JP2958612B2 - 多値qam復調装置 - Google Patents

多値qam復調装置

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JP2958612B2
JP2958612B2 JP7110281A JP11028195A JP2958612B2 JP 2958612 B2 JP2958612 B2 JP 2958612B2 JP 7110281 A JP7110281 A JP 7110281A JP 11028195 A JP11028195 A JP 11028195A JP 2958612 B2 JP2958612 B2 JP 2958612B2
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善一 川中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多値QAM変調信号を復
調する多値QAM復調装置に関し、更に詳しくは、予め
定められた所定の位相及び振幅のパイロットシンボルが
挿入された多値QAM変調信号を復調する多値QAM復
調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】MCA(Multi Channel Access)システ
ムは異なるユーザが複数のチャネルを共同で利用するシ
ステムであり業務用としても広く使用されている。この
MCAシステムでは音声用無線通信のほかにデータ通信
としても利用されている。
【0003】このMCAシステムにおいて利用者数は急
速に増大してきており、またデータ転送に適したシステ
ムの要求も多い。そこで、ディジタルMCAシステムの
仕様が決定され、実用化されることとなった。
【0004】このディジタルMCAシステムの変調方式
として16QAM方式が使用される。これは多値QAM
(Quadrature Amplitude Modulation )の一種であり、
90度位相が異なる搬送波信号でそれぞれ4値の振幅変
調をかけ、16値の状態を有するようにした多値直交振
幅変調である。
【0005】この種の一般的な多値QAM復調装置につ
いて図3を参照して説明を行う。図3において、アンテ
ナ1で受信されて電気信号に変換された受信信号はアン
プ2で増幅され、ミキサ4において局部発振回路3から
の局部発振信号とミキシングされて中間周波信号に変換
される。そして、この中間周波信号と同じ周波数であっ
て位相が90度異なる2信号(sin成分とcos成
分)を発生する発振回路5からの発振信号により準同期
検波回路6において準同期検波がなされる。この結果、
復調信号として同相成分としてのI信号と直交成分とし
てのQ信号とが得られる。
【0006】そして、このI信号とQ信号とを受けたフ
レーム同期検出回路7がフレーム周期毎の相関関係を取
り、フレーム同期を検出するなかで再生すべきクロック
の先頭位置を決定していた。このようにして決定された
クロックの先頭位置に従ってトリガされた再生クロック
をクロック再生回路8が発生する。
【0007】このようにして得られた再生クロックを基
準としてI信号とQ信号とからデータ再生回路9がデー
タを復調してビットストリーム出力を得るようにしてい
た。
【0008】尚、ここで準同期検波とは、変調に用いた
被変調波と位相は必ずしも一致していない信号(但し、
周波数はほぼ一致しており、安定している)を用いて検
波を行うもので、位相同期のための回路が簡略化できる
利点を有している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、多値QAM
変調信号は以下の式で表すことができる。 I(t)=Acosφ(t) Q(t)=Asinφ(t) また、多値QAM変調信号が16QAMの場合には、そ
のコンスタレーションは図4に示すようになる。ここ
で、各破線で囲まれた範囲がデータ判定領域であり、黒
点が正規データ位置を示している。また、矢印はデータ
Dのベクトルを示している。
【0010】このような信号が送信機側で変調されて送
出され、受信機側で復調されるとき、送信機側のキャリ
ア周波数と受信機側の復調周波数との微妙な差異によっ
て、上述のコンスタレーションが回転することになる。
【0011】ここで、送信機側のキャリア角周波数をω
c として、受信機側の復調角周波数との差異をθ(t)
とすると、以下のように説明することができる。
【0012】送信機側で直交変調され送信される信号F
s (t)は、 Fs (t)=cosωc t×A(t)cosφ(t)−sinωc t×A(t) sinφ(t) =A(t)cos(ωc t+φ(t)) 受信機側でωc t+θ(t)で復調された信号Ir
(t),Qr (t)は、 Ir (t)=Fs ×cos(ωc t+θ(t)) =(A(t)/2)(cos(2ωc t+θ(t)+φ(t))+ cos(φ(t)−θ(t))) これをLPFに通して基本成分のみを残し、更に振幅を
2倍にすることによって、Ir (t)=A(t)cos
(φ(t)−θ(t)) となる。
【0013】同様に、 Qr (t)=Fs ×−sin(ωc t+θ(t)) =(−A(t)/2)(sin(2ωc t+θ(t)+φ(t)) −sin(φ(t)−θ(t))) これをLPFに通して基本成分のみを残し、更に振幅を
2倍にすることによって、Qr (t)=A(t)sin
(φ(t)−θ(t)) となる。
【0014】従って、送信機側及び受信機側の周波数が
双方とも安定しているとすれば、上述の式のθ(t)は
時間tに比例したものとなる。
【0015】通常の場合、公称ベクトルの値が予め分か
っているとき、すなわち、パイロットシンボルIp ,Q
p が送信された時に、このθ(t)の補正が行なわれ
る。この場合、パイロットシンボル期間に実際に受信し
たデータとパイロットシンボルとの位相差を求め、その
位相差データを元にして補正(位相推位)を行なうよう
にしている。
【0016】しかし、このような補正を行うには、常時
三角関数の計算を行わねばならない。このためには、級
数展開若しくはテーブルの参照を常時行う必要が有り、
処理が複雑になる問題を有していた。従って、DSPで
実現する場合であっても、演算処理が面倒になり、高速
演算を必要とする不具合を有していた。
【0017】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単な演算で、精度の高い位相補正を
行なって受信信号から真値を再生することが可能な多値
QAM復調装置を実現することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来の多値QAM復調装置の各シンボルにおける位相補正
を伴った真値の求め方の欠点を改良すべく鋭意研究を行
った結果、常時三角関数の演算を行う従来の位相補正に
代わり、積算及び加減算のみで真値を求められる新たな
位相補正の手法を見出し、本発明を完成させたものであ
る。
【0019】従って、課題を解決する手段である本発明
は以下に説明するように構成されたものである。
【0020】すなわち、前記の課題を解決する本発明
は、予め定められた所定の位相及び振幅を有し、同相成
分がIpで、直交成分がQpであるパイロットシンボル
が挿入された多値QAM変調信号を復調する多値QAM
復調装置において、多値QAM変調信号のパイロットシ
ンボルのIp,Qpを受信した際にパイロットシンボル
のIp,Qpとその真値Io,Qoとの位相差βに応じ
たsinβ及びcosβを、 sinβ=Op・Io−Ip・Oo, cosβ=Qp・Qo+Ip・Io, なる式で三角関数の計算を不要とした積算と加減算とに
より 位相差係数として求めておき、この位相差係数si
nβ及びcosβ並びに受信データの各シンボルにおけ
る同相成分Ir,直交成分Qrを用いて積算及び加減算
により位相補正を行なって真値Io,Qoを求めること
を特徴とする多値QAM復調装置である。
【0021】
【作用】課題を解決する手段である多値QAM復調装置
では、予め定められた所定の位相及び振幅のパイロット
シンボルのIp,Qpを受信した際にパイロットシンボ
ルのIp,Qpとその真値Io,Qoとの位相差βに応
じたsinβ及びcosβを、三角関数の計算を不要と
した積算と加減算とを用いた式により位相差係数として
求めておき、この位相差係数sinβ及びcosβ並び
に受信データの各シンボルにおける同相成分Ir,直交
成分Qrを用いて、積算と加減算とにより位相補正を行
なって真値Io,Qoを求める。
【0022】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0023】図1は本発明の一実施例の多値QAM復調
装置の構成を示す構成図であり、図2は多値QAM変調
信号の受信データ(入力値)と真値との関係を示す説明
図である。
【0024】まず、図1により多値QAM復調装置の構
成を説明し、次に図2を用いて多値QAM復調装置の基
本的処理手順を説明する。尚、既に説明した部分と同一
物には同一番号を付してある。
【0025】図外のアンテナで受信されて電気信号に変
換された受信信号はミキサにおいて局部発振信号とミキ
シングされて中間周波信号に変換される。この中間周波
信号が準同期検波回路6に供給されている。そして、こ
の中間周波信号と同じ周波数であって位相がそれぞれ9
0度異なる2信号(sin成分とcos成分)を発生す
る発振回路5からの発振信号により準同期検波回路6に
おいて準同期検波がなされる。この結果、復調信号とし
て同相成分としてのI信号と直交成分としてのQ信号と
が得られる。尚、ここで準同期検波とは、変調に用いた
被変調波と位相は必ずしも一致していない信号(但し、
周波数はほぼ一致している)を用いて検波を行うもの
で、位相同期のための回路が簡略化できる利点を有して
いる。
【0026】準同期検波回路6の出力は、位相差係数算
出回路10及び演算回路11の入力端子に供給されてい
る。また、位相差係数算出回路10の出力は演算回路の
制御入力端子に供給されている。
【0027】ここで、位相補正を行なって受信信号から
真値を再生する動作について、図2を参照して説明を行
う。
【0028】真値Io ,Qo と入力値(パイロットシン
ボル)Ip ,Qp との間で、既に振幅値が補正されてい
るとすると、その位相差をβとして以下の関係が成立す
る。
【0029】 Io =cosα … Qo =sinα … Ip =cos(α+β) =cosαcosβ−sinαsinβ =Io cosβ−Qo sinβ … Qp =sin(α+β) =sinαcosβ+cosαsinβ =Qo cosβ+Io sinβ … この関係は図2に示した通りである。
【0030】そこで、上の式及び式を整理すること
で、以下の式が得られる。
【0031】 Io =Qp ・sinβ+Ip ・cosβ … Qo =Qp ・cosβ+Ip ・sinβ … すなわち、パイロットシンボルIp ,Qp とsinβ,
cosβとから真値Io ,Qo が得られることになる。
【0032】ここで、上の式及び式を整理して、 cosβ=Qp ・Qo +Ip ・Io … sinβ=Qp ・Io −Ip ・Qo … 従って、この式及び式のcosβとsinβとを位
相差係数としてパイロットシンボルIp ,Qp を受信し
た際に求めておいて、この位相差係数を用いて式及び
式により実際の受信データの入力値Ir ,Qr につい
て真値Io ,Qo を求めるようにすることで、簡単な演
算で、精度の高い位相補正を行なって受信信号から真値
を再生することが可能になる。
【0033】以上の処理を実現するため、位相差係数算
出回路10が、位相差係数としてのcosβ及びsin
βをパイロットシンボルIp ,Qp 並びに真値Io ,Q
o の積算と加減算から求める(,式)。尚、真値は
予め定まったものであるので、その情報を位相差係数算
出回路10内のレジスタやメモリ等に保持しておくこと
が可能である。
【0034】そして、このようにパイロットシンボル期
間に求めた位相差係数を用いて、演算回路11で実際の
受信データIr ,Qr について式及び式の演算の位
相補正を実行して真値Io ,Qo を求めるようにする。
【0035】以上のような処理では、単純な積算と加減
算のみであるため、従来の処理(常時三角関数の演算を
行う処理)に比較して極めて簡単で短時間で処理が完了
する利点を有する。また、DSPで実行する際にも、処
理が簡単であるため実現が容易になる。
【0036】尚、通常の場合には、パイロットシンボル
のシンボル間隔(例えば、STD−32では8シンボ
ル)の間にθ(t)が図4の隣のデータ判定領域に入る
ことはないため、極めて有効である。
【0037】尚、以上の説明では、パイロットシンボル
期間に位相差係数(cosβ,sinβ)を求めておい
て、次のパイロットシンボル期間まで(0〜T)の受信
データに,式の演算の位相補正を行うものである。
これ以外に、位相差係数を求める処理(,式)と、
位相補正の演算処理(,式)とのタイミングをT/
2だけずらせるようにして、例えば、あるタイミングで
求めた位相差係数のタイミングの前後の半期間ずつの受
信データ期間(−T/2〜T/2)で位相補正を行うよ
うにすることで、位相差係数を求めたタイミングと位相
補正すべき受信データのタイミングとで時間差が小さく
なり、より精度の高い補正をすることができるようにな
る。
【0038】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
予め定められた所定の位相及び振幅のパイロットシンボ
ルのIp ,Qp を受信した際にパイロットシンボルのI
p ,Qp とその真値Io ,Qo との位相差βに応じたs
inβ及びcosβと位相差係数として求めておき、こ
の位相差係数sinβ及びcosβ並びに受信データの
各シンボルにおける同相成分Ir ,直交成分Qr を用い
て、積算と加減算との単純な演算により真値Io ,Qo
を求めるようにした結果、簡単な演算で、精度の高い位
相補正を行なって受信信号から真値を再生することが可
能な多値QAM復調装置を実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の多値QAM復調装置の構成
を示す構成図である。
【図2】受信データと真値との関係を示す説明図であ
る。
【図3】従来の多値QAM復調装置の構成を示す構成図
である。
【図4】多値QAM変調信号の説明のための説明図であ
る。
【符号の説明】
6 準同期検波回路 10 位相差係数算出回路 11 演算回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め定められた所定の位相及び振幅を有
    し、同相成分がIpで、直交成分がQpであるパイロッ
    トシンボルが挿入された多値QAM変調信号を復調する
    多値QAM復調装置において、 多値QAM変調信号のパイロットシンボルのIp,Qp
    を受信した際にパイロットシンボルのIp,Qpとその
    真値Io,Qoとの位相差βに応じたsinβ及びco
    sβを、 sinβ=Qp・Io−Ip・Qo, cosβ=Qp・Qo+Ip・Io, なる式で三角関数の計算を不要とした積算と加減算とに
    より 位相差係数として求めておき、この位相差係数si
    nβ及びcosβ並びに受信データの各シンボルにおけ
    る同相成分Ir,直交成分Qrを用いて積算及び加減算
    によって位相補正を行なって真値Io,Qoを求めるこ
    とを特徴とする多値QAM復調装置。
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