JP2004165988A - Digital quadrature demodulator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速ディジタル信号伝送のための受信機におけるディジタル直交復調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
QPSK(Quadriphase Phase Shift Keying;4相位相変調)や多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation;直交振幅変調)をはじめとするディジタル変調方式による信号伝送においては、受信信号を直交した2系統の信号(同相・直交チャネル)成分に分離し、それぞれベースバンド信号として出力するための直交復調器が必要である。直交復調器の構成法としては、受信信号に対して(1)アナログ直交復調器を用いてベースバンド信号を得る方法、(2)A/D変換を行い、ディジタル信号処理により直交復調を実現する方法、の2種類に大別される。なお、ヘテロダイン受信の場合、受信されたRF信号は帯域制限・レベル調整されIF(中間周波数)周波数に周波数変換された後に直交復調回路に入力されることになる。
【0003】
図7に前記した(1)の従来技術による回路構成を示す。アナログ直交復調器800には、受信信号10と、搬送波入力30より供給された基準搬送波(cosωct)と、π/2移相器860で90度位相の遅れた信号(sinωct)とが入力される。アナログ直交復調器800は電力分配器とアナログ乗算器で構成され、入力された受信信号は電力分配器で2分配されてからそれぞれ90度位相のずれた搬送波と乗算される。アナログ直交復調器800の出力にはIF周波数の2倍の周波数成分が含まれるため、ローパスフィルタ810,820により不要な高調波成分を除去する。これにより得られた2系統の信号はそれぞれ独立したデータ系列(同相・直交チャネル)で変調されたベースバンド信号である。このローパスフィルタ出力に対して帯域制限、識別等の信号処理が施されるが、これらがアナログ信号処理で実現されることは少なく、図7のようにA/D変換器830、840で量子化され、ディジタル信号処理により実現されることが多い。
【0004】
前述のローパスフィルタ810,820は、後続のA/D変換器830,840でエイリアスが発生しないよう、サンプリング周波数の1/2以上の周波数成分を十分抑圧するよう設計する必要がある。A/D変換されたベースバンド信号50,60に対して、前述したように帯域制限・識別を行うことで、伝送された元のディジタルデータ系列が再生される。
【0005】
図8に前記した(2)の従来技術による回路構成を示す。ローパスフィルタ通過後のIF信号10は、A/D変換器850で量子化される。先の例とは直交復調・帯域制限・識別等の復調信号処理が全てディジタル信号処理により実現される点が異なる。直交復調処理について述べれば、搬送波は正弦波テーブル880より読み出された2系統のディジタルデータ列であり、受信信号との乗算はディジタル乗算回路870により実現される。
【0006】
IF周波数としてベースバンド信号のシンボル伝送速度の4N(ただし、Nは自然数、オーバーサンプル数S=2N)倍に選ぶと、図9に示すように簡易な構成で直交復調器が実現できることが特許文献1あるいは非特許文献1に報告されている。以下、N=1の場合について説明する。
【0007】
図10は特許文献1あるいは非特許文献1に記載のディジタル直交復調器における搬送波の位相状態および入出力信号を示した図である。搬送波周波数がクロック周波数の1/4倍であるため、キャリア同期・タイミング同期が共に確立していれば、A/D変換器の量子化時点(図10の縦の点線の時点)でのcosωctおよびsinωctの値は、
(cosωct,sinωct)=(1,0)、(0,1)、(−1,0)、(0,−1)
となる。なお、図10中の同相・直交チャネル出力50,60中の“0”は、“0”が出力されることを示し、斜線部は図9のA/D変換器850の出力を符号反転回路320で符号反転したものが出力されることを示している。従って、図10から明らかなように受信信号(A/D変換器出力)と搬送波との乗算は、符号反転回路320と選択回路420とその選択回路420の制御を行う制御回路450とで実現できる。
【0008】
一方、A/D変換器自体の高速化についても研究がなされており、非特許文献2および3ではA/D変換器の動作速度を高める方法として、図11に示す回路構成により複数のA/D変換器を並列動作させるTime−Interleaved ADCが報告されている。図11は4つのA/D変換器を並列動作させる場合の回路例である。入力された信号は、サンプルホールド回路900〜930でホールドされ、T/4(Tはクロック周期)ずつ位相の異なる4相のクロックφ1〜φ4で量子化される。4つのA/D変換器940〜970の出力は、選択回路980により順に切り替えて出力される。このため、個々のA/D変換器の動作速度は単一のA/D変換器の場合の1/4に低減される。
【0009】
この回路構成では、複数のA/D変換器940〜970の出力を多重化して1個のA/D変換器として動作させるため、出力70には、各A/D変換器間の特性差(オフセット電圧、利得)や供給されるクロックの位相誤差によるサンプルタイミング誤差(以下、タイミング誤差)に起因して本来存在しない信号スペクトルがイメージとして発生する。このため、それぞれの要因毎に補償回路やキヤリブレーション手法が提案されている。
【0010】
【特許文献1】特開平6−244890号公報(第2頁)。
【0011】
【非特許文献1】岡田、白土著、「大容量ディジタル無線システム用全ディジタル化マルチレベル復調器」、IEEE GLOBECOM’93、1993年、第1巻、609−613頁、( T.Okada,T.Shirato,”A Fully Digitized Multi−level Demodulator for High−capacity Digital Radio Systems”,IEEE GLOBECOM’93,vol.1,pp.609−613,1993)。
【0012】
【非特許文献2】
ホーエンジム、エドワードKFリー著、「タイムインターリーブドADCにおけるタイミングエラー最小化のためのディジタル校正技術」、IEEE Trans.Circuits and Systems II、2001年7月、第47巻、7号、603−613頁( Huawen Jin,Edward K.F.Lee,”A Digital−Background Calibration Technique for Minimizing Timing−Error Effects in Time−Interleaved ADC’s,IEEE Trans. Circuits and Systems II,vol.47,No.7,pp.603−613,July 2001)。
【0013】
【非特許文献3】
シャフィクMジャマル、ダイホーフー、ポールJハースト、ステフェンHリーウィス著、「ディジタル校正具備の10b 120MSample/sタイムインターリーブドアナログデジタル変換器」、IEEE ISSCC2002、2002年2月、172−173頁( Shafiq M.Jamal, Daihong Fu,Paul J.Hurst,Stephen H.Lewis,”A 10b 120MSample/s Time−Interleaved Analog−to−Digital Converter with Digital Background Calibration”,IEEE ISSCC2002,pp.172−173,Feb.2002)。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
アナログ直交復調器を使用する場合には、同相・直交出力間の利得誤差、直交性誤差、DCオフセットといったハードウェアの不完全性に起因する劣化要因が存在することが広く知られている。特に多値QAMを用いる場合には、多値数が大きくなるほどこれらの要因による特性劣化が大きくなり、同じ搬送波対雑音電力比でもビット誤り率が悪化する。これらの劣化要因が小さなアナログ直交復調器を実現するためには、バランスの取れた部品の選定あるいは個別に回路の微調整が必要となるため価格が高価になる。
【0015】
これに対し、周波数変換後(IF周波数)の受信信号に対してA/D変換を行い、ディジタル信号処理により直交復調を実現する方法では、前述の劣化要因による影響はアナログ直交復調器の場合と比較して非常に小さい。一方、この方法では、シンボル伝送速度の4倍以上のサンプリング速度で動作する高速のA/D変換器が必要となる。ビット伝送速度が数100Mbit/s(シンボル伝送速度が数10Mbaud)のオーダになると、A/D変換器のサンプリング速度は100MHzを超え、A/D変換器に対する制約条件が厳しくなる。
【0016】
即ち、動作速度や出力ビット数の面で利用可能なデバイスがあっても、価格が高価である上サンプリング速度が高速であるためA/D変換器の消費電力は膨大となる。なお、通常無線用途に多く使用される8〜10ビットのA/D変換器においては、100MHz程度以下で動作する製品の多くは消費電力が100〜200mWであるが、これを超える速度で動作可能な製品では、消費電力が数Wに達することも多い。今後、デバイス製造技術の進歩によりこれらが改善されてくることが予想されるが、当面は何らかの方法でこれらの問題点を解決する必要がある。
【0017】
また、非特許文献2や非特許文献3の方法を用いて実現した高速のA/D変換器では、A/D変換器内部で補償信号処理を実現しなければならず、概して処理が複雑になる欠点がある。例えば、非特許文献2においては既知の基準信号を用いて利得誤差・タイミング誤差に対する補償処理をオフラインで行う方法が提案されている。ここで必要とされる基準信号は正弦波や三角波等の周期信号であるが、周期や波形に関する高い正確性が要求されるため、高精度な基準信号発生回路を内蔵する必要がある。
【0018】
非特許文献3においてはDCオフセット補償のために、入力信号に係わらず個々のA/D変換器出力において正負の出現確率を等しくするため、個々のA/D変換出力に対して一旦擬似乱数系列を乗算しランダム化した上でDCオフセットの補償を行い、その後再度同一の擬似乱数系列を乗算して元の信号を復元する方法が提案されている。以上のような方法はいずれも実装上の負担が大きく、直交復調器としての用途への適用には向かない。
【0019】
以上のことから本発明においては、多値QAMに適用可能な性能を持ち、ビット伝送速度が100Mbit/sオーダの高速信号伝送において固定劣化が小さく消費電力や回路規模・価格の面で有利なディジタル直交復調器を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、中間周波数に周波数変換された受信信号を入力とするディジタル直交復調器であって、前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/T(Sはオーバサンプル数、Tはシンボル周期)の第1のクロックで量子化を行う第1のA/D変換器と、前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/Tで前記第1のクロックに対してT/2Sだけ位相の異なる第2のクロックで量子化を行う第2のA/D変換器と、前記第1および第2のA/D変換器の一方の出力側に接続され、量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を補償する補間回路と、前記第1および第2のA/D変換器の他方の出力側に接続され、前記該補間回路による処理遅延時間分だけ信号を遅延させる遅延回路と、前記補間回路の出力側に接続された第1の符号反転回路と、前記遅延回路の出力側に接続された第2の符号反転回路と、前記補間回路の出力側、前記遅延回路の出力側、前記第1および第2の符号反転回路の出力側がそれぞれ入力側に接続され、第1および第2の出力を持つ選択回路と、前記補間回路の出力、前記遅延回路の出力、前記第1の符号反転回路の出力および前記第2の符号反転回路の出力を前記第1又は前記第2の出力に周期的に振り分けるよう前記選択回路を制御する第1の制御回路と、前記選択回路の前記第1および第2の出力を入力して量子化タイミングの誤差を検出し前記補間回路を制御する第2の制御回路と、を備えることを特徴とするディジタル直交復調器とした。
【0021】
請求項2に係る発明は、中間周波数に周波数変換された受信信号を入力とするディジタル直交復調器であって、前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/T(Sはオーバサンプル数、Tはシンボル周期)の第1のクロックで量子化を行う第1のA/D変換器と、前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/Tで前記第1のクロックに対してT/2Sだけ位相の異なる第2のクロックで量子化を行う第2のA/D変換器と、前記第1および第2のA/D変換器の一方の出力側に接続され、量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を補償する補間回路と、前記第1および第2のA/D変換器の他方の出力側に接続され、前記該補間回路による処理遅延時間分だけ信号を遅延させる遅延回路と、前記補間回路の出力と前記遅延回路の出力からなる2系統の信号を1系統の信号に時間多重する多重化回路と、該多重化回路の出力側に接続された符号反転回路と、前記補間回路の出力側と前記符号反転回路の出力側が入力側に接続され、第1および第2の出力を持つ選択回路と、前記多重化回路の出力および前記符号反転回路の出力を前記第1又は前記第2の出力に周期的に振り分けるよう前記選択回路を制御する第1の制御回路と、前記選択回路の前記第1および第2の出力を入力して量子化タイミングの誤差を検出し前記補間回路を制御する第2の制御回路と、を備えることを特徴とするディジタル直交復調器とした。
【0022】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のディジタル直交復調器において、入力信号の平均値を計算する平均値計算回路と、前記入力信号から該平均値計算回路の出力を減算する減算回路とで構成される第1のDCオフセット補償回路を、前記第1および第2のA/D変換器の前記一方と前記補間回路との間に挿入し、前記第1のDCオフセット補償回路と同一構成の第2のDCオフセット補償回路を、前記第1および第2のA/D変換器の前記他方と前記遅延回路との間に挿入したことを特徴とするディジタル直交復調器とした。
【0023】
請求項4に係る発明は、請求項3に記載のディジタル直交復調器において、入力信号の2乗平均値を計算する平均電力計算回路と、該平均電力計算回路の出力と平均電力の所望値との比を計算する利得設定回路と、該利得設定回路の出力を前記平均値電力計算回路への入力信号と乗算する乗算回路とで構成される第1の利得補償回路を、前記第1のDCオフセット補償回路と前記補間回路の間に挿入し、前記第1の利得補償回路と同一構成の第2の利得補償回路を、前記第2のDCオフセット補償回路と前記遅延回路との間に挿入したことを特徴とするディジタル直交復調器とした。
【0024】
請求項5に係る発明は、請求項1、2、3又は4に記載のディジタル直交復調器において、前記遅延回路を量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を補償する別の補間回路に置き換え、該別の補間回路を前記第2の制御回路により制御するようにしたことを特徴とするディジタル直交復調器とした。
【0025】
【発明の実施の形態】
請求項1に係る発明においては、A/D変換後のIF信号に対してディジタル的に直交復調を行うディジタル直交復調器において、2個のA/D変換器を並列動作させる。直交復調の処理自体は、2個のA/D変換器に対応して2系統配置された符号反転回路および選択回路により実現する。非特許文献2や非特許文献3で報告されているように、タイミング誤差が存在すると直交性誤差が生じ直交チャネル間干渉が発生するが、請求項1に係る発明においては、補間回路を一方に配置(請求項5に係る発明では両方に配置)することでタイミング誤差を補償し特性劣化を防ぐ。なお、補間回路を制御するための制御指標は、選択回路の出力を入力とする第2の制御回路より供給する。
【0026】
請求項2に係る発明においては、請求項1と同様に直交復調の処理自体は符号反転回路と選択回路により実現するが、2個のA/D変換器に対応した2系統の信号を時間多重し、1系統としてから符号反転と入れ替えにより直交復調を実現する。
【0027】
請求項3に係る発明においては、2個のA/D変換器を並列動作させることで、非特許文献2や非特許文献3に記載のInterleaved ADCと同様のメカニズムで発生するDCオフセット誤差に対して、各A/D変換器出力に平均値を計算する平均値計算回路と、各A/D変換器出力から該平均値計算回路出力を減算する減算回路とで構成されるDCオフセット補償回路を具備させる。
【0028】
請求項4に係る発明においては、2個のA/D変換器を並列動作させることで、非特許文献2や非特許文献3に記載のInterleaved ADCと同様のメカニズムで発生する利得誤差に対して、請求項3に記載のDCオフセット補償回路の後段に、入力信号の2乗平均値を計算する平均電力計算回路と、該平均電力計算回路の出力と平均電力の所望値との比を計算する利得設定回路と、該利得設定回路出力を入力信号と乗算する乗算回路とで構成される利得補償回路を具備させる。
【0029】
以上により、A/D変換後のIF信号に対してディジタル的に直交復調を行うディジタル直交復調器において、ビット伝送速度が数100Mbit/s(シンボル伝送速度が数10Mbaud)のオーダの高速信号伝送をターゲットとした場合、特許文献1および非特許文献1の手法ではシンボル伝送速度の4N倍の速度で量子化する必要があるが、本発明においては2個のA/D変換器を並列動作させることにより、A/D変換器1個当たりの動作速度を高々100MHz程度に抑えることができる。このため、前述したように低消費電力かつ低価格で容易に入手可能なA/D変換器が使用可能となる。
【0030】
一方、前述のInterleaved A/D変換器を直交復調器に適用する場合に、使用するA/D変換器の個数が2個を越えると、1系統の出力に複数のA/D変換器の出力が混在するため利得誤差やDCオフセットの補償が困難になる。これに対し、本発明においても、同様の利得誤差およびDCオフセットが顕在化するが、A/D変換器の個数を2個としたことで、一方のA/D変換器の出力は同相チャネルのみ、他方のA/D変換器の出力は直交チャネルのみにしか表れない。このため、利得誤差およびDCオフセットに対する補償回路をチャネル(同相・直交チャネル)毎に配置することで容易に補償可能である。
【0031】
ここで、本発明における特性劣化要因について考察する。直交復調を実現するためのディジタル信号処理に伴う劣化要因は無視できるため、本発明における特性劣化は、(1)2相のクロックの位相誤差に起因するタイミング誤差、(2)複数のA/D変換器を用いることによるデバイス(A/D変換器)特性の個体差に起因する。
【0032】
請求項1、請求項2および請求項5に係る発明においては、前者の劣化要因、即ちクロックの位相誤差に起因するタイミング誤差に対して補間回路を用いて補償を行う。選択回路出力、即ち本発明の直交復調器出力より検出したタイミング誤差情報に基づいて、前後のサンプルから内挿補間を行うことで“真のサンプル時点”での信号情報(振幅、位相)が再生される。なお、補間回路の制御を行う制御回路出力はタイミング誤差に対して図6に示すようなS字型の入出力特性を示すよう設計される。これにより、タイミング誤差が引き込み範囲(−Δ〜+Δ)内であれば該制御回路出力を前述の補間回路の制御指標として使用することでタイミング誤差を補償することができる。
【0033】
後者の劣化要因に関しては、A/D変換器の製造上の精度(利得誤差、DCオフセットとも、入力フルスケールの数%程度)を考慮すると、アナログ直交復調器を使用する場合と比べてその影響は非常に小さいといえる。このためBPSKやQPSKにおいて特性劣化は無視できる程度であり、請求項1および請求項2にかかる発明おいては、後者の劣化要因に対する補償回路を具備していない。QAMを適用する場合には、必要に応じて特性劣化補償回路を使用することになるため、請求項3および請求項4に係る発明においては、順次DCオフセット補償回路、利得補償回路を具備する。
【0034】
[第1の実施の形態]
図1に請求項1に係る発明の実施の形態の回路構成を示し、図2にその動作のタイミングチャートを示す。ナイキストサンプリング(S=2、Sはオーバーサンプル数)を仮定すると、受信信号入力10より入力されたIF受信信号は、並列接続された2個のA/D変換器100、110により、サンプリング周波数が2/T(Tはシンボル周期)で、且つ位相がT/4だけ異なる2相のクロック20、21で量子化される。
【0035】
同相チャネルに出力が表れるA/D変換器100のクロック20の位相に誤差はなく、直交チャネルに出力が表れるA/D変換器110のクロック21に位相誤差がある場合を仮定する。
【0036】
この場合、A/D変換器110の後段にはタイミング補償のための補間回路210が配置され、A/D変換器100の出力には補間回路210の挿入による遅延の調整のための遅延回路200が接続される。補間回路210および遅延回路200の出力はそれぞれ符号反転回路300、310と選択回路400に接続される。前述の特許文献1や非特許文献1の場合と同様、図1に示すように受信信号と搬送波との乗算は、符号反転回路300、310と、選択回路400と、制御回路450とにより実現される。説明の簡易化のため、図2中で補間回路210および遅延回路200での遅延時間は無視し、A/D変換器100,110の出力は遅延なく符号反転回路300,310および選択回路400に入力するものとした。
【0037】
キャリア同期・タイミング同期が共に確立していれば、A/D変換器100,110による量子化の時点(図2の縦の点線の時点)でのcosωctおよびsinωctの値は、
(cosωct,sinωct)=(1,0)、(0,1)、(−1,0)、(0,−1)
となる。なお、図2中の同相・直交チャネル出力50,60中の“0”は、“0”が出力されることを示し、斜線部はA/D変換器出力の符号反転したものが出力されることを示している。
【0038】
制御回路450によって選択回路400は以下のように動作する。図2の最左の時点を開始点とすると、同相出力50に対してまず遅延回路200出力を選択し、次に”0”を出力し、次に符号反転回路300出力を選択し、次に”0”を出力し、以後これを周期的に繰り返す。同様に、直交出力60に対してまず”0”を出力し、次に補間回路210出力を選択し、次に”0”を出力し、次に符号反転回路310出力を選択し、以後これを周期的に繰り返す。
【0039】
補間回路210のための制御回路500は、選択回路400の出力、即ち本ディジタル直交復調器の出力よりタイミング誤差を検出し、補間回路210にタイミング誤差情報を返す。補間回路210の制御信号入力には±0〜1Tのタイミング誤差情報が入力され、前後のサンプルからの内挿補間により“真の量子化時点”の信号情報(振幅、位相)が再生される。
【0040】
なお、本発明のディジタル直交復調器はいずれもその適用に際して、キャリア同期・タイミング同期に関する特別な技術は必要なく、従来の手法がそのまま適用できる。また、本発明のディジタル直交復調器は準同期検波にも適用可能であり、その場合、後段にAFC(Auto Frequency Contorol Circuit;自動周波数制御回路)やAPC(Auto Phase Contorol Circuit;自動位相制御回路)を配置する構成となる。
【0041】
[第2の実施の形態]
図3に請求項2に係る発明の実施の形態の回路構成を示す。本実施の形態は、図1に示した請求項1に係る発明の実施の形態において、遅延回路200と補間回路210の出力を多重化回路410により時間多重化することで、符号反転回路および選択回路の入力の数を削減したものである。この場合、図2のタイムチャートに多重化回路410の出力を併記したように、A/D変換器100,110の出力が、その多重化回路410から交互に出力する。
【0042】
制御回路450によって選択回路420は、例えば、同相出力50に多重化回路410から出力する遅延回路200の出力を選択し、次に直交出力60に多重化回路410から出力する補間回路210の出力を選択し、次に同相出力50に多重化回路410から出力する遅延回路200の出力を符号反転回路320で反転した出力を選択し、次に直交出力60に多重化回路410から出力する補間回路210の出力を符号反転回路320で反転した出力を選択し、次に同相出力50に多重化回路410から出力する遅延回路200の出力を選択し、以後これを周期的に繰り返す。
【0043】
よって、回路の数は削減されるが動作速度が2倍となるため、符号反転回路320および選択回路420の高速化が必要になる。
【0044】
[第3の実施の形態]
図4に請求項3に係る発明の実施の形態の回路構成を示す。本実施の形態は、請求項1に記載のディジタル直交復調器にDCオフセット補償回路を付加した回路構成例を示したものである。DCオフセット補償回路は、他の劣化要因に対する補償回路に影響を与えないよう、各A/D変換器100,110の直後に配置される。DCオフセット補償回路610は、平均値計算回路650と減算回路660で構成される。DCオフセット補償回路610も同様の構成である。本発明において、受信信号はIF周波数を中心周波数とする変調信号であるため、各A/D変換器100,110の出力は送信データ列に依存せず正負がランダム(等確率)に表れると考えられる。このため、前述の非特許文献3のように受信信号入力に対して擬似乱数系列を乗算しランダム化する必要はない。
【0045】
[第4の実施形態]
図5に請求項4に係る発明の実施の形態の回路構成を示す。本実施の形態は、請求項1に記載のディジタル直交復調器にDCオフセット補償回路および利得補償回路を付加した回路構成例を示したものである。利得補償回路700,710はDCオフセットの影響を受けるためDCオフセット補償回路600,610の後段に配置される。利得補償回路710は、平均電力を計算する平均電力計算回路750と、平均電力計算回路750の出力を予め設定してある規定電力値と比較し、出力が所定の電力値となるよう利得を設定する利得設定回路760と、設定された利得に基づき増幅(乗算)を行う乗算回路770で構成される。利得補償回路700も同様の構成である。
【0046】
[その他の実施形態]
なお、以上の説明では補間回路210を一方のチャネルにのみ挿入したが、両方のチャネルに挿入して各チャネルの量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を、制御回路500によって補償するように構成してもよい。この場合、両チャネルの補間回路の処理遅延が同一であれば、遅延回路200は必要ない。
【0047】
【発明の効果】
請求項1乃至5に係る発明によれば、多値QAMを用いた数100Mbit/sオーダの高速信号伝送に適用可能なディジタル直交復調器を、低消費電力かつ低価格で現状利用可能なA/D変換器を用いて実現することが可能となる。
【0048】
また、直交復調器の信号処理を全てディジタル化することで、アナログ直交復調器で必要とされた局発信号発生・分配のためのVCO(Voltage Controlled Ocsillator)やハイブリッド、同相・直交チャネルにそれぞれ挿入されるアナログローパスフィルタ等が不要になることから、アナログ部品点数の大幅な削減が可能となる。このことは、A/D変換器の個数や動作速度がアナログ直交復調器を用いた場合と同じであることを考えると、メリットが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に係る発明の実施の形態のディジタル直交復調器の回路構成を示すブロック図である。
【図2】請求項1に係る発明の実施の形態のディジタル直交復調器の動作タイミングチャートである。
【図3】請求項2に係る発明の実施の形態のディジタル直交復調器の回路構成を示すブロック図である。
【図4】請求項3に係る発明の実施の形態のディジタル直交復調器の回路構成を示すブロック図である。
【図5】請求項4に係る発明の実施の形態のディジタル直交復調器の回路構成を示すブロック図である。
【図6】請求項1および2に係る発明の実施の形態のディジタル直交復調器の第2の制御回路の入出力特性図である。
【図7】従来のアナログ直交復調器を用いた場合の回路構成を示すブロック図である。
【図8】従来のディジタル乗算器を用いた場合の直交復調器の回路構成を示すブロック図である。
【図9】特許文献1および非特許文献1に記載の従来のディジタル直交復調器の回路構成を示すブロック図である。
【図10】特許文献1および非特許文献1に記載の従来のディジタル直交復調器の動作タイミングチャートである。
【図11】非特許文献2に記載の従来のA/D変換器(Time−Interleaved A/D変換器)の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10:IF受信信号入力
20〜23:クロック入力
30:搬送波入力
40:A/D変換器入力
50:直交復調器同相出力
60:直交復調器直交出力
70:A/D変換器出力
100,110,830〜850,940〜970:A/D変換器
200:遅延回路
210:補間回路
300,310,320:符号反転回路
400,420:選択回路
410:多重化回路
450:制御回路(選択回路用)
500:制御回路(補間回路用)
600,610:DCオフセット補償回路
650:平均値計算回路
660:減算回路
700,710:利得補償回路
750:平均電力計算回路
760:利得設定回路
770:乗算回路
800:アナログ直交復調器
810,820:ローパスフィルタ
860:π/2移相回路
870:ディジタル乗算器による直交復調器
880:正弦波テーブル
900〜930:サンプルホールド回路
980:選択回路(Time−Interleaved A/D変換器用)
990:制御回路(Time−Interleaved A/D変換器用)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital quadrature demodulator in a receiver for high-speed digital signal transmission.
[0002]
[Prior art]
In signal transmission by a digital modulation method such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) or multi-level QAM (Quadrature Amplitude Modulation), two signals (in-phase and quadrature) in which received signals are orthogonalized are used. A quadrature demodulator for separating the signals into orthogonal channel components and outputting them as baseband signals is required. The quadrature demodulator can be configured by (1) a method of obtaining a baseband signal using an analog quadrature demodulator, (2) performing A / D conversion on the received signal, and implementing quadrature demodulation by digital signal processing. Method. In the case of heterodyne reception, a received RF signal is input to a quadrature demodulation circuit after band limitation and level adjustment, frequency conversion to an IF (intermediate frequency) frequency.
[0003]
FIG. 7 shows a circuit configuration according to the prior art (1) described above. The
[0004]
The above-described low-
[0005]
FIG. 8 shows a circuit configuration according to the prior art (2) described above. The
[0006]
If the IF frequency is selected to be 4N (where N is a natural number and the number of oversamples S = 2N) times the symbol transmission rate of the baseband signal, a quadrature demodulator can be realized with a simple configuration as shown in FIG. 1 or Non-Patent Document 1. Hereinafter, the case of N = 1 will be described.
[0007]
FIG. 10 is a diagram showing carrier phase states and input / output signals in the digital quadrature demodulator described in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1. Since the carrier frequency is 1 / of the clock frequency, if carrier synchronization and timing synchronization are both established, cos ω at the time of quantization of the A / D converter (the time indicated by the vertical dotted line in FIG. 10). c t and sin ω c The value of t is
(Cosω c t, sinω c t) = (1,0), (0,1), (-1,0), (0, -1)
It becomes. Note that “0” in the in-phase /
[0008]
On the other hand, studies have been made on increasing the speed of the A / D converter itself. Non-Patent
[0009]
In this circuit configuration, the outputs of the plurality of A /
[0010]
[Patent Document 1] JP-A-6-244890 (page 2).
[0011]
[Non-patent Document 1] Okada, Shirato, "All-digital Multilevel Demodulator for Large-Capacity Digital Wireless Systems," IEEE GLOBECOM '93, 1993, Vol. 1, pp. 609-613, (T. Okada, T. Shirato, "A Fully Digitized Multi-level Demodulator for High-capacity Digital Radio Systems", IEEE GLOBECOM '93, vol.
[0012]
[Non-patent document 2]
Hohenjim, Edward KF Lee, "Digital Calibration Techniques for Minimizing Timing Errors in Time-Interleaved ADCs," IEEE Trans. Circuits and Systems II, July 2001, Vol. 47, No. 7, pp. 603-613 (Huawen Jin, Edward K. F. Lee, Infra-Technical Information Technology Association, Canada). 's, IEEE Trans. Circuits and Systems II, vol.47, No.7, pp.603-613, July 2001).
[0013]
[Non-Patent Document 3]
Shafiq M. Jamal, Daihofu, Paul J. Hearst, Stephen H. Lewis, "10b 120 MSample / s Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter with Digital Calibration", IEEE ISSCC 2002, February 2002, pp. 172-173 (Shafiq M. Jamal). , Daihong Fu, Paul J. Hurst, Stephen H. Lewis, "A 10b 120 MSample / s Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter with The Digital Bucket, 2nd ed., August 17, 2002.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
When an analog quadrature demodulator is used, it is widely known that there are deterioration factors due to hardware imperfections, such as a gain error between in-phase and quadrature outputs, a quadrature error, and a DC offset. In particular, when multi-level QAM is used, as the number of multi-levels increases, the characteristic degradation due to these factors increases, and the bit error rate deteriorates even at the same carrier-to-noise power ratio. In order to realize an analog quadrature demodulator in which these deterioration factors are small, it is necessary to select balanced components or individually fine-tune the circuit, so that the price is high.
[0015]
On the other hand, in the method of performing A / D conversion on a received signal after frequency conversion (IF frequency) and implementing quadrature demodulation by digital signal processing, the influence of the above-described deterioration factor is different from that of the analog quadrature demodulator. Very small in comparison. On the other hand, this method requires a high-speed A / D converter that operates at a sampling rate four times or more the symbol transmission rate. When the bit transmission rate is on the order of several 100 Mbit / s (symbol transmission rate is several tens Mbaud), the sampling rate of the A / D converter exceeds 100 MHz, and the restrictions on the A / D converter become severe.
[0016]
That is, even if there is a device that can be used in terms of the operating speed and the number of output bits, the power consumption of the A / D converter is enormous because of the high price and the high sampling speed. In addition, in the case of 8 to 10-bit A / D converters that are usually used for wireless applications, most products that operate at about 100 MHz or less consume 100 to 200 mW, but can operate at speeds higher than this. In many products, the power consumption often reaches several watts. It is expected that these will be improved in the future due to advances in device manufacturing technology, but for the time being it is necessary to solve these problems by some method.
[0017]
Also, in a high-speed A / D converter realized by using the method of
[0018]
In
[0019]
In view of the above, the present invention has a performance applicable to multi-valued QAM, has a small fixed degradation in high-speed signal transmission with a bit transmission rate of the order of 100 Mbit / s, and is advantageous in terms of power consumption, circuit scale, and price. It is an object to provide a quadrature demodulator.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a digital quadrature demodulator which receives a received signal whose frequency has been converted to an intermediate frequency, wherein the sampling frequency is S / T (S is the number of oversamples, T is A first A / D converter that performs quantization with a first clock (symbol period), receives the received signal, has a sampling frequency of S / T, and has a phase of T / 2S with respect to the first clock. A second A / D converter that performs quantization with a different second clock, and is connected to one output side of the first and second A / D converters, from an ideal time point of the quantization timing. An interpolation circuit for compensating for the error of the interpolation circuit; a delay circuit connected to the other output side of the first and second A / D converters for delaying a signal by a processing delay time of the interpolation circuit; The second connected to the output side of the circuit A sign inversion circuit, a second sign inversion circuit connected to the output side of the delay circuit, an output side of the interpolation circuit, an output side of the delay circuit, and outputs of the first and second sign inversion circuits. And a selection circuit connected to the input side and having first and second outputs, an output of the interpolation circuit, an output of the delay circuit, an output of the first sign inversion circuit, and the second sign inversion circuit. A first control circuit for controlling the selection circuit so that the output of the selection circuit is periodically distributed to the first or second output; and a quantization timing for inputting the first and second outputs of the selection circuit. And a second control circuit for detecting the error of the interpolation circuit and controlling the interpolation circuit.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature demodulator which receives a reception signal whose frequency has been converted to an intermediate frequency, wherein the reception signal is input and the sampling frequency is S / T (S is the number of oversamples, T is A first A / D converter that performs quantization with a first clock (symbol period), receives the received signal, has a sampling frequency of S / T, and has a phase of T / 2S with respect to the first clock. A second A / D converter that performs quantization with a different second clock, and is connected to one output side of the first and second A / D converters, from an ideal time point of the quantization timing. An interpolation circuit for compensating for the error of the interpolation circuit; a delay circuit connected to the other output side of the first and second A / D converters for delaying a signal by a processing delay time of the interpolation circuit; Circuit output and the delay circuit A multiplexing circuit for time-multiplexing two systems of signals into one system signal, a sign inversion circuit connected to an output side of the multiplexing circuit, an output side of the interpolation circuit, and an output of the sign inversion circuit. A selection circuit having a first side connected to an input side and having first and second outputs, and a selector for periodically distributing an output of the multiplexing circuit and an output of the sign inverting circuit to the first or second output. A first control circuit for controlling the selection circuit, and a second control circuit for receiving the first and second outputs of the selection circuit, detecting a quantization timing error, and controlling the interpolation circuit. A digital quadrature demodulator characterized by comprising:
[0022]
According to a third aspect of the present invention, in the digital quadrature demodulator according to the first or second aspect, an average value calculation circuit for calculating an average value of the input signal, and an output of the average value calculation circuit is subtracted from the input signal. A first DC offset compensation circuit comprising a subtraction circuit, inserted between the one of the first and second A / D converters and the interpolation circuit; A digital quadrature demodulator characterized in that a second DC offset compensating circuit having the same configuration as that described above is inserted between the other of the first and second A / D converters and the delay circuit.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the digital quadrature demodulator according to the third aspect, an average power calculation circuit for calculating a root-mean-square value of the input signal, and an output of the average power calculation circuit and a desired value of the average power. A first gain compensating circuit including a gain setting circuit for calculating a ratio of the first DC power and a multiplying circuit for multiplying an output of the gain setting circuit by an input signal to the average power calculating circuit. A second gain compensation circuit having the same configuration as that of the first gain compensation circuit is inserted between the offset compensation circuit and the interpolation circuit, and is inserted between the second DC offset compensation circuit and the delay circuit. A digital quadrature demodulator characterized by this.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, in the digital quadrature demodulator according to the first, second, third or fourth aspect, the delay circuit is replaced with another interpolation circuit for compensating an error from an ideal time point of the quantization timing. A digital quadrature demodulator characterized in that the other interpolation circuit is controlled by the second control circuit.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the invention according to claim 1, in a digital quadrature demodulator that digitally performs quadrature demodulation on an IF signal after A / D conversion, two A / D converters are operated in parallel. The orthogonal demodulation processing itself is realized by a sign inversion circuit and a selection circuit arranged in two systems corresponding to two A / D converters. As reported in
[0026]
According to the second aspect of the present invention, the quadrature demodulation processing itself is realized by a sign inverting circuit and a selecting circuit in the same manner as in the first aspect. However, two systems of signals corresponding to two A / D converters are time-multiplexed. Then, quadrature demodulation is realized by sign inversion and replacement after one system.
[0027]
In the invention according to
[0028]
In the invention according to
[0029]
As described above, in the digital quadrature demodulator that digitally performs quadrature demodulation on the IF signal after A / D conversion, high-speed signal transmission on the order of several hundred Mbit / s (symbol transmission speed of several tens Mbaud) is performed. If the target is used, quantization must be performed at a rate of 4N times the symbol transmission rate in the methods of Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, but in the present invention, two A / D converters are operated in parallel. Accordingly, the operating speed per A / D converter can be suppressed to at most about 100 MHz. For this reason, as described above, it is possible to use an A / D converter that can be easily obtained at low power consumption and at low cost.
[0030]
On the other hand, when the above-described interleaved A / D converter is applied to a quadrature demodulator, if the number of A / D converters used exceeds two, the outputs of a plurality of A / D converters are output to one system. Are mixed, it becomes difficult to compensate for a gain error and a DC offset. On the other hand, in the present invention, similar gain errors and DC offsets become apparent, but since the number of A / D converters is two, the output of one A / D converter is only the in-phase channel. The output of the other A / D converter appears only in the orthogonal channel. Therefore, it is possible to easily compensate by arranging a compensation circuit for the gain error and the DC offset for each channel (in-phase / quadrature channel).
[0031]
Here, the factor of characteristic deterioration in the present invention will be considered. Since the deterioration factors accompanying the digital signal processing for realizing the quadrature demodulation can be neglected, the characteristic deterioration in the present invention includes (1) a timing error caused by a phase error of a two-phase clock, and (2) a plurality of A / Ds. This is due to individual differences in device (A / D converter) characteristics due to the use of the converter.
[0032]
In the inventions according to the first, second and fifth aspects, the former deterioration factor, that is, the timing error caused by the clock phase error is compensated by using an interpolation circuit. The signal information (amplitude, phase) at the "true sample time" is reproduced by performing interpolation on the preceding and following samples based on the output of the selection circuit, that is, the timing error information detected from the output of the quadrature demodulator of the present invention. Is done. The output of the control circuit for controlling the interpolation circuit is designed to exhibit an S-shaped input / output characteristic as shown in FIG. 6 with respect to the timing error. Thus, if the timing error is within the pull-in range (−Δ to + Δ), the timing error can be compensated by using the output of the control circuit as a control index of the above-described interpolation circuit.
[0033]
Considering the latter deterioration factor, considering the manufacturing accuracy of the A / D converter (both the gain error and the DC offset are about several% of the input full scale), the influence thereof is lower than when the analog quadrature demodulator is used. Is very small. For this reason, the characteristic deterioration in BPSK and QPSK is negligible, and the invention according to
[0034]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a circuit configuration of an embodiment of the invention according to claim 1, and FIG. 2 shows a timing chart of the operation. Assuming Nyquist sampling (S = 2, S is the number of oversamples), the IF reception signal input from the
[0035]
It is assumed that there is no error in the phase of the
[0036]
In this case, an
[0037]
If carrier synchronization and timing synchronization are both established, cosω at the time of quantization by the A /
(Cosω c t, sinω c t) = (1,0), (0,1), (-1,0), (0, -1)
It becomes. Note that "0" in the in-phase / quadrature channel outputs 50 and 60 in FIG. 2 indicates that "0" is output, and the hatched portion indicates that the sign of the output of the A / D converter is inverted. It is shown that.
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
When applying any of the digital quadrature demodulators of the present invention, no special technique relating to carrier synchronization and timing synchronization is required, and the conventional method can be applied as it is. The digital quadrature demodulator of the present invention is also applicable to quasi-synchronous detection. In this case, an AFC (Auto Frequency Control Circuit) or an APC (Auto Phase Control Circuit) is provided at a subsequent stage. Is arranged.
[0041]
[Second embodiment]
FIG. 3 shows a circuit configuration according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the output of the
[0042]
By the
[0043]
Therefore, the number of circuits is reduced, but the operation speed is doubled, and the
[0044]
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a circuit configuration according to an embodiment of the present invention. This embodiment shows an example of a circuit configuration in which a DC offset compensation circuit is added to the digital quadrature demodulator according to the first aspect. The DC offset compensating circuit is disposed immediately after each of the A /
[0045]
[Fourth embodiment]
FIG. 5 shows a circuit configuration according to an embodiment of the present invention. This embodiment shows an example of a circuit configuration in which a DC offset compensation circuit and a gain compensation circuit are added to the digital quadrature demodulator according to the first embodiment. Since the
[0046]
[Other embodiments]
In the above description, the
[0047]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, a digital quadrature demodulator applicable to high-speed signal transmission of the order of several hundred Mbit / s using multi-valued QAM can be used at low power consumption and at low cost. This can be realized using a D converter.
[0048]
Also, by digitizing all signal processing of the quadrature demodulator, it is inserted into a VCO (Voltage Controlled Oscillator) for generating and distributing a local oscillation signal required by the analog quadrature demodulator, a hybrid, and an in-phase / quadrature channel. Since an analog low-pass filter or the like to be used becomes unnecessary, the number of analog parts can be significantly reduced. This is a great merit considering that the number of A / D converters and the operation speed are the same as those when the analog quadrature demodulator is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a digital quadrature demodulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation timing chart of the digital quadrature demodulator according to the embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of a digital quadrature demodulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a digital quadrature demodulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of a digital quadrature demodulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an input / output characteristic diagram of a second control circuit of the digital quadrature demodulator according to the first and second embodiments of the present invention;
FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration when a conventional analog quadrature demodulator is used.
FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of a quadrature demodulator using a conventional digital multiplier.
FIG. 9 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional digital quadrature demodulator described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.
FIG. 10 is an operation timing chart of the conventional digital quadrature demodulator described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional A / D converter (Time-Interleaved A / D converter) described in
[Explanation of symbols]
10: IF reception signal input
20 to 23: Clock input
30: Carrier input
40: A / D converter input
50: Quadrature demodulator in-phase output
60: Quadrature demodulator quadrature output
70: A / D converter output
100, 110, 830 to 850, 940 to 970: A / D converter
200: delay circuit
210: interpolation circuit
300, 310, 320: sign inversion circuit
400, 420: selection circuit
410: Multiplexing circuit
450: Control circuit (for selection circuit)
500: Control circuit (for interpolation circuit)
600, 610: DC offset compensation circuit
650: Average value calculation circuit
660: Subtraction circuit
700, 710: gain compensation circuit
750: Average power calculation circuit
760: gain setting circuit
770: Multiplication circuit
800: analog quadrature demodulator
810, 820: Low-pass filter
860: π / 2 phase shift circuit
870: Quadrature demodulator using digital multiplier
880: Sine wave table
900 to 930: sample and hold circuit
980: Selection circuit (for Time-Interleaved A / D converter)
990: Control circuit (for Time-Interleaved A / D converter)
Claims (5)
前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/T(Sはオーバサンプル数、Tはシンボル周期)の第1のクロックで量子化を行う第1のA/D変換器と、
前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/Tで前記第1のクロックに対してT/2Sだけ位相の異なる第2のクロックで量子化を行う第2のA/D変換器と、
前記第1および第2のA/D変換器の一方の出力側に接続され、量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を補償する補間回路と、
前記第1および第2のA/D変換器の他方の出力側に接続され、前記該補間回路による処理遅延時間分だけ信号を遅延させる遅延回路と、
前記補間回路の出力側に接続された第1の符号反転回路と、
前記遅延回路の出力側に接続された第2の符号反転回路と、
前記補間回路の出力側、前記遅延回路の出力側、前記第1および第2の符号反転回路の出力側がそれぞれ入力側に接続され、第1および第2の出力を持つ選択回路と、
前記補間回路の出力、前記遅延回路の出力、前記第1の符号反転回路の出力および前記第2の符号反転回路の出力を前記第1又は前記第2の出力に周期的に振り分けるよう前記選択回路を制御する第1の制御回路と、
前記選択回路の前記第1および第2の出力を入力して量子化タイミングの誤差を検出し前記補間回路を制御する第2の制御回路と、
を備えることを特徴とするディジタル直交復調器。A digital quadrature demodulator that receives a received signal whose frequency has been converted to an intermediate frequency,
A first A / D converter that receives the received signal and performs quantization with a first clock whose sampling frequency is S / T (S is the number of oversamples, T is a symbol period);
A second A / D converter that receives the received signal, performs a quantization with a second clock having a sampling frequency of S / T and a phase different from the first clock by T / 2S,
An interpolation circuit connected to one output side of the first and second A / D converters and compensating for an error of the quantization timing from an ideal time;
A delay circuit connected to the other output side of the first and second A / D converters and delaying a signal by a processing delay time of the interpolation circuit;
A first sign inversion circuit connected to an output side of the interpolation circuit;
A second sign inverting circuit connected to an output side of the delay circuit;
A selection circuit having an output side of the interpolation circuit, an output side of the delay circuit, and an output side of the first and second sign inversion circuits respectively connected to an input side and having first and second outputs;
The selection circuit for periodically distributing an output of the interpolation circuit, an output of the delay circuit, an output of the first sign inversion circuit, and an output of the second sign inversion circuit to the first or second output. A first control circuit for controlling
A second control circuit that receives the first and second outputs of the selection circuit, detects an error in quantization timing, and controls the interpolation circuit;
A digital quadrature demodulator characterized by comprising:
前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/T(Sはオーバサンプル数、Tはシンボル周期)の第1のクロックで量子化を行う第1のA/D変換器と、
前記受信信号を入力しサンプリング周波数がS/Tで前記第1のクロックに対してT/2Sだけ位相の異なる第2のクロックで量子化を行う第2のA/D変換器と、
前記第1および第2のA/D変換器の一方の出力側に接続され、量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を補償する補間回路と、
前記第1および第2のA/D変換器の他方の出力側に接続され、前記該補間回路による処理遅延時間分だけ信号を遅延させる遅延回路と、
前記補間回路の出力と前記遅延回路の出力からなる2系統の信号を1系統の信号に時間多重する多重化回路と、
該多重化回路の出力側に接続された符号反転回路と、
前記補間回路の出力側と前記符号反転回路の出力側が入力側に接続され、第1および第2の出力を持つ選択回路と、
前記多重化回路の出力および前記符号反転回路の出力を前記第1又は前記第2の出力に周期的に振り分けるよう前記選択回路を制御する第1の制御回路と、
前記選択回路の前記第1および第2の出力を入力して量子化タイミングの誤差を検出し前記補間回路を制御する第2の制御回路と、
を備えることを特徴とするディジタル直交復調器。A digital quadrature demodulator that receives a received signal whose frequency has been converted to an intermediate frequency,
A first A / D converter that receives the received signal and performs quantization with a first clock whose sampling frequency is S / T (S is the number of oversamples, T is a symbol period);
A second A / D converter that receives the received signal, performs a quantization with a second clock having a sampling frequency of S / T and a phase different from the first clock by T / 2S,
An interpolation circuit connected to one output side of the first and second A / D converters and compensating for an error of the quantization timing from an ideal time;
A delay circuit connected to the other output side of the first and second A / D converters and delaying a signal by a processing delay time of the interpolation circuit;
A multiplexing circuit that time-multiplexes two signals consisting of the output of the interpolation circuit and the output of the delay circuit into one signal;
A sign inversion circuit connected to an output side of the multiplexing circuit;
A selection circuit having an output side of the interpolation circuit and an output side of the sign inversion circuit connected to an input side and having first and second outputs;
A first control circuit that controls the selection circuit so as to periodically distribute the output of the multiplexing circuit and the output of the sign inversion circuit to the first or second output;
A second control circuit that receives the first and second outputs of the selection circuit, detects an error in quantization timing, and controls the interpolation circuit;
A digital quadrature demodulator characterized by comprising:
入力信号の平均値を計算する平均値計算回路と、前記入力信号から該平均値計算回路の出力を減算する減算回路とで構成される第1のDCオフセット補償回路を、前記第1および第2のA/D変換器の前記一方と前記補間回路との間に挿入し、
前記第1のDCオフセット補償回路と同一構成の第2のDCオフセット補償回路を、前記第1および第2のA/D変換器の前記他方と前記遅延回路との間に挿入したことを特徴とするディジタル直交復調器。The digital quadrature demodulator according to claim 1 or 2,
A first DC offset compensation circuit comprising an average value calculation circuit for calculating an average value of an input signal and a subtraction circuit for subtracting the output of the average value calculation circuit from the input signal; Inserted between the one of the A / D converters and the interpolation circuit;
A second DC offset compensation circuit having the same configuration as the first DC offset compensation circuit is inserted between the other one of the first and second A / D converters and the delay circuit. Digital quadrature demodulator.
入力信号の2乗平均値を計算する平均電力計算回路と、該平均電力計算回路の出力と平均電力の所望値との比を計算する利得設定回路と、該利得設定回路の出力を前記平均値電力計算回路への入力信号と乗算する乗算回路とで構成される第1の利得補償回路を、前記第1のDCオフセット補償回路と前記補間回路の間に挿入し、
前記第1の利得補償回路と同一構成の第2の利得補償回路を、前記第2のDCオフセット補償回路と前記遅延回路との間に挿入したことを特徴とするディジタル直交復調器。The digital quadrature demodulator according to claim 3,
An average power calculation circuit for calculating a mean square value of an input signal; a gain setting circuit for calculating a ratio of an output of the average power calculation circuit to a desired value of the average power; and an output of the gain setting circuit for calculating the average value. Inserting a first gain compensation circuit composed of a multiplication circuit that multiplies the input signal to the power calculation circuit between the first DC offset compensation circuit and the interpolation circuit;
A digital quadrature demodulator characterized in that a second gain compensation circuit having the same configuration as the first gain compensation circuit is inserted between the second DC offset compensation circuit and the delay circuit.
前記遅延回路を量子化タイミングの理想的な時点からの誤差を補償する別の補間回路に置き換え、該別の補間回路を前記第2の制御回路により制御するようにしたことを特徴とするディジタル直交復調器。The digital quadrature demodulator according to claim 1, 2, 3, or 4,
The delay circuit is replaced with another interpolation circuit for compensating an error from an ideal point in time of quantization timing, and the another interpolation circuit is controlled by the second control circuit. Demodulator.
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