(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンス、即ち、位相線型シーケンスを発生することができる変調方法に従って変調された位相シフト変調信号の偏差検出のための方法において、
位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントを前記位相シフト変調信号からろ過する段階と、
前記セグメントの位相変化に対応する前記連続した値が同一であると決定されるか否かについてろ過したセグメントを評価し、セグメントの位相変化に対応する前記値が同一であると決定されれば、位相線型セグメントをそのセグメントから生成し、そうでなければ、前記セグメントを拒絶する段階と、
前記位相線型セグメントがその一部分であると判定された前記位相線型シーケンスによって所有されている公称位相変化と位相線型セグメントの位相変化指定を同一であると決定する段階と、
前記位相線型セグメントの前記決定された位相変化指定及び前記位相線型セグメントの連続した値から偏差を計算する段階と、を具備したことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにろ過されたセグメントが属しているか否かについて前記ろ過されたセグメントを評価して、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属している場合、前記セグメントを拒絶する段階を更に具備したことを特徴とする前記方法。
【請求項３】
変調された情報搬送信号の偏差を計算して、該計算された偏差に関係する修正信号を生成すると共に、連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスを発生できる方法によって、情報搬送信号の助力を得て前記変調された情報搬送信号が発生される送信機と、前記変調された情報搬送信号を復調して復調された信号を生成する位相復調用の受信機との間に前記情報搬送信号を転送する直後に偏差エラーを修正する方法において、
位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントを前記変調された情報搬送信号からろ過する段階と、
前記連続した値が同一であると決定されるか否かについて前記セグメントの位相変化に対応する前記連続した値を評価し、セグメントの位相変化に対応する前記値が同一であると決定されれば、位相線型セグメントをそのセグメントから生成し、そうでなければ、前記セグメントを拒絶する段階と、
連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスの一部分であると前記位相線型セグメントを判定する段階と、
前記位相線型セグメントがその一部分であると判定された連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスによって所有されている公称位相変化と位相線型セグメントの位相変化指定を同一であると決定する段階と、
前記位相線型セグメントの前記位相変化指定及び前記位相線型セグメントの連続した値から修正信号を計算する段階と、を具備したことを特徴とする前記方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにろ過されたセグメントが属しているか否かについて前記ろ過されたセグメントを評価して、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属している場合、前記セグメントを拒絶する段階を更に具備したことを特徴とする前記方法。
【請求項５】
請求項３または４記載の方法において、前記変調された情報搬送信号の偏差エラーの修正が前記受信機に発生することと、前記方法が更に、
前記変調された信号を微分して、瞬時周波数値を生成する段階と、
前記瞬時周波数値を前記修正信号と掛け合わせて、振幅基準化信号を生成する段階と、
前記振幅基準化信号を積分して、基準化位相信号を生成する段階と、
前記基準化位相信号を位相復調して、前記情報搬送信号のコピー再生成する段階とを具備したこと、とを特徴とする前記方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有する前記変調された情報搬送信号からのセグメントのろ過は、前記振幅基準化信号の助力を得て行われることを特徴とする前記方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有する前記変調された情報搬送信号からのセグメントのろ過は、前記基準化位相信号の助力を得て行われることを特徴とする前記方法。
【請求項８】
請求項５記載の方法において、位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有する前記変調された情報搬送信号からのセグメントのろ過は、前記振幅基準化信号及び前記基準化位相信号の助力を得て行われることを特徴とする前記方法。
【請求項９】
請求項３から８の何れか記載の方法において、位相変化に対応する前記連続した値が同一であると決定されるか否かについての評価は、セグメントに許容されている位相変化に対応する前記値の決定された最大広がりによって生じることを特徴とする前記方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、前記決定された最大広がりは、前記セグメントの位相変化に対応する前記値に比例することを特徴とする前記方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法において、セグメントにて許容される位相変化に対応する前記値の前記決定された最大広がりが、セグメントの位相変化に対応する全ての前記値の平均値に基づいていることを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記決定された最大広がりはセグメントの位相変化に対応する前記値の前記平均値に比例することを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
請求項３から１２の何れか記載の方法において、前記偏差は前記位相線型セグメントの中間の位相変化に対応する１つ以上の値の助力を得て計算されることを特徴とする前記方法。
【請求項１４】
請求項３から１３の何れか記載の方法において、位相変化に対応する連続した値を有するセグメントのろ過において、位相変化に対応する各値は位相変化に対応する少なくとも２つの値の平均値であることを特徴とする前記方法。
【請求項１５】
請求項３から１４の何れか記載の方法において、近似的な位相線型シーケンスに属すると共に、位相線型セグメントとして間違って生成された位相線型セグメントが、最大グループフィルタによってろ過され尽くすことを特徴とする前記方法。
【請求項１６】
請求項１または３記載の方法において、前記偏差の計算は２段階、即ち、粗計算及び精密計算にて生じることを特徴とする前記計算。
【請求項１７】
請求項３記載の方法において、前記修正信号についての情報は、データチャンネルを介して前記受信機から前記変調された情報搬送信号の前記送信機に転送されることを特徴とする前記方法。
【請求項１８】
請求項３記載の方法において、前記変調された信号はアナログ／デジタル変換され、しかる後に前記方法による全ての信号処理がデジタル的に生じて、少なくとも１つの集積回路において実施されることを特徴とする前記方法。
【請求項１９】
連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンス、即ち、位相線型シーケンスを発生できる変調方法に従って変調される位相シフト変調信号の偏差検出のための装置において、
位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントを前記位相シフト変調信号からろ過するように配置された手段（８１０）と、
セグメントの位相変化に対応する前記連続した値が同一であるか否かについて評価し、セグメントの位相変化に対応する前記値が同一であると決定された場合、位相線型セグメントをそのセグメントから生成し、そうでない場合には、前記セグメントを拒絶するように配置された手段（８３０）と、
前記位相線型セグメントがその一部分であると判定された前記位相線型シーケンスによって所有されている公称位相変化と同一であると前記位相線型セグメントの位相変化指定を決定するように配置された手段（８５０）と、
前記位相線型セグメントの前記決定された位相変化指定及び前記位相線型セグメントの連続した値から前記偏差を計算するように配置された手段（８６０）と、を具備したことを特徴とする前記装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにろ過されたセグメントが属するか否かを評価し、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属する場合、前記セグメントを拒絶するように配置された手段（８３５）を更に具備したことを特徴とする前記装置。
【請求項２１】
変調された情報搬送信号の偏差を計算して、該計算された偏差に関係する修正信号（２２０，３２０）を生成し、連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスを発生できる方法によって、電圧制御発振器（１４２）及び情報搬送信号（１１０）の助力を得て前記変調された情報搬送信号を発生する送信機と、変調した情報搬送信号を生成する受信機との間で前記情報搬送信号（１１０）を転送する直後に偏差エラーを修正するように配置された装置において、
位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントを、前記変調された情報搬送信号（１１４，２１４，３１４，４１４）からろ過するように配置された手段（８１０）と、
前記セグメントの位相変化に対応する前記連続した値が同一であるか否かについて評価し、セグメントの位相変化に対応する前記値が同一であると決定された場合に、位相線型セグメントをそのセグメントから生成し、そうでない場合には前記セグメントを拒絶するように配置された手段（８３０）と、
連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスの一部分であると前記位相線型セグメントを判定するように配置された手段と、
前記位相線型セグメントがその一部分であると判定された連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスによって所有されている公称位相変化と同一であると前記位相線型セグメントの位相変化指定を決定するように配置された手段（８５０）と、
前記位相線型セグメントの前記位相変化指定及び前記位相線型セグメントの連続した値から前記修正信号（２２０，３２０）を計算するように配置された手段（８６０）と、を具備したことを特徴とする前記装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の装置において、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスに前記セグメントが属しているか否かを評価し、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属している場合、前記セグメントを拒絶するように配置された手段（８３５）を更に具備したことを特徴とする前記装置。
【請求項２３】
請求項２１または２２記載の装置において、前記装置が前記受信機に配置され、前記受信機が、
前記変調された情報搬送信号（３１４，４１４）を直角復調（３５０，３５１，３５２，３５３，３５４，４５０，４５１，４５２，４５３，４５４）して、復調された情報搬送信号を生成するように配置された手段と、
前記復調された情報搬送信号の導関数を求めて、瞬時の周波数値（３１３）を生成するように配置された手段（３５９）と、
前記瞬時の周波数値（３１３）を前記修正信号（３２０）と掛け合わせて、振幅基準化信号（３２１）を生成するように配置された手段（３６０）と、
前記振幅基準化信号（３２１）を積分して、基準化された位相信号（３１５）を生成するように配置された手段（３６１）と、
前記基準化位相信号を位相復調して、前記情報搬送信号（１１０）のコピー（３３０）を再生成するように配置された手段（３６２）とを備えたことを特徴とする前記装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置において、前記変調された情報搬送信号からセグメントをろ過する前記手段（８１０）は、前記振幅基準化信号（３２１）の助力を得て、位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントのろ過を行うことを特徴とする前記装置。
【請求項２５】
請求項２３記載の装置において、前記変調された情報搬送信号からセグメントをろ過する前記手段（８１０）は、前記基準化された位相信号（３１５）の助力を得て、位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントのこのろ過を行うことを特徴とする前記装置。
【請求項２６】
請求項２３記載の装置において、前記変調された情報搬送信号からセグメントをろ過する前記手段（８１０）は、前記振幅基準化信号（３２１）及び前記基準化位相信号（３１５）の助力を得て、位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントのろ過を行うことを特徴とする前記装置。
【請求項２７】
請求項２１から２６の何れか記載の装置において、位相変化に対応する前記連続した値が同一であると決定されるか否かについての評価は、前記セグメントにて許容された位相変化に対応する前記値の決定された最大の広がりによって発生することを特徴とする前記装置。
【請求項２８】
請求項２７記載の装置において、前記決定された最大の広がりは、前記セグメントの位相変化に対応する前記値に比例することを特徴とする前記装置。
【請求項２９】
請求項２７記載の装置において、前記セグメントにて許容された位相変化に対応する値の前記決定された最大の広がりは、前記セグメントの位相変化に対応する全ての前記値の平均値に基づくことを特徴とする前記装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の装置において、前記決定された最大の広がりは、前記セグメントの位相変化に対応する前記値の前記平均値に比例することを特徴とする前記装置。
【請求項３１】
請求項２１から３０の何れか記載の装置において、前記偏差は前記位相線型セグメントの中間の位相変化に対応する１つ以上の値の助力を得て計算されることを特徴とする前記装置。
【請求項３２】
請求項２１から３１の何れか記載の装置において、位相変化に対応する連続した値を有するセグメントの前記ろ過において、位相変化に対応する各値は位相変化に対応する少なくとも２つの値の平均値であることを特徴とする前記装置。
【請求項３３】
請求項２１から３２の何れか記載の装置において、前記装置は、近似的に位相線型のシーケンスに属し、従って位相線型セグメントとして間違って生成された位相線型セグメントをろ過し尽すように配置された最大グループフィルタを具備したことを特徴とする前記装置。
【請求項３４】
請求項２１記載の装置において、前記偏差の前記計算は、２段階、即ち、粗計算及び精密計算で生じ、この際、前記粗計算は短い位相線型セグメントを使用し、前記精密計算はより長い位相線型セグメントを使用してなることを特徴とする前記装置。
【請求項３５】
請求項２１から３４の何れか記載の装置において、前記受信機は、前記復調された情報搬送信号をアナログ／デジタル変換することによって、前記受信機の信号チェーンの全ての信号処理がデジタル的に生じて、少なくとも１つの集積回路（４６７）にて実施されるように配置された手段（４６５，４６６）を備えたことを特徴とする前記装置。
【請求項３６】
請求項２１から３４の何れか記載の装置において、前記受信機は、前記復調された情報搬送信号をアナログ／デジタル変換することによって、前記受信機の信号チェーンの全ての信号処理がデジタル的に生じて、計算手段及びメモリ手段を備えたプロセッサ装置の助力を得て実施されるように配置された手段（４６５，４６６）を備えたことを特徴とする前記装置。
【請求項３７】
請求項２１から３６の何れか記載の装置において、前記受信機は前記修正信号についての情報を前記変調された情報搬送信号の前記送信機に転送する手段を備えたことを特徴とする前記装置。
【請求項３８】
マイクロ波領域またはそれより高い領域の周波数を有する変調された情報搬送信号が、連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスを発生できる方法を用いて、電圧制御発振器（１４２）及び情報搬送信号（１１０）の助力を得て発生される送信機と、前記変調された情報搬送信号（３１４，４１４）を復調して、復調された信号を生成する受信機との間での前記情報搬送信号（１１０）の転送に使用するシステムであって、前記受信機にて、前記受信機にて生じた偏差エラーを修正するための前記システムにおいて、
前記復調された信号をアナログ−デジタル変換することによって、前記システムの信号チェーンの全ての信号処理がデジタル的に生じるように配置された手段（４６５，４６６）と、
前記アナログ−デジタル変換した被復調信号を微分して、瞬時の周波数値を生成するように配置された手段（４６７，３５９）と、
前記変調された情報搬送信号（３１４，４１４）の偏差を検出すると共に、該検出された偏差に関係する修正信号を生成するように構成された偏差検出器（４６７；３６３）と、
前記瞬時の周波数値を前記修正信号と掛け合わせて、振幅基準化信号を生成するように配置された手段（４６７；３６０）と、
前記振幅基準化信号を積分して、基準化位相信号を生成するように配置された手段（４６７；３６１）と、
前記基準化位相信号を位相復調して、前記情報搬送信号（１１０）のコピー（４３０）を再生成するように配置された手段（４６７；３６２）と、を具備し、前記偏差検出器が、
位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値を有するセグメントを前記変調された情報搬送信号からろ過するように配置された手段（４６７；８１０）と、
シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属しているか否かを評価し、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属している場合、前記セグメントを拒絶するように配置された手段（４６７；８３５）と、
セグメントの位相変化に対応する前記連続した値が同一であると決定されるか否かを評価し、セグメントの位相変化に対応する前記値が同一であると決定された場合、位相線型セグメントをそのセグメントから生成し、そうでない場合には、前記セグメントを拒絶するように配置された手段（４６７；８３０）と、
連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスの一部分であると前記位相線型セグメントを判定するように配置された手段と、
前記位相線型セグメントがその一部分であると判定された連続した同一の位相変化を有する位相変化のシーケンスによって所有されている公称位相変化に前記位相線型セグメントの位相変化指定が等しいと決定するように配置された手段（４６７；８５０）と、
前記位相線型セグメントの位相変化指定及び前記位相線型セグメントの連続した値から前記修正信号を計算するように配置された手段（４６７；８６０）と、を備えたことと、
前記基準化位相信号及び／又は前記振幅基準化信号の助力を得て前記変調された情報搬送信号からセグメントをろ過する手段が、このろ過を行うように配置され、更に、行われるデジタル信号処理が少なくとも１つの集積回路（４６７）にて実施されること、とを特徴とする前記システム。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は情報搬送用変調信号の変調エラーを検出し修正する方法及び装置に関する。
技術の状態
送信用装置及び受信用装置の間の比較的長い距離に渡ってデジタル信号を転送することに対して、或る一定の方法でこのデジタル信号をコード化することが適当である。このコード化は、干渉にもかかわらず高信頼度の情報転送を保証するために行われる。有線による転送に対しては、コード化の最も初期の形態の１つは信号レベルを高めることであり得、より進歩した形態は搬送波に関する位相シフトまたは周波数シフトのある一定の多様性であり得る。情報転送に対して光ファイバを使用することは、デジタル信号によってコード化される光源を使用することを要求する。
有線または光ファイバに乗せて情報を転送することは、地理的位置、コストまたは他の状況のために必ずしも可能ではない。このような場合、例えば或る型式の無線波を使用する情報の無線式転送を使用することはより適当であり得る。この場合でも、デジタル情報によって変調される搬送波を使用することは適当である。
デジタル情報によって搬送波を変調する３つの基本的な方法は、搬送波の振幅、周波数または位相の何れかの変更、即ち手段（step）によるものである。搬送波を変調するこれら３つの基本的方法は通常、振幅シフト変調、周波数シフト変調及び位相シフト変調とそれぞれ呼んでいる。どの方法を使用するかは以下の欲求及び／又は要求、即ち、検出性能、データ速度、ハードウェアの複雑性、周波数範囲、コスト等の何れかに基づくことができる。これらの欲求／要求のうちの幾つかは相互に直接相いれないものであり、このために応用に依存する優先順位付けを行わなければならない。振幅シフト変調においては、搬送波の振幅が変化することとなる。即ち、振幅シフト変調は一定の包絡線を持たない。周波数及び位相変調は双方共に一定の包絡線を有し、このことによって、送信機及び受信機の間の送信に生じ得る振幅非線型性に対して非鋭敏的になる。振幅非線型性が生じ得る場合の諸例は、マイクロ波無線リンク及び衛生チャンネルを使用する場合である。従って、周波数及び位相シフト変調は、振幅シフト変調に比してはるかに一般的である。
周波数シフト変調は実用上実現する上で最も一般的である。即ち、必要なハードウェアは送信側及び受信側の双方において簡単であり、このことによってコストの低減が図られる。一方、位相シフト変調は性能の点からより良好なシステムを実現するが、より複雑な送信機及び受信機を必要とする。これらの相違に起因して、双方の変調方法の利点を使用するハイブリッド型式のものが開発されてきた。これらの中で、テイムド周波数変調（ＴＦＭ：Tamed Frequency Modulation）及び一定包絡線オフセット直交位相シフトキー（Ｃ−ＱＰＳＫ：Constant envelope offset Quadrature Phase Shift Key）を挙げることができ、これらは基本的に同一の変調方法であるが、異なる名称によって、ハイブリッド解法に関係しているということが強調されている。この変調方法を使用することによって、物理的に簡単な送信機が周波数シフト変調において使用されると同様に使用されると共に、高性能受信機が位相シフト変調において使用されると同様に使用される。こうして、周波数シフト変調からは、より簡単でかつコスト的に有利という利点、及び位相シフト変調からはより良好な性能という利点を有するシステムが得られる。
しかしながら、送信機信号が電圧制御発振器（ＶＯＣ：voltage-controlled oscillator）を制御することによって発生されると共に、信号が受信機において位相復調される変調方法を使用する場合、或る問題が生ずる。電圧制御発振器を使用して、受信機で位相変調される変調した送信機信号を発生する場合、正確な位相変調が受信機にて発生し得るべきであれば、電圧制御発振器が発生する各周波数についての要求は特に高い。各要求は、可干渉位相復調と共に呼ぶ、多数の情報ビットによる位相情報を使用して搬送波周波数を受信機で発生する各応用において付加的に高まる。位相エラーは、周波数エラーの時間積分と同一である。
送信用信号の周波数の発生において、しばしばデジタルビットストリームである、情報搬送用信号を電圧制御発振器を制御する変調用ベースバンド信号に変換するパルス整形器を使用する。変調用ベースバンド信号は、特定の場合に対して送信機信号はどの周波数を有するべきかを規定する。パルス整形器が温度の変動、部品のエージング、レベルに関する劣悪な初期調整等によって引き起こし得る増幅エラーを有していれば、このことは電圧制御発振器が不正確な入力信号を受信し、この結果、不正確な周波数を発生することとなるということを意味している。増幅エラーのために、発生される各周波数は増幅エラーに関する因子によって基準化される。この基準化（scaling）は、全ての発生する周波数が生成する周波数スペクトルの幅が基準化に対応する程度まで低減するかまたは増大することを意味している。
この基準化は、以下の方法、即ち、所望する変調用ベースバンド信号が４及び８Ｖの間にある範囲を有することを仮定することにて例示することができる。増幅エラーが２倍のエラーを伴えば、電圧制御発振器に対する入力信号は８及び１６Ｖの間にある。こうして、出力制御電圧範囲は変化するだけではなく、４Ｖから８Ｖに増加し、同様に、出力信号の周波数が変化する。全ての周波数は同程度には変化しないが、代わりに各周波数は増幅エラーに関係して基準化される。このことは、出力信号の間違った偏差を生成する。偏差とは、搬送波の予想される中央周波数からの周波数の瞬間の変動を意味している。
周波数の発生における諸問題は電圧制御発振器においても生じ得る。即ち、変調用ベースバンド信号が正確であるこれらの場合においても、電圧制御発振器は間違った周波数を発生し得る。電圧制御発振器は、温度の変動、部品のエージング、レベル及び増幅率等の劣悪な初期調整によって引き起こし得る増幅エラーによって損い得る。また、発生する各周波数は、増幅エラーに関係する因子によって基準化されることとなる。
発生する正確な周波数における諸問題を解決するため、送信機には偏差検出器を設けることができる。この偏差検出器は変調された送信機信号の偏差を測定して、正確な周波数及び正確な変調が得られるようにしてベースバンド信号のレベルを調整する。このことを実現するために、送信機には、電圧制御発振器からの送信機信号を復調する復調器が設けられる。復調された送信機信号は偏差検出器に転送される。この偏差検出器は偏差を検出し、増幅エラーの大きさを計算し、偏差エラー定数を与える。
生ずる１つの問題は、どのようにして偏差及び偏差エラー検出自体を信頼性があって簡単な方法で行うことができるかということである。偏差検出における大きな問題は、位相変化が何であるべきかについての何らの指示もないという場合である。偏差検出器のない送信器は例えば、偏差検出器について改造／品質改善を要求することができる。予め何ら偏差検出器を有していない送信機は、この送信機を介して転送されるデジタル情報、即ち、この送信機によって実際に送信されると共に、この送信機に供給されるデジタル情報とは必ずしも同一ではないデジタル情報を有する信号を得ることは正当な仕事量によっては可能ではないようにして構成し、統合することができる。送信機に転送されるデジタル情報を有する信号を得る可能性が無ければ、送信される位相変化が何であるべきかに関することを偏差検出器に供給する何らの指示もない。
偏差は、例えば、通常使用されている可干渉性位相復調を行うことができるようにするために、十分に高い精度で測定し、修正できなければならない。
偏差を検出すると共に、偏差エラーを計算する１つの方法は、シンボル当りの受信した位相変化を計算し、次いで、シンボルの公称の位相変化指定の決定に対してしきい値検出を行うことである。１つのシンボルはただ１個の位相変化が表わす情報の量、即ち、１つ以上のデータビットである。このことは、シンボル当りの位相変化が公称的に−９０°（−π／２）、−４５°（−π／４）、０°、４５°（π／４）または９０°（π／２）であれば、位相変化指定の決定に対するしきい値レベルとして−６７．５°、−２２．５°、２２．５°及び６７．５°を使用することが適当であり得ることを意味している。検出した位相変化が６７．５°よりも大きければ、公称の位相変化は９０°と仮定される。検出した位相変化が２２．５°及び６７．５°の間にあれば、公称の位相変化は４５°と仮定される。検出した位相変化が−２２．５°と２２．５°の間にあれば、公称の位相変化は０°と仮定される等である。これは、何らの中央周波数エラーも存在しないか、または小さい中央周波数エラーのみが存在する状態について有効である。
偏差エラーを検出する前述した方法は少なくとも２つの本質的な問題、即ち、この方法は制限された検出範囲を有することと、偏差の検出がフィルタ依存であるという問題とを有している。偏差エラーが大きければ、しきい値検出及びそれと共に偏差検出は間違ったものになってしまう。要因エラーまたは基準化エラーとして見ることができる偏差エラーが０．７５（０．７５・９０°＝６７．５°）より小さいかまたは１．５（１．５・４５°＝６７．５°）よりも大きければ、位相指定の決定はしきい値検出において不正確なものとなる。フィルタ依存性は、送信機及び受信機が信号／ノイズ比を最適化する信号適合型フィルタ（signal-adapted filters）を通常備えており、これらのフィルタがシンボル間干渉に起因するシンボル当りの検出された位相変化に高程度に影響を及ぼすということから生じる。その影響は前のシンボル及び低域特性を有するフィルタに依存していることから相称的ではない。データのランダムシーケンスにおいて、検出された位相変化の平均値は公称の理論的平均値に関して低減される。このことは、シンボル間干渉がフィルタ依存であるので、偏差検出もまた望ましくないフィルタ依存性を有することを意味している。
発明の概要
この発明の目的は、位相シフト変調信号を簡単で信頼性のある方法で検出することができる方法及び装置を提供することにある。
この発明の別の目的は、偏差検出を大きな検出範囲でしかもシンボル間干渉の影響を少なくして行うことができる方法及び装置を提供することにある。
この発明のまた別の目的は、偏差検出及び偏差エラーの修正を受信機で行うことができる方法及び装置を提供することにある。
前記諸目的は、或る変調型式は位相線型シーケンスを伴うことができるということを使用するこの発明による偏差検出原理に従って達成される。このことは、位相線型セグメント、即ちシーケンスの一部分が、連続的で同一の位相変化を有する各位相変化を含んだ、情報搬送位相シフト変調信号において発生することを意味している。使用されることとなる或る表現及び言葉を説明することはここでは適切である。位相変化は信号の位相が前の値からどの程度シフトするかを示す値であり、これは零でもあり得る。通常、シンボル当りの位相変化が意味される。シンボルは単一の位相変化が表わす情報量である。情報量は１つ以上のデータビットであり得る。諸例で使用されるＣ−ＱＰＳＫによる位相シフト変調を使用するとき、情報量は１ビットであり、こうしてビット当りの位相変化である。シーケンスは多数の位相変化から成っている。位相線型シーケンスにおいて、全ての位相変化は理論的に同一であり、実用上、位相変化は或る許容範囲内にある。セグメントはシーケンスの一部分である。実用上、位相変化は幾分変化するが、位相線型セグメントにおいても、全ての位相変化は理論的に同一である。セグメントにおける位相変化が或る許容範囲にて同一であるか否かを決定できるためには、「同一であると決定された（determined same）」という表現が使用される。即ち、位相変化は正確に数字的には同一ではないということにもかかわらず、装置または方法は位相変化が同一であるという決定をする。
この発明による偏差検出原理に基づいている検出器は、情報搬送位相シフト変調信号から位相線型セグメントをろ過／抽出すると共に、ろ過されたセグメントがどの公称の位相線型シーケンスに対応するのかを決定する。検出器がろ過された位相線型セグメントがどの公称の位相線型シーケンスに属する（割り当てられている）かを決定した後、検出器は位相線型セグメントがどの位相変化を有するべきであるか、即ち、対応する公称の位相線型シーケンスが有する位相変化を決定することができる。位相線型セグメントがどの位相変化の知識を有するか及びどの位相変化を有するべきかについて、検出器は情報搬送位相シフト変調信号の偏差または偏差エラーを計算することができると共に、恐らくは偏差エラー定数／修正信号を生成し得る。
前記目的は、位相線型シーケンスを備えた位相シフト変調信号の偏差検出のためのこの発明による方法によって付加的に達成することができる。この方法によれば、先ず、セグメントは、位相シフト変調信号から、各値が位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値についてろ過される。ろ過されたセグメントは、セグメント中の位相変化に対応する連続した値が同一であると決定される否かについて評価され、セグメントの位相変化に対応する値が同一であると決定されれば、そのセグメントの位相線型セグメントが生成され、そうでなければ、セグメントは拒絶される。ろ過されたセグメントは恐らくは、シンボル当りの位相変化が０度の位相線型シーケンスにそれらが属しているか否かについて評価することができ、シンボル当りの位相変化が０度の位相線型シーケンスにセグメントが属していれば、このセグメントは拒絶される。しかる後に、位相線型セグメントの位相変化指定が決定される。位相線型セグメントの位相変化指定は、位相線型セグメントがその一部分であると判定された対応する公称の位相線型シーケンスが持っている公称の位相変化と同一であると決定される。偏差は位相線型セグメントの決定した位相変化指定から計算される。
前記目的は、位相線型シーケンスを備えた位相シフト変調信号の偏差検出のためのこの発明による装置によって付加的に達成される。この装置はろ過手段、第１及び恐らくは第２の評価手段、決定手段及び計算手段を備えている。ろ過手段は位相シフト変調信号から位相変化に対応する少なくとも３つの連続した値についてセグメントをろ過／抽出する。第１の評価手段は、セグメントの位相変化に対応する連続した値が同一であると決定されるか否かを評価する。セグメントの位相変化に対応する値が同一であると決定されれば、第１の評価手段はそのセグメントの位相線型セグメントを生成し、そうでなければ、セグメントを拒絶する。付加的な第２の評価手段は、位相変化が０°である位相線型シーケンスにろ過されたセグメントが属しているか否かを評価する。位相変化が０°の位相線型シーケンスにセグメントが属していれば、第２の評価手段はセグメントを拒絶する。決定手段は位相線型セグメントの位相変化指定を決定する。位相変化指定は、位相線型セグメントがその一部分であると判定された対応する公称の位相線型シーケンスが持っている公称の位相変化と同一であると決定される。即ち、位相線型セグメントがどの位相線型シーケンスに対応するかを決定する。計算手段は、位相線型セグメントの決定された位相変化指定及び位相線型セグメントの連続した値から偏差を計算する。
本発明の利点は、偏差検出器が大きな検出範囲を有するということである。
この発明の別の利点は、偏差検出についてのシンボル間干渉からの影響を極めて小さくすることができるということである。
この発明の付加的な利点は、偏差検出器の原理によって、この発明による偏差検出器を送信機または受信機の何れかに設置することができるということである。
この発明のまた別の利点は、偏差検出器を１つ以上の開路に集積するかまたはプロセッサ装置にて実現できるということと、偏差検出器が受信機にて実現される場合、偏差検出器は特殊復調器には依存しないということである。
図面の説明
この発明をここで添付図を参照して例示的に詳細に説明するが、限定的目的によるものではない。
図１は転送システムのブロック図を示している。
図２はこの発明による偏差検出器の実施が適当である送信機のブロック図を示している。
図３はこの発明による偏差検出器の実施が適当である受信機のブロック図を示している。
図４はこの発明による偏差検出器の実施が適当である別の受信機のブロック図を示している。
図５は位相図を示している。
図６は位相ツリーを示している。
図７は変調ベースバンド信号を発生するパルス整形器のブロック図を示している。
図８はこの発明による偏差検出器のブロック図を示している。
図９はこの発明による偏差検出方法のフロー図を示している。
図１０Ａは近似位相線型セグメントをろ過する周波数機能を示している。
図１０Ｂは近似位相線型セグメントをろ過する最大グループフィルタを示している。
好ましい実施例の説明
この発明の理解を助けるために、転送システムについて図１との関連において紹介として説明することとする。図１による転送システムは、この発明による偏差検出を使用することができるシステムの一例である。しかる後に、送信機及び偏差修正を有する２つの受信機について、この発明による偏差検出器を適切に実施することができる図２から図４と関連して説明することとする。しかしながら、先ず、この発明は中央周波数エラーの検出及び修正についてなすべき諸問題には関係しないことを言わなければならない。中央周波数エラーは、簡単に言えば、周波数のシフト（異なる周波数は同一量だけ変位／シフトする）からのみ構成され、一方、偏差エラーは離れた周波数（異なる周波数は異なる量だけ変位／シフトする）を共にプッシュするかまたは引き出す基準化されたエラーである。
図１はこの発明が適用されるシステムのブロック図である。データビットストリームであり得る情報搬送信号１１０は、変調ベースバンド信号を生成するためにパルス整形器１４０において変換される。変調された情報搬送信号が受信機にて復号化できるように所望の変調及びそれと共に所望の偏差を有するようにして、信号適合型フィルタ１４１を介して電圧制御発振器１４２を制御することができるように理想的に見れば変調ベースバンド信号１１２を適合させる。この信号適合型フィルタ１４１は信号ノイズ比を最適化する低域フィルタであることが好ましい。情報搬送信号１１４の受信機への転送は、１つ以上の無線チャンネル、マイクロ波リンク、衛星チャンネル等の例えば自由に選択可能な無線媒体を介して、または任意の他の媒体を介して行うことができる。
図１に示す受信機は部分的には直角復調器から構成される。この直角復調器は、変調された情報搬送信号１１４をＩ−（同相）及びＱ−（直角位相）チャンネルに分周する信号分周器１５０を備えている。このＩ−及びＱ−チャンネルの各情報搬送信号は復調され、この際、おのおのは、チャンネルの間で９０°位相シフトされた復調周波数を有するそれぞれの復調器１５１，１５２で復調されるようになっている。復調周波数は、Ｉ−及びＱ−チャンネルの復調器１５１，１５２を供給できるようにするために、信号発生器１５４で発生されると共に、位相シフタ１５３にて位相シフトされる。Ｉ−及びＱ−チャンネルの復調された情報搬送信号は、情報搬送信号１１０のコピー１３０を再生成するために、それぞれの信号適合型フィルタ１５５，１５６によってデータ検出器１５７に送られる。
先に述べたように、例えばパルス整形器１４０または電圧制御発振器１４２での増幅エラーのために、図１の変調ベースバンド信号１１２のレベルが正確ではなく、このために変調された情報搬送信号１１４の変調、偏差が不正確になってしまうということが起こり得る。変調された情報搬送信号１１４にエラーが発生する場合、データ検出器１５７は情報搬送信号１１０のコピー１３０を生成できないということが起こり得る。
偏差を修正する既知の解法は、正確な偏差を得るために送信機中のベースバンド信号を修正することである。図２はこの発明による偏差検出器を使用して有益なこの種の送信機を示している。情報搬送信号２１０はここではパルス整形器２４０で変換されて、変調ベースバンド信号２１２を生成するようになっている。変調ベースバンド信号２１２は乗算器２４６にて修正信号２２０（偏差エラー定数）と掛け合わされて、基準化された変調ベースバンド信号２２２を発生するようになっている。基準化された変調ベースバンド信号２２２は変調された情報搬送信号２１４を発生する電圧制御発振器２４２を信号適合型フィルタ２４１を介して制御する。
変調された情報搬送信号２１４は分周器２４３にて分周され、一方の部分２２４は受信機に送信され、もう一方の部分２１６は復調器２４４にて復調されて、この送信機の偏差検出器２４５に復調された情報搬送信号２１８をもたらすようになっている。復調された情報搬送信号２１８は、この復調された情報搬送信号２１８の偏差を測定する偏差検出器２４５に供給される。偏差検出器２４５は増幅エラーに関する尺度、即ち、修正信号２２０としての偏差エラー定数を与える。変調ベースバンド信号２１２は乗算器２４６において修正信号２２０と掛け合わされ、このことは変更した、換言すれば基準化された、変調ベースバンド信号２２２を与える。しかる後に、基準化された変調ベースバンド信号２２２は、正確な偏差を有する変調された情報搬送信号２１４を得るようにして、電圧制御発振器２４２を制御する。
この解法は技術的な観点からはうまく機能するが、特に復調器２４４を設けるためにコスト高になり、実現するためには多くのスペースを必要とする。これらの欠点は、好ましくは図３または４の何れかによる受信機を使用することによって解決することができる。この発明による偏差検出器と共に、図３または図４による受信機は最適化されたシステムを生成する。
図３は送信機におけるのみの偏差検出器及び偏差エラー修正において生じる前記欠点を除去する受信機のブロック図を示している。変調された情報搬送信号３１４は図１にその型式を示した送信機において適切に発生することができる。
変調された情報搬送信号３１４は先ず復調器にて復調される。この復調器は図１に示したものと類似の直角復調器であり得るが、ある程度他の型式のものであっても良い。変調された情報搬送信号３１４は先ず信号分周器３５０において分周され、この信号分周器３５０は変調された情報搬送信号３１４をＩ−及びＱ−チャンネルに分離する。Ｉ−及びＱ−チャンネルの情報搬送信号は、これらチャンネル間で９０°位相がシフトした復調周波数を有するそれぞれの復調器３５１，３５２において復調される。復調周波数は信号発生器３５４にて発生し、位相シフタ３５３において位相シフトされて、Ｉ−及びＱ−チャンネルの復調器３５１，３５２に送ることができるようになっている。
Ｉ−及びＱ−チャンネルの復調された情報搬送信号はそれぞれの信号適合型フィルタ３５５，３５６を介して、情報搬送位相信号３１１を与える位相変換器３５８に送られる。情報搬送位相信号３１１は微分器３５９にて微分され、情報搬送周波数信号、即ち、瞬間的周波数値３１３を発生するようになっている。偏差を修正できるようにするには、瞬間的周波数値３１３を得る必要がある。
この発明によって検出され、修正される偏差エラーは、例えば、変調された情報搬送信号３１４の周波数発生と関連してベースバンドの増幅エラーによって発生し、このために、ベースバンドの信号について修正が行われる。
瞬間的周波数値３１３は修正信号３２０としての偏差エラー定数と共に乗算器３６０にて掛け合わされ、基準化された情報搬送信号、即ち、振幅基準化信号３２１が生成される。振幅基準化信号３２１は積分器３６１にて積分されて、基準化された情報搬送位相信号、即ち、位相復調器３６２にて位相復調することができる基準化された位相信号３１５を与えるようになっている。またこれによって、位相変換器３６２は情報搬送信号のコピー３３０を再生成するようになっている。
修正信号３２０は、本発明による偏差検出器であることが適切である偏差検出器３６３によって発生される（以下の説明を参照されたい）。この偏差検出器は、振幅基準化信号３２１、基準化位相信号３１５またはそれらの組合せを介して、変調された情報搬送信号３１４の偏差を検出する。
偏差検出及び偏差修正を受信機に組み込むことによって、偏差検出が送信機に設けられた場合に生じる、送信機にて復調器を有する必要性は回避することができる。原理的に、恐らくは高周波数部を除いて偏差検出器を有する受信機全体を１つ以上の集積回路に組み込むことができることから、別の利点もまた達成される。
図４はこの発明による偏差検出を使用して有益な別の受信機のブロック図を示している。この受信機においてもまた、情報搬送信号１１０をパルス整形器１４０にて変換し、このパルス整形器１４０が順次フィルタ１４１を介して電圧制御発振器１４２を制御するという図１に示す型式の送信機において、変調された情報搬送信号を発生することができる。この受信機はまた直角復調器を使用するが、或る他の型式の復調器を代わりに使用できるのは勿論である。
前述したと同様に、変調された情報搬送信号４１４は分周器４５０においてＩ−及びＱ−チャンネルに分周され、復調器４５１，４５２、信号発生器４５４及び位相シフタ４５３によって復調される。復調後、Ｉ−及びＱ−チャンネルはそれぞれの信号適合型フィルタ４５５，４５６においてろ過され、次いで、Ｉ−及びＱ−チャンネルの各信号はそれぞれのアナログ／デジタル変換器４６６，４６５において変換され、これらアナログ／デジタル変換器４６６，４６５の各デジタル出力は、デジタル顧客指定型集積回路４６７（応用特定集積回路：ＡＳＩＣ−Application Specific Integrated Circuit）に供給される。
アナログ／デジタルインターフェースの配置が図４に示す配置に限定されないことは勿論である。インターフェースの配置は通常、有効なデジタル技術の処理速度によって決まる。インターフェースはできる限り変調された情報搬送信号４１４に向けて配置されることが好ましく、理想的な場合、或る型式の受信機増幅器の後段にのみ恐らくは配置される。今日の有効な技術において、復調の後にインターフェースを配置することは、特に、変調された情報搬送信号がマイクロ波の範囲内かまたはそれよりも高い場合に最も適切である。
デジタル式の顧客指定型回路４６７は図３からの大部分の機能、即ち、位相変換器３５８、微分器３５９、乗算器３６０、積分器３６１、位相復調器３６２及び偏差検出器３６３の各機能を備えている。出力信号として、この回路は情報搬送信号１１０の少なくともコピー４３０を発生することが適切である。
図４によるデジタル顧客指定型回路４６７での各機能は、多数の顧客指定回路または多数の標準回路或るいは顧客指定回路及び標準回路の混成によって実現できることも勿論である。各機能はまた、受信機に対する他の必要な機能を含む大型の顧客指定回路の小部分でもあり得る。変調方法及びデータ速度がこれを許容する場合、デジタル顧客指定回路４６７は１つまたは恐らくはより多くのプロセッサ装置と置換することができる。プロセッサ装置は通常、１つ以上の計算ユニット（プロセッサ）、プログラム及びデータの双方のためのメモリ手段、及び付加的に或る種の入力及び出力ユニットを備えている。プロセッサが前記各機能に対してのみ専用である必要のないことは勿論である。
受信機において偏差修正を有するシステムの可能な拡張は、修正信号についての情報を例えばデータチャンネルを介して、変調された情報搬送信号の送信機に送信することである。大部分の通信リンクは或る形態において双方向であるので、送信機中の変調ベースバンド信号に対して調整を行うことができる。この調整は送信機によって行うことができ、この際、この送信機には、受信機の偏差検出器から例えばデータチャンネルを介して送信された信号が代わりに供給される図２に示したものによる乗算器が設けられている。変形例は、偏差エラーについての情報を送信機に転送させることであり、この際、この送信機では粗調整が行われ、受信機では微調整が行われるだけである。
先に述べたように、偏差を検出すると共に、偏差エラーを計算する１つの方法は、シンボル当りの受信した位相変化を計算し、しかる後にしきい値検出を行って、シンボルがどの公称の位相変化指定を有するべきかを決定するようになっている。偏差エラーを検出する既知の方法は、前述のように、少なくとも２つの本質的な問題、即ち、この方法が制限された検出範囲を有していることと、偏差検出がフィルタ依存であることとを有している。
この発明は従来の偏差検出器がもたらす前述した問題、欠点及び制限を克服するものである。この発明は、偏差検出器と、大きな検出範囲及びフィルタの影響が小さい検出をもたらす偏差検出のための方法とを提供することをねらいとしている。この発明はまた、更なる説明にて明瞭となる他の利点ももたらす。この発明による偏差検出はとりわけ、送信及び受信側での無線通信、移動電話、衛星エリア及びマイクロ波リンクに使用するのに好適である。この発明による偏差検出を明瞭にするために、以下において図５から図１０と関連してその幾つかの使用例について説明する。
前述したように、偏差／偏差エラー検出についての問題は、受信機での偏差検出についての好ましい場合におけるように、転送された位相変化がどの公称の位相変化を有するべきであるかに関して何らの指示もないときに最も大きくなる。位相変化のシーケンスは検出器には知られないために、情報搬送信号は偏差／偏差エラー検出器（検出器）に対してランダムにふるまう。検出器は位相変化が何であるべきかについての情報を何ら有さない。情報の信頼性のある転送に対しては、例えば、干渉性位相復調が生じるために、偏差を測定し、しかる後に恐らくはこれを十分に高い精度で修正することが可能でなければならない。
検出器はどの位相変化が生じているかについての情報を有していないので、検出器はある点では位相変化を識別して、偏差及び偏差エラーを決定できる必要がある。図５はＣ−ＱＰＳＫによる位相シフト変調における８つの異なる公称の正規化した位相の極位相図である。振幅５０３は、０°５１０、＋４５°５２０、＋９０°５３０、＋１３５°５４０、＋１８０°５５０、−４５°５６０、−９０°５７０及び−１３５°５８０での全ての異なる信号位相（位相角）に対して同じである。こうして、信号位相は±ｎ４５°（ｎは完全整数である）である。シンボル当りの位相変化は−９０°、−４５°、０°、＋４５°または＋９０°のうちの何れかであり得る。この発明は、Ｃ−ＱＰＳＫによる位相シフト変調を使用する転送にだけ決して限定されるものではない。他の型式の変調が他の位相線型シーケンスを含み得ることは勿論である。この発明による検出器は、位相線型シーケンスのセグメントは情報搬送信号において、即ち、連続した同一の位相変化を有する位相変化を含むシーケンスのセグメントにて発生するということを用いている。本発明が転送方法につける唯一の制限は、顕著な位相線型シーケンスがなければならないということである。
図６は理想的な場合に図１の変調された情報搬送信号１１４が適切に従う、多くの可能なものの中からの、本発明のための１つの適切な位相ツリーの一部分を純粋に概略的に示している。この位相ツリーは以下の関係式による２つの連続した信号位相の間の関係を示している。
φn＝φn-1＋π／８（ａn＋２ａn-1＋ａn-2）      （１）
式中、ａnはセット｛１；−１｝に属する完全性数値を仮定し得る連続した入力データに対応し、
ａn-1はａn以前の前の入力データに対応し、
ａn-2はａn-1以前の更に前の入力データに対応し、
φnは探索した信号位相に対応し、
φn-1は前の信号位相に対応している。
図６はどのようにして信号位相が時間に渡って公称的に変化できるかを示している。関係式（１）から明らかなように、信号位相は線に沿って変化し得るだけである。円でマークされている位相位置４５°±ｎ・９０°（ｎは完全整数）において、位相は第１の導関数（傾き）の同一の符号から始まり得るに過ぎない。このことは、信号位相が点Ｃにあれば、次の信号位相は各点Ｋ、Ｌ、Ｍ及びＮの間で自由に選択することはできないが、前の信号位相が何であったかによって制限されることを意味している。関係式（１）（及び位相ツリー）によれば、信号位相Ｃの後の信号位相は、信号位相が信号位相Ｃの前の信号位相ＡまたはＢのうちの何れかであったならば、信号位相ＭまたはＮの何れか一方になり得るに過ぎない。同様にして、信号位相Ｃの後の信号位相は、信号位相が信号位相Ｃの前のＤまたはＥの何れかであった場合に信号位相ＫまたはＬのうちの何れか一方になり得るに過ぎない。
図６において判かり得る関係式（１）によれば、３つの更なるシーケンスのみは連続した同一の位相変化によって形成される。即ち、シーケンスは例えば線Ｒに従うシンボル当り−９０°の位相変化によって形成され、シーケンスは例えば線Ｓに従うシンボル当り＋９０°の位相変化によって形成され、また線Ｔに従うシーケンスはシンボル当り０°の位相変化によって形成される。この発明による偏差エラー検出は、偏差の位相指定及び計算、偏差エラー及び偏差エラー定数を決定するための（例えば線Ｒに従う）−９０°及び（線Ｓに従う）＋９０°のシーケンスのみを使用する。
関係式（１）を実現しそれと共に図６による位相ツリーを発生するために、例えば図７によるパルス整形器を使用することができる。図７によるパルス整形器は先ず変換器７３１において情報搬送信号のデジタルデータ７１０を変換する。この変換器７３１では、
１が＋１に変換され、かつ
０が−１に変換される。
次いで、信号を２つの部分に分割し、その一方の部分はシンボル時間だけ信号を遅延する第１の遅延ユニット７３２に入力され、第２の部分は第１の乗算器７３５に入力される。この第１の乗算器７３５は信号に係数Ｆを掛け合わせる。
第１の遅延ユニット７３２の出力信号は更に２つの部分に分割され、その一方の部分はその入力信号を１シンボル時間遅延する第２の遅延ユニット７３３に入力され、第２の部分は第２の乗算器７３６に入力される。この第２の乗算器７３６はその入力信号に係数２Ｆを掛け合わせる。第２の遅延ユニットの信号出力は第３の乗算器７３７に入力されるだけである。この第３の乗算器７３７はその入力信号に係数Ｆを掛け合わせる。Ｆの大きさは、特に、後の電圧制御発振器の感度によって決まる。図示の例では、Ｆは乗算係数１，２及び１をそれぞれ与える１に等しい。
乗算器７３５，７３６，７３７からの各出力信号は合算ユニット７３９に入力され、このユニット７３９において入力信号が合算され、変調ベースバンド信号７１２が発生される。これによって、２つの連続した信号位相の間の関係の第１の部分が実現される。即ち、次式が実現される。
ａn＋２ａn-1＋ａn-2                        （２）
こうして、変調ベースバンド信号７１２は理想的に値｛−４，−２，０，２，４｝を仮定することができる。この場合、ＶＣＯ感度は、変調ベースバンド信号３１２が振幅｛４｝を有すれば、ＶＣＯ−信号の累積信号位相は１シンボル時間の際に９０°（９０°＝π／２＝π／８・４）であるべきであるように適合されるべきである。
情報搬送信号の位相シフト変調が図６の位相ツリーと例えば図７によるパルス整形器に従って発生するならば、連続した同一の位相変化を有する３つの異なるシーケンスのみがある。これらのことは、前述した線Ｔと例えば線Ｒ及びＳのように図６にて了知することができる。これらのシーケンスに対するシンボル当りの位相変化は、公称値としての０°、−９０°および＋９０°である。
同一の位相変化を有する３つ以上の連続した位相変化、即ち、変調された情報搬送信号における位相線型セグメントは、シンボル当り公称的に−９０°、０°または＋９０°を有する３つの位相線型シーケンスのうちの何れか１つに属さなければならない。検出器は、この例による変調された情報搬送信号に発生するシンボル当り−９０°及びシンボル当り＋９０°の位相変化を有する公称の位相線型シーケンスの発生を使用するだけである。検出器は位相線型セグメントをろ過／抽出し、このろ過したセグメントがどの公称位相線型シーケンスに対応するかを決定する。シンボル当りの−９０°及び＋９０°の公称位相変化を有する公称の位相線型シーケンスのみがこの例で使用されるので、理想的な場合、この公称の位相線型シーケンスがどの位相線型シーケンスであるのかを決定するのに、正または負の位相変化であるか否かに関する識別／しきい値決定を行うことが必要なだけである。ろ過した位相線型セグメントがどの公称の位相線型シーケンスに属するのかを検出器が決定したとき、位相線型セグメントがどの位相変化を有しているか及びどの位相変化を有するべきであるかについての知識を用いて、検出器は偏差及び偏差エラーを計算することができると共に、恐らくは、偏差エラー定数、即ち、修正信号を生成することができる。
０°の位相線型シーケンスを使用しない１つの理由は、これら０°位相線型シーケンスからの偏差または偏差エラー即ち修正信号を計算することが可能ではないことによる。中央周波数エラーが無くかつノイズも無いが、偏差エラーはある場合、０°位相線型シーケンスは常に偏差エラーの大きさに依存する、０度位相変化を有することとなる。偏差エラーを有する公称的に＋９０°の位相線型シーケンスの位相変化は＋９０°とはならないが、例えば＋４５°、＋２３°、＋６７°または＋１２３°とはなり得る。この際、全てのこれらの角度は偏差エラーの大きさに依存している。
この発明による方法及び装置の以下の諸例の大部分は、シンボル当り＋９０°の公称位相変化を有する公称位相線型シーケンスに属する位相線型セグメントのろ過／抽出を扱うだけである。本来、公称の位相線型−９０°シーケンスに対応するセグメントのろ過／抽出も行われ、このことは、＋９０°シーケンスに属するセグメントのろ過／抽出に対するものにすっかり対応する方法で起こり、このために、このこのは詳細には説明しないこととする。双方のシーケンス型式のセグメントをろ過／抽出することによって、偏差及びそれと共に偏差エラーに関する良好な計算を行うことができる。
ろ過／抽出は、決定した同一の連続する位相変化の、３つの位相変化より長いかまたはこれと同一の、所望の長さの位相線型セグメントを形成することによって適切に生じる。同一であるのは、３つ以上の連続した位相変化を有する位相線型シーケンスだけである。同一であると決定された形成された位相線型セグメントの連続する位相変化は、連続する位相変化が正確に同一でなければならないということを意味してはいない。しかしながら、このことは位相変化が相互に所定の発散内にある必要があることを正に意味している。０°の位相線型シーケンスは使用されないので、位相変化は付加的に零とは異ならなければならない。０°に近くかつこれと等しい位相変化はろ過される。検出器は形成した位相線型セグメントとしきい値と比較して、位相変化の指定を決定するようになっている。正に形成したセグメントは＋９０°の位相線型シーケンスに属し（割り当てられ）、負に形成したセグメントは−９０°の位相線型シーケンスに属する。
中央周波数エラーが小さければ、位相変化の指定に対するしきい値決定は、０°に近接して設定することができ、このことは偏差エラーの大きな検出範囲を意味している。例えば、シンボル当り５０°の位相シフトを伴う中央周波数エラーを有すれば、位相変化の指定に関するしきい値決定はシンボル当り１０°に設定することができる。前述した従来技術の方法を位相変化の指定の決定に対する固定したしきい値比較物と比較すれば、この発明による検出器は大きな検出範囲を有している。要因エラーまたは基準化エラーとして見ることができる偏差エラーは、１０°での位相変化の指定のしきい値決定についてのこの発明による検出器を有するこの例では、位相指定の決定にエラーが発生する前に、０．１２（０．１２・９０°＞１０°）と同程度に小さいことを許容することができる。この発明による検出器は原理的に上限を有さないが、位相変化が１８０°以上であれば、検出器が位相変化を十分迅速に測定して、位相変化が時計回り（−）になるのかまたは反時計回り（＋）になるのかを決定できるようにすることが要求される。しかしながら、殆んどの場合、検出器が１８０°未満の位相変化を扱うことができれば十分である。前述した諸条件及び１８０°の位相変化についての上限において、この発明による検出器は、１．８８（１．８８・９０°＜１７０°）である上限を有する偏差エラーに対拠する。前述したように、位相変化の指定の決定に対する固定されたしきい値比較についての従来技術の方法は、位相指定の決定においてエラーが発生する前の許容偏差エラーに対して０．７５（０．７５・９０°＝６７．５）の下限及び１．５（１．５・４５°＝６７．５）の上限を有している。
この発明の基本的方法によれば、位相変化またはセグメントの位相変化に対応する値が、位相変化またはこの位相変化が所定の範囲にあるかについてのセグメントの位相変化に対応する値をテストすることによって、位相線型セグメントを形成するために、同一であると決定されるか否かについて決定が行われる。範囲の制限は、セグメントの前の位相変化またはセグメントの位相変化に対応する前の値からの最大限許容される広がりによって規定される。この発明の変形例は、範囲の制限が全ての位相変化またはセグメント内の位相変化に対応する値の平均値からの最大限許容される広がりによって規定される。
信号適合型フィルタでのシンボル間干渉は時間的に有限の長さを有する。シンボル間干渉は以下の位相変化における変更で起こる。従って、シンボル間干渉は位相線型セグメントの開始及び終了について有限の長さを有することとなる。十分に長い位相線型セグメントを選択し、ろ過／抽出しかつ形成し、次いで、シンボル当りの検出された位相変化を計算するためにこれらの形成された位相線型セグメントの一部分、好ましくは中間部分を選択することによって、偏差検出に及ぼすフィルタの影響を原理的には任意に小さくすることができる。しかしながら、情報搬送信号から位相線型セグメントをろ過することができる確率は、所望するセグメントが長ければそれ程低減される。セグメント長は、精度と所望の長さを有するセグメントをろ過することができるのにかかる時間との間の妥協である。このことは、５つの位相変化よりも長い形成された位相線型セグメント長において一般に適切であり得る。形成された位相線型セグメントの８位相変化長が好ましくは適切である。８位相変化長セグメントの使用において、中間に最も近い２つの位相変化が使用されることが好ましい。偏差とそれと共に偏差エラーを計算するために、セグメントの中間に最も近いこれらの位相変化の平均値を計算することが適切である。
図８は本発明による偏差−／偏差エラー検出器の１つの変更例の簡単なブロック図である。この検出器は、例えば、振幅基準化信号３２１または基準化位相信号３１５或るいはそれら双方の組合せを介して変調された情報搬送信号３１４から適切に、図３による、その入力信号を得る。先ず、信号のセグメントが、所望の長さの位相変化セグメントを形成する手段を備えたセグメント形成ブロック８１０において形成される。セグメントの形成は恐らくは、シフトレジスタを含む直列／並列変換の手段の助力を得て発生し得る。形成される各新しいセグメントに対して、新しい位相変化がシフトレジスタにシフトされると共に、決定された長さを有するセグメントが直列／並列変換器から抽出される。
しかる後に、平均値手段を有する付加的平均値ブロック８２０が、形成された位相変化セグメントにおける位相変化の平均値を形成することができる。位相変化セグメント及び恐らくは対応する付加的に形成された平均値が第１の評価ブロック８３０に送られる。この第１の評価ブロック８３０は、セグメントの全ての位相変化が相互からのまたは付加的に形成された平均値からの決定された最大の広がり内にあるか否かを評価する手段を備えている。セグメントの全ての位相変化が最大広がり内にあれば、セグメントは位相線型セグメントであることが判定（決定）され、抽出ブロック８４０に送信される。一方、セグメントの必ずしも全ての位相変化が最大広がり内になければ、セグメントは非位相線型として判定され、その全体が拒絶される。第１の評価ブロック８３０の後段に、付加的な第２の評価ブロックが設けられている。この第２の評価ブロック８３５はシンボル当りの位相変化が零である位相線型シーケンスに形成されたセグメントが属しているか否かを評価する手段を備えており、シンボル当りの位相変化が０°である位相線型シーケンスにセグメントが属していれば、セグメントは拒絶される。第２の評価ブロック８３５が含まれていれば、このブロック８３５はまた抽出ブロック８４０または決定ブロック８５０の後段に設けることもできる。
抽出ブロック８４０はセグメントの中間での１つまたは幾つかの位相変化を抽出して、シンボル間の干渉の影響（前述したことを参照されたい）を低減するようになっている。このブロックに続いて、位相変化指定の決定を行うために抽出ブロック８４０からの各値を使用する決定ブロック８５０が設けられている。最終段には、計算ブロック８６０があり、このブロック８６０は、これに属する計算手段の助力を得て偏差及び恐らくは偏差エラーの計算を行う。
図９はこの発明による方法の変更例のフロー図である。この方法は開始段階９１０から始まり、この段階９１０は手続きコール及び／又は手続きの開始での変数等の初期化であることができる。次いで、位相変化の所定長さを有するセグメントを形成／生成するセグメント段階９２０に進む。セグメントの形成は例えば、シフトレジスタ機能を備えた直列／並列変換機能の助力を得て発生し得る。形成される各新しいセグメントに対して、新しい位相変化はシフトレジスタ機能にシフトされ、所定長さを有するセグメントはそこから抽出される。セグメントにおける全ての位相変化の平均値は、恐らくは付加的平均値段階９３０において形成される。次いで、付加的に形成された平均値は、形成されたセグメントが位相線型セグメントであるか否かをチェックするセグメントテスト段階９４０において恐らくは使用される。
セグメントテスト段階９４０は、セグメントに含まれる各位相変化が相互からのまたは付加的に計算された平均値からの決定された最大の広がり内にあるか否かをテストする。少なくとも１つの位相変化値が決定された最大の広がりの外部にあれば、セグメントは非位相線型であるとして判定され、これによって手続きは形成段階９２０に戻って、新しいセグメントを形成するようになっている。一方、セグメントの全ての位相変化値が最大限許される広がり内にあれば、セグメントは位相線型セグメントであると判定され、手続きは抽出段階９５０に進む。抽出段階９５０は中間に最も近い位相変化値のうちの１つまたは幾つかを抽出して、シンボル間干渉の影響を低減するようになっている（前述のことを参照されたい）。
計算段階９６０は中間に最も近いこれらの位相変化値を使用して、位相変化指定の決定を行うことができるようにし、しかる後に、偏差、偏差エラー及び偏差エラー定数の計算を行うことができるようにする。次いで、テスト段階において、幾つかの位相線型セグメントをろ過すべきか否かについてテストを行う。事実そうである場合、テスト段階９７０の後に手続きはセグメント段階９２０に進む。一方、これ以上位相線型セグメントをろ過すべきでない場合には、手続きは停止段階９８０に進み、この段階９８０において、変数及びレジスタが恐らくはクリア及びリセットされ得ると共に、ハードウェアに対して全く異なる計算を行わせるようにし得る。
以上、基本的発明の原理を理想条件の間に説明しただけである。信号／ノイズ比が低い偏差検出は、図８及び図９に関連して説明した検出原理を改善して、信頼性のある検出を得るようにすべきであることを要求し得る。この発明の以下の更なる改良のうちの１つ以上のものの助力を得て、検出の信頼度を向上することができる。
検出の信頼性を改良する更なる開発は、セグメントを形成するときに多数の位相変化の平均値を計算することである。位相線型シーケンスが探索されているので、位相変化が複数の位相変化に渡って平均値として計算されるならば、シンボル当りの位相変化におけるより小さい広がりが得られる。しかしながら、１つの危険性は、位相線型及び他の位相ツリーセグメントの間の差が低減され、このことが近似的位相線型シーケンスが真の位相線型として検出されることにつながり得るということである。このことは、偏差検出器において、セグメントの形成／生成の際に、２つの位相変化の平均値を使用することが最適であるということを逆にもたらす。
ノイズはまた位相線型の位相ツリーセグメント内にある位相変化の広がりを与えるため、これらの検出が生じ得るために、位相線型セグメント内での最大限評される広がりの範囲は増大すべきである。セグメント内での位相変化の最大限許容される広がりが十分に大きくなければ、ノイズはセグメントの位相変化を広げるために、真の位相線型セグメントが投げ出されるということが起こり得る。最大許容広がりが増大されれば、このことは、近似的な位相線型である位相ツリーのシーケンスからの各セグメントが真に位相線型であると検出することができることを意味し得る。信号適合型フィルタは通常低域特性を有するため、速い変化は消失してしまう。従って、４５°−４５°−０°−４５°−４５°−０°−４５°−４５°等の近似的位相線型セグメントは、信号適合型フィルタの後では、例えば３５°−３５°−２０°−３５°−３５°−２０°−３５°−３５°の、付加的に位相線型となる。このことに起因する間違った検出は、この発明の以下の更なる開発の一方または双方の何れかによって低減することができる。
この発明の更なる開発は、検出された位相ツリーセグメントにて発生する位相変化の大きさに比例する最大許容広がりに対して制限を設けることである。セグメントにおけるシンボル当りの位相変化が大きければ、大きな広がりが許容され、シンボル当りの位相変化が小さければ、小さな広がりのみが許容される。シンボル当り約９０°の位相変化を有するセグメントには例えばセグメント内での１０°の広がりを許容して、位相線型として認めることができ、一方、例えばシンボル当り約６０°の位相変化を有するセグメントには、セグメント内での６°の広がりが許容されるに過ぎない。このことは、本例での変調方法による近似的に位相線型のセグメントはシンボル当りより低い位相変化を有するので、真の位相線型セグメントは近似的に位相線型のセグメントよりもセグメント内にてより大きな広がりを有することが許容されることを意味している。偏差が、真に位相線型のセグメント（即ち、公称的に位相線型＋９０°または−９０°シーケンスに属するセグメント）は約５０°の位相変化を有するというものであれば、近似的に位相線型のセグメントは約３０°の位相変化を有することとなる。近似的に位相線型のシーケンスは最初に真に位相線型のシーケンスよりも大きな広がりを有しており、このために、これらのシーケンスは検出の際により効果的に抑制されることとなる。
近似的に位相線型のセグメントの抑制を付加的に改善するために、この発明は検出された位相変化値のためのトラッキングフィルタ（最大グループフィルタ）について更に開発することができる。図１０Ａは、近似的に位相線型の位相ツリーセグメントの間違った検出を含む承認された位相線型セグメントからの検出された位相変化値に対する周波数機能としての結果を図示している。図１０Ｂはこれらの間違った検出から検出器の影響を低減するための最大グループフィルタのブロック図を示している。図１０Ａ及び図１０Ｂは正の位相変化セグメントに対する場合を示しているだけであるが、負の位相変化セグメントに対しても同様のことを行うことができるのは勿論である。
図１０Ａにおいて、Ｙ軸１００５は位相変化検出の数を示しており、Ｘ軸１０１５はシンボル当りの検出された位相変化を示している。この図は位相線型セグメント（任意の近似的に位相線型のシーケンスに属するセグメント）に関する間違った検出１０１０に対する周波数機能及び真に位相線型のセグメント（＋９０°の位相線型シーケンスに属するセグメント）の検出１０２０に対する周波数機能を示している。ノイズのある情報転送環境によって発生するノイズ偏差１０２２及び図１０Ｂによるフィルタ機能が動作する線１０２４もまた図１０Ａに示されている。
図１０Ｂの最大グループフィルタでは、例えば図８による、評価８３０または抽出８４０からの検出された位相変化１０３５が入力される。出力信号Ｓは減算器１０４０での検出された位相変化１０３５から減算され、この際、減算器１０４０の出力信号は分周器１０５０において分周係数Ｎによって分周される。この分周器１０５０の出力信号は累算器１０６０にてフィルタの出力信号Ｓに加算される。累算器の出力信号Ｓはレジスタ１０７０において１シンボル時間だけ遅延される。レジスタ１０７０の出力信号はフィルタの出力信号Ｓを形成する。フィルタの出力信号Ｓは乗算器１０８０において定数Ａと掛け合わされて、計算ユニット１０９０に供給されるようになっている。この計算ユニット１０９０はまた、分周器１０５０で使用される分周係数Ｎを計算するために検出された位相変化１０３５を使用する。フィルタに対する入力信号、即ち、検出された位相変化１０３５が乗算器からの出力信号、即ち、Ｓ・Ａ以上であれば、分周係数Ｎは定数Ｂと等しくされる。一方、フィルタに対する入力信号、即ち、検出された位相変化１０３５が乗算器からの出力信号Ｓ・Ａ未満であれば、分周係数Ｎは定数Ｃに等しくされる。
Ｓ・Ａは最大グループ（検出された真に位相線型のノイズを含むセグメント）よりも小さいが、近似的に位相線型のセグメントよりも大きいように時定数Ｂ≪Ｃ及び時定数Ａ（＜１、一般には約０．８）を選択することによって、これらの近似的に位相線型のセグメントは、時定数Ｂの選択によって最大グループ内のノイズ偏差を低減することができるのと同時に抑制されることとなる。ＣはＢの１０から１，０００倍のオーダであるべきであると共に、一般的にＢは６４に等しくてＣは４０９６に等しくあり得るということが示されてきた。係数Ａはフィルタ値Ｓの定数低減によって置換することができる。
偏差が、例えばノイズのある環境での検出が前記による最大グループフィルタの助力を得て改良されるのと同時に非常に長い位相線型セグメントの助力を得て検出されるのであれば、検出器の時定数は大きくなって不利となる。
このことは検出を粗検出及び細密検出に分割することによって固定することができる。このような場合の粗検出は、最大グループフィルタ及びより短い位相線型セグメントについての前記原理によって発生する。このことはより多くの検出結果を与え、従って最大グループフィルタに対してより短くてより速い立上り時間を与える。この細密検出はより長い位相線型セグメントを使用する。
細密検出に対して、最大グループフィルタからの得られた値を使用する（９０°の位相変化に対する実際の偏差の粗の尺度であるそれぞれ＋及び−）。この値は定数Ｄ（＜１、一般に０．７５、または一定値だけ低減されている）と掛け合わされ、シンボル当りの連続した位相変化がしきい値よりも大きいか否かを同時に検出するためのこのしきい値として、従ってシンボル位相線型シーケンス当りの９０°の一部として使用される。細密検出は、正確な偏差を計算できるようにするために最初のセグメント長要求を有する位相線型セグメントについて実行される。
この方法の大部分はデジタル式に実行されるのが好ましいため、この方法の有益な実施は、標準型式または顧客指定型式或るいはこれらの混合型式の１つまたは恐らくはそれ以上の集積回路において、この方法に従ってデジタル信号処理を実施すべきであり得る。情報レートが十分に低ければ、この方法によるデジタル信号処理の実施は、関連するプログラム及びデータメモリを有するプロセッサ装置において予想することができる。このプロセッサ装置が従来型プロセッサまたは専用信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を備え得ることは勿論である。
この発明は変調された情報搬送信号がマイクロ波範囲またはそれよりも高い範囲内にある場合に特に向いている。
この発明は前述した各実施例に限定されるものではなく、以下の請求の範囲の範囲内で変更することができる。
【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８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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