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JPH0424902B2 - - Google Patents
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JPH0424902B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0424902B2
JPH0424902B2 JP5624488A JP5624488A JPH0424902B2 JP H0424902 B2 JPH0424902 B2 JP H0424902B2 JP 5624488 A JP5624488 A JP 5624488A JP 5624488 A JP5624488 A JP 5624488A JP H0424902 B2 JPH0424902 B2 JP H0424902B2
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JP
Japan
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input
digit
sequence
demodulated
series
Prior art date
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Application number
JP5624488A
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Japanese (ja)
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JPH01231462A (en
Inventor
Kenzo Urabe
Shunji Tochihara
Toshio Miki
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Kokusai Denki Electric Inc
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Kokusai Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, Kokusai Electric Co Ltd filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(発明の属する技術分野) 本発明は、狭帯域デイジタルデータ伝送におけ
る受信装置に関するもので、特に、時間的に離散
的な情報を表わす各シンボル波形間で、シンボル
間干渉が発生する程度まで狭帯域化されたデータ
信号の復調装置の改良に関する。 (従来の技術) シンボル間干渉を許容するデータ伝送は伝送路
の狭帯域化を可能とし、特に無線回線では周波数
の有効利用に寄与する所が大きい事はよく知られ
ているが、一方、シンボル間干渉のために回線雑
音に対する受信側の判定マージンが低下し、シン
ボル間干渉のない伝送に比べて伝送信頼度が劣る
欠点がある。これを解決するために、従来は現在
の入力シンボルの判定値から次に到来する入力シ
ンボルの期待される範囲(値域)を推定し、これ
に判定しきい値を適応させるといわゆる判定帰還
法が種々の形態で用いられている。しかしなが
ら、この判定帰還法は一般に判定誤り伝搬が生じ
やすく、またシンボル間干渉量の補正は既判定入
力シンボル以後に到来するシンボルに対してのみ
なされるもので、適用対象が制約される等の欠点
がある。この欠点を解決する方法としては、入力
系列から判定対象とする1つの入力シンボルを含
む複数の入力シンボルを抽出し、雑音のない時に
抽出した区間において期待される系列(以下、基
準系列という)との尤度関数が最大となる基準系
列を選定し、その基準系列を与える送信デイジツ
ト系列から当該の復調デイジツトを求める、いわ
ゆる最尤判定が有望である。しかし、この方法の
尤度関数の計算には高速の加減乗除演算を必要と
するので、回路規模を増大し消費電力も大きくな
るため、小型化、低消費電力化、低コスト化に問
題があつた。 (発明の目的) 本発明の目的は、最尤判定法に基づく狭帯域デ
ータ信号の復調を高速度の処理で行うとともに、
装置の小型化、低消費電力化、低コスト化を実現
した狭帯域データ信号の復調装置を提供すること
にある。 (発明の構成と作用) 本発明は上記の目的を果たすためになされたも
ので、シンボルレート1/Tに同期する周期Tの
入力シンボルタイミングとTまたはTの整数分の
1の周期τを有するサンプリングタイミングとを
入力信号から抽出するタイミング抽出回路と、前
記サンプリングタイミングに同期して前記入力信
号を逐次デイジタル値の入力系列に変換するA/
D変換器と、該A/D変換器に縦続接続され前記
サンプリングタイミングに従つて前記入力系列を
シフトするN段構成の並列情報シフトレジスタ
と、前記A/D変換器および前記N段構成の並列
情報シフトレジスタの各段から得られる(N+
1)個の入力系列をアドレスの一部として受けと
り該アドレスの他の一部を拡張アドレスとして受
けとるテーブルROMとから構成され、該テーブ
ルROMには前記拡張アドレスが指示するメモリ
ブロツクの前記(N+1)個の入力系列が指示す
るメモリ位置に前記(N+1)個の入力系列に対
して前記拡張アドレスの値がパラメータ指定する
尤度関数に基づいて計算される尤度値が最大とな
る送信デイジツト系列の復調対象となる系列位置
のデイジツト即ち復調デイジツトが予め書き込ま
れていること特徴とするものである。 以下図面により本発明を詳細に説明する。 第1図は、本発明による狭帯域データ信号の復
調装置10の一構成例を示すブロツク図である。
図中aはシンボルレート1/Tの狭帯域データ信
号入力で、1は狭帯域データ信号入力aを入力し
てシンボルレートに同期したタイミングを抽出す
るタイミング抽出回路であり、公知のデイジタル
PLL(Phase Locked Loop)等を用いて実現さ
れる。RTはタイミング抽出回路1の出力の一つ
でシンボルレートに同期した周期Tの入力シンボ
ルタイミング信号、CLKはタイミング抽出回路
1のもう一つの出力端子に出力されるTもしくは
Tの整数分の1の周期τを有するサンプリングタ
イミング信号であり、復調装置全体に動作タイミ
ングを供給する。2はA/D変換器で、入力信号
aをサンプリングし、サンプリングタイミング信
号CLKに従つて逐次デイジタル信号に変換する。
3−1,……,3−M,……,3−Nは、A/D
変換器2の出力に縦続接続され、サンプリングタ
イミング信号DLKの1周期τ毎にシフトするN
段構成の並列情報シフトレジスタである。A/D
変換器2とN段構成の並列情報シフトレジスタの
各段からの(N+1)個の出力Ai+M,Ai+M-1,…
…,Ai,……,Ai-Lは、それぞれ時刻(i+M)
τ,(i+M−1)τ,……,iτ,……,(i−
L)τでのA/D変換器2からの入力サンプルを
示すことになる。この(N+1)個の出力のう
ち、復調対象シンボルの1個を挟んで時間的に前
にあるサンプル数をL個とし、後にあるサンプル
数をM個とする。従つて、L,M,Nの関係はN
=L+M≧0となる。4は時刻iτにおける並列情
報シフトレジスタの出力によつてアドレス指定さ
れた記憶領域によ予め記憶されているデータ信号
の復調デイジツト出力xiを読み出すテーブル
ROM(Read Only Memory)である。すなわち
前記の入力サンプルAi+M,Ai+M-1,……,Ai1
……,Ai-Lの系列(以下、入力系列という)をテ
ーブルROM4のアドレスの一部として入力し、
これらが指示するメモリ位置に予め書き込まれた
情報を時刻iτの復調デイジツト出力xiとして外部
へ出力する。なお、Bは外部からテーブルROM
4のメモリブロツクを指定できる拡張アドレス入
力である。 ここで、テーブルROM4に書き込まれるべき
情報は次のような基本手順に基づいて構成するも
のとする。 まず、雑音がない場合の狭帯域データ信号入力
aの(N+1)τの時間区間における可能なすべ
ての波形の(N+1)個のサンプル系列Xi+M-1
……,Xi,……Xi-L(以下基準系列という)の組
み合わせを明らかにしておき、次に前記(N+
1)個の入力系列Ai+M,Ai+M-1,……,Ai,…
…,Ai-Lの任意の組の1つ(即ち、ROMの1つ
のアドレス)に対して最大の尤度関数値を与える
基準系列を一つ選び出し、その基準系列のi番目
の系列値Xiに対応するもとのデイジツト値xiを、
前記の入力系列が示すアドレスに書き込む。 以上の操作を全ての入力系列Ai+M,Ai+M-1,…
…,Ai,……,Ai-Lの組に対して行えば、前記の
拡張アドレス入力Bによつて指定されるメモリブ
ロツクの全てに、それぞれのアドレスに対応する
デイジツト値xiを書き込むことができる。ここ
で、入力系列に対する基準系列の尤度関数は、伝
送路の特質に整合した関数を用いる必要がある
が、例えば次式で与えられる負の自乗誤差関数−
E2、あるいは相関関数R等が有効である。 −E2=−i+Mj=i-L (Aj−Aj2 ……(1)
(Technical Field to which the Invention Pertains) The present invention relates to a receiving device for narrowband digital data transmission, and in particular, to a narrowband reception device that is used to transmit narrowband digital data to the extent that inter-symbol interference occurs between symbol waveforms representing temporally discrete information. The present invention relates to improvements in demodulating devices for converted data signals. (Prior art) It is well known that data transmission that tolerates inter-symbol interference makes it possible to narrow the transmission path and greatly contributes to the effective use of frequencies, especially in wireless networks. Inter-symbol interference reduces the decision margin on the receiving side with respect to line noise, resulting in lower transmission reliability than transmission without inter-symbol interference. To solve this problem, conventional methods estimate the expected range (value range) of the next input symbol from the decision value of the current input symbol and apply the decision threshold to this, which is called the decision feedback method. It is used in various forms. However, this decision feedback method is generally prone to decision error propagation, and the amount of inter-symbol interference is corrected only for symbols that arrive after the already decided input symbol, which limits the scope of application. There is. A method to solve this drawback is to extract multiple input symbols including the one input symbol to be determined from the input sequence, and then combine them with the expected sequence (hereinafter referred to as the reference sequence) in the extracted interval when there is no noise. A promising method is so-called maximum likelihood determination, in which a reference sequence with the maximum likelihood function is selected and the demodulated digit is determined from a transmitted digit sequence that provides that reference sequence. However, this method requires high-speed addition, subtraction, multiplication, and division operations to calculate the likelihood function, which increases the circuit size and power consumption, which poses problems in terms of miniaturization, low power consumption, and cost reduction. Ta. (Object of the Invention) An object of the present invention is to perform demodulation of a narrowband data signal based on the maximum likelihood judgment method using high-speed processing, and to
An object of the present invention is to provide a narrowband data signal demodulation device that achieves miniaturization, low power consumption, and low cost. (Structure and operation of the invention) The present invention has been made to achieve the above object, and has an input symbol timing with a period T synchronized with the symbol rate 1/T and a period τ which is T or an integer fraction of T. a timing extraction circuit that extracts a sampling timing from an input signal; and an A/D converter that sequentially converts the input signal into an input series of digital values in synchronization with the sampling timing.
a D converter, an N-stage parallel information shift register that is cascade-connected to the A/D converter and shifts the input sequence according to the sampling timing; Information obtained from each stage of the shift register (N+
1) a table ROM that receives one input series as part of an address and another part of the address as an extension address, and the table ROM includes the (N+1) input series of the memory blocks indicated by the extension address. The value of the extended address for the (N+1) input series is stored in the memory location indicated by the input series of the transmission digit series for which the likelihood value calculated based on the likelihood function specified by the parameter is the maximum. It is characterized in that the digit of the sequence position to be demodulated, that is, the demodulation digit, is written in advance. The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a narrowband data signal demodulator 10 according to the present invention.
In the figure, a is a narrowband data signal input with a symbol rate of 1/T, and 1 is a timing extraction circuit that inputs the narrowband data signal input a and extracts timing synchronized with the symbol rate.
This is realized using PLL (Phase Locked Loop), etc. RT is one of the outputs of the timing extraction circuit 1 and is an input symbol timing signal with a period T synchronized with the symbol rate. This is a sampling timing signal having a period τ, and supplies operation timing to the entire demodulator. 2 is an A/D converter that samples the input signal a and successively converts it into a digital signal in accordance with the sampling timing signal CLK.
3-1, ..., 3-M, ..., 3-N are A/D
N which is cascade-connected to the output of converter 2 and shifts every cycle τ of the sampling timing signal DLK.
This is a parallel information shift register with a stage configuration. A/D
(N+1) outputs A i+M , A i+M-1 ,... from the converter 2 and each stage of the N-stage parallel information shift register.
..., A i , ..., A iL are each time (i+M)
τ, (i+M-1)τ, ..., iτ, ..., (i-
L) will show the input samples from A/D converter 2 at τ. Among these (N+1) outputs, let L be the number of samples that are temporally earlier with one demodulation target symbol in between, and M be the number of samples that are later. Therefore, the relationship between L, M, and N is N
=L+M≧0. 4 is a table for reading out the demodulated digit output x i of the data signal stored in advance in the storage area addressed by the output of the parallel information shift register at time iτ.
It is ROM (Read Only Memory). That is, the input samples A i+M , A i+M-1 , ..., A i1 ,
..., A iL series (hereinafter referred to as input series) is input as part of the address of table ROM4,
The information written in advance in the memory location indicated by these is outputted to the outside as demodulated digit output x i at time iτ. In addition, B is the table ROM from outside.
This is an extended address input that can specify 4 memory blocks. Here, it is assumed that the information to be written into the table ROM 4 is configured based on the following basic procedure. First, a sequence of (N+1) samples of all possible waveforms in a time interval of (N+1)τ of the narrowband data signal input a in the absence of noise, X i+M-1 ,
..., X i , ... X iL (hereinafter referred to as the reference series) are clarified, and then
1) Input sequences A i+M , A i+M-1 , ..., A i , ...
..., A iL (i.e., one address in ROM), select one reference series that gives the maximum likelihood function value, and set the i-th series value X i of that reference series to Let the corresponding original digit value x i be
Write to the address indicated by the above input series. Repeat the above operations for all input series A i+M , A i+M-1 ,...
..., A i , ..., A iL , it is possible to write the digit value x i corresponding to each address into all the memory blocks specified by the extended address input B mentioned above. can. Here, as the likelihood function of the reference sequence for the input sequence, it is necessary to use a function that matches the characteristics of the transmission path. For example, the negative squared error function given by the following equation -
E 2 or correlation function R, etc. are effective. −E 2 = − i+Mj=iL (A j −A j ) 2 …(1)

【表】 但し、,はそれぞれAj,Xjの全値域の直
流平均値を示す。 なお、拡張アドレス入力Bは、パラメータとし
て前記の尤度関数の独立変数の1つである基準系
列の全ての組み合わせの部分集合を指定するか、
もしくは基準系列の各系列値のダイナミツクレン
ジを指定する等の用途に用いるものとする。 次に、第1図に示した構成例に基づく本発明の
復調装置の動作と効果を具体例によつて詳細に説
明する。 まず、狭帯域データ信号aの例として、2値デ
ータ値がその変調速度1/Tの1/4の3dB遮断周
波数を有するガウス形特性の低域ろ波器を通過さ
せた信号の場合を考える。この信号を用いて最大
変調指数0.5でFM変調を行うと、いわゆる狭帯域
デイジタルFM変調の一種であるGMSK
(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying)
となることはよく知られている。 第2図上段はこの例における狭帯域データ信号
aのアイパターンを示し、送出されるデイジツト
のランダムな系列に対応する信号の時間波形をそ
の変調区間T上に重ね合わせて示した波形図であ
る。 第2図下段は、入力シンボルタイミング信号
RTの波形で、RTの立上がり点が、もとの送信
デイジツトの2値状態“1”および“0”にそれ
ぞれ対応する波形のレベル値が最大に分離する点
(以下、アイの開口点)に位置するよう構成され
ているものとする。このときアイの開口点では番
号〜で示す概ね6値の状態を示しており、こ
のうち〜、および〜がそれぞれ2値状態
“0”(低いレベル)、“1”(高いレベル)に対応
している。従つて、との中間に2値判定しき
い値を設定すれば、とりあえず復調を行うことが
できるが、と間のレベルの開きがと間の
開きに対し1/5程度に劣化しており、伝送信頼度
は著しく損なわれるため、実用に耐え得ないこと
は明らかである。 第2図に示したGMSKのアイパターンの開口
点が〜の6値となる理由について説明する。 表1に〜のアイ開口点レベルに対応する
Xi-1,Xi,Xi+1の入力パターンとXiに対応するア
イパターンの特徴を示す。
[Table] However, , indicates the DC average value of the entire value range of A j and X j , respectively. Note that the extended address input B specifies, as a parameter, a subset of all combinations of the reference series, which is one of the independent variables of the likelihood function, or
Alternatively, it may be used for purposes such as specifying the dynamic range of each series value of the reference series. Next, the operation and effects of the demodulator of the present invention based on the configuration example shown in FIG. 1 will be explained in detail using a specific example. First, as an example of the narrowband data signal a, consider the case where the binary data value is passed through a low-pass filter with a Gaussian characteristic having a 3 dB cutoff frequency that is 1/4 of its modulation rate 1/T. . Using this signal to perform FM modulation with a maximum modulation index of 0.5 results in GMSK, a type of narrowband digital FM modulation.
(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying)
It is well known that. The upper part of FIG. 2 shows the eye pattern of the narrowband data signal a in this example, and is a waveform diagram in which the time waveform of the signal corresponding to the random sequence of transmitted digits is superimposed on its modulation interval T. . The lower part of Figure 2 shows the input symbol timing signal
In the RT waveform, the rising point of RT is located at the point where the level values of the waveform corresponding to the binary states "1" and "0" of the original transmitted digit are maximally separated (hereinafter referred to as the eye opening point). shall be configured to be located. At this time, the opening point of the eye shows approximately 6-value states indicated by the numbers ~, of which ~ and ~ correspond to the binary states "0" (low level) and "1" (high level), respectively. ing. Therefore, demodulation can be performed for the time being by setting a binary decision threshold between and, but the level difference between and is about 1/5 of the difference between and. It is clear that this method cannot be put into practical use because the transmission reliability is significantly impaired. The reason why the aperture points of the GMSK eye pattern shown in FIG. 2 have six values will be explained. Table 1 corresponds to the eye opening point level of ~
The input patterns of X i-1 , X i , and X i+1 and the characteristics of the eye pattern corresponding to X i are shown.

【表】 また、第6図にXi-1,Xi,Xi+1の23=8個の全
ての組み合せ(太い実線)に対する狭帯域制限後
の波形例(破線)を示す。この例では、Xiのアイ
開口点のレベルは〜の6値となつていること
がわかる。なお、本例では〜の6値の例を取
り扱つているが、一般に狭帯域制限フイルタの遮
断周波数により互いに干渉し合うシンボルの区間
が決定されるアイ開口点の多値レベル数も異なつ
てくる。 今、第1図の構成におけるサンプルの数L,
M,Nの値をL=M=1,N=2とし、サンプリ
ングタイミング信号CLKの周期τは受信シンボ
ルタイミングRTの周期Tと同一としてN+1=
3個の入力系列Ai+1,Ai,Ai-1をテーブルROM
4のアドレス入力とする例を考える。この時、第
2図のアイ開口点の各サンプル値〜を用いて
N+1=3個の基準系列Xi+1,Xi,Xi-1の全ての
組を求め、樹枝状に表現すると第3図のようにな
る。 第3図A,B,C,Dは、時刻(i−2)τ,
(i−1)τでの送信デイジツト値xi-2,xi-1の組
(xi-2,xi-1)がそれぞれ(“1”,“1”),(“1
”,
“0”),(“0”,“1”),(“0”,“0”)で
ある場合
に対応して基準系列Xi+1,Xi,Xi-1の組を8組毎
に4群に分類して示したもので、時刻iτのデイジ
ツト値Xiが“1”、および“0”の場合をそれぞ
れ実線と●印および破線とΓ印で表わしている。
図で●○はΓと●の重複を示す。 そこで、第3図A,B,C,Dに示した総計32
組の基準系列と任意の1つの入力系列Ai+1,Ai
Ai-1との間で、前記の(1)式や(2)式等に基づく尤度
関数を予め計算して最大の尤度関数値を与える基
準系列Xi+1,Xi,Xi-1を選定し、そのi番目の系
列値Xiが,,のいずれかに属する場合はxi
=“0”、,,のいずれかに属する場合はxi
=“1”としてこの値をテーブルROM4の当該
のアドレスに書き込でおく。以上の構成により入
力系列Ai+1,Ai,Ai-1の1組が得られる毎に、Ai
に対応するデイジツト値の最尤判定法による推定
値xiを、(1)式や(2)式の計算をリアルタイムで実行
することなくテーブルROM4より即座に得るこ
とができ、入力シンボルタイミング信号RTによ
つてこれを抽出すれば各入力シンボル毎の復調デ
イジツト出力xiを得ることが容易にわかる。 第3図の4つの場合に分けた根拠について説明
する。 第3図は、基準系列Xi-1,Xi,Xi+1の全ての組
み合せ(8通り)に対するXi-1,Xi,Xi+1の各々
のアイ開口点でのレベル値の系列を樹枝状に表現
した説明図である。Xi+1における枝の数は、Xi-1
より1シンボル直前のXi-2およびXi+1より1シン
ボル直後(Xi+2とおく)の値(“0”,“1”の2
値)の影響により、第6図に示すようなシンボル
間干渉の効果が生じるため、結局、Xi-2,Xi-1
Xi+1,Xi+2の5ビツトの全ての組み合せ数(25
32通り)と等しくなる。第3図はこの32通りを分
かり易くするためにXi-2,Xi-1の組(Xi-2
Xi-1)=(“0”,“1”),(“1”,“1”),(
“1”,
“0”),(“0”,“0”)の各々の場合に群分けし

示したものであり、次に述べる拡張アドレス入力
Bの一つの使用例の説明にもこの群分けを利用し
ている。即ち、Xi-2,Xi-1の過去2ビツトの値が
確定した場合、Xiのアイ開口点の値の組は上記
Xi-2,Xi-1の組により指定される第3図A,B,
C,Dの4群のいずれか一つの群の中の組となる
ことがわかる。 次に拡張アドレス入力Bを応用する事例の作用
について説明する。 第4図は、第1図の本発明による復調装置10
を用いて最尤判定法と判定帰定法とを組合わせて
用いる場合の応用例である。第4図の11−1〜
11−lは、l個の1デイジツトシフトレジスタ
で、復調装置10からの復調デイジツト出力xi
入力シンボルタイミング信号RTに従つて1シン
ボル時間Tだけシフトする機能を有し、11−1
〜11−lのl個の出力xi-1,xi-2,xi-lは、xi
り先に復調されたl個のデイジツトであつて、復
調装置10の拡張アドレス入力Bに帰還入力され
る。 この構成を第2図に示したアイパターンを有す
るデータ伝送路を応用すると、例えばl=2と
し、拡張アドレス入力Bを(xi-2,xi-1)の2デ
イジツトで構成するようにした場合、1つの拡張
アドレス入力Bの値に応答する基準系列の組は、
第3図のA,B,C,Dの4群のうちいずれか1
群、即ち8組の系列に対象が絞られることがわか
る。このことから拡張アドレス入力Bの1つの値
がパラメータとして指定する8組の系列に対し
て、予め(1)式又は(2)式による尤度関数の計算を行
つた結果得られる復調デイジツト出力xiを、拡張
アドレス入力Bによつて指定されるテーブル
ROM4のメモリブロツクの入力系列Ai+1,Ai
Ai-1で指定されるメモリ位置に書き込むように構
成すれば、最尤判定法と帰還判定法とを組合わせ
た復調デイジツト出力を、入力シンボルタイミン
グ信号RTによつて外部に出力できることは明ら
かである。 第5図は、一般的なレイリーフエージング下で
のGMSK移動通信回線に適用した場合の平均ビ
ツト誤り率の特性を示す図であり、横軸は信号対
雑音電力比の対数値(dB)、縦軸は平均ビツト誤
り率である。実線は、第4図の本発明の構成に基
づく復調の場合の実測値であり、破線は従来公知
の方法である2ビツト積分による復調の場合の実
測値を示す。 ここで、本発明の実施例における条件は、ベー
スバンド信号として第2図に示したアイパターン
を基準とし、第1図、第4図の構成上のパラメー
タT,τ,L,M,NおよびlをそれぞれT=
τ,L=1,M=0,N=1,及びl=2に設定
することによつて、N+1=2個の入力系列によ
る最尤判定法と、l=2デイジツトの判定帰還法
を組合わせた復調方法である。 第5図から明らかな通り、本発明による復調装
置を置いた2個の入力系列による最尤判定法と、
2デイジツトの判定帰還法とを組合わせ復調方法
は、従来の2ビツト積分による復調方法とほぼ同
等の性能を得ることがわかる。 また、拡張アドレス入力Bの他の用途として
は、拡張アドレス入力Bによつて基準系列のダイ
ナミツクレンジをパラメータとして指定し、指定
されたダイナミツクレンジにおける尤度関数に基
づいてテーブルROM4の書き込みを行う方法が
ある。この場合、入力信号のダイナミツクレンジ
を別の手段を用いて計測し、その結果を拡張アド
レス入力Bの値に反映することによつて、入力信
号のダイナミツクレンジの変化に適応する復調装
置を構成することが可能となる。 上述の用途について具体的に説明する。 第2図,第3図に示したアイ開口点レベル〜
のダイナミツクレンジは、元来固定的なもので
あるが、実現するハードウエアの不具合により温
度変化や経年変化が生ずることがある。この一例
を第7図に示す。この図に示したように、ダイナ
ミツクレンジaからダイナミツクレンジbへの変
化が生じた場合、正しい復調動作が期待できなく
なるのは明らかである。この場合、第8図に示す
ように、別途設備するダイナミツクレンジ測定回
路によりアイパターンのサンプル値斯Aiからダイ
ナミツクレンジを測定し、その結果(例えばダイ
ナミツクレンジの中心レベルと幅、もしくは最大
値と最小値)を拡張アドレスBとしてテーブル
ROM4に供給する。この場合テーブルROM4
には、上記拡張アドレスBがパラメータとして指
定するダイナミツクレンジに対応した尤度関数に
基づいて予め計算された復調デイジツトが書き込
まれているものとする。このように構成すること
により、入力信号のダイナミツクレンジの変化に
適応する復調装置を構成することができる。(発
明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
シンボル間干渉の予備知識を用いた最尤判定法を
用いるため、シンボル間干渉特性上の制約が少な
い。また最尤判定法のための尤度関数の計算結果
を予めROMテーブルに記憶させてあるので、リ
アルタイムの計算処理が不要となり高速処理が可
能である。またこれを実現するにあたり、近年の
半導体メモリの高集積化を考慮すると小形、低消
費電力化が容易である等々その効果は極めて大き
い。 さらにその応用しては、判定帰還法と最尤判定
法とを併用した復調装置への拡張応用や、入力信
号のダイナミツクレンジの変化に対する適応化
等、汎用性にすぐれている等の利点がある。
[Table] Further, FIG. 6 shows waveform examples (broken lines) after narrow band limitation for all 2 3 =8 combinations (thick solid lines) of X i-1 , X i , and X i+1 . In this example, it can be seen that the level of the eye opening point of X i has six values of ~. Although this example deals with an example of 6 values of ~, the number of multi-value levels at the eye opening point, where the sections of symbols that interfere with each other are generally determined by the cutoff frequency of the narrowband limiting filter, also differs. . Now, the number of samples L in the configuration of Fig. 1,
Assuming that the values of M and N are L=M=1, N=2, and the period τ of the sampling timing signal CLK is the same as the period T of the received symbol timing RT, N+1=
Three input series A i+1 , A i , A i-1 are stored in table ROM
Consider an example in which address number 4 is input. At this time, all sets of N+1=3 reference sequences X i+1 , X i , X i-1 are obtained using each sample value of the eye opening point in FIG. It will look like Figure 3. Figure 3 A, B, C, and D show time (i-2) τ,
The set (x i-2 , x i-1 ) of the transmitted digit values x i-2 and x i-1 at ( i-1)τ are (“1”, “1 ”) and (“1
”,
8 sets of reference sequences X i+1 , X i , X i-1 corresponding to the cases where The cases where the digit value X i at time iτ is "1" and "0" are respectively represented by a solid line and a ● mark, and a broken line and a Γ mark.
In the figure, ●○ indicates overlap between Γ and ●. Therefore, the total 32 shown in Figure 3 A, B, C, and D
A set of reference sequences and any one input sequence A i+1 , A i ,
The reference series X i+1 , X i , X i-1 , and if the i-th series value X i belongs to one of , , then x i
= “0”, , if it belongs to any of x i
="1" and write this value to the corresponding address in the table ROM4. With the above configuration, each time a set of input sequences A i+1 , A i , A i-1 is obtained, A i
The estimated value x i of the digit value corresponding to It is easy to see that by extracting this using , the demodulated digit output x i for each input symbol can be obtained. The basis for dividing into the four cases shown in FIG. 3 will be explained. Figure 3 shows the level values at the eye opening points of each of X i- 1 , X i , and X i+1 for all combinations (eight ways) of the reference series X i-1 , X i , and X i+1. FIG. 2 is an explanatory diagram expressing the series in a dendritic form. The number of branches at X i+1 is X i-1
The value of X i-2 immediately before one symbol and the value immediately after one symbol (say X i+2 ) from X i+ 1 (2 of “0” and “1”)
Due to the influence of X i-2 , X i-1 ,
All combinations of 5 bits of X i+1 and X i+2 (2 5 =
32 ways). Figure 3 shows the set of X i-2 and X i-1 (X i-2 ,
X i-1 ) = (“0”, “1”), (“1”, “1”), (
“1”,
(“0”), (“0”, “0”), and this grouping is also used to explain one usage example of extended address input B described below. are doing. In other words, when the values of the past two bits of X i-2 and X i-1 are determined, the set of values of the eye opening point of X i is as shown above.
Figure 3 A, B, specified by the set of X i-2 , X i-1 ,
It can be seen that this is a set in any one of the four groups C and D. Next, the operation of an example in which extended address input B is applied will be explained. FIG. 4 shows the demodulator 10 of FIG. 1 according to the present invention.
This is an application example in which the maximum likelihood judgment method and the decision attribution method are used in combination. 11-1~ in Figure 4
11-l is l one-digit shift registers having a function of shifting the demodulated digit output x i from the demodulator 10 by one symbol time T in accordance with the input symbol timing signal RT;
The l outputs x i-1 , x i-2 , x il of ~11-l are l digits demodulated before x i and are fed back to the extended address input B of the demodulator 10. be done. If this configuration is applied to the data transmission path having the eye pattern shown in Figure 2, for example, if l = 2, the extended address input B is configured with two digits (x i-2 , x i-1 ). , then the set of reference sequences responsive to the value of one extended address input B is
Any one of the four groups A, B, C, D in Figure 3
It can be seen that the target is narrowed down to a group, that is, eight series. From this, the demodulated digit output i is the table specified by extended address input B
Input series of memory block of ROM4 A i+1 , A i ,
It is clear that if the configuration is configured to write to the memory location specified by A i-1 , the demodulated digit output that combines the maximum likelihood judgment method and the feedback judgment method can be output to the outside using the input symbol timing signal RT. It is. Figure 5 is a diagram showing the characteristics of the average bit error rate when applied to a GMSK mobile communication line under general Rayleaf aging, where the horizontal axis is the logarithm of the signal-to-noise power ratio (dB), The vertical axis is the average bit error rate. The solid line shows the measured value in the case of demodulation based on the configuration of the present invention shown in FIG. 4, and the broken line shows the measured value in the case of demodulation by 2-bit integration, which is a conventionally known method. Here, the conditions in the embodiment of the present invention are based on the eye pattern shown in FIG. 2 as a baseband signal, and the structural parameters T, τ, L, M, N and l for each T=
By setting τ, L=1, M=0, N=1, and l=2, the maximum likelihood judgment method with N+1=2 input sequences and the decision feedback method with l=2 digits can be combined. This is a combined demodulation method. As is clear from FIG. 5, the maximum likelihood determination method using two input sequences using the demodulator according to the present invention,
It can be seen that the demodulation method in combination with the 2-digit decision feedback method achieves almost the same performance as the conventional demodulation method using 2-bit integration. Another use of the extended address input B is to specify the dynamic range of the reference series as a parameter using the extended address input B, and write to the table ROM4 based on the likelihood function in the specified dynamic range. There is a way to do it. In this case, the demodulator measures the dynamic range of the input signal using another means and reflects the result in the value of extended address input B, thereby adapting to changes in the dynamic range of the input signal. It becomes possible to configure. The above-mentioned uses will be specifically explained. Eye opening point level shown in Figures 2 and 3~
Dynamic cleansing is originally fixed, but temperature changes and changes over time may occur due to malfunctions in the hardware that implements it. An example of this is shown in FIG. As shown in this figure, when a change occurs from dynamic range a to dynamic range b, it is clear that correct demodulation operation cannot be expected. In this case, as shown in Fig. 8, the dynamic range is measured from the eye pattern sample value Ai using a dynamic range measurement circuit installed separately, and the result (for example, the center level and width of the dynamic range, or Maximum value and minimum value) as extended address B in the table
Supply to ROM4. In this case table ROM4
It is assumed that a demodulation digit previously calculated based on a likelihood function corresponding to the dynamic range specified by the extension address B as a parameter is written in . With this configuration, it is possible to configure a demodulator that adapts to changes in the dynamic range of the input signal. (Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention,
Since a maximum likelihood determination method using prior knowledge of inter-symbol interference is used, there are fewer restrictions on inter-symbol interference characteristics. Furthermore, since the calculation results of the likelihood function for the maximum likelihood judgment method are stored in the ROM table in advance, real-time calculation processing is not necessary, and high-speed processing is possible. Furthermore, in realizing this, considering the recent increase in the degree of integration of semiconductor memories, the effects of miniaturization and reduction in power consumption are extremely large. Furthermore, its application has advantages such as excellent versatility, such as expanded application to demodulators that combine the decision feedback method and maximum likelihood method, and adaptation to changes in the dynamic range of the input signal. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による狭帯域データ信号の復調
装置の一構成例を示すブロツク図、第2図は狭帯
域データ信号入力の一例のアイパターンと入力シ
ンボルタイミング信号RTの波形例図、第3図は
狭帯域データ信号入力の一例の基準系列の樹枝状
表現による説明図、第4図は第1図の構成を用い
て最尤判定法と帰還判定法を組合わせる場合の一
構成例を示すブロツク図、第5図は第1図および
第4図の構成のパラメータτ=T,L=1,M=
0,N=1,l=2のときの平均ビツト誤り率の
実測特性図である。第6図はXi-1,Xi,Xi+1の全
ての組合せパターン(太い実線)に対する狭帯域
制限後の波形例(破線)を示す波形図、第7図は
ダイナミツクレンジの変化を示す説明図、第8図
はダイナミツクレンジ測定回路の説明図である。 1……タイミング抽出回路、2……A/D変換
器、3−1,3−M,3−N……並列情報シフト
レジスタ、4……テーブルROM、a……狭帯域
データ信号入力、RT……入力シンボルタイミン
グ信号、CLK……サンプリングタイミング信号、
Ai+M,Ai+M-1,Ai,Ai-L……入力系列、B……拡
張アドレス入力、xi……復調デイジツト出力、1
0……第1図の復調装置、11−1〜11−l…
…1デイジツトシフトレジスタ。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a demodulating device for a narrowband data signal according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of the eye pattern of an example of narrowband data signal input and the waveform of the input symbol timing signal RT, and FIG. The figure is an explanatory diagram using a dendritic representation of a reference sequence for an example of inputting a narrowband data signal, and FIG. 4 shows an example of a configuration in which the maximum likelihood judgment method and the feedback judgment method are combined using the configuration shown in FIG. 1. The block diagram, FIG. 5, shows the parameters τ=T, L=1, M= of the configuration of FIGS. 1 and 4.
0, N=1, and l=2 are actually measured characteristics of the average bit error rate. Figure 6 is a waveform diagram showing waveform examples (dashed lines) after narrow band limitation for all combination patterns of X i-1 , X i , and X i+1 (thick solid lines), and Figure 7 is a waveform diagram showing changes in dynamic range. FIG. 8 is an explanatory diagram of the dynamic range measuring circuit. 1... Timing extraction circuit, 2... A/D converter, 3-1, 3-M, 3-N... Parallel information shift register, 4... Table ROM, a... Narrowband data signal input, RT ...Input symbol timing signal, CLK...Sampling timing signal,
A i+M , A i+M-1 , A i , A iL ... Input series, B ... Extended address input, x i ... Demodulated digit output, 1
0... Demodulator of FIG. 1, 11-1 to 11-l...
...1 digit shift register.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シンボルレート1/Tに同期する周期Tの入
力シンボルタイミングとTまたはTの整数分の1
の周期τを有するサンプリングタイミングとを入
力信号から抽出するタイミング抽出回路と、 前記サンプリングタイミングに同期して前記入
力信号を逐次デイジタル値の入力系列に変換する
A/D変換器と、 該A/D変換器に縦続接続され前記サンプリン
グタイミングに従つて前記入力系列をシフトする
N段構成の並列情報シフトレジスタと、 前記A/D変換器および前記N段構成の並列情
報シフトレジスタの各段から得られる(N+1)
個の入力系列をアドレスとして受けとり予め記憶
された復調デイジツトが読み出されるテーブル
ROMとから構成され、 該テーブルROMには、前記(N+1)個の入
力系列が指示するメモリ位置に、該(N+1)個
の入力系列に対して、該入力系列と雑音がない場
合に期待される狭帯域データ信号入力の(N+
1)個のサンプル系列の全ての組み合わせとの間
での自乗誤差関数もしくは相関関数からなる尤度
関数に基づいて計算される尤度値が最大となる
(N+1)個のサンプル系列を選択し該サンプル
系列に対応する送信デイジツト系列の復調対象と
なる系列位置のデイジツトが前記読み出される復
調デイジツトとして予め書き込まれていることを
特徴とする狭帯域データ信号の復調装置。 2 請求項1のテーブルROMを構成するにあた
つて、過去の復調デイジツト系列を拡張アドレス
として前記テーブルROMに供給し、該拡張アド
レスが指定する該テーブルROM上のメモリブロ
ツクに、前記入力系列と、雑音がない場合に期待
される狭帯域データ信号の(N+1)個のサンプ
ル系列の組み合わせのうち過去の系列が前記過去
の復調デイジツト系列と一致する組との間の自乗
誤差関数もしくは相関関数からなる尤度関数に基
づいて計算される尤度値が最大となる(N+1)
個のサンプル系列を選択し該サンプル系列に対応
する送信デイジツト系列の復調対象となる系列位
置のデイジツトが前記読み出される復調デイジツ
トとして予め書き込まれていることを特徴とする
請求項1記載の狭帯域データ信号の復調装置。 3 請求項1のテーブルROMを構成するにあた
つて、入力系列の複数のサンプル値を観測するこ
とにより得られる入力系列のダイナミツクレンジ
の情報を拡張アドレスとして前記テーブルROM
に供給し、該拡張アドレスが指定する該テーブル
ROM上のメモリブロツクに、該入力系列と雑音
がない場合に期待される該入力系列のダイナミツ
クレンジにおける狭帯域データ信号入力の(N+
1)個のサンプル系列の全ての組み合わせとの間
での自乗誤差関数もしくは相関関数からなる尤度
関数に基づいて計算される尤度値が最大となる
(N+1)個のサンプル系列に選択し該サンプル
系列に対応する送信デイジツト系列の復調対象と
なる系列位置のデイジツトが前記読み出される復
調デイジツトとして予め書き込まれていることを
特徴とする請求項1記載の狭帯域データ信号の復
調装置。
[Claims] 1. Input symbol timing with period T synchronized to symbol rate 1/T and T or an integer fraction of T
a timing extraction circuit that extracts a sampling timing having a period τ from an input signal; an A/D converter that sequentially converts the input signal into an input series of digital values in synchronization with the sampling timing; an N-stage parallel information shift register that is cascade-connected to the converter and shifts the input sequence according to the sampling timing; and information obtained from each stage of the A/D converter and the N-stage parallel information shift register. (N+1)
A table from which pre-stored demodulation digits are read by receiving input series as addresses.
The table ROM contains, in the memory locations indicated by the (N+1) input sequences, the information expected for the (N+1) input sequences when there is no noise between the input sequence and the input sequence. narrowband data signal input (N+
1) Select (N+1) sample sequences that have the maximum likelihood value calculated based on a likelihood function consisting of a squared error function or a correlation function between all combinations of sample sequences. A demodulating device for a narrowband data signal, characterized in that a digit at a sequence position to be demodulated in a transmission digit sequence corresponding to a sample sequence is written in advance as the demodulation digit to be read out. 2. When configuring the table ROM of claim 1, the past demodulated digit series is supplied to the table ROM as an extension address, and the memory block on the table ROM specified by the extension address is stored with the input series. , from the squared error function or correlation function between the set of (N+1) sample sequences of the narrowband data signal expected in the absence of noise, whose past sequence matches the past demodulated digit sequence. The likelihood value calculated based on the likelihood function becomes the maximum (N+1)
2. The narrowband data according to claim 1, wherein a digit at a sequence position to be demodulated for a transmitted digit sequence corresponding to the selected sample sequence is written in advance as the demodulated digit to be read out. Signal demodulator. 3. When configuring the table ROM according to claim 1, information on the dynamic range of the input series obtained by observing a plurality of sample values of the input series is used as an extended address to configure the table ROM.
and the table specified by the extended address.
The memory block on the ROM stores the input sequence (N+
1) Select (N+1) sample sequences that have the maximum likelihood value calculated based on a likelihood function consisting of a squared error function or a correlation function between all combinations of sample sequences. 2. The narrowband data signal demodulation apparatus according to claim 1, wherein a digit at a sequence position to be demodulated in a transmission digit sequence corresponding to a sample sequence is written in advance as the demodulation digit to be read out.
JP5624488A 1988-03-11 1988-03-11 Demodulator for narrow band data signal Granted JPH01231462A (en)

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