JP2005210303A - Digital quadrature detection demodulator - Google Patents

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JP2005210303A JP2004013275A JP2004013275A JP2005210303A JP 2005210303 A JP2005210303 A JP 2005210303A JP 2004013275 A JP2004013275 A JP 2004013275A JP 2004013275 A JP2004013275 A JP 2004013275A JP 2005210303 A JP2005210303 A JP 2005210303A
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quadrature detection
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晶 齊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital quadrature detection demodulator capable of accurate quadrature detection. <P>SOLUTION: A conversion means 12 takes out a complex signal having I and Q components. Furthermore, it can perform demapping for taking out a digital signal from the complex signal I+jQ. A sampling means 11 converts the received signal into a digital signal every sampling period through analog/digital conversion. A timing control means 13 controls the sampling clock such that sampling is carried out during a period where the I and Q components do not change. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、位相、振幅またはその両方によって情報を伝送する変調波信号を復調するための検波復調器に関し、特にn相位相変調波または振幅変調波等からなる中間周波数信号を直接サンプルして得られたデータに補正を加えることによって、直交した振幅出力または位相出力を得るディジタル直交検波復調器に関する。   The present invention relates to a detection demodulator for demodulating a modulated wave signal that transmits information by phase, amplitude, or both, and particularly obtained by directly sampling an intermediate frequency signal composed of an n-phase phase modulated wave, an amplitude modulated wave, or the like. The present invention relates to a digital quadrature detection demodulator that obtains quadrature amplitude output or phase output by applying correction to the obtained data.

従来から、ディジタル通信方式やディジタル放送方式では、図10に示すような構成が一般的に使用されている。送信側で、伝送するディジタル情報は、情報源101から送信機102に音声、画像、テキスト情報等のディジタル情報として入力される。送信機102は、誤り訂正符号化部103、直交変調器104、無線部105およびアンテナ106を含む。入力されるディジタル情報は、誤り訂正符号化部103で誤り訂正符号化される。誤り訂正符号化されたディジタル情報は、直交変調器104で直交位相変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)や直交振幅変調(QAM: Quadrature Amplitude
Modulation)等の直交変調を受けて伝送用の信号となる。直交変調された信号は、無線部105でRF帯域まで周波数アップコンバージョンされ、アンテナ106から電磁波として送信される。必要に応じてセキュリティの観点から暗号化等を行う場合もある。
Conventionally, the configuration shown in FIG. 10 is generally used in digital communication systems and digital broadcasting systems. On the transmission side, digital information to be transmitted is input from the information source 101 to the transmitter 102 as digital information such as voice, image, and text information. The transmitter 102 includes an error correction coding unit 103, a quadrature modulator 104, a radio unit 105, and an antenna 106. The input digital information is error correction encoded by the error correction encoding unit 103. Digital information that has been subjected to error correction coding is subjected to quadrature phase shift keying (QPSK) or quadrature amplitude modulation (QAM) by a quadrature modulator 104.
The signal for transmission is subjected to quadrature modulation such as (Modulation). The orthogonally modulated signal is frequency up-converted to the RF band by the wireless unit 105 and transmitted as an electromagnetic wave from the antenna 106. Encryption may be performed as necessary from the viewpoint of security.

直交変調器104は、ディジタル信号を複素信号I+jQに変換するマッピング部と、このI,Q成分を同じ周波数で互いに直交する波に乗せて合成する変調部とから構成されている。QPSKの場合には、ディジタル信号を絶対値が一定で位相が異なる4つのI,Q成分にマッピングする。QAMの場合には、絶対値と位相との両方が異なるI,Q成分にマッピングする。たとえば、16QAMや64QAMでは、それぞれ16点、64点のマッピングとなる。   The quadrature modulator 104 includes a mapping unit that converts a digital signal into a complex signal I + jQ, and a modulation unit that combines the I and Q components on waves that are orthogonal to each other at the same frequency. In the case of QPSK, the digital signal is mapped to four I and Q components having a constant absolute value and different phases. In the case of QAM, mapping is performed on I and Q components having different absolute values and phases. For example, 16QAM and 64QAM map 16 points and 64 points, respectively.

受信側の受信機110では、受信電磁波をチューナー部111で周波数ダウンコンバージョンして、直交検波復調部112で直交検波を行い、さらに誤り訂正復号化部113で誤り訂正符号化されているディジタル信号を復号化して、元のディジタル情報を取り出す。ディジタル情報通信では、90度位相差がある2つのキャリアで信号を変調する直交変調がよく使用されている。したがって、受信側では、一つの受信波から90度位相差がある2つのキャリアで変調された成分を復調・検波する必要がある。この復調・検波を直交検波と呼ぶ。   In the receiver 110 on the receiving side, the received electromagnetic wave is frequency down-converted by the tuner unit 111, the quadrature detection demodulation unit 112 performs quadrature detection, and the error correction decoding unit 113 further converts the digital signal that has been error correction coded. Decrypt and retrieve the original digital information. In digital information communication, quadrature modulation in which a signal is modulated with two carriers having a phase difference of 90 degrees is often used. Therefore, on the receiving side, it is necessary to demodulate and detect a component modulated by two carriers having a phase difference of 90 degrees from one received wave. This demodulation / detection is called quadrature detection.

直交検波復調部112では、チューナー部111の受信信号から直交する波に乗った成分を取り出すことで、複素信号であるI,Q成分を取り出す。さらに、マッピングの逆として、複素信号I+jQからディジタル信号を取り出すデマッピングを行うことで、受信信号からディジタル信号が取り出すことができる。   The quadrature detection / demodulation unit 112 extracts I and Q components, which are complex signals, by extracting components riding on orthogonal waves from the reception signal of the tuner unit 111. Further, as a reverse of the mapping, by performing demapping for extracting the digital signal from the complex signal I + jQ, the digital signal can be extracted from the received signal.

大容量で情報を伝送する場合には、さらに符号分割多重(CDMA:Code Division
Multiple Access)方式でスペクトラム拡散したり、直交周波数多重(OFDM:
Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式で周波数多重化、両方の併用等が行われる。このような、誤り訂正処理符号・復号、直交変・復調、符号分割多重化・復号、直交周波数多重化・復号などの処理は、中心周波数が0となる周波数帯域(ベースバンドと呼ばれる)で処理されるので、ベースバンド処理と呼ばれる。受信機110側における直交検波復調部112は、チューナー部111で中間周波数帯域に周波数ダウンコンバージョンされた受信信号から、ベースバンド処理において重要なI,Q成分を取り出すものであり、受信信号と誤り訂正復号化部113などのベースバンド信号の処理部をつなぐ重要な役割を担っている。
In the case of transmitting information with a large capacity, code division multiplexing (CDMA) is further performed.
(Multiple Access) spread spectrum or orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)
Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is used to perform frequency multiplexing and use both. Such processing such as error correction coding / decoding, orthogonal modulation / demodulation, code division multiplexing / decoding, orthogonal frequency multiplexing / decoding is performed in a frequency band (called baseband) where the center frequency is zero. This is called baseband processing. The quadrature detection demodulation unit 112 on the receiver 110 side extracts I and Q components important in baseband processing from the reception signal frequency-converted to the intermediate frequency band by the tuner unit 111. It plays an important role in connecting a baseband signal processing unit such as the decoding unit 113.

代表的な直交変調による信号発生方式の一つである位相シフト法では、ベースバンド信号に対して、広帯域に渡り、90度移相を行うヒルベルト変換器(Hilbert Transformer、HT)が用いられる。ヒルベルト変換器 は、アナログフィルタおよびディジタルフィルタのいずれでも構成することができる。しかし、信号のディジタル化に伴い、ヒルベルト変換器はディジタルフィルタによるものが主流となっている。この場合、IIR(Infinite Impulse Response)フィルタ、FIR(Finite Impulese Response)フィルタのいずれでも実現することができる。IIRフィルタは低次で実現することができるが、位相特性を近似問題で解くため、位相誤差が生じやすい。そこで、直線位相特性を示すため位相誤差が生じないFIRフィルタがよく用いられている。しかし、FIRフィルタは乗算器や加算器を多用するため、次数が高次となると回路規模が大きくなる問題点がある。   In the phase shift method, which is one of the typical signal generation systems based on quadrature modulation, a Hilbert transformer (HT) that performs a 90-degree phase shift over a wide band with respect to a baseband signal is used. The Hilbert transformer can be configured with either an analog filter or a digital filter. However, with the digitization of signals, Hilbert transformers are mainly based on digital filters. In this case, either an IIR (Infinite Impulse Response) filter or an FIR (Finite Impulese Response) filter can be realized. The IIR filter can be realized at a low order, but the phase characteristic is solved by an approximation problem, so that a phase error is likely to occur. Therefore, an FIR filter that does not cause a phase error is often used to show linear phase characteristics. However, since the FIR filter uses many multipliers and adders, there is a problem that the circuit scale becomes large when the order becomes higher.

図11は、ヒルベルト変換を用いないディジタル直交検波復調部として提案されている直交検波復調部の構成を示す(たとえば、特許文献1参照。)。直交検波復調部112には、サンプリング手段121と変換手段122とが含まれる。サンプリング手段121では直交変調波をサンプリングし、変換手段122ではサンプリング手段121によるサンプリングされたデータを変換して、直交する2成分I,Qを出力する。   FIG. 11 shows a configuration of a quadrature detection demodulator proposed as a digital quadrature detection demodulator that does not use the Hilbert transform (see, for example, Patent Document 1). The quadrature detection demodulation unit 112 includes sampling means 121 and conversion means 122. The sampling unit 121 samples the quadrature modulation wave, and the conversion unit 122 converts the data sampled by the sampling unit 121 and outputs two orthogonal components I and Q.

周波数fc の搬送波の位相または振幅またはその両方の変化によって情報を伝送する変調波を復調する場合に、サンプリング手段121は、この変調波を周期が同じで位相が異なる2つのサンプリングクロックfsa,fsbによってサンプルしてサンプル値Sa,Sb を出力する。変換手段122は、サンプル値Sa,Sb から変調波の直交する2成分I,Qを出力する。変換手段122は、サンプリングクロックfsa,fsbの位相が直交関係からずれ角θを有するときのサンプル値Sa,Sb から、I=Sb ,Q=Sa /cosθ−Sb tanθなる変換を行うことで、この変調波のI,Q成分を出力、つまり直交検波が可能となる。   When demodulating a modulated wave transmitting information by changing the phase and / or amplitude of the carrier wave of frequency fc, the sampling means 121 uses the two sampling clocks fsa and fsb having the same period and different phases. Sample and output sample values Sa and Sb. The converter 122 outputs the two orthogonal components I and Q of the modulated wave from the sample values Sa and Sb. The conversion means 122 performs this conversion from the sample values Sa and Sb when the phases of the sampling clocks fsa and fsb have a deviation angle θ from the orthogonal relationship to I = Sb, Q = Sa / cos θ−Sb tan θ. The I and Q components of the modulated wave can be output, that is, quadrature detection can be performed.

特に、変換手段122は、サンプリングクロックfsa,fsbの時間差Δtが搬送波周波数fcに対してnを自然数として、Δt=(1/4)fc ×(1+4n)またはΔt=(1/4)fc×(3+4n)の関係にあるとき、I=Sb、Q=Sa またはI=−Sb、Q=Saという単純な関係によって、この変調波のI,Q成分を出力することが可能となる。 In particular, the converting means 122 has a time difference Δt between the sampling clocks fsa and fsb, where n is a natural number with respect to the carrier frequency fc, When there is a relationship of × (1 + 4n) or Δt = (1/4) fc × (3 + 4n), a simple relationship of I = Sb, Q = Sa or I = −Sb, Q = Sa, I , Q components can be output.

特開平5−336185号公報JP-A-5-336185

直交検波復調の対象となる受信信号は、直交変調によって搬送したいI,Qデータが周波数は同一でも位相の異なる2つの搬送波に重畳されている。I,Qデータは、一定の期間毎に変化し、順次伝送される。図12では、I,Qデータが一定の期間の逆数よりも早い周波数でオーバーサンプリングして、サンプリング点2点での搬送波の位相差を求めることで復調が可能となっている。しかしながら、I,Qデータの復調のためには、さらに、もう一つ仮定を必要とする。この仮定は、図13に示すようにオーバーサンプリングする2点が、同一の成分I,Qが一定である期間内に存在することである。   In the received signal to be subjected to quadrature detection demodulation, I and Q data to be carried by quadrature modulation are superimposed on two carrier waves having the same frequency but different phases. The I and Q data change at regular intervals and are transmitted sequentially. In FIG. 12, the I and Q data can be demodulated by oversampling at a frequency faster than the reciprocal of a certain period and obtaining the phase difference of the carrier at two sampling points. However, another assumption is required for the demodulation of I and Q data. This assumption is that two points to be oversampled exist within a period in which the same components I and Q are constant as shown in FIG.

図12では、成分I,Qが一定である期間を1μsとし、対応する周波数を1MHzとしている。この1μsの期間内にオーバサンプリングする2点が入っていれば、正確にI,Qデータを復調することができて問題は生じないけれども、隣接する期間にまたがる場合は異なるI,Qデータの組合せを復調することになって問題が生じる。   In FIG. 12, the period during which the components I and Q are constant is 1 μs, and the corresponding frequency is 1 MHz. If there are two points to be oversampled within this 1 μs period, the I and Q data can be demodulated accurately, and no problem will occur. However, if the data spans adjacent periods, a combination of different I and Q data This causes a problem.

図13では、図12に示すような期間の一つとして、時刻tm−1から時刻tmまでを期間130として示す。2点の組合せ131a〜131cのように、期間130内のタイミングでサンプリングする場合には、I,Qデータは正確に復調することができる。しかし、2点の組合せ131dに示すように、サンプリング点2点が異なるI,Q成分の期間130,132に別れて存在する場合には、正確に直交検波することは不可能であるという問題が生じる。   In FIG. 13, the period from time tm−1 to time tm is shown as a period 130 as one of the periods as shown in FIG. 12. When sampling is performed at the timing within the period 130 as in the case of the two-point combinations 131a to 131c, the I and Q data can be accurately demodulated. However, as shown in the two-point combination 131d, when two sampling points exist separately in different I and Q component periods 130 and 132, there is a problem that accurate quadrature detection is impossible. Arise.

本発明の目的は、正確な直交検波が可能なディジタル直交検波復調器を提供することである。   An object of the present invention is to provide a digital quadrature detection demodulator capable of accurate quadrature detection.

本発明は、搬送波の位相または振幅またはその両方が変化するように変調してディジタル情報を伝送する変調波を受信信号とし、サンプリング手段が周期が同じで位相が異なる2つのサンプリングクロックfsa,fsbによってサンプルして、変換手段が2つのサンプル値Sa,Sbを変調波の直交する2成分I,Qに変換して出力するディジタル直交検波復調器において、
該サンプリング手段のサンプリングクロックのタイミングを制御するタイミング制御手段を、具備することを特徴とするディジタル直交検波復調器である。
The present invention uses a modulated wave that is modulated so that the phase and / or amplitude of a carrier wave is changed to transmit digital information as a received signal, and the sampling means uses two sampling clocks fsa and fsb having the same period and different phases. In a digital quadrature detection demodulator that samples and converts the two sample values Sa and Sb into two orthogonal components I and Q of the modulated wave and outputs them,
A digital quadrature detection demodulator comprising timing control means for controlling the timing of a sampling clock of the sampling means.

また本発明は、前記直交する2成分I,Qの出力からフレーム同期用シンボル列を検出するフレーム同期部をさらに含み、
前記タイミング制御手段は
該フレーム同期部をモニタし、
該フレーム同期部のモニタ情報に基づいて、前記サンプリング手段のサンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを、特徴とする。
The present invention further includes a frame synchronization unit for detecting a frame synchronization symbol sequence from the outputs of the orthogonal two components I and Q,
The timing control means monitors the frame synchronization unit,
The timing of the sampling clocks fsa and fsb of the sampling means is controlled based on the monitor information of the frame synchronization unit.

また本発明は、前記直交する2成分I,Qの出力から誤り訂正用の符号を復調する誤り訂正符号復調部をさらに含み、
前記タイミング制御手段は
該誤り訂正符号復調部をモニタし、
該誤り訂正符号復調部のモニタ情報に基づいて、前記サンプリング手段のサンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを、特徴とする。
The present invention further includes an error correction code demodulator that demodulates an error correction code from the outputs of the orthogonal two components I and Q,
The timing control means monitors the error correction code demodulator,
The timing of the sampling clocks fsa and fsb of the sampling means is controlled based on monitor information of the error correction code demodulator.

また本発明で、前記タイミング制御手段は
受信信号を、成分I,Qが一定である期間オーバーサンプルして、オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncを出力するオーバーサンプリング手段と、
該オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncから絶対値のピーク値Sp0,Sp1,…,Spm 、およびそのタイミングを検出するピーク検出手段と、
全てのピーク値Sp0,Sp1,…,Spmの値を比較するピーク比較手段とを含み、
ピーク値の比較結果が同一となるように、前記サンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを特徴とする。
In the present invention, the timing control means oversamples the received signal for a period in which the components I and Q are constant, and outputs oversampled values S0, S1,..., Snc;
Peak detection means for detecting peak values Sp0, Sp1, ..., Spm of absolute values from the oversampled values S0, S1, ..., Snc, and timing thereof;
Including peak comparison means for comparing all peak values Sp0, Sp1, ..., Spm values,
The timings of the sampling clocks fsa and fsb are controlled so that the comparison results of the peak values are the same.

また本発明で、前記タイミング制御手段は
受信信号を、成分I,Qが一定である期間オーバーサンプルして、オーバーサンプル値S0,S1,…, Sncを出力するオーバーサンプリング手段と、
該オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncの和の絶対値
In the present invention, the timing control means oversamples the received signal for a period in which the components I and Q are constant, and outputs oversampled values S0, S1,..., Snc;
The absolute value of the sum of the oversampled values S0, S1, ..., Snc

Figure 2005210303
Figure 2005210303

を計算し、同位相で複数の周期分の絶対値Smの和Σm Sm を計算する演算処理手段とを含み、
該複数の周期分の絶対値の和Σm Sm が最小となるように、前記サンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを特徴とする。
And an arithmetic processing means for calculating a sum Σ m Sm of absolute values Sm for a plurality of periods in the same phase,
The timings of the sampling clocks fsa and fsb are controlled so that the sum Σ m Sm of the absolute values for the plurality of periods is minimized.

また本発明で、前記変換手段は、前記オーバーサンプリング手段から出力されるオーバーサンプル値S0,S1,…,Sncのうち、前記成分I,Qが一定である期間の中間でのオーバーサンプル値に基づいて、直交する2成分I、Qに変換して出力することを特徴とする。   Further, in the present invention, the converting means is based on an oversampled value in the middle of a period in which the components I and Q are constant among the oversampled values S0, S1,..., Snc output from the oversampling means. Thus, it is characterized by being converted into two orthogonal components I and Q and output.

本発明によれば、受信信号をサンプリングするサンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを、サンプル値Sa,Sbが同一のI,Qデータの転送期間から得られるように制御して、2点のサンプリングデータから正確な直交検波を行うことが可能になる。直交検波は、ヒルベルト変換器のような複数の複素乗算器を必要とする大規模な回路に比べて、小規模の回路で構成することが可能となる。ヒルベルト変換器は、周波数特性がフラットではないという問題があるけれども、この問題も同時に克服することができる。したがって、低消費電力回路で直交検波が可能となる。これによって、低消費電力化が重要課題である携帯電話や携帯端末等のモバイル機器の無線部において、安定かつ低消費電力で直交検波を行うことが可能となる。   According to the present invention, the timings of the sampling clocks fsa and fsb for sampling the received signal are controlled so that the sample values Sa and Sb can be obtained from the same I and Q data transfer period. Accurate quadrature detection can be performed. The quadrature detection can be configured with a small-scale circuit as compared with a large-scale circuit that requires a plurality of complex multipliers such as a Hilbert transformer. Although the Hilbert transformer has a problem that the frequency characteristic is not flat, this problem can be overcome at the same time. Therefore, quadrature detection can be performed with a low power consumption circuit. As a result, it is possible to perform quadrature detection stably and with low power consumption in a radio unit of a mobile device such as a mobile phone or a portable terminal where low power consumption is an important issue.

また本発明によれば、復調した信号をフレーム同期部に入力し、ある定められた期間内にフレーム同期部がフレーム同期を行うか否かをモニタして、フレーム同期がとれるようにサンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御して、正確な直交検波を行うことができる。   Further, according to the present invention, the demodulated signal is input to the frame synchronization unit, and it is monitored whether or not the frame synchronization unit performs frame synchronization within a predetermined period, so that the sampling clock fsa can be obtained. , Fsb can be controlled to perform accurate quadrature detection.

また本発明によれば、復調した信号を誤り訂正符号復調部に入力し、ビット誤り率等をモニタする機能を有する。同一の成分I,Qが一定である期間内で2点のサンプリングが行われないと、誤り訂正は不可能になり、ビット誤り率等が高くなる。ビット誤り率等が低いときにはサンプリングが同一の転送期間内で行われていることが判り、受信信号から有意なディジタル信号、すなわちI,Q成分が取り出せて、正確な直交検波を行うことができる。   In addition, according to the present invention, the demodulated signal is input to the error correction code demodulator, and the bit error rate and the like are monitored. If sampling at two points is not performed within a period in which the same components I and Q are constant, error correction becomes impossible and the bit error rate and the like increase. When the bit error rate or the like is low, it can be seen that sampling is performed within the same transfer period, and a significant digital signal, that is, I and Q components can be extracted from the received signal, and accurate quadrature detection can be performed.

また本発明によれば、タイミング制御手段は、受信信号をオーバーサンプルする機能と、ある期間のオーバーサンプル値から複数のピーク値を検出する機能と、複数のピーク値を比較する機能を有する。直交変調波は、成分I,Qが一定である期間内では一定の振幅で振動しているので、1期間に偶数回のオーバーサンプリングを行うとピーク値は等しくなり、異なる成分I,Qが一定である期間にわたってオーバーサンプリングされるとピーク値は異なるようになる。全てのピーク値の比較結果が同一となるように、サンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御するので、正確な直交検波を行うことができる。   According to the invention, the timing control means has a function of oversampling the received signal, a function of detecting a plurality of peak values from an oversampled value in a certain period, and a function of comparing a plurality of peak values. Since the quadrature modulation wave oscillates with a constant amplitude within a period in which the components I and Q are constant, if an even number of oversampling is performed in one period, the peak values are equal, and the different components I and Q are constant. When oversampled over a period of time, the peak value becomes different. Since the timings of the sampling clocks fsa and fsb are controlled so that the comparison results of all peak values are the same, accurate quadrature detection can be performed.

また本発明によれば、タイミング制御手段は、受信信号をオーバーサンプルする機能と、ある期間のオーバーサンプル値の和を計算する機能と、さらにその和の絶対値の和を計算する機能を有する。オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncの和の絶対値   Further, according to the present invention, the timing control means has a function of oversampling the received signal, a function of calculating the sum of oversampled values for a certain period, and a function of calculating the sum of absolute values of the sums. Absolute value of sum of oversampled values S0, S1, ..., Snc

Figure 2005210303
Figure 2005210303

を計算し、同位相で複数の周期分の絶対値Smの和Σm S mが最小になれば、オーバーサンプル値は全て同一の成分I,Qが一定である期間内に存在する受信信号に基づくようになり、正確な直交検波を行うことができる。 If the sum Σ m S m of the absolute values Sm for a plurality of periods in the same phase is minimized, the oversampled values are all received signals that exist within a period in which the same components I and Q are constant. Based on this, accurate quadrature detection can be performed.

また本発明によれば、オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncのうち、成分I,Qが一定である期間の中間でのオーバーンプル値に基づいて、直交する2成分I、Qに変換して出力するので、帯域制限によって、期間の両端でI,Q成分の変化が緩やかになる部分を避けて、正確な直交検波を行うことができる。   Further, according to the present invention, the oversampled values S0, S1,..., Snc are converted into orthogonal two components I and Q based on the oversampled value in the middle of the period in which the components I and Q are constant. Therefore, accurate quadrature detection can be performed by avoiding the part where the change of the I and Q components becomes gentle at both ends of the period due to the band limitation.

図1は、本発明の実施の一形態としてのディジタル直交検波復調器1の基本的な電気的構成を示す。ディジタル直交検波復調器1は、図10の直交検波復調部112として使用することができる。ディジタル直交検波復調器1は、サンプリング手段11、変換手段12およびタイミング制御手段13を含む直交検波復調部14を備える。前述のように、直交検波では、チューナー部の受信信号から直交する波に乗った成分を取り出すことで複素信号であるI,Q成分を取り出す。さらに、マッピングの逆である複素信号I+jQからディジタル信号を取り出すデマッピングを行うことで、受信信号からディジタル信号が取り出せる。サンプリング手段11では、アナログ/ディジタル変換で、受信信号をサンプリング周期毎にディジタル信号に変換する。変換手段12では、演算処理で、I,Q成分を算出する。   FIG. 1 shows a basic electrical configuration of a digital quadrature detection demodulator 1 as an embodiment of the present invention. The digital quadrature detection demodulator 1 can be used as the quadrature detection demodulation unit 112 in FIG. The digital quadrature detection demodulator 1 includes a quadrature detection demodulator 14 including a sampling means 11, a conversion means 12, and a timing control means 13. As described above, in quadrature detection, I and Q components, which are complex signals, are extracted by extracting components riding on orthogonal waves from the received signal of the tuner unit. Further, by performing demapping for extracting a digital signal from the complex signal I + jQ which is the inverse of the mapping, the digital signal can be extracted from the received signal. The sampling means 11 converts the received signal into a digital signal at every sampling period by analog / digital conversion. The conversion means 12 calculates I and Q components by arithmetic processing.

以下に直交検波について説明する。この説明では、I,Q成分が一定である期間が重要となる。その期間をτIQ、対応する周波数をfIQ=1/τIQと定義する。 The quadrature detection will be described below. In this description, a period in which the I and Q components are constant is important. The period is defined as τ IQ and the corresponding frequency is defined as f IQ = 1 / τ IQ .

(直交変調と復調)
まず、直交変調について説明する。ディジタル信号をQPSKやQAM等でマッピングし、複素信号I(t)+jQ(t)を作る。このI,Q各成分を、キャリア周波数もしくは中間周波数fcで振動する互いに直交する波cos[2πfc t + α]とsin[2πfc t + α]とに乗せて変調する。したがって、直交変調の出力信号S(t)は次の(1)式のように書ける。
(Quadrature modulation and demodulation)
First, orthogonal modulation will be described. The digital signal is mapped by QPSK, QAM or the like to generate a complex signal I (t) + jQ (t). These I and Q components are modulated by being placed on mutually orthogonal waves cos [2πfc t + α] and sin [2πfct + α] that vibrate at the carrier frequency or the intermediate frequency fc. Therefore, the quadrature modulation output signal S (t) can be written as the following equation (1).

S(t)=I(t)cos[2πfc t + α] - Q(t)sin[2πfc t + α]
=r(t)cos[2πfc t + θ(t)+ α] …(1)
ただし、r(t)とθ(t)とを、次の(2)および(3)式のように定義する。
r(t)=(I(t)+Q(t)1/2 …(2)
tanθ(t)=Q(t)/I(t) …(3)
S (t) = I (t) cos [2πfc t + α] −Q (t) sin [2πfc t + α]
= R (t) cos [2πfc t + θ (t) + α] (1)
However, r (t) and θ (t) are defined as in the following equations (2) and (3).
r (t) = (I (t) 2 + Q (t) 2 ) 1/2 (2)
tan θ (t) = Q (t) / I (t) (3)

つまり、各期間τIQにおいて、I(t),Q(t)という情報を振幅r(t)と初期位相θ(t)とを変えてcos波に乗せる変調方式が直交変調である。前述の図12は、直交変調の一例である。fIQ=1MHzの信号をfc=1MHzのキャリアもしくは中間周波数で直交変調した場合の例である。この図12で横軸となる時間軸を区切る破線の補助軸と補助軸との間隔が期間τIQに相当する。τIQ=1μs以内の直交変調波は、すべてcos波であるが、各期間τIQにおいて振幅と位相が異なっているのが判る。 That is, in each period τ IQ , orthogonal modulation is a modulation method in which information such as I (t) and Q (t) is put on a cos wave by changing the amplitude r (t) and the initial phase θ (t). FIG. 12 described above is an example of quadrature modulation. In this example, a signal of f IQ = 1 MHz is orthogonally modulated with a carrier of fc = 1 MHz or an intermediate frequency. In FIG. 12, the interval between the auxiliary axis and the auxiliary axis shown by a broken line that delimits the time axis that is the horizontal axis corresponds to the period τ IQ . The quadrature modulation waves within τ IQ = 1 μs are all cos waves, but it can be seen that the amplitude and phase are different in each period τ IQ .

ここで、異なる時刻t=ta,t=tb(=ta+δt)におけるアナログ/ディジタル変換器(ADC)からの出力S(t)における位相差からI,Q情報を取り出す方法について説明する。 Here, a method of extracting I and Q information from the phase difference in the output S (t) from the analog / digital converter (ADC) at different times t = t a and t = t b (= t a + δt) will be described. .

時刻t=ta 、t=tb(=ta+δt)における受信波は同一のI,Q成分で直交変調された成分があると仮定する。つまり、次の(4)式を仮定する。 It is assumed that the received wave at time t = t a and t = t b (= t a + δt) has components orthogonally modulated by the same I and Q components. That is, the following equation (4) is assumed.

I(tb)=I(ta) ⇔ r(tb)=r(ta) …(4)
Q(tb)=Q(t) θ(tb)=θ(t
このときのADCの出力S(t)をS,Sとおくと、
a=S(ta )=r(ta)・cos[2πfc・(ta) +θ(ta)+α] …(5)
b=S(tb )=r(tb)・cos[2πfc・(tb) +θ(tb) +α] …(6)
=r(ta)・cos[2πfc・(ta+δt) +θ(ta) +α] …(7)
となる。ここで、I(t),Q(t)そのものではなく、中間周波数fcの位相情報がのったIq(t)とQq(t)とを導入すると、
Iq(t)+jQq(t)=(I(t)+jQ(t))・exp[-j 2πfc t]
…(8)
となる。実部と虚部とを比較すると、
Iq(t)=r(t)cos[ 2πfc t + θ(t) + α] …(9)
Qq(t)=r(t)sin[ 2πfc t + θ(t) + α] …(10)
となる。これと(5)式および(6)式から、
a=Iq(ta) …(11)
b=Iq(ta)・cos[ 2πfc・δt] −Qq(ta)・sin[ 2πfc・δt ]
…(12)と書けるので、
Iq(ta)=Sa …(13)
Qq(ta )=Sa /tan[ 2πfc・δt ] -Sb /sin[ 2πfc・δt ] …(14)
となる。つまり、時刻ta,tbにおけるADCサンプリング出力とその時間との位相差が判れば、Iq(t)とQq(t)とが計算で求まることになる。特に、時間差δtがfcの周期の1/4のときには、時間差δtとfcとで決まる位相因子は2π/4となるので、
Iq(ta)=Sa …(15)
Qq(ta)=−Sb …(16)
と、処理が簡単になる。このように図1に示すサンプリング手段11が時刻ta,tbでサンプリングを行い、サンプル値Sa,Sbを出力し、変換手段12がサンプル値Sa,Sbから(13)式および(14)式、もしくは(15)式および(16)式で表される演算を行うことによって、I,Q成分を求めることが可能である。
I (t b ) = I (t a ) ⇔r (t b ) = r (t a ) (4)
Q (t b) = Q ( t a) θ (t b) = θ (t a)
If the output S (t) of the ADC at this time is S a and S b ,
S a = S (t a) = r (t a) · cos [2πfc · (t a) + θ (t a) + α] ... (5)
S b = S (t b ) = r (t b ) · cos [2πfc · (t b ) + θ (t b ) + α] (6)
= R (t a) · cos [2πfc · (t a + δt) + θ (t a) + α] ... (7)
It becomes. Here, if Iq (t) and Qq (t) carrying the phase information of the intermediate frequency fc are introduced instead of I (t) and Q (t) itself,
Iq (t) + jQq (t) = (I (t) + jQ (t)) · exp [−j 2πfc t]
... (8)
It becomes. When comparing the real part and the imaginary part,
Iq (t) = r (t) cos [2πfc t + θ (t) + α] (9)
Qq (t) = r (t) sin [2πfc t + θ (t) + α] (10)
It becomes. From this and equations (5) and (6)
S a = Iq (t a ) (11)
S b = Iq (t a) · cos [2πfc · δt] -Qq (t a) · sin [2πfc · δt]
... (12)
Iq (t a ) = S a (13)
Qq (t a ) = S a / tan [2πfc · δt] −S b / sin [2πfc · δt] (14)
It becomes. That is, if the phase difference between the ADC sampling output at time t a and t b and the time is known, Iq (t) and Qq (t) can be obtained by calculation. In particular, when the time difference δt is 1/4 of the period of fc, the phase factor determined by the time difference δt and fc is 2π / 4.
Iq (t a ) = S a (15)
Qq (t a ) = − S b (16)
And processing becomes easy. Thus to sample sampling means 11 shown in FIG. 1 the time t a, at t b, the sample value S a, and outputs a S b, the conversion means 12 sample values S a, from S b (13) and equation It is possible to obtain the I and Q components by performing the calculation represented by the equation (14) or the equations (15) and (16).

なお、本当のI,Q成分はI(t),Q(t)である。しかし、サンプリング周波数がfcの整数倍の場合には、
a=ta0+n/fc(n:整数) …(17)
となるので、位相因子exp[-j 2πfc ta ]は常に一定の値、
exp[-j2πfc ta ]=exp[-j2πfc(ta0+n/fc)]=exp[-j2πfcta0]
…(18)
となる。したがって、
Iq(ta)+jQq(ta)=(I(ta)+jQ(ta))・ exp[-j2πfcta0]
…(19)
となる。したがって、この方法によって直交検波された全てのIq(t),Qq(t)は、本来求めるべきI(t),Q(t)と共通位相因子exp[-j2πfcta0]だけ異なるということになる。したがって、変換手段12か後段かで、この位相因子を補正すれば本来求めるべきI,Q成分が取り出せることになる。
The real I and Q components are I (t) and Q (t). However, if the sampling frequency is an integer multiple of fc,
t a = t a0 + n / fc (n: integer) (17)
Therefore, the phase factor exp [-j 2πfc ta] is always a constant value,
exp [-j2πfc ta] = exp [-j2πfc (t a0 + n / fc)] = exp [−j2πfc t a0 ]
… (18)
It becomes. Therefore,
Iq (t a) + jQq ( t a) = (I (t a) + jQ (t a)) · exp [-j2πfct a0]
… (19)
It becomes. Therefore, all Iq (t) and Qq (t) quadrature-detected by this method are different from I (t) and Q (t) to be originally obtained by the common phase factor exp [−j2πfct a0 ]. . Therefore, if this phase factor is corrected by the conversion means 12 or the subsequent stage, the I and Q components that should be originally obtained can be extracted.

この方式で直交変調が行われるためには、(4)式のように時刻taとtbとで、受信した波S(t)におけるr(t)とθ(t)とが同一であることが必要である。つまり、時刻taとtbとが同一の期間τIQに属するということである。もし時刻taとtbとがそれぞれ異なる期間τIQ内にある場合には、時刻taでのr(t)およびθ(t)は時刻tbでのr(t)およびθ(t)とは異なるので、上記方式による直交検波は不可能である。 In order to perform quadrature modulation using this method, r (t) and θ (t) in the received wave S (t) are the same at times t a and t b as shown in equation (4). It is necessary. That is, the times t a and t b belong to the same period τ IQ . If time t a and t b are within different periods τ IQ , r (t) and θ (t) at time t a are r (t) and θ (t) at time t b. Therefore, quadrature detection by the above method is impossible.

図12の直交変調波の例では、隣接する破線の補助軸間が期間τIQに相当する。したがって、この隣接する補助軸間で2点のサンプリングを行えば、(13)式および(14)式の演算で正しいI,Q成分を求めることが可能である。しかし、2点のサンプリングの間に補助軸を挟む場合には、(13)式および(14)式の演算を行っても、正しいI,Q成分を求められない。したがって、ADCから直交検波復調部への入力データからどの2点を選ぶか、つまりサンプリングタイミングをどのように選択するかによって、直交検波の質が大幅に変わる。 In the example of the quadrature modulated wave in FIG. 12, the interval between adjacent broken auxiliary axes corresponds to the period τ IQ . Therefore, if sampling is performed at two points between the adjacent auxiliary shafts, it is possible to obtain correct I and Q components by the calculations of the equations (13) and (14). However, when the auxiliary axis is sandwiched between two sampling points, the correct I and Q components cannot be obtained even if the calculations of the equations (13) and (14) are performed. Accordingly, the quality of the quadrature detection varies greatly depending on which two points are selected from the input data from the ADC to the quadrature detection demodulator, that is, how the sampling timing is selected.

このように、I(t)とQ(t)とが一定となる期間τIQが重要となるが、ディジタル通信やディジタル放送の方式によって、期間τIQは異なる。 As described above, the period τ IQ in which I (t) and Q (t) are constant is important, but the period τ IQ varies depending on the digital communication or digital broadcasting system.

ディジタル信号をQPSK変調やQAM変調してそのまま送信する場合には、期間τIQはシンボル周期と一致する。さらに、QPSK変調もしくはQAM変調した信号をさらにCDMA方式でスペクトラム拡散して送信する場合にも、期間τIQはシンボル周期となる。一方、OFDM方式で多重化する場合には、多重化する際に用いるフーリエ逆変換(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)のフーリエ逆変換窓の期間で各キャリアの1シンボルとなる。フーリエ逆変換窓は、サンプリング点が複数集まったものであり、たとえば1024,8196点等、2のべき乗が採用されるのが一般的である。IFFTは複数の周波数成分の和をサンプリング点毎に計算して出力するので、各IFFTサンプリング点でI,Q成分は異なる。したがって、OFDM方式で多重化して送信する場合には、期間τIQはIFFTサンプリング周期と一致する。このように、通信方式によって直交変調するI,Q成分が一定となる期間τIQの呼称が異なってくる。いずれの通信方式、いずれの呼称にせよ、本発明では直交検波用に受信信号からサンプリングするタイミングと「直交変調前のI,Q成分が一定となる期間τIQ」とのタイミング調整を適切に行い、直交検波を安定に行うものである。 When a digital signal is transmitted as it is after QPSK modulation or QAM modulation, the period τ IQ coincides with the symbol period. Furthermore, even when a QPSK-modulated or QAM-modulated signal is further spread by CDMA and transmitted, the period τ IQ is a symbol period. On the other hand, in the case of multiplexing by the OFDM method, one symbol of each carrier is used in the period of the inverse Fourier transform window (IFFT: Inverse Fast Fourier Transform) used for multiplexing. The inverse Fourier transform window is a collection of a plurality of sampling points. For example, a power of 2 such as 1024,8196 points is generally used. Since IFFT calculates and outputs the sum of a plurality of frequency components for each sampling point, the I and Q components are different at each IFFT sampling point. Therefore, in the case of multiplexing and transmitting by the OFDM method, the period τ IQ coincides with the IFFT sampling period. As described above, the term τ IQ in which the I and Q components to be orthogonally modulated are constant differs depending on the communication method. Regardless of the communication method and name, the present invention appropriately adjusts the timing of sampling from the received signal for quadrature detection and “period τ IQ during which I and Q components before quadrature modulation are constant”. The quadrature detection is stably performed.

先の説明では、期間τIQの間はI,Q成分が一定であると仮定したが、実際には伝送路中やRF(高周波)デバイスで帯域制限を受けて高周波成分が無くなるために、図2に示すように、期間τIQの両端でI,Q成分は急峻ではなく緩やかに変化してしまう。その結果、このI,Q成分を直交変調したものも図3に示すように期間τIQの境目で緩やかに変化する。 In the above description, it is assumed that the I and Q components are constant during the period τ IQ , but in reality, there is no high frequency component due to the band limitation in the transmission path or the RF (high frequency) device. As shown in FIG. 2, the I and Q components at the both ends of the period τ IQ change gently rather than steeply. As a result, the result of quadrature modulation of the I and Q components also changes gently at the boundary of the period τ IQ as shown in FIG.

すなわち、図2は、直交変調前のデータのうちのI成分について、帯域制限無しの場合と、3MHz帯域制限の場合と、1MHz帯域制限の場合とを、比較して示す。図3は、図2のI成分についての直交変調後のデータを示す。低い周波数で帯域制限すると、補助軸間で表される期間τIQの両端で、I成分が急峻ではなく、緩やかに変化しているのが判る。 That is, FIG. 2 shows a comparison between the case of no band limitation, the case of 3 MHz band limitation, and the case of 1 MHz band limitation for the I component of the data before quadrature modulation. FIG. 3 shows data after quadrature modulation for the I component of FIG. When the band is limited at a low frequency, it can be seen that the I component is not steep but slowly changes at both ends of the period τ IQ represented between the auxiliary axes.

本実施形態のディジタル直交検波復調器1は、図1に示すようにサンプリング手段11と、変換手段12と、タイミング制御手段13とで構成される。このタイミング制御手段13からの制御信号である2つのサンプリングクロック信号fsa,fsbに基づき、サンプリング手段11が2点のサンプリングを行うタイミングを与えることで、期間τIQ内での2点サンプリングが可能となる。 As shown in FIG. 1, the digital quadrature detection demodulator 1 of this embodiment includes a sampling means 11, a conversion means 12, and a timing control means 13. Based on the two sampling clock signals fsa and fsb, which are control signals from the timing control means 13, the sampling means 11 gives a timing for sampling at two points, thereby enabling two-point sampling within the period τ IQ . Become.

サンプリング手段11が期間τIQ内で2点サンプリングして、変換手段12が直交検波処理を行えば、正しいI,Q成分に検波することができる。しかし、サンプリング手段11での2点サンプリングが異なる2つの期間τIQ属す場合には、正しいI,Q成分に検波することができない。このI,Q成分をデマッピングしても、正しいディジタル信号とはならないので、有意な情報は得られない。したがって、タイミング制御手段13が、ディジタル直交検波復調器1の後段で有意な情報が得られていないことを検知して、サンプリング手段11にフィードバックすれば、最適なサンプリングタイミングでサンプリングが可能となる。 If the sampling means 11 samples two points within the period τ IQ and the conversion means 12 performs the quadrature detection processing, the correct I and Q components can be detected. However, when the two-point sampling in the sampling means 11 belongs to two different periods τ IQ , the correct I and Q components cannot be detected. Even if the I and Q components are demapped, a correct digital signal is not obtained, so that significant information cannot be obtained. Therefore, if the timing control means 13 detects that no significant information is obtained at the subsequent stage of the digital quadrature detection demodulator 1 and feeds back to the sampling means 11, sampling can be performed at the optimum sampling timing.

図4は、直交変調の対象となるディジタル信号の構成を示す。ディジタル信号では、シンボルを幾つか集めた伝送単位をフレーム20と呼ぶ。ディジタル通信方式やディジタル放送方式では、受信側のフレーム同期のために、送信側がフレーム同期用シンボル列21をフレーム20毎に、フレーム本体用シンボル列22に付加するのが一般的である。受信側は直交検波復調部で復調したデータから誤り訂正復号化等の処理を行い、その中からフレーム同期用シンボル列21を検出することで、フレーム同期が可能となる。   FIG. 4 shows the configuration of a digital signal to be subjected to quadrature modulation. In the digital signal, a transmission unit in which several symbols are collected is called a frame 20. In the digital communication system and the digital broadcasting system, the frame side symbol sequence 21 is generally added to the frame body symbol sequence 22 for each frame 20 on the transmission side for frame synchronization on the receiving side. The receiving side performs processing such as error correction decoding from the data demodulated by the quadrature detection demodulator and detects the frame synchronization symbol sequence 21 from the data, thereby enabling frame synchronization.

フレーム同期用シンボル列21の一例として、位相差0(ゼロ)で自己相関が鋭く、位相差0以外のときには自己相関が十分小さいデータ列がよく用いられる。フレーム同期用シンボル列21の検出では、記憶しておいたフレーム同期シンボル列21と受信信号との相関を計算する。相関を計算する計算窓と受信信号中のフレーム同期用シンボル列21とが一致したときにのみ相関がピークとなるので、相関計算部の出力信号はフレーム周期となる。フレーム同期用シンボル列21の位置などを考慮して、相関計算部の出力信号のタイミングをずらすことで、フレーム同期信号となる。   As an example of the frame synchronization symbol string 21, a data string having a sharp autocorrelation with a phase difference of 0 (zero) and a sufficiently small autocorrelation is often used when the phase difference is not zero. In the detection of the frame synchronization symbol sequence 21, the correlation between the stored frame synchronization symbol sequence 21 and the received signal is calculated. Since the correlation peaks only when the calculation window for calculating the correlation matches the frame synchronization symbol sequence 21 in the received signal, the output signal of the correlation calculation unit has a frame period. By taking into account the position of the symbol sequence 21 for frame synchronization and the like, the timing of the output signal of the correlation calculation unit is shifted to obtain a frame synchronization signal.

図5は、本発明の実施例1として、フレーム同期を利用するディジタル直交検波復調器31の概略的な電気的構成を示す。本実施例で、図1に示す基本形態のディジタル直交検波復調器1に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。ディジタル直交検波復調器31は、図1のディジタル直交検波復調器1と同様な構成を有する直交検波復調部14と、チューナー部33、フレーム同期部34および誤り訂正符号復号部35を含む。   FIG. 5 shows a schematic electrical configuration of a digital quadrature detection demodulator 31 using frame synchronization as the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same reference numerals are given to portions corresponding to the digital quadrature detection demodulator 1 of the basic form shown in FIG. The digital quadrature detection demodulator 31 includes a quadrature detection demodulation unit 14 having a configuration similar to that of the digital quadrature detection demodulator 1 of FIG. 1, a tuner unit 33, a frame synchronization unit 34, and an error correction code decoding unit 35.

フレーム同期を利用すれば、サンプリングタイミングの制御が可能となる。タイミング制御手段13は、フレーム同期部34から、ある一定期間内にフレーム同期をとることができたか否かを常にモニタする。なお、この期間は、直交検波を開始してからフレーム同期がとれるようになるまでに通常要する最長時間に、適当なマージンを加えた時間とする。   If the frame synchronization is used, the sampling timing can be controlled. The timing control unit 13 always monitors whether or not frame synchronization can be achieved within a certain period from the frame synchronization unit 34. Note that this period is a time obtained by adding an appropriate margin to the longest time normally required from the start of quadrature detection until frame synchronization can be achieved.

フレーム同期がとれる場合は、受信信号から有意なディジタル信号、つまりI,Q成分が取り出せるということであり、サンプリングする2点は同一の期間τIQ内に存在することになる。したがって、タイミング制御手段13は何もしないで、そのまま直交検波を続行すればよい。 When frame synchronization can be established, a significant digital signal, that is, I and Q components can be extracted from the received signal, and two points to be sampled exist within the same period τ IQ . Therefore, the timing control means 13 does not do anything and just continues the quadrature detection.

一方、フレーム同期がとれない場合には、受信信号から有意なディジタル信号、つまりI,Q成分が取り出せていないということなので、サンプリングする2点は同一の期間τIQ内に存在しない。この場合には、タイミング制御手段13はサンプリング手段11に制御信号を送る。サンプリング手段11は、期間τIQ内におけるサンプリングクロックによるタイミングの位相をずらしてサンプリングを行い、直交検波を行う。 On the other hand, when frame synchronization cannot be established, it means that a significant digital signal, that is, I and Q components cannot be extracted from the received signal, and therefore, two points to be sampled do not exist within the same period τ IQ . In this case, the timing control means 13 sends a control signal to the sampling means 11. The sampling means 11 performs sampling by shifting the phase of the timing by the sampling clock within the period τ IQ and performs quadrature detection.

フレーム同期がとれるようになるまで、タイミング制御手段13がこのプロセスを繰り返せば、最終的にサンプリング手段11は適切なサンプリングタイミングでサンプリングを行うことになる。   If the timing control means 13 repeats this process until the frame synchronization can be achieved, the sampling means 11 will eventually perform sampling at an appropriate sampling timing.

ディジタル通信方式やディジタル放送方式では、誤りに対する耐性を上げるために、Reed-Solomon符号(RS符号)、畳込み符号、ターボ符号等の誤り訂正符号を一つもしくは併用して用いるのが一般的である。   In digital communication systems and digital broadcasting systems, it is common to use one or a combination of error correction codes such as Reed-Solomon codes (RS codes), convolutional codes, and turbo codes in order to increase tolerance against errors. is there.

図6は、本発明の実施例2として、図5の誤り訂正符号復号部35の構成例を示す。誤り訂正符号復号部35は、ビタビ(Viterbi)復号器40、FIFO(First-In First-Out)レジスタ41、畳込み符号器42、EX−ORゲート43,44およびカウンタ45を含む。畳込み符号は、一般にビタビ復号器40によって復号される。ビタビ復号器40による復号信号を規格に定められた畳込み符号器42に入力したときの出力信号と、ビタビ復号器40の入力信号とを比較することで、誤り訂正率(BER:Bit Error Rate)を計算することができる。   FIG. 6 shows a configuration example of the error correction code decoding unit 35 of FIG. 5 as Embodiment 2 of the present invention. The error correction code decoding unit 35 includes a Viterbi decoder 40, a first-in first-out (FIFO) register 41, a convolutional encoder 42, EX-OR gates 43 and 44, and a counter 45. The convolutional code is generally decoded by the Viterbi decoder 40. By comparing the output signal when the decoded signal by the Viterbi decoder 40 is input to the convolutional encoder 42 defined in the standard and the input signal of the Viterbi decoder 40, an error correction rate (BER) is obtained. ) Can be calculated.

RS符号の復号の一例として、受信符号からバーレカンプ・マッシイ法で誤り多項式σ(z)を構成し、次にチェン探索でσ(α)=0を満たす誤り多項式の根αを見つけることで誤りの位置を見つけ、最後にフォーニーのアルゴリズムで根αからシンドロームを求める方法がある。この誤り多項式σ(z)の次数は、復号の際に見つかる誤りの数である。しかし、RS符号法の場合には、符号化時に用いる生成多項式G(z)によって、訂正可能な誤りの数の最大値が決まってしまう。したがって、受信符号中の誤りがその最大値よりも大きい場合には、誤り多項式σ(z)を構成することができない。バーレカンプ・マッシイ法のRS符号では、多項式の次数が訂正可能な誤りの数の最大値以内であるか否かは内部信号で把握することができる。   As an example of the decoding of the RS code, an error polynomial σ (z) is constructed from the received code by the Burrekamp-Massie method, and then the root α of the error polynomial satisfying σ (α) = 0 is found by a chain search. There is a method of finding the position and finally finding the syndrome from the root α by the Forney algorithm. The degree of this error polynomial σ (z) is the number of errors found during decoding. However, in the case of the RS encoding method, the maximum number of correctable errors is determined by the generator polynomial G (z) used at the time of encoding. Therefore, if the error in the received code is larger than the maximum value, the error polynomial σ (z) cannot be constructed. In the RS code of the Balecamp Massi method, it can be determined from an internal signal whether or not the degree of the polynomial is within the maximum number of correctable errors.

このように、誤り訂正符号復号部35から「受信信号にどの程度の誤りが入っているか」という情報を取り出すことは可能である。この情報をタイミング制御手段13がモニタすることによって、サンプリングタイミングを制御することは可能である。   As described above, it is possible to extract information “how much error is included in the received signal” from the error correction code decoding unit 35. By monitoring this information by the timing control means 13, it is possible to control the sampling timing.

直交検波復調部14では、サンプリング2点が同一の期間τIQ内に存在しなければ、有意なI,Q成分およびディジタル信号を復調することができない。したがって、このようなディジタル信号を誤り訂正符号復号部35に入力しても、符号化時の情報が失われた情報なので、誤り訂正は不可能である。つまり、畳込み符号の場合には、たとえば20%以上の高いBERを出力し、RS符号の場合には、誤り多項式σ(z)を構成することができない。 The quadrature detection demodulator 14 cannot demodulate significant I and Q components and digital signals unless two sampling points exist within the same period τ IQ . Therefore, even if such a digital signal is input to the error correction code decoding unit 35, the information at the time of encoding is lost, and error correction is impossible. That is, in the case of a convolutional code, for example, a high BER of 20% or more is output, and in the case of an RS code, the error polynomial σ (z) cannot be configured.

図5に示すように、タイミング制御手段13は誤り訂正符号復号部35を常にモニタすることで、2つのサンプリングタイミングを同一の期間τIQ内にすることが可能となる。タイミング制御手段1は、誤り訂正符号復号部35で復号する誤り訂正符号が畳込み符号の場合にはBERを、誤り訂正符号復号部35で復号する誤り訂正符号がRS符号の場合には誤り多項式の次数が能力以上であるか否かを常にモニタする。もし、問題なく誤り訂正ができる場合には、直交検波によって有意なディジタル信号を取り出せているので、そのまま直交検波を続行する。一方、ある一定期間内で常に高いBERや誤り訂正能力以上の誤りが存在することを検出した場合には、直交検波によって有意なディジタル信号を取り出せていないと判断し、タイミング制御手段13はサンプリング手段11に制御信号を送る。サンプリング手段11は、期間τIQ内におけるサンプリングタイミングの位相をずらしてサンプリングを行い、直交検波を行う。BERや誤り多項式の次数が通常の通信で考えられる値になるまで、このプロセスを繰り返すことで、サンプリングタイミングを適切な位置にすることが可能となる。 As shown in FIG. 5, the timing control means 13 always monitors the error correction code decoding unit 35, so that the two sampling timings can be within the same period τ IQ . The timing control means 1 uses the BER when the error correction code decoded by the error correction code decoding unit 35 is a convolutional code, and the error polynomial when the error correction code decoded by the error correction code decoding unit 35 is an RS code. Always monitor whether the order of is greater than or equal to ability. If error correction can be performed without any problem, a significant digital signal can be extracted by quadrature detection, so that quadrature detection is continued as it is. On the other hand, if it is detected that an error exceeding the high BER or the error correction capability always exists within a certain period, it is determined that a significant digital signal cannot be extracted by the quadrature detection, and the timing control means 13 performs the sampling means. 11 sends a control signal. The sampling means 11 performs sampling by shifting the phase of the sampling timing within the period τ IQ and performs quadrature detection. By repeating this process until the order of the BER or error polynomial reaches a value that can be considered in normal communication, the sampling timing can be set to an appropriate position.

なお、実施例1および実施例2では、電磁波環境が劣悪なためにフレーム同期や誤り訂正ができない場合もあるので、ある一定回数繰り返してもサンプリングタイミングを適正に合わせることができない場合は、受信不可能な電磁波環境であると判断し、上記各フローを停止する。   In the first and second embodiments, since the electromagnetic wave environment is poor, frame synchronization and error correction may not be possible. Therefore, if the sampling timing cannot be adjusted properly even after a certain number of repetitions, reception is not possible. It judges that it is possible electromagnetic wave environment, and stops each said flow.

実施例1および実施例2は、タイミング制御手段13が直交検波を行った後の処理をモニタしながら、サンプリング検出手段11でサンプリングを行うサンプリングクロックのタイミングを制御するものである。しかしながら、直交検波復調部14に入る信号そのものを用いてもサンプリングタイミングは制御可能である。   In the first and second embodiments, the sampling control unit 13 controls the timing of the sampling clock for sampling while monitoring the processing after the timing control unit 13 performs quadrature detection. However, the sampling timing can also be controlled using the signal itself entering the quadrature detection demodulator 14.

前述の図12は、I,Q成分が一定である期間がτIQ=1μs(fIQ=1/τIQ=1MHz)であるI,Q信号を、fc=1MHzで直交変調した場合の出力信号の波形を示す。これは、受信側のチューナー部33でfc=1MHzにダウンコンバージョンした出力信号に相当する。直交変調・復調の原理で説明したように、直交変調波はτIQ期間内では一定の振幅で振動しており、各τIQ期間毎に振幅rと位相θとが異なる同一のcos波であると言える。したがって、fIQの偶数倍でオーバーサンプリングした場合には、fc >fIQ であれば、サンプル値の絶対値は、複数のサンプリング点でピーク(極大値)を持ち、それらの値は等しく、ピークの間隔はτIQ/2となる。 FIG. 12 described above shows an output signal when the I and Q signals having a constant I and Q component τ IQ = 1 μs (f IQ = 1 / τ IQ = 1 MHz) are orthogonally modulated at fc = 1 MHz. The waveform is shown. This corresponds to the output signal down-converted to fc = 1 MHz by the tuner 33 on the receiving side. As described in the principle of quadrature modulation and demodulation, quadrature modulated wave is vibrated at a constant amplitude within tau IQ period is the same cos wave and the amplitude r and phase θ varies for each tau IQ period It can be said. Therefore, when over-sampled at even multiples of f IQ, if fc> f IQ, absolute value of the sample value has a peak (maximum value) at a plurality of sampling points, the values are equal, the peak The interval of is τ IQ / 2.

図7は、本発明の実施例3としてのディジタル直交検波復調器51の概略的な電気的構成を示す。本実施例で、図1に示す基本形態のディジタル直交検波復調器1または図5に示すディジタル直交検波復調器31に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。ディジタル直交検波復調器51は、オーバーサンプリング手段52および演算処理部53を含むタイミング制御手段54を備え、サンプリング手段11および変換手段12をさらに備える直交検波復調部55と、チューナー部33とを含む。   FIG. 7 shows a schematic electrical configuration of a digital quadrature detection demodulator 51 as a third embodiment of the present invention. In this embodiment, parts corresponding to the digital quadrature detection demodulator 1 of the basic form shown in FIG. 1 or the digital quadrature detection demodulator 31 shown in FIG. The digital quadrature detection demodulator 51 includes a timing control unit 54 including an oversampling unit 52 and an arithmetic processing unit 53, and includes a quadrature detection demodulation unit 55 further including a sampling unit 11 and a conversion unit 12, and a tuner unit 33.

図8は、図12の直交変調波の絶対値を計算した値を示す。fIQの16倍の周波数でチューナー部33の出力信号をオーバーサンプリングしている。ただし、16倍という数字は一例であり、偶数倍であればよく、限定されるものではない。図7では、fIQの16倍の周波数で、チューナー部33の出力信号をオーバーサンプリングした場合を示している。オーバーサンプリングしたデータを16個記憶して、各サンプリングデータの絶対値を計算し、ピーク値を2点求めて、そのピーク値2点が等しいか否かを調べる。たとえば記憶したデータ16点が図7に示す期間(a)に相当するときには、2つのピーク値は同じ値となる。一方、記憶したデータ16点が図7の期間(b)に相当するときには、2つのピーク値は異なる値となることが判る。このように2つのピーク値が同じであるか否かを調べれば、サンプリング対象のデータ点16点が一つの期間τIQ、もしくは2つの期間τIQで構成されているかが判る。 FIG. 8 shows a value obtained by calculating an absolute value of the quadrature modulated wave of FIG. The output signal of the tuner unit 33 is oversampled at a frequency 16 times that of f IQ . However, the number 16 times is an example, and any number that is an even number may be used, and is not limited. FIG. 7 shows a case where the output signal of the tuner unit 33 is oversampled at a frequency 16 times f IQ . Sixteen pieces of oversampled data are stored, the absolute value of each sampled data is calculated, two peak values are obtained, and it is checked whether the two peak values are equal. For example, when 16 stored data correspond to the period (a) shown in FIG. 7, the two peak values are the same. On the other hand, when the stored 16 data points correspond to the period (b) in FIG. 7, it can be seen that the two peak values are different. By examining whether or not the two peak values are the same as described above, it can be determined whether 16 data points to be sampled are composed of one period τ IQ or two periods τ IQ .

なお、ピークの位置は、(1)式の位相θによって変わるので、同じ位相のサンプリング点列であっても、I,Q成分が異なるとピーク位置は異なってくる。そこで、適当な回数同じ処理を行うことで、ピーク値が各処理で同じであるか否かを調べれば良い。   Since the peak position varies depending on the phase θ in the equation (1), even if the sampling point sequence has the same phase, the peak position differs if the I and Q components are different. Therefore, it is only necessary to check whether or not the peak value is the same in each process by performing the same process an appropriate number of times.

したがって、16点を記憶する位相を変えながら、前述の処理のフローを繰り返すことによって、直交検波における2つのサンプリング点ta,tbをとれば問題なく検波することができる。等しくない場合には、16点の窓の中にはI,Q成分が変化するタイミングが存在する。したがって、サンプリングする16点の位相を変更して同じプロセスを行う。これを続けることで、サンプリング手段11は、サンプリング点ta,tbを同一の期間τIQ内にとってサンプリングすることが可能となる。 Accordingly, by repeating the above-described processing flow while changing the phase for storing 16 points, it is possible to detect without problems if two sampling points t a and t b in quadrature detection are taken. If they are not equal, there are timings at which the I and Q components change in the 16-point window. Therefore, the same process is performed by changing the phase of 16 points to be sampled. By continuing this, the sampling unit 11 can sample the sampling points t a and t b within the same period τ IQ .

直交変調波が伝送路やRFデバイス等で帯域制限を受けると、期間τIQの両端でI,Q成分が緩やかに変化する。したがって、ピークが期間τIQの両端付近に存在する場合には、検出されなくなる。しかし、ピークの中心が期間τIQの中央付近にあればI,Q成分は一定とみなせるのでピーク値は一致する。したがって、この方法に従えば、帯域制限による影響を受けないタイミングで、サンプリング点ta,tbを選択することが可能である。 When the quadrature modulated wave is band-limited by a transmission line or an RF device, the I and Q components gradually change at both ends of the period τ IQ . Therefore, when the peak exists near both ends of the period τ IQ , it is not detected. However, if the center of the peak is near the center of the period τ IQ , the I and Q components can be regarded as constant, so the peak values match. Therefore, according to this method, the sampling points t a and t b can be selected at a timing that is not affected by the band limitation.

本発明の実施例4では、図7に示すディジタル直交検波復調器51で、周波数fIQの16倍の周波数でチューナー部33の出力信号をオーバーサンプリングする。ある位相で周期的にサンプリングデータを16個取り出し、16個のサンプリングデータの和を計算して、その絶対値を求める。この絶対値、たとえば100個分の和を求める。次に別の位相で周期的にサンプリングデータを16個ずつ取り出し、同じ事を繰り返す。 In the fourth embodiment of the present invention, the digital quadrature detection demodulator 51 shown in FIG. 7 oversamples the output signal of the tuner unit 33 at a frequency 16 times the frequency f IQ . Sixteen sampling data are periodically extracted at a certain phase, the sum of the 16 sampling data is calculated, and the absolute value is obtained. This absolute value, for example, 100 sums is obtained. Next, 16 pieces of sampling data are periodically taken out at different phases and the same is repeated.

16個のサンプリング点全てが期間τIQ内に存在する場合を考える。この場合の16個のサンプリングデータは、同一の振幅rと位相θのcos波の1周期を、偶数個、等間隔でサンプリングしたデータである。この場合は、cosのグラフを描くと判るけれども、サンプル値の中には絶対値が同じで符号が異なる値が必ず含まれる。したがって、1周期内の全サンプル値の和は必ず0となる。 Consider the case where all 16 sampling points are within the period τ IQ . The 16 sampling data in this case is data obtained by sampling an even number of cosine waves of the same amplitude r and phase θ at even intervals. In this case, although it can be understood that a cos graph is drawn, the sample values always include values having the same absolute value but different signs. Therefore, the sum of all sample values within one period is always zero.

Figure 2005210303
Figure 2005210303

しかし、16個のサンプリング点に異なる期間τIQ内のデータが入る場合には、 However, if data within a different period τ IQ enters 16 sampling points,

Figure 2005210303
Figure 2005210303

となり0ではなくなる。特に、16個のサンプリングデータのうち半分ずつ異なる期間τIQに属す場合には、r1とr2、θ1とθ2が異なる値となり、1周期内のサンプル値の和は大きな値となる。 And not zero. In particular, when 16 sampling data belong to different periods τ IQ by half, r 1 and r 2 , θ 1 and θ 2 are different values, and the sum of sample values within one period is a large value. .

そこで、オーバーサンプリングデータS(t)の16個の和の絶対値を計算し、さらにその和、   Therefore, the absolute value of the 16 sums of the oversampling data S (t) is calculated, and the sum,

Figure 2005210303
Figure 2005210303

を計算する。なお、Sの括弧の中はサンプリングタイミングをあらわしている。 Calculate The parentheses in S represent the sampling timing.

16点全点が期間τIQ内に存在するときには、(20)式より(22)式の値は0となる。逆に16点に異なる期間τIQが混ざると、(22)式の値は0から離れていく。したがって、位相n(0≦n<16)を変えて、サンプリングデータを取り込み、 When all 16 points exist within the period τ IQ , the value of the equation (22) becomes 0 from the equation (20). On the other hand, when different periods τ IQ are mixed with 16 points, the value of the equation (22) moves away from 0. Therefore, sampling data is acquired by changing the phase n (0 ≦ n <16),

Figure 2005210303
Figure 2005210303

を計算する。(23)式の値が最小となる場合には、位相nから16点全ては同一の期間τIQ内に存在することになる。逆に、この値が最大となる場合には、位相nから16点のサンプリングデータは異なる振幅・位相のcos波に属するサンプリング点がほぼ半々存在することになる。 Calculate When the value of the equation (23) is minimized, all 16 points from the phase n exist within the same period τ IQ . On the other hand, when this value is the maximum, 16 sampling points from phase n have almost half of sampling points belonging to cos waves having different amplitudes and phases.

図9は、実際に図8に示す直交変調波について、(23)式を計算した結果を示す。このグラフは、横軸が最初のサンプリング点taをとるタイミングであり、縦軸が(23)式の計算結果である。期間τIQ内での位相が重要なので、この期間内でのみグラフを描画している。ta=0μsのときには全サンプリングデータが同一の期間τIQに属し、ta=0.5μsのときにはサンプリングデータは半分ずつ異なる期間τIQに属する。なお、ta=1.0 μs=τIQはta=0μsと等価である。このグラフより、(23)式は、ta=0μsでは最小値0をとり、ta〜0.4μsで最大値となることが判る。この最大値となる位置は、直交変調するI,Q成分の値に依存する。 FIG. 9 shows the result of calculating equation (23) for the orthogonal modulation wave actually shown in FIG. This graph is a timing horizontal axis takes the first sampling point t a, the vertical axis (23) is a calculation result of the equation. Since the phase within the period τ IQ is important, the graph is drawn only within this period. When t a = 0 μs, all the sampling data belong to the same period τ IQ, and when t a = 0.5 μs, the sampling data belongs to a different period τ IQ by half. Note that t a = 1.0 μs = τ IQ is equivalent to t a = 0 μs. From this graph, it can be seen that the expression (23) takes the minimum value 0 when t a = 0 μs and reaches the maximum value when t a to 0.4 μs. The position where the maximum value is obtained depends on the values of the I and Q components subjected to orthogonal modulation.

したがって、(23)式が最小となるサンプリングタイミングの位相nを見つければ、そこから16サンプリング点は全て同一の期間τIQに属すことになる。特に制限が無ければ、この16点から任意の2点をサンプリング点ta,tbとして選べばよい。 Therefore, if the phase n of the sampling timing that minimizes the expression (23) is found, then all 16 sampling points belong to the same period τ IQ . If there is no particular limitation, any two points from these 16 points may be selected as sampling points ta and tb.

しかし、実際には先に説明したように、帯域制限によって期間τIQの両端でI,Q成分の変化が緩やかになるので、期間τIQの両端近傍は取り除いたほうが良い。したがって、位相nから16点の期間の真中に近い2点をサンプリング点ta,tbとして選択してサンプリングすれば、帯域制限の影響を受けていない同一のI,Q成分をもつ直交変調波を直交検波することが可能となる。 In practice, however, as described above, since I at both ends of period tau IQ at the band, the change in the Q component becomes gradual, time tau IQ is better near both ends is the removal of. Therefore, if two points close to the middle of the period of 16 points from the phase n are selected and sampled as sampling points t a and t b , the quadrature modulation wave having the same I and Q components not affected by the band limitation is obtained. Can be orthogonally detected.

上記実施例1から実施例4までは単独で用いても良いが、複数を組みあせてサンプリングタイミングを制御することで、タイミング制御の精度をより上げることが可能である。   The first to fourth embodiments may be used alone, but the timing control accuracy can be further improved by controlling the sampling timing by combining a plurality of the first to fourth embodiments.

本発明の本発明の実施の一形態としてのディジタル直交検波復調器1の基本的な電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a basic electrical configuration of a digital quadrature detection demodulator 1 as an embodiment of the present invention. FIG. 直交変調前のデータのうちのI成分について、帯域制限無しの場合と、3MHz帯域制限の場合と、1MHz帯域制限の場合とを、比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the case where there is no band restriction | limiting, the case of 3 MHz band restriction | limiting, and the case of 1 MHz band restriction | limiting about the I component of the data before orthogonal modulation. 図2のI成分についての直交変調後のデータを示すグラフである。It is a graph which shows the data after quadrature modulation about the I component of FIG. 直交変調の対象となるディジタル信号の構成を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the structure of the digital signal used as the object of quadrature modulation. 本発明の実施例1として、フレーム同期を利用するディジタル直交検波復調器31の概略的な電気的構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a digital quadrature detection demodulator 31 using frame synchronization as Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2として、図5の誤り訂正符号復号部35の構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of an error correction code decoding unit 35 in FIG. 5 as Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例3としてのディジタル直交検波復調器51の概略的な電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic electrical structure of the digital quadrature detection demodulator 51 as Example 3 of this invention. 図12の直交変調波の絶対値を計算した値を示すグラフである。It is a graph which shows the value which calculated the absolute value of the orthogonal modulation wave of FIG. 図8に示す直交変調波について、(23)式を計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated (23) Formula about the orthogonal modulation wave shown in FIG. 従来から、ディジタル通信方式やディジタル放送方式で一般的に使用されている直交変調波の送受信のための概略的な電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic electrical structure for transmission / reception of the orthogonal modulation wave generally used by the digital communication system and the digital broadcasting system conventionally. 先行技術で、ヒルベルト変換を用いないディジタル直交検波復調部として提案されている直交検波復調部の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the orthogonal detection demodulation part proposed as a digital orthogonal detection demodulation part which does not use a Hilbert transform in a prior art. 直交変調波をオーバーサンプリングする状態を示すグラフである。It is a graph which shows the state which oversamples a quadrature modulation wave. 直交変調波で成分I,Qを伝送する状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the state which transmits components I and Q with a quadrature modulation wave.

符号の説明Explanation of symbols

1,31,51 ディジタル直交検波復調器
11 サンプリング手段
12 変換手段
13,54 タイミング制御手段
14,55 直交検波復調部
20 フレーム
21 フレーム同期シンボル列
22 フレーム本体用シンボル列
33 チューナー部
34 フレーム同期部
35 誤り訂正符号復号部
52 オーバーサンプリング手段
53 演算処理部
101 情報源
102 送信機
103 誤り訂正符号化部
104 直交変調器
105 無線部
106 アンテナ
110 受信機
111 チューナー部
112 直交検波復調部
113 誤り訂正復号化部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31,51 Digital quadrature detection demodulator 11 Sampling means 12 Conversion means 13,54 Timing control means 14,55 Quadrature detection demodulation part 20 Frame 21 Frame synchronization symbol string 22 Frame main body symbol string 33 Tuner part 34 Frame synchronization part 35 Error correction code decoding unit 52 Oversampling means 53 Operation processing unit 101 Information source 102 Transmitter 103 Error correction coding unit 104 Orthogonal modulator 105 Radio unit 106 Antenna 110 Receiver 111 Tuner unit 112 Quadrature detection demodulation unit 113 Error correction decoding Part

Claims (6)

搬送波の位相または振幅またはその両方が変化するように変調してディジタル情報を伝送する変調波を受信信号とし、サンプリング手段が周期が同じで位相が異なる2つのサンプリングクロックfsa,fsbによってサンプルして、変換手段が2つのサンプル値Sa,Sbを変調波の直交する2成分I,Qに変換して出力するディジタル直交検波復調器において、
該サンプリング手段のサンプリングクロックのタイミングを制御するタイミング制御手段を、具備することを特徴とするディジタル直交検波復調器。
A modulated wave that modulates the phase and / or amplitude of the carrier wave to change and transmits digital information is used as a received signal, and the sampling means samples by two sampling clocks fsa and fsb having the same period and different phases, In the digital quadrature detection demodulator in which the conversion means converts the two sample values Sa and Sb into two orthogonal components I and Q of the modulated wave and outputs them,
A digital quadrature detection demodulator comprising timing control means for controlling the timing of a sampling clock of the sampling means.
前記直交する2成分I,Qの出力からフレーム同期用シンボル列を検出するフレーム同期部をさらに含み、
前記タイミング制御手段は
該フレーム同期部をモニタし、
該フレーム同期部のモニタ情報に基づいて、前記サンプリング手段のサンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを、特徴とする請求項1記載のディジタル直交検波復調器。
A frame synchronization unit for detecting a frame synchronization symbol sequence from the outputs of the orthogonal two components I and Q;
The timing control means monitors the frame synchronization unit,
2. The digital quadrature detection demodulator according to claim 1, wherein the timing of sampling clocks fsa and fsb of the sampling means is controlled based on monitor information of the frame synchronization unit.
前記直交する2成分I,Qの出力から誤り訂正用の符号を復調する誤り訂正符号復調部をさらに含み、
前記タイミング制御手段は
該誤り訂正符号復調部をモニタし、
該誤り訂正符号復調部のモニタ情報に基づいて、前記サンプリング手段のサンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを、特徴とする請求項1記載のディジタル直交検波復調器。
An error correction code demodulating unit for demodulating an error correction code from the outputs of the orthogonal two components I and Q;
The timing control means monitors the error correction code demodulator,
2. A digital quadrature detection demodulator according to claim 1, wherein the timing of sampling clocks fsa and fsb of said sampling means is controlled based on monitor information of said error correction code demodulator.
前記タイミング制御手段は
受信信号を、成分I,Qが一定である期間オーバーサンプルして、オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncを出力するオーバーサンプリング手段と、
該オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncから絶対値のピーク値Sp0,Sp1,…,Spm 、およびそのタイミングを検出するピーク検出手段と、
全てのピーク値Sp0,Sp1,…,Spmの値を比較するピーク比較手段とを含み、
ピーク値の比較結果が同一となるように、前記サンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを特徴とする請求項1記載のディジタル直交検波復調器。
The timing control means oversamples the received signal for a period during which the components I and Q are constant, and outputs oversampled values S0, S1,..., Snc;
Peak detection means for detecting peak values Sp0, Sp1, ..., Spm of absolute values from the oversampled values S0, S1, ..., Snc, and timing thereof;
Including peak comparison means for comparing all peak values Sp0, Sp1, ..., Spm values,
2. The digital quadrature detection demodulator according to claim 1, wherein the timings of the sampling clocks fsa and fsb are controlled so that the comparison results of the peak values are the same.
前記タイミング制御手段は
受信信号を、成分I,Qが一定である期間オーバーサンプルして、オーバーサンプル値S0,S1,…, Sncを出力するオーバーサンプリング手段と、
該オーバーサンプル値S0,S1,…,Sncの和の絶対値
Figure 2005210303
を計算し、同位相で複数の周期分の絶対値Smの和Σm Sm を計算する演算処理手段とを含み、
該複数の周期分の絶対値の和Σm Sm が最小となるように、前記サンプリングクロックfsa,fsbのタイミングを制御することを特徴とする請求項1記載のディジタル直交検波復調器。
The timing control means oversamples the received signal for a period during which the components I and Q are constant, and outputs oversampled values S0, S1,..., Snc;
The absolute value of the sum of the oversampled values S0, S1, ..., Snc
Figure 2005210303
And an arithmetic processing means for calculating a sum Σ m Sm of absolute values Sm for a plurality of periods in the same phase,
2. The digital quadrature detection demodulator according to claim 1, wherein the timings of the sampling clocks fsa and fsb are controlled so that the sum Σ m Sm of the absolute values for the plurality of periods is minimized.
前記変換手段は、前記オーバーサンプリング手段から出力されるオーバーサンプル値S0 ,S1,…,Sncのうち、前記成分I,Qが一定である期間の中間でのオーバーサンプル値に基づいて、直交する2成分I、Qに変換して出力することを特徴とする請求項4または5記載のディジタル直交検波復調器。   The converting means is orthogonal to two of the oversampled values S0, S1,..., Snc output from the oversampling means based on an oversampled value in the middle of a period in which the components I and Q are constant. 6. The digital quadrature detection demodulator according to claim 4, wherein the digital quadrature detection demodulator is converted into components I and Q and output.
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JP2018196007A (en) * 2017-05-18 2018-12-06 日本電気株式会社 Demodulation circuit and modulation circuit of digitally modulated signal

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