JPS62171338A - 信号受信器のタクト同期方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベース帯域信号の形をしたデータの復調した
受信信号に関する信号受信器のタクト（拍子）同期方法
であって、そのベース帯域信号が支障のない状態におい
て所定の記号継続時間の周期的な特定の時点に多数の許
容値を有し、その場合生ずるデータシーケンスが、許容
値間の移行が任意の時間窓において同じ頻度で生ずるよ
うに区切られているような信号受信器のタクト同期方法
に関する。

〔従来の技術〕

通信伝送装置におけるベース帯域信号を含む受信信号は
、非理想的な伝送のために一般に雑音を含んでひずんだ
形で信号受信器に到達する。信号受信器として例えば無
線受信器を対象として、その通信線路が例えば可動無線
チャンネルとした場合、多重通路漏洩により受信信号に
は急速でひどく変化するひずみが生ずる。かかるチャン
ネルを通してデジタル信号を伝送する場合、受信信号か
らデータを抽出するために、伝送する各記号に対する最
適な走査時点を実際に遅れ時間なしに確実に見い出すこ
とが重要である。

公知のタクト同期方法、即ちその都度の正しい走査時点
に調整するための公知の方法は、受信信号の零点通過の
検出によるか、あるいは幅狭い帯域フィルタが後続して
いる非線形の変換（例えば二乗）によっている。

前者の方法は、ひずんだ信号の場合最適な走査時点が零
点通過の時点に対してずれているという欠点がある。後
者の方法の場合、同様にろ過した信号と最適な走査時点
との間に一定した関係が存在しない。更に狭い帯域のろ
過は大きな遅れ時間を生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、最適な走査時点の検出が、別の測定量
を介することなしに直接行え、これによって公知の方法
の不正確さが避けられるような信号受信器のタクト同期
方法を提供することにある。

〔問題点の解決手段〕

本発明によればこの目的は、冒頭に延べた形式の方法に
おいて、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載した手
段によって達成される。

〔作用効果〕

本発明に基づく方法は、最適な走査時点の特性を直接利
用できる。即ちこの時点は、それぞれ記号区間のこの点
における無雑音でひずみのない復調した受信信号が少数
の許容値のひとつを有することによって規定される。ひ
ずんでいる信号の場合、この許容値は正確に有していな
いが、実際のずれは最小である。

最適な走査時点に対する許容値と実際の信号値との間の
ずれの最小は、本発明に基づいて、記号継続時間のＭ個
の連続した時間窓において各時間窓ごとのに個の副区間
で、復調した受信信号が走査されることによって決定さ
れる。

Ｎ個の各時間窓に対応した副区間のＮ個の走査値から、
この走査値の散乱（Ｓｔｒｅｕｕｎｇ）が求められる。

この求められたに個の散乱は互いに比較され、その最小
値の散乱が決定される。

この最小の散乱値の時間位置から、即ち各時間窓に対し
てこの最小の散乱を計算するために寄与するに個の副区
間の散乱値から、最適な走査時点が導き出される。この
場合散乱が少なくなればなるほど、受信信号を判別する
場合の誤差も小さくなる。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。

本発明を説明するために、第１図には二進式ベース帯域
信号の例が示されており、その信号は許容値＋１、−１
を有し、その実際の信号レベルは例えば＋ＩＶと一１■
との間を脈動する。

ベース帯域信号は記号継続時間Ｔ、の連続した記号区間
に分割されている。各記号区間は情報ピッＩ”ｃ有１．
ている。ベース帯域信号からそこに含まれている情報を
抽出するために、ベース帯域信号は各記号区間において
少なくとも１回、即ち１つの走査時点ＴＡで走査しなけ
ればならない。

記号区間内における走査時点ＴＡの位置は、第１Ａ図に
おけるようなひずみがなく支障のないベース帯域信号の
場合、判別の誤差率にほとんど影響を及ぼさない。即ち
走査時点ＴＡは第１Ａ図では記号区間の中央に置かれて
いるが、これは判別の質を低下することなしに、記号区
間の境界に置くこともできる。

記号区間内の走査時点ＴＡの選択は、第１Ｂ図に示され
ているようにベース帯域信号が伝送後においてひずみ雑
音を含んだ形をしている場合は、もはや悪影響なしに自
由に決めることはできない。

その場合受信器における同期は、判別誤差をできるだけ
小さくするために、記号区間における走査時点′ｒＡが
最適な位置をとるように行われねばならない。

同期およびそれに伴う最適な走査時点Ｔ、は、最適な走
査特性を、即ち情報をできるだけ正確に抽出できること
を利用することによって達成される。

そのためにまず次のことが前提とされる。即ち受信器に
おける記号継続時間Ｔ、は分かっている。

ベース帯域信号の発生したデータシーケンスは、許容値
の移行ここでは＋１、−１間の移行が任意の時間窓にお
いて同じに頻度で生ずるように区切られる。

最適な走査時点ＴＡを検出するために、いまやベース帯
域信号は連続するＮ個の一列の時間窓で走査され、第２
図においてその時間窓について、最初の３つの時間窓は
完全に示され、４番目の時間窓は一部だけ示されている
。

各時間窓は記号継続時間Ｔ３の大きさの時間幅を有して
いる。各時間窓はに個の制置間ＩＡ・・・４Ｃに分割さ
れ、その場合数字は時間窓を表し、アルファベットはそ
の時間窓内の制置間を表している。

第２図の実施例の場合、Ｋ＝４であり、即ち第１の時間
窓に４個の制置間１Ａ〜ＩＤがあり、第２の時間窓に４
個の制置間２Ａ〜２Ｄがある。

Ｋ個の制置間を持ったＮ個の時間窓の形成は、評価すべ
きベース帯域信号について時間枠を置いた考えられる。

その場合各側区間１Ａ〜４Ｃにおいてベース帯域信号が
走査される。

受信信号の復調において得られる第１Ｂ図のベース帯域
信号が信号レベルにおいて、ひずみを除去した際に正確
に許容値＋１、−１を有するように調整した場合、測置
量的の走査において＋１、−１あるいはその間にある走
査値が得られる。

測置量的の走査値が零より大きい場合、これが許容値＋
１に算入され、走査値と許容値＋１との差が決定される
。これに対して走査値が零より小さい場合、これが許容
値−１に算入され、この値に対する相応した差が決定さ
れる。

そのように決定された差が小さい場合、その制置間にお
ける受信したベース帯域信号が実際に許容値を近似して
有している確立が高くなる。これに対してその差が大き
いと、その制置間は許容値間の移行範囲にある確立が高
い。

制置間が十分に多（、即ち時間分割が細かい場合におい
て、時間窓自体に対するこの走査過程の判別が不正確な
結果を生ずる場合には、ベース帯域信号が基礎としてい
る信号継続期間Ｔ、の周期を利用し、Ｎ個の時間窓につ
いて、第２図において制置間ＩＡ、２Ａ、３Ａ、４Ａで
概略的に示されているようにＮ個の各時間窓の対応した
制置間の走査値ごとにまとめられば、最適な走査時点Ｔ
Ａの決定が非常に正確に行われる。

いまＮ個の時間窓とに個の副区間ｌへ〜４Ｃの時間枠が
ベース帯域信号に対して、各時間窓において１つ残らず
対応した制置間ＩＡ、２Ａ、３Ａ、４Ａに許容値が非常
に良好に近似されるように位置している場合、許容値に
関する走査値の散乱は特に小さい。この場合それぞれの
時間窓の第１の制置間ＬＡ、２Ａ、３Ａ、４Ａに走査時
点ＴＡを霞くことが最適である。対応した別の順番の制
置間における散乱が最小である場合、最適な走査時点Ｔ
＾はその制置間にある。

このように散乱値が最小になることは、第１Ｂ図のベー
ス帯域信号から容易に理解できる。２つの許容値間のフ
ランクにある制置間は、この範囲におけるベース帯域信
号の値がその許容値から非常に離れているので、散乱に
対して大きく寄与する。従って散乱値はこの制置間に対
して非常に大きいが、これはベース帯域信号の範囲に多
くの制置間が存在すればするほど小さくなり、その制置
間に許容値が近似して存在する。即ち最適な走査時点を
決定するために拡散が最小の連続した制置間が存在しな
ければならないことがはっきりする。

既に延べたように、第１Ｂ図におけるベース帯域信号の
例において、最適な走査時点ＴＡは、その走査値の拡散
が最も小さな制置間に直接置かれる。

また２つの記号間の零点通過の近くに位置する最も小さ
な散乱が制置間に生ずることを利用した方式も考えられ
る。この場合、最適な走査時点はこの制置間をＴ、／２
だけずらすことによって得られる。

この方法は特に、すべての制置間１Ａ〜４Ｃが同じ時間
幅である場合、即ち唯一のタクト（拍子）で走査する場
合に簡単に実施される。その場合走査時点ＴＡの決定お
よび信号受信器の同期はある限界範囲において、制置間
が短く決められるほど、即ち走査周波数が大きく決めら
れるほど正確になる。

散乱に等価した大きさは、本発明に基づ〈実施例におい
て簡単に、走査値と次にやってくる許容値とのずれを検
出し、二乗し、Ｎ個すべての時間窓にわたる対応した制
置間について合計することによって得られる。散乱につ
いての結果は、Ｋ個の制置間の各合計が相互に比較され
、最も散乱の小さな制置間が求められる。

上述した意味において信号処理回路にメジアンフィルタ
による平滑回路が後置接続されている場合、特に上述し
た方法が確実に実施される。

平均化によって、即ちＮ個の時間窓についての合計によ
って、またメジアンフィルタによっても、走査時間ＴＡ
の検出に遅れが生ずる。この遅れはデータレーンに接続
された遅延回路例えばデジタル遅延回路によって、タク
トおよびデータがその信号部分から決定されて相互に適
合するように有利に補償される。遅延時間としてＮ−Ｔ
Ｓ／２の時間が選定され、走査時点が判別される信号部
分の時間的中心に置かれる場合に、適切な時間的整列が
達成される。

第３図には、上述した方法において走査時点ＴＡを決定
するためのブロック線図が示されている。

受信信号は信号入力端１から復調器２に到達し、その出
力端には受信したベース帯域信号が第１Ｂ図のように生
ずる。次の増幅器３は受信したベース帯域信号の信号レ
ベルを、ひずみのない状態において正確に許容値（例え
ば＋１、−１■）を有するように調整する。

タクト発生器５で制御される走査スイッチ４を介して、
変調したベース帯域信号は制置間に相応した時間区間で
走査され、走査値がＡ／Ｄ変換器６においてデジタル化
される。次の計算回路７は走査値と次の許容値とのずれ
を検出し、このずれを二乗し、この二乗値を記憶器８に
導き、そこで連続したＮ個の時間窓に対して全部でＮＸ
Ｋの記憶箇所に記憶される。

そしてタクト発生器５によって制御されて記憶器８から
対応した制置間に応じて整列されている値が読み取られ
、加算器９に与えられ、この加算２Ｓ９は各制置間グル
ープの合計を形成し、比較器１０に導き、ここでそれら
の合計の比較によって最小値が決定されて、最適の走査
時点ＴＡが求められる。

本発明に基づく別の実施例は、ＣＰＭ信号（ｃＰＭ＝Ｃ
ｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｐｈａｓｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）の形をした位相変調した受信信号から出発している
。かかる信号は所定の記号′ｍｍ待時間、の周期的な特
定の時点に二次元空間における最小幅のＭ個の位相範囲
に位置している。二進式〇ＰＭ信号の極端な場合、Ｍ＝
２である。周期時間Ｔ、の周期的な特定の時点に許容値
＋１、−１が位置している第１Ｂ図のベース帯域信号に
類似して、上述した実施例に基づいて選択されたＣＰＭ
信号は最小幅の２つの位相範囲、例えば非変調搬送波振
動の基準位相に関する範囲π／２ないし３π／２に位置
している。

最小幅のこれら両方の位相範囲は、第４Ａ図において、
実際軸および仮想軸によって規定される二次元の位相空
間内に斜線入り範囲で示されている。位相φ１とφ２、
この場合π／２と３π／２は許容位相値を表している。

上述した形式の二進式〇ＰＭ信号の場合、第２図に示さ
れているような時間枠において、位相値が制置間におい
て走査される場合、ここでも走査値は制置間に応じて多
かれ少なかれ相応した位相値だけ散乱し、その場合少な
くとも時間窓ごとに散乱が最小である少なくとも１つの
時間範囲が存在する。

時間幅Ｔ、の時間窓における値の散乱は、第４Ｂ図に斜
線入りで示した所定の範囲内にある。ここでは受信信号
と時間枠との間の同期が、走査時点ＴＡが時間窓の丁度
中央に位置するように決められている。同時に走査時点
ＴＡは散乱の最小値と一致している。この図面全体は“
位相線図”と呼ばれる。

時間窓の始端および終端における制置間において、走査
値は位相値π／２．３π／２付近で非常に強く散乱する
。散乱は中央に向かって減少し、中央で最小になり、そ
れで走査時点Ｔ、が決定される。受信信号のタクトに対
する時間枠の位置に応じて、時間窓の中央外にも最小値
は位置できる。

信号処理を簡単にするために、最小幅の多数の位相範囲
を１つの位相範囲にすること、即ち減少することが目的
に合っている。これは、Ｍ個の相応して分離した位相値
に対応したＭ個の等間隔の位相範囲を持った位相変調信
号の場合、受信信号が指数Ｍで累乗されることによって
行われる。この場合分離した位相値間の本来の間隔２π
／Ｍから２πの間隔となり、すべての位相範囲はこの位
相範囲に入る。

第４Ｂ図における位相線図の代わりに、累乗された受信
信号に対して、第４Ｃ図における新たな位相線図が生じ
、これは唯一の斜線入り範囲を有しているだけである。

累乗された受信信号から、位相ベクトルの成分をスケー
ル的に決定できるようにするために、２つの矩（Ｑｕａ
ｄｒａｔｕｒｅｚｗｅｉｇｅ）　ヘの分解が行われる。

Ｎ個の時間窓およびに個の副区間における走査は、既に
延べたように各矩ごとに別々に行われる。

同じ値の副区間に対する走査値の散乱は、各矩を導き出
すためのＮ個の時間窓について別々に計算される。最後
に散乱は両方の矩から対をなしてまとめられ、これらは
、散乱が最小の順序の副区間を求め、最適な走査時点Ｔ
Ａを導き出すために、互いに比較される。

第５図には、位相変調した信号処理用のブロック線図が
示されている。信号はその入力端１からＭ個の等間隔の
位相範囲で累乗器１１に送られ、そこにはフィルタ回路
１２が後置接続されている。

この累乗器１１において、Ｍ個の位相範囲が指数Ｍによ
る累乗によって１つの位相範囲にされる。

そのように形成された信号は分割され、２つの乗算器１
３．１４において並行して、ｓ　ｉｎ　（Ｍｗ、）　ｔ
）ないしｃｏｓ　（Ｍｗ。０に比例した信号と乗算され
、その場合Ｗ。は受信信号の搬送周波数を表している。

積算によって信号は変調され、２つの矩に分解され、こ
れはタクト発生器５によって制御される２つの走査回路
１５．１６によって並行して走査される。走査回路１５
．１６の後方には、第３図の回路に示されているように
、Ａ／Ｄ変換器が設けられている。第５図においては対
応したＡ／Ｄ変換器は簡単化のために図示されていない
。

走査値は後続の記憶器１７．１８に記憶される。

後置接続された計算回路１９．２０は各矩に対して散乱
を計算し、これは対をなして加算器２１においてまとめ
られ、判別回路２２に導かれ、この判別回路２２におい
て好適な走査時点′ＦＡが求められ、信号検出器２３に
伝達される。その場合信号比）１端２５には、受信信号
から抽出された情報がかかっている。

既に延べたように、タクト同期の際に遅れが生じ、これ
はデータレーンで補償される。このため検出器２３に遅
延回路２４が前置接続され、その入力端は信号入力端１
に接続されている。

位相変調した信号を可干渉性に変調するために、受信器
はタクト同期のほかに、搬送周波数の基準位相も固く連
結されねばならない。このために本発明に基づく方法の
有利な実施形態の場合、矩における散乱のほかに、Ｎ個
の時間窓についての相応した副区間の平均値も計算され
る。このようにして最適な走査時点ＴＡに対して位相平
均値φが役立てられ、この位相平均値φは搬送波周波数
の基準位相に対する位相オフセットとして用いられる。

これは第５図の回路において、判別回路２２が最適な走
査時点Ｔ、のほかに検出器２３に位相平均値φも発生す
ることによって示されている。

散乱および平均値の計算はＮ個の時間窓のに倍の時間帯
にわたって行われ、両方の矩に対して別々に行われる。

これは比較的長い計算時間がかかるが、走査値が非常に
大きく変化しない場合には不要である。

従って必要な計算時間を減少するために、平均値を求め
る際、計算された最後のに個の平均値をその都度最も古
い走査値の除去によって補正し、すべての平均値形成を
繰り返す必要なしに、最新の走査値を付加することによ
って作動すると有利である。

Ｋ個の散乱の作動は他方では、新たに得られた平均値が
記憶されている基準平均値からのずれが所定の値以下で
ある場合にはいつでも可能である。

そのずれが大きい場合、散乱の新たな計算および新たな
基準平均値の記憶が必要である。

信号受信器のタクトを同期するための本発明に基づく方
法によれば、信号の判別を著しく遅らせることなしに、
所定の時間窓内において最適な走査時点ＴＡの確実で単
純な検出ができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は許容値＋１、−１を持った二進式ベース帯域
信号の波形図、第１Ｂ図は伝送後にひずんでいる第１Ａ
図におけるベース帯域信号の波形図、第２図は本発明に
基づ（方法における時間軸に関する時間窓および制置間
の概略図、第３図は第１Ａ図および第１Ｂ図における二
進式ベース帯域信号に対する本発明に基づく方法に応じ
て走査時点を求めるためのブロック線図、第４Ａ図は二
進式ベース帯域信号に対する位相空間における最小幅の
２つの位相範囲の概略図、第４Ｂ図は第４Ａ図における
ひずんだ信号の位相線図、第４Ｃ図は最小幅の位相範囲
における第４Ｂ図の両方の位相範囲の概略図、第５図は
位相変調した受信信号（ｃＰＭ信号）のタクトを同期す
るための回路図である。 ■・・・信号入力端 ２・・・変調器 ３・・・増幅器 ４．１５．１６・　・・走査スイッチ ５・・・タクト発生器 ６・・・Ａ／Ｄ変換器 ？、１９．２０・・・計算回路 ８．１７．１８・・・記憶器 ９．２１・・・加算器 １０・・・比較器 １１・・・累乗器 １２・・　・フィルタ １３．１４・・・乗算器 ２２・・・判別回路 ２３・・・検出器 ２４・・・遅れ回路 ２５・・・信号出力端 ＴＡ　・・・走査時点 Ｔ、・・・記号継続時間 φ　・・・位相平均値 φ覧、φ２　・・・位相 １Ａ〜４Ｃ・・・制置間 Ｗｏ　・・・搬送周波数 ＦＩＧ、ＩＢ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベース帯域信号の形をしたデータの復調した受信信
   号に関する信号受信器のタクト同期方法であって、その
   ベース帯域信号が支障のない状態において所定の記号継
   続時間の周期的な特定の時点に多数の許容値を有し、そ
   の場合生ずるデータシーケンスが、許容値間の移行が任
   意の時間窓において同じ頻度で生ずるように区切られて
   いるような信号受信器のタクト同期方法において、 （ａ）まず受信信号が変調され、 （ｂ）それぞれ記号継続時間幅（Ｔ＿Ｓ）を有しＫ個の
   副区間（１Ａ〜４Ｃ）に分割されているＮ個の一列に並
   んでいる時間窓において、各副区間（１Ａ〜４Ｃ）で変
   調した受信信号が走査され、 （ｃ）Ｎ個の時間窓における各時間窓の副区間（１Ａ〜
   ４Ｃ）において、走査値の散乱が求められ、 （ｄ）求められたＫ個の散乱が互いに比較され、それら
   の内の最小の散乱の時間位置から各時間窓内における走
   査時点（Ｔ＿Ａ）が導き出され、その走査時点（Ｔ＿Ａ
   ）においてデータを得るために変調した受信信号が走査
   される、ことを特徴とする受信信号器のタクト同期方法
   。 ２、副区間（１Ａ〜４Ｃ）が同じ時間幅であり、変調し
   た受信信号とその次に位置する許容値とのずれが測定さ
   れ、この測定されたずれが二乗され、この二乗したずれ
   がＮ個の時間窓にわたる対応した副区間（１Ａ〜４Ｃ）
   について加算され、Ｋ個の合計が互いに比較されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、ベース帯域信号が許容値＋１、−１を持った二進式
   信号であり、受信信号が変調後に各副区間（１Ａ〜４Ｃ
   ）において走査され、デジタル化され、正の走査値にお
   いて＋１との差が、負の走査値において−１との差が形
   成され、その差が走査時点（Ｔ＿Ａ）を決定するための
   ずれとして用いられることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４、走査時点（Ｔ＿Ａ）の検出によって生ずる遅れが、
   データレーンにおける遅延回路（２４）によって補償さ
   れ、遅れ時間がＮ・Ｔ＿Ｓ／２であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、受信信号が位相変調信号であり、この信号が所定の
   記号継続時間（Ｔ＿Ｓ）の周期の特定の時点に相応して
   二次元の位相空間における最小幅のＭ個の位相範囲にと
   どまり、最小幅のＭ個の位相範囲が１つの位相範囲にさ
   れるように受信信号が処理され、スケール的な信号処理
   のために受信信号が２つの矩に分解され、副区間（１Ａ
   〜４Ｃ）において各矩が走査され、その走査値から散乱
   が計算され、そのように形成された両方の矩のＫ個の散
   乱値が対をなしてまとめられ、最後に比較されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、最小幅のＭ個の位相範囲が等間隔であり、受信信号
   を指数Ｍで累乗することによって１つの位相範囲に表現
   されることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方
   法。 ７、走査時点（Ｔ＿Ａ）として、散乱が最小の副区間に
   対応した時点が用いられることを特徴とする特許請求の
   範囲第５項記載の方法。 ８、散乱が最小の副区間に対応した時点に対して記号継
   続時間（Ｔ＿Ｓ）の半分だけずれている走査時点（Ｔ＿
   Ａ）が用いられることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の方法。 ９、Ｎ個の時間窓の対応した副区間（１Ａ〜４Ｃ）の走
   査値の散乱のほかに、相応してまとめられたＮ個の走査
   値に対する平均値が形成され、走査時点（Ｔ＿Ａ）に附
   属する平均値が基準位相の受信信号の搬送波周波数（Ｗ
   ＿Ｏ）に対する位相オフセットとして用いられることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。 １０、平均値を求める際の計算時間を減少するために、
   平均値が記憶され、最後のＫ個の平均値がそれぞれ古い
   走査値の除去によって補正され、最新の走査値の付加に
   よって作動されることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項記載の方法。