JPS5910621B2 - デ−タ伝送復調器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直交振幅変調を用いた多値データ伝送にお
いて、位相制御装置を備えた適応型自動等化器を用いた
２軸同期検波方式による復調器に関するものである。

直交振幅変調に対して用いる自動等化においては、同相
側における干渉と同様に、回線の周波数特性の非対称性
による直交側の干渉も除去することが必要である。

この目的を果すための一つの自動等化器として、２軸同
期検波器の二つの出力信号を入力信号とする２系統のタ
ップ付遅延線を用い、それぞれのタップ付遅延線に取り
付けられた対応する二つのタップから取り出される信号
を第１図に示すようなブリツジ型回路で１対のタツプゲ
イン例えばＣｉ，ｄｉによつて変換する方法を用いたも
のが考案されている。以下第１図に示した回路を２次元
ブリツジ型可変減衰器と呼ぶ。第１図の構成に従えば、
各タツプゲインの対Ｃｉ，ｄｉ（１＝１，２，・・・・
・・，Ｎ）ＶＣよつて二つの遅延線を流れる信号の振幅
卦よび位相回転の制御を同時に行なうことができる。ま
たタツプゲインの対Ｃｉ，ｄｉｌｔＣ対してそれぞれＣ
Ｏｓθ，Ｓｉｎθが入力した場合その出力は、それぞれ
ＸｃＯｓθ−Ｙｓｉｎθ，Ｘｓｉｎθ＋ＹｃＯｓθ と
なる。この出力信号の電力ＰＯｕｔはとなり、入力信号
Ｘ，ＹＶＣ対して電力を一定に保ち位相関係を変化させ
た信号となり、この場合は２次元ブリツジ型可変減衰器
と呼ぶ。

従つて２軸同期検波器で生ずる搬送波の位相の制御も可
能なので電圧制御発振器等を用いた搬送波の位相制御機
能を備えた発振器を用いずに、固定周波数の発振器で、
２軸同期検波し、搬送波の位相ずれを等化器によつて吸
収することが可能である。しかしこの方法では、変復調
器あるいは搬送回線において、搬送波に大きな周波数偏
差及びその他の位相変動が生じた場合は、この自動等化
器では、完全にこの偏差を除去できない。本発明は、こ
のような搬送波の周波数偏差あるいはその他の位相変動
のある場合にも自動等化器の出力に常に最適な値が得ら
れるようにしたものである。

以下本発明の原理について述べる。互に直交した２つの
再生搬送波ＣＯｓ（ω０ｔ＋θ）およびＳｉｎ（！！）
０ｔ＋θ）で二軸同期検波した時のそれぞれの出力、ｘ
（ｔ）およびｙ（ｔ）は次式で表わされる。ただしＡｎ
卦よびＢｎは送信データであり、Ｔはデータ間隔であり
、ωｃは搬送波周波数である。

すなわちωｃｍωｏの定常的は周波数偏差のある系であ
る。またここで搬送回線｝よび変復調器は、なるインパ
ルス応答を有するものとする。タイミングが適当に設定
されているとして、ｔ＝ＩＴでの応答を考えてみる。

ここでｘ（ＩＴ），ｙ（ＩＴ）等をそれぞれＸｉ，ｙｉ
等で表現すると（１）式および（２）式は次のようにな
る。ただし、ψ＝（ωｃｍωｏ）Ｔとする。

ここで互に直交する成分を ▲▲●―●−Ｗ−、 のように複素数で表示することにすると、と表わされる
。

これを複素数で表わされるタツプゲインνｌ ″ＬＪ
ＵＬ−一゛ を可変減衰器として有するトランスバーサルフイルタを
用いて等化した場合の出力Ｙｉはとなる。

式０１）ＶＣ卦いて例えば複素数で表わされた信号Ｘｉ
−ｔに複素数で表わされた減衰量Ｃｔを作用させる機能
は第１図に示した２次元可変プリツジ型減衰器で実現す
ることができる。ここでＣｔを逐次修正するものとして
次のような修正式を考える。ただし、Ｅｉ＝Ｙｉ−Ａｉ
であり、ｋは修正回数を示す添字であり、ｄは修正係数
であり、ｘは複素共役を表わす。

（自）式は、誤差Ｅｉの二乗和を最小にする方法に基づ
いているが、（９）式から明らかなように、信号の位相
はｌタイムスロツト当りψずつ回転している。従つて、
修正された可変ゲインは、前のタイムスロツトにおける
最適値を目標値としているので、完全に位相回転ψによ
る影響を、この自動等化器で消去することはできず、常
にある一定方向の位相誤差を消去するためには、更に位
相制御機構を必要とする。この位相誤差を修正する方法
としては、上述の自動等化器の１タツプ分′；７，′：
モ刀香累；謡７電−リ：τ。。：ζ：１１３；こ、．．
２゛５ム＝工，つて出現することができる。この場合そ
の出力信号Ｚｉは、となる。

多相位相変調においては、ＶＳＢ振幅変調の場合のよう
に互いに直交する２成分の不均衡を利用して位相情報を
出すことはできないので、送信データの推定値と、復調
波形の相関から位相誤差を検出する方法がよく用いられ
る。

この方法で位相制御を行なつた場合、制御信号を二軸同
期検波器に含まれる電圧制御発振器に帰還して制御を行
つたのでは、等化器端から中心タツプに到る遅延を含む
ので、この制御回路の追随性が悪くなる欠点があり、従
つて上記方法をとることが最も有効であると考えられる
。この場合、前述のタツプゲインの修正量は上述の位相
制御の影響による誤差信号Ｅｉのずれを打消さなければ
ならない。

従つてタツプゲインの修正は（自）式のかわりに次式に
よつて行なわれる。（自）式の左辺第２項のＸｌＥｋｅ
−Ｊ８′ｉは、誤差信号の２乗絶対値 のタツプゲインによる偏微分 から得られる。

従つて０ａ式は最小２乗法を実現する最大傾斜法による
修正といえる。以上の原理より、本発明は、適応型自動
等化器の出力端に、２次元プリツジ型同期検波器を接続
し、この回路の位相回転値を位相回転器の出力信号から
判定して得る送信データＡｉの推定値と等化器出力とか
ら求められる位相誤差に従つて制御することにより、周
波数偏差が生じた場合にも、定常的な位相誤差を生じな
いようにした装置を提供する。

以下に第２図、第３図卦よび第４図に従つて本発明の実
施例を説明する。

第２図において端子１および２から２軸同期検波して得
られる２つのペースバンド信号が入力される。端子１Ｖ
Ｃは遅延素子３および４が直列に接続された遅延線が接
続され、端子２には遅延素子５および６が直列に接続さ
れた遅延線が接続される。各遅延素子を接続する接続線
からは２つづつ対になつた信号の引き出し線７と８，９
と１０，１１と１２が引き出されており、上記３つの対
になつた引き出し線に対して第１図に示した２次元ブリ
ツジ型可変減衰器１３，１４、および１５が接続されて
いる。各２次元ブリツジ型可変減衰器は２つの信号を出
力し加算器１６では線路１７，１８卦よび１９を流れる
各２次元ブリツジ型可変減衰器の一方の出力信号の総和
が求められ線路２０１ｆＣ出力される。同様に加算器２
１では線路２２，２３卦よび２４を流れる各２次元ブリ
ツジ型可変減衰器の他方の出力信号の総和が求められ線
路２５ＶＣ出力される。線路２０卦よび２５を流れる信
号は式００で示されたＹｉの実部と虚部に相当している
。線路２０卦よび２５ＶＣは一つの２次元プリツジ型同
期検波器２６が接続されて、ここで複素信号Ｙｉの位相
回転が行なわれ、等化出力信号が出力される。２７は２
次元ブリツジ型同期検波器２６の出力信号から送信デー
タを推定するための推定器であり、通常線路３７を流れ
る信号をサンプルして得るレベルと線路３９を流れる信
号をサンプルして得るレベルを独立判定して送信データ
を推定、送信データの推定値を出力している。

以上は２軸同期検波された信号が順次変換を受けて伝送
される主経路の説明であるが、この主経路に含まれる各
２次元ブリッジ型可変減衰器１３，１４，１５および２
次元ブリツジ型同期検波器２６ＶＣ記憶されている第１
図に示したＥｉ卦よびＤｉに相当する各２つの可変ゲイ
ンは制御回路２８から出力される制御信号に従つて線路
３７および３９を流れる信号に含まれる符号間干渉が除
去されるように修正される。すなわち２次元ブリツジ型
可変減衰器１３１１Ｃ記憶される２つの可変ゲインの修
正値は線路２９と３０から得られ、以下同様に他の２次
元ブリツジ型可変減衰器１４，１５及び同期検波器２６
に記憶される可変ゲインの修正値はそれぞれ線路３１と
３２，３３と３４，３５と３６から得る。最後に制御回
路２３ＶＣおいて上記４通りの修正値を得る実施例を第
３図に従つて示す。ここで第３図において複素掛算器４
３，４４，４５，７２，７３はすべて第４図に示す演算
を行なう装置であり２対の入力ＸとＹ｝よびＡとＢから
１対の出力ＡＸ−ＢＹとＢＸ＋ＡＹを作るが、これは複
素数Ｘ＋ＪＹとＡ＋ＪＢの積を求めることに相当する。

まず線路３７，３９から入力される信号と線路３８，４
０から入力される線路３７，３９を流れる信号の推定値
とを入力とする複素掛算器７３の一方の出力、すなわち
複素数の虚数部にあたる出力信号７８は位相を制御する
ための信号であり、ローパスフイルター７４を通す事に
よつて線路７９に制御位相信号偽 を出力する。装置７
５に訃いては該位相信号令１を入力として、デイジタル
的１ｆＣ．ｓｉｎ◇］およびＣＯｓ令１を線路３５｝よ
び３６ＶＣ出力する。デイジタル的にサイン、コサイン
関数を発生する装置は、例えば読み出し専用メモリを用
いサイン、コサインの値を順次記憶し、位相信号◆ｉを
アドレスとしてこれを読み出す手段によつて実現でき、
またサイン、コサインの関数を例えばのごとく多項式に
展開し、この式の右辺を計算する様な計算回路を用いる
ことによつても実現できる。

一方可変減衰器の減衰量を変化させるには、まず線路３
７から入力される信号と線路３８から入力される信号と
の差と線路３９から入力される信号と線路４０から入力
される信号との差を減算器４１および４２で求める。こ
れによつて一対の誤差信号Ｅｋが出力される。この出力
の一対の信号と上述のサイン、コサイン関数発生器の一
対の出力信号３５，３６を入力として複素掛算器７２１
１Ｃ一対の出力信号８０，８１を得る。

出力信号８０，８１．ＶＣよつてＥｋｅ−ｊψ゛ｋが求
まる。複素掛算器４３は、上述の線路８０，８１を流れ
る信号と、遅延素子から出力される線路４９，５０を流
れる一対の信号とを入力としている。複素掛算器４３の
出力はそれぞれ減衰器６０，６１に入力され出力に修正
量一ＤＫ★−ＴＥｋｅ−ｊ余１が得られる。

この動作を第５図を用いて更に詳しく説明する。第５図
は横軸を信号の実数部、たて軸を信号の虚数部にとつた
、信号の２次元平面表示であり、信号はこの平面上でベ
クトルにて表わされる。ある標本化時点において、復元
すべき正しい信号すなわち送信信号をＡｋとする。実際
に受信した自動等化器出力信号は、キヤリア位相ずれが
あり、Ａｋから一余１回転したＡｆ″を中心として残留
符号間干渉によりその周囲に広がりＹｋとなつていると
する。このＹｋは位相制御により５１だけ回転しその出
力ではＺｋとなつている。本来はキヤリア位相制御を完
全に行なうのができないので回線での位相ずれ一余，と
位相制御量令１は符号反転にて一致する・のではないが
、その差異がわずかであるとし、説明を簡単にするため
一致しているものとする。このＺｋと復元すべき信号Ａ
ｋとから誤差信号Ｅｋが出力できる。すなわち第３図に
おける減算器４１および４２の出力がこのＥｋとなる。
今自動等化器の修正を考えると、第５図において自動等
化器の出力 Ｙｋであり、自動等化器を修正すぺき誤差
信号は位相廻転された目標値Ａｆとの差Ｅｆ″でなけれ
ばならない。ここでＡｄ゛，Ｙｋ，Ｅｄ″のなす三角形
と、Ａｋ，Ｚｋ，Ｅｋのなす三角形とは合同で互いＶｃ
仝ｉの回転関係にある事に注目すると、ＥｋとＥｆ゛は
余１回転した関係にあることがわかる。従つて求められ
た誤差信号ＥｋＩＩＣ対して′８′ｉ回転する、すなわ
ちｅ−ｊ令１を掛ける事によつて正しい誤差信号が得ら
れる。これが第３図に卦ける複素掛算器７２の出力とな
る。この誤差信号Ｅｄ″は各タツプにおける信号の値Ｘ
ｋきＴｌｌＣ応じて、各タツプを修正するのに用いられ
る。従つて積分器６６，６７でこの信号を積分する事に
より（自）式の修正が実行でき、線路２９，３０に可変
減衰量を得る。同様にして、線路５１，５２を流れる信
号から線路３１，３２１ｆＣ１また線路５３，５４を流
れる信号から線路３３，３４にそれぞれ可変減衰量を得
る。上記の実施例を遅延素子がアナログ的なものの場合
について述べたが、例えば第２図の端子１および２ＶＣ
卦いてＡＤ変換器を設置することによりこの発明の装置
全体をデイジタル回路で実現することも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明で用いる２次元ブリツジ型可変減衰器
の動作を示すプロツク図であり、第２図はこの発明の実
施例の全体を示すプロツク図であり、第３図は実施例に
含まれる制御回路を示すプロツク図であり、第４図は上
記制御回路に含まれる複素掛算器の動作を示すプロツク
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多相位相変調、多相多値変調を含む直交振幅変調に
   よるデータ伝送復調器において、２軸同期検波器の２つ
   のベースバンド出力信号を入力とする２つの遅延線と、
   上記第１の遅延線から引き出される一定時間の整数倍の
   異なつた遅延を与えられた複数個の信号の集合と、上記
   第２の遅延線から引き出される一定時間の整数倍の異な
   つた遅延を与えられた複数個の信号の集合に対して、両
   方の集合に含まれる同じ時間だけ遅延された信号の各対
   に対して作用する複数個の２次元ブリッジ型可変減衰器
   と、上記それぞれの２次元ブリッジ型可変減衰器が出力
   する２つの信号のうち第一の信号のみを集めそれらの総
   和を求める手段と、同様にそれぞれの２次元ブリッジ型
   可変減衰器が出力する第２の信号のみを集めてそれらの
   総和を求める手段と、前記２つの総和を求める手段によ
   つて得られる２つの信号に対して２つの正弦波を入力し
   電力を一定に保ちその位相関係を変化させ二つの等化出
   力信号をうる一つの２次元ブリッジ型同期検波器と、等
   化出力信号と等化出力信号から推定して得られる送信デ
   ータの推定値を掛け合わせる第１の複素掛算器と、前記
   第１の複素掛算器の一方の出力を平滑化するローパスフ
   ィルタと、前記ローパスフィルタの出力より、サイン・
   コサイン関数を発生するサイン・コサイン発生装置とを
   用いて前記同期検波器へ入力される二つの互いに直交す
   る正弦波の位相を制御する手段と、前記等化出力信号と
   等化出力信号から推定して得られる送信データの推定値
   から誤差信号を出力する減算器と、前記誤差信号と前記
   サイン・コサイン発生装置の出力との複素掛算を行う第
   ２の複素掛算器と、前記第２の複素掛算器の出力と前記
   ２つの遅延線から引き出された信号とを複素掛算する第
   ３の複素掛算器群と、第３の複素掛算器群の各出力に作
   用する複数の減衰器と、前記複数の減衰器の各出力値を
   保持する複数の積分器とを用い、前記すべての２次元ブ
   リッジ型可変減衰器に記憶されている各減衰量を修正す
   る手段とを備え、符号間干渉を除去するとともに、伝送
   媒体で生ずる位相変動を吸収することを特徴とするデー
   タ伝送復調器。