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JPS58701B2 - サドウイソウフクチヨウソウチ - Google Patents
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JPS58701B2 - サドウイソウフクチヨウソウチ - Google Patents

サドウイソウフクチヨウソウチ

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JPS58701B2
JPS58701B2 JP50043596A JP4359675A JPS58701B2 JP S58701 B2 JPS58701 B2 JP S58701B2 JP 50043596 A JP50043596 A JP 50043596A JP 4359675 A JP4359675 A JP 4359675A JP S58701 B2 JPS58701 B2 JP S58701B2
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松尾良雄
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はディジタル情報を伝送する通信方式において
用いられる復調装置に関するものであり、特に2重に和
分変換された符号列で位相変調する高次差動位相変調通
信方式において受信信号を復調する際に用いられる差動
位相復調装置に関するものである。
ディジタル情報を搬送するときの変調方法の一つとして
、2サンプル時点間の位相差に情報を対応させたいわゆ
る差動位相変調方式があり、これに対応した復調方式と
して遅延回路を用いて2つのサンプル時点間の位相差を
検出する遅延検波方式がある。
またさらに複雑な高次の差動位相変調方式として、例え
ば2次の場合であれば、2つのサンプル時点間の位相差
からなる時系列の2つのサンプル時点間の位相差に情報
を対応させる方式がある。
この高次差動位相変調は遅延検波器を含みかつ和分変換
を行なわない中継器を用いて行なう中継伝送の際に用い
られる。
これらの通信方式で用いられる遅延検波回路は入力信号
を遅らせる遅延回路と、入力信号と遅延回路出力信号間
の位相差を検出する位相差検出回路と、位相差検出回路
の出力から送信符号を判定する識別回路とから構成され
る。
また遅延回路としては、遅延線路、共振器などが用いら
れ、入力信号がA/D変換されている場合にはディジタ
ルメモリなども用いられる。
この遅延検波方式は同期検波方式に比べて雑音に対する
符号誤り率特性の点では劣るものの、回路構成が極めて
簡単なこと、同期に時間を要しないためバースト通信に
用いて能率が高いこと、回線の位相変動に対して強いこ
となどの特徴を持つため、不安定な回線を用いた通信あ
るいは簡便な通信装置など応用範囲が広い。
ところが遅延検波方式には搬送波の周波数変動あるいは
遅延回路の遅延時間変動に対して弱いという大きな欠点
がある。
この欠点は送信シンボルレートに比べて搬送周波数が高
すぎる場合に特に顕著である。
例えば9.6Kb/sのデータを400MHzの搬送波
に4相差動位相変調をかけて伝送する場合を考えると、
シンボルレートは4.8KHzとなり、シンボル周期に
一致する遅延回路の遅延時間は1/4.8×103秒と
なる。
一方400MHzの搬送波発振器ならびに受信器の局部
発信器の周波数安定度を±10−6とすると遅延検波器
へ加わる信号の周波数変化幅は±400Hzとなる。
従って遅延回路入出力の信号の位相差は信号周波数の変
化に伴って±4×102×360°/4.8×103=
±30°変化する。
同様の変化は遅延回路の遅延時間が±10−6だけ変化
した場合にも生じる。
このように遅延回路入出力間の位相差が周波数変動に伴
って大きく変動すると送信データに応じて付与された0
°、90°。
180°、270°の位相変化が大きくずれて検出され
正常な検波が行なえなくなる。
この発明の目的は高い周波数の搬送波で低いレートのデ
ィジタル情報を伝送する際の構成が簡単で、回線の変動
に強く、セットアツプ時間をほとんど必要としない復調
装置を提供することにある。
この発明によれば搬送波周波数の変動、受信局部発振周
波数の変動、遅延回路の遅延時間変化があっても検波特
性がほとんど劣化しない差動位相復調装置が得られる。
以下この発明について図面を用いて詳細に説明する。
第1図は第3図に示す本発明の実施例が対象とする搬送
周波数が400MHz、伝送速度が9.6Kb/sの4
相の高次差動位相変調信号を発生する送信装置のブロッ
ク図である。
また第2図は第1図の送信装置および第3図の装置の動
作を説明するための波形図である。
まず第1図のブロック図および第2図の波形図を用いて
高次差動位相変調について説明する。
第1図の端子1は送信符号anの入力端子である。
ここでa。は0,1,2.3の4値を取る符号であり、
添字nはTを符号周期とするとき時間がnTにおける値
であることを示しており、nは整数である。
この例ではシンボルレートが4゜8にボーであるためT
は1/4.8X103秒である。
また4値を取る符号a11は2進論理回路で処理される
場合2系列の2進符号で表わされる。
この入力符号aは法4の加算を行なう加算回路2におい
て加算回路2の出力符号bnを遅延回路3で一符号周期
Tだけ遅らせた符号すと加え合わされる。
MOD、4 すなわちbnはbn−an■:bo−1で表わされる4
値をとる符号である。
ここで■は法4の加算を示す。
この演算結果の一例を第2図に示す。波形9,10はそ
れぞれanとbnを示している。
次に符号bnは法4の加算を行なう加算回路4において
加算回路4の出力符号Cnを遅延回路5で二符号周期2
Tだけ遅らせた符号Cn−2と加え合わされる。
すなわちcnはCn=bn■Cn−2で表わされる4値
をとる符号である。
このCnの入力符号anとの関係はCn=an■bn−
1■Cn−2となる。
演算結果の一例を同じく第2図の波形11で示す。
次に符号cnは4相位相変調器6へ加えられ400MH
zの搬送波発振器7の出力に4相位相変調をかける。
このとき変調器出力位相θ1はC11が0.1,2.3
のそれぞれに対応して0°、90°。
180°、270°の値をとる。
このような位相をとる400MHzの送信信号が出力端
子8を経て送信される。
このようにして変調された位相θ1は、時間が2Tだけ
隔ったニサンプル時点間の位相差からなる系列の時間が
Tだけ隔った2サンプル時点間の位相差の変化量を取る
とこの位相差の変化量のO’、90°、180°、27
0°に送信符号anの0.1,2.3がそれぞれ対応し
ていることがわかる。
例えば第2図のn=6と4のθ1の差は180°となり
、n=7と5のθ1の差は90゜となるが、これら18
0°と90°との差90°はa=1に対応する。
このa。が1であることは波形aのn=7の値が1であ
ることからも示されている。
以上第3図に述べる本発明の実施例が対象とする信号を
発生する送信装置の動作を説明した。
本発明が対象とする一般的な高次差動位相変調は次のよ
うな符号変換で行なえることは以上の説明から容易にわ
かる。
すなわち、N相位相変調の場合、−符号でlog2Nビ
ットの符号伝送ができるので、an、bn、Cnは共に
、O,1,2,…、N−1の値を取る符号であり、an
=bn■an−に、cn=bn=bn■Cn=1でCn
は表わされ、cnの0゜1.2.・・・、N−1に対応
しては0.360°/N。
720°/N、・・・、360°(N−1)/Nとなる
ここでkおよびlは1以上の整数であればよい。
第1図はこのkおよびlがそれぞれ1,2のときに相当
する。
この例のようにkとlは等しくないことが一般には望ま
しい。
その理由はに≠7であれば1符号の復調に対して異なる
4個のサンプル値が用いられることになり、それぞれの
サンプル値に含まれる雑音の大きさが独立であるためそ
の影響が電力料でしか効かない。
一方に=7であれば1符号の復調に対して異なる3個の
サンプル値が用いられることになり、中央のサンプル値
は2重に利用され、このサンプル値に重畳する雑音の影
響は電圧和で効き電力料で効くときに比べてその影響が
大きくなる。
またkおよびlの値を大きくすることは長い遅延時間を
必要とするのみでなく、バースト状通信の場合その先頭
の情報伝送のできない余分のビットを増すことになり得
策でない。
つまり第1図のようなに=1.l=2またはに=2.l
=1が好ましい実施の仕方と首える。
第3図はこの発明になる差動位相復調装置の搬送波周波
数400MHz、伝送速度9.6kb/S、4相位相変
調信号の受信装置における実施例のブロック図である。
端子19へ加わった400MHzの受信信号は周波数変
換回路20で24KHzの中間周波信号に変換される。
ここで入力搬送波および周波数変換回路に含まれる局部
発振器の周波数安定度を±lX10−6とするとこの中
間周波数は24KHzを中心に±400Hz程度の範囲
で変動する。
中間周波信号は24KHzの帯域通過フィルタで雑音制
限と波形等化が行なわれスライサー22およびタイミン
グ信号抽出回路へと導かれるスライサー22で方形波に
変換された信号は差動位相復調装置200の入力端子3
9へ加えられるこの入力信号の位相θ2を第2図の波形
13で示す。
この値は同図波形12のθ1の値に対してはもはや周波
数が異なるので相対的な意味しか持たない。
そこで仮に01の値としてはθ2の値に30゜を加えた
値を例として示しである。
この端子39の入力信号は微分回路26と640ビツト
のシフトレジスタ24へ加えられる。
このシフトレジスタ24は3.072MHzのクロック
信号源25からのクロックパルスに従って入力信号を遂
次シフトL640/3.072×106秒つまり2.0
833×10−4秒遅れた信号を出力する。
この2.0833×10−4秒は符号周期Tに一致する
つまりこのシフトレジスタ24は第1の遅延回路に相当
する本実施例においては第1の遅延回路の遅延時間は第
1図の送信装置における遅延回路3の遅延時間と一致す
るように設定されている。
今仮に中間周波数とクロック周波数がそれぞれ正確に2
4KHzと3.072MHzとするとシフトレジスタ2
4の出力波形は第2図の波形13を正確にTだけ遅らせ
たものとなる。
しかし中間周波数が400Hzずれている場合を考える
と2.0833X10−4秒の間に位相が30°ずれる
このような場合のシフトレジスタ24の出力位相θ3の
様子を示したのが第2図の波形14である。
シフトレジスタ24の出力は微分回路27へ加わる。
微分回路26゜27は共に入力方形波の負から正方向へ
の変化点でパルスを発生するものである。
この変化点に対応したパルスはそれぞれフリップフロッ
プ28のセット端子、リセット端子へと加わり微分回路
26の出力パルスが加わってから微分回路27の出力パ
ルスが加わるまでの間その出力Qは高電位となる。
この出力Qはアンドゲート29へ加わり3.072MH
zのクロックパルスが7ビツトのカウンタ32へ加わる
時間を制限する。
また微分回路26の出力はカウンタ32をクリアするよ
うにも接続されている。
θ2とθ3の位相差がOであればカウンタ32へ加わる
パルスは0であり、θ2とと03の位相差が360°の
ときパルス数は3.072MHz/24KHz=128
となる。
つまりパルス数はθ2と03の位相差に比例する。
このカウンタ32の内容はタイミング抽出回路23の出
力パルスが設定する符号のサンプル区間内で最初に起る
微分回路27の出力パルスに同期して7ビツトのメモリ
33へ書き込まれる。
この際−符号周期Tの間に中間波数は5周期入り、微分
回路2γからは5つのパルスが出るがこのTと中間周波
数は非同期であるため、符号のサンプル時点は常に最適
点にあるとは限らず最適点の前後に十T/10の範囲で
変化する。
この問題を解決するには内挿法を用いればよい。
メモリ33に蓄えられたθ2とθ3のサンプル時点にお
ける差△θ1は出力端子40から読み出される。
ここでシフトレジスタ24、微分回路26,27、フリ
ップフロップ28.30、アンドゲート29,31、カ
ウンタ32、メモリ33から成る回路ブロック100は
従来からある位相差検出回路であり、本発明における第
1の位相差検出手段を構成する。
Δθ1の変化を第2図波形15で示す。
この△θ1は端子40から7ビツトメモリ34,35か
らなる二符号周期の遅延回路さ7ビツト減算回路36へ
加わる。
メモリ34,35はタイミング抽出回路23の出力パル
スに従って入力信号を書き込む動作をし、二符号周期の
遅延回路として働く。
このメモリ34,35から成る第2の遅延回路の遅延時
間は本実施例においては第1図の送信装置における遅延
回路5の遅延時間と一致するように設定されている。
メモリ35の出力△θ2は△θ1を2Tに遅らせたもの
であり、この変化を第2図波形16で示す。
△θ2と△θ1は減算回路36で△θ2−△θ1の減算
が行なわれ△θ3が出力として得られる。
ここで減算回路36は7ビツト構成でありフルスケール
が128であるための法128の減算をする。
このことは位相で言えば360°を法とする減算を行な
っていることになる。
これらメモIJ34,35および減算回路36を含む回
路ブロックは本発明における第2の位相差検出手段を構
成する。
位相差変化量△θ3の変化の様子を第2図波形17で示
す。
この△θ3は識別回路37へ加えられる。
識別回路は△θ3の値が〔0〜45°、315°〜36
00)、(45゜〜135°)、〔135°〜225°
)、[225゜〜315°〕の範囲にあるとき、つまり
減算回路36の出力が〔0〜16,112〜128)。
〔16〜48)、[48〜80)、(80〜112〕の
範囲にあるときそれぞれ出力符号dnとして0,1,2
.3を発生し復号出力端子38へこれを出力する。
第3図において39を入力端子、38を出力端子とする
ブロック200が差動位相復調装置であるこのdnの変
化の様子を第2図波形18で示す。
図から明らかなようにdはanと一致する。
このことは中間周波数の400Hzのずれによって遅延
回路で生じる30°の位相誤差が識別回路における識別
に何ら影響を与えていないことを示している。
なお、ここでは周波数ずれが400Hzの場合について
示したが、このずれの大きさに対しては復調の過程では
本質的な制限はない。
帯域制限フィルタ21の帯域幅に比べである程度以下で
あればよい。
以上第3図の実施例においては第1の遅延回路の遅延時
間と第2の遅延回路の遅延時間とをそれぞれ第1図の送
信装置の遅延回路3と遅延回路5に対応させてTと2T
に選んでいる。
この対応関係は逆にしても復調動作は正常に行なわれる
また本発明の効果が得られる高次差動位相変調方式は先
述のlとkがそれぞれ1と2の場合のみでなく一般的に
は1以上の整数であれば良く、この時の第1の遅延回路
と第2の遅延回路の遅延時間はそれぞれkTとATに選
ぶカーあるいはそれぞれlTとkTに選べば良い。
この理由について式を用いて次に説明する。
以下簡単化のため記号a。b+eに関する法Nの加減算
及び記号θに関する法360°の加減算を共にそれぞれ
+と−のように略記する。
送信側符号変換は先述の記号を用いて 但しに、Aは1以上の整数、p=3600/Nと表わさ
れる。
今仮に第1の遅延回路の遅延時間をkT、第2の遅延回
路の遅延時間をlTとし、さらに伝送路で生じる定常的
な位相誤差及び第1の遅延回路で生じる位相誤差をそれ
ぞれα、βとするとθ2゜θ3.△θ1.△θ2.△θ
3の時系列θ2.n、θ3.n。
△θ△θ△θはそれぞれ次のよう Ln’2+n’3+n に表わされる。
この式を順次解くと、 が得られる。
式(1のから解かることは位相誤差α。βが共に打ち消
されて△θs、Hには含まれていないことと、kとlを
入れ換えても△θ3+nの値が変化しないことである。
つまり本復調方式では伝送路で生じる定常的な位相誤差
及び、第1の遅延回路の遅延時間の変化または入力周波
数の変化によって第1の遅延回路で発生する位相誤差の
影響を受けない復調が可能である。
また第1及び第2の遅延回路の遅延時間はそれぞれkT
とATに選んでも、あるいはlTとkTに選んでも良い
ことが解る。
△θ3.Hから復調は次のように行なイつれる。式(1
)、(2)、(3)をanに関して解くと次のようにな
る。
上式に式(12)を代入すると、 となり、△θ3.。
から送信情報を得ることができる。この際送信情報an
は離散的な値であり、△θ3,11には一般には雑音が
重畳して連続的な値になっているため△θLnの値の範
囲からanを判定する識別が必要である。
識別回路はこの働きをするものである。
以上の説明では第1の遅延回路で生ずる位相誤差のみを
問題にして、これが除去されることを示した。
その理由は第1の遅延回路には高周波信号が通るため、
わずかの遅延時間変動があっても位相差に与える影響が
大きく無視し得ないためである。
これに対して第2の遅延回路は位相の値を示すベースバ
ンド信号が通るため、遅延時間の変動は位相の値にほと
んど影響を与えないためである。
第4図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
あり、40は信号入力端子、41は符号周期Tの遅延線
路、42.43は乗算回路、45゜46は低域通過フィ
ルタであり、乗算回路と低域通過フィルタとで乗積形の
位相差検出器を構成している。
ブロック44は90°の移相器である。合端子40での
n番目の符号に対応する信号の位相をθ(n)で表わす
と、フィルタ45からC05(θ(n)−θ(n−1)
)が、フィルタ46から5in(θ(n)−θ(n−1
))が得られる。
乗積形位相比較器は余弦出力と正弦出力の両者をもって
はじめて位相差が確定できる。
ブロック300は本発明における第1の位相差検出手段
を構成する。
フィルタ45からの余弦出力とフィルタ46からの正弦
出力とはそれぞれ2分され1方は遅延時間2Tの遅延線
路47.48を介して乗算器49.52および乗算器5
0.51へ加えられ、他方はそれぞれ直接乗算器49.
51および50.52へと加えられる。
乗算器49.50の出力は加算器53へ加えられ、この
出力は cos(θ(n)−θ(n−1))Xcos(θ(n−
2)−θ(n−3))−+5in(θ(n)−θ(n−
1))xsin(θ(n−2)−θ(n3))−cos
((θ(n)−θ(n−1))−(θ(n−2)−θ(
、、−3)):]となる。
これは入力信号位相系列θ(n)の隣り合った符号間の
位相差からなる系列の7ニサンプル周期隔った時点の位
相差変化量の余弦を表わしており、減算器54の出力は
同様にして5in((θ(n)−θ(n−1))−(θ
(n2)−θ(n−3)))となり、これは前記位相差
変化量の正弦を表わしている。
つまり加算器53と減算器54の出力から(θ(n)−
θ(n−1))−(θ(n−2)−θ(n−3))を知
ることができる。
このような位相差変化量から搬送周波数の変化および遅
延時間の変動に影響されない伝送符号の復号が可能なこ
とは先の実施例に関して説明したとおりである。
このブロック400は本発明における第2の位相差検出
手段を構成している。
このブロック400の出力の位相差は識別回路55へ加
わり送信符号が復号され端子56にその出力符号が得ら
れる。
第5図は第4図の一部の他の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、構成要素42,43,44゜45.46は
第4図のそれと全く同じものである。
57.58は乗積形の変調器、59は90°移相器60
は符号周期に比べて高すぎない周波数の発振器、61は
加算合成回路である。
このブロック300′の動作は入力端子62.63にお
ける信号の位相差に等しい位相を持ち、周波数が新搬送
波周波数、つまり発振器60の発振周波数を持った信号
を発生するものである。
これは2入力信号間の位相差を新搬送波の位相の形で出
力する一種の位相差検出回路とみることができる。
このブロック300′の出力の一部は遅延線路400′
を介して、他の一部は直接にブロック500′の入力と
なる。
遅延線路400′は遅延時間が2Tである。
この場合発振器60の周波数が1/2Tに比べてあまり
大きくない値に選ばれておれば発振器60の周波数変動
、遅延線路400′の遅延変動が位相誤差に大きな影響
を与えることはない。
ブロック500′は乗積検波器64,65.90°の移
相器66、低減通過フィルタ67.68を含む同相−直
交検波回路である。
このブロックは端子71.72における2入力信号間の
位相差の余弦を端子69へ、正弦を端子TOへ出力する
働きをし、この出力信号は第4図実施例のブロック50
0の出力信号と等価である。
つまりこのブロック500′と遅延線路400’とは本
発明における第2の位相差検出手段を構成する。
第6図は本発明のさらに他の実施例を示すブロック図で
あり、73は信号入力端子、74は信号の搬送周波数に
ほぼ等しい周波数の発振器(非同期でよい)、75は発
振器74の位相を基準として入力信号位相を検出する位
相検波器、76は符号周期Tの遅延回路、2入力信号の
差を得る減算回路であり、これらの要素から構成される
ブロック600は本発明の第1の位相差検出手段を構成
している。
また78は2Tの遅延回路、79は2入力信号の差を得
る減算回路であり、これら要素から構成されるブロック
700は本発明の第2の位相差検出手段を構成している
ブロック700から得られる位相差の変化量は識別回路
80で元の符号に復号されて出力端子31からその結果
が得られる。
この実施例の動作は前述の実施例の説明から容易に理解
される。
またこの実施例における位相検波器75としては例えが
第3図実施例の要素26〜33が構成する位相差検出回
路を用いることができ、かかるディジタル手段で位相検
波を行なった場合には、遅延回路76.78はメモリ、
減算回路77.79にはディジタルな減算器を用いるこ
とができる。
第7図はこの発明のさらに他の実施例の構成を示すブロ
ック図である。
構成要素73,74゜75.80.81は第6図のそれ
と全く同じものである。
82,83.84は時間Tの遅延回路であり、この実施
例では4時点の入力信号の位相から加減算回路35で一
括して位相差の変化量を算出している。
加減算回路85において(位相検波器75の出力)−(
遅延回路82の出力)−(同83の出力)+(同84の
出力)の演算を行なえば加減算回路85の出力は第6図
の実施例の減算回路79の出力と完全に対応することは
明らかである。
この実施例においてはブロック800が第1および第2
の位相差検出手段の両機能を合せ持っていると考えるこ
とができる。
以上実施例について説明したが、ここでの実施例はN値
符号伝達する符号の0.1,2.……。
N−1に対して送信信号の位相の2次の差分の0゜36
0°/N、720’/N、……、360°×(N−1)
/Nをそれぞれ対応させた変調方式を対象としたもので
あるが、この場合に限らず、N値の符号の0.1.2.
…、N−1に送信信号の位相の2次の差分の360°×
(1/2N)、360゜×(3/2N)、360°×(
−5/2N)、…、360°×(2n−1/2N)をそ
れぞれ対応させた変調方式にも本発明は同様に適用する
ことができる。
以上述べたように本発明によれば搬送波周波数変動、遅
延回路の安定度に対して強い差動位相復調装置を得るこ
とができ、高い搬送波周波数で遅いレートの情報を位相
変調で伝送する場合に用いて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置が対象とする高次差動位相変調信
号を発生する送信装置のブロック図、第2図は第1図の
装置および第3図の装置の動作を示す波形図であり、第
3図は本発明を適用した受信装置の一実施例のブロック
図である。 第4図は本発明の他の実施例のブロック図、第5図は第
4図実施例の構成要素の一部の他の実施例を示すブロッ
ク図、第6図、第7図も本発明のそれぞれ実施例のブロ
ック図である。 なお第3図において200は差動位相復調装置、100
は第1の位相差検出回路、メモリ34゜35および減算
器36は第2の位相差検出回路であり、37は識別回路
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1に、lを1以上の整数とするとき、送信信号のにシン
    ボル離れた2シンボル間の位相差からなる時系列のlシ
    ンボル離れたシンボル間の離散的な位相差に伝送すべき
    符号を一対一対応させるごとく位相変調された高次差動
    位相変調信号を対象とし、入力信号のlまたはにシンボ
    ル周期能れた2時点間の位相差を検出する第1の位相差
    検出手段と、この位相差のkまたはlシンボル周期能れ
    た2時点間の位相差変化量を検出する第2の位相差検出
    手段と、この位相差変化量から元符号を復号する識別手
    段とを含むことを特徴とする差動位相復調装置。
JP50043596A 1975-04-09 1975-04-09 サドウイソウフクチヨウソウチ Expired JPS58701B2 (ja)

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JP2744541B2 (ja) * 1992-01-24 1998-04-28 株式会社クボタ 二重差動符号化通信装置

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