(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の符号周期を有する被変調信号の符号クロックの位相を定める装置であって、
所定の定まった標本化周期を有し、被変調信号が入力される入力と、出力とを有する標本化装置と、
前記標本化装置の出力に接続された入力と、出力とを有していて、複数の所定の開始時間で開始して、所定の再標本化周期を有し、前記標本化装置の出力を反復的に再標本化することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の再標本化時間記録を出力する再標本化装置と、
前記再標本化装置の出力に接続された入力と、出力とを有し、複数の再標本化時間記録の各々で所定の統計処理を行うことによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の統計特性記録を出力する統計解析装置と、
前記統計解析装置の出力に接続され、所定の選択基準に基づいて統計特性記録を選択することによって、それぞれの統計特性記録の開始時間が被変調信号の符号クロックの位相を示す評価装置とを有し、
前記統計解析装置によって行われる前記統計処理が、前記複数の再標本化時間記録の各々についての振幅に関するヒストグラムを生成することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記統計解析装置が更に、前記ヒストグラムの所定の特性を定める統計的特性作成装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
所定の符号周期を有する被変調信号の符号クロックの位相を定める方法であって、
所定の標本化速度で被変調信号を標本化する段階と、
複数の所定の開始時間で開始して、所定の再標本化周期で前記標本化された信号を反復的に再標本化することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の再標本化時間記録が作成される段階と、
複数の前記再標本化時間記録の統計処理を行って各々の前記再標本化時間記録に関する統計的情報を作成することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の統計特性記録が作成される段階と、
複数の前記統計特性記録を評価して、所定の選択基準に基づいて統計特性記録を選択することによって、それぞれの統計特性記録の開始時間が被変調信号の符号クロックの位相を示す段階とを含み、
前記統計的情報が、前記複数の再標本化時間記録毎の振幅に関するヒストグラムであることを特徴とする方法。
【請求項４】
前記所定の選択基準が、前記統計処理によって発生した前記統計的情報のピーク値に基くことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の再標本化周期が前記符号周期であることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記所定の再標本化周期が、前記符号周期の１／２の期間であることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は一般にＱＡＭ、ＱＰＳＫ及びＯＱＰＳＫなどのディジタル変調技術を利用した通信システムに関し、特に変調のトラブルと変調誤差を測定し、トラブル対策を講ずるための計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の通信システムではアナログ変調方式からディジタル変調方式への移行が行われている。この移行は、ＲＦスペクトルのより狭いチャネルを使って、より多くの情報を伝送し且つコンピュータ間で通信することに対する必要性の増大によって推進されている。各通信システムの設計がその特有の必要性によって推進される一方で、Ｍ値ＰＳＫ変調方式、及びＭ値直交振幅変調（ＱＡＭ）方式を含む汎用のディジタル変調方式セットが開発されている。このような方法には、特に４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、オフセット４相位相偏移変調（ＯＱＰＳＫ）が含まれる。
【０００３】
これらのシステムの帯域幅の効率は、ナイキスト最小帯域幅理論、及びナイキスト符号間干渉及びジッタ無し送信理論を含む、ナイキストによって開発された理論群を使用して最大限にすることができる。これらの理論は、符号間干渉を生ずることなく、幾つかの符号を送信するために用いられる期間に亘って、一つの符号のエネルギを拡散する方法を説明したものである。これらの理論は、一般にナイキスト・フィルタと呼ばれるフィルタ・システムを使用して実施できる。ナイキスト・フィルタは、符号クロックによって定められる“標本化時点”もしくは、“零点”のすぐ近傍の領域以外では著しいひずみを生ずる。
【０００４】
符号クロックが、その速度と位相の双方を含めて既知である場合は、符号クロックは２進信号を回復し、ディスプレーを励振してアイ・ダイアグラムと、星座ダイアグラムを作成するために利用できる。アイ・ダイアグラム中のアイの大きさと、星座図表の安定性は、通信システムの動作限界の有用な判断基準である。不安定なアイ・パターンと星座図表は、変調や搬送波の不安定性などのその他のシステムの問題点を診断するために利用できる。
【０００５】
Ｍ値ＰＳＫ被変調信号用のディジタル復調器はコヒーレント検出器を利用しなければならない。コヒーレント検出器は、周波数と位相の双方で搬送波の正確な複製を必要とする。この搬送波の周波数、又は位相の何らかの誤差によって、受信機の後段に著しい誤差が生ずることがある。ディジタル式に変調された信号のコヒーレント検出は、公知の搬送波位相のあいまいさを生じ易い。このことは、特定の変調方式について星座を考慮すると最も明らかに例証される。実際の搬送波と複製の搬送波との間の位相誤差によって星座がある回転角度だけ回転すると、ある程度のデータの知識がなければ、受信機内の復調器には回転した星座と正しい星座とを区別する方法がない。
【０００６】
このようなあいまいさは例えば短い前文のようなデータ自体からの、又は差動符号化による付加的な情報によって克服することができる。例えばＯＱＰＳＫのようなある種の変調方式は、固有の符号位相のあいまいさを有している。ＯＱＰＳＫの場合、２つのクロック遷移、すなわちＩ遷移とＱ遷移があり、符号位相があいまいになる。符号位相のあいまいさは搬送波位相のあいまいさに付加され、復調が複雑になる。これらの信号を復調するためにコヒーレント復調器を使用した場合、あいまいさを除去するためにデータ自体、又は差動符号化からの付加的な情報を利用しなければならない。
【０００７】
多くのシステムでは受信機のタイミングは送信機のタイミングとは別個であるので、搬送波の周波数と位相は送信された信号から導出されなければならない。一般に、複製搬送波は狭帯域の位相ロックループを用いて生成される。このループをフェーズ“ロック”するための位相基準を得るには、従来形のアプローチと、データ指向形アプローチの２つのアプローチがある。例えば周波数の２逓倍、周波数の４逓倍、及びコスタス・ループのような従来形のアプローチは、コヒーレント位相基準を作成するために送信された信号を逓倍する。データ指向形復調器は信号から符号タイミング情報を導出し、その情報をコヒーレント位相基準を作成するために利用する。従来形のアプローチでは、コヒーレントの位相基準を作成するために長いデータ送信が必要である。
【０００８】
現在のディジタル通信システムでは、短いバーストが利用されることが多くなっている。これらのバーストは従来形のアプローチが“ロック”するには短すぎることが多い。データ指向形アプローチはより迅速に必要な位相情報を得ることができ、従ってより迅速に“ロック”する。従って、データ指向形アプローチは試験機器にもより適している。
【０００９】
既存のデータ指向形アプローチは、必要な符号タイミング情報を得るために、被変調信号のスペクトル成分、すなわち“スペクトル線”、又は被変調信号の特有のセグメント、すなわち“前文”に依存するものである。しかし、これらのアプローチはある種の変調方式とある種のシステム状態には適合しない。スタガＭ値ＰＳＫ被変調信号は、スペクトル線成分が極めて弱いので有用なスペクトル線成分を有していない。多くの被変調信号は長い前文を有していない。最後に、送信システムのひずみとノイズは場合によってはスペクトル情報を検出する際の問題を生ずることがある。従って、データ指向形復調器用に必要な符号タイミング情報を得るためのより強力な技術が必要とされている。
【００１０】
【発明の目的】
本発明の目的は所定の符号周期を有する被変調信号の符号クロック位相を定める方法により上記の問題を解消することである。
【００１１】
【発明の概要】
本発明の方法は、定速度変換器を使用して被変調信号を標本化することから開始される。次の段階では、標本化された信号が、複数の所定の開始時間から始まり、所定の再標本化期間をともなって反復的に再標本化される。反復的再標本化の段階は、複数の再標本化時間記録を作成する。各再標本化時間記録にはそれぞれの開始時間がある。次の段階では、各々再標本化された時間記録に関する統計的な情報を生成するために、複数の再標本化時間記録のそれぞれの再標本化された時間記録に統計的な処理が行われる。この情報は、統計処理が行われた再標本化された時間記録のそれぞれの開始時間と共に、複数の統計的な特性の記録を構成する。この方法の最終段階は、理論上の統計的特性の集合と最も良く適合する統計的情報を有する記録を選択するために、これらの統計的な特性の記録を評価する段階である。この選択された振幅時間記録の開始時間は、符号クロックが約０°の時間である。
【００１２】
【実施例の説明】
１．実施例の構成
図１は本発明を利用した試験機器を用いた通信システムの代表的な試験の構成図である。逐次ビット伝送速度ｆｎのディジタル・データ１４がディジタル・データ源１０から変調器１１に伝送される。変調器１１はＭ値ＰＳＫ変調方式、又はＭ値ＱＡＭ変調方式を含む任意のディジタル変調方式を利用できる。更に、変調器は差分符号化することができる。変調方式は一般に、ディジタル・データを各符号周期Ｔ毎にＭ個の離散周波数（あるいは位相又は振幅状態）へと符号化する。符号速度ｆｓ（ここにｆｓは１／Ｔ）は下記の方程式で算出される。
【００１３】
ｆｓ＝ｆｎ／Ｍ
【００１４】
特定の時点で解析中の任意の通信システムについて、変調方式とデータ速度は固定されているので、符号速度ｆｓと符号周期Ｔも一定である。
データの変調がなされた後、変調された信号１５は送信機１２に送られる。送信機１２は変調された信号１５を一般に搬送波と混合することによって適宜の周波数に変換する。しかし、本発明の方法と装置はスペクトル拡散形の通信システムにも同様に応用できる。
【００１５】
図１では、送信機からの信号１６が試験機器１３に伝送される。試験機器１３も同様に被変調信号１５を解析することができる。試験機器１３によって実施される試験には、それらに限定されるものではないが、誤差の測定、アイ・ダイアグラム、変調星座ダイアグラム、及び性能測定が含まれる。誤差の測定には、代表的には位相及び振幅誤差である、変調器１１に起因する誤差と、代表的には搬送波周波数と位相の誤差である、送信機１２に起因する誤差とを検出・測定することが含まれる。
【００１６】
図２は本発明に従った試験機器の概念的な構成図である。この試験機器は、ＲＦ信号２００が発生される前に単一又は複数の周波数変換段を有することができる。ＲＦ信号２００は従来形のミキサー２２０に伝送される。局部発振器２１０によって励振されるミキサー２２０は、信号２００をアナログ／ディジタル変換器２４０に適する周波数に変換する。本発明に従った試験機器はアンチエイリアシング・フィルタ２３５に直接送られる、送信機と受信機の双方のＩＦ部分からのベースバンド信号をも受信することができる。変換された信号は先ず、変換器２４０の標本化速度に基づいて適宜に選択された、アンチエイリアシング・フィルタ２３５を通過する。次に、フィルタにかけられた信号２３０は標本化速度ｆｄで標本化され、変換器２４０によって量子化される。本発明の好適実施例では、変換器は１６ビットの直線性を有する２５．６ＭＨｚに等しい標本化速度ｆｄを有している。各標本は浮動小数点数によって表される。
【００１７】
信号がディジタル化された後、ディジタル化された信号２９０は復調及び解析のためにディジタル信号プロセッサ２５０に送られる。復調と解析の結果は、単一又は複数のプリンタ２６０及びディスプレー２７０に表示される。結果はネットワーク接続２８０によっても得ることができる。
【００１８】
制御装置１００は試験機器の動作を制御する。制御装置１００は異なる変調方式と、異なる符号及び搬送波周波数に合わせて試験機器を調製することができる。制御装置１００はキーパッド１０１からユーザー入力を受理する。一般に、本発明に従った機器は、ブロック・モードと連続モードで動作できる。いずれのモードでも、ディジタル化された信号はアレイ内に記憶される。これらのアレイは一般に時間記録２９０と呼ばれる。ブロック・モードでは、ディジタル化された信号は時間記録内に記憶され、その後、その時間記録に従って試験機器によって解析される。
【００１９】
信号の解析が終了後、時間記録には再度ディジタル化された信号が充填され、上記のプロセスが反復される。連続モードでも、ディジタル化信号は時間記録に装填される。しかし、一つの時間記録内のデータの解析中に、追加データが別の時間記録に装填される。本発明の推奨実施例は、ブロック・モードで、４０９６の標本までを記憶する時間記録２９０を使用して動作する。機器のコスト、及び実施される測定の精度に応じて、別の標本化速度、変換器の精度及び時間記録の容量を選択してもよい。
【００２０】
図３は本発明に従って復調器として動作するディジタル信号プロセッサ２５０の動作の概念的な構成図である。時間記録２９０は変換器３００に送られ、この変換器はディジタル化された信号を実部分と虚部分とに分離する。変換器はこの分野で公知である。時間記録２９０の実部分はＩ時間記録４１０に装填され、虚部分はＱ時間記録４２０に装填される。
【００２１】
前述のように、被変調信号の帯域幅はナイキスト・フィルタによって著しく帯域限定される。ある変調方式では、ナイキスト・フィルタリングは送信前に行われる。別の変調方式では、フィルタリングの一部が送信前に行われ、残りのフィルタリングは送信後に行われる。残りのフィルタリングが送信後に行われるシステムでは、受信機、もしくはこの例では試験機器が残りのフィルタリングを行わなければならない。
【００２２】
このフィルタリングが必要な場合は、本発明の実施例では、それはＩ時間記録４１０とＱ時間記録４２０に適宜のナイキスト・フィルタ３５０と３６０を通過させて実施することができる。必要なナイキスト・フィルタリングの終了後、Ｉ時間記録４１０と、Ｑ時間記録４２０の双方が符号シンクロナイザ３２０に送られる。符号シンクロナイザ３２０は、符号速度４９０を利用して符号位相４８０を定める。Ｉ時間記録４１０と、Ｑ時間記録４２０と、符号速度４９０と符号位相４８０とは搬送波シンクロナイザ３３０に送られる。
【００２３】
搬送波シンクロナイザ３３０はコヒーレント検出に必要な搬送波周波数と搬送波位相とを抽出する。Ｉ時間記録４１０と、Ｑ時間記録４２０と、符号速度４９０と符号位相４８０と、搬送波の周波数と位相とは測定アナライザ３４０に送られる。測定アナライザ３４０は公知の技術を用いて、変調誤差及び送信機誤差について信号を解析する。ナイキスト・フィルタ３６０、３７０と、符号シンクロナイザ３２０と、搬送波シンクロナイザ３３０と、測定アナライザ３４０とは全て制御装置１００によって制御される。
【００２４】
測定アナライザ３４０は、例えばＦＦＴを使用して調波内容を測定するためにディジタル化信号の解析を行うことができる。測定アナライザ３４０は更に、米国特許明細書第５、１８７、７９１号「変調精度を測定する方法と装置」に記載されているように、変調精度を測定することもできる。測定アナライザと制御装置は更に、アイ・ダイアグラムと星座ダイアグラムをディスプレー２７０上に表示することができる。
【００２５】
図４は本発明に従った符号シンクロナイザ３２０の概念的な構成図を示している。この符号シンクロナイザはＩ再標本化装置４３０と、Ｑ再標本化装置４４０と、振幅算出器４５０と、統計解析装置４６０と、評価装置４７０とから構成されている。これらの素子は各々制御装置１００によって制御される。
【００２６】
再標本化装置４３０と、４４０とは所定の時点で信号２３０を反復的に再標本化するために使用される。これらの再標本化時間は一般に元の標本化時間には関わりがない。再標本化時間は、初期標本化開始時間と再標本化速度との関数である。再標本化装置４３０の出力は再標本化されたＩ時間記録４３１の集合である。再標本化装置４４０の出力は再標本化されたＱ時間記録４４１の集合である。
【００２７】
この集合中の各時間記録は異なる初期標本化開始時間を有しているが、それぞれの対の再標本化されたＩ及びＱ時間記録は同じ初期標本化開始時間を有している。初期標本化開始時間と再標本化速度については後述する。再標本化されたＩ及びＱ時間記録の集合は振幅算出器４５０に送られる。振幅算出器は“マガー”とも呼ばれている。マガー４５０は公式：Ｍｊ＝√（ＩＪ２＋ＱＪ２）を用いて、ｊ番目の対の再標本化されたＩ及びＱ時間記録から振幅時間記録のｊ番目の振幅絶対値（Ｍ）を計算する。
【００２８】
上記のプロセスは時間記録内の各サンプルについて、又、再標本化された時間記録の集合内の各時間記録について反復される。マガー４５０の出力は振幅時間記録４５１の集合である。更に、マガーは各時間記録内の振幅を所定範囲の値へと正規化することができる。このような正規化は振幅時間記録のピーク値に基づいて、又は、振幅時間記録の、例えば平均のような別の統計的な特性に基づいて行うことができる。
【００２９】
振幅時間記録は新たな再標本化時間での信号の振幅時間記録と等価であるので、変換器３００、再標本化装置４３０及び４４０、及びマガー４５０の機能は、別の実施例では振幅時間記録４５１の集合を作成するために時間記録２９０を再標本化する再標本化装置である、再標本化装置４００であるとみなすことができる。
【００３０】
振幅時間記録４５１の集合は統計解析装置４６０に送られ、このアナライザ４６０は集合中の各振幅時間記録４５１で単一又は複数の統計処理を行う。本発明の好適実施例では、統計解析装置はヒストグラム（確率密度関数）を計算し、次に振幅時間記録４５１の集合内の各振幅時間記録毎にそのヒストグラムのピーク値と分散を定める。統計解析装置４６０の出力は統計特性記録４６１の集合である。
【００３１】
ヒストグラム、もしくは確率密度関数は上記の方式を利用して任意の被変調信号について算出することができる。ナイキスト理論に示されているように、被変調信号が帯域限定された後は、その確率密度関数は著しくひずみを生ずる。しかし、信号を連続的に標本化したり、無作為に標本化するのではなく、信号を符号クロックと同相で標本化すれば、確率密度関数は理論上の値と近似するはずである。
【００３２】
符号間干渉や、チャネルひずみや、ノイズがあれば確率密度関数が広がるものの、本発明の好適実施例に従って、符号クロックの位相を定めるために確率密度関数を利用することができる。例えば、非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ被変調信号のヒストグラムは、振幅１でのインパルスと他は０として近似される。１６ＱＡＭ信号用のヒストグラムは振幅１、０．８５、及び０．３３での３つのインパルスと近似される（１に正規化された振幅の場合）。任意の変調方式のヒストグラムを容易にシミュレートすることができる。
【００３３】
評価装置４７０は統計解析装置４６０から統計特性記録４６１の集合を受理し、この集合から理論上のヒストグラム（確率密度関数）に最も良く適合する統計特性記録を選択する。この統計特性記録と関連する初期標本化開始時間は符号クロックの位相の最良の推定値となる。本発明の好適実施例はわずか２０の符号でも符号クロックの位相ロックを行うことができる。このプロセスは、必要ならば、適切な精度と分解能の位相推定値が得られるまで反復できる。
【００３４】
２．推奨実施例の動作  図４の装置は次の方法に従って動作する。最初に、符号速度が定められなければならない。本発明の好適実施例では、オペレータが符号速度をキーパッド１１０に入力する。符号速度は通信システムでは一般に一定であり、通常は水晶クロックによって制御されているので、情報は容易に、且つ正確に得られる。所望ならば、被変調信号の別の特性を観察して符号速度を定めることもできよう。
【００３５】
次に、フィルタリングされた信号２３０の振幅時間記録の集合が作成される。集合内の各々の振幅時間記録は同じ標本化速度を有しているが、初期標本化開始時間Ｄｔは異なっている。ほとんどの場合、この振幅時間記録の集合はフィルタリングされた信号２３０を標本化することによって、一旦はオリジナルの時間記録を作成し、次に必要な各振幅時間記録毎に前記の元の時間記録を再標本化することで最も容易に作成できる。本発明の好適実施例では、ディジタル化信号は既にＩ及びＱ時間記録の形式で得られるので、Ｉ及びＱ時間記録は反復的に再標本化され、次にマガーに送られて、振幅時間記録の集合が作成される。
【００３６】
各振幅時間記録は同じ再標本化速度で標本化される。本発明の好適実施例の、この再標本化速度は変調方式によって異なる。非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ被変調信号の場合、再標本化速度は符号速度ｆｓである。スタガ形Ｍ値ＰＳＫ被変調信号の場合は、再標本化速度は符号速度の２倍、すなわち２ｆｓである。ＱＡＭ変調信号の場合も、再標本化速度は符号速度ｆｓでもある。
【００３７】
集合中の各振幅時間記録の初期標本化開始時間は異なっている。符号クロックの位相の推定値が得られない信号の場合は、再標本化装置４３０及び４４０の第１実施例が使用される。符号クロックの位相の推定値が得られる信号の場合は、再標本化装置４３０及び４４０の第２実施例が使用される。
【００３８】
図５は本発明に従った再標本化装置の第１実施例で利用される方法の流れ図である。位相は未知であるので、第１実施例で採用される戦略は符号クロックの１周期２πの期間に亘って均一に初期標本化開始時間を拡散することによって、０°位相を探索することである。ＯＱＰＳＫのように、固有の符号位相のあいまいさがある変調方式の場合、探索はこのあいまいさに等しい期間だけ行われるが、その理由はこのあいまいな期間を超える探索は有効ではないからである。
【００３９】
ＯＱＰＳＫの場合、上記の探索は２πではなくπの期間に亘って行われ、その結果生ずるあいまいさは後にデータ自体からの情報を用いて解決される。段階５００では、Ｔ及びｄｔの値が定められる。再標本化周期ＴはＴ＝１／ｆｓとして定義され、ここにｆｓは既知の符号速度である。位相測定に必要な分解能は変数ｄｔを定めるために利用される。一般に、所望の分解能Ｒ（ラジアン）にたいして、再標本化された時間記録数ｋは非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ及びＱＡＭの場合は方程式ｋ＝２π／Ｒにより、又、スタガ形Ｍ値ＰＳＫの場合は方程式ｋ＝π／Ｒによって得られる。次にｄｔが、非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ及びＱＡＭの場合は方程式ｄｔ＝Ｔ／ｋにより、又、スタガ形Ｍ値ＰＳＫの場合は方程式ｄｔ＝Ｔ／２ｋにより得られる。
【００４０】
再標本化装置の第１実施例は各時間記録４１０（又は４２０）毎にｋの再標本化時間記録４３１（又は４３２）の集合を作成する。各再標本化時間記録４３１（又は４３２）は時間記録４１０（又は４２０）内の符号毎に一つのサンプルを有する。バースト・モードのディジタル通信システムの場合、本発明の好適実施例の時間記録４１０は６０から１００の符号を集合することができる。連続モードのディジタル通信システムの場合は、各再標本化時間記録内の符号サンプル数ｊは変換器２４０の標本化速度と、時間記録の容量との関数である。
【００４１】
段階５１０で、変数Ｄｔの初期値は０に設定される。Ｉ又はＱ時間記録４１０又は４２０内の最初のサンプルは０に等しい時間にあるものと定義される。変数Ｄｔは集合中で作成された各再標本化時間記録毎に独自に計算される初期標本化開始時間である。これは、再標本化が終了した時点を判定するためにも利用される。変数Ｓｔは各サンプル毎の再標本化時間である。段階５２０で、これはこの時間記録用の最初の再標本化時間であるＤｔに初期値設定される。
【００４２】
段階５３０で、Ｉ時間記録（タイムレコード）がＳｔに等しい時間で補間される。この補間は直線補間及び周波数応答補間を含めて数多くの異なる技術を利用して実施できる。周波数応答補間は米国特許第５、２３５、５３４号「データ・サンプル間で補間するための方法と装置」に開示されている。第１の推奨実施例は直線補間を採用している。直線補間を使用した場合、所望の再標本化時間に最も近い２つの標本化時間が決められ、下記の方程式を用いて補間される。
【００４３】
ここに、Ｉｊは再標本化値であり、Ａｎ及びＡｎ＋１は時間記録内の相互に最も近いサンプルであり、Ｔｘはサンプルｘの時間である。
Ｉｊ＝  Ａｎ＋（Ａｎ＋１−Ａｎ）×（Ｓｔ−ＴＡｎ）／（ＴＡｎ＋１−ＴＡｎ）
【００４４】
段階５４０はＱ時間記録４４１に対して同じ時間Ｓｔで補間プロセスを反復して、Ｑ再標本化（リサンプル）時間記録４４１を作成する。ここでプロセスは次のＳｔで反復される。次の標本化（リサンプル）時間は変調方式によって異なる。非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ及びＱＡＭの場合、次の時間Ｓｔは下記の公式で得られる。Ｓｔ＝Ｓｔ＋Ｔスタガ形Ｍ値ＰＳＫ被変調信号の場合は、次の時間Ｓｔは下記公式で得られる。Ｓｔ＝Ｓｔ＋（Ｔ／２）
【００４５】
段階５６０では、この補間プロセスは時間記録４１０（又は４２０）が終端に達するまで反復される。段階５７０で、次の再標本化パスの初期標本化開始時間は、Ｄｔ＝Ｄｔ＋ｄｔを用いて計算される。段階５８０で、再標本化はｋの再標本化時間記録４３１と４４１が作成されるまで継続される。再標本化された各々の再標本化時間記録４３１又は４４１はその初期標本化開始時間Ｄｔと共に振幅算出器４５０に送られる。
【００４６】
図６は本発明に従った再標本化装置の第２実施例で採用される方法の流れ図である。位相の推定値が既知であるので、第２実施例で採用される戦略は、初期標本化開始時間を推定位相のごく近くに置くことによって、推定位相の近傍で０°位相を探索することにある。段階６００ではＴおよびｄｔの値が決められる。再標本化周期ＴはＴ＝１／ｆｓとして定義され、ｆｓは既知の符号速度である。クロック位相に必要な分解能及び探索すべき近傍は変数ｄｔを定めるために利用される。一般に、所望の分解能Ｒ（ラジアン）及び探索範囲Ｇ（ラジアン）の場合、再標本化される時間記録の数ｋは方程式ｋ＝Ｇ／Ｒで求められる。そこでｄｔが方程式ｄｔ＝ＧＴ／２πｋによって算出される。Ｇは変調方式の符号位相のあいまいさより小さい値でなければならない。
【００４７】
再標本化装置の第２の実施例は各時間記録４１０（又は４２０）毎にｋの再標本化時間記録４３１（又は４３２）を作成する。各再標本化時間記録４３１（又は４３２）は時間記録（４１０又は４２０）内の符号毎に一つのサンプルを有する。
【００４８】
段階６１０で、変数ＤｔはＥｔ−（ｋ／２）ｄｔに初期値設定され、ここにＥｔは符号クロックの０°位相の推定値であり、ｋは作成される各再標本化時間記録４３１及び４４１の数である。変数Ｄｔは集合内で作成される各再標本化時間記録毎に独自に計算される初期標本化開始時間である。この変数は再標本化が終了した時を判定するためにも利用される。変数Ｓｔは各サンプル毎の再標本化時間である。段階６２０で、この変数は、この時間記録の最初の再標本化時間であるＤｔに初期値設定される。
【００４９】
段階６３０で、Ｉ時間記録が時間＝Ｓｔで補間される。前述の段階５３０及び５４０で用いられたものと同じ補間技術を用いることができる。段階６４０はＱ時間記録４４１に対して同じ時間Ｓｔで補間プロセスを反復し、Ｑ再標本化時間記録４４１を作成する。
【００５０】
ここでプロセスは次のＳｔについて反復される。次の時間は変調方式によって異なる。非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ及びＱＡＭの場合、次の時間Ｓｔは公式、Ｓｔ＝Ｓｔ＋Ｔによって得られる。スタガ形Ｍ値ＰＳＫ被変調信号の場合、次の時間Ｓｔは公式、Ｓｔ＝Ｓｔ＋Ｔ／２によって得られる。
【００５１】
段階６６０で、上記の補間プロセスは時間記録４１０（又は４２０）の終端に達するまで反復される。段階６７０で、次の再標本化パス用の初期標本化開始時間がＤｔ＝Ｄｔ＋ｄｔを用いて算出される。段階６８０で、再標本化はｋの再標本化時間記録４３１及び４４１が作成されるまで継続される。再標本化された各再標本化時間記録４３１又は４４１はその初期標本化開始時間Ｄｔと共に振幅算出器４５０に送られる。
【００５２】
次に、再標本化された各時間記録４３１及び４４１がマガー４５０に送られる。マガー４５０はＩ再標本化時間記録４３１とＱ再標本化時間記録４４１のそれぞれの集合から振幅時間記録４５１を作成している。各振幅時間記録４５１はそのＤｔと共に統計解析装置４６０に送られる。
【００５３】
図７は統計解析装置４６０の好適実施例で利用される方法の流れ図である。図７に示した方法はｋの統計特性記録４６１を作成するためにｋの振幅時間記録の各々について反復される。最初に、集合中の各振幅時間記録毎にヒストグラムが作成される。次に、各振幅時間記録のヒストグラムがある特定の統計的特徴に関して解析される。ヒストグラムと、統計特性記録と呼ばれる各振幅時間記録の特性とは一組で評価装置４７０に送られる。
【００５４】
段階７１０は解析で利用するためのビンの数ｉとサイズを定める。本発明の好適実施例でヒストグラムを作成するために使用されるビンの数は、変調方式によって異なる。スタガ形Ｍ値ＰＳＫ変調方式の場合は、６０のビンが使用される。非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ変調、及びＭ値ＱＡＭ変調方式の場合は、１００のビンが使用される。ビンの数が定まると、次に各ビンのサイズが定められる。
【００５５】
推奨実施例ではサンプルは一般に１．２である最大の振幅に正規化されるので、０．１から１．２の間の振幅について均一なサイズのビンが作成される。所望ならば、０．１未満の振幅は廃棄してもよい。例えば１００のビンを使用する場合、ビン１は０．１から０．１１２の振幅を有するサンプルをカウントするために使用される。段階７２０は外ループ用のｍにカウンタを初期値設定する。統計処理はｋの振幅時間記録の各々で行われる。段階７３０は変数ｊを０に初期値設定し、変数ｊは解析が終わった各振幅時間記録の振幅数をカウントするために利用される。段階７４０はｍ番目の時間記録のｊ番目のサンプル用のｉ個のビンから適切なビンを選択する、各サンプルの振幅は、上記で定められたビンの最小値と最大値を用いて、どのビンでサンプルがカウントされるべきかを判定するために利用される。
【００５６】
段階７５０は、時間記録内の最後のサンプルが処理され終わるまで、次のサンプルについて分類プロセスを反復する。
【００５７】
段階７６０は、分類されたサンプル数を追跡するため使用されるカウンタｊをカウントアップする。ｍ番目の振幅時間記録内の最後のサンプルの処理が終了すると、カウンタｍが段階７７０でカウントアップされ、ｋ番目の振幅時間記録の処理が未だ終了していない場合は、段階７３０で始まるプロセスが、新たなｍ番目の時間記録について反復される。
【００５８】
最後の振幅レコードの処理が終了後、各々の統計的解析レコードについて段階７９０の処理が行われる。本発明の好適実施例では、段階７９０では別の統計処理が行われる。この処理も変調方式によって異なる。非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ変調方式の場合は、この処理段階はヒストグラムのピーク値を定める（確率密度関数）。
【００５９】
スタガ形Ｍ値ＰＳＫ、及びＭ値ＱＡＭ方式の場合の処理については後述する。この処理により得られる統計的特性と、振幅時間記録から得られるＤｔは統計特性記録４６１の集合として評価装置４７０に送られる。
【００６０】
統計解析装置の別の実施例では、段階７９０で実施される（単一又は複数の）統計処理は、前述の推奨実施例の場合のようにヒストグラムを作成した後に、その統計値を計算するのではなく、振幅時間記録で直接実施することができる。
【００６１】
評価装置４７０は振幅時間記録４５１の各々を表す統計特性記録４６１を受理する。評価装置４７０は各々の統計的解析レコードを比較して、理論上の確率密度関数と最も近似する統計的時間記録を選択する。推奨実施例では、評価装置で用いられる選択の基準は変調方式によって異なる。本発明の推奨実施例では、評価装置は段階７９０で計算された統計的特性の中で最大値を有する統計特性記録を選択する。非スタガ形Ｍ値ＰＳＫ及びＱＡＭ変調方式の場合、この統計的特性はヒストグラムのピーク値である。スタガ形Ｍ値ＰＳＫ変調方式の場合、この統計的特性はヒストグラムのピーク値をヒストグラムの統計的分散で除した値である。推奨実施例では、選択された統計特性記録のＤｔが、符号クロックの０°に対する相対的システム時間として測定アナライザ３４０と搬送波シンクロナイザ３３０に送られる。
【００６２】
第２の実施例では、（初期標本化時間Ｄを有する）選択された統計特性記録から選択された統計的特性が、（Ｄ−ｄｔ）の直前と、（Ｄ＋ｄｔ）の直後の統計特性記録の、同じ統計的特性と比較される。統計的特性が他のレコードのものよりも充分に大きい値である場合は、その時間は符号クロックが０°の相対的システム時間として測定アナライザ３４０と搬送波シンクロナイザ３３０に送られる。統計的特性がより大きくない場合は、評価装置は、符号クロックが０°の相対的システム時間として先行の、又は後続の値を送るか、又は、推定位相ＥｔとしてＤｔの値、又はＤｔの２つの値の間の中間値のいずれかを用いてシステムが再度再標本化するようにさせる。
【００６３】
図８Ａ及び図８Ｂは、ＯＱＰＳＫの、代表的な狭帯域幅のナイキスト・フィルタリングされた振幅時間記録のヒストグラムの図表である。図８Ａは符号クロックが０°以外である時間での信号のヒストグラムを示し、一方、図８Ｂは符号クロックが０°の信号のヒストグラムを示している。
【００６４】
図９Ａと図９ＢはＣＤＭＡ形の通信システムの、部分ＩＳＩフィルタにかけたＯＱＰＳ変調の振幅タイムカードのヒストグラムである。図９Ａは符号クロック０°以外における信号のヒストグラフを表し、一方図９Ｂは符号クロック０°における信号のヒストグラフである。
【００６５】
スタガ形Ｍ値ＰＳＫ被変調信号の場合、評価装置４７０によって使用される統計的特性はヒストグラムのピーク値（確率密度関数）をその統計的分散で除した値である。この特性によって、符号クロックが０°の信号のヒストグラムである、図８Ｂと図９Ｂに示したヒストグラムと識別することができる。
【００６６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、１６ＱＡＭの、代表的なナイキスト・フィルタリングされた１６ＱＡＭ振幅時間記録のヒストグラムの図表である。図１０Ａは符号クロックが０°以外である時間での信号のヒストグラムを示し、一方、図１０Ｂは符号クロックが０°の信号のヒストグラムを示している。
【００６７】
Ｍ値ＱＡＭ信号の場合、統計解析装置４６０で行われる処理は、前述の方法と同じ目的を有しているが、ヒストグラムが複数のインパルスを含んでいるので処理はより複雑である。１６ＱＡＭの例の場合、３つのインパルスがある。１６ＱＡＭの推奨実施例では、マガーはデータを約１に正規化する。それによってピーク値は１に近い値、０．８５及び０．３３になる。次に統計解析装置は０．１から１．２の正規化された範囲に亘って１００のビンのヒストグラムを作成する。次に統計解析装置は各ヒストグラムを、各ヒストグラム毎に異なるインパルスを有する３つのヒストグラムにスライスし、各ヒストグラムのピーク値と分散を計算する。次にこれらの値の平均値が算出され、評価装置４７０で用いられる統計的特性が生成される。Ｍ値ＱＡＭ被変調信号の場合、ヒストグラムのピーク値によって、符号クロックが約０°での密度関数である図１０Ｂに示したヒストグラムと識別される。
【００６８】
図１１は本発明発明に従った図４の再標本化装置４００の別の実施例である再標本化装置４０１の概念構成図である。再標本化装置４０１は２つのアナログ／ディジタル変換器１１８０及び１１９０と、２つの再標本化装置１４３０及び１４４０と、マガー１２００とから構成されている。この２つの再標本化装置とマガーは制御装置１１００で制御される。このような再標本化装置の実施例は、通信システムの別の部分で既に変換されたベースバンド・データを直接受理する。変換器１１８０及び１１９０は代表的には定速度変換器である。これらの変換器は時間記録１１２１と１１１１を作成する。再標本化装置１４３０及び１４４０は前述のように動作して、再標本化されたＩ時間記録と、再標本化されたＱ時間記録の集合をそれぞれ作成する。次にこれらの時間記録はマガー１２００に送られて、振幅時間記録１４５１の集合が作成される。これらの振幅時間記録は前述のように処理することができる。
【００６９】
以上本発明のいくつかの実施例につき説明したが、本発明は種々の変形、追加が可能であって、以下に本発明の実施態様のいくつかを列挙する。
【００７０】
（実施態様１）所定の符号周期を有する被変調信号の符号クロックの位相を定める装置であって、所定の定まった標本化周期を有し、被変調信号が入力される入力と、出力とを有する標本化装置（２４０）と、前記標本化装置の出力に接続された入力と、出力とを有していて、複数の所定の開始時間で開始して、所定の再標本化周期を有し、前記標本化装置の出力を反復的に再標本化することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の再標本化時間記録を出力する再標本化装置（４００）と、前記再標本化装置の出力に接続された入力と、出力とを有し、複数の再標本化時間記録の各々で所定の統計処理を行うことによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の統計特性記録を出力する統計解析装置（４６０）と、前記統計解析装置の出力に接続され、所定の選択基準に基づいて統計特性記録を選択することによって、それぞれの統計特性記録の開始時間が被変調信号の位相を示す形式の評価装置（４７０）、とから構成したことを特徴とする装置。
【００７１】
（実施態様２）前記再標本化装置が更に、前記標本化装置の出力に接続された入力と、Ｉ成分出力とＱ成分出力とを有する変換器（３００）と、前記Ｉ成分出力に接続された入力と、出力とを有していて、複数の所定の開始時間で開始して、所定の再標本化周期を有するＩ成分出力を反復的に再標本化することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数のＩ成分再標本化時間記録が作成される形式の第１部分再標本化装置（４３０）と、前記Ｑ成分出力に接続された入力と、出力とを有していて、複数の所定の開始時間で開始して、所定の再標本化周期を有するＱ成分出力を反復的に再標本化することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数のＱ成分再標本化時間記録が作成される形式の第２部分再標本化装置（４４０）と、前記第１、第２部分再標本化装置の出力に接続され、出力を有していて、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の再標本化時間記録が作成される形式のマガー（４５０）、とを有することを特徴とする実施態様１に記載の装置。
【００７２】
（実施態様３）前記統計解析装置（４６０）によって行われる統計処理が、複数の再標本化時間記録の各々についての確率密度関数を生成することを特徴とする実施態様１に記載の装置。
（実施態様４）前記統計解析装置（４６０）が更に、前記確率密度関数の所定の特性を定める統計的特性作成装置を備えたことを特徴とする実施態様３記載の装置。
【００７３】
（実施態様５）所定の符号周期を有する被変調信号の符号クロックの位相を定める方法であって、所定の標本化速度で被変調信号を標本化する（２４０）段階と、複数の所定の開始時間で開始して、所定の再標本化周期で前記標本化された信号を反復的に再標本化（４００）することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の再標本化時間記録が作成される段階と、複数の前記再標本化時間記録に第１の統計処理（４６０）を行って各々の前記再標本化時間記録に関する統計的情報を作成することによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の統計特性記録が作成される段階と、複数の前記統計特性記録を評価して（４７０）、所定の選択基準に基づいて統計特性記録を選択することによって、それぞれの統計特性記録の開始時間が被変調信号の位相を示す段階、とから構成したことを特徴とする方法。
【００７４】
（実施態様６）前記反復的に再標本化する段階が更に、標本化された信号をＩ成分とＱ成分とに変換する（３００）段階と、複数の所定の開始時間で、所定の再標本化周期で前記Ｉ成分出力を再標本化する（５３０）ことによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数のＩ成分再標本化時間記録が作成される段階と、複数の所定の開始時間で、所定の再標本化周期で前記Ｑ成分出力を再標本化する（５４０）ことによって、各々がそれぞれの開始時間を有する複数のＱ成分再標本化時間記録が作成される段階と、Ｉ成分再標本化時間記録とＱ成分再標本化時間記録との振幅を計算して（４５０）、各々がそれぞれの開始時間を有する複数の再標本化時間記録を作成する段階、とから構成したことを特徴とする実施態様５に記載の方法。
【００７５】
（実施態様７）前記第１の統計処理（４６０）を行う段階によって作成された前記統計的情報が、複数の再標本化時間記録毎の確率密度関数であることを特徴とする実施態様６に記載の方法。
（実施態様８）前記第１の統計処理を行う段階によって作成された統計的情報に、第２の統計処理を行う（７９０）段階を更に含んだことを特徴とする実施態様７に記載の方法。（実施態様９）前記所定の再標本化周期が符号周期であることを特徴とする実施態様１及び５に記載の装置あるいは方法。（実施態様１０）前記所定の再標本化周期が符号周期の１／２の周期であることを特徴とする実施態様１及び５に記載の装置及び方法。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の重要な利点は、ショート・バーストで通信する通信システムにおいてディジタル変調された信号を復調できる能力を有していることにある。本発明の別の重要な利点は、その変調方式が前文を使用しない通信システムでディジタル変調された信号を復調できる能力を有していることにある。同様に、本発明の別の利点は、その変調方式が前文を利用する通信システムで長い前文を参照することなく、変調された信号を復調できる能力を有していることにある。本発明の別の重要な利点は、符号速度の関数である、容易に識別できるスペクトル成分を有していないディジタル変調された信号を復調できる能力を有していることにある。本発明の更に別の利点は、符号間干渉、及び特にひずみが許容されることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に従った試験機器を使用した通信システム用の代表的な試験設備の構成図である。
【図２】図２は本発明に従った試験機器の概略的な構成図である。
【図３】図３は本発明に従った図２のディジタル信号プロセッサの概略的な構成図である。
【図４】図４は本発明に従った図３の符号シンクロナイザの概略的な構成図である。
【図５】図５は本発明に従った図４の再標本化装置の第１実施例で用いられる方法の流れ図である。
【図６】図６は本発明に従った図４の再標本化装置の第２実施例で用いられる方法の流れ図である。
【図７】図７は本発明に従った図４の統計解析装置で用いられる方法の流れ図である。
【図８Ａ】図８Ａは、代表的な狭帯域幅のナイキスト・フィルタにかけたＯＱＰＳＫの振幅時間記録のヒストグラムである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、代表的な狭帯域幅のナイキスト・フィルタにかけたＯＱＰＳＫの振幅時間記録のヒストグラムである。
【図９Ａ】図９Ａは、ＣＤＭＡ形の通信システムの、一部をＩＳＩフィルタにかけた振幅時間記録のヒストグラムである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ＣＤＭＡ形の通信システムの、一部をＩＳＩフィルタにかけた振幅時間記録のヒストグラムである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、代表的な１６ＱＡＭ振幅時間記録のヒストグラムである。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、代表的な１６ＱＡＭ振幅時間記録のヒストグラムである。
【図１１】図１１は、本発明に従った図４の再標本化装置４００の別の実施例の概念的な構成図である。
【符号の説明】
１０：ディジタル・データ源
１１：変調器
１２：送信機
１３：試験機器
３００：ＩＱ変換器
３５０、３６０：ナイキスト・フィルタ
３２０：符号シンクロナイザ
３３０：搬送波シンクロナイザ
３４０：測定解析装置
４３０、４４０：再標本化装置（再標本化装置）
４５０：振幅算出器（マガー）
４６０：統計解析装置
４７０：評価装置（評価装置）
１００：制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
0003586493.tif 000009
【図８Ｂ】
0003586493.tif 000010
【図９Ａ】
0003586493.tif 000011
【図９Ｂ】
0003586493.tif 000012
【図１０Ａ】
0003586493.tif 000013
【図１０Ｂ】
0003586493.tif 000014
【図１１】
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