JP3326651B2 - バースト信号復調回路 - Google Patents

バースト信号復調回路

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武之 名倉
洋一 松本
修三 加藤
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    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0602Systems characterised by the synchronising information used
    • H04J3/0605Special codes used as synchronising signal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H04L7/046Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal using a dotting sequence

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル無線通信に
おいて用いられるバースト信号復調回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバースト信号復調回路の構成を図
1に示す。バースト信号復調回路は、直交検波回路1
0、サンプル回路11、キャリア再生回路12、クロッ
ク再生回路13および検波回路14から構成される。ま
た、バースト信号は、図2に示すようにキャリア再生用
プリアンブル部1、クロック再生用プリアンブル部2、
更にデータ部3から構成される。図1において、受信入
力信号Aは直交検波回路10より互いに直交するIチャ
ネル成分およびQチャネル成分の複素信号Bに変換され
る。複素信号Bはサンプル回路11によりクロック再生
信号から供給されるクロック信号Fのタイミングでサン
プリングされ、サンプリングされた複素信号Cはキャリ
ア再生回路12および検波回路14に入力される。クロ
ック信号Fの識別点からのズレ(クロック位相)はクロ
ック再生が行われる以前はランダムな値となる。キャリ
ア再生回路12は複素信号Cに含まれるキャリア再生用
プリアンブルをもとにキャリア再生を行う。使用するキ
ャリア再生用プリアンブルは変調を行わない全てが
“1”のビット系列であり、キャリア再生回路12はク
ロック位相と無関係に再生キャリア信号D(基準キャリ
ア信号とキャリア再生回路出力との位相差)を求める。
再生キャリア信号Dは検波回路14に入力される。検波
回路14は再生キャリア信号Dを用いてサンプル回路1
1より供給される複素信号Cからキャリア位相誤差を除
去し、その結果をキャリア再生後信号Eとして出力す
る。クロック再生回路13はキャリア再生後信号Eを入
力し、信号Eに含まれるクロック再生用プリアンブルを
用いてクロック再生を行う。クロック再生回路13は信
号Eからクロック位相の推定および修正を行い、その結
果を再生クロック信号Fとしてサンプル回路14に与え
る。その後、検波回路14から出力される信号Eはキャ
リア再生およびクロック再生後の復調信号となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のバースト信号復調回路ではキャリア再生およびクロ
ック再生を行うためにキャリア再生およびクロック再生
用に個別のプリアンブルを用いたバースト信号構成をと
り、個々のプリアンブルを用いてキャリア再生およびク
ロック再生を順次行っていた。この場合、プリアンブル
長が長くなり情報伝送効率が低下する問題点を生じる。
【0004】本発明はこのような問題点を改善すべくな
されたもので、キャリア再生およびクロック再生用のプ
リアンブルを共用して、キャリア再生およびクロック再
生を同時に行い、プリアンブルを短くすることが可能な
バースト信号復調回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はディジタル位相
変調において1001、0110、1100、0011
の繰り返しビット系列をもつプリアンブル部およびデー
タ部を有するバースト信号を入力信号として、前記入力
信号を互いに直交するIチャネル成分およびQチャネル
成分をもつ複素信号に変換する直交検波回路と、サンプ
ルクロックのタイミングで前記複素信号を1シンボルあ
たり2回以上サンプリングするサンプル回路と、前記バ
ースト信号のサンプリングされたプリアンブル信号と同
一周波数成分をもつ余弦および正弦との相関を一定期間
計算する相関算出回路と、前記相関算出回路から出力さ
れる2系統の信号を用いて、任意のキャリア位相および
クロック位相に対して、キャリア位相を推定しキャリア
位相推定信号を出力するキャリア位相推定回路と、前記
キャリア位相推定信号に基づいて前記サンプル回路の出
力からキャリア位相誤差を除去する検波回路と、前記キ
ャリア推定と同時に、前記相関算出回路出力をもとにク
ロック位相を推定するクロック位相推定回路と、前記ク
ロック位相推定回路の出力に基づき前記サンプルクロッ
クの位相を修正するタイミング修正回路を有するクロッ
ク再生回路とを備えたことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明において、キャリア推定回路はクロック
位相に影響されずにキャリア再生を行い、同時にクロッ
ク再生はキャリア位相誤差に影響されずにクロック再生
を行うことが可能なためバースト信号に含まれるプリア
ンブル信号を共用できる。
【0007】
【実施例】本発明のバースト信号復調回路の構成および
バースト信号フォーマットを図3および図4に示す。キ
ャリア再生およびクロック再生に共用されるプリアンブ
ル信号として、1001、0110、1100、または
0011の繰り返しビット系列を用い、このプリアンブ
ル信号に対しQPSK変調を行った場合を例に説明す
る。
【0008】図3において、受信信号Aは直交検波回路
10に入力され互いに直交したIチャネル成分およびQ
チャネル成分に分かれる複素信号Bに変換される。複素
信号Bはサンプル回路11においてクロック信号Fによ
り2[samples/symbol]のサンプル速度
でサンプリングされ複素信号CAを得る。ここで、クロ
ック信号Fはクロック再生が行われる以前は任意のクロ
ック位相となる。プリアンブル信号に対しQPSK変調
を行った場合の信号空間図を図5に示す。キャリアおよ
びクロック位相誤差が無い場合、信号点は図5の実線上
を移動し上述のように2[samples/symbo
l]ではサンプル点は点A〜Dの4点に位置する。しか
しながら、キャリア位相がφ変化すると信号点は破線上
を移動し、クロック位相がθ変化した時サンプル点は点
A’〜D’の点に位置する。
【0009】キャリア位相がφ、クロック位相がθ変化
した時のIチャネル成分およびQチャネル成分(Xk
k )は、(1)式で与えられる。更に、(Xk ,Y
k )とNS [symbol]間(NS :プリアンブル
長)のcosωtk およびsinωtk の相関信号C
(CI ,CQ )、S(SI ,SQ )は(2)、(3)式
で与えられる。
【0010】
【数1】
【0011】相関算出回路20では上記(2)、(3)
式の複素信号を計算する。
【0012】相関算出回路20からの上記2つの信号
C,Sはキャリア位相推定回路30およびクロック再生
回路40へ同時に供給される。
【0013】キャリア位相推定回路30ではCとSの絶
対値を比較して、相関信号Cの絶対値の方が大きい場
合、相関信号Sの符号を相関信号Cの符号に合わせるよ
うな操作を行い、逆に相関信号Sの絶対値の方が大きい
場合、相関信号Cの符号を相関信号Sの符号に合わせる
ような操作を行い、相関信号CとSの各Iチャネル成分
同士およびQチャネル成分同士の和を求めた信号をキャ
リア位相推定信号U(Xφ,Yφ)としてキャリア位相
φを算出する。(Xφ,Yφ)は場合に応じて下記のよ
うに計算される。
【0014】 (Cが大きい場合) (Xφ,Yφ)={CI +sign[CI ]・|SI |, CQ +sign[CQ ]・|SQ |} …(4) (Sが大きい場合) (Xφ,Yφ)={SI +sign[SI ]・|CI |, SQ +sign[SQ ]・|CQ |} …(5) ただし、|C|=|S|の場合は上記(4)あるいは
(5)式を用いる。
【0015】上記キャリア位相推定信号は検波回路14
に入力される。
【0016】例えば、図7において、相関信号Cをベク
トルC、相関信号SをベクトルS、キャリア位相推定信
号をベクトルUとして、ベクトルCとベクトルSの絶対
値を比較した場合、ベクトルCの絶対値が大きいため、
ベクトルUは上記(4)式より与えられる。
【0017】クロック再生回路40はクロック位相推定
回路50とタイミング修正回路60からなる。クロック
推定回路50では上記(2)、(3)式の相関算出信号
出力C、Sの各Iチャネル成分(CI とSI )およびQ
チャネル成分(CQ とSQ )の4成分の絶対値を比較し
最大となる成分を抽出する。そして、最大成分が更に大
きくなるように前記成分CI とCQ 成分および前記SI
成分とSQ 成分の和または差を計算し、前記成分CI
Q 成分の和または差をIチャネル成分、前記SI 成分
とSQ 成分の和または差をQチャネル成分とするクロッ
ク位相推定信号V(Xθ,Yθ)を求め、(Xθ,Y
θ)の位相角θを推定する。クロック位相推定回路50
では上記最大成分に応じて下記の計算を行う。
【0018】 (CI が最大の場合) (Xθ,Yθ)={CI +sign[CI ]・|CQ |, SI +sign[CI ・CQ ]・|SQ |} …(6) (CQ が最大の場合) (Xθ,Yθ)={CQ +sign[CQ ]・|CI |, SQ +sign[CI ・CQ ]・|SI |} …(7) (SI が最大の場合) (Xθ,Yθ)={CI +sign[SI ・SQ ]・|CQ |, SI +sign[SI ]・|SQ |} …(8) (SQ が最大の場合) (Xθ,Yθ)={CQ +sign[SI ・SQ ]・|CI |, SQ +sign[SQ ]・|SI |} …(9)
【0019】タイミング修正回路60では上述のクロッ
ク位相推定信号Vに基づき再生クロック信号Fのタイミ
ングを所望のタイミングに修正してサンプル回路11へ
出力する。
【0020】例えば、図8において、相関信号Cをベク
トルC、相関信号SをベクトルS、クロック位相推定信
号をベクトルVとして、ベクトルCとベクトルSの各成
分の絶対値を比較した場合、ベクトルCのIチャネル成
分(CI )が最大となるため、ベクトルVは上記(6)
式より与えられる。
【0021】以上のように、キャリア位相推定回路30
およびクロック再生回路40は供給される複素信号Cの
共用プリアンブル4を用いてキャリア再生およびクロッ
ク再生を同時に行う。その後、検波回路14から出力さ
れる信号Eは、キャリア再生およびクロック再生後の復
調信号となる。キャリア周波数誤差が存在する場合、デ
ータ部においては図3における破線90に切り替わり、
従来のキャリア再生回路12a(例えば、逆変調型キャ
リア再生回路等)によりキャリア位相のズレの補正が可
能である。なお92は、データ部に切り替わる時に、キ
ャリア再生回路12aに初期値を与える。データ部に切
り替わった後は、キャリア推定回路30の出力Uは検波
回路14には与えられない。
【0022】
【発明の効果】上記の説明のように、本発明によりキャ
リア再生およびクロック再生に用いるプリアンブルを共
用化することができるためプリアンブル長は短縮され情
報伝送効率の向上が望める。
【0023】図6は本発明による効果を示した一例であ
る。ここでは変調方式がQPSK、波形整形フィルタの
ルートロールオフ率を0.5、バースト信号のデータ長
を1000[symbol]として、プリアンブル長を
パラメータとした。その結果、プリアンブル長が10
[symbol]であれば理論値からの所要Eb/No
劣化量は約0.1[dB]に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のバースト信号復調回路の構成を示すブロ
ック図。
【図2】従来のバースト信号のフォーマットを示す図。
【図3】本発明の一実施例によるバースト信号復調回路
の構成を示すブロック図。
【図4】本発明の一実施例によるバースト信号のフォー
マットを示す図。
【図5】本発明の一実施例によるQPSK変調における
信号空間図[プリアンブル部]。
【図6】本発明の効果の一例を示す図。
【図7】本発明によるキャリア位相推定を例示する図。
【図8】本発明によるクロック位相推定を例示する図。
【符号の説明】
10 直交検波回路 11 サンプル回路 12 キャリア再生回路 13、40 クロック再生回路 14 検波回路 20 相関算出回路 30 キャリア位相推定回路 50 クロック位相推定回路 51 タイミング修正回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−235956(JP,A) 特開 平5−211532(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 - 27/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル位相変調において、 1001、0110、1100または0011の繰り返
    しビット系列をもつプリアンブル部およびデータ部を有
    するバースト信号を入力信号として、前記入力信号を互
    いに直交するIチャネル成分およびQチャネル成分をも
    つ複素信号に変換する直交検波回路と、 サンプルクロックのタイミングで前記複素信号を1シン
    ボルあたり2回以上サンプリングするサンプル回路と、 前記バースト信号のサンプリングされたプリアンブル信
    号と同一周波数成分をもつ余弦および正弦との相関を一
    定期間計算する相関算出回路と、 前記相関算出回路から出力される2系統の信号を用い
    て、任意のキャリア位相およびクロック位相に対して、
    キャリア位相を推定しキャリア位相推定信号を出力する
    キャリア位相推定回路と、 前記キャリア位相推定信号に基づいて前記サンプル回路
    の出力からキャリア位相誤差を除去する検波回路と、 前記キャリア推定と同時に、前記相関算出回路出力をも
    とにクロック位相を推定するクロック位相推定回路と、 前記クロック位相推定回路の出力に基づき前記サンプル
    クロックの位相を修正するタイミング修正回路を有する
    クロック再生回路とを備えたことを特徴とするバースト
    信号復調回路。
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