JPS5836868B2 - ８相位相変調用信号ベクトル判定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータ伝送等で使用される位相変調方式の受信
回路に関するもので、特に、受信信号の信号ベクトルを
信号レベルの変化に対しても均等に判定できる特徴を有
するベクトル判定回路に関するものである。

ここでは説明として位相変調のうち特に８相位相変調に
ついて考える。

８相位相変調から任意の位相変調への変換は容易に説明
される。

８相位相変調方式における送信ベクトル図を第１図に示
す。

第１図において位相角０°をもつベクトルをｖ１、位相
角−をもつベクトルをｖ２、位相角百をもつ４３ ベクトルをｖ３、位相角イπをもつベクトルをｖ４、位
相角πをもつベクトルを■５、位相角５πをもつベクト
ルをｖ６、位相角景πをもつべ衾トルをｖ７、位相角ヱ
πをもつべ夛トルをｖ８と４ 定める。

第１図に示されるベクトルは送信時における送信ベクト
ルであり、以後判定ベクトルと称する。

それに対し受信された信号ベクトルを以後単に信号ベク
トルと称する。

従来の受信信号の信号ベクトルの判定領域は第２図のよ
うに区分されている。

第２図中において、Ｓｌ，Ｓ３は同相成分方向のスライ
スレベルで、８２，Ｓ４は直交成分のスライスレベルで
ある。

また受信信号の信号ベクトルの同相或分の値をＸ、直交
戒分の値をＹとするとベルトルの判定は第ｌ表に従って
行なわれている。

以上述べた従来の受信信号判定方法について信号ベクト
ルの大きさ、すなわち信号ベクトルの大きさが伺らかの
原因で変化した場合、以下に述べるような不都合が生じ
る。

具体例を第３図に示す。

第３図における２つの受信ベクトルＶＡ，ＶＢは同じ位
相角をもっているが大きさが異なっている。

まず受信ベクトルＶＡは第１表に従うとｖ２に属してお
り、受信ベクトルＶＢは同じく第１表に従うとｖ１に属
している。

一方位相変調は送信ベクトルの位相角を伝送しようとす
る方式であって信号の大きさには送信情報は含まれてい
ない。

したがって、第３図における同じ位相角をもった２つの
ベクトルに対して判定ベクトルが異なるということは都
合の悪いことである。

次の具体例を第４図に示す。

第４図においてθｌは信号レベルが標準状態にある場合
のベクトルＶ２に属するベクトルの位相の大きさの幅を
表わしており、θ２は信号レベルが小さくなった場合の
ベクトルｖ２に属するベクトルの位相の大きさの幅を表
わしている。

送信データはランダムにおくられてくるため、受信ベク
トルがベクトルＶ１〜ｖ８に属する確率もランダムであ
る。

したがってベクトルＶ１〜Ｖ８に属するベクトルの位相
角の大きさの幅は等しくなければならない。

第４図より信号レベルが小さくなるとベクトルＶ２に属
する位相の大きさの幅θ２が極端に小さくなってしまう
。

このような事も受信ベクトル判定上不都合なこととなる
。

以上具体例をあげて説明したように従来の信号ベクトル
判定方法は受信信号レベルの変動に対して誤まった判定
をする場合がある。

本発明の目的はこれらの欠点を解決するために信号レベ
ルの大小によらず単にベクトルの位相角によって信号ベ
クトルを判定するようにしたものである。

また信号ベクトルを判定する領域に属するベクトルの位
相角の大きさの幅が信号レベルが変化しても同じ値をも
つようにしたもので、且つ、これを全加算器を用いた簡
易な構成で実現するようにしたもので、以下詳細に説明
する。

第５図に受信信号の判定領域図を示す。

横軸は同相成分、縦軸は直交成分を表わす。

第５図においてそれぞれ８本の半直線にａ＝ｈの記号を
わりあてる。

それぞれ８本の半直線は原点を通っており半直線ａとｂ
によって第１象限を、半直線Ｃとｄによって第２象限を
、半直線ｅとｆによって第３象限を、半直線ｇとｈによ
って第４象限をそれぞれ分割している。

またそれぞれの半直線の傾きを第２表にかかげる。

以上述べたように受信信号の信号ベクトルの判定領域の
境界を定め、それぞれの半直線によって囲まれる領域に
よって、受信ベクトルの判定を第３表のように定める。

以上の第３表によって受信信号の信号ベクトルが判定さ
れる。

次に第３表によって得られる判定を行なう方法について
説明する。

第５図により明らかなように第２象限、第３象限、第４
象限の判定境界は第１象限の判定境界に対して線対称お
よび点対称であるから以下第１象限のみ、すなわち同相
成分、直交或分の絶対値によって第１段階の領域判定を
行ない、第２段階として同相成分、直交戒分の符号によ
って判定ベクトルを定める。

第６図に第１象限の図を示す。また第６図中のベクトル
Ｖの同相成分をＸ。

、直交成分をＹ。

とする。半直線ａの式は第６図の横軸をＸ、縦軸をＹと
すると となる。

半直線ａ上でＸＡの座標は Ｘ０ の点をＡとすると、 と表わされる。

また半直線ｂ上でＹＢとすると、Ｂの座標は Ｙ０ の点を となる。

したがって第６図より明らかに信号ベクトルＶ （ Ｘ
ｏ ，Ｙｏ ）が半直線ａとＸ軸の間にある条件は となる。

同様に信号ベクトルＶ （ Ｘｏ ，Ｙｏ ）が半直線
ａとｂの間にある条件は となる。

また信号ベクトル■（Ｘｏ，Ｙｏ）が半直線ｂとＹ軸の
間にある条件は として得られる。

以上第１象限の場合について述べたが第２象限について
はＹ軸に対して対称に折りかえし、第１象限で考えれば
よい。

同様に第３象限に対しては原点に対して対称に回転させ
て第１象限に移し、第４象限に対してはＸ軸に対して対
称に折りかえし第１象限に移せばよい。

以上述べた事を捷とめると第４表を得る５、？た第７図
に第４表にしたがって構成された受信信号の信号ベクト
ル判定方法の１実施例のブロック図を示す。

受信信号の信号のうち同相戒分の絶対値ＩＸｏｌはＤＩ
、符号ｓｇｎＸｇはＤ３、直交成分の絶対値Ｉ Ｙｏｌ
はＤ２、符号ｓｇｎ ＹはＤ４から入力される。

また乗算器Ｍｌ，Ｍ２はｃｏｔ，を乗ずる回路であるか
らＤ５における信号値はＩＸｏｃｏｔ，となる。

またＤ６における値はｌ Ｙｏ１ ｃｏｔｔなる。

Ｃ１とＣ２は比較器であって２つの入力Ａ，Ｂと１つの
出力Ｃをもつ。

そしてその機能を第５表に示す。

すると比較器ＣＩのＡ側入力はＤ５、すなわちＸｏｌ
ｃｏｔ，となり、Ｂ側入力はＤ２、すなわちＹｏ１とな
る。

これらの値を第５表にしたがって計算すると比較器Ｃ１
の出力Ｄ７は第６表のようになる。

次に比較器Ｃ２について考えるとＡ側の入力はＤ６、す
なわちｃｏｔｓ Ｘ Ｉ ＹＯ ｌとなる。

Ｂ側人力はＤ１、すなわちＩＸｏＩとなる。

これらの値を第５表にしたがって計算すると比較器Ｃ２
の出力Ｄ８は第７表のようになる。

またＤ３ ，Ｄ４より入力されるｓｇｎ ＸＯ ， ｓ
ｇｎ ＹＯは信号Ｘ。

，Ｙｏの符号を表わしておりその値は第８表に従う。

第６表，第７表，第８表よりＤ３，Ｄ４，Ｄ７，Ｄ８は
各々０又は１の値をとる。

また第６表，第７表，第８表をもとにして第４表に示さ
れた判定ベクトルの表を改め、Ｄ ７ ｔ Ｄ ８ ，
Ｄ ３ ｔ Ｄ ４を入力とすると第９表を得る。

第８図に第９表にしたがう信号ベクトルの判定領域ＡＩ
，Ａ２ ，Ａ３ ，Ａ４ ，Ａ５ ，Ａ６ ）Ａ７，
Ａ８を示す。

それぞれの領域に対して判定ベクトルはＶＩ，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，ｖ８となる。

第８図において信号レベルすなわち受信信号ベクトルの
大きさが異なる２つのベクトル■ＣとＶＤを考える。

第８図に示される判定ベクトルの領域分けにおいては偏
角が同じで大きさの異なる２つのベクトルＶＣとＶＤは
必ず同じ領域内に存在する。

したがって第２図に示される従来の信号ベクトルの判定
領域の場合のように信号ベクトルの大小によって判定ベ
クトルが異なるようなことは起こらない。

また第８図における領域ＡＩ ，Ａ２ ，Ａ３ ，Ａ４
，Ａ５ ，Ａ６ ，Ａ７ ，Ａ８は任意の半径をもつ
円Ｃの円周をつねに等分割するため信号レベルが大きく
なっても小さくなっても判定ベクトルは均等に判定され
る。

以上説明したように第８図に示されるような判定ベクト
ルの領域分けによれば信号ベクトルの判定領域の境界が
原点を通る直線であるため、第３図に示されるような信
号レベルが標準状態の受信ベクトルＶＡと同じ位相角を
もっているが信号レベルが小さい受信ベクトルＶＢにお
いても、同じ判定領域内にベクトルが存在することにな
る利点を持っている。

また第１の実施例では境界となしている半直線（たとえ
ば第５図のａとｂ， ｂとＣ、Ｃとｄなど）のなす角が
一であるため、受信信号４ の信号ベクトルの属する位相の大きさの幅が信号レベル
の大小によらずすべて７と等しくなる利点もある。

第９図と第１０図は本発明の第１の実施例の説明図であ
る。

前述の第７図ではｃｏｔ，を乗ずる乗算器Ｍ１，Ｍ２を
用いているが、本発明の第１の実施例では乗算器Ｍ１
，Ｍ２のかわりに加算器を用いた簡易な構戒として、判
定信号を算出するものである。

第９図に第７図における乗算器ＭＬＭ２のかわりに用い
られる回路を示す。

第９図に■ おけるＳＩＦＩは入力を百にするブロックを示している
が、加算器ＦＡの入力信号を１ビット分だけ下位ビット
の方にずらして接続することによって実現できる。

またＳＩＦ２は入力を２倍にするブロックを示している
がＦＡの入力信号を１ビット分だけ上位ビットの方にず
らして接続することによって実現できる。

したがって第９図に示される回路は実質的には全加算器
ＦＡのみで実現できる。

更に第９図に示される回路は実質的には２．５を乗する
乗算器である。

第７図では乗算器Ｍｌ，Ｍ２としてｃｏｔ，＝ ２．４
１ ４を乗ずる回路を用いているカー第２の実施例℃
は２．５を乗ずる加算器を用いて構威された乗算器を用
いていることになる。

当然のことながら第８図に示されるベクトル判定領域と
本発明の第１の実施例によるベクトル判定領域の間には
わずかなずれが生じている。

第１０図に入力が８ビットで構成されている場合におけ
る第８図のベクトル判定領域と本発明のベクトル判定領
域を示す。

第１０図においてわかるように第８図によるベクトル判
定領域と本発明のベクトル判定領域のずれはごくわずか
であり、信号の量子化誤差内に含まれてしまうため信号
レベルが犬きくなっても小さくなっても判定ベクトルは
良好に判定されるという効果に変りはなく、又乗算器を
用いず全加算器を用いる簡易な構或によって判定信号を
高速に算出することができるものである。

以下のベクトル判定に関しては、第５図〜第８図に対応
して説明した前述のベクトル判定の場合とまったく同じ
であるため説明を省略する。

本発明は受信信号の信号レベルに依存することなく受信
信号の信号ベクトルを均等に判定することができるので
、ＡＧＣ回路が不安定になった時、また何らかの原因に
よって信号が大きくなったり小さくなったりするような
時においても何の支障もきたさない。

【図面の簡単な説明】

第１図は送信信号の信号ベクトル図である。 ｖ１・・・・・・位相角Ｏの場合の送信信号の信号ベク
トル、Ｖ２・・・・・・位相角−の場合の送信信号の信
号べ４ クトル、ｖ３・・・・・・位相角百の場合の送信信号の
信号ベクトル、ｖ４・・・・・・位相角Ａπの場合の送
信信４ 号の信号ベクトル、ｖ５・・・・・・位相角πの場合の
送５ 信信号の信号ベクトル、ｖ６・・・・・・位相角Ｔπの
で合の送信信号の信号ベクトル、ｖ７・・・・・・位相
角。 πの場合の送信信号の信号ベクトル、ｖ８・・・・・・
位相角ヱπの場合の送信信号の信号ベクトル。 ４ 第２図は従来の受信信号の信号ベクトルの判定領域を示
す。 Ｓ１・・・・・・同相戒分の上位スライスレベル、Ｓ２
・・・・・・直交成分の上位スライスレベル、Ｓ３・・
・・・・同相戒分の下位スライスレベル、Ｓ４・・・・
・・直交成分の下位スライスレベル。 第３図は従来の判定領域では位相角が同じでも信号レベ
ルによって判定領域が異なることを説明している図であ
る。 ＶＡ・・・・・・標準信号レベルの受信信号の信号ベク
トル、ＶＢ・・・・・・信号レベルが小さくなった場合
の受信信号の信号ベクトル。 第４図は従来の判定領域では信号レベルによって信号ベ
クトルが属する位相角の幅が異なることを説明している
図である。 θ１・・・・・・標準信号レベルにおける信号ベクトル
が属する位相角の幅、θ２・・・・・・信号レベルが小
さくなった場合の信号ベクトルが属する位相角の幅。 第５図は本発明の信号ベクトルの判定領域を表わしてい
る。 半直線ａ ＝ ｈは判定領域の境界を表わす。 第６図は第１象限におけるベクトルの領域判定に関する
説明図である。 ■・・・・・・第１象限にある受信ベクトル、Ｘｏ・・
・・・・受信ベクトルＶの同相成分、Ｙｏ・・・・・・
受信ベクトルＶの直交成分、ａ・・・・・・第ｌ象限の
領域判定の境界をなす半直線、ｂ・・・・・・第１象限
の領域判定の境界をなす半直線、Ａ・・・・・・半直線
ａ上の点で同相方向がＸ。 である点、Ｂ・・・・・・半直線ｂ上の点で直交方向が
Ｙ。 である点。第７図は第４表に従う受信信号の信号ベクト
ルを判定するための論理変換のブロック図である。 Ｍ１，Ｍ２・・・・・−ｃｏｔ，をかける乗算器、Ｃ１
・・・・・・第５表にしたがう論理演習を行なう比較器
、Ｃ２・・・・・・第５表にしたがう論理演習を行なう
比較器、Ｄ１・・・・・・受信信号の信号ベクトルのＸ
座標の絶対値、Ｄ２・・・・・・受信信号の信号ベクト
ルのＹ座標の絶対値、Ｄ３・・・・・・受信信号の信号
ベクトルのＸ座標の符号、Ｄ４・・・・・・受信信号の
信号ベクトルのＹ座標の符号、Ｄ５・・・・・・Ｍ１，
Ｍ２に入力Ｄ１が入ったときの出力、Ｄ６・・・・・・
Ｍ１ ，Ｍ２に入力Ｄ２が入ったときの出力、ＤＩ・・
・・・・比較器Ｃ１の出力、ＤＢ・・・・・・比較器Ｃ
２の出力。 第８図は判定ベクトルの領域図である。 Ａ１・・・・・・判定ベクトルｖ１の判定領域、Ａ２・
・・・・・判定ベクトルＶ２の判定領域、Ａ３・・・・
・・判定ベクトル■３の判定領域、Ａ４・・・・・・判
定ベクトル■４の判定領域、Ａ５・・・・・・判定ベク
トルｖ５の判定領域、Ａ６・・・・・・判定ベクトルｖ
６の判定領域、ＡＩ・・・・・・判定ベクトルｖ７の判
定領域、Ａ８・・・・・・判定ベクトルＶ８の判定領域
、ＶＣ・・・・・・標準信号レベルの受信信号６信号レ
ベル、ＶＤ・・・・・・信号レベルが大きくなった場合
の受信信号の信号ベクトル、Ｃ・・・・・・標準信号レ
ベルの受信信号の信号ベクトルと同じ大きさをもつベク
トルによってえかかれる軌跡。 第９図は本発明の第１の実施例に用いる乗算器を示す。 ＳＩＦ１・・・・・・加算器の入力を入力信号の１ 百にすることを示すブロック、ＳＩＦ２・・・・・・加
算器の入力を入力信号の２倍にすることを示すブロック
、ＦＡ・・・・・・加算器。 第１０図は直線の傾きとして２．５ ， １／２．５を
用いた場合と直線の傾きとしてｊａｎＨ ， １ ／ｔ
ａｎπを用いた場合の領域比較を表わした図である。 Ｋ１・・・・・・傾き１ ／ｔａｎｋの直線、Ｋ２・・
・・・・傾き２，５の直線、Ｋ３・・・・・・傾きｔａ
ｎ ｓの直線、Ｋ４・・・・・・傾き１／２．５の直線
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 標本時間点における受信信号ベクトルの同相成分と
   直交成分とにより形威される平面ベクトルを用いて位相
   ベクトルを判定する８相位相変調用信号ベクトル判定回
   路において、 前記同相成分の絶対値をデイジタル信号として上方向に
   １ビットシフトさせた値（同相戒分の２倍値）と下方向
   に１ビットシフトさせた値（同相戒分のｌ／２倍値）と
   を加算して同相判定値として算出する第１の全加算器と
   、 前記直交或分の絶対値をデイジタル信号として上方向に
   １ビットシフトさせた値（直交戒分の２倍値）と下方向
   に１ビットシフトさせた値（直交成分の１／２倍値）と
   を加算して直交判定値として算出する第２の全加算器と
   、 前記同相判定値と直交戒分の絶対値とを比較してその大
   小を２値比出力する第１の比較器と、前記直交判定値と
   同相成分の絶対値とを比較してその大小を２値化出力す
   る第２の比較器とを備乙、 前記第１の比較器出力と、前記第２の比較器出力と、同
   相成分の符号と、直交戒分の符号とを用いて、信号ベク
   トルの位相ベクトルを判定することを特徴とした８相位
   相変調用信号ベクトル判定回路。