JPH10294764A - モデムのジッタ除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノイズに強く、位相遅れを生じないモデムのジ
ッタ除去方法および装置を提供する。 【解決手段】周波数オフセット制御部とジッタ制御部
（１）を独立させ、ジッタ制御部（１）において、ジッ
タ補正量である位相情報（θ１）の位相遅れ分を回転器
（１８）で補償した位相情報（θ２）をジッタ除去を行
う回転器（１９）に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モデムのジッタ
除去方法および装置に関し、特に、ノイズに強くジッタ
除去の際に位相遅れが生じることのないモデムのジッタ
除去方法および装置に関する。

【０００２】

【従来技術】図４は従来のＤＳＰ（ディジタル シグナ
ル プロセッサ）を用いたモデム受信機の一構成例を示
すブロック図である。

【０００３】図４において、モデム受信機５００は入力
端子５０１、アナログ処理部５０２、ＡＧＣ制御器５０
３、復調器５０４、ロールオフフィルタ５０５、タイミ
ング制御器５０６、適応等化器５０７、位相制御器５０
８、判定器５０９、出力端子５１０で構成される。

【０００４】さて、伝送路を介し、入力端子５０１から
入力されたアナログ信号はアナログ処理部５０２でＡ／
Ｄ変換され離散ディジタル信号となる。この離散ディジ
タル信号はＡＧＣ制御器５０３に入力され、ＡＧＣ制御
器５０３は入力された離散ディジタル信号が適正な信号
レベルに保たれるようにアナログ処理部５０２を制御す
る。

【０００５】一方、アナログ処理部５０２から出力され
た離散ディジタル信号は復調器５０４にも入力され、復
調器５０４は入力された離散ディジタル信号を復調し、
ベースバンド信号として出力する。なお、このベースバ
ンド信号以降の信号は複素平面上で扱われる複素信号で
ある。

【０００６】復調器５０４から出力されたベースバンド
信号はロールオフフィルタ５０５で符号間干渉を抑える
ようにスペクトル整形される。スペクトル整形されたベ
ースバンド信号は、タイミング制御器５０６と適応等化
器５０７に入力される。

【０００７】タイミング制御器５０６は、入力されたベ
ースバンド信号から送信側のボーレートタイミングを導
き、これに基づきサンプリングクロックを生成し、離散
ディジタル信号を出力できるようにアナログ処理部５０
２を制御する。

【０００８】適応等化器５０７は入力されたベースバン
ド信号の回線歪みを等化するように動作するが、適応等
化器５０７は回線上で生じたスペクトルの歪みを等化す
るもので、入力端子５０１から入力されるアナログ信号
に重畳された位相歪みを補償することは困難である。し
たがって、適応等化器５０７から出力されるベースバン
ド信号は周波数オフセット、ジッタ歪み等の位相歪みを
含んだものとなるので、この位相歪みを位相制御器５０
８で補償する。

【０００９】位相制御器５０８の出力は判定器５０９で
受信データとなり、出力端子５１０から出力される。

【００１０】ここで、図５を参照して位相制御器５０８
の動作を説明する。

【００１１】図５は、位相制御器５０８の構成を示すブ
ロック図である。

【００１２】位相制御器５０８は位相誤差算出器６０
１、ループフィルタ６０２、位相変換器６０３、回転器
６０４で構成される。

【００１３】位相誤差算出器６０１は、位相制御器５０
８の出力と判定器５０９の出力から位相歪み量を算出す
る。

【００１４】また、ループフィルタ６０２は、入力値を
β倍して出力する係数回路６２１、入力値をγ倍して出
力する係数回路６２２、加算器６２３、６２４、６２
５、メモリ６２６、６２７により２次のループフィルタ
を構成しており、係数回路６２１の可変係数βと係数回
路６２２の可変係数γを調整し、周波数オフセットおよ
びジッタ歪みの両者に対応する。ループフィルタ６０２
の出力を位相変換器６０３で位相θ４に変換し、回転器
６０４が適応等化器５０７から入力される信号をθ４回
転させ歪みを補償する。

【００１５】この従来のモデム受信機５００では、ジッ
タ除去能力は位相制御器５０８の通過帯域を広げること
により強くすることができるが、位相制御器５０８の通
過帯域を広げるとノイズに対しても反応してしまい、判
定器５０９での判定誤り率が増加することになる。これ
を回避するために、位相制御器５０８の係数回路６２
１、６２２の可変係数β、γを絞り、通過帯域を狭帯域
に設定するとジッタ量が大きい場合に追従不可能とな
る。

【００１６】図６は、図５に示す位相制御器５０８とは
別の位相制御器５０８−２の構成を示すブロック図であ
る。

【００１７】位相制御器５０８−２は周波数オフセット
の補償とジッタの補償を独立に行いノイズの影響を小さ
くするもので、周波数オフセットの補償は周波数オフセ
ット制御部７００で、ジッタの補償はジッタ制御部７５
０で行う。

【００１８】周波数オフセット制御部７００は、位相誤
差算出器７０１、係数回路７０２、７０３、加算器７０
４、７０５、７０６、メモリ７０７、７０８、位相変換
器７０９、回転器７１０で構成される。この周波数オフ
セット制御部７００は、図５に示す位相制御器５０８と
同様の構成であるが、係数回路７０２の可変係数βと係
数回路７０３の可変係数γを所望の周波数オフセットに
追従するように設定し、周波数オフセットのみを補償す
る。

【００１９】この結果、位相変換器７０９の出力θ５は
抽出された周波数オフセット量のみが現れるため、回転
器７１０の出力にはジッタ成分が残存することになる。

【００２０】また、ジッタ制御部７５０は、位相差抽出
器７５１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７５２、ジッ
タ量検出器７５３、平均化回路７５４、乗算器７５５、
位相変換器７５６、回転器７５７で構成される。

【００２１】位相差抽出器７５１は回転器７１０の出力
と判定器５０９の出力を正規化し、両者の差分を取るこ
とでジッタ成分を含む誤差信号を出力する。

【００２２】バンドパスフィルタ７５２は抽出すべきジ
ッタ周波数用のもので、ジッタ周波数は電源とその高調
波の周波数であるため、通常５０、６０、１００、１２
０Ｈｚ等となる。したがって、バンドパスフィルタ７５
２にジッタ成分を含む誤差信号を入力すると、所望のジ
ッタ位相成分が出力される。

【００２３】また、ジッタ量検出器７５３は回転器７５
７の出力と判定器５０９の出力を正規化した後、絶対値
を取り、この両者の差分を取ることでジッタ量を抽出し
て出力する。平均化回路７５４は、ジッタ量検出器７５
３が出力するジッタ量から平均ジッタ量を算出して出力
する。

【００２４】乗算器７５５はバンドパスフィルタ７５２
の出力と平均化回路７５４の出力を乗算して位相変換器
７５６へ入力する。位相変換器７５６は入力されたジッ
タ成分を位相信号θ６に変換し、回転器７５７を動作さ
せる。

【００２５】回転器７５７は、位相変換器７５６の出力
に基づきジッタ制御部７５０に入力される信号をθ６だ
け回転させ判定器５０９に出力する。

【００２６】この位相制御機５０８−２は、周波数オフ
セット制御部７００で周波数オフセットを、ジッタ制御
部７５０でジッタを補償することができるが、これらの
制御はボーレート単位の動作となるため、抽出された位
相誤差を基に制御を行うと動作周期に起因した誤差が生
じる。

【００２７】図７に、動作周期に起因して生じる誤差を
示す。

【００２８】図７は、横軸が時間、縦軸が誤差を表して
おり、時間ｔ０に平均化回路７５４で抽出された誤差ｓ
０は、時間ｔ１で回転器７５７により補償される。しか
し、時間ｔ１における誤差はｓ１であるので、回転器７
５７で行う補償にはｓ１−ｓ０分の誤差が生じることに
なる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のモデム受信機では、ジッタ制御機能は位相制御器の冗
長度に対応しているため、ジッタ除去能力を重視すると
ノイズ除去能力が弱くなり、ノイズ除去能力を強く設定
するとジッタ除去能力が弱体化するという問題点があっ
た。

【００３０】また、ジッタ除去能力の弱体化を回避する
ために、周波数オフセット制御部とジッタ制御部とを独
立させた場合には、ジッタ除去に位相遅れが生じるとい
う問題点があった。

【００３１】そこで、この発明は、ノイズに強く、位相
遅れを生じないモデムのジッタ除去方法および装置を提
供することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、この発明では、ベースバンド信号をディジタル信
号処理し、前記ベースバンド信号からジッタ位相を抽出
して該ベースバンド信号を前記ジッタ位相分だけ位相回
転させてジッタの除去を行うモデムのジッタ除去方法に
おいて、前記ジッタ位相を抽出してから前記ベースバン
ド信号の位相を回転させるまでの時間差により生じる誤
差を位相回転して補償することを特徴とする。

【００３３】ここで、前記補償は、前記ベースバンド信
号の位相が少なくとも該ベースバンド信号の符号周期時
間に進むことで生じる誤差を位相回転して行うように構
成することができる。

【００３４】また、この発明では、ベースバンド信号を
ディジタル信号処理し、前記ベースバンド信号からジッ
タ位相を抽出するジッタ位相抽出手段と、前記ベースバ
ンド信号を前記ジッタ位相分だけ位相回転させる第１の
位相回転手段を具備するモデムのジッタ除去装置におい
て、前記ジッタ位相を抽出してから前記ベースバンド信
号を回転させるまでの時間差により生じる誤差を補償す
る第２の位相回転手段を具備することを特徴とする。

【００３５】ここで、前記第２の位相回転手段は、前記
ベースバンド信号の位相が少なくとも該ベースバンド信
号の符号周期時間に進むことで生じる誤差を位相回転し
て補償するように構成することができる。

【００３６】また、前記第２の位相回転手段は、前記ジ
ッタ位相抽出手段と前記第１の位相回転手段との間に配
設されるように構成することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係わるモデムの
ジッタ除去方法および装置の一実施例を添付図面を参照
して詳細に説明する。

【００３８】図１は、この発明に係わるモデムのジッタ
除去方法および装置を採用したジッタ制御部の一実施例
を示すブロック図である。

【００３９】図１において、ジッタ制御部１および判定
器２は図示しないモデム受信機の一部であり、図６に示
した従来のジッタ制御部７５０、判定器５０９に各々対
応する。

【００４０】ジッタ制御部１は、位相差抽出器１１、バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２、ジッタ量検出器１
４、平均化回路１５、乗算器１６、位相変換器１７、回
転器１８、１９で構成される。

【００４１】また、位相差抽出器１１は位相差抽出回路
１１１、加算器１１２で、ジッタ量検出器１４はジッタ
量検出回路１４１、絶対値化回路１４２、加算器１４３
で、平均化回路１５は係数回路１５１、加算器１５２、
メモリ１５３で各々構成される。

【００４２】このジッタ制御部１には、図示しない周波
数オフセット制御部から周波数オフセットに対する補償
が施されたベースバンド信号が入力されるが、このベー
スバンド信号はジッタによる位相歪みが残存している。
このため、ジッタ制御部１は回転器１９でジッタ位相分
だけ回転させ、判定器２へ出力する。

【００４３】ここで、各部の動作を説明する。位相差抽
出器１１には図示しない周波数オフセット制御部の出力
と判定器２の出力が入力される。位相差抽出器１１に入
力された２つの信号は、位相差抽出回路１１１で判定器
２の出力を基準として正規化され、ＱＡＭ（ｑｕａｄｒ
ａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ：直交振幅変調）ベースバンド信号の振幅成分が統一
される。振幅成分が統一された各々の信号は加算器１１
２でその差分が取られジッタ成分として抽出される。加
算器１１２（位相差抽出器１１）の出力は、抽出すべき
周波数を通過帯域としたバンドパスフィルタ１２に入力
され、正確なジッタ信号として乗算器１６へ出力され
る。

【００４４】一方、ジッタ量検出器１４には、回転器１
９の出力と判定器２の出力が入力される。ジッタ量検出
器１４に入力された２つの信号は、ジッタ量検出回路１
４１で判定器２の出力を基準として正規化され、絶対値
化回路１４２でそれぞれ絶対値が取られる。この正規化
され絶対値が取られた２つの信号は、加算器１４３でそ
の差分が取られ、残留ジッタ成分の大きさとして加算器
１４３（ジッタ量検出器１４）から出力される。このジ
ッタ量検出器１４の出力は平均化回路１５で平均化さ
れ、乗算器１６へ出力される。

【００４５】乗算器１６は、バンドパスフィルタ１２の
出力と平均化回路１５の出力を乗算することでジッタ量
を算出し、位相変換器１７へ出力する。

【００４６】位相変換器１７は入力されたジッタ量を位
相情報に変換し、回転器１９が図示しない周波数オフセ
ット制御部から入力されるベースバンド信号を回転させ
る位相情報θ１を出力するが、このθ１を算出するのに
要した時間（少なくとも符号１周期分の時間）の分だけ
ベースバンド信号は位相が進んでしまうので、これを補
償するために、回転器１８はθ１を回転させた位相情報
θ２を出力する。

【００４７】回転器１９は、入力された位相情報θ２に
基づき図示しない周波数オフセット制御部から入力され
るベースバンド信号を回転させ、ジッタによる位相歪み
を補償する。

【００４８】なお、回転器１８はバンドパスフィルタ１
２で生じる遅れ位相も補償する。

【００４９】ここで、図２にベースバンド信号の回転方
法を示す。

【００５０】図２において、ａ（Ｒｅ０，Ｉｍ０）点が
正しい信号を示す点であるとすれば、ジッタによりｂ
（Ｒｅ１，Ｉｍ１）点とｃ（Ｒｅ２，Ｉｍ２）点の間で
周期的に振動する。実際にはベースバンド信号を示す点
は複素平面の全体に分布するように現れるが、ジッタに
よる振動は複素平面上の全てのベースバンド信号が同一
となるので、ここでは説明が容易になるようにベースバ
ンド信号を示す点は全てａ点であるとする。

【００５１】ベースバンド信号がジッタのためｂ点の位
置にあるときに、位相検出器１１とジッタ量検出器１４
によりジッタ量が検出されると、位相変換器１７ではｂ
点の位置にあるベースバンド信号をａ点の位置に戻すた
めに、信号を角度θ１だけ回転させる位相情報θ１を出
力する。

【００５２】しかし、回転器１９がベースバンド信号の
回転を行う時点では、ベースバンド信号はｂ点ではなく
ｄ（Ｒｅ３，Ｉｍ３）点に存在しているため、角度θ１
の回転ではベースバンド信号はａ点に戻らない。このた
め、回転器１８が位相情報θ１の算出に要した時間分だ
け角度θ１を回転させ、回転の結果得られた位相情報θ
２を回転器１９へ出力する。回転器１９は位相情報θ２
に基づき、ｄ点に存在する信号を角度θ２だけ回転さ
せ、ベースバンド信号をａ点に戻しジッタ分の除去を行
う。

【００５３】図３は、この発明に係わるモデムのジッタ
除去方法および装置を採用したジッタ制御部の第２の実
施例を示すブロック図である。

【００５４】図３において、ジッタ制御部３は、位相差
抽出器３１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２、回転
器３３、ジッタ量検出器３４、平均化回路３５、乗算器
３６、位相変換器３７、回転器３９で構成される。

【００５５】また、位相差抽出器３１は位相差抽出回路
３１１、加算器３１２で、ジッタ量検出器３４はジッタ
量検出回路３４１、絶対値化回路３４２、加算器３４３
で、平均化回路３５は係数回路３５１、加算器３５２、
メモリ３５３で各々構成される。

【００５６】このジッタ制御部３は、入力されるベース
バンド信号からジッタ量を検出し、回転器３９がベース
バンド信号をジッタ位相分だけ回転させ判定器４へ出力
するが、ジッタ量を検出してから回転器３９がベースバ
ンド信号を回転させるまでの時間に進むベースバンド信
号の位相を補償する回転器３３（図１の回転器１８に対
応）を位相変換器３７の前段に配設したことが、図１に
示すジッタ制御部１とは異なっている。

【００５７】ここで、各部の動作を説明するが、位相差
抽出器３１、バンドパスフィルタ３２、ジッタ量検出器
３４、平均化回路３５の動作は、図１に示した位相差抽
出器１１、バンドパスフィルタ１２、ジッタ量検出器１
４、平均化回路１５の動作と同様であるため説明は省略
する。

【００５８】バンドパスフィルタ３２の出力は回転器３
３へ入力される。この回転器３３は、図１の回転器１８
と同様にジッタ量を検出してから回転器３９がベースバ
ンド信号を回転させるまでに要する時間に進むベースバ
ンド信号の位相を補償するためにバンドパスフィルタ３
２の出力を回転させる。また、回転器３３はバンドパス
フィルタ３２で生じる遅れ位相も補償している。

【００５９】回転器３３の出力は乗算器３６で平均化回
路３５の出力と乗算され、ジッタ量として位相変換器３
７へ出力される。

【００６０】位相変換器３７は入力されたジッタ量を位
相情報に変換し、回転器３９が図示しない周波数オフセ
ット制御部から入力されるベースバンド信号を回転させ
る位相情報θ３を出力する。

【００６１】回転器３９は、入力された位相情報θ３に
基づき図示しない周波数オフセット制御部から入力され
るベースバンド信号を回転させ、ジッタによる位相歪み
を補償する。

【００６２】なお、この実施例において、ジッタ制御部
１（図１参照）では、ジッタ量を検出してから回転器１
９がベースバンド信号を回転させるまでに要する時間に
進むベースバンド信号の位相を補償する回転器１８を位
相変換器１７と回転器１９の間に配設し、ジッタ制御部
３（図３参照）では、ジッタ量を検出してから回転器３
９がベースバンド信号を回転させるまでに要する時間に
進むベースバンド信号の位相を補償する回転器３３をバ
ンドパスフィルタ３２と乗算器３６の間に配設している
が、この回転器１８（３３）を配設する位置は位相差抽
出器１１（３１）と回転器１９（３９）の間であればど
こに配設しても良い。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ジッタ制御部で動作タイミングに起因する制御量の
ずれを補償することで、正確なジッタ除去を行うことが
でき受信信号の符号判定誤りを減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるモデムのジッタ除去方法およ
び装置を採用したジッタ制御部の一実施例を示すブロッ
ク図。

【図２】ベースバンド信号の回転方法を示した図。

【図３】この発明に係わるモデムのジッタ除去方法およ
び装置を採用したジッタ制御部の第２の実施例を示すブ
ロック図。

【図４】従来のモデム受信機の一構成例を示した図。

【図５】従来の位相制御器の構成を示すブロック図。

【図６】図５に示す位相制御器とは別の位相制御器の構
成を示すブロック図。

【図７】動作周期に起因して生じる誤差を示した図。

【符号の説明】

１ ジッタ制御部 ２ 判定器 ３ ジッタ制御部 ４ 判定器 １１ 位相差抽出器 １２ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １４ ジッタ量検出器 １５ 平均化回路 １６ 乗算器 １７ 位相変換器 １８、１９ 回転器 ３１ 位相差抽出器 ３２ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ３３ 回転器 ３４ ジッタ量検出器 ３５ 平均化回路 ３６ 乗算器 ３７ 位相変換器 ３９ 回転器 １１１ 位相差抽出回路 １１２ 加算器 １４１ ジッタ量検出回路 １４２ 絶対値化回路 １４３ 加算器 １５１ 係数回路 １５２ 加算器 １５３ メモリ ３１１ 位相差抽出回路 ３１２ 加算器 ３４１ ジッタ量検出回路 ３４２ 絶対値化回路 ３４３ 加算器 ３５１ 係数回路 ３５２ 加算器 ３５３ メモリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースバンド信号をディジタル信号処理
   し、前記ベースバンド信号からジッタ位相を抽出して該
   ベースバンド信号を前記ジッタ位相分だけ位相回転させ
   てジッタの除去を行うモデムのジッタ除去方法におい
   て、 前記ジッタ位相を抽出してから前記ベースバンド信号の
   位相を回転させるまでの時間差により生じる誤差を位相
   回転して補償することを特徴とするモデムのジッタ除去
   方法。
2. 【請求項２】 前記補償は、 前記ベースバンド信号の位相が少なくとも該ベースバン
   ド信号の符号周期時間に進むことで生じる誤差を位相回
   転して行うことを特徴とする請求項１記載のモデムのジ
   ッタ除去方法。
3. 【請求項３】 ベースバンド信号をディジタル信号処理
   し、前記ベースバンド信号からジッタ位相を抽出するジ
   ッタ位相抽出手段と、前記ベースバンド信号を前記ジッ
   タ位相分だけ位相回転させる第１の位相回転手段を具備
   するモデムのジッタ除去装置において、 前記ジッタ位相を抽出してから前記ベースバンド信号を
   回転させるまでの時間差により生じる誤差を補償する第
   ２の位相回転手段を具備することを特徴とするモデムの
   ジッタ除去装置。
4. 【請求項４】 前記第２の位相回転手段は、 前記ベースバンド信号の位相が少なくとも該ベースバン
   ド信号の符号周期時間に進むことで生じる誤差を位相回
   転して補償することを特徴とする請求項３記載のモデム
   のジッタ除去装置。
5. 【請求項５】 前記第２の位相回転手段は、 前記ジッタ位相抽出手段と前記第１の位相回転手段との
   間に配設されることを特徴とする請求項３記載のモデム
   のジッタ除去装置。