JPS6149866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直交振幅変調を用いた多値データ伝
送の復調器において受信タイミング位相をデイジ
タル回路を用いて制御する装置に関するものであ
る。

直交振幅変調によるデータ伝送に対するタイミ
ング位相あるいはタイミング周波数制御において
は、送信側でタイミング周波数信号を情報成分と
は別に送出し、受信側でそのタイミング周波数信
号を抽出し、これを用いて制御する方法と、タイ
ミング周波数信号等を特別に送出せず情報成分か
らそのタイミング信号を検出する方法とがある。
前者の方法においては、タイミング周波数信号と
情報成分とを区別するために、いくつかのフイル
タを挿入したり、特殊なスペクトラム整形をする
必要があり、装置が複雑になつたり、特性が劣化
するという問題がある。従つて後者の情報成分か
らそのタイミング信号を抽出することが可能であ
れば装置が簡単となる特徴がある。情報成分から
そのタイミング信号を抽出する場合、受信器にお
いて回線からの信号をそのまま抽出して制御する
方法と、復調したベースバンド信号を用いて制御
する方法とが考えられる。

デイジタル回路を用いてタイミング位相抽出回
路を構成する場合、信号を標本化することによつ
て生ずる周波数スペクトラムの重なりによる影響
を考りよする必要がある。復調前の受信信号をそ
のままタイミング制御のための信号として使用す
る場合、そのキヤリア周波数をタイミング周波数
の整数倍とした伝送装置以外では、上記スペクト
ラムの重なりによつてタイミング周波数信号にラ
ンダムデータによる信号が雑音として加算された
形でしか抽出できないので、非常に帯域のせまい
バンドパスフイルタをアナログ部分に適用しあら
かじめタイミング成分を抽出した後標本化する
か、または受信信号の周波数成分を表わすのに充
分な、すなわち標本化定理を満たす非常に高い標
本化周波数を使用する必要がある。

本発明は受信器において復調したベースバンド
信号のタイミング周波数の２倍の標本値からデイ
ジタル回路を用いて能率よくタイミング位相を制
御することを特徴とする。

第１図は本発明の原理を説明するための図で、
曲線100は復調ベースバンド信号を標本化した値
の電力平均値を仮想的にすべてのタイミング位相
で求めたとして、標本化タイミング位相を横軸に
とつて一周期分示し、標本化タイミング位相によ
る電力の差を表わしたものである。これを見ると
明らかなようにＴ／２秒間隔の標本値は時刻T₁
および時刻T₂で標本化した場合は、その２つの
標本値はほぼ等しくなり、時刻T₁′および時刻
T₂′で標本化した場合は、時刻T₁′の標本値の方が
時刻T₂′の標本値に比べて大きくなり、また時刻
T₁″およびT₂″で標本化した場合は、時刻T₂″の標
本値の方が時刻T₁″の標本値に比べて大きくな
る。従つて時刻T₁′およびT₂′のように時刻T₁お
よび時刻T₂に比べて遅れた位相で標本化した場
合には位相を進める方向に、時刻T₁″および
T₂″のように時刻T₁および時刻T₂に比べて進んだ
位相で標本化した場合には位相を遅らす方向に制
御を行なえば最終的に時刻T₁および時刻T₂を標
本化するような標本化位相付近で安定させること
ができる。この場合電力を最大にする意味で最適
な標本化位相は時刻T₁および時刻T₂の中間の時
刻T₀である。従つて自動等化あるいは識別のた
めの標本化点は制御された位相T₁に対してＴ／
４秒遅れた値の標本化点を使わなければならな
い。

すなわち最低Ｔ／４毎の標本化が必要であり、
最低でもタイミング周波数の４倍の周波数で標本
化する必要がある。

以上に本発明の実施例を用いてさらに詳しく説
明する。第２図は制御すべき情報を抽出するため
のタイミング位相ずれ計算回路を示し、端子１お
よび端子２から入来する復調後の互いに直交した
１対のベースバンド信号のＴ／２秒おきに互いに
同じタイミング位相で標本化された標本値は、そ
のタイミング成分を強調するためタイミング周波
数の半分の周波数のところに中心周波数をもつバ
ンドパスフイルタ４および５に入力されタイミン
グ成分が抽出される。

一般にタイミング位相制御装置においてタイミ
ング成分を強調するためタイミング周波数の半分
の周波数のところに中心周波数をもつバンドパス
フイルタを用いることが有効であることは、たと
えばエル・イー・フランクス（L.E.Franks）、ジ
エー・ピー・ブブロウスキー（J.P.Bubrowski）
によりアイ・イー・イー・イー・トランザクシヨ
ン オン コミユニケーシヨンズ（IEEE
TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS）
誌、1974年７月号913頁より920頁に「スタテイス
テイカル プロバテイーズ オブ タイミング
ジツター イン ア ピー・エー・エム タイミ
ング リカバリイ スキーム（Statistical
Properties of Timing Jitter in ａ PAM
Timing Recovery Scheme）」と題して発表され
た論文の第章Ｃ節に示されている。

第２図にもどつて、バンドパスフイルタ６，７
よりの一対の出力信号はそれぞれ２乗回路６およ
び７に入力され、その一対の出力は加算器８で加
え合わされ、線路１２に送り出される。線路１２
に表われる信号は２乗回路を通しているので、バ
ンドパスフイルタ４，５で得られるタイミング周
波数の半分の周波数成分を含んだ信号は、タイミ
ング周波数成分を含んだ信号と、直流分とを含む
事になる。従つてこの信号を変調周期Ｔ秒間隔に
て長時間にわたり加算し平均した値をタイミング
位相を横軸として示せば第１図に示す様になる。
実際の制御においては、線路１２の信号をただち
に平均化して制御を行なうのではなく、制御系全
体として平均効果がでる様に制御を行なう。すな
わち、後述の位相同期発振器２５に含まれる平滑
化作用によつて、Ｔ／２ずれたタイミング位相で
の平均電力の差による制御が可能となる。回路９
は信号をＴ／２だけ遅延する遅延回路であり、遅
延回路９で遅延された出力および線路１２に現わ
れた加算器８の出力は減算器１０でその差が計算
され、標本化回路１１では、その瞬間におけるタ
イミングクロツクに対して、固定されたタイミン
グで、Ｔ秒毎に１個の標本値が得られ、その結果
が端子３に出力される。すなわち端子３にはＴ／
２ずれたタイミング位相での電力差がＴ秒に１回
出力され、これが位相同期発振器を制御する入力
となる。この標本化回路１１における標本化パル
スは、標本化回路１１の内部においてタイミング
クロツクにより発生される。

第３図，第４図および第５図は第２図に示した
位相ずれ計算回路の出力を使つてタイミング位相
制御を行なう手段を示した実施例である。各図に
おいて回路２３は第２図の回路全体を示す位相ず
れ計算回路である。第３図は受信器への入力端子
２０の出力を標本化回路２１で標本化し受信器の
すべての操作をデイジタル回路によつて実現する
場合の実施例である。この実施例において標本化
回路２１はこれ以後の処理のために必要なすべて
の標本値の標本化が必要である。すなわち復調器
２２で復調できるために標本化定理にのつとつた
標本化周期が確保できること、位相ずれ計算回路
２３に入力すべく、タイミング周波数の半分の標
本化間隔が確保できること、および本発明の原理
の説明の中で示したごとく、最適なタイミング周
期にて送信情報の推定を行なう為の標本化回路３
０の標本値を与えるために与えられる位相ずれ計
算回路２３の入力とはＴ／４位相のずれた標本点
が確保できること、すなわち第１図における時刻
T₁，T₂およびT₀における標本値をすべて必要と
するのでタイミング周波数の４倍の周波数、ある
いは受信された信号のすべての周波数成分を欠く
ことなく標本化するため、標本化定理にのつとり
かつタイミング周波数の４倍の周波数の整数倍の
周波数で標本化されなければならない。

なお、デイジタル的に信号を復調する場合で
も、その信号の標本化周期が、標本化定理を満足
したものであれば搬送波周波数と標本化周波数の
間に特殊な関係がなくとも、例えば辰井、小池、
丸茂「QAM信号の復調と自動化」昭和51年度電
子通信学会総合全国大会、1607、に示された手段
を用いることにより復調が可能となるのは明らか
である。復調器２２から出力された一対の信号は
標本化回路２４でタイミング周波数の２倍の周波
数で再び標本化され、位相ずれ計算回路２３の入
力端子１および２に出力される。位相ずれ計算回
路２３の出力は位相同期発振器２５に入力され
る。位相同期発振器２５においては標本化回路２
１の標本化クロツクのためのタイミング周波数の
４倍あるいはその整数倍の周波数のクロツクと、
標本化回路２４の標本化クロツクのためのタイミ
ング周波数の２倍の周波数のクロツクが出力され
なければならない。位相同期発振器２５のタイミ
ング周波数の２倍の周波数のクロツクから、周波
数逓減回路２６およびＴ／４秒遅延回路２７を用
いて第１図の時刻T₀に相当する時刻を標本化す
るクロツク信号が作られ、このクロツク信号を用
いて標本化回路３０において復調ベースバンド信
号がタイミング周波数で１対のタイミング位相に
対し、同じタイミング位相で標本化される。第４
図は復調をアナログ回路を用いて行ない復調出力
をタイミング周波数で標本化する場合の実施例で
あり、第５図はアナログ回路による自動等化を行
なう場合の実施例である。第５図においては標本
化回路３０は自動等化器３１の後に接続される。

第４図，第５図の実施例では、標本化回路２４
および３０は、第３図の実施例とは異なり、連続
的な値を標本化する回路であり、位相ずれ計算回
路では変調周波数の２倍の周波数のクロツク信号
のみを必要とするのでタイミング周波数の２倍の
周波数で標本化を行う。位相同期発振器２５はタ
イミング周波数の２倍の周波数のクロツク信号の
みを必要とし、その他の回路は第３図の実施例と
全く同様に動作する。

本発明に用いる位相発振器２５はデイジタル回
路で構成することも可能であるし、端子３の出力
をタイミング周期より短い一定区間保持すること
によつてアナログ回路で構成することも可能であ
る。また第２図において２乗回路６および７のか
わりに全波整流回路を用いてもほとんど同様の効
果が得られる。

本発明の特徴の１つは直交振幅変調において互
に直交する１対のベースバンド信号を用いて制御
することにより、キヤリア位相の変動の影響を全
く受けないことにあるが、第３図，第４図および
第５図の復調器２２においてキヤリア位相が完全
に制御されている場合、復調ベースバンド信号の
片側の出力を用いても同様の制御が行なえる。

本発明はタイミング位相制御装置に関するもの
であるので、当然タイミング周波数制御機能も含
まれている。本発明をタイミング周波数制御装置
として使用する場合には、タイミング位相を第１
図で表わした標本化時刻T₀に合わせる必要はな
いので、第３図，第４図および第５図の実施例に
おけるＴ／４秒遅延回路２７は不必要である。

なお本発明で対象とする直交振幅変調とは、両
側波帯変調で、振幅および位相方向の一方または
両方に変調をかける変調方式をすべて含んでい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための概念
図、第２図は位相ずれ計算回路の構成を示すブロ
ツク図、第３図，第４図および第５図はそれぞれ
本発明の実施例を示すブロツク図である。図にお
いて、４および５はバンドパスフイルタ、６およ
び７は２乗計算回路、１１は標本化回路、２１は
標本化回路、２２は復調器、２３は位相ずれ計算
回路、２４および３０は標本化回路、２５は位相
同期発振器、２６は周波数逓減回路、２７は信号
遅延回路、３１は自動等化器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直交振幅変調によるデータ伝送において、デ
   イジタルな処理を行なうための標本化回路の標本
   化タイミング位相を、デイジタル回路を用いて制
   御する装置であつて、タイミング周波数（１／
   Ｔ）の２倍の周波数で互に同位相で標本化された
   ２軸同期検波後の２つの出力からそれぞれタイミ
   ング成分を抽出する２つのデイジタルバンドパス
   フイルタと、そのバンドパスフイルタの２つの出
   力のそれぞれの電力を求め、それを加え合わせる
   加算器と、前記加算器出力とＴ／２秒前の加算器
   出力との差を得る減算と、前記減算器出力のＴ秒
   毎の出力によつて制御される位相同期発振器と、
   前記位相同期発振器出力の位相によつて標本化回
   路の標本化タイミング位相を制御する回路とから
   少なくとも構成されることを特徴とするタイミン
   グ位相制御装置。