４ 直交成分検出部 ２２５ 変調位相検出部 ２２６ 制御部 ２２７ 表示部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信した変調波を一定時間毎にサンプリン
   グし量子化する離散化部と、 前記離散化部において量子化されたデータにデータウイ
   ンドウを与えてこのデータウインドウ内のデータを最大
   エントロピー法によってそのデータウインドウ内におけ
   る変調波のパワースペクトル分布を算出するパワースペ
   クトル分布算出部と、 前記パワースペクトル分布算出部で算出されたパワース
   ペクトル分布から、搬送波周波数のパワースペクトル
   と、ノイズ成分のパワースペクトルとを区別する搬送波
   周波数検出部と、 前記搬送波周波数検出部において検出された搬送波周波
   数および搬送波周波数付近のノイズの周波数を固定した
   条件下で、前記離散化部で量子化されたデータウインド
   ウ内のデータと、フェーズ・シフト・キーイング変調波
   および搬送波周波数付近のノイズのモデルとのマッチン
   グが最もとれるよう同相成分を決定するとともに、モデ
   ル化誤差を算出するモデル化部と、 前記モデル化部から出力されたモデル化誤差が最も小さ
   くなる点付近のタイミングにて同期タイミングを出力す
   る同期検出部と、 前記同期検出部から出力された同期タイミングでデータ
   ウインドウが１符号に同期したときの同相成分を検出す
   る同相成分検出部と、 前記同相成分検出部出力である同相成分の信号から基底
   信号を取り出す符号化部とを設けたことを特徴とするフ
   ェーズ・シフト・キーイング変調波復調装置。
2. 【請求項２】パワースペクトル分布算出部は、離散化部
   において量子化されたデータのうち、１符号期間長で１
   サンプリングタイム毎にタイムシフトするデータウイン
   ドウ内のデータを最大エントロピー法によってそのデー
   タウインドウ内における変調波のパワースペクトル分布
   を算出するように構成され、 搬送波周波数検出部は、前記パワースペクトル分布算出
   部で算出されたパワースペクトル分布において最も支配
   的な周波数を搬送波周波数として検出し、さらにこの搬
   送波周波数以外であってあるしきい値よりもピークが高
   いパワースペクトルの周波数をノイズの周波数として検
   出することを特徴とする請求項１記載のフェーズ・シフ
   ト・キーイング変調波復調装置。
3. 【請求項３】同期検出部は、モデル化部から出力された
   モデル化誤差の変化の微分が負から正に変化するとき同
   期タイミングを出力し、符号化部は同相成分検出部出力
   である同相成分の正負により符号化を行うことを特徴と
   する請求項１記載のフェーズ・シフト・キーイング変調
   波復調装置。
4. 【請求項４】送信機において４相のフェーズ・シフト・
   キーイング方式で変調され送出された変調波を受け、搬
   送波周波数付近のノイズをモデル化することにより真の
   フェーズ・シフト・キーイング変調波を抽出し、復調す
   る復調装置であって、 受信機において受信した変調波を一定時間毎にサンプリ
   ングし量子化する離散化部と、 前記離散化部において量子化されたデータに１符号期間
   長で１サンプリングタイム毎にタイムシフトするデータ
   ウインドウを与え、このデータウインドウ内のデータを
   最大エントロピー法によってそのデータウインドウ内に
   おける変調波のパワースペクトル分布を搬送波周波数帯
   域についてのみ算出するパワースペクトル分布算出部
   と、 前記パワースペクトル分布算出部で算出されたパワース
   ペクトル分布において最も支配的な周波数を搬送波周波
   数として検出し、さらにこの搬送波周波数以外であって
   あるしきい値よりもピークが高いパワースペクトルの周
   波数をノイズの周波数として検出する搬送波周波数検出
   部と、 前記搬送波周波数検出部において検出された搬送波周波
   数および搬送波周波数付近のノイズの周波数を固定した
   条件下で、前記離散化部で量子化されたデータウインド
   ウ内のデータと、フェーズ・シフト・キーイング変調波
   および搬送波周波数付近のノイズのモデルとのマッチン
   グが最もとれるよう同相成分および直交成分を決定する
   とともに、モデル化誤差を算出するモデル化部と、 前記モデル化部から出力されたモデル化誤差の変化の微
   分が負から正に変化するとき同期タイミングを出力する
   同期検出部と、 前記同期検出部から出力された同期タイミングでデータ
   ウインドウが１符号に同期したときの同相成分を検出す
   る同相成分検出部と、 前記同期検出部から出力された同期タイミングでデータ
   ウインドウが１符号に同期したときの直交成分を検出す
   る直交成分検出部と、 前記同相成分検出部で検出された同相成分と前記直交成
   分検出部で検出された直交成分から変調位相を検出する
   変調位相検出部とを設けたことを特徴とするフェーズ・
   シフト・キーイング変調波復調装置。