JP2671595B2 - 復調装置 - Google Patents

復調装置

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    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディジタル無線通信装置の受信機に使用さ
れる直交復調装置に関し、特に、復調ベースバンド信号
をA/D変換した後ディジタル信号処理回路を用いて送信
データを再生する復調装置に関する。
［従来の技術］ 近年、TDMA方式を用いたディジタル移動無線電話の実
用化が盛んに検討されている。そして、この様なディジ
タル移動無線電話には、４相PSKやGMSKなどの直交位相
変調方式が採用される予定である。したがって、この様
な方式では復調装置として直交検波が用いられる。
また、マルチパス伝送による波形歪みなどによって生
じる誤りを防止するためには、検波したベースバンド信
号をA/D変換し、これをMLSEなどの適応型ディジタル等
化器で等化する等のディジタル信号処理を行うデータ再
生方式が必須である。
以下に、この様な直交検波を行い、得られたベースバ
ンド信号をA/D変換した後、ディジタル信号処理を行っ
てデータの再生を行う従来の復調装置を説明する。
最も単純なものは第３図に示すように、リニアアンプ
31、直交検波器32、ローカル発振器33、A/D変換器34、3
5、及びディジタル復調回路36を有している。
直交ディジタル変調された中間周波信号（以下、IF信
号という）はリニアアンプ31で増幅され、直交検波器32
に入力される。直交検波器32はローカル発振器33からの
ローカル信号を受けて、IF信号の検波を行い、IF信号と
ローカル信号との同相成分レベルを表すベースバンド信
号（以下、Ｉ信号という）と直交成分レベルを表すベー
スバンド信号（以下、Ｑ信号という）とを出力する。
ここで、IF信号及びローカル信号の周波数をfc、IF信
号の振幅をＸ、ローカル信号の振幅をＡとすると、 IF信号＝Ｘ・cos（２πfct＋θ（ｔ）） ローカル信号＝Ａ・cos（２πfct）で表され、Ｉ信号と
Ｑ信号はそれぞれ、以下のようになる。
Ｉ信号＝aX・cos（θ（ｔ）） Ｑ信号＝aX・sin（θ（ｔ）） （但し、ａは定数） なお、送信データの情報はθ（ｔ）に含まれている。
そして、Ｉ信号とＱ信号は、それぞれA/D変換器34と3
5によりA/D変換される。
ディジタル復調回路36は、A/D変換されたＩ信号とＱ
信号とから送信データを再生する。ここで、Ｉ信号とＱ
信号の波形が歪みのない理想状態であれば、送信データ
の再生には上記式中の振幅aXは必要ない。しかし、マル
チパス伝送などによる波形歪みが存在する場合には、こ
の振幅aXが適応型ディジタル等化するための重要な情報
となる。このためＩ信号とＱ信号の振幅情報aXを除去す
ることは出来ない。従って、第３図の復調装置では振幅
aXを含んだまま、A/D変換が行われる。
ところが、振幅aXは送受信点間の距離によって大きく
変動する。また、電波伝送路の変化によっても変動す
る。この振幅aXの変動は80dbにも達することがある。こ
の様な広いダイナミックレンジの信号を有限のビット長
を有するA/D変換器で問題なく変換することは不可能で
ある。
従って、送受信点間の距離及び電波伝送路が常に変化
する移動通信には第３図の復調装置を用いることはでき
ない。
そこで、上記問題を緩和する復調装置を第４図に示
す。この復調装置は第３図の復調装置のリニアアンプ31
をAGCアンプ41に置き換えたものである。
AGCアンプ41は、入力信号のレベルが変動してもぼぼ
一定のレベルの信号を出力する。従って、第４図の復調
装置はAGCアンプ41の時定数を適当に選択することによ
って、Ｉ信号及びＱ信号のダイナミックレンジを大幅に
小さくすることができる。しかも、AGCアンプ41は長周
期的な振幅変動は除去できるが高速で変化する振幅変動
を除去することは困難である。このため、マルチパス歪
の等化に必要な振幅情報が失われるようなこともない。
従って、例えば、伝送速度が数＋kbps程度の狭帯域デ
ィジタル移動通信であれば、マルチパスによる伝搬遅延
時間差が伝送速度に比べて十分に小さく、信号レベルの
変動はレーリーフェーディングやシャドウイングによる
ものが大半であるので、その振幅変動は長周期なもので
あり、振幅変動を除去し、伝送データの再生を行うこと
ができる。
しかしながら、高速ディジタル移動通信では、マルチ
パスによる伝搬遅延時間が伝送速度に比べ無視できない
ほど大きく、周波数選択性フェーディングが生じる。こ
の周波数選択性フェーディングにより生じるレベル変動
は非常に高速であり、通常30dB程度の変動がある。この
変動は非常に高速であるがゆえにAGCアンプ41によって
除去することはできない。このため、A/D変換器34,35は
30dB（振幅にして30倍の変動）もレベル変動のある信号
をA/D変換しなければならない。このように、第４図の
復調装置では量子化ノイズによる低振幅時の誤り率の増
大が問題となる。
この問題を解決した復調装置を第５図に示す。
第５図の復調器は、第４図のAGCアンプ41に替えて、
対数増幅器51を備えている。また、対数増幅という非線
形処理により生じる高調波を除去するために、フィルタ
52が設けられている。
この復調器で得られるＩ信号と、Ｑ信号とは次式のよ
うに表される。
Ｉ信号＝ａ・log（Ｘ）・cos（θ（ｔ）） Ｑ信号＝ａ・log（Ｘ）・sin（θ（ｔ）） これによって、A/D変換器へ入力される信号の振幅変
動は大幅に圧縮され、第３図及び第４図に示す復調装置
のA/D変換に関する問題が緩和される。
ところで、このように圧縮された信号のマルチパス歪
を除去するには、IF入力の振幅を表す振幅信号が必要で
ある。そこで、第５図の復調装置には検波器53とA/D変
換器54とが設けられ、さらに、ディジタル復調装置36内
に対数・リニア変換器55と乗算器56,57とを設けてい
る。
そして、対数増幅器51で増幅されたIF信号を検波器53
で検波して、IF信号の振幅の対数値に対応する直流電圧
信号を得る。この直流電圧信号はA/D変換器で変換さ
れ、ディジタル復調装置36内の対数・リニア変換器55に
与えられる。対数・リニア変換器55は、入力された直流
電圧信号をIF信号の振幅に比例する振幅情報信号を出力
する。振幅情報信号は乗算器56及び57に与えられ、A/D
変換されたＩ信号とＱ信号とにそれぞれ乗算される。
振幅情報信号が乗算されたＩ信号とＱ信号とは等化器
58に入力され、マルチパス歪の等化が行われる。最後に
等化されたＩ信号とＱ信号から、復調器59は送信データ
を再生する。
この様にして第５図の復調装置ではマルチパス歪みや
量子化ノイズの影響を抑制した送信データの再生が可能
である。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した対数増幅器を用いて振幅を圧
縮し、他の経路を通して振幅情報を与える方法では、圧
縮されているとはいうもののすでに振幅情報を含んでい
るＩ信号及びＱ信号に、さらに振幅情報を乗算すること
になる。このため、等化器に入力される信号にはマルチ
パス歪以外の歪が含れることになる。従って、等化器に
おいて誤った等化が行われる恐れがあり、送信データの
再生にも影響するという問題点がある。
本発明は、直交ディジタル変調された中間周波信号の
振幅変動の影響を受けずに送信データの再生が行える復
調装置の提供を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、入力されたディジタル変調信号を直
交検波し、検波された前記ディジタル変調信号とローカ
ル発振器から入力されるローカル信号との同相成分レベ
ルを表す第１のベースバンド信号と直交成分レベルを表
す第２のベースバンド信号とを生成する検波手段と、前
記第１のベースバンド信号と前記第２のベースバンド信
号とをそれぞれA/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換
手段によりA/D変換された前記第１のベースバンド信号
と前記第２のベースバンド信号とにディジタル信号処理
を施して送信データを再生する復調手段とを備えた復調
装置において、前記検波手段の前段に前記ディジタル変
調信号の振幅を一定にする振幅制限手段を設けると共
に、前記ディジタル変調信号を受け該ディジタル変調信
号の振幅に応答する振幅情報信号を前記ディジタル復調
回路へ出力する振幅情報信号供給手段を設け、前記復調
手段は、一定振幅の前記ディジタル変調信号から得られ
た前記A/D変換された第１のベースバンド信号及び第２
のベースバンド信号と前記振幅情報信号とから前記送信
データを再生するようにしたことを特徴とする復調装置
が得られる。
［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。こ
こで、従来と同一のものには同一の番号を付し、その説
明を省略する。
第１図に本発明の一実施例の復調装置のブロック図を
示す。
本実施例の復調装置は振幅制限器11と対数検波器12、
及び遅延回路13を備えている。
本実施例の復調装置に入力されたIF信号は、まず、振
幅制限器11に入力される。振幅制限器11は、IF信号の振
幅変動を抑圧し、常に一定の振幅を有する振幅制限器出
力信号を出力する。
この後、振幅制限器出力信号は、従来と同様に、フィ
ルタ52に入力され、高調波が除去された後、直交検波器
32に入力される。そして、直交検波器32は直交検波の結
果としてＩ信号及びＱ信号を出力する。
この様にして得られたＩ信号及びＱ信号はそれぞれ次
式のように表される。
Ｉ信号＝ａ・cos（θ（ｔ）） Ｑ信号＝ａ・sin（θ（ｔ）） 上式のように、Ｉ信号とＱ信号とはIF信号の振幅に関
する情報（Ｘ）は全く含んでいない。従って、ａの値さ
え最適に選べばA/D変換器34、35にとって最適の入力レ
ベルでA/D変換ができる。
等化器58で等化を行うのに必要な振幅情報は、振幅制
限器11と対数検波器12とを用いてIF信号を対数検波して
得る。対数検波器12は、IF信号の対数振幅に対応した直
流電圧信号を振幅情報信号として出力する。
対数検波器12から出力された振幅情報信号は、Ｉ信号
及びＱ信号と同期を取るために遅延回路13で遅延され
る。その後、A/D変換器でA/D変換され、ディジタル復調
回路36内の対数・リニア変換器55に入力される。
対数・リニア変換器55は振幅情報信号を対数・リニア
変換して乗算器56,57に入力する。乗算器56、57はA/D変
換されたＩ信号及びＱ信号に、それぞれ、対数リニア変
換された振幅情報信号を乗算する。そして、振幅情報を
含むＩ信号及びＱ信号を出力する。
振幅情報を含むＩ信号及びＱ信号はそれぞれ、等化器
58で等化された後、復調器59に入力され、送信データ信
号とクロック信号とを出力する。
このようにして本実施例では送信データの再生が行わ
れる。
次に、本実施例で用いた振幅制限器11と対数検波器と
を第２図を参照して以下に詳述する。
振幅制限器11は、複数のリミッタアンプ21が縦続接続
されている。これらのリミッタアンプ21の利得はすべて
同一であり、本実施例では10dBである。これらのリミッ
タアンプ21の段数と利得との積により、一定振幅ディジ
タル変調信号を与えるIF信号のダイナミックレンジが決
まる。また、振幅制御器11は、振幅情報信号を生成する
ために、IF信号と各リミッタアンプ21の出力とを対数検
波器12へ出力する。
対数検波器12は、振幅制限器11から出力されたIF信号
と複数のリミッタアンプ21の出力とを検波する複数の検
波器22と、これらの検波器22の出力を加算する加算器23
とを備えている。そして、各検波器22が検波した結果を
加算器23で加算して振幅情報信号を出力する。
振幅制限器11が決定するダイナミックレンジが同じで
あれば、各リミッタアンプ21の利得を小さくして、段数
を増やすほど、対数検波器12から得られる振幅情報信号
のIF信号の対数振幅に対する精度は向上する。
なお、IF信号から振幅情報を取り出す方法は上記実施
例に限られるものではなく、種々の方法がある。例え
ば、複数のリミッタアンプ21の各出力のみを対数検波し
てもよいし、各入力のみを対数検波するようにしてもよ
い。
［発明の効果］ 本発明によれば、入力されたディジタル変調信号の振
幅を制限する振幅制限手段と、入力されたディジタル変
調信号の振幅に応答して振幅情報を出力する振幅情報信
号供給手段とを設け、振幅情報を含まないベースバンド
信号を生成してA/D変換したあと、振幅情報信号を乗算
して等化するようにしたことで、A/D変換による量子化
ノイズの問題は発生しない復調装置が得られる。また、
本発明の復調装置は等化を行うときにマルチパス歪以外
の歪が発生するようなこともない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の復調装置のブロック図、第
２図は第１図の復調装置で使用される振幅制限器と対数
検波器の構成図、第３図は従来の最も単純な構成の復調
装置のブロック図、第４図はAGCアンプを用いた従来の
復調装置のブロック図、第５図は振幅情報を取り出すよ
うにした従来の復調装置のブロック図である。 11……振幅制限器、12……対数検波器、13……遅延回
路、21……リミッタアンプ、22……検波器、23……加算
器、31……リニアアンプ、32……直交検波器、34,35…
…A/D変換器、36……ディジタル復調器、41……AGCアン
プ、51……対数増幅器、52……フィルタ、53……検波
器、54……A/D変換器、55……対数・リニア変換器、56,
57……乗算器,58……等化器、59……復調器。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力されたディジタル変調信号をローカル
    発振器から入力されるローカル信号を用いて直交検波
    し、前記ローカル信号との同相成分レベルを表す第１の
    ベースバンド信号と、前記ローカル信号との直交成分レ
    ベルを表す第２のベースバンド信号とを生成する検波手
    段と、前記第１のベースバンド信号と前記第２のペース
    バンド信号とをそれぞれA/D変換するA/D変換手段と、該
    A/D変換手段によりA/D変換された前記第１のベースバン
    ド信号と前記第２のベースバンド信号とにディジタル信
    号処理を施して送信データを再生する復調手段とを備え
    た復調装置において、 前記検波手段の前段に前記ディジタル変調信号の振幅を
    一定にし一定振幅ディジタル変調信号を出力する振幅制
    限手段を設けると共に、 前記ディジタル変調信号を受け該ディジタル変調信号の
    振幅に応答する振幅情報信号を前記ディジタル復調回路
    へ出力する振幅情報信号供給手段を設け、 前記復調手段は、一定振幅の前記ディジタル変調信号か
    ら得られた前記A/D変換された第１のベースバンド信号
    及び第２のベースバンド信号と前記振幅情報信号とから
    前記送信データを再生するようにしたことを特徴とする
    復調装置。
  2. 【請求項２】前記振幅情報信号供給手段が、各々所定の
    利得を有し縦続接続された複数のリミッタアンプと、該
    複数のリミッタアンプの各々の出力をそれぞれ検波する
    複数の検波器と、該複数の検波器の出力を加算して前記
    振幅情報信号として出力する加算器とを有し、 前記複数のリミッタアンプが、前記振幅制限手段を兼ね
    ることを特徴とする請求項１記載の復調装置。
  3. 【請求項３】前記振幅情報信号供給手段は、前記ディジ
    タル変調信号と前記複数のリミッタアンプの各々の出力
    とをそれぞれ検波する複数の検波器と、該複数の検波器
    の出力を加算する加算器とを有することを特徴とする請
    求項２記載の復調装置。
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