JP3293959B2 - Synchronous processing device for digital modulated wave - Google Patents

Synchronous processing device for digital modulated wave

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JP3293959B2
JP3293959B2 JP17133093A JP17133093A JP3293959B2 JP 3293959 B2 JP3293959 B2 JP 3293959B2 JP 17133093 A JP17133093 A JP 17133093A JP 17133093 A JP17133093 A JP 17133093A JP 3293959 B2 JP3293959 B2 JP 3293959B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、衛星放送及び衛星通
信等において利用されるデジタル変調波の復調装置に係
わり、その同期処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a demodulation device for digitally modulated waves used in satellite broadcasting, satellite communication, and the like, and to a synchronous processing device therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】デジタルデータを伝送するシステムにお
いて、高品質な伝送及び周波数利用効率の向上に有効な
デジタル変調技術がある。このデジタル変調技術は、従
来からマイクロ波地上通信及び衛星通信の分野で用いら
れている。デジタル変調方式としては、直交振幅変調
(QAM)及び位相変調(PSK)方式等が採用されて
いる。
2. Description of the Related Art In a system for transmitting digital data, there is a digital modulation technique that is effective for high-quality transmission and improvement of frequency use efficiency. This digital modulation technique has been conventionally used in the fields of microwave terrestrial communication and satellite communication. As a digital modulation method, a quadrature amplitude modulation (QAM), a phase modulation (PSK) method, and the like are employed.

【0003】ところで近年、このようなデジタル伝送技
術に不可欠な誤り訂正技術に関して、IC化技術の発展
とともに、非常に強力な誤り訂正符号の採用が可能にな
ってきている。即ち、デジタル変調方式の伝送ビット誤
り特性は、受信信号の搬送波電力対雑音比(C/N)で
理論的に決定されるが、誤り訂正技術で伝送ビット誤り
を受信側で訂正することにより、非常に低いC/Nでも
デジタルデータを実用上問題内程度の誤り率で伝送でき
るようになった。このため、受信機の復調回路は非常に
低いC/Nまで正常に動作することが要求される。
[0003] In recent years, with regard to such error correction technology that is indispensable for digital transmission technology, it has become possible to employ extremely powerful error correction codes with the development of IC technology. That is, the transmission bit error characteristic of the digital modulation method is theoretically determined by the carrier power-to-noise ratio (C / N) of the received signal. However, by correcting the transmission bit error on the receiving side by an error correction technique, Even with a very low C / N ratio, digital data can be transmitted with an error rate that is practically within a problem. For this reason, the demodulation circuit of the receiver is required to operate normally up to a very low C / N.

【0004】また、近年のデジタル変調波の復調システ
ムは、復調性能を高めるために同期検波方式を採用して
いる。この同期検波方式は、変調波自体から搬送波成分
を抽出し(搬送波再生)、これを基準位相として変調波
を復調するものである。入力変調波信号のC/Nが低く
なると当然上記搬送波再生動作が劣化し、さらにC/N
が低下すると最終的には入力変調波信号と再生搬送波の
位相同期を達成できなくなる。このように非常に低いC
/Nでの復調動作が要求される場合、搬送波再生動作が
達成されていない場合には、必然的に復調出力に現れる
復調データは正しくなく、誤り訂正可能範囲を越えてし
まい誤り訂正も不可能となる。故に、正しいデータの受
信が不可能となる。
In recent digital demodulation wave demodulation systems, a synchronous detection system has been adopted to improve demodulation performance. In this synchronous detection method, a carrier component is extracted from a modulated wave itself (carrier wave reproduction), and the modulated wave is demodulated using this as a reference phase. When the C / N of the input modulated wave signal becomes low, the carrier recovery operation naturally deteriorates, and the C / N
Eventually, it becomes impossible to achieve phase synchronization between the input modulated wave signal and the reproduced carrier. So very low C
If the demodulation operation at / N is required and the carrier recovery operation has not been achieved, the demodulated data appearing in the demodulated output will necessarily be incorrect and exceed the error-correctable range, and error correction will not be possible. Becomes Therefore, correct data cannot be received.

【0005】ところで衛星放送及び衛星通信では、一般
に伝送系、特に衛星中継器及び受信機の周波数変換器で
周波数離調が発生し、搬送波再生を行うにはこの周波数
離調を引き込んだ後、位相同期を達成して搬送波再生を
実現しなければならない。
In satellite broadcasting and satellite communication, frequency detuning generally occurs in a transmission system, especially in a frequency converter of a satellite repeater and a receiver. Synchronization must be achieved to achieve carrier recovery.

【0006】図14は、周波数引き込み機能を持つ搬送
波再生回路を装備したデジタル変調波の復調装置を示し
ている。入力変調信号(中間周波数(IF)信号)は、
帯域制限フィルタ(BPF)2で帯域外雑音が除去され
た後、検波器3で検波される。検波器3は原理的には乗
算器であり、他方の入力には局部発振器9の出力が供給
されている。局部発振器9は後述する搬送波再生位相ロ
ックループ(PLL)で制御されており、同発振器の出
力は再生搬送波である。検波器3の出力は、低域フィル
タ(LPF)4で符号間干渉を除去され、クロック再生
回路5及びアナログデジタル(A/D)変換回路6に供
給される。クロック再生回路5は、検波出力自身からデ
ータのタイミングを抽出する回路であり、A/D変換回
路6に標本化タイミング信号を供給する。A/D変換回
路6は、符号間干渉が除去されて十分に開いたアイパタ
ーンの中心タイミングで標本化及び量子化を行う。量子
化は、デジタル変調方式に応じてそのビット数が決定さ
れる。A/D変換器6の出力は、搬送波再生回路7及び
誤り訂正回路11へ分配される。搬送波再生回路7は、
位相ロックループ(PLL)の一部を成しており、復調
データから位相誤差を求め、これを平滑化して出力す
る。この出力は、加算器8を介して前述の局部発振器9
の制御端子へ供給され、フィードバックループが形成さ
れる。
FIG. 14 shows a digital modulation wave demodulation device equipped with a carrier recovery circuit having a frequency pull-in function. The input modulation signal (intermediate frequency (IF) signal)
After the out-of-band noise is removed by the band-pass filter (BPF) 2, the signal is detected by the detector 3. The detector 3 is a multiplier in principle, and the other input is supplied with the output of the local oscillator 9. The local oscillator 9 is controlled by a carrier recovery phase locked loop (PLL) described later, and the output of the oscillator is a recovery carrier. The output of the detector 3 is inter-symbol interference removed by a low-pass filter (LPF) 4 and supplied to a clock recovery circuit 5 and an analog / digital (A / D) conversion circuit 6. The clock recovery circuit 5 is a circuit that extracts data timing from the detection output itself, and supplies a sampling timing signal to the A / D conversion circuit 6. The A / D conversion circuit 6 performs sampling and quantization at the center timing of an eye pattern that is sufficiently open after intersymbol interference is removed. In quantization, the number of bits is determined according to the digital modulation method. The output of the A / D converter 6 is distributed to a carrier recovery circuit 7 and an error correction circuit 11. The carrier recovery circuit 7
It forms a part of a phase locked loop (PLL), obtains a phase error from demodulated data, smoothes this, and outputs it. This output is supplied to the above-described local oscillator 9 via an adder 8.
To form a feedback loop.

【0007】ここで、スイープ信号発生回路10は、前
述の周波数引き込みを達成するもので、以下その動作に
ついて説明する。このスイープ信号発生回路10の出力
は、搬送波再生回路7と局部発振器9との間に設けられ
たPLL内の加算器8に入力される。つまり、スイープ
信号発生回路10の出力は、局部発振器9の発振周波数
制御入力に対してオフセットを与えることができる。し
たがって、スイープ信号を加算器8に与えれば、局部発
振出力(再生搬送波)の周波数もスイープされることに
なる。もし入力変調波の周波数がずれていると、一般に
PLLの周波数引き込み範囲は制限されることから、位
相同期が達成できない可能性がある。しかし上述したよ
うに局部発振出力をスイープできるようにすると、スイ
ープ信号がちょうど入力変調波の周波数ずれを抑圧する
信号を発生した時点でPLLが同期可能となり、再生搬
送波の位相同期ロック状態が達成される。
Here, the sweep signal generation circuit 10 achieves the above-described frequency pull-in, and its operation will be described below. The output of the sweep signal generation circuit 10 is input to an adder 8 in a PLL provided between the carrier recovery circuit 7 and the local oscillator 9. That is, the output of the sweep signal generation circuit 10 can give an offset to the oscillation frequency control input of the local oscillator 9. Therefore, when the sweep signal is given to the adder 8, the frequency of the local oscillation output (reproduced carrier) is also swept. If the frequency of the input modulated wave is shifted, the frequency lock-in range of the PLL is generally limited, so that phase synchronization may not be achieved. However, if the local oscillation output can be swept as described above, the PLL can be synchronized when the sweep signal generates a signal that suppresses the frequency shift of the input modulated wave, and the phase locked state of the reproduced carrier wave is achieved. You.

【0008】スイープ信号発生回路10は、スイープの
途中(AFC動作の途中)において上述のように位相同
期が達成された時点で、瞬時にその動作を停止しなけれ
ばならない。この例では、スイープ動作を停止させるた
めの制御信号は、誤り訂正回路11から供給されてい
る。誤り訂正回路11は、復調データの誤りを訂正する
のであるから、どの程度の誤りが発生しているかを検出
することができる。もし誤りが非常に少ないと判断した
場合には、制御線14にフラッグを立てるようにしてい
る。このフラッグは、スイープ信号発生回路10に与え
られ、同回路はスイープ動作を停止するようになってい
る。このときすでに位相同期は達成されている。上記の
システムによると、周波数離調が生じているときの周波
数引き込み動作も含めて、搬送波再生が不確実な低C/
Nの中での復調動作が実現される。
The sweep signal generation circuit 10 must stop its operation instantaneously when the phase synchronization is achieved as described above during the sweep (during the AFC operation). In this example, a control signal for stopping the sweep operation is supplied from the error correction circuit 11. Since the error correction circuit 11 corrects an error in the demodulated data, the error correction circuit 11 can detect how much error has occurred. If it is determined that the error is very small, the control line 14 is flagged. This flag is given to the sweep signal generation circuit 10, and the circuit stops the sweep operation. At this time, phase synchronization has already been achieved. According to the above-mentioned system, the low C / C signal with uncertain carrier recovery including the frequency pull-in operation when the frequency detuning occurs.
The demodulation operation in N is realized.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したシステムで
は、誤り訂正回路11から供給されるスイープ動作制御
信号が不可欠である。この誤り訂正回路11は同期判定
機能も内蔵しているもので、誤同期判定出力は、再生搬
送波の位相不確定性除去(QPSK変調ならば4つの不
確定性が生じる)にも用いられる。故に、この誤同期判
定を用いて搬送波再生PLLが同期したか否か、また位
相不確定性が除去された否かを順次調べていく必要があ
り、この判定には時間がかかる。即ち、復調動作開始に
時間がかかってしまう問題がある。
In the system described above, the sweep operation control signal supplied from the error correction circuit 11 is indispensable. The error correction circuit 11 also has a built-in synchronization determination function, and the erroneous synchronization determination output is also used for removing the phase uncertainty of the reproduced carrier (in QPSK modulation, four uncertainties occur). Therefore, it is necessary to sequentially check whether or not the carrier recovery PLL is synchronized and whether or not the phase uncertainty has been removed by using this false synchronization determination, and this determination takes time. That is, there is a problem that it takes time to start the demodulation operation.

【0010】さらに、スイープ動作制御信号は、搬送波
再生PLLが同期したときに、停止信号として発生され
る。即ち、周波数スイープ動作とPLLの動作が同時に
行われる。ここで、周波数スイープの速度が速いと、P
LLの動作がこの周波数引き込み(周波数変化)に追従
できず、正常な位相同期が達成できなくなり正常は搬送
波再生が得られないことがある。このために周波数スイ
ープの動作速度をPLLの動作速度に比べて十分遅くす
る対策が必要である。この対策の結果、復調器全体の搬
送波再生動作が遅れるという問題がある。
Further, the sweep operation control signal is generated as a stop signal when the carrier wave recovery PLL is synchronized. That is, the frequency sweep operation and the PLL operation are performed simultaneously. Here, if the speed of the frequency sweep is high, P
The operation of the LL cannot follow this frequency pull-in (frequency change), so that normal phase synchronization cannot be achieved, and carrier wave recovery may not be normally obtained. For this reason, it is necessary to take measures to make the operation speed of the frequency sweep sufficiently lower than the operation speed of the PLL. As a result of this measure, there is a problem that the carrier recovery operation of the entire demodulator is delayed.

【0011】また、誤り訂正回路11から点線で囲むブ
ロック(復調回路15)へ戻る信号が存在するため、そ
れらの間のインターフェースが複雑になるという問題も
ある。復調回路15と誤り訂正回路11とをそれぞれ集
積回路化して、これらを独立した形式で構成し、組み合
わせて受信機を構成しようとすると、これらのインター
フェースはできるだけ簡単なほうが便利である。
Further, since there is a signal returning from the error correction circuit 11 to a block (demodulation circuit 15) surrounded by a dotted line, there is a problem that an interface between them is complicated. If the demodulation circuit 15 and the error correction circuit 11 are integrated circuits, and these are configured in an independent form and combined to form a receiver, it is more convenient if these interfaces are as simple as possible.

【0012】そこでこの発明は、低C/Nでかつ周波数
離調が存在するような受信状態で動作するデジタル伝送
システムの復調器において、高速で搬送波再生が可能な
デジタル変調波の同期処理装置を提供することを目的と
する。
In view of the above, the present invention provides a digital modulation system synchronous processing device capable of recovering a carrier wave at a high speed in a demodulator of a digital transmission system operating in a reception state having a low C / N and having frequency detuning. The purpose is to provide.

【0013】またこの発明は、低C/Nでかつ周波数離
調が存在するような受信状態で動作するデジタル伝送シ
ステムの復調器において、復調器単体で搬送波再生回路
の誤動作を検出できるようなデジタル変調波の同期処理
装置を提供することを目的とする。
Further, the present invention provides a demodulator for a digital transmission system which operates in a reception state where a low C / N ratio and frequency detuning exist, so that a demodulator alone can detect a malfunction of a carrier recovery circuit. It is an object of the present invention to provide a synchronous wave synchronization processing device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明は、デジタル変
調波に局部発振器からの局部発振出力を乗算して同期検
波出力を得る同期検波手段と、前記同期検波手段の同期
検波出力をアイパターン中心を含むタイミングで標本化
する標本化手段と、前記標本化手段から出力されたデー
から検出された位相誤差を、前記局部発振器に位相誤
差信号として与える搬送波再生手段とを有する。そし
て、前記標本化手段の出力の振幅を検出し、この振幅検
出出力により表される振幅分布の偏りから同期判定を行
なう場合、前記振幅検出出力を複数のしきい値で区切ら
れた各領域毎の頻度を求め、これらの大小比較で前記振
幅分布を数値化し、この数値化出力で振幅分布の偏りを
計算し、この計算結果から同期・非同期判定出力を得る
ようにしたものである。
According to the present invention, there is provided a synchronous detection means for obtaining a synchronous detection output by multiplying a digital modulation wave by a local oscillation output from a local oscillator, and a synchronous detection output of the synchronous detection means which is centered on an eye pattern. And a carrier recovery means for providing a phase error signal detected from the data output from the sampling means to the local oscillator as a phase error signal. Then, the amplitude of the output of the sampling means is detected, and this amplitude detection is performed.
Synchronization judgment is performed from the deviation of the amplitude distribution represented by the output and output.
If not, the amplitude detection output is divided by a plurality of thresholds.
The frequency of each region is calculated, and the magnitude
Numericalize the width distribution, and use this numerical output to
Calculate and obtain the synchronous / asynchronous judgment output from this calculation result
It is like that.

【0015】[0015]

【作用】上記の手段によると、専用の同期確立判定とこ
れに関連したAFC制御用の回路があるために、高速に
再生PLLが同期したか否かを判定でき、復調器動作開
始までが短時間となる。さらにまた、搬送波再生PLL
が同期したか否かを他の回路から制御されることなく、
復調器単体で高速に判定できるように構成することがで
きる。このようにすると、他の回路とのインターフェー
スを非常に簡単にできる。この結果、受信機の搬送波再
生に要する時間を短縮できるとともに、受信機システム
の構成を簡単化できデジタル変調受信機の高性能化と低
廉化が可能となる。
According to the above-mentioned means, since there is a dedicated synchronization establishment determination and an AFC control circuit related thereto, it is possible to determine at high speed whether or not the reproduction PLL is synchronized. Time. Furthermore, carrier recovery PLL
Without being controlled by other circuits whether or not
The demodulator can be configured to be able to make a high-speed determination by itself. In this way, the interface with other circuits can be made very simple. As a result, the time required for carrier recovery of the receiver can be shortened, the configuration of the receiver system can be simplified, and the performance and cost of the digital modulation receiver can be reduced.

【0016】[0016]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1はこの発明の一実施例である。この実施例
に基本的な考え方について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The basic concept of this embodiment will be described.

【0017】この実施例は高速で搬送波再生を可能とす
るもので、基本的には、同期検波手段と、前記同期検波
手段の同期検波出力をアイパターン中心を含むタイミン
グで標本化する標本化手段と、前記標本化手段から出力
されたデータを用いて位相誤差を検出して前記局部発振
器に位相制御信号を与える搬送波再生手段と、前記標本
化手段からの出力データを用いて当該データの位相と基
準位相との位相同期状態を専用に判定し、同期状態が非
同期である場合は周波数制御信号を作成して前記局部発
振器の制御端子に供給し、同期した場合はそのときの周
波数制御信号を保持する専用同期判定及び周波数制御信
号出力手段とを備える。
In this embodiment, a carrier wave can be reproduced at a high speed. Basically, a synchronous detecting means and a sampling means for sampling the synchronous detection output of the synchronous detecting means at a timing including the center of the eye pattern. A carrier recovery unit that detects a phase error using data output from the sampling unit and provides a phase control signal to the local oscillator, and a phase of the data using output data from the sampling unit. A phase synchronization state with the reference phase is determined exclusively, and if the synchronization state is asynchronous, a frequency control signal is created and supplied to the control terminal of the local oscillator, and if synchronized, the frequency control signal at that time is held. Dedicated synchronization determination and frequency control signal output means.

【0018】一般にデジタル変調波の復調出力は、復調
動作が正常であれば、アイパターンと呼ばれる形になっ
ている。このアイパターンは、その中心タイミングでサ
ンプルデータ値が収束する波形であり、デジタル変調が
2値変調であれば2値に収束し、4値変調であれば4値
に収束する。また直交変調であれば、同相軸及び直交軸
出力でそれぞれ収束する。ここで雑音が入力信号に重畳
されていると、このアイパターンにも雑音が重畳される
が、雑音の振幅分布は一般に正規分布となる。
Generally, the demodulated output of a digitally modulated wave has a form called an eye pattern if the demodulation operation is normal. This eye pattern is a waveform in which the sample data value converges at the center timing. If the digital modulation is binary modulation, it converges to binary, and if it is quaternary, it converges to quaternary. In the case of quadrature modulation, convergence occurs at the in-phase axis and quadrature axis outputs. Here, if noise is superimposed on the input signal, noise is also superimposed on this eye pattern, but the amplitude distribution of the noise is generally a normal distribution.

【0019】そこでこの実施例では、振幅分布検出手段
により、雑音の重畳された信号のアイパターン中心での
振幅分布を求め、正規分布を検出する。この分布は例え
ば、2値変調の場合、平均値の異なる2つの正規分布の
合成されたものとなり、振幅分布は一様とならない。ま
た、復調器の位相同期が達成されていない場合、同期検
波器の出力には周波数の異なる入力変調波と局部発振器
出力との差の周波数ビートが現れ、その振幅分布はより
一様分布に近いものとなる。
Therefore, in this embodiment, the amplitude distribution at the center of the eye pattern of the signal on which noise is superimposed is obtained by the amplitude distribution detecting means, and a normal distribution is detected. For example, in the case of binary modulation, this distribution is a combination of two normal distributions having different average values, and the amplitude distribution is not uniform. When the phase synchronization of the demodulator is not achieved, a frequency beat of the difference between the input modulated wave having a different frequency and the output of the local oscillator appears in the output of the synchronous detector, and the amplitude distribution is closer to a uniform distribution. It will be.

【0020】上記の振幅分布の偏りから同期判定を行う
手段は、振幅分布の違いを検出し、どちらの状態になっ
ているかを識別する。即ち、振幅分布が一様となってお
らず複数の正規分布の合成された分布に近いと判定する
とき、同期判定信号を出力するものである。
The means for determining synchronization from the deviation of the amplitude distribution detects a difference between the amplitude distributions and identifies which state. That is, when it is determined that the amplitude distribution is not uniform and is close to a distribution obtained by combining a plurality of normal distributions, a synchronization determination signal is output.

【0021】具体的構成について説明する。入力変調信
号(中間周波数(IF)信号)は、帯域制限フィルタ
(BPF)2で帯域外雑音が除去された後、検波器3で
検波される。検波器3は原理的には乗算器であり、他方
の入力には局部発振器9の出力が供給されている。局部
発振器9は後述する搬送波再生位相ロックループ(PL
L)で制御されており、同発振器の出力は再生搬送波で
ある。検波器3の出力は、低域フィルタ(LPF)4で
符号間干渉を除去され、クロック再生回路5及びアナロ
グデジタル(A/D)変換回路6に供給される。クロッ
ク再生回路5は、検波出力自身からデータのタイミング
を抽出する回路であり、A/D変換回路6に標本化タイ
ミング信号を供給する。A/D変換回路6は、符号間干
渉が除去されて十分に開いたアイパターンの中心タイミ
ングで入力信号の標本化及び量子化を行う。量子化は、
デジタル変調方式に応じてそのビット数が決定される。
A/D変換器6の出力は、搬送波再生回路7、振幅分布
検出回路102及び誤り訂正回路11へ分配される。搬
送波再生回路7は、位相ロックループ(PLL)の一部
を成しており、復調データから位相誤差を求め、これを
平滑化して出力する。この出力は、加算器8を介して前
述の局部発振器9の制御端子へ供給され、フィードバッ
クループが形成される。
A specific configuration will be described. The input modulation signal (intermediate frequency (IF) signal) is detected by a detector 3 after out-of-band noise is removed by a band limiting filter (BPF) 2. The detector 3 is a multiplier in principle, and the other input is supplied with the output of the local oscillator 9. The local oscillator 9 has a carrier recovery phase locked loop (PL
L), and the output of the oscillator is a recovered carrier. The output of the detector 3 is inter-symbol interference removed by a low-pass filter (LPF) 4 and supplied to a clock recovery circuit 5 and an analog / digital (A / D) conversion circuit 6. The clock recovery circuit 5 is a circuit that extracts data timing from the detection output itself, and supplies a sampling timing signal to the A / D conversion circuit 6. The A / D conversion circuit 6 samples and quantizes the input signal at the center timing of the eye pattern that is sufficiently open after intersymbol interference is removed. The quantization is
The number of bits is determined according to the digital modulation method.
The output of the A / D converter 6 is distributed to a carrier recovery circuit 7, an amplitude distribution detection circuit 102, and an error correction circuit 11. The carrier recovery circuit 7 forms a part of a phase locked loop (PLL), obtains a phase error from demodulated data, smoothes the phase error, and outputs it. This output is supplied to the control terminal of the local oscillator 9 via the adder 8 to form a feedback loop.

【0022】ここで、振幅分布検出回路102は、アイ
パターンの振幅分布を検出する回路であり、その検出信
号は、同期判定回路101に入力される。同期判定回路
101は、振幅分布検出回路102から供給された振幅
情報から、振幅の偏りを判定し、搬送波再生回路7が同
期状態にあるかどうかを判定する。同期状態であること
の判定が得られると、スイープ信号発生回路10のスイ
ープ動作を停止させる。スイープ信号発生回路10の出
力は、局部発振器9の発振周波数制御入力に対してオフ
セットを与えることができる。したがって、スイープ信
号を加算器8に与えれば、局部発振出力(再生搬送波)
の周波数もスイープされることになる。もし入力変調波
の周波数がずれていると、一般にPLLの周波数引き込
み範囲は制限されることから、位相同期が達成できない
可能性がある。しかし上述したように局部発振出力をス
イープできるようにすると、スイープ信号がちょうど入
力変調波の周波数ずれを抑圧する信号を発生した時点で
PLLが同期可能となり、再生搬送波の位相同期ロック
状態が達成される。
Here, the amplitude distribution detection circuit 102 is a circuit for detecting the amplitude distribution of the eye pattern, and the detection signal is input to the synchronization determination circuit 101. The synchronization determination circuit 101 determines the deviation of the amplitude from the amplitude information supplied from the amplitude distribution detection circuit 102, and determines whether the carrier recovery circuit 7 is in a synchronized state. When it is determined that the state is the synchronized state, the sweep operation of the sweep signal generation circuit 10 is stopped. The output of the sweep signal generation circuit 10 can give an offset to the oscillation frequency control input of the local oscillator 9. Therefore, if the sweep signal is given to the adder 8, the local oscillation output (regenerated carrier)
Is also swept. If the frequency of the input modulated wave is shifted, the frequency lock-in range of the PLL is generally limited, so that phase synchronization may not be achieved. However, if the local oscillation output can be swept as described above, the PLL can be synchronized when the sweep signal generates a signal that suppresses the frequency shift of the input modulated wave, and the phase locked state of the reproduced carrier wave is achieved. You.

【0023】次に、上記のシステムの原理を説明する。
図2(A)は、一般的な2値のアイパターンを示してい
る。この状態は、搬送波再生回路7が同期しており、か
つC/Nが十分高い場合である。アイパターンの中心タ
イミングでは波形が2点(±Aの振幅)に収束してい
る。
Next, the principle of the above system will be described.
FIG. 2A shows a general binary eye pattern. This state is when the carrier recovery circuit 7 is synchronized and the C / N is sufficiently high. At the center timing of the eye pattern, the waveform converges to two points (± A amplitude).

【0024】図2(B)は、上記アイパターンに雑音が
重畳されたときの振幅分布を説明するための図である。
縦軸に振幅を取り、横軸にアイパターン中心の振幅の確
率を示している。入力変調信号のC/Nに応じてアイパ
ターン中心での収束振幅が広がり、それぞれの収束点±
Aについて正規分布となっている。図中に破線で示され
た分布曲線は、2つの正規分布曲線を加えたものであ
る。次の式は、この合成された分布曲線を現している。
FIG. 2B is a diagram for explaining the amplitude distribution when noise is superimposed on the eye pattern.
The vertical axis indicates the amplitude, and the horizontal axis indicates the probability of the amplitude at the center of the eye pattern. The convergence amplitude at the center of the eye pattern expands according to the C / N of the input modulation signal, and each convergence point ±
A has a normal distribution. The distribution curve indicated by the broken line in the figure is obtained by adding two normal distribution curves. The following equation represents this combined distribution curve.

【0025】[0025]

【数1】 上記の式において、σは正規分布の標準偏差、xは振幅
変数、Aはアイパターン振幅である。また、σは次の式
で求められる。ここでCNはC/N[dB]である。
(Equation 1) In the above equation, σ is the standard deviation of the normal distribution, x is the amplitude variable, and A is the eye pattern amplitude. Σ is obtained by the following equation. Here, CN is C / N [dB].

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】今、C/N=無限大、0dBを想定して、
上記合成分布を求めると、図3のようになる。同図から
明らかなようにC/N=0においても分布曲線はアイパ
ターン振幅で大きな値となるような偏りを持っているこ
とがわかる。
Now, assuming that C / N = infinity and 0 dB,
FIG. 3 shows the obtained composite distribution. As can be seen from the figure, even at C / N = 0, the distribution curve has a bias such that the eye pattern amplitude has a large value.

【0028】通常のデジタル変調では、C/N=0dB
以下では誤り率が0.5に漸近してしまい使用できない
ので、本方法で実用上十分である。上述した振幅分布検
出回路102は、振幅分布を求めている。そして、同期
判定回路101は、振幅分布の偏りから搬送波再生回路
7の同期状態を判定している。
In normal digital modulation, C / N = 0 dB
In the following, the error rate approaches 0.5 and cannot be used, so that this method is practically sufficient. The above-described amplitude distribution detection circuit 102 obtains an amplitude distribution. Then, the synchronization determination circuit 101 determines the synchronization state of the carrier recovery circuit 7 from the deviation of the amplitude distribution.

【0029】図4は、振幅分布検出回路102を詳しく
示している。入力端子501に供給される入力信号は、
先のA/D変換回路6からの出力信号である。入力端子
501は、大小比較回路502〜506に与えられる。
大小比較回路502〜506はそれぞれ特定の範囲の振
幅を有する信号を検出する。各比較回路502〜506
に、接続されたカウンタ507〜511は、対応する比
較回路が検出出力を得たときに計数を行う、つまり頻度
を求める。故に、各カウンタ507〜511の出力端子
512〜516の信号y1〜y5は、先の振幅分布曲線
を近似したものとなる。なお、大小比較回路502〜5
06のしきい値は任意であるが、アイパターン振幅±A
はそれぞれどこかのしきい値に含まれるように設定され
る。図では、5つの大小比較回路を用いているが、これ
は特に限定されるものではない。またすでにデジタル化
されている信号が入力するのであるから、それぞれのビ
ット毎に分布を求めることも可能である。この場合は大
小比較回路は不要となる。またカウンタクリア端子51
7には、クリア信号が与えられるが、これはシステム制
御部(図示せず)から適当なタイミング、例えば受信開
始から一定期間与えられる。
FIG. 4 shows the amplitude distribution detecting circuit 102 in detail. The input signal supplied to the input terminal 501 is
This is an output signal from the A / D conversion circuit 6. The input terminal 501 is provided to the magnitude comparison circuits 502 to 506.
Each of the magnitude comparison circuits 502 to 506 detects a signal having a specific range of amplitude. Each of the comparison circuits 502 to 506
The connected counters 507 to 511 perform counting when the corresponding comparison circuit obtains the detection output, that is, obtain the frequency. Therefore, the signals y1 to y5 of the output terminals 512 to 516 of the respective counters 507 to 511 are obtained by approximating the amplitude distribution curve. Note that the magnitude comparison circuits 502 to 5
06 is arbitrary, but the eye pattern amplitude ± A
Are set to be included in some thresholds. In the figure, five magnitude comparison circuits are used, but this is not particularly limited. Since a signal that has already been digitized is input, it is also possible to obtain a distribution for each bit. In this case, the size comparison circuit becomes unnecessary. Counter clear terminal 51
7, a clear signal is given, which is given by a system controller (not shown) at an appropriate timing, for example, for a certain period from the start of reception.

【0030】図5は同期判定回路101を詳しく示して
いる。端子513の信号y2と端子515の信号y4
は、加算器601に入力され、端子512の信号y1
と、端子514の信号y3と端子516の信号y5は、
加算器602に入力される。加算器601の出力(y2
+y4)と、加算器602の出力(y1+y3+y5)
とは、除算回路603に入力される。除算回路602の
出力は、ラッチ回路604でラッチされる。このラッチ
回路604の出力[(y1+y3+y5)/(y2+y
4)]は、分布特性の偏りを示しており、この値が小さ
いほど位相同期している可能性が高いと判定する。即
ち、ラッチ回路604の出力は、大小比較回路606に
入力され、端子608からの基準値を比較される。そし
て、その比較結果が同期判定結果として出力端子14か
ら出力されるもので、ラッチ回路604の出力が基準値
より小さい場合は同期、大きいならば非同期としての判
定出力を得るようになっている。
FIG. 5 shows the synchronization determination circuit 101 in detail. Signal y2 at terminal 513 and signal y4 at terminal 515
Is input to the adder 601, and the signal y1 of the terminal 512
And the signal y3 at the terminal 514 and the signal y5 at the terminal 516 are
It is input to the adder 602. The output of the adder 601 (y2
+ Y4) and the output of the adder 602 (y1 + y3 + y5)
Is input to the division circuit 603. The output of the division circuit 602 is latched by a latch circuit 604. The output of this latch circuit 604 [(y1 + y3 + y5) / (y2 + y
4)] indicates a bias in the distribution characteristic, and the smaller the value is, the higher the possibility of phase synchronization is determined. That is, the output of the latch circuit 604 is input to the magnitude comparison circuit 606, and the reference value from the terminal 608 is compared. Then, the comparison result is output from the output terminal 14 as a synchronization determination result. When the output of the latch circuit 604 is smaller than the reference value, a synchronization output is obtained.

【0031】なお、ここでは除算演算で比を求める構成
について述べたが、振幅分布検出回路102のしきい値
を非同期状態でほぼ分布が等しくなるように設定して、
除算回路603を省略することも可能である。また以上
の説明では、ラッチ回路604を用いて周期的または断
続的に同期判定を行うのであるが、カウンタの動作をア
ップダウン動作として連続的に動作させ、連続的に同期
判定を行うことも可能である。
Here, the configuration for obtaining the ratio by the division operation has been described. However, the threshold value of the amplitude distribution detection circuit 102 is set so that the distribution becomes almost equal in an asynchronous state.
The division circuit 603 can be omitted. In the above description, the synchronization determination is performed periodically or intermittently using the latch circuit 604. However, the operation of the counter may be continuously operated as an up-down operation, and the synchronization determination may be performed continuously. It is.

【0032】上記の判定結果は、図1に示したスイープ
信号発生回路10の制御信号となる。同期状態、つまり
搬送波再生が達成されたときに、スイープ信号を停止す
ることになる。
The result of the above determination is a control signal for the sweep signal generation circuit 10 shown in FIG. When the synchronization state, that is, when the carrier recovery is achieved, the sweep signal is stopped.

【0033】以上の説明では、入力変調信号が2値のデ
ジタル変調について述べたが、これは多値または直交変
調の場合でも容易に適用できる。次に、直交変調の最も
簡単な例としてQPSKを取り上げ、この場合の実施例
について説明する。
In the above description, the digital modulation in which the input modulation signal is binary has been described, but this can be easily applied even in the case of multi-level or quadrature modulation. Next, QPSK is taken as the simplest example of quadrature modulation, and an embodiment in this case will be described.

【0034】図6(A)は、QPSK変調の理想的なア
イパターン中心における位相ベクトル図(コンステレー
ション)である。雑音の少ない状態では、コンステレー
ションは複素平面上で4点に収束している。図6(B)
はC/Nがある程度小さくなったときのコンストレーシ
ョンである。2値の場合と同様に収束点の周りにエネル
ギーが集中していることがわかる。直交変調方式の場合
は、前の実施例と同様に1次元の振幅分布から同期状態
を判定することもできるが、ここでは複素平面上で2次
元的に同期状態を判定する場合の原理を説明する。
FIG. 6A is a phase vector diagram (constellation) at the center of an ideal eye pattern of QPSK modulation. In a state with little noise, the constellation has converged to four points on the complex plane. FIG. 6 (B)
Is a construction when C / N is reduced to some extent. It can be seen that energy is concentrated around the convergence point as in the case of binary. In the case of the quadrature modulation method, the synchronization state can be determined from the one-dimensional amplitude distribution as in the previous embodiment. Here, the principle of determining the synchronization state two-dimensionally on the complex plane will be described. I do.

【0035】図7は、コンステレーションにおいて、2
次元的な領域分割を行い、2次元的に振幅分布を求める
例を示している。4箇所の黒丸部分がシンボル位置(収
束点)であり、その周辺の領域Bの部分が収束点を含む
領域であり、その他の領域を領域Aで示している。搬送
波再生が非同期の状態では、収束点が回転し、どの領域
もほぼ同程度の確立となるが、位相同期が達成されると
領域Bに含まれる確率が大きくなる。故に、この確率の
差異を検出して同期判定を行えば良い。
FIG. 7 shows that in the constellation, 2
An example in which two-dimensional amplitude distribution is obtained by performing two-dimensional area division is shown. The four black circles are symbol positions (convergence points), the surrounding area B is an area including the convergence point, and the other areas are indicated by area A. In the state where the carrier wave reproduction is asynchronous, the convergence point rotates, and almost all regions are almost established. However, when the phase synchronization is achieved, the probability of being included in the region B increases. Therefore, it suffices to detect the difference in the probability and perform the synchronization determination.

【0036】なおこの発明は、上記の領域分割方法及び
大小比較判定方法に限定されるものではなく、その他の
振幅分布検出及び振幅分布の偏り検出方法を採用しても
良いことは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described area dividing method and the magnitude comparing / deciding method, and it is needless to say that other methods of detecting the amplitude distribution and detecting the bias of the amplitude distribution may be employed.

【0037】上記した実施例によると、専用の同期確立
判定とこれに関連したAFC制御用の回路が存在するこ
とにより、高速で再生PLLが同期したか否かを判定で
き、復調器動作開始までが短時間となる。さらにまた、
搬送波再生PLLが同期したか否かを他の回路から制御
されることなく、復調器単体で高速に判定できる。ま
た、他の回路とのインターフェースを非常に簡単にでき
る。この結果、受信機の搬送波再生に要する時間を短縮
できるとともに、受信機システムの構成を簡単化できデ
ジタル変調受信機の高性能化と低廉化が可能となる。
[0037] According to the actual施例described above, by the circuit for AFC controls associated only synchronization establishment determination and thereto is present, it can be determined whether fast reproduction PLL is synchronized, the demodulator operation It takes a short time to start. Furthermore,
The demodulator alone can determine at high speed whether or not the carrier recovery PLL is synchronized without being controlled by another circuit. Also, the interface with other circuits can be made very simple. As a result, the time required for carrier recovery of the receiver can be shortened, the configuration of the receiver system can be simplified, and the performance and cost of the digital modulation receiver can be reduced.

【0038】この発明は、上記の実施例に限定されるも
のではない。上記した実施例では、スイープ動作(AF
C動作)とPLL動作を同時進行させる実施例であっ
た。しかしこの動作を時分割で行うようにして、次第に
同期状態に収束させるようにしても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the sweep operation (AF
This is an embodiment in which the C operation) and the PLL operation proceed simultaneously. However, this operation may be performed in a time-division manner so as to gradually converge to a synchronized state.

【0039】図8はこの発明のさらに他の実施例であ
る。図1と同一部分には同一符号を付している。この実
施例では、A/D変換器6の復調データ出力が、同期状
態にシステムを引き込むための専用手段としての同期判
定及び制御回路211、搬送波再生回路204、周波数
ずれ検出回路202に供給されている。
FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. 1 are given the same reference numerals. In this embodiment, the demodulated data output of the A / D converter 6 is supplied to a synchronization determination and control circuit 211, a carrier recovery circuit 204, and a frequency shift detection circuit 202 as dedicated means for bringing the system into a synchronized state. I have.

【0040】同期判定及び制御部211は、復調データ
を用いて搬送波同期確立の判定を行うと共に、この判定
結果を用いて、搬送波再生回路204と周波数ずれ補正
回路203の動作/非動作の制御を行うものである。周
波数ずれ補正回路203は、周波数ずれ検出回路202
から得られた周波数ずれ検出出力を平滑化し、これを加
算器8を通して局部発振器9に供給する回路である。つ
まり、この実施例は、搬送波再生用の位相同期ループの
他に周波数ずれ補正ループを有し、これらのループの動
作が、同期判定及び制御回路211により制御されるよ
うになっている。
The synchronization determination and control section 211 determines the establishment of carrier synchronization using the demodulated data, and controls the operation / non-operation of the carrier recovery circuit 204 and the frequency shift correction circuit 203 using the determination result. Is what you do. The frequency shift correction circuit 203 includes a frequency shift detection circuit 202.
This is a circuit for smoothing the frequency deviation detection output obtained from, and supplying this to the local oscillator 9 through the adder 8. In other words, this embodiment has a frequency deviation correction loop in addition to the phase locked loop for carrier recovery, and the operation of these loops is controlled by the synchronization determination and control circuit 211.

【0041】図9は、この実施例の搬送波再生動作の手
順を示している。まず動作が開始されると(ステップS
1)、周波数引き込み動作が予め決定された一定期間T
Fだけ行われる(ステップS2)。次に位相引き込み動
作がやはり予め決定された一定期間TPだけ行われる
(ステップS3)。この位相同期動作と同時に(フロー
チャートでは説明を簡単にするために順次行われるよう
に示している)、または、その後、搬送波同期判定(入
力変調波と再生搬送波間の位相同期)される。もし位相
同期が達成されていないと判定されたなら、周波数引き
込み動作に戻り処理を繰り返す(S4)。逆に、位相同
期が達成されたと判定されたなら、同期確立状態にある
と判定し(ステップS5)、その後、同期判定状態を監
視する。この状態で、もしまた非同期状態になったら再
び周波数引き込み動作から処理を繰り返す。
FIG. 9 shows the procedure of the carrier recovery operation of this embodiment. First, when the operation is started (step S
1) A predetermined period T in which the frequency pull-in operation is determined in advance
Only F is performed (step S2). Next, a phase pull-in operation is also performed for a predetermined period TP which is also determined in advance (step S3). At the same time as the phase synchronization operation (in the flowchart, the operations are sequentially performed for simplicity of description), or thereafter, carrier synchronization determination (phase synchronization between the input modulated wave and the reproduced carrier) is performed. If it is determined that the phase synchronization has not been achieved, the process returns to the frequency pull-in operation and the process is repeated (S4). Conversely, if it is determined that the phase synchronization has been achieved, it is determined that a synchronization has been established (step S5), and then the synchronization determination state is monitored. In this state, if the state becomes asynchronous again, the processing is repeated from the frequency pull-in operation again.

【0042】このように周波数引き込みと位相同期動作
が順次行われ、これらの処理時間は予め定められた一定
期間とされている。なおここでは、非同期判定のときは
必ず周波数引き込み動作に戻るように説明したが、さら
に、一度、同期確立判定が得られ、そのすぐ後で非同期
判定となった場合には、周波数引き込み動作に戻らず、
位相引き込み動作に戻るように構成することも可能であ
る。これは、再生搬送波回路202のいわゆるサイクル
スリップを考慮した場合である。サイクルスリップのと
きは周波数ずれはほとんどない状態であるから、再度周
波数ずれの引き込みを行う必要はなく、このような処理
手順により同期回復時間の短縮を達成できる。
As described above, the frequency pull-in and the phase synchronization operation are sequentially performed, and the processing time is a predetermined fixed period. Note that, here, it has been described that the process of returning to the frequency pull-in operation is always performed at the time of the asynchronous determination. However, once the synchronization establishment determination is obtained, and immediately after the asynchronous determination is made, the process returns to the frequency pull-in operation. Without
It is also possible to configure so as to return to the phase pull-in operation. This is a case where a so-called cycle slip of the reproduced carrier circuit 202 is considered. At the time of the cycle slip, there is almost no frequency shift, so there is no need to re-pull the frequency shift, and the synchronization recovery time can be shortened by such a processing procedure.

【0043】図10は、搬送波再生動作が行われた場
合、同期が確立するまでに周波数ずれが抑圧されていく
経過を示している。図10(A)は、横軸が時間、縦軸
が周波数ずれを示している。実線の例では、時間t=0
で初期周波数ずれΔF0が存在するが、これが時間とと
もに引き込まれ小さくなり、最終的にはずれがなくな
り、位相同期が達成される様子を示している。まず時間
t=0で初期周波数ずれΔF0であるが除々に引き込ま
れずれが小さくなる。予め決められた周波数引き込み時
間の後、即ちt=TFで周波数引き込みが停止され、か
つ図8に示した周波数ずれ補正回路203の出力がその
まま保持される。次に、位相同期動作が行われるが、こ
の例では周波数ずれが大きすぎて同期できていない。予
め決められた位相同期動作期間TPの後、再度周波数引
き込み動作が継続される。先ほどと同様にこれらの動作
が繰り返しされ、t=4TFでほぼ周波数ずれがなくな
る。この後、位相同期が達成され搬送波再生動作が確立
されている。
FIG. 10 shows a process in which the frequency shift is suppressed until the synchronization is established when the carrier recovery operation is performed. In FIG. 10A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents frequency shift. In the example of the solid line, time t = 0
, There is an initial frequency shift ΔF0, which is drawn in with time and becomes smaller, and finally the shift disappears, thereby achieving a phase synchronization. First, at time t = 0, the initial frequency deviation ΔF0 is gradually reduced, but the deviation is gradually reduced. After a predetermined frequency pull-in time, that is, at t = TF, the frequency pull-in is stopped, and the output of the frequency shift correction circuit 203 shown in FIG. 8 is held as it is. Next, a phase synchronization operation is performed. In this example, the frequency shift is too large to perform synchronization. After the predetermined phase synchronization operation period TP, the frequency pull-in operation is continued again. These operations are repeated in the same manner as above, and there is almost no frequency shift at t = 4TF. Thereafter, the phase synchronization is achieved and the carrier recovery operation is established.

【0044】同様に、図10(B)の破線には初期周波
数ずれが小さいときの動作例が示されている。即ち図1
0(B)は初期周波数ずれは同じであるが、周波数引き
込み特性の傾きが異なる例を示している。この特性の違
いは、回路的な差異ではなく、入力信号に含まれる雑音
の量の違いである。即ちデジタル変調波の搬送波電力対
雑音比(C/N)が小さいと、特性の傾きは小さく引き
込みに時間がかかるが、C/Nが大きくなるにつれて傾
きは大きくなり引き込み時間は短くなる。
Similarly, a broken line in FIG. 10B shows an operation example when the initial frequency shift is small. That is, FIG.
0 (B) shows an example in which the initial frequency shift is the same, but the slope of the frequency pull-in characteristic is different. This difference in characteristics is not a difference in circuit but a difference in the amount of noise included in the input signal. That is, when the carrier-to-noise ratio (C / N) of the digitally modulated wave is small, the slope of the characteristic is small and it takes time to pull in. However, as the C / N increases, the slope becomes large and the pull-in time becomes short.

【0045】ここで、従来のスイープ方式による周波数
引き込みと比較してみる。従来の方式では、初期周波数
ずれのみに引き込み時間が依存し、前述のように位相同
期に影響を与えないようにするために、スイープ速度を
十分に遅くしなければならず、引き込みに時間がかかる
(搬送波再生PLLの帯域の数分の1から数10分の1
程度の速度での周波数スイープしかできない。例えば1
/10としてPLLの帯域を10KHzとすると1秒間
に1KHz程度のスイープしかできず、数MHzの範囲
の周波数引き込みを行おうとすると、数1000秒の時
間がかかる)。またこの実施例ではC/Nが大きくなる
と、図10(B)に示したように高速な搬送波再生が達
成されるが、従来のシステムであるとC/Nに関係なく
常に長い時間がかかる。
Here, comparison will be made with the frequency pull-in by the conventional sweep method. In the conventional method, the pull-in time depends only on the initial frequency shift, and as described above, the sweep speed must be sufficiently low in order not to affect the phase synchronization. (Several to one-tenth of the band of the carrier recovery PLL)
You can only sweep frequencies at about the speed. For example, 1
If the bandwidth of the PLL is set to 10 KHz as / 10, sweeping of only about 1 KHz can be performed per second, and if it is attempted to pull in a frequency in the range of several MHz, it takes several thousand seconds.) Further, in this embodiment, when the C / N is increased, high-speed carrier wave regeneration is achieved as shown in FIG. 10B, but in the conventional system, it always takes a long time regardless of the C / N.

【0046】次に、上記実施例の各部のブロックの構成
について説明する。図11は、搬送波再生回路204の
具体的構成例を示している。入力端子401にはA/D
変換回路4(図8)からの復調データが供給される。入
力端子401の信号は、位相検出回路402に供給され
る。位相検出回路402は、変調シンボルに対する位相
データθを検出する。位相検出回路402からの位相デ
ータθは、位相誤差検出回路403に供給される。位相
誤差検出回路403は、基準位相に対する位相データθ
の誤差Δθを検出する。位相誤差を求める基準信号は図
には省略されているがすでに局部発振器からの発振出力
と入力変調波との乗算は、図8の乗算器3で行われてい
る。故に例えば入力変調波がQPSK変調データなら
ば、基準位相を45°にしてこれとの差を求めれば位相
誤差を得ることができる。位相誤差Δθは、2次のルー
プフィルタを構成する乗算器404及び加算器406に
供給される。乗算器404では係数αpが掛けられる。
乗算器404の出力は、加算器405に入力される。加
算器406の出力は、ラッチ回路407に供給され、こ
のラッチ回路(遅延回路)407の出力は、乗算器40
8に供給されるとともに加算器406に帰還され、積分
処理を実現する。乗算器408では係数βpが掛けら
れ、その出力は加算器405に供給される。
Next, the structure of each block in the above embodiment will be described. FIG. 11 shows a specific configuration example of the carrier recovery circuit 204. A / D input terminal 401
Demodulated data is supplied from the conversion circuit 4 (FIG. 8). The signal at the input terminal 401 is supplied to the phase detection circuit 402. The phase detection circuit 402 detects phase data θ for the modulation symbol. The phase data θ from the phase detection circuit 402 is supplied to the phase error detection circuit 403. The phase error detection circuit 403 calculates the phase data θ with respect to the reference phase.
Is detected. Although the reference signal for calculating the phase error is omitted in the figure, the multiplication between the oscillation output from the local oscillator and the input modulated wave has already been performed by the multiplier 3 in FIG. Therefore, for example, if the input modulation wave is QPSK modulation data, a phase error can be obtained by setting the reference phase to 45 ° and calculating the difference from the reference phase. The phase error Δθ is supplied to a multiplier 404 and an adder 406 that form a second-order loop filter. The multiplier 404 multiplies the coefficient αp.
The output of the multiplier 404 is input to the adder 405. The output of the adder 406 is supplied to a latch circuit 407, and the output of the latch circuit (delay circuit) 407 is
8 and is fed back to the adder 406 to implement the integration process. The multiplier 408 multiplies the coefficient βp by a coefficient, and the output is supplied to the adder 405.

【0047】加算器405の出力は、アンド回路409
の一方に供給される。アンド回路409の他方には、端
子412に供給される制御信号AFC/PLLが反転回
路410を介して供給されている。周波数引き込み動作
が指示される場合には、制御信号AFC/PLLはハイ
レベル“1”となる。故に、この制御信号が反転回路4
10により反転されて、アンド回路409に供給される
ので、搬送波再生回路104の出力は断となり、出力端
子411にはPLL制御信号は現れない。逆に制御信号
AFC/PLLはローレベル“0”となった場合には、
アンド回路409は導通状態に制御されPLL動作モー
ドになる。
The output of the adder 405 is supplied to an AND circuit 409
Supplied to one of the The control signal AFC / PLL supplied to the terminal 412 is supplied to the other end of the AND circuit 409 via the inverting circuit 410. When the frequency pull-in operation is instructed, the control signal AFC / PLL becomes high level “1”. Therefore, this control signal is output from the inverting circuit 4
Since the signal is inverted by 10 and supplied to the AND circuit 409, the output of the carrier recovery circuit 104 is cut off, and no PLL control signal appears at the output terminal 411. Conversely, when the control signal AFC / PLL becomes low level “0”,
The AND circuit 409 is controlled to be in a conductive state and enters a PLL operation mode.

【0048】図12(A)は、周波数ずれ検出回路20
2の具体的構成例を示している。入力端子500には、
A/D変換回路6からの復調データが供給される。この
復調データは、位相検出回路501に入力される。位相
検出回路501は、先の位相検出回路402と同じであ
る。従って、両者は兼用されていても良い。位相検出回
路501から出力されら位相データθは、ラッチ回路
(遅延回路)502及び減算器503に供給される。ラ
ッチ回路502、減算器503は差分演算を実現してお
り、これは位相の時間微分を行うことに相当する。位相
の時間微分は周波数であるから、減算器503の出力
は、位相変化、即ち周波数ずれを現すことになる。この
周波数ずれ検出出力は、端子504を通して周波数ずれ
補正回路203に供給されることになる。
FIG. 12A shows the frequency shift detecting circuit 20.
2 shows a specific configuration example. The input terminal 500
Demodulated data from the A / D conversion circuit 6 is supplied. This demodulated data is input to the phase detection circuit 501. The phase detection circuit 501 is the same as the phase detection circuit 402 described above. Therefore, both may be used in common. The phase data θ output from the phase detection circuit 501 is supplied to a latch circuit (delay circuit) 502 and a subtractor 503. The latch circuit 502 and the subtractor 503 implement a difference operation, which corresponds to performing time differentiation of the phase. Since the time derivative of the phase is a frequency, the output of the subtractor 503 indicates a phase change, that is, a frequency shift. This frequency deviation detection output is supplied to the frequency deviation correction circuit 203 through the terminal 504.

【0049】図12(B)は周波数ずれ補正回路203
を示している。端子600に供給された周波数ずれ検出
情報は、2次のループフィルタに供給される。このルー
プフィルタの構成及び機能は、先の搬送波再生回路20
4で説明したループフィルタと全く同じである。乗算器
601、加算器602、603、ラッチ回路604、乗
算器605かにより構成されている。よってその構成及
び動作の説明は省略する。ループフィルタの出力は、ラ
ッチ回路606に入力される。ラッチ回路606の制御
信号入力端子608には、先の制御信号AFC/PLL
が供給される。位相同期が確立している場合には制御信
号は“1”となり、非同期の場合は“0”になってい
る。そこでラッチ回路606は、制御信号が“1”の場
合は入出力がスルーとなり(AFCモード)、“0”の
ときはそのときの値を保持する(PLLモード)。出力
端子607からの出力は、加算器8に供給されている。
FIG. 12B shows a frequency shift correction circuit 203.
Is shown. The frequency shift detection information supplied to the terminal 600 is supplied to a secondary loop filter. The configuration and function of this loop filter is based on
This is exactly the same as the loop filter described in FIG. It comprises a multiplier 601, adders 602 and 603, a latch circuit 604, and a multiplier 605. Therefore, the description of the configuration and operation is omitted. The output of the loop filter is input to the latch circuit 606. A control signal input terminal 608 of the latch circuit 606 has a control signal AFC / PLL
Is supplied. The control signal is "1" when phase synchronization is established, and "0" when asynchronous. Therefore, when the control signal is “1”, the input / output is through (AFC mode), and when the control signal is “0”, the latch circuit 606 holds the value at that time (PLL mode). The output from the output terminal 607 is supplied to the adder 8.

【0050】図13(A)は同期判定及び制御回路21
1の具体的構成例である。入力端子700には、A/D
変換回路6からの復調データが供給される。この復調デ
ータは、同期判定回路701に供給される。同期判定回
路701は、例えば伝送路符号化を用いる伝送方式にお
いては、誤り訂正回路のビット誤り数から同期判定を行
う回路である。同期判定回路701の同期判定出力は、
オア回路702及びノア回路705に供給されている。
オア回路702には、端子707からマスタリセット信
号も供給される。オア回路702の出力は、モノステー
ブルマルチバイブレータ703に入力され、このモノス
マルチバイブレータ703の出力はさらにモノステーブ
ルマルチバイブレータ704に供給される。そしてモノ
ステーブルマルチバイブレータ704の出力は、ノア回
路705及びオア回路702に入力されている。
FIG. 13A shows the synchronization judgment and control circuit 21.
1 is a specific configuration example. The input terminal 700 has an A / D
Demodulated data from the conversion circuit 6 is supplied. This demodulated data is supplied to the synchronization determination circuit 701. The synchronization determination circuit 701 is a circuit that determines synchronization from the number of bit errors of an error correction circuit in a transmission method using, for example, transmission line coding. The synchronization determination output of the synchronization determination circuit 701 is
It is supplied to an OR circuit 702 and a NOR circuit 705.
The OR circuit 702 is also supplied with a master reset signal from a terminal 707. The output of the OR circuit 702 is input to the monostable multivibrator 703, and the output of the monostable multivibrator 703 is further supplied to the monostable multivibrator 704. The output of the monostable multivibrator 704 is input to the NOR circuit 705 and the OR circuit 702.

【0051】同期判定回路701は、位相同期が確立し
ていると判定した場合には論理“1”を出力し、非同期
であると判定した場合には論理“0”を出力する。モノ
ステーブルマルチバイブレータ703、704はパルス
の立下がりでトリガされる。モノステーブルマルチバイ
ブレータ703のパルス出力期間は、TFに設定されて
いる。またモノステーブルマルチバイブレータ704の
パルス出力期間は、TPに設定されている。
The synchronization determination circuit 701 outputs logic "1" when it is determined that phase synchronization is established, and outputs logic "0" when it is determined that it is asynchronous. The monostable multivibrators 703, 704 are triggered on the falling edge of the pulse. The pulse output period of the monostable multivibrator 703 is set to TF. The pulse output period of the monostable multivibrator 704 is set to TP.

【0052】図13(B)は、上記の回路の動作を説明
するためのタイミングチャートである。マスタリセット
信号が入力されると、その立下がりで回路703がトリ
ガされ、パルス幅TFのパルスを出力する。次にこのパ
ルスが立下がると回路704がトリガされ、パルス幅T
Pのパルスを出力する。同期判定回路701から出力さ
れる同期判定出力が“0”である期間は、ノア回路70
5の出力(先の制御信号AFC/PLL)は、パルス幅
TFでAFCモード指定信号、パルス幅TPでPLLモ
ード指定信号となる。ここで同期判定出力が“1”にな
ると、ノア回路705の出力は、PLLモード指定信号
となる。ノア回路705の出力は、出力端子706を通
して、先の搬送波再生回路204及び周波数ずれ補正回
路203の制御端子に供給されている。同期判定出力が
“1”である限り、システムの位相同期動作(PLL動
作)が継続される。同期判定出力が“0”になると、そ
の立下がりで再び回路703がトリガされ、周波数引き
込み動作と位相同期動作が繰り返され、同期判定出力が
“1”になるまで実行される。
FIG. 13B is a timing chart for explaining the operation of the above circuit. When the master reset signal is input, the falling edge triggers the circuit 703 to output a pulse having a pulse width TF. Next, when this pulse falls, the circuit 704 is triggered and the pulse width T
The pulse of P is output. During the period when the synchronization determination output from the synchronization determination circuit 701 is “0”, the NOR circuit 70
The output 5 (the control signal AFC / PLL) becomes an AFC mode designation signal with a pulse width TF and a PLL mode designation signal with a pulse width TP. Here, when the synchronization determination output becomes “1”, the output of the NOR circuit 705 becomes a PLL mode designation signal. The output of the NOR circuit 705 is supplied to the control terminals of the carrier recovery circuit 204 and the frequency shift correction circuit 203 through the output terminal 706. As long as the synchronization determination output is “1”, the phase synchronization operation (PLL operation) of the system is continued. When the synchronization determination output becomes “0”, the falling edge triggers the circuit 703 again, and the frequency pull-in operation and the phase synchronization operation are repeated until the synchronization determination output becomes “1”.

【0053】上記したようにこの実施例によると、周波
数引き込み動作(AFC)と位相同期動作(PLL)と
が順次繰り返され最終的に位相同期が達成される。この
装置によると、低C/Nでかつ周波数離調が存在するよ
うな受信状態で動作するデジタル伝送システムの受信機
において、その復調機は高速で搬送波再生が可能とな
る。上記の実施例では、図8に示すように、同期判定及
び制御回路211も含めた形で復調器単体として集積回
路化する形態と、同期判定及び制御回路211を除いた
形の復調器単体を集積回路化する形態が可能である。
As described above, according to this embodiment, the frequency pull-in operation (AFC) and the phase synchronization operation (PLL) are sequentially repeated, and finally the phase synchronization is achieved. According to this device, in a receiver of a digital transmission system that operates in a reception state where the C / N is low and a frequency detuning exists, the demodulator can reproduce a carrier wave at high speed. In the above embodiment, as shown in FIG. 8, an integrated circuit as a single demodulator including the synchronization determination and control circuit 211 and a single demodulator without the synchronization determination and control circuit 211 are used. An integrated circuit form is possible.

【0054】しかし、同期判定及び制御回路211も含
めた形で復調器単体として集積回路化した場合、搬送波
再生PLLが同期したか否かを他の回路から制御される
ことなく、復調器単体で高速に判定できる。また、他の
回路とのインターフェースを非常に簡単にできる。この
結果、受信機の搬送波再生に要する時間を短縮できると
ともに、受信機システムの構成を簡単化できデジタル変
調受信機の高性能化と低廉化が可能となる。
However, when an integrated circuit is formed as a single demodulator including the synchronization determination and control circuit 211, whether or not the carrier recovery PLL is synchronized is not controlled by another circuit, and the single demodulator is not controlled. It can be judged at high speed. Also, the interface with other circuits can be made very simple. As a result, the time required for carrier recovery of the receiver can be shortened, the configuration of the receiver system can be simplified, and the performance and cost of the digital modulation receiver can be reduced.

【0055】[0055]

【発明の効果】上記したようにこの発明波、低C/Nで
かつ周波数離調が存在するような受信状態で動作するデ
ジタル伝送システムの復調器において、高速で搬送波再
生が可能となる。またこの発明は、低C/Nでかつ周波
数離調が存在するような受信状態で動作するデジタル伝
送システムの復調器において、復調器単体で搬送波再生
回路の誤動作を検出できる。
As described above, in the demodulator of the digital transmission system operating in the receiving state where the present invention wave, low C / N, and frequency detuning exist, the carrier wave can be reproduced at high speed. Further, according to the present invention, in a demodulator of a digital transmission system operating in a reception state where the C / N ratio is low and a frequency detuning exists, a malfunction of the carrier recovery circuit can be detected by the demodulator alone.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】アイパターン及び標本化出力の分布特性を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing distribution characteristics of an eye pattern and a sampling output.

【図3】2値データの標本化出力の分布特性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing distribution characteristics of sampling output of binary data.

【図4】図1の振幅分布検出回路の具体例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the amplitude distribution detection circuit of FIG. 1;

【図5】図1の同期判定回路の具体例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the synchronization determination circuit of FIG. 1;

【図6】QPSK変調の理想的なアイパターン中心にお
ける位相ベクトル(コンステレーション)を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a phase vector (constellation) at the center of an ideal eye pattern of QPSK modulation.

【図7】この発明の第1の実施例の変形で、コンストレ
ーションにおいて2次元敵な領域分割を行う場合の説明
図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a case where two-dimensional enemy area division is performed in a construction in a modification of the first embodiment of the present invention.

【図8】この発明の他の実施例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図9】図8の装置の動作手順の例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of an operation procedure of the device in FIG. 8;

【図10】図8の装置の動作経過における周波数ずれの
変化を説明するための図。
FIG. 10 is a diagram for explaining a change in frequency shift during the operation of the device in FIG. 8;

【図11】図8の搬送波再生回路の具体例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a specific example of the carrier recovery circuit of FIG. 8;

【図12】図8の周波数ずれ検出回路と周波数ずれ補正
回路の具体例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a specific example of a frequency shift detection circuit and a frequency shift correction circuit of FIG. 8;

【図13】図8の同期判定及び制御回路の具体例とその
動作タイミングを示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a specific example of the synchronization determination and control circuit of FIG. 8 and its operation timing.

【図14】従来のデジタル変調波復調装置を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a conventional digital modulation wave demodulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…帯域制限フィルタ(BPF)、3…検波器、4…低
域フィルタ(LPF)、5…クロック再生回路、6…ア
ナログデジタル変換回路、7…搬送波再生回路、8…加
算器、9…局部発振器、10…スイープ信号発生回路、
11…誤り訂正回路、101…同期判定回路、102…
振幅分布検出回路、203…周波数ずれ検出回路、20
2…周波数ずれ補正回路、204…搬送波再生回路、2
11…同期判定及び制御回路。
2 band-limited filter (BPF), 3 detector, 4 low-pass filter (LPF), 5 clock recovery circuit, 6 analog-digital conversion circuit, 7 carrier recovery circuit, 8 adder, 9 local Oscillator, 10 ... sweep signal generation circuit,
11 error correction circuit 101 synchronization determination circuit 102
Amplitude distribution detecting circuit, 203: frequency shift detecting circuit, 20
2: frequency shift correction circuit, 204: carrier wave recovery circuit, 2
11 ... Synchronization determination and control circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多賀 昇 東京都港区新橋3丁目3番9号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−147(JP,A) 特開 平2−312337(JP,A) 特開 昭61−135262(JP,A) 特開 平5−145588(JP,A) 特開 昭59−231924(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 - 27/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Noboru Taga 3-3-9, Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Toshiba AV EE Co., Ltd. (56) References JP-A-62-147 (JP, A) JP-A-2-312337 (JP, A) JP-A-61-135262 (JP, A) JP-A-5-145588 (JP, A) JP-A-59-231924 (JP, A) (58) Field (Int. Cl. 7 , DB name) H04L 27/00-27/38

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 デジタル変調波に局部発振器からの局部
発振出力を乗算して同期検波出力を得る同期検波手段
と、 前記同期検波手段の同期検波出力をアイパターン中心を
含むタイミングで標本化する標本化手段と、 前記標本化手段から出力されたデータから検出された位
相誤差を、前記局部発振器に位相制御信号として与える
搬送波再生手段と、前記標本化手段の出力の振幅を検出し、この振幅検出出
力により表される振幅分布の偏りから同期判定を行なう
もので、前記振幅検出出力を複数のしきい値で区切られ
た各領域毎の頻度を求め、これらの大小比較で前記振幅
分布を数値化し、この数値化出力で振幅分布の偏りを計
算し、この計算結果から同期・非同期判定出力を得る同
期判定手段と を具備したことを特徴とするデジタル変調
波信号の同期処理装置。
1. A synchronous detection means for multiplying a digital modulation wave by a local oscillation output from a local oscillator to obtain a synchronous detection output, and a sampler for sampling the synchronous detection output of the synchronous detection means at a timing including an eye pattern center. And a position detected from data output from the sampling unit.
A carrier recovery means for providing a phase error to the local oscillator as a phase control signal , and an amplitude of an output of the sampling means are detected.
Perform synchronization judgment from the bias of the amplitude distribution represented by force
Wherein the amplitude detection output is divided by a plurality of thresholds.
The frequency of each region is calculated, and the magnitude is compared by comparing the magnitudes.
Quantify the distribution and measure the amplitude distribution bias with this quantified output.
To obtain a synchronous / asynchronous judgment output from the calculation result.
A synchronous processing apparatus for a digital modulated wave signal, comprising: a period determining unit .
【請求項2】 前記デジタル変調は、4相位相変調を含
む直交変調方式であり、前記振幅分布は、同相軸出力及
び直交軸出力の2次元の振幅分布を求めることを特徴と
する請求項1記載のデジタル変調波信号の同期処理装
置。
2. The digital modulation includes four-phase modulation.
The amplitude distribution is based on the in-phase axis output and
And two-dimensional amplitude distribution of orthogonal axis output.
The synchronous processing device for digitally modulated wave signals according to claim 1.
【請求項3】 前記標本化手段は、アナログデジタル変
換手段であることを特徴とする請求項1記載のデジタル
変調波信号の同期処理装置。
3. The sampling means according to claim 1, wherein
2. The synchronous processing apparatus for digitally modulated wave signals according to claim 1, wherein the synchronous processing apparatus is a conversion means .
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