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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein paralleles FIR-Filter und einen
dieses Filter verwendenden Demodulator zum Demodulieren eines quadraturmodulierten
Eingangssignals und insbesondere einen Demodulator, der eine Technik
zur Verarbeitung digitaler Signale verwendet.
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Mit
dem schnellen Fortschritt der LSI-Technologie wurde versucht, die
Technologie der Verarbeitung digitaler Signale auf Demodulatoren
auf dem Gebiet eines Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssystems mit einer Modulationsgeschwindigkeit von
beispielsweise 10 MHz anzuwenden. Der die Technologie zur Verarbeitung
digitaler Signale anwendende Demodulator (nachstehend als ein Digitaldemodulator
bezeichnet) weist eine Anzahl von Vorteilen gegenüber einem
aus Analogschaltungen gebildeten Demodulator auf. Beispielsweise
weist der Digitaldemodulator keine Variationen der Temperatur und
der Feuchtigkeit im Laufe der Zeit auf und erreicht demgemäß eine stabile
Funktionsweise. Der Digitaldemodulator kann auch in Form eines LSIs hergestellt
werden. Weiterhin erfordert der Digitaldemodulator keine Einstellungen,
wobei er jedoch das einfache Ändern
seiner Spezifikationen ermöglicht.
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Um
durch die Verwendung der Technologie zur Verarbeitung digitaler
Signale die Hauptfunktionen des Demodulators, einschließlich eines Roll-off-Filters,
zu verwirklichen, muss die Abtastrate mit dem Abtasttheorem übereinstimmen.
Nach dem Theorem muss die Abtastfrequenz mehr als das Zweifache
der maximalen Frequenzkomponente eines Signals betragen. Das heißt, dass
die Abtastrate 20 MHz oder mehr betragen muss, falls die Modulationsgeschwindigkeit
10 MHz ist. Ähnlich
und falls die Modulationsgeschwindigkeit 20 MHz ist, muss die Abtastrate
40 MHz oder mehr betragen.
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Um
zu ermöglichen,
dass die Digitaldemodulation mit der gleichen Geschwindigkeit wie
diese Abtastrate ausgeführt
wird, muss der Digitaldemodulator aus sehr schnellen Bauelementen
aufgebaut werden und auch eine Pipeline-Verarbeitung ausführen.
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Wenn
die Abtastrate jedoch, einhergehend mit einer Erhöhung der
Modulationsgeschwindigkeit, weiter erhöht wird, ist die Arbeitsgeschwindigkeit
der Bauelemente möglicherweise
nicht in der Lage, mit der erhöhten
Abtastrate Schritt zu halten. Falls die Modulationsgeschwindigkeit
beispielsweise 50 MHz übersteigt,
ist das Verwirklichen solcher Bauelemente mit der gegenwärtigen Technologie
sehr schwierig.
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Weiterhin
nimmt auch die Anzahl der Pipeline-Stufen zu, wenn die Abtastrate
zunimmt. Dies bedeutet eine Erhöhung
der "Verzögerung" bei der Pipeline-Verarbeitung.
Eine erhöhte
Verzögerung vergrößert unvermeidlich
den Umfang der Schaltung und führt
zur Beeinträchtigung
der Rückkopplungs-Steuereigenschaften,
insbesondere der Eigenschaften der Trägerwellen-Reproduktionsschleife.
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In
EP-A-0 684 718 und EP-A-0 580 924 sind Digitaldemodulatoren offenbart,
welche den technologischen Hintergrund darstellen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems
darin, ein paralleles FIR-Filter und einen dieses verwendenden Digitaldemodulator
bereitzustellen, der auf Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssysteme
angewendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der
Ansprüche
gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die vorstehend erwähnten
Probleme durch Ausführen
einer Seriell-Parallel-Wandlung (S/P-Wandlung) an einem A/D-gewandelten
Signal, um die Demodulationsgeschwindigkeit gleich der Modulationsgeschwindigkeit zu
machen. Zusätzlich
richtet die vorliegende Erfindung verschiedene Komponenten, die
die digitale Demodulationsverarbeitung ausführen, so ein, dass sie eine
Parallelverarbeitung ausführen
können.
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Beispielsweise
können
das erste und das zweite parallele FIR-Filter des erfindungsgemäßen Demodulators
in einem Fall, in dem die A/D-Wandlung beim Zweifachen der Modulationsgeschwindigkeit
ausgeführt
wird, beliebige der ersten bis dritten parallelen FIR-Filter nach
Anspruch 1, 2 oder 3 aufweisen. Die ersten bis dritten parallelen
FIR-Filter sind dafür
geeignet, als ein paralleles Roll-off-Filter zu arbeiten, das, ansprechend
auf ein Paar eines ungeradzahligen Datensignals und eines geradzahligen Datensignals,
die durch S/P-Wandlung des seriellen Datensignals erhalten wurden,
ein Paar eines gefilterten ungeradzahligen Datensignals und eines
gefilterten geradzahligen Datensignals ausgibt.
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Die
Erfindung wird weiter mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Es
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines schematischen Aufbaus eines Demodulators gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm eines Beispiels eines in 1 dargestellten
parallelen FIR-Filters,
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3 ein
Blockdiagramm eines Beispiels eines in 1 dargestellten
parallelen EPS,
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4 ein
Blockdiagramm eines Beispiels eines LPF in der in 1 dargestellten
Trägerwellen-Reproduktionsschleife,
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5 ein
Blockdiagramm eines Beispiels eines in 1 dargestellten
NCOs,
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6 ein
Blockdiagramm eines Beispiels eines in 1 dargestellten
Taktphasendetektors,
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7 ein
Diagramm, das zum Erklären
einer Phasendetektion in einem in 6 dargestellten Taktphasendetektor
verwendet wird,
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8 ein
Blockdiagramm, in dem ein Demodulator zum Vergleich dargestellt
ist, in dem die Demodulation beim Zweifachen der Modulationsgeschwindigkeit
ausgeführt
wird,
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9 ein
Diagramm, in dem ein Aufbau des in 8 dargestellten
FIR-Filters dargestellt ist,
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10 ein
Diagramm, in dem ein Aufbau des in 8 dargestellten
EPS dargestellt ist,
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11 ein
Diagramm, in dem ein Aufbau des in 8 dargestellten
NCOs dargestellt ist,
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12 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen Daten, die in einer Verzögerungsstufe
(F/F) gespeichert sind, die im NCO aus den 5 und 11 enthalten
ist,
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13 ein
Diagramm, in dem ein Aufbau des in 8 dargestellten
Taktphasendetektors dargestellt ist,
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14 ein
Blockdiagramm eines anderen Beispiels des in 1 dargestellten
parallelen FIR-Filters,
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15 ein
Blockdiagramm eines weiteren Beispiels des in 1 dargestellten
parallelen FIR-Filters,
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16 ein
Blockdiagramm eines Beispiels des parallelen FIR-Filters in dem
Fall, in dem die Abtastrate das Vierfache der Modulationsgeschwindigkeit
ist,
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17 ein
Diagramm einer Variation des in 16 dargestellten
parallelen FIR-Filters,
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18 ein
Blockdiagramm, in dem ein schematischer Aufbau eines Demodulators
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist,
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19 ein
Diagramm eines Beispiels eines in 18 dargestellten
Quadraturdetektors und
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20 ein
Blockdiagramm, in dem ein schematischer Aufbau eines Demodulators
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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Wie
in 1 dargestellt ist, verwendet der Demodulator gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein halbsynchrones Detektionssystem.
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Wenn
ein quadraturmoduliertes IF-Signal empfangen wird, führt der
erläuterte
Demodulator zuerst in analoger Weise eine Quadraturdetektion aus. Das
IF-Signal wird in zwei Signale zerlegt. Eines der zwei zerlegten
Signale wird in einem Mischer 11 mit einem Lo-Signal multipliziert,
das von einem Lokaloszillator 12 ausgegeben wird und eine
Frequenz fc' aufweist,
die im Wesentlichen gleich der Trägerfrequenz fc ist. Das multiplizierte
Signal wird dann einem Tiefpassfilter 21 zugeführt. Das
andere der zerlegten Signale wird in einem Mischer 10 mit
einem Signal multipliziert, das durch Verschieben der Phase des
vom Lokaloszillator 12 ausgegebenen Lo-Signals um π/2 erhalten
wird. Das multiplizierte Signal wird dann zu einem Tiefpassfilter 20 übertragen.
Die von den Tiefpassfiltern 20, 21 gefilterten
Signale sind Basisband(BB)-Signale, die zueinander orthogonal sind.
Diese Signalkanäle
werden als P-Kanal bzw. als Q-Kanal bezeichnet. Sie werden auch
als I-Komponente und Q-Komponente oder Realkomponente und Imaginärkomponente
bezeichnet.
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Die
Frequenz fc' ist
eine vorhergesagte Trägerfrequenz,
und die Frequenz fc und die Frequenz fc' sind streng genommen nicht gleich.
Daher enthält die
Ausgabe der analogen Quadraturdetektion eine Phasendrehung, die
der Differenz zwischen diesen Frequenzen entspricht.
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Ansprechend
auf die quadraturdetektierten Signale des P-Kanals und des Q-Kanals, führen A/D-Wandler 30, 31 die
A/D-Wandlung aus,
und sie geben serielle Signale aus, die jeweils aus mehreren Bits
zusammengesetzt sind.
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Zur
Bildung des Roll-off-Filters durch die Verwendung digitaler Signalverarbeitungsschaltungen werden
die Frequenzen der den A/D-Wandlern 30, 31 zugeführten Abtasttakte
so festgelegt, dass sie mit dem Abtasttheorem übereinstimmen. Gemäß dieser Ausführungsform
beträgt
die Abtastrate das Zweifache der Modulationsgeschwindigkeit fs.
Falls die Modulationsgeschwindigkeit fs, angesichts der durch die Spezifikation
der Schaltung bestimmten Arbeitsgeschwindigkeit, verhältnismäßig niedrig
ist, kann die Abtastrate 4fs oder 8fs betragen.
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Ein
S/P-Wandler 40 empfängt
das vom A/D-Wandler 30 ausgegebene serielle P-Kanal-Signal
und führt
an dem Signal die S/P-Wandlung mit einem Datenverhältnis von
1:2 aus, um ein Paar von ungeradzahligen und geradzahligen P-Kanal-Datensignalen
auszugeben. Beispielsweise werden aufeinander folgende serielle
Datenbits Dn (n = 1, 2, 3, ...) in ungeradzahlige
Datenbits D2n-1 und geradzahlige Datenbits
D2n zerlegt. Diese ungeradzahligen Datensignale
und geradzahligen Datensignale haben die gleichen Signalraten wie
die Modulationsgeschwindigkeit fs. Ähnlich gibt ein S/P-Wandler 41 ein
Paar ungeradzahliger und geradzahliger Q-Kanal-Datensignale aus.
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Ein
paralleles FIR-Filter 50 dient als ein Roll-off-Filter und filtert
parallel die ungeradzahligen und geradzahligen P-Kanal-Datensignale,
um die gefilterten ungeradzahligen und geradzahligen P-Kanal-Datensignale
auszugeben. Ein paralleles FIR-Filter 51 führt in ähnlicher
Weise den Filtervorgang an den ungeradzahligen und geradzahligen
Q-Kanal-Datensignalen
aus und gibt die gefilterten ungeradzahligen und geradzahligen Q-Kanal-Datensignale
aus.
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Mit
Bezug auf 2 sei bemerkt, dass ein Beispiel
des parallelen FIR-Filters 50 erste bis sechste Verzögerungsschaltungen 101–106,
erste bis zehnte Multiplizierer 201–210 mit definierten
ersten bis zehnten Multiplikationskoeffizienten C und erste bis
sechste Addierer 301–306 aufweist.
Die ersten bis sechsten Verzögerungsschaltungen 101–106 haben
als Verzögerungszeit
eine Zeit (T = 1/fs), die dem Kehrwert der Modulationsgeschwindigkeit
fs gleicht.
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Damit
das parallele FIR-Filter 50 als das Roll-off-Filter arbeitet,
sind die Multiplikationskoeffizienten gleich diskreten Impulsantwortwerten
des Filters. Detailliert ausgedrückt,
sind die Multiplikationskoeffizienten des ersten, des fünften, des
sechsten und des zehnten Multiplizierers gleich (C – 2 = C
+ 2) und sind die Multiplikationskoeffizienten des zweiten, des
vierten, des siebten und des neunten Multiplizierers gleich (C – 1 = C
+ 1). Die Multiplikationskoeffizienten des dritten und des achten
Multiplizie rers sind gleich (CO). Gemäß dieser Ausführungsform
hat das parallele FIR-Filter 51 die gleiche Konfiguration
und Arbeitsweise wie das parallele FIR-Filter 50.
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Weiterhin
empfangen, detailliert ausgedrückt,
die erste Verzögerungsschaltung 101 und
die vierte Verzögerungsschaltung 104 das
ungeradzahlige Datensignal D2n-1 bzw. das
geradzahlige Datensignal D2n. Die zweite
Verzögerungsschaltung 102 und die
fünfte
Verzögerungsschaltung 105 empfangen Ausgaben
der ersten Verzögerungsschaltung 101 bzw.
der vierten Verzögerungsschaltung 104.
Die dritte Verzögerungsschaltung 103 und
die sechste Verzögerungsschaltung 106 empfangen
Ausgaben der zweiten Verzögerungsschaltung 102 bzw.
der fünften
Verzögerungsschaltung 105.
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Der
erste Multiplizierer 201 und der zweite Multiplizierer 202 empfangen
eine Ausgabe von der ersten Verzögerungsschaltung 101.
Der dritte Multiplizierer 203 und der vierte Multiplizierer 204 empfangen
eine Ausgabe von der zweiten Verzögerungsschaltung 102.
Der fünfte
Multiplizierer 205 empfängt eine
Ausgabe von der dritten Verzögerungsschaltung 103.
Der sechste Multiplizierer 206 empfängt eine Ausgabe von der vierten
Verzögerungsschaltung 104.
Der siebte Multiplizierer 207 und der achte Multiplizierer 208 empfangen
eine Ausgabe von der fünften
Verzögerungsschaltung 105.
Der neunte Multiplizierer 209 und der zehnte Multiplizierer 210 empfangen
eine Ausgabe von der sechsten Verzögerungsschaltung 106.
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Der
erste Addierer 301 empfängt
Ausgaben vom ersten, vom dritten und vom fünften Multiplizierer 201, 203, 205.
Der zweite Addierer 302 empfängt Ausgaben vom zweiten Multiplizierer 202 und
vom vierten Multiplizierer 204. Der dritte Addierer 303 empfängt Ausgaben
vom sechsten, achten und zehnten Multiplizierer 206, 208, 210.
Der vierte Addierer 304 empfängt eine Ausgabe vom siebten
Multiplizierer 207 und vom neunten Multiplizierer 209. Der
fünfte
Addierer 305 empfängt
Ausgaben vom ersten Addierer 301 und vom vierten Addierer 304 und
erzeugt als eine Ausgabe ein gefiltertes ungeradzahliges Datensignal.
Der sechste Addierer 306 empfängt Ausgaben vom zweiten Addierer 302 und vom
dritten Addierer 303 und erzeugt als eine Ausgabe ein gefiltertes
geradzahliges Datensignal.
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Mit
anderen Worten haben die Schaltungen, welche die ungeradzahligen
Datensignale und die geradzahligen Datensignale verarbeiten, jeweils
fünf Abgriffe 201–205, 206–210.
Die fünf
Abgriffe 201–205 sind
in eine Gruppe erster, dritter und fünfter Abgriffe 201, 203, 205 und
in eine Gruppe zweiter und vierter Abgriffe 202, 204 unterteilt.
Jede Gruppe ist so eingerichtet, dass die Intervalle ihrer Abgriffe zwei
sind. Ähnlich
sind die Abgriffe 206–210 in
eine Gruppe sechster, achter und zehnter Abgriffe 206, 208, 210 und
in eine Gruppe siebter und neunter Abgriffe 207, 209 unterteilt.
Die Abgriffsausgaben jeder Gruppe werden durch die entsprechenden
Addierer 301, 302, 303, 304 summiert.
Kombinationen der Abgriffsgruppen, die den ungeradzahligen Datensignalen
entsprechen, und der Abgriffsgruppen, die den geradzahligen Datensignalen
entsprechen, werden so ausgewählt,
dass die jeweiligen Abgriffe nicht zur selben Kombination gehören, und
die Summationsergebnisse werden in jeder ausgewählten Kombination weiter aufsummiert.
Wenn daher der Addierer 305 berechnete Ergebnisse für D1–D5 ausgibt, gibt der Addierer 306 berechnete
Ergebnisse für
D2–D6 aus. Das heißt, dass das parallele FIR-Filter
durch die Berechnung mit der Geschwindigkeit fs Ausgaben erzeugt,
die fünf
aufeinander folgenden eingegebenen Datenbits Dj,
Dj+1, Dj+2, Dj+3, Dj+4 (j ist
eine ganze Zahl) entsprechen.
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Wiederum
mit Bezug auf 1 sei bemerkt, dass ein paralleler
EPS (Endlosphasenschieber – "Endless Phase Shifter") 60, ein
Phasendetektor für die
Trägerwelle 61,
ein Schleifenfilter 62 und der NCO (numerisch gesteuerter
Oszillator – "Numerical Controlled
Oscillator") 63 eine
Trägerwellen-Regenerationsschleife
bilden. Unter ihnen erzeugen der Phasendetektor für die Trägerwelle 61,
das Schleifenfilter 62 und der NCO 63 ein Fehlersignal,
das einen Phasenfehler für
die Trägerwelle
darstellt.
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Genauer
gesagt, empfängt
der parallele EPS 60 ein Paar gefilterter ungeradzahliger
und geradzahliger P-Kanal-Datensignale und ein Paar gefilterter
ungeradzahliger und geradzahliger Q-Kanal-Datensignale, führt die
Phasenverschiebung unter Verwendung des Fehlersignals aus und gibt
erste bis vierte phasenverschobene Signale aus. Das erste und das
zweite phasenverschobene Signal entsprechen den gefilterten ungeradzahligen
und geradzahligen P-Kanal-Datensignalen. Das dritte und das vierte
phasenverschobene Signal entsprechen den gefilterten ungeradzahligen
und geradzahligen Q-Kanal-Datensignalen.
Der parallele EPS 60 entfernt auf diese Weise bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit, die
der Modulationsgeschwindigkeit fs gleicht, die bei der analogen
Quadraturdetektion verbleibende Phasenverschiebung (Phasendrehung).
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Mit
Bezug auf 3 sei bemerkt, dass der parallele
EPS 60 zwei komplexe Multiplizierer für das ungeradzahlige Datensignal
(D2n-1) und für das geradzahlige Datensignal
(D2n) aufweist. Die zwei komplexen Multiplizierer
entsprechen dem ungeradzahligen Datensignal (D2n-1)
bzw. dem geradzahligen Datensignal (D2n).
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Der
komplexe Multiplizierer, der das ungeradzahlige Datensignal (D2n-1) verarbeitet, weist Multiplizierer 211–214,
einen Subtrahierer 311 und einen Addierer 312 auf
und entfernt die Phasenverschiebung unter Verwendung eines ersten
vom NCO 63 eingegebenen digitalen Trägerwellensignals CARR1 als
ein Fehlersignal, das dem ungeradzahligen Datensignal (D2n-1) gleicht.
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Genauer
gesagt, multipliziert der Multiplizierer 211 das ungeradzahlige
P-Kanal-Datensignal mit einer Cosinuskomponente des ersten digitalen
Trägerwellensignals
CARR1. Der Multiplizierer 213 multipliziert das ungeradzahlige
Q-Kanal-Datensignal mit
einer Sinuskomponente des ersten digitalen Trägerwellensignals CARR1. Der
Subtrahierer 311 subtrahiert die Ausgabe des Multiplizierers 213 von
der Ausgabe des Multiplizierers 211 und gibt ein ungeradzahliges
P-Kanal-Datensignal
aus, in dem die Phasendrehung entfernt ist. Ähnlich multipliziert der Multiplizierer 214 das
ungeradzahlige Q-Kanal-Datensignal mit einer Cosinuskomponente des
ersten digitalen Trägerwellensignals
CARR1. Der Multiplizierer 212 multipliziert das ungeradzahlige
P-Kanal-Datensignal mit einer Sinuskomponente des ersten digitalen
Trägerwellensignals
CARR1. Der Addierer 312 addiert die Ausgabe des Multiplizierers 214 und
die Ausgabe des Multiplizierers 212 und gibt das ungeradzahlige
Q-Kanal-Datensignal aus, in dem die Phasendrehung entfernt ist.
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Der
komplexe Multiplizierer, der das geradzahlige Datensignal (D2n) verarbeitet, weist Multiplizierer 215–218,
einen Subtrahierer 313 und einen Addierer 314 auf
und entfernt die Phasenverschiebung unter Verwendung eines vom NCO 63 eingegebenen
zweiten digitalen Trägerwellensignals
CARR2 als ein Fehlersignal, das dem geradzahligen Datensignal (D2n) entspricht. Seine Arbeitsweise ähnelt derjenigen,
die bei der Verarbeitung des ungeradzahligen Datensignals ausgeführt wird.
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Auf
diese Weise gibt der parallele EPS 60 einen Satz ungeradzahliger
P-Kanal- und Q-Kanal-Datensignale und einen Satz geradzahliger P-Kanal- und
Q-Kanal-Datensignale aus. Von diesen zwei Sätzen paralleler Ausgaben sind
Signale, die zu einer Zeit auftreten, die der Öffnung des Augenmusters entspricht,
die demodulierten P-Kanal- und Q-Kanal-Signale.
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Wiederum
mit Bezug auf 1 sei bemerkt, dass der Trägerphasendetektor 63 die
demodulierten P-Kanal- und Q-Kanal-Signale überwacht,
um Phasenverschiebungen von einem Bezugspunkt zu den demodulierten
Signalen zu erfassen. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Trägerphasendetektors 63 gleicht der
Modulationsgeschwindigkeit fs.
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Die
vom Trägerphasendetektor 63 erfasste Phasenverschiebung
wird durch das Schleifenfilter 62 dem NCO 63 zugeführt.
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Mit
Bezug auf 4 sei bemerkt, dass das dargestellte
Schleifenfilter 62 von einem Typ einer vollständigen Integration
zweiten Grades ist und zwei Multiplizierer 221, 222, zwei
Addierer 321, 322 und eine Verzögerungsstufe 111 aufweist.
Die Multiplizierer 221, 222 multiplizieren die
Ausgabe des Phasendetektors 63 mit Parametern α bzw. β, welche
die Eigenschaften der Schleife bestimmen. Die Ausgabe des Multiplizierers 211 wird
weiterhin durch den Addierer 321 und die Verzögerungsstufe 111 kumulativ addiert.
Das heißt,
dass der Addierer 321 und die Verzögerungsstufe 111 einen
Integrator bilden. Der Addierer 322 addiert die Ausgabe
der Verzögerungsstufe 111 und
die Ausgabe des Multiplizierers 222 und erzeugt dadurch
eine Ausgabe des Schleifenfilters 62. Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit dieses Schleifenfilters gleich
der Modulationsgeschwindigkeit fs.
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Mit
Bezug auf 5 sei bemerkt, dass der NCO 63 Addierer 323, 324,
Verzögerungsstufen 112, 113 und
ROMs 401, 402 aufweist und so eingerichtet ist,
dass er für
eine Parallelverarbeitung geeignet ist. Die Addierer 323, 324 und
die Verzögerungsstufen 112, 113 bilden
zwei kumulative Addierer, so dass eine Ausgabe von einem der kumulativen
Addierer einen Einfluss auf die Ausgabe des anderen hat. Wenngleich
die Ausgabe des Schleifenfilters 62 der Frequenz entspricht,
wird die Ausgabe des Schleifenfilters 62 durch die kumulativen
Addierer integriert und in eine der Phase entsprechende Größe gewandelt.
Die ROMs 120, 121 speichern Sätze der Phase und Daten des
digitalen Trägerwellensignals
CARR1, CARR2, die vorab so berechnet wurden, dass sie den Phasen
entsprechen, und genauer gesagt die Sinus-/Cosinuskomponentendaten,
die den Phasen entsprechen, wobei die Phase und die Daten miteinander
verbunden sind. Tatsächlich
haben die ROMs 120, 121 die gleichen Inhalte.
Wenn die Phasen von den Verzögerungsstufen 112, 113 gegeben
sind, verwenden die ROMs 120, 121 die Phasen als
Adressen und geben die entsprechenden digitalen Trägerwellensignale
CARR1, CARR2 aus. Die digitalen Trägersignale CARR1, CARR2 werden
dem NCO 63 zugeführt,
wie zuvor beschrieben wurde.
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Wiederum
mit Bezug auf 1 sei bemerkt, dass ein Taktphasendetektor 70,
ein Schleifenfilter 71, ein D/A-Wandler 72, ein VCO 73,
A/D-Wandler 30, 31, S/P-Wandler 40, 41,
parallele FIR-Filter 50, 51 und ein paralleler
EPS 60 eine Taktsynchronisationsschleife bilden.
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Mit
Bezug auf 6 sei bemerkt, dass der Taktphasendetektor 70 Verzögerungsstufen 121–124,
Exklusiv-ODER-Gatter 501–504,
ein ODER-Gatter 505 und ein F/F 510 aufweist.
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Unter
diesen dienen die Verzögerungsstufe 121 und
das Exklusiv-ODER-Gatter 501 in erster Linie dazu, eine
Bedingung für
das Erhalten der P-Kanal-Taktphase zu erkennen. Die Verzögerungsstufe 123 und
das Exklusiv-ODER-Gatter 503 dienen in erster Linie dazu,
eine Bedingung für
das Erhalten der Q-Kanal-Taktphase
zu erkennen. Für
den P-Kanal und den Q-Kanal besteht die Bedingung für das Erhalten
der Taktphase darin, dass in drei aufeinander folgenden Datensignalen
das erste Datensignal und das dritte Datensignal entgegengesetzte
Polaritäten
aufweisen. Das heißt,
dass, wenn drei aufeinander folgende Datensignale D1, D2 und D3
sind, die MSBs von D1 und D3 voneinander verschieden sein müssen. Der
dargestellte Taktphasendetektor 70 führt die Beurteilung der Bedingung
anhand der MSBs der ungeradzahligen Datensignale (D2n-1)
aus.
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Die
Verzögerungsstufe 122 und
das Exklusiv-ODER-Gatter 502 dienen in erster Linie dazu,
die P-Kanal-Taktphaseninformationen zusammen mit der Verzögerungsstufe 121 zu
erfassen. Ähnlich
dienen die Verzögerungsstufe 124 und
das Exklusiv-ODER-Gatter 504 in erster Linie dazu, die
Q-Kanal-Taktphaseninformationen
zusammen mit der Verzögerungsstufe 123 zu
erfassen. Genauer gesagt, stellt der Taktphasendetektor 70 für den P-Kanal
oder den Q-Kanal fest, dass die Phase voreilend ist, falls D2 und
D1 die gleichen Polaritäten
aufweisen, und dass die Phase nacheilend ist, falls D2 und D1 verschiedene
Polaritäten
aufweisen, und er erzeugt dann als Phaseninformation das Entscheidungsergebnis.
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Insbesondere
erzeugt das ODER-Gatter 505 im Taktphasendetektor 70 gemäß dieser
Ausführungsform
eine ODER-Verknüpfung
der Ausgaben der Exklusiv-ODER-Gatter 501 und 503 als
Information, die angibt, ob die vorstehend beschriebene Bedingung
erfüllt
ist. Demgemäß ist die
Ausgabe des ODER-Gatters 505 "1 (gültig)", wenn die vorstehend beschriebene
Bedingung entweder für
den P-Kanal oder den Q-Kanal oder für beide erfüllt ist.
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7 zeigt
die Beziehung zwischen den drei aufeinander folgenden Datensignalen
D1–D3
und dem Augenmuster. Die im A/D-Wandler 30 (31)
abgetasteten Datensignale D1–D3
erscheinen in jeder Abtastperiode Ts/2 (= 1/2 fs). Wenn das Signal
dann durch den S/P-Wandler 40 (41) seriell-parallelgewandelt
wird, werden D1 und D2 parallel, und das Intervall zwischen D1 und
D3 bleibt gleichzeitig bei Ts. Falls die Polaritäten von D1 und D3 entgegengesetzt sind,
gibt es irgendwo dazwischen einen Nulldurchgang. Die Taktsteuerung
wird mit den wie vorstehend beschrieben erfassten Phaseninformationen
ausgeführt,
was dazu führt,
dass die D2 zugeordnete Taktphase dem Nulldurchgang entspricht.
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Nur
dann, wenn die Ausgabe des Taktphasendetektors 70 "gültig" angibt, führt das Schleifenfilter 71 die
Filteroperation ansprechend auf die vom F/F 510 ausgegebenen
Phaseninformationen aus. Weil das Schleifenfilter 71 selbst ähnlich dem
Schleifenfilter 62 in der Trägerwellen-Regenerationsschleife arbeitet, weist
es eine in 4 dargestellte Schaltungskonfiguration
auf. Es ist jedoch zu verstehen, dass, weil das Schleifenfilter 71 und
das Schleifenfilter 62 unterschiedliche Schleifeneigenschaften
aufweisen, ihre Koeffizienten α und β nicht notwendigerweise
gleich sind.
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Der
VCO 73 empfängt
die Ausgabe des Schleifenfilters 71 durch den D/A-Wandler 72 und
erzeugt einen Abtasttakt, um ihn den A/D-Wandlern 30, 31 zuzuführen. Wie
anhand dieser Anordnung ersichtlich ist, ist der dargestellte VCO 73 eine
Analogschaltung. Der Grund hierfür
ist der folgende: Um die Taktsynchronisation mit der digitalen Signalverarbeitung
auszuführen,
ist es erforderlich, einen Takt zu verwenden, der eine viel höhere Frequenz
aufweist als die Modulationsgeschwindigkeit fs. Daher ist es in einem
Fall, in dem die Modulationsgeschwindigkeit fs beispielsweise 10
MHz übersteigt,
schwierig, den VCO zu digitalisieren. Falls die Modulationsgeschwindigkeit
fs eine niedrige Frequenz ist, kann der digitale VCO an Stelle des
D/A-Wandlers 72 und des VCOs 73 verwendet werden.
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Auf
diese Weise erfasst der Taktphasendetektor 70 die Phasenbeziehung
zwischen dem analogen Basisbandsignal und dem Abtasttakt, und die Oszillationsfrequenz
des VCOs 73 wird entsprechend dem Detektionsergebnis gesteuert,
so dass die Taktphase stets für
die Abtastung optimal ist. Eine solche Taktphasensteuerung ist im
japanischen Patent 2848420 offenbart.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, führt
der Demodulator gemäß der ersten
Ausführungsform
die A/D-Wandlung, gefolgt von der S/P-Wandlung, aus, und kann daher
die Demodulationsverarbeitung bei einer Geschwindigkeit, die der
Modulationsgeschwindigkeit fs gleicht, und nicht bei der Abtastrate 2fs
ausführen.
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Aus
Gründen
der Klarheit wird der Demodulator aus 8 als ein
Vergleichsbeispiel erklärt.
Der Demodulator des Vergleichsbeispiels führt die S/P-Wandlung nicht
nach der A/D-Wandlung aus. Daher arbeiten die FIR-Filter 52, 53 und
der EPS 65 bei der Abtastrate 2fs.
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Detailliert
ausgedrückt,
weist das FIR-Filter 52 Verzögerungsstufen 601–605,
Multiplizierer 701–705 und
einen Addierer 801 auf, wie in 9 dargestellt
ist. Die Verzögerungszeiten
in den Verzögerungsstufen 601–605 sind
kein Kehrwert der Modulationsgeschwindigkeit fs, sondern gleich
einem Kehrwert der Abtastrate 2fs. Das heißt, dass dass FIR-Filter 52 bei
der zweifachen Geschwindigkeit des parallelen FIR-Filters 50 aus 2 arbeitet.
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Wie
in 10 dargestellt ist, besteht der EPS 65 aus
einem einzigen komplexen Multiplizierer, der die Multiplizierer 711–714 aufweist,
einem Subtrahierer 811 und einem Addierer 812.
Die Datenrate des Ein-/Ausgangssignals dieses komplexen Multiplizierers
ist zwei Mal so groß wie
die Modulationsgeschwindigkeit. Das heißt, dass der EPS 65 bei
der zweifachen Geschwindigkeit des parallelen EPS 60 aus 3 arbeitet.
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Daher
muss der NCO 68, um das Trägerwellensignal CARR dem EPS 65 bei
einer Datenrate von 2fs zuzuführen,
bei einem Takt von 2fs arbeiten, wie in 11 dargestellt
ist. Der NCO 68 weist genau gesagt einen Addierer 813,
eine Verzögerungsstufe 611 und
einen ROM 410 auf. Der Addierer 813 addiert kumulativ
die Ausgabe der Verzögerungsstufe 611,
und der Addierer 813 und die Verzögerungsstufe 611 bilden
demgemäß einen
Integrator. Die im ROM 410 gespeicherten Informationen
gleichen den in den ROMs 401, 402, die in 5 dargestellt
sind, gespeicherten Informationen.
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In 12 ist
die Beziehung zwischen den von der Verzögerungsstufe 611 aus 11 gehaltenen
Daten und den von den Verzögerungsstufen 112, 113 aus 5 gehaltenen
Daten dargestellt. Wie in 12 ersichtlich
ist, werden die von der Verzögerungsstufe 611 aus 11 gehaltenen
ungeradzahligen Daten von der Verzögerungsstufe 112 aus 5 gehalten,
während
die von der Verzögerungsstufe 611 aus 11 gehaltenen
geradzahligen Daten von der Verzögerungsstufe 113 aus 5 gehalten
werden.
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Wiederum
mit Bezug auf 8 sei bemerkt, dass Aussonderschaltungen 66, 67 hinter
dem EPS 65 bereitgestellt sind. Die Ausgaben des EPS 65 werden
für jeden
einzelnen Abtastwert von den Aussonderschaltungen 66, 67 ausgesondert
und in demodulierte Signale geändert.
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In 13 ist
der Aufbau eines Taktphasendetektors 74 dargestellt. Der
Taktphasendetektor 74 hat im Wesentlichen die gleiche Funktion
wie der Taktphasendetektor 70. Es ist jedoch zu verstehen, dass,
weil der Eingang in den Taktpha sendetektor 74 die doppelte
Datenrate des Eingangs in den Taktphasendetektor 70 aufweist,
der Taktphasendetektor 74 abwechselnd die dem ungeradzahligen
Datensignal entsprechende Verzögerung
und die dem geradzahligen Datensignal entsprechende Verzögerung durch Verwenden
der Ausgabe der positiven Phasensequenz und der Ausgabe der negativen
Phasensequenz einer Halbteilerschaltung 130 verwendet.
Dadurch verringert der Taktphasendetektor 74 die Datenrate
auf die Modulationsgeschwindigkeit und führt dann die Beurteilung der
Bedingung und die Erfassung der Phaseninformationen aus.
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Demgemäß hat der
in 8 dargestellte Demodulator Bestandteile, die mit
dem Zweifachen der Modulationsgeschwindigkeit in der Gesamtheit
des Roll-off-Filters, der Trägerwellen-Regenerationsschleife
und der Taktsynchronisationsschleife betrieben werden müssen, der
Demodulator aus 1 kann jedoch alle Bestandteile
mit einer Geschwindigkeit betreiben, die der Modulationsgeschwindigkeit gleicht.
Daher ist der Demodulator aus 1 besser für schnelle
Kommunikationssysteme als der Demodulator aus 8 geeignet.
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Nun
werden andere Beispiele der parallelen FIR-Filter 50, 51 mit
Bezug auf die 14 bis 17 erklärt.
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Das
in 14 dargestellte parallele FIR-Filter ist eine
Variation des parallelen FIR-Filters aus 2. Damit
das parallele FIR-Filter 50 als ein Roll-off-Filter arbeiten
kann, erfüllen
die Koeffizienten seiner Multiplizierer die folgende Bedingung:
C + n = C – n.
In dem in 14 dargestellten parallelen FIR-Filter
werden die Eingaben der Multiplizierer, die die gleichen Multiplikationskoeffizienten
wie in den in 2 dargestellten Multiplizierern
aufweisen, vorab summiert, und es wird dadurch die Anzahl der Multiplizierer
verringert. Dadurch sind im Fall der Bildung eines parallelen FIR-Filters
mit der gleichen Funktion wie ein serielles FIR-Filter mit 2n +
1 Abgriffen 4n + 2 Abgriffe erforderlich, um das parallele FIR-Filter
in der gleichen Weise wie das parallele FIR-Filter aus 2 zu
verwirkli chen. Um das parallele FIR-Filter in der gleichen Weise
wie das in 14 dargestellte parallele FIR-Filter
zu verwirklichen, sind jedoch nur 2N + 2 Abgriffe erforderlich.
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Genauer
ausgedrückt,
umfasst das parallele FIR-Filter aus 14 erste
bis sechste Verzögerungsschaltungen 101–106,
erste bis sechste Multiplizierer 231–236 und erste bis
achte Addierer 331–338.
Die ersten bis sechsten Verzögerungsschaltungen 101–106 gleichen
den in 2 dargestellten, und ihre Verzögerungszeiten sind T = 1/fs. Die
Koeffizienten des ersten Multiplizierers 231 und des vierten
Multiplizierers 234 gleichen einander, und die Koeffizienten
des zweiten Multiplizierers 232 und des fünften Multiplizierers 235 gleichen
einander. Weiterhin gleichen die Koeffizienten des dritten Multiplizierers 233 und
des sechsten Multiplizierers 236 einander.
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Die
erste Verzögerungsschaltung 101 und die
vierte Verzögerungsschaltung 104 empfangen das
ungeradzahlige Datensignal (D2n-1) bzw.
das geradzahlige Datensignal (D2n). Die
zweite Verzögerungsschaltung 102 und
die fünfte
Verzögerungsschaltung 105 empfangen
die Ausgaben der ersten Verzögerungsschaltung 101 bzw.
der vierten Verzögerungsschaltung 104.
Die dritte Verzögerungsschaltung 103 und
die sechste Verzögerungsschaltung 106 empfangen
die Ausgaben der zweiten Verzögerungsschaltung 102 bzw.
der fünften
Verzögerungsschaltung 105.
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Der
erste Addierer 331 empfängt
die Ausgaben der ersten Verzögerungsschaltung 101 und
der dritten Verzögerungsschaltung 103.
Der zweite Addierer 332 empfängt die Ausgaben der ersten
Verzögerungsschaltung 101 und
der zweiten Verzögerungsschaltung 102.
Der dritte Addierer 333 empfängt die Ausgaben der vierten
Verzögerungsschaltung 104 und
der sechsten Verzögerungsschaltung 106.
Der vierte Addierer 334 empfängt die Ausgaben der fünften Verzögerungsschaltung 105 und
der sechsten Verzögerungsschaltung 106.
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Der
erste Multiplizierer 231 empfängt die Ausgabe des ersten
Addierers 331. Der zweite Multiplizierer 232 empfängt die
Ausgabe des zweiten Addierers 332. Der dritte Multiplizierer 233 empfängt die Ausgabe
der zweiten Verzögerungsschaltung 102. Der
vierte Multiplizierer 234 empfängt die Ausgabe des dritten
Addierers 333. Der fünfte
Multiplizierer 235 empfängt
die Ausgabe des vierten Addierers 334. Der sechste Multiplizierer 236 empfängt die Ausgabe
der fünften
Verzögerungsschaltung 105.
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Der
fünfte
Addierer 335 empfängt
die Ausgaben des ersten Multiplizierers 231 und des dritten Multiplizierers 233.
Der sechste Addierer 336 empfängt die Ausgaben des vierten
Multiplizierers 234 und des sechsten Multiplizierers 236.
Der siebte Addierer 337 empfängt die Ausgaben des fünften Addierers 335 und
des fünften
Multiplizierers 235 und erzeugt als eine Ausgabe ein gefiltertes
ungeradzahliges Datensignal. Der achte Addierer 338 empfängt die
Ausgaben des sechsten Addierers 336 und des zweiten Multiplizierers 232 und
erzeugt als eine Ausgabe ein gefiltertes geradzahliges Datensignal.
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Während die
in den 2 und 14 dargestellten parallelen
FIR-Filter eine ungerade Anzahl von Abgriffen aufweisen, weist das
in 15 dargestellte parallele FIR-Filter eine gerade
Anzahl von Abgriffen auf. Insbesondere erzeugt das parallele FIR-Filter
aus 15 durch die Operation bei der Geschwindigkeit
fs Ausgaben, die vier aufeinander folgenden Eingangsdatenbits Dj, Dj+1, Dj+2, Dj+3, (j ist eine
ganze Zahl) entsprechen.
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Genau
gesagt, weist das in 15 dargestellte parallele FIR-Filter
erste bis sechste Verzögerungsschaltungen 101–106,
erste bis achte Multiplizierer 241–248 und erste bis
sechste Addierer 341–346 auf.
Die ersten bis sechsten Verzögerungsschaltungen 101–106 gleichen
den in 2 dargestellten, und ihre Verzögerungszeiten sind T = 1/fs. Die
Koeffizienten des ersten, vierten, fünften und achten Multiplizierers 241, 244, 245, 248 gleichen einander,
und die Koeffizienten des zweiten, dritten, sechsten und siebten
Multiplizierers 242, 243, 246, 247 gleichen
einander.
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Die
erste Verzögerungsschaltung 101 und die
vierte Verzögerungsschaltung 104 empfangen das
ungeradzahlige Datensignal (D2n-1) bzw.
das geradzahlige Datensignal (D2n). Die
zweite Verzögerungsschaltung 102 und
die fünfte
Verzögerungsschaltung 105 empfangen
die Ausgaben der ersten Verzögerungsschaltung 101 bzw.
der vierten Verzögerungsschaltung 104.
Die dritte Verzögerungsschaltung 103 und
die sechste Verzögerungsschaltung 106 empfangen
die Ausgaben der zweiten Verzögerungsschaltung 102 bzw.
der fünften
Verzögerungsschaltung 105.
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Der
erste Multiplizierer 241 empfängt die Ausgabe der ersten
Verzögerungsschaltung 101.
Der zweite Multiplizierer 242 und der dritte Multiplizierer 243 empfangen
die Ausgabe der zweiten Verzögerungsschaltung 102.
Der vierte Multiplizierer 244 empfängt die Ausgabe der dritten
Verzögerungsschaltung 103.
Der fünfte
Multiplizierer 245 und der sechste Multiplizierer 246 empfangen
die Ausgabe der fünften
Verzögerungsschaltung 105.
Der siebte Multiplizierer 247 und der achte Multiplizierer 248 empfangen
die Ausgabe der sechsten Verzögerungsschaltung 106.
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Der
erste Addierer 341 empfängt
die Ausgaben des ersten Multiplizierers 241 und des dritten Multiplizierers 243.
Der zweite Addierer 342 empfängt die Ausgaben des zweiten
Multiplizierers 242 und des vierten Multiplizierers 244.
Der dritte Addierer 343 empfängt die Ausgaben des fünften Multiplizierers 245 und
des siebten Multiplizierers 247. Der vierte Addierer 344 empfängt die
Ausgaben des sechsten Multiplizierers 246 und des achten
Multiplizierers 248.
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Der
fünfte
Addierer 345 empfängt
die Ausgaben des zweiten Addierers 342 und des dritten
Addierers 343 und erzeugt als eine Ausgabe ein gefiltertes ungeradzahliges
Datensignal. Der sechste Addierer 346 empfängt die
Ausgaben des ersten Addierers 341 und des vierten Addierers 344 und
erzeugt als eine Ausgabe ein gefiltertes geradzahliges Datensignal.
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Die
in den 2, 14 und 15 dargestellten
parallelen FIR-Filter führen
eine zweifach parallele Verarbeitung aus und können beispielsweise in dem
Fall verwendet werden, in dem die Abtastrate zwei Mal so groß ist wie
die Modulationsgeschwindigkeit. Andererseits führt das in 16 dargestellte
parallele FIR-Filter eine vierfach parallele Verarbeitung aus und
kann beispielsweise in dem Fall verwendet werden, in dem die Abtastrate
vier Mal so groß ist
wie die Modulationsgeschwindigkeit.
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Unter
der Bedingung, dass die Abtastrate vier Mal so groß ist wie
die Modulationsgeschwindigkeit, wandelt der S/P-Wandler ein serielles Signal in einen
Satz von vier parallelen Signalen D4n-3,
D4n-2, D4n-1, D4n mit einem Datenverhältnis von 1:4 um.
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Das
in 16 dargestellte parallele FIR-Filter hat 11 Abgriffe
für jedes
von vier parallelen Signalen D4n-3, D4n-2, D4n-1, D4n Jeder der 11 Abgriffe ist in vier Gruppen
unterteilt, wobei jede Gruppe so eingerichtet ist, dass das Abgriffsintervall
vier ist. Die Ausgaben von insgesamt 16 Gruppen werden durch einen
der vier an der Endstufe bereitgestellten Addierer addiert. Zu dieser
Zeit wird eine der Abgriffsgruppen aus jeder Stufe ausgewählt, und
die ausgewählten Gruppen
werden kombiniert, so dass die jeweiligen Abgriffskoeffizienten
nicht zur selben kombinierten Gruppe gehören. Bei dieser Anordnung geben
die vier Addierer an der Endstufe gleichzeitig die beispielsweise
in Bezug auf D1–D11,
D2–D12, D3–D13 und D4–D14 berechneten Ergebnisse aus. Demgemäß erzeugt
das in 16 dargestellte parallele FIR-Filter durch
den Betrieb bei der Geschwindigkeit fs Ausgaben, die den elf aufeinander
folgenden eingegebenen Datenbits entsprechen.
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Das
in 16 dargestellte parallele FIR-Filter weist vier
Ausgangssignale auf. In dem EPS, der an der letztgenannten Stufe
des parallelen FIR-Filters bereitgestellt ist, brauchen nur zwei
dieser vier Signale eingegeben zu werden, um die Taktphaseninformationen
an einer Ausgangsstufe des EPS zu erhalten. Falls beispielsweise
in 16 nur D4n-3 und D4n-1 oder nur D4n-2 und
D4n in den EPS eingegeben werden, kann der
EPS dieselbe Konfiguration verwenden wie vorstehend beschrieben
wurde. In diesem Fall können
die Kombinationen von D4n-2 und D4n und von D4n-3 und
D4n-1, die nicht ausgewählt wurden, verworfen werden.
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Mit
Bezug auf 17 sei bemerkt, dass ein dargestelltes
paralleles FIR-Filter eine Variation des in 16 dargestellten
parallelen FIR-Filters unter der Bedingung ist, dass die Ausgaben
D4n-3 und D4n-1 nicht
ausgewählt,
sondern verworfen werden. Das in 17 dargestellte
parallele FIR-Filter
hat eine Konfiguration, bei der die Multiplizierer, Addierer und
Verzögerungsschaltungen,
die nur den Ausgaben von D4n-3 und D4n-1 des parallelen FIR-Filters aus 16 zugeordnet
sind, fortgelassen sind. Für
dieses parallele FIR-Filter
ist es möglich,
ein in 14 dargestelltes vereinfachtes
Verfahren zu verwenden.
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Nun
wird ein Demodulator gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 18 und 19 beschrieben.
In dem in 18 dargestellten Demodulator
hat das von einem Lokaloszillator 13 ausgegebene Signal eine
Frequenz fc' – fs. Das
Signal wird in einem Mischer 10 mit dem IF-Signal der Trägerwellenfrequenz
fc multipliziert. Das IF-Signal der Trägerwellenfrequenz fc wird einer
Frequenzwandlung unterzogen und zu einem IF-Signal mit der Modulationsgeschwindigkeit
fs als eine Pseudo-Trägerwellenfrequenz
geändert.
Das vom Lokaloszillator 13 ausgegebene Signal kann eine
Frequenz fc' + fs
aufweisen. In diesem Fall muss die Richtung der Phasendrehung in
der letztgenannten Verarbeitung korrigiert werden.
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Das
IF-Signal mit einer Pseudo-Trägerwellenfrequenz
fs durchläuft
ein Tiefpassfilter 20 und wird durch einen A/D-Wandler 30 abgetastet.
Wie in 18 dargestellt ist, ist die
Abtastrate des A/D-Wandlers 30 4fs. Die auf diese Weise
abgetastete Datensequenz wird einem Quadraturdetektor 80 zugeführt.
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Der
Quadraturdetektor 80 verarbeitet die Datensequenz, um vier
parallele Basisbandsignale PchOdd, PchEven, QchOdd, QchEven auszugeben, die jeweils eine Datenrate
fs aufweisen.
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Genau
gesagt, können
P-Kanal- und Q-Kanal-BB-Signale mit 2fs anhand der Sinus- und Cosinusbeziehungen
erhalten werden, wenn das IF-Signal mit einer Frequenz fs entsprechend
einem Takt 4fs abgetastet wird. Das heißt, dass eine Quadraturdetektion
ausgeführt
werden kann. In einem Zyklus der Trägerwelle werden die Sinuskomponente
und die Cosinuskomponente der Trägerwelle
jeweils zwei Mal "0". Zu diesen Zeitpunkten
gibt die andere Komponente "1" oder "–1" an. Das heißt, dass, wenn die Abtastung
zu einer Zeit ausgeführt
wird, zu der entweder die Sinuskomponente oder die Cosinuskomponente
der Trägerwelle "0" wird, ihre Ausgaben P, Q, P (BAR),
Q (BAR), P, Q, ..., werden, wobei (BAR) angibt, dass das Signal
ein invertiertes Signal ist.
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Mit
Bezug auf 19 sei bemerkt, dass der Quadraturdetektor 80 auf
der Grundlage des vorstehend erwähnten
Prinzips eine digitale Signalverarbeitung ausführt. Der dargestellte Quadraturdetektor 80 hat
auch eine S/P-Wandlungsfunktion. Der Quadraturdetektor 80 wandelt
durch die Verwendung von Verzögerungsschaltungen 901–904 eine
serielle Datensequenz, die eine Datenrate 4fs aufweist und die vom
A/D-Wandler 30 ausgegeben wird, in einen Satz von vier
parallelen Datensequenzen. Falls wir annehmen, dass die Ausgaben
der Verzögerungsschaltungen 904, 902 P-Kanal-Signale
sind, sind die Ausgaben der Verzögerungsschaltungen 903, 901 Q-Kanal-Signale. Die
P-Kanal- und die Q-Kanal-Signale werden in Verzögerungsschaltungen 905, 906 eingegeben,
die bei der Geschwindigkeit fs arbeiten, und sie werden der Ratenwandlung
unterzogen. Zusätzlich
wird eine der Ausgaben der Verzögerungsschaltung 905 durch
einen Invertierer 907 invertiert. Ähnlich wird eine der Ausgaben
der Verzögerungsschaltung 906 durch
einen Invertierer 908 invertiert. Auf diese Weise gibt
der Quadraturdetektor 80 zwei parallele P-Kanal-Signale
und zwei parallele Q-Kanal-Signale aus.
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Die
Signalverarbeitung an einer Stufe, die dem Quadraturdetektor 80 folgt,
wird ähnlich
wie die Signalverarbeitung gemäß der vorstehend
erwähnten
ersten Ausführungsform
ausgeführt.
Daher kann der Demodulator gemäß der zweiten
Ausführungsform
als ein Roll-off-Filter ein paralleles FIR-Filter verwenden, das
in jeder der 2, 14, 15, 16 und 17 dargestellt
ist.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, führt
der Demodulator gemäß der zweiten
Ausführungsform, anders
als der Demodulator gemäß der ersten
Ausführungsform,
die Quadraturdetektion durch die digitale Signalverarbeitung aus.
Zusätzlich
wird die Verarbeitung an der späteren
Stufe, die das Roll-off-Filter
aufweist, bei einer Geschwindigkeit ausgeführt, die der Modulationsgeschwindigkeit
gleicht, während die
Abtastfrequenz vier Mal so groß ist
wie die Modulationsgeschwindigkeit, um die Quadraturdetektion bei
der digitalen Signalverarbeitung auszuführen.
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Als
nächstes
wird ein Demodulator gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung mit Bezug auf 20 erklärt. Während die
Demodulatoren gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform,
die zuvor erwähnt
wurden, von einem halbsynchronen Detektionstyp sind, ist der in 20 dargestellte
Demodulator nicht von dem halbsynchronen Detektionstyp.
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Der
in 20 dargestellte Demodulator ist von einem synchronen
Detektionstyp, bei dem das Augenmuster bei der Eingabe der A/D-Wandler 30, 31 offen
ist. Daher ist in dem in 20 dargestellten Demodulator
kein EPS bereitgestellt. In diesem Beispiel führen die Roll-off-Filter 50, 51 und
der Taktphasendetektor 70 auch die digitale Signalverarbeitung aus.
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Es
sei bemerkt, dass ein Schleifenfilter 92 in der in 20 dargestellten
Trägerwellen-Regenerationsschleife
aus einer Analogschaltung besteht. Es ist jedoch möglich, den
Trägerphasendetektor 91 und das
Schleifenfilter 92 zu digitalisieren und einen D/A-Wandler
bereitzustellen, der dem Schleifenfilter 92 folgt. Andere
Bestandteile und ihre Arbeitsweisen ähneln jenen gemäß der ersten
Ausführungsform. Beispielsweise
kann der Demodulator gemäß der dritten
Ausführungsform
demgemäß ein paralleles FIR-Filter,
das in jeder der 2, 14, 15, 16 und 17 dargestellt
ist, als das Roll-off-Filter verwenden.
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Wenngleich
die Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen eingehend dargestellt und
beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass Änderungen
an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Wenngleich die Ausgabe
des EPS beispielsweise gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
für die Taktsynchronisation
verwendet wird, kann die Taktsynchronisation durch die Verwendung
der Ausgabe des Roll-off-Filters ausgeführt werden. In diesem Fall ist
es nicht erforderlich, die Konfiguration des Schleifenfilters 71,
des D/A-Wandlers 72 usw. zu ändern, außer dass insgesamt vier Ausgangs-MSBs
von zwei Roll-off-Filtern in den Taktphasendetektor 70 eingegeben
werden.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist bei dieser Erfindung die digitale
Verarbeitungsgeschwindigkeit in dem Demodulator gleich der Modulationsgeschwindigkeit
fs. Daher kann der Demodulator gemäß der vorliegenden Erfindung
auf Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssysteme angewendet werden.
Zusätzlich
kann die verringerte digitale Verarbeitungsgeschwindigkeit in dem
Demodulator zu einer Verringerung der Anzahl der Stufen bei der
Pipeline-Verarbeitung führen,
wodurch wiederum die Schaltungsgröße und die Steuerschleifenverzögerung innerhalb
des Demodulators verringert werden.