JP2005191743A - Demodulator - Google Patents

Demodulator Download PDF

Info

Publication number
JP2005191743A
JP2005191743A JP2003428267A JP2003428267A JP2005191743A JP 2005191743 A JP2005191743 A JP 2005191743A JP 2003428267 A JP2003428267 A JP 2003428267A JP 2003428267 A JP2003428267 A JP 2003428267A JP 2005191743 A JP2005191743 A JP 2005191743A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
phase
quality
loop filter
demodulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003428267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4336884B2 (en
Inventor
Takahiro Adachi
貴宏 足立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2003428267A priority Critical patent/JP4336884B2/en
Publication of JP2005191743A publication Critical patent/JP2005191743A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4336884B2 publication Critical patent/JP4336884B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a demodulator preventing occurrence of out of carrier synchronism when the quality of a received signal is low and suppressing deterioration in the BER when the quality of the received signal is not low during reception. <P>SOLUTION: A phase difference detection circuit 80 detects the phase error of an output signal from an endless phase shifter 60 to output phase error information. A quality monitor circuit 100 generates quality information on the basis of the output signal from the endless phase shifter 60 and outputs he quality information to a loop filter 90. The loop filter 90 uses the value of a parameter corresponding to the received quality information, carries out arithmetic processing on the basis of the phase error information and outputs an APC value. A numerical controlled oscillator 70 outputs the correction value of the phase error on the basis of the APC value. The endless phase shifter 60 carries out rotation symmetric conversion on the basis of the correction value of the phase error to correct the phase of a demodulation signal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無線通信システムの受信装置に用いられる復調装置に関する。   The present invention relates to a demodulation device used in a reception device of a wireless communication system.

無線通信システムでは、ベースバンド信号を中間周波数(IF)の信号に変調したり、中間周波数の信号をベースバンド信号に復調するために、送信回路および受信回路において局部発振器(LO:Local Oscillator)が用いられる。更に、中間周波数の信号を無線周波数(RF)の信号に周波数変換したり、無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数変換するために、送信回路および受信回路において局部発振器が用いられる。   In a wireless communication system, a local oscillator (LO) is used in a transmission circuit and a reception circuit to modulate a baseband signal into an intermediate frequency (IF) signal and to demodulate an intermediate frequency signal into a baseband signal. Used. Further, a local oscillator is used in the transmission circuit and the reception circuit in order to frequency convert an intermediate frequency signal to a radio frequency (RF) signal and to convert a radio frequency signal to an intermediate frequency signal.

送信回路や受信回路において、低コストで無線周波数を可変にすること等を目的として、シンセサイザ方式の局部発振器が用いられることがある。シンセサイザ方式の局部発振器は、出力に位相雑音を多く含む。従って、シンセサイザ方式の局部発振器を用いた場合、送信装置から位相雑音を多く含む変調信号(変調波)が送信される。そこで、受信装置の復調回路において、位相雑音による通信品質の劣化を低減するために、位相雑音の影響を抑圧する手段が必要になる。   In a transmission circuit or a reception circuit, a synthesizer type local oscillator may be used for the purpose of making the radio frequency variable at low cost. A synthesizer type local oscillator includes a lot of phase noise in its output. Therefore, when a synthesizer type local oscillator is used, a modulation signal (modulated wave) containing a lot of phase noise is transmitted from the transmission device. Therefore, a means for suppressing the influence of the phase noise is necessary in the demodulation circuit of the receiving apparatus in order to reduce the deterioration of the communication quality due to the phase noise.

また、受信装置において、受信信号から搬送波を再生し、再生した搬送波を基準信号として受信信号を復調する同期検波が用いられる。また、同期検波の一実現方法として、搬送波と周波数および位相が完全には一致しないが近似した基準信号を使用する準同期検波が用いられることがある。   In the receiving apparatus, synchronous detection is used in which a carrier wave is reproduced from the received signal and the received signal is demodulated using the reproduced carrier wave as a reference signal. As a method for realizing synchronous detection, there is a case where quasi-synchronous detection using an approximate reference signal is used in which the frequency and phase do not completely match the carrier wave.

同期検波を用いた場合に、受信装置は、例えば、発振信号の周波数が可変な電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator )を用いて、受信信号から搬送波に位相同期した基準信号を生成し受信信号を復調する。また、準同期検波を用いた場合に、受信装置は、所定の固定周波数の発振信号を出力する局部発振器(LO)を用いて、受信信号における搬送波と周波数および位相が完全には一致していないが近似した基準信号を生成し、基準信号を用いて受信信号を復調する。   When using synchronous detection, the receiver uses, for example, a voltage controlled oscillator (VCO) whose frequency of the oscillation signal is variable to generate a reference signal that is phase-synchronized with the carrier wave from the received signal. Is demodulated. In addition, when quasi-synchronous detection is used, the receiver uses a local oscillator (LO) that outputs an oscillation signal having a predetermined fixed frequency, and the carrier wave in the received signal does not completely match the frequency and phase. Is generated, and the received signal is demodulated using the reference signal.

また、同期検波において、受信信号から搬送波を再生するために、搬送波再生回路(搬送波再生ループ)が用いられる。また、準同期検波においても、復調信号の位相を補償するために、搬送波を再生する搬送波再生回路が用いられる。   In synchronous detection, a carrier recovery circuit (carrier recovery loop) is used to recover a carrier from a received signal. Also in quasi-synchronous detection, a carrier recovery circuit that recovers a carrier is used to compensate the phase of the demodulated signal.

同期検波や準同期検波を用いた受信装置において、受信信号に含まれる位相雑音の影響を抑圧するために、搬送波再生回路の帯域幅(以下、ループ帯域幅という。)を広くする、すなわち、搬送波再生回路のキャリア再生ループの応答を早くする必要がある。しかし、ループ帯域幅を広くすると、キャリア再生ループ内部で発生する雑音によって、再生した搬送波(キャリア)のジッタが増加する。そのため、ループ帯域幅を広くすると、ループ帯域幅が狭い場合と比較して、受信信号から搬送波を再生できる限界レベルであるキャリア同期保持限界が劣化する。   In a receiver using synchronous detection or quasi-synchronous detection, in order to suppress the influence of phase noise included in the received signal, the bandwidth (hereinafter referred to as loop bandwidth) of the carrier recovery circuit is widened. It is necessary to speed up the response of the carrier reproduction loop of the reproduction circuit. However, when the loop bandwidth is widened, the jitter of the regenerated carrier wave (carrier) increases due to noise generated inside the carrier reproduction loop. Therefore, when the loop bandwidth is widened, the carrier synchronization holding limit, which is the limit level at which the carrier wave can be recovered from the received signal, is deteriorated as compared with the case where the loop bandwidth is narrow.

図5は、ループ帯域幅と、BER(ビット誤り率:Bit Error Rate)特性に対するCN比(搬送波電力対雑音電力比:Carrier to Noise ratio、以下、C/Nという。)の劣化の程度(以下、C/N劣化量という。)との関係を定性的に示す説明図である。図5には、所定のBER(例えば10−3)を得るためのC/Nの値であって位相雑音およびキャリアジッタの影響がない理想的な場合のC/Nの値と、種々のループ帯域幅におけるC/Nの値との差が実線で示されている。例えば、10−3のBERを得るために理論的にはC/Nが20dBでよいにも関わらず、実際の装置においてC/Nが20.3dBのときに10−3のBERが得られたとすると、BER特性に対するC/N劣化量は0.3dBである。 FIG. 5 shows a loop bandwidth and a degree of deterioration of a CN ratio (Carrier to Noise ratio (hereinafter referred to as C / N)) with respect to a BER (Bit Error Rate) characteristic (hereinafter referred to as C / N). And C / N deterioration amount) are qualitative illustrations. FIG. 5 shows values of C / N for obtaining a predetermined BER (for example, 10 −3 ) and ideal values where there is no influence of phase noise and carrier jitter, and various loops. The difference from the C / N value in the bandwidth is shown by a solid line. For example, in order to obtain a BER of 10 −3 , the theoretical C / N may be 20 dB. However, in an actual apparatus, a BER of 10 −3 was obtained when the C / N was 20.3 dB. Then, the C / N deterioration amount with respect to the BER characteristic is 0.3 dB.

また、図5には、C/N劣化量に対する位相雑音の影響とキャリアジッタの影響とが破線で示されている。図5に示すように、位相雑音の影響は、ループ帯域幅を広くする程小さくなる。また、キャリアジッタの影響は、ループ帯域幅を広くするほど大きくなる。そして、BER特性に対するC/N劣化量が最も小さいループ帯域幅(図5におけるA)、換言すれば、一定のC/Nに対してBERが最も小さくなるループ帯域幅が存在する。つまり、一定のC/N(例えば20dB)に対して、所定のBER(例えば10−3)からの劣化量が最小になるループ帯域幅が存在する。 Further, in FIG. 5, the influence of phase noise and the influence of carrier jitter on the C / N deterioration amount are indicated by broken lines. As shown in FIG. 5, the effect of phase noise becomes smaller as the loop bandwidth is increased. The influence of carrier jitter increases as the loop bandwidth is increased. A loop bandwidth (A in FIG. 5) having the smallest C / N degradation amount with respect to the BER characteristic, in other words, a loop bandwidth having the smallest BER with respect to a certain C / N exists. That is, for a certain C / N (for example, 20 dB), there is a loop bandwidth that minimizes the amount of deterioration from a predetermined BER (for example, 10 −3 ).

図6は、ループ帯域幅とキャリア同期保持限界との関係を定性的に示す説明図である。例えば、あるループ帯域幅において受信信号から搬送波を再生するためにC/Nとして15dBが必要であったとする。ループ帯域幅を広げた場合に受信信号から搬送波を再生するためのC/Nが15.5dBであったとすると、キャリア同期保持限界に対するC/N劣化量が0.5dBということになる。   FIG. 6 is an explanatory diagram qualitatively showing the relationship between the loop bandwidth and the carrier synchronization retention limit. For example, suppose that 15 dB is required as C / N to recover a carrier wave from a received signal in a certain loop bandwidth. If the C / N for reproducing the carrier wave from the received signal is 15.5 dB when the loop bandwidth is widened, the C / N deterioration amount with respect to the carrier synchronization holding limit is 0.5 dB.

また、図6には、キャリア同期保持限界に対する位相雑音の影響とキャリアジッタの影響とが破線で示されている。図6に示すように、キャリア同期保持限界のC/Nに対して、キャリアジッタによる劣化量が位相雑音による劣化量よりも支配的である。そのため、ループ帯域幅が狭い程キャリア同期保持限界のC/Nが小さい。従って、受信信号のC/Nがより低いところまでキャリア同期を保持するためには、ループ帯域幅を狭くすればよい。   In FIG. 6, the influence of phase noise and the influence of carrier jitter on the carrier synchronization retention limit are indicated by broken lines. As shown in FIG. 6, the deterioration amount due to carrier jitter is more dominant than the deterioration amount due to phase noise with respect to the C / N of the carrier synchronization holding limit. For this reason, the carrier synchronization retention limit C / N is smaller as the loop bandwidth is narrower. Therefore, in order to maintain carrier synchronization up to a place where the C / N of the received signal is lower, the loop bandwidth may be narrowed.

キャリア再生ループのループ帯域幅は、主に搬送波再生回路に含まれるループフィルタの帯域幅によって決定される。ループフィルタは、外部からの擾乱である位相雑音やマイクロフォニックによる位相変動に対して、ハイパスフィルタとして機能する。そのため、図5に示すように、位相雑音の影響を低減するには、ループ帯域幅が広くなるように、ループフィルタの帯域幅を広げた方がよい。一方、ループフィルタは、キャリア再生ループ内部で発生する雑音によるキャリアジッタに対して、ローパスフィルタとして機能する。そのため、図5に示すように、キャリアジッタの影響を低減するには、ループ帯域幅が狭くなるように、ループフィルタの帯域幅を狭めた方がよい。   The loop bandwidth of the carrier recovery loop is mainly determined by the bandwidth of the loop filter included in the carrier recovery circuit. The loop filter functions as a high-pass filter against phase fluctuations caused by external disturbances such as phase noise and microphonics. Therefore, as shown in FIG. 5, in order to reduce the influence of phase noise, it is better to widen the bandwidth of the loop filter so as to widen the loop bandwidth. On the other hand, the loop filter functions as a low-pass filter for carrier jitter caused by noise generated inside the carrier reproduction loop. Therefore, as shown in FIG. 5, in order to reduce the influence of carrier jitter, it is better to narrow the bandwidth of the loop filter so that the loop bandwidth is narrowed.

そして、図5に示されたように、BERに対して、位相雑音がC/N劣化に与える影響とキャリアジッタがC/N劣化に与える影響との和が最小になるループ帯域幅すなわちBER劣化が最小になるループ帯域幅が存在する。そして、一般に、復調回路において、BER劣化を最小にするようにループ帯域幅が決定される。   As shown in FIG. 5, the loop bandwidth, that is, the BER degradation, that minimizes the sum of the influence of the phase noise on the C / N deterioration and the influence of the carrier jitter on the C / N deterioration with respect to the BER. There is a loop bandwidth that minimizes. In general, in the demodulation circuit, the loop bandwidth is determined so as to minimize the BER degradation.

しかし、シンセサイザ方式の局部発振器を用いた場合には、位相雑音の影響が大きいので、BER劣化を最小にするループ帯域幅では、図6に示されたように、キャリア同期保持限界のC/Nが大きくなる。すなわち、BER劣化を最小にするループ帯域幅では、受信信号の品質が劣化した場合にキャリア同期が外れやすくなる。特に、順方向誤り訂正(FEC:Forward Error Correction)を用いて復調データに対して誤り訂正を行う場合には、FECの効果によって見かけ上BERが悪くない状態であるにもかかわらず、キャリア同期が外れてしまうという現象が生じる。   However, when a synthesizer type local oscillator is used, the influence of phase noise is large, and therefore, in the loop bandwidth that minimizes the BER degradation, as shown in FIG. Becomes larger. That is, with the loop bandwidth that minimizes BER degradation, carrier synchronization is easily lost when the quality of the received signal is degraded. In particular, when error correction is performed on demodulated data using forward error correction (FEC), carrier synchronization is performed even though the BER is apparently not deteriorated due to the effect of FEC. The phenomenon of coming off occurs.

特許文献1には、入力信号の搬送波周波数と内部の局部発振周波数との周波数差によらず、擾乱に強く、かつ一定の同期特性を得ることができる準同期検波の復調装置が記載されている。特許文献1に記載された復調装置の搬送波再生回路は、搬送波の同期確立後にローパスフィルタの値を中心値に近づける処理を実行する置き換え回路を備える。そして、特許文献1に記載された復調装置では、ローパスフィルタを動作可能範囲の中心付近で動作させるように制御することによって、位相雑音に対する耐力を高めている。   Patent Document 1 describes a quasi-synchronous detection demodulator that is resistant to disturbances and can obtain constant synchronization characteristics regardless of the frequency difference between the carrier frequency of the input signal and the internal local oscillation frequency. . The carrier wave recovery circuit of the demodulator described in Patent Document 1 includes a replacement circuit that executes a process of bringing the value of the low-pass filter closer to the center value after the synchronization of the carrier wave is established. In the demodulator described in Patent Document 1, the tolerance to phase noise is enhanced by controlling the low-pass filter to operate near the center of the operable range.

また、特許文献2には、現用回線の回線品質が劣化したときの予備回線への切り替えに際してクロック同期はずれの発生を防止できる通信システムが記載されている。特許文献2に記載された通信システムでは、予備回線の復調器がバンド幅可変ループフィルタを備える。また、各現用回線の復調器から予備回線の復調器にタップ係数の値が入力される。そして、タップ係数にもとづいて、回線品質が最も劣化している現用回線に合わせてバンド幅可変ループフィルタのバンド幅が設定される。   Patent Document 2 describes a communication system that can prevent the occurrence of clock synchronization loss when switching to a protection line when the line quality of a working line deteriorates. In the communication system described in Patent Document 2, the protection line demodulator includes a variable bandwidth loop filter. Further, the value of the tap coefficient is input from the demodulator of each working line to the demodulator of the protection line. Then, based on the tap coefficient, the bandwidth of the variable bandwidth loop filter is set in accordance with the working line having the most deteriorated line quality.

特開2000−41074号公報(第4−6頁、第1−9図)JP 2000-41074 A (page 4-6, FIG. 1-9) 特開平11−68622号公報(第8−10頁、第1−3図)JP-A-11-68622 (page 8-10, Fig. 1-3)

特許文献1に記載された復調装置によれば、搬送波の同期確立後にローパスフィルタの値を中心値に近づける処理を行うことによって、位相雑音に対する耐力を高めることができる。しかし、同期確立後にローパスフィルタを固定的に動作可能範囲の中心付近で動作するように制御しているにすぎず、受信状態に応じてキャリア同期が外れるのを防止することはできない。   According to the demodulator described in Patent Document 1, the resistance to phase noise can be increased by performing processing for bringing the value of the low-pass filter closer to the center value after synchronization of the carrier wave is established. However, after the synchronization is established, the low-pass filter is merely controlled so as to operate near the center of the operable range, and it is not possible to prevent the carrier synchronization from being lost depending on the reception state.

また、特許文献2に記載された通信システムによれば、回線品質が最も劣化している現用回線に合わせてバンド幅を設定するので、現用回線から予備回線への切り替えが行われた場合に、予備回線の復調器でのクロック同期外れを防止することができる。しかし、特許文献2には、受信中にBER劣化を押さえるように制御する構成は開示されていない。   Further, according to the communication system described in Patent Document 2, since the bandwidth is set in accordance with the working line having the most deteriorated line quality, when switching from the working line to the protection line is performed, It is possible to prevent loss of clock synchronization in the standby line demodulator. However, Patent Document 2 does not disclose a configuration for controlling so as to suppress BER degradation during reception.

そこで、本発明は、受信中において、受信信号の品質が低い場合にはキャリア同期が外れることを防止することができるとともに、受信信号の品質が低くない場合にはBER劣化を抑えることができる復調装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can prevent the carrier synchronization from being lost when the received signal quality is low during reception, and can suppress the BER degradation when the received signal quality is not low. An object is to provide an apparatus.

本発明による復調装置は、帯域幅可変のループフィルタを含み、入力信号における搬送波に位相同期した搬送波信号を再生する搬送波再生ループを備えた復調装置において、入力信号の品質が第1の所定品質よりも高い場合には、ループフィルタに、BER劣化が最小になるようにループ帯域幅を変えさせ、入力信号の品質が第2の所定品質(第1の所定品質と同じであってもよい。)以下である場合には、ループフィルタに、ループ帯域幅を所定帯域幅よりも狭くさせる品質判定回路を備えたことを特徴とする。   A demodulator according to the present invention includes a loop filter having a variable bandwidth, and includes a carrier recovery loop that recovers a carrier signal that is phase-synchronized with a carrier wave in the input signal. Is higher, the loop filter is caused to change the loop bandwidth so that the BER degradation is minimized, and the quality of the input signal may be the second predetermined quality (may be the same as the first predetermined quality). In the following cases, the loop filter is provided with a quality determination circuit that makes the loop bandwidth narrower than the predetermined bandwidth.

復調装置は、入力信号としての受信変調波から、局部発振周波数信号を用いて復調信号を再生する復調部と、復調信号の位相補償を行う位相補償部とを備え、ループフィルタが、位相補償部に設けられている構成であってもよい。すなわち、準同期検波を行う復調装置に本発明を適用することができる。   The demodulator includes a demodulator that reproduces a demodulated signal from a received modulated wave as an input signal using a local oscillation frequency signal, and a phase compensator that performs phase compensation of the demodulated signal, and the loop filter includes a phase compensator. The structure provided in may be sufficient. That is, the present invention can be applied to a demodulator that performs quasi-synchronous detection.

位相補償部が、ループフィルタが出力するデータを位相に変換した数値を出力する数値制御発振器と、復調信号がディジタル化された信号であるディジタル復調信号と数値制御発振器の出力とを複素乗算して乗算結果を出力する移相器と、移相器の出力の位相ずれを検出して位相差データを生成する位相差検出回路とを含み、ループフィルタが、位相差検出回路が生成した位相差データを入力して雑音成分を抑圧したデータを出力するように構成されていてもよい。すなわち、準同期検波を行う復調装置において、位相補償部における搬送波再生ループに本発明を適用することができる。   The phase compensator performs complex multiplication of a numerically controlled oscillator that outputs a numerical value obtained by converting the data output from the loop filter into a phase, and a digital demodulated signal that is a digitized demodulated signal and the output of the numerically controlled oscillator. A phase shifter that outputs a multiplication result; and a phase difference detection circuit that detects a phase shift of the output of the phase shifter and generates phase difference data. The loop filter generates phase difference data generated by the phase difference detection circuit. And may be configured to output data in which noise components are suppressed. That is, in a demodulator that performs quasi-synchronous detection, the present invention can be applied to a carrier recovery loop in a phase compensation unit.

復調装置は、例えば、ループフィルタが、位相差データに係数を乗算する乗算器を含み、品質判定回路が、入力信号の品質に応じたデータであって乗算器が使用する係数を示すデータをループフィルタに出力するように構成される。   In the demodulator, for example, the loop filter includes a multiplier that multiplies the phase difference data by a coefficient, and the quality determination circuit loops data indicating the coefficient used by the multiplier that is data corresponding to the quality of the input signal. It is configured to output to a filter.

復調装置は、入力信号から、再生された搬送波信号を用いて復調信号を再生する復調部を備え、ループフィルタの出力が、搬送波信号を復調部に出力する周波数可変発振器に入力される構成であってもよい。すなわち、同期検波を行う復調装置に本発明を適用することができる。   The demodulator includes a demodulator that reproduces a demodulated signal from the input signal using the recovered carrier signal, and the output of the loop filter is input to a frequency variable oscillator that outputs the carrier signal to the demodulator. May be. That is, the present invention can be applied to a demodulator that performs synchronous detection.

復調信号の位相ずれ(正規の信号点配置に対する)を検出して位相差信号を生成する位相差検出回路を備え、ループフィルタが、位相差検出回路が生成した位相差信号を入力して、位相差に応じた電圧を、周波数可変発振器としての電圧制御発振器に出力するように構成されていてもよい。すなわち、同期検波を行う復調装置において、検波のための搬送波信号を再生する搬送波再生ループに本発明を適用することができる。   A phase difference detection circuit that generates a phase difference signal by detecting the phase shift of the demodulated signal (with respect to the regular signal point arrangement) is input. The loop filter receives the phase difference signal generated by the phase difference detection circuit, A voltage according to the phase difference may be output to a voltage controlled oscillator as a frequency variable oscillator. That is, the present invention can be applied to a carrier recovery loop that recovers a carrier signal for detection in a demodulator that performs synchronous detection.

復調装置は、例えば、ループフィルタが、可変容量部および可変抵抗部を有するラグリードフィルタで構成され、品質判定回路が、入力信号の品質に応じて可変容量部の容量および可変抵抗部の抵抗を指定する信号を出力するように構成される。   In the demodulator, for example, the loop filter is configured by a lag lead filter having a variable capacitance unit and a variable resistance unit, and the quality determination circuit determines the capacitance of the variable capacitance unit and the resistance of the variable resistance unit according to the quality of the input signal. It is configured to output a specified signal.

品質監視回路は、例えば、入力信号の搬送波信号電力対雑音電力比を復調信号から推定し、推定した搬送波信号電力対雑音電力比にもとづいて入力信号の品質を判定する。   For example, the quality monitoring circuit estimates the carrier signal power to noise power ratio of the input signal from the demodulated signal, and determines the quality of the input signal based on the estimated carrier signal power to noise power ratio.

本発明によれば、受信状態に応じて搬送波再生ループの帯域幅を適応的に可変することができる。従って、受信中において、キャリア同期が外れることの防止とBER劣化の抑制とを両立させることができる。   According to the present invention, the bandwidth of the carrier recovery loop can be adaptively varied according to the reception state. Therefore, it is possible to achieve both prevention of loss of carrier synchronization and suppression of BER degradation during reception.

実施の形態1.
本発明の第1の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明による復調装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態では、受信信号の搬送波の周波数および位相に近似した固定周波数の信号を発生する局部発振器(LO)を用いて受信信号を復調し、僅かに残った位相差(または周波数差)を搬送波(キャリア)再生回路を用いて補正する準同期検波を用いた復調装置を例にする。
Embodiment 1 FIG.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a demodulator according to the present invention. In this embodiment, a received signal is demodulated using a local oscillator (LO) that generates a signal having a fixed frequency approximating the frequency and phase of the carrier wave of the received signal, and a slight remaining phase difference (or frequency difference) is obtained. A demodulator using quasi-synchronous detection that is corrected using a carrier recovery circuit is taken as an example.

図1に示すように、復調装置は、受信信号を復調する直交検波器(以下、復調器(DEM:Demodulator )と記す)10、受信信号の搬送波と周波数および位相が完全には一致しないが搬送波に近似した固定周波数の発振信号を出力する局部発振器(LO)20、復調器10が出力したI(同相)チャネルのアナログ信号をディジタル信号に変換するA−D変換器30、復調器10が出力したQ(直交)チャネルのアナログ信号をディジタル信号に変換するA−D変換器40、復調信号の位相補償を行う位相補償部に相当する回路であって搬送波の再生処理を行うキャリア再生回路50、および復調信号の品質を監視する品質監視回路(品質判定回路)100を含む。復調器10は、局部発振器20が出力する発振信号(基準信号)を用いて入力信号としての受信信号を復調し、IチャネルおよびQチャネルのアナログ信号を再生する。   As shown in FIG. 1, the demodulator includes a quadrature detector (hereinafter referred to as a demodulator (DEM)) 10 that demodulates a received signal, and the carrier wave of the received signal does not completely match the frequency and phase. A local oscillator (LO) 20 that outputs an oscillation signal having a fixed frequency approximated to the above, an A / D converter 30 that converts an analog signal of the I (in-phase) channel output from the demodulator 10 into a digital signal, and an output from the demodulator 10 An analog-to-digital converter 40 that converts the Q (orthogonal) channel analog signal to a digital signal, a circuit corresponding to a phase compensation unit that performs phase compensation of the demodulated signal, and a carrier recovery circuit 50 that performs carrier recovery processing; And a quality monitoring circuit (quality judgment circuit) 100 for monitoring the quality of the demodulated signal. The demodulator 10 demodulates the received signal as an input signal using the oscillation signal (reference signal) output from the local oscillator 20, and reproduces the analog signals of I channel and Q channel.

図1に示すように、キャリア再生回路50は、無限移相器(EPS:End-less Phase Shifter)60、数値制御発振器(NCO:Numerical Controlled Oscillator )70、位相差検出回路(PD:Phase Detector)80およびループフィルタ90を含む。   As shown in FIG. 1, a carrier recovery circuit 50 includes an infinite phase shifter (EPS) 60, a numerically controlled oscillator (NCO) 70, and a phase difference detection circuit (PD). 80 and loop filter 90.

無限移相器60は、A−D変換器30,40からのIチャネルおよびQチャネルの信号に、数値制御発振器70が出力する位相誤差の補正値を複素乗算することによって回転対称変換を行う複素乗算器である。無限移相器60は、回転対称変換したIチャネルおよびQチャネルの信号を出力する。無限移相器60は、回転対称変換をすることによって、Iチャネルの信号とQチャネルの信号のそれぞれの位相誤差が0に近づくように制御する。   The infinite phase shifter 60 is a complex that performs rotationally symmetric conversion by multiplying the I-channel and Q-channel signals from the AD converters 30 and 40 by the phase error correction value output from the numerically controlled oscillator 70. It is a multiplier. The infinite phase shifter 60 outputs I-channel and Q-channel signals subjected to rotational symmetry conversion. The infinite phase shifter 60 performs control so that the phase error of each of the I channel signal and the Q channel signal approaches 0 by performing rotational symmetry conversion.

数値制御発振器70は、ループフィルタ90からの入力値(以下、APC(Automatic Phase Control )値ともいう。)を位相θに変換する。また、数値制御発振器70は、変換した位相θに対するsinθおよびcosθの値を求める。そして、数値制御発振器70は、求めたsinθおよびcosθの値を位相誤差の補正値として無限移相器60に出力する。   The numerically controlled oscillator 70 converts an input value from the loop filter 90 (hereinafter also referred to as an APC (Automatic Phase Control) value) into a phase θ. The numerically controlled oscillator 70 obtains values of sin θ and cos θ with respect to the converted phase θ. The numerically controlled oscillator 70 outputs the calculated values of sin θ and cos θ to the infinite phase shifter 60 as phase error correction values.

位相差検出回路80は、無限移相器60からのIチャネルの信号とQチャネルの信号とによって定まる信号点配置が、正規の信号点配置からどれだけずれているかを検出する。すなわち、位相差検出回路80は、無限移相器60の出力信号と正規の信号との位相誤差を検出する。また、位相差検出回路80は、検出した位相誤差を示す位相差データをループフィルタ90に出力する。   The phase difference detection circuit 80 detects how much the signal point arrangement determined by the I channel signal and the Q channel signal from the infinite phase shifter 60 deviates from the normal signal point arrangement. That is, the phase difference detection circuit 80 detects a phase error between the output signal of the infinite phase shifter 60 and the normal signal. In addition, the phase difference detection circuit 80 outputs phase difference data indicating the detected phase error to the loop filter 90.

ループフィルタ90は、位相差検出回路80からの位相差データにもとづいて演算処理を行う。また、ループフィルタ90は、演算処理によって求めた値を数値制御発振器70に出力する。また、ループフィルタ90は、品質監視回路100からの品質情報にもとづいて、演算において使用するパラメータを変更する。   The loop filter 90 performs arithmetic processing based on the phase difference data from the phase difference detection circuit 80. Further, the loop filter 90 outputs the value obtained by the arithmetic processing to the numerical control oscillator 70. Further, the loop filter 90 changes the parameters used in the calculation based on the quality information from the quality monitoring circuit 100.

図2は、ループフィルタ90の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、ループフィルタ90は、準同期検波において一般に用いられる完全積分回路型のフィルタである。ループフィルタ90は、位相差検出回路80からの位相差データに係数αを乗算する乗算器90a、位相差検出回路80からの位相差データに係数βを乗算する乗算器90b、品質情報に応じて係数α,βを出力するROM90c、乗算器90aの出力と加算器90fの出力とを加算する加算器90d、加算器90dの出力を遅延させる遅延回路90e、遅延回路90eの出力と乗算器90bの出力とを加算する加算器90fを含む。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the loop filter 90. As shown in FIG. 2, the loop filter 90 is a perfect integration circuit type filter generally used in quasi-synchronous detection. The loop filter 90 includes a multiplier 90a that multiplies the phase difference data from the phase difference detection circuit 80 by a coefficient α, a multiplier 90b that multiplies the phase difference data from the phase difference detection circuit 80 by a coefficient β, and according to the quality information. ROM 90c for outputting coefficients α and β, adder 90d for adding the output of multiplier 90a and the output of adder 90f, delay circuit 90e for delaying the output of adder 90d, the output of delay circuit 90e and the output of multiplier 90b An adder 90f for adding the output is included.

ROM90cには、複数種類の品質情報のそれぞれに対応した係数αおよび係数βが記憶されている。ループフィルタ90において係数αおよび係数βが変更されることによって、キャリア再生回路50の帯域幅(ループ帯域幅)は変更される。   The ROM 90c stores a coefficient α and a coefficient β corresponding to each of a plurality of types of quality information. By changing the coefficient α and the coefficient β in the loop filter 90, the bandwidth (loop bandwidth) of the carrier recovery circuit 50 is changed.

また、本実施の形態において、復調器10が固定周波数の基準信号を用いて受信信号を復調した後に、キャリア再生回路50は、復調信号の位相誤差を補正している。本実施の形態において、キャリア再生回路50は、受信信号を復調するための搬送波を直接再生するものではないが、復調信号の位相誤差を補正する際に、搬送波再生処理に相当する処理が行われている。   In the present embodiment, after demodulator 10 demodulates the received signal using the fixed frequency reference signal, carrier recovery circuit 50 corrects the phase error of the demodulated signal. In the present embodiment, the carrier recovery circuit 50 does not directly recover the carrier wave for demodulating the received signal, but when correcting the phase error of the demodulated signal, a process corresponding to the carrier recovery process is performed. ing.

品質監視回路100は、無限移相器60からのIチャネルおよびQチャネルの信号にもとづいて、受信信号の品質を判定し、受信信号の品質を示す品質情報を生成する。また、品質監視回路100は、生成した品質情報をループフィルタ90に出力する。   The quality monitoring circuit 100 determines the quality of the received signal based on the I channel and Q channel signals from the infinite phase shifter 60, and generates quality information indicating the quality of the received signal. Further, the quality monitoring circuit 100 outputs the generated quality information to the loop filter 90.

品質監視回路100は、キャリア同期が外れるおそれがあるか否かを判断する。具体的には、品質監視回路100は、無限移相器60からのIチャネルおよびQチャネルの信号にもとづいて、信号点の分散を求めることによって受信信号のC/Nを推定する。品質監視回路100は、推定したC/Nが、所定のC/Nの値(第2の所定品質に相当)以下であるか否か判断することによって、キャリア同期が外れるおそれがあるか否かを判断する。そして、品質監視回路100は、キャリア同期が外れるおそれがあると判断した場合には、ループフィルタ90に係数αおよび係数βを、ループ帯域幅を所定帯域幅よりも狭くするような値に変更させる。なお、第2の所定品質に相当する所定のC/Nの値は、装置構成や使用されている変調方式に応じて決められる値であるが、例えば、同期保持限界のC/Nの値に余裕を持たせた値である(図6参照)。   The quality monitoring circuit 100 determines whether there is a possibility that the carrier synchronization is lost. Specifically, the quality monitoring circuit 100 estimates the C / N of the received signal by obtaining the variance of signal points based on the I channel and Q channel signals from the infinite phase shifter 60. The quality monitoring circuit 100 determines whether the carrier synchronization may be lost by determining whether the estimated C / N is equal to or less than a predetermined C / N value (corresponding to the second predetermined quality). Judging. When the quality monitoring circuit 100 determines that the carrier synchronization may be lost, the quality monitoring circuit 100 causes the loop filter 90 to change the coefficients α and β to values that make the loop bandwidth narrower than the predetermined bandwidth. . Note that the predetermined C / N value corresponding to the second predetermined quality is a value determined according to the device configuration and the modulation method used, and is, for example, the C / N value of the synchronization holding limit. This is a value with a margin (see FIG. 6).

また、品質監視回路100は、キャリア同期が外れるおそれがないと判断した場合には、BER劣化が最小になるようなループ帯域幅(図5参照)に対応した係数αおよび係数βを選択するようにループフィルタ90に指示する。なお、キャリア同期が外れるおそれがないと判断するためのC/Nのしきい値(第1の所定品質に相当)は、第2の所定品質に相当する所定のC/Nの値よりも大きい値であってもよい。   Further, when the quality monitoring circuit 100 determines that there is no risk of loss of carrier synchronization, the quality monitoring circuit 100 selects the coefficient α and coefficient β corresponding to the loop bandwidth (see FIG. 5) that minimizes the BER degradation. To the loop filter 90. Note that the C / N threshold value (corresponding to the first predetermined quality) for determining that there is no possibility of loss of carrier synchronization is larger than the predetermined C / N value corresponding to the second predetermined quality. It may be a value.

次に、動作について説明する。復調装置に受信信号の入力が開始されると、復調器10は、局部発振器20からの発振信号を用いて受信信号を復調し、Iチャネルのアナログ信号およびQチャネルのアナログ信号をA−D変換器30,40に出力する。A−D変換器30は、Iチャネルの信号をディジタル信号に変換して無限移相器60に出力する。また、A−D変換器40は、Qチャネルの信号をディジタル信号に変換して無限移相器60に出力する。   Next, the operation will be described. When the input of the reception signal to the demodulator starts, the demodulator 10 demodulates the reception signal using the oscillation signal from the local oscillator 20 and performs A / D conversion on the I-channel analog signal and the Q-channel analog signal. Output to the units 30 and 40. The AD converter 30 converts the I-channel signal into a digital signal and outputs the digital signal to the infinite phase shifter 60. The A-D converter 40 converts the Q channel signal into a digital signal and outputs the digital signal to the infinite phase shifter 60.

IチャネルおよびQチャネルのディジタル信号が入力されると、無限移相器60は、数値制御発振器70からの位相誤差の補正値にもとづいて、IチャネルおよびQチャネルの信号について、式(1)および式(2)に示す回転対称変換を行って出力する。   When the I-channel and Q-channel digital signals are input, the infinite phase shifter 60 determines the equations (1) and (1) for the I-channel and Q-channel signals based on the phase error correction value from the numerically controlled oscillator 70. The rotational symmetry transformation shown in Equation (2) is performed and output.

out=Iin×cosθ−Qin×sinθ 式(1)
out=Iin×sinθ+Qin×cosθ 式(2)
I out = I in × cos θ−Q in × sin θ Formula (1)
Q out = I in × sin θ + Q in × cos θ Equation (2)

式(1)および式(2)において、Ioutは無限移相器60のIチャネルの出力信号を示し、Qoutは無限移相器60のQチャネルの出力信号を示す。また、IinはA−D変換器30からのIチャネルの入力信号を示し、QinはA−D変換器40からのQチャネルの入力信号を示す。また、sinθおよびcosθは、数値制御発振器70からの位相誤差の補正値を示す。無限移相器60から出力される信号は、搬送波周波数と発振周波数との差に応じた位相回転が取り除かれた信号になっている。 In Expressions (1) and (2), I out indicates an I channel output signal of the infinite phase shifter 60, and Q out indicates an Q channel output signal of the infinite phase shifter 60. I in indicates an I channel input signal from the A-D converter 30, and Q in indicates a Q channel input signal from the A-D converter 40. Further, sin θ and cos θ indicate phase error correction values from the numerically controlled oscillator 70. The signal output from the infinite phase shifter 60 is a signal from which the phase rotation corresponding to the difference between the carrier frequency and the oscillation frequency is removed.

品質監視回路100は、無限移相器60の出力信号にもとづいて、受信信号のC/Nを推定する。品質監視回路100は、推定したC/Nが、第2の所定品質に対応するC/Nの値以下になったと判定した場合には、キャリア再生回路50のループ帯域幅を所定帯域幅よりも狭くすることに決定する。そして、そのようなループ帯域幅を実現する係数αおよび係数βを指定するデータをループフィルタ90に出力する。また、品質監視回路100は、推定したC/Nが、第1の所定品質に対応するC/Nより大きくなったと判定した場合には、キャリア再生回路50のループ帯域幅を、BER劣化が最小となる帯域幅とすることに決定する。そして、品質監視回路100は、BER劣化が最小となるループ帯域幅を実現する係数αおよび係数βを指定するデータをループフィルタ90に出力する。   The quality monitoring circuit 100 estimates the C / N of the received signal based on the output signal of the infinite phase shifter 60. When the quality monitoring circuit 100 determines that the estimated C / N is equal to or less than the value of C / N corresponding to the second predetermined quality, the quality monitoring circuit 100 sets the loop bandwidth of the carrier regeneration circuit 50 to be greater than the predetermined bandwidth. Decide to narrow. Then, data specifying the coefficient α and the coefficient β that realize such a loop bandwidth is output to the loop filter 90. Further, when the quality monitoring circuit 100 determines that the estimated C / N is larger than the C / N corresponding to the first predetermined quality, the loop bandwidth of the carrier reproduction circuit 50 is minimized. It is determined that the bandwidth becomes. Then, the quality monitoring circuit 100 outputs to the loop filter 90 data specifying the coefficient α and the coefficient β that realize the loop bandwidth that minimizes the BER degradation.

ループフィルタ90において、ROM90cは、品質監視回路100から入力されたデータ(品質情報)で指定された係数αの値を乗算器90aに出力する。また、ROM90cは、入力された品質情報で指定された係数βの値を乗算器90bに出力する。ループフィルタ90は、位相差データとROM90cから出力された係数αおよび係数βとを用いて演算処理を行い、APC値を数値制御発振器70に出力する。なお、ループフィルタ90は、演算処理を行って位相差検出回路80からの位相差データに含まれる雑音成分を抑圧する。   In the loop filter 90, the ROM 90c outputs the value of the coefficient α designated by the data (quality information) input from the quality monitoring circuit 100 to the multiplier 90a. The ROM 90c outputs the value of the coefficient β designated by the input quality information to the multiplier 90b. The loop filter 90 performs arithmetic processing using the phase difference data, the coefficient α and the coefficient β output from the ROM 90 c, and outputs an APC value to the numerical control oscillator 70. The loop filter 90 performs arithmetic processing to suppress noise components included in the phase difference data from the phase difference detection circuit 80.

APC値が入力されると、数値制御発振器70は、APC値を位相θに変換する。また、数値制御発振器70は、変換した位相θを用いてsinθおよびcosθを求める。そして、数値制御発振器70は、求めたsinθおよびcosθの値を位相誤差の補正値として無限移相器60に出力する。   When the APC value is input, the numerically controlled oscillator 70 converts the APC value into the phase θ. Also, the numerically controlled oscillator 70 obtains sin θ and cos θ using the converted phase θ. The numerically controlled oscillator 70 outputs the calculated values of sin θ and cos θ to the infinite phase shifter 60 as phase error correction values.

無限移相器60は、数値制御発振器70からの位相誤差の補正値にもとづいて、A−D変換器30,40からのIチャネルおよびQチャネルの信号について、式(1)および式(2)に示す回転対称変換を繰り返し行う。復調回路に受信信号が入力されている間、無限移相器60は、繰り返し回線対称変換を行うことによって、Iチャネルの出力信号とQチャネルの出力信号との位相差が0に近づくように制御する。   Based on the phase error correction value from the numerically controlled oscillator 70, the infinite phase shifter 60 uses the equations (1) and (2) for the I channel and Q channel signals from the AD converters 30 and 40. It repeats the rotational symmetry transformation shown in. While the received signal is input to the demodulation circuit, the infinite phase shifter 60 performs control so that the phase difference between the I-channel output signal and the Q-channel output signal approaches 0 by repeatedly performing line symmetry conversion. To do.

以上のように、本実施の形態によれば、復調装置において、品質監視回路100は、復調信号の品質を判定し、判定結果にもとづいてキャリア同期が外れるおそれがあるか否か判定し、キャリア同期が外れるおそれがないと判定した場合には、BER劣化が最小となるようにループ帯域幅を最適化する。また、復調装置は、キャリア同期が外れるおそれがあると判定した場合には、ループ帯域幅を所定帯域幅よりも狭くする。   As described above, according to the present embodiment, in the demodulator, the quality monitoring circuit 100 determines the quality of the demodulated signal, determines whether there is a possibility that the carrier synchronization may be lost based on the determination result, and the carrier If it is determined that there is no risk of loss of synchronization, the loop bandwidth is optimized so that BER degradation is minimized. Further, when the demodulator determines that there is a possibility that the carrier synchronization is lost, the demodulator makes the loop bandwidth narrower than the predetermined bandwidth.

つまり、受信状態に応じてループ帯域幅を適応的に可変することによって、受信中において、受信信号の品質が低い場合にキャリア同期が外れることを防止することができ、受信信号の品質が低くない場合にはBER劣化を抑えることができる。すなわち、BER劣化を最小にするという特性と、キャリア同期が外れにくくするという相反する特性とを両立させることができる。また、BER劣化の最小化とキャリア同期外れの防止を両立できるので、位相雑音の影響を受けやすいシンセサイザ方式の局部発振器を採用しやすくなる。従って、復調装置におけるコスト低減を図ることができるとともに、受信装置に無線周波数(RF)の可変機能を持たせることが容易となる。   In other words, by adaptively varying the loop bandwidth according to the reception state, it is possible to prevent the carrier synchronization from being lost when the received signal quality is low during reception, and the received signal quality is not low. In this case, BER deterioration can be suppressed. That is, it is possible to achieve both the characteristic of minimizing BER degradation and the conflicting characteristic of making it difficult for carrier synchronization to be lost. In addition, since minimization of BER degradation and prevention of loss of carrier synchronization can be achieved at the same time, it becomes easy to employ a synthesizer type local oscillator that is easily affected by phase noise. Therefore, the cost of the demodulator can be reduced, and the receiver can easily have a variable function of radio frequency (RF).

実施の形態2.
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照して説明する。図3は、復調装置の他の構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、復調方式として準同期検波ではなく同期検波を用いた復調装置を例にする。本実施の形態において、復調装置は、電圧制御発振器(VCO)を含む搬送波再生ループで受信信号から搬送波を再生し、再生した搬送波を基準信号として受信信号を復調する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram illustrating another configuration example of the demodulation device. In the present embodiment, a demodulator using synchronous detection instead of quasi-synchronous detection is taken as an example of a demodulation method. In this embodiment, the demodulator reproduces a carrier wave from a received signal in a carrier wave reproduction loop including a voltage controlled oscillator (VCO), and demodulates the received signal using the reproduced carrier wave as a reference signal.

図3に示すように、復調装置は、入力信号としての変調波について検波を行う復調器(DEM)110、電圧制御発振器(VCO)120、A−D変換器130,140、位相差検出回路(PD)150、ループフィルタ160および品質監視回路170を含む。   As shown in FIG. 3, the demodulator includes a demodulator (DEM) 110 that detects a modulated wave as an input signal, a voltage-controlled oscillator (VCO) 120, AD converters 130 and 140, a phase difference detection circuit ( PD) 150, loop filter 160, and quality monitoring circuit 170.

電圧制御発振器120は、ループフィルタ160からの制御電圧に応じた発振周波数の発振信号を出力する。すなわち、ループフィルタ160は、制御電圧の電圧値を変化させることによって、電圧制御発振器120からの発振信号の発振周波数を変化させることができる。位相差検出回路150は、復調器110の出力をディジタル化するA−D変換器130,140からのIチャネルの信号とQチャネルの信号とによって定まる信号点配置が、正規の信号点配置からどれだけずれているかを検出することによって位相誤差を検出し、検出した位相誤差を示す位相差信号をループフィルタ160に出力する。ループフィルタ160は、位相差検出回路150からの位相差信号が示す値に応じた電圧値の制御電圧を出力する。   The voltage controlled oscillator 120 outputs an oscillation signal having an oscillation frequency corresponding to the control voltage from the loop filter 160. That is, the loop filter 160 can change the oscillation frequency of the oscillation signal from the voltage controlled oscillator 120 by changing the voltage value of the control voltage. In the phase difference detection circuit 150, the signal point arrangement determined by the I-channel signal and the Q-channel signal from the AD converters 130 and 140 for digitizing the output of the demodulator 110 is changed from the normal signal point arrangement. The phase error is detected by detecting whether or not the phase error has occurred, and a phase difference signal indicating the detected phase error is output to the loop filter 160. The loop filter 160 outputs a control voltage having a voltage value corresponding to the value indicated by the phase difference signal from the phase difference detection circuit 150.

本実施の形態では、図3に示す復調器110、A−D変換器130,140、位相差検出回路150、ループフィルタ160および電圧制御発振器120を含むループが、受信信号から搬送波を再生する搬送波再生ループを形成する。   In this embodiment, the loop including demodulator 110, A / D converters 130 and 140, phase difference detection circuit 150, loop filter 160, and voltage controlled oscillator 120 shown in FIG. 3 reproduces the carrier from the received signal. Form a playback loop.

図4は、ループフィルタ160の構成の一例を示すブロック図である。図4に示すように、ループフィルタ160はラグリードフィルタである。ループフィルタ160は、可変抵抗160a,160bおよび可変容量コンデンサ160cを含む。また、可変抵抗160a,106bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量を変化させるように、品質監視回路170からの品質情報がループフィルタ160に入力されている。本実施の形態において、キャリア再生回路のループ帯域幅は、ループフィルタ160において、可変抵抗160a,160bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量が変化することによって変更される。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the loop filter 160. As shown in FIG. 4, the loop filter 160 is a lag reed filter. Loop filter 160 includes variable resistors 160a and 160b and a variable capacitor 160c. Further, the quality information from the quality monitoring circuit 170 is input to the loop filter 160 so as to change the resistance values of the variable resistors 160a and 106b and the capacitance of the variable capacitor 160c. In the present embodiment, the loop bandwidth of the carrier recovery circuit is changed by changing the resistance values of the variable resistors 160a and 160b and the capacitance of the variable capacitor 160c in the loop filter 160.

品質監視回路170は、ループフィルタ160の可変抵抗160a,160bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量を指定する制御信号を出力する。品質監視回路170は、無限移相器60からのIチャネルおよびQチャネルの信号にもとづいて、受信信号の品質を判定し、判定結果にもとづいて、キャリア同期が外れるおそれがあるか否か判断する。品質監視回路170は、キャリア同期が外れるか否かの判断結果にもとづいて、ループフィルタ160の可変抵抗160a,160bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量を変更させる制御信号を出力する。   The quality monitoring circuit 170 outputs a control signal designating the resistance values of the variable resistors 160a and 160b of the loop filter 160 and the capacitance of the variable capacitor 160c. The quality monitoring circuit 170 determines the quality of the received signal based on the I channel and Q channel signals from the infinite phase shifter 60, and determines whether there is a possibility that the carrier synchronization may be lost based on the determination result. . The quality monitoring circuit 170 outputs a control signal for changing the resistance values of the variable resistors 160a and 160b of the loop filter 160 and the capacitance of the variable capacitor 160c based on the determination result of whether or not carrier synchronization is lost.

次に、動作について説明する。復調装置に受信信号の入力が開始されると、復調器110は、電圧制御発振器120からの発振信号を用いて受信信号を復調し、Iチャネルのアナログ信号およびQチャネルのアナログ信号をA−D変換器130,140に出力する。A−D変換器130は、Iチャネルの信号をディジタル信号に変換して出力する。また、A−D変換器140は、Qチャネルの信号をディジタル信号に変換して出力する。   Next, the operation will be described. When the input of the reception signal to the demodulator starts, the demodulator 110 demodulates the reception signal using the oscillation signal from the voltage controlled oscillator 120, and converts the analog signal of the I channel and the analog signal of the Q channel to AD. Output to the converters 130 and 140. The AD converter 130 converts the I channel signal into a digital signal and outputs the digital signal. The A-D converter 140 converts the Q channel signal into a digital signal and outputs the digital signal.

位相差検出回路150は、A−D変換器130,140の出力信号の信号点配置と正規の信号点配置との誤差を検出して位相差信号を出力する。品質監視回路170は、受信信号のC/Nを推定し、推定したC/Nが、第2の所定品質に対応するC/Nの値以下になったと判定した場合には、キャリア再生ループのループ帯域幅を所定帯域幅よりも狭くすることに決定する。そして、そのようなループ帯域幅を実現する可変抵抗160a,160bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量を示す制御信号を品質情報としてループフィルタ160に出力する。   The phase difference detection circuit 150 detects an error between the signal point arrangement of the output signals of the A / D converters 130 and 140 and the normal signal point arrangement and outputs a phase difference signal. When the quality monitoring circuit 170 estimates the C / N of the received signal and determines that the estimated C / N is equal to or lower than the value of C / N corresponding to the second predetermined quality, the quality monitoring circuit 170 It is decided to make the loop bandwidth narrower than the predetermined bandwidth. Then, control signals indicating the resistance values of the variable resistors 160a and 160b and the capacitance of the variable capacitor 160c that realize such a loop bandwidth are output to the loop filter 160 as quality information.

また、品質監視回路100は、推定したC/Nが、第1の所定品質に対応するC/Nより大きくなったと判定した場合には、キャリア再生回路ループのループ帯域幅を、BER劣化が最小となる帯域幅とすることに決定する。そして、品質監視回路100は、BER劣化が最小となるループ帯域幅を実現する可変抵抗160a,160bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量を示す制御信号を品質情報として出力する。なお、第1の所定品質および第2の所定品質の意味は、第1の実施の形態の場合と同様である。   When the quality monitoring circuit 100 determines that the estimated C / N is larger than the C / N corresponding to the first predetermined quality, the quality monitoring circuit 100 reduces the loop bandwidth of the carrier reproduction circuit loop to the minimum BER degradation. It is determined that the bandwidth becomes. The quality monitoring circuit 100 outputs, as quality information, a control signal indicating the resistance values of the variable resistors 160a and 160b and the capacitance of the variable capacitor 160c that realize a loop bandwidth that minimizes the BER degradation. The meanings of the first predetermined quality and the second predetermined quality are the same as in the case of the first embodiment.

ループフィルタ160において、可変抵抗160a,160bの抵抗値および可変容量コンデンサ160cの容量は、品質監視回路170からの制御信号に応じて変化する。   In the loop filter 160, the resistance values of the variable resistors 160a and 160b and the capacitance of the variable capacitor 160c change according to the control signal from the quality monitoring circuit 170.

以上のように、復調方式として同期検波を用いた場合でも、復調装置は、キャリア同期が外れるおそれがない場合には、品質情報にもとづいてBER劣化が最小となるようにループ帯域幅を最適化する。また、復調装置は、キャリア同期が外れるおそれがある場合には、ループ帯域幅を所定の帯域幅よりも狭くする。従って、同期検波を用いた場合でも、受信中において、受信信号の品質が低い場合にはキャリア同期が外れることを防止することができ、受信信号の品質が低くない場合にはBER劣化を抑えることができる。   As described above, even when synchronous detection is used as the demodulation method, the demodulator optimizes the loop bandwidth so as to minimize the BER degradation based on the quality information when there is no possibility of loss of carrier synchronization. To do. Further, when there is a possibility that the carrier synchronization is lost, the demodulator makes the loop bandwidth narrower than a predetermined bandwidth. Therefore, even when synchronous detection is used, it is possible to prevent carrier synchronization from being lost when the quality of the received signal is low during reception, and to suppress BER degradation when the quality of the received signal is not low. Can do.

なお、第1の実施の形態および第2の実施の形態に示した復調装置は、準同期検波または同期検波を行うものであれば、変調方式やアナログ信号またはディジタル信号などの違いに限らず適用可能である。   Note that the demodulating devices shown in the first and second embodiments are not limited to differences in modulation schemes, analog signals, or digital signals, as long as they perform quasi-synchronous detection or synchronous detection. Is possible.

また、第1の実施の形態および第2の実施の形態では、ループフィルタのパラメータや回路素子の値を変化させる場合を説明したが、ループ帯域幅を変化させる方法は、第1の実施の形態および第2の実施の形態に示した方法に限られない。例えば、同期検波の場合に電圧制御発振器(VCO)の変調感度を変化させたり、復調装置にアンプ(増幅器)を用いる場合にアンプの利得を変化させることによって、ループ帯域幅を変化させてもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the case where the parameter of the loop filter and the value of the circuit element are changed has been described. However, the method for changing the loop bandwidth is the first embodiment. The method is not limited to the method described in the second embodiment. For example, the loop bandwidth may be changed by changing the modulation sensitivity of the voltage controlled oscillator (VCO) in the case of synchronous detection, or by changing the gain of the amplifier when using an amplifier (amplifier) in the demodulator. .

また、第1の実施の形態および第2の実施の形態では、品質監視回路が、復調信号にもとづいて信号点の分散を求めることによって、受信信号のC/Nの推定値を算出する場合を説明したが、品質情報を求める方法は、第1の実施の形態および第2の実施の形態に示した方法に限られない。例えば、順方向誤り訂正(FEC)を行った場合のエラーの発生頻度を監視することによって、エラーの発生頻度にもとづいて受信信号の品質を判定してもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the quality monitoring circuit calculates the estimated value of the C / N of the received signal by obtaining the variance of the signal points based on the demodulated signal. As described above, the method for obtaining the quality information is not limited to the methods shown in the first embodiment and the second embodiment. For example, the quality of the received signal may be determined on the basis of the error occurrence frequency by monitoring the error occurrence frequency when forward error correction (FEC) is performed.

本発明による復調装置は、無線通信システムにおける受信装置に適用することができる。本発明による復調装置を用いて受信装置を構成することによって、受信中において、受信信号の品質が低い場合にはキャリア同期が外れることを防止することができ、受信信号の品質が低くない場合にはBER劣化を抑えることができる。   The demodulator according to the present invention can be applied to a receiver in a wireless communication system. By configuring the receiving apparatus using the demodulating apparatus according to the present invention, it is possible to prevent the carrier synchronization from being lost when the quality of the received signal is low during reception, and when the quality of the received signal is not low. Can suppress BER degradation.

本発明による復調装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the demodulation apparatus by this invention. ループフィルタ90の構成の一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a loop filter 90. FIG. 復調装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of a demodulation apparatus. ループフィルタ160の構成の一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a loop filter 160. FIG. ループ帯域幅と、BERの劣化の程度との関係を定性的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a loop bandwidth and the grade of BER degradation qualitatively. ループ帯域幅とキャリア同期保持限界との関係を定性的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a loop bandwidth and a carrier-synchronization maintenance limit qualitatively.

符号の説明Explanation of symbols

10 復調器
20 局部発振器
30,40 A−D変換器
50 キャリア再生回路
60 無限移相器
70 数値制御発振器
80 位相差検出回路
90 ループフィルタ
100 品質監視回路
90a,90b 乗算器
90c ROM
90d、90f 加算器
90e 遅延回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Demodulator 20 Local oscillator 30,40 AD converter 50 Carrier reproduction | regeneration circuit 60 Infinite phase shifter 70 Numerical control oscillator 80 Phase difference detection circuit 90 Loop filter 100 Quality monitoring circuit 90a, 90b Multiplier 90c ROM
90d, 90f Adder 90e Delay circuit

Claims (8)

帯域幅可変のループフィルタを含み、入力信号における搬送波に位相同期した搬送波信号を再生する搬送波再生ループを備えた復調装置において、
入力信号の品質が第1の所定品質よりも高い場合には、前記ループフィルタに、ビットエラーレート劣化が最小になるようにループ帯域幅を変えさせ、入力信号の品質が第2の所定品質以下である場合には、前記ループフィルタに、ループ帯域幅を所定帯域幅よりも狭くさせる品質判定回路を備えた
ことを特徴とする復調装置。
In a demodulator comprising a carrier recovery loop that includes a variable bandwidth loop filter and recovers a carrier signal that is phase-synchronized with the carrier in the input signal,
When the quality of the input signal is higher than the first predetermined quality, the loop filter is caused to change the loop bandwidth so that the bit error rate deterioration is minimized, and the quality of the input signal is equal to or lower than the second predetermined quality. In this case, the demodulating device is characterized in that the loop filter is provided with a quality determination circuit for narrowing a loop bandwidth to be smaller than a predetermined bandwidth.
入力信号としての受信変調波から、局部発振周波数信号を用いて復調信号を再生する復調部と、
前記復調信号の位相補償を行う位相補償部とを備え、
ループフィルタは、前記位相補償部に設けられている
請求項1記載の復調装置。
A demodulator that reproduces a demodulated signal using a local oscillation frequency signal from a received modulated wave as an input signal;
A phase compensation unit that performs phase compensation of the demodulated signal,
The demodulation device according to claim 1, wherein a loop filter is provided in the phase compensation unit.
位相補償部は、ループフィルタが出力するデータを位相に変換した数値を出力する数値制御発振器と、復調信号がディジタル化された信号であるディジタル復調信号と前記数値制御発振器の出力とを複素乗算して乗算結果を出力する移相器と、移相器の出力の位相ずれを検出して位相差データを生成する位相差検出回路とを含み、
ループフィルタは、前記位相差検出回路が生成した位相差データを入力して雑音成分を抑圧したデータを出力する
請求項2記載の復調装置。
The phase compensation unit performs complex multiplication of a numerically controlled oscillator that outputs a numerical value obtained by converting data output from the loop filter into a phase, a digital demodulated signal that is a digitized demodulated signal, and an output of the numerically controlled oscillator. A phase shifter that outputs a multiplication result, and a phase difference detection circuit that detects a phase shift of the output of the phase shifter and generates phase difference data,
The demodulator according to claim 2, wherein the loop filter inputs the phase difference data generated by the phase difference detection circuit and outputs data in which a noise component is suppressed.
ループフィルタは、位相差データに係数を乗算する乗算器を含み、
品質判定回路は、入力信号の品質に応じたデータであって前記乗算器が使用する係数を示すデータを前記ループフィルタに出力する
請求項3記載の復調装置。
The loop filter includes a multiplier that multiplies the phase difference data by a coefficient,
The demodulator according to claim 3, wherein the quality determination circuit outputs data corresponding to a quality of an input signal and indicating data used by the multiplier to the loop filter.
入力信号から、再生された搬送波信号を用いて復調信号を再生する復調部を備え、
ループフィルタの出力は、前記搬送波信号を前記復調部に出力する周波数可変発振器に入力される
請求項1記載の復調装置。
A demodulator that reproduces a demodulated signal from the input signal using the regenerated carrier wave signal;
The demodulator according to claim 1, wherein an output of the loop filter is input to a frequency variable oscillator that outputs the carrier wave signal to the demodulator.
復調信号の位相ずれを検出して位相差信号を生成する位相差検出回路を備え、
ループフィルタは、前記位相差検出回路が生成した位相差信号を入力して、位相差に応じた電圧を周波数可変発振器としての電圧制御発振器に出力する
請求項4記載の復調装置。
A phase difference detection circuit that detects a phase shift of the demodulated signal and generates a phase difference signal,
The demodulator according to claim 4, wherein the loop filter receives the phase difference signal generated by the phase difference detection circuit and outputs a voltage corresponding to the phase difference to a voltage controlled oscillator as a frequency variable oscillator.
ループフィルタは、可変容量部および可変抵抗部を有するラグリードフィルタで構成され、
品質判定回路は、入力信号の品質に応じて、前記可変容量部の容量および前記可変抵抗部の抵抗を指定する信号を出力する
請求項6記載の復調装置。
The loop filter is composed of a lag lead filter having a variable capacitance portion and a variable resistance portion,
The demodulator according to claim 6, wherein the quality determination circuit outputs a signal designating the capacitance of the variable capacitance unit and the resistance of the variable resistance unit according to the quality of the input signal.
品質判定回路は、入力信号の搬送波信号電力対雑音電力比を復調信号から推定し、推定した搬送波信号電力対雑音電力比にもとづいて入力信号の品質を判定する
請求項1から請求項7のうちのいずれか1項に記載の復調装置。
The quality determination circuit estimates the carrier signal power to noise power ratio of the input signal from the demodulated signal, and determines the quality of the input signal based on the estimated carrier signal power to noise power ratio. The demodulator according to any one of the above.
JP2003428267A 2003-12-24 2003-12-24 Demodulator Expired - Fee Related JP4336884B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003428267A JP4336884B2 (en) 2003-12-24 2003-12-24 Demodulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003428267A JP4336884B2 (en) 2003-12-24 2003-12-24 Demodulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005191743A true JP2005191743A (en) 2005-07-14
JP4336884B2 JP4336884B2 (en) 2009-09-30

Family

ID=34787326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003428267A Expired - Fee Related JP4336884B2 (en) 2003-12-24 2003-12-24 Demodulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4336884B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081611A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Sony Corp Phase noise limiting apparatus and method, receiving apparatus and method, and programs
WO2011055783A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-12 日本電気株式会社 Carrier wave reproduction circuit and demodulation circuit of semi-synchronous detection system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081611A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Sony Corp Phase noise limiting apparatus and method, receiving apparatus and method, and programs
JP4697208B2 (en) * 2007-09-26 2011-06-08 ソニー株式会社 Phase noise elimination apparatus and method, and program
US8290099B2 (en) 2007-09-26 2012-10-16 Sony Corporation Phase noise limiting apparatus, phase noise limiting method, receiving apparatus, receiving method, and programs
WO2011055783A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-12 日本電気株式会社 Carrier wave reproduction circuit and demodulation circuit of semi-synchronous detection system
JP2011101177A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Nec Corp Carrier wave reproduction circuit, demodulation circuit and carrier wave reproduction method
CN102598615A (en) * 2009-11-05 2012-07-18 日本电气株式会社 Carrier wave reproduction circuit and demodulation circuit of semi-synchronous detection system
US8675778B2 (en) 2009-11-05 2014-03-18 Nec Corporation Carrier recovery circuit and demodulation circuit under quasi-coherent detection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4336884B2 (en) 2009-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8687737B2 (en) System and method for anticipatory receiver switching based on signal quality estimation
KR100659992B1 (en) Dual automatic gain control in a qam demodulator
US7206279B2 (en) OFDM receiving apparatus and method of demodulation in OFDM receiving apparatus
US8442474B2 (en) Method and apparatus for imbalance-free FM demodulation in direct conversion radio receivers
WO2011055783A1 (en) Carrier wave reproduction circuit and demodulation circuit of semi-synchronous detection system
JP2006237819A (en) Demodulator and phase compensation method therefor
KR20030043787A (en) Direct digital synthesis in a qam demodulator
JP2007195075A (en) Demodulation circuit and demodulation method
US8938037B1 (en) High speed gain and phase recovery in presence of phase noise
KR20030010638A (en) Dual bit error rate estimation in a qam demodulator
US7664210B2 (en) Non-coherent synchronous direct-conversion receiving apparatus for compensating frequency offset
US8199864B1 (en) Quadrature phase shift keying demodulator of digital broadcast reception system and demodulation method thereof
JP3205313B2 (en) PSK demodulator, PSK demodulation method, and phase noise detection method
JP4336884B2 (en) Demodulator
JP2002374133A (en) Automatic gain control circuit and automatic gain control method
JP4813966B2 (en) AFC circuit
JP4985535B2 (en) Demodulator circuit
JP4292667B2 (en) Receiving apparatus and method thereof
JP2001345869A (en) Carrier-reproducing circuit and digital signal receiver
JP7446678B2 (en) wireless receiving device
JP4479460B2 (en) Demodulator and demodulation method
JP2005223835A (en) Modulation mode switchable communication apparatus and switching method
JP2861778B2 (en) Demodulator
JPH09294146A (en) Automatic gain control circuit
JP5721173B2 (en) Demodulator and demodulation method

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20051118

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20051118

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090224

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090602

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090615

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130710

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees