JP3434301B2 - タイミング抽出方法及びタイミング抽出回路 - Google Patents

タイミング抽出方法及びタイミング抽出回路

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JP3434301B2 JP04377692A JP4377692A JP3434301B2 JP 3434301 B2 JP3434301 B2 JP 3434301B2 JP 04377692 A JP04377692 A JP 04377692A JP 4377692 A JP4377692 A JP 4377692A JP 3434301 B2 JP3434301 B2 JP 3434301B2
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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、例えば無線通信で送ら
れてくるバースト信号を受信して復調するためのタイミ
ングを抽出するタイミング抽出方法及びこの方法を使用
したタイミング抽出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば無線通信で送られてくるバースト
信号を受信して復調するためのタイミングを抽出する回
路として、従来は図5に示すような構成のものが一般的
に使用されていた。同図でバースト信号である受信信号
は包絡線検波部11とデータ復調部12に入力される。包絡
線検波部11は、入力された受信信号に対して非線形回路
としてタイミング情報を含む包絡線信号を得るもので、
得られた包絡線信号はPLL回路13等の狭帯域フィルタ
に入力してタイミング情報を抽出し、上記データ復調部
12に供給される。したがって、データ復調部12はPLL
回路13から供給されるタイミング情報に基づいて上記受
信信号からデータ信号を復調するようになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな回路構成によれば、包絡線検波部11及びPLL回路
13がいずれもアナログ回路で構成されているために集積
化が困難であるという問題を有している。
【0004】本発明は上記のような実情と第2世代コー
ドレス電話やデジタル自動車電話などの移動通信システ
ムに用いられる無線伝送速度が数10kb/sec 〜数1
00kb/sec 程度であり、水晶発振子の安定度が10
-6程度であることから、送信側において生じるクロック
周波数誤差の変動は1Hz以下と非常に低速となり、ま
た端末移動により生じるクロック位相の変動も該移動速
度が100km/secである場合においても0.1°/s
ec 以下となる点を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、回路の集積化が可能なデジタル回路で
構成することができ且つ信号伝送で生じるクロック位相
誤差の変動が非常に低速である通信システムに有効な
イミング抽出方法及びこの方法を使用したタイミング抽
出回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、ベースバンド受信信号をこのベースバンド受信信号
のクロックの周期と略同一であるが当該ベースバンド受
信信号のクロックの周期とはその整数分の1だけずれた
周期(請求項1)或いはベースバンド受信信号のクロッ
クよりも周期が長いサンプリング信号(請求項3)でサ
ンプリングして包絡線信号データを得、この包絡線信号
データを解析して得られる適正信号検出タイミング情報
に基づいて信号検出タイミングの位相を補正するように
したもので、信号検出タイミングの補正は低速である
が、ベースバンド受信信号のサンプリングにベースバン
ド受信信号のクロックの整数倍の周波数を有するクロッ
クを使用しなくても、最適の信号検出タイミングを得る
ことができ、信号伝送で生じるクロック位相誤差の変動
が非常に低速である通信システムにおけるタイミング抽
出方法として有効なタイミング抽出方法を提供すること
が可能となり、またデジタル回路で構成することも可能
となる。
【0006】また本発明は、ベースバンド受信信号のク
ロックと同一周期でタイミング信号を出力するタイミン
グ発生回路と、このタイミング発生回路から出力される
タイミング信号により前記受信信号中のデータ信号を検
出する信号検出回路と、上記受信信号をこの受信信号の
クロックの周期と略同一であるが当該受信信号のクロッ
クの周期とはその整数分の1だけずれた周期(請求項
2)或いは受信信号のクロックよりも周期が長いサンプ
リング信号(請求項4)でサンプリングしてデジタル化
するA/D変換器と、このA/D変換器で得られるデジ
タル化された受信信号を包絡線検波して包絡線信号デー
タを得る包絡線検波回路と、この包絡線検波回路からの
包絡線信号データより得られる適正信号検出タイミング
情報に基づいて前記タイミング発生回路の出力するタイ
ミング信号の位相を補正する補正回路とを備えるように
したもので、デジタル回路で構成することで集積化が可
能となり、回路の小型化と信頼性の向上、コストの低減
等に寄与することができる。
【0007】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0008】図1はタイミング抽出の原理を示す図であ
る。図1(a)は受信信号となるベースバンド信号であ
って、このベースバンド信号から理論的に得られる包絡
線が図1(b)に示す波形である。このような波形の包
絡線に対するベースバンド受信信号のクロックと同一周
期の信号検出タイミングTdは図1(c)に示すように
なる。
【0009】この信号検出タイミングTdを基に、サン
プルする毎に最小サンプリング単位時間Sd(但し、S
dは信号検出タイミングTdの周期の整数分の1)ずつ
ずれた位置において図1(d)に示すようなタイミング
抽出用サンプリングタイミングTeを設定するもので、
この場合に該サンプリングタイミングTeは次式で表わ
される。すなわち、 Te=Td+N*Sd …(1) (但し、N:サンプル毎に1ずつ増加する数(modT
/Sd)。)となる。こうして得られたタイミング抽出
用サンプリングタイミングTeでサンプリングした信号
を信号検出時間を中心に重ねて、すなわち(1)式中の
Nが同一のものを重ねて記述したものを図2に示す。図
中、白丸で示す部位はサンプル期間中に包括線がずっと
連続してハイレベルにあった場合の離散サンプルである
が、実際には包括線が変化することにより黒丸で示すよ
うに確実に包括線波形を表わす離散サンプルを得ること
ができるようになる。
【0010】この図からわかるように、ベースバンド受
信信号のクロックより高い周波数のクロックでサンプリ
ングした場合と同様の包括線信号波形を得ることができ
るようになるものである。
【0011】また、信号検出タイミングのみ補正し、タ
イミング抽出用サンプリングタイミングは補正していな
いので、包絡線データは継続的に得られる。したがっ
て、次の信号検出タイミングの補正も、包絡線データか
ら得られる最適の信号検出タイミングと実際の信号検出
タイミングとの位相差に基づいて行なえばよいため、処
理を簡略化することができる。
【0012】なお、上記図1では図1(d)に示すよう
に図1()の信号検出タイミングに1:1に対応し、
各信号検出タイミングとなる毎にタイミング抽出用サン
プリングタイミングを得るような例を示したが、これに
限らず、図1(e)に示すように図1()の信号検出
タイミングに2:1に対応し、信号検出タイミング2回
に1回の割合でタイミング抽出用サンプリングタイミン
グを得るようにしてもよい。
【0013】次に上述したタイミング抽出を行なう回路
の構成を図3により説明する。同図は2相PSK(位相
偏移変調)信号の受信回路の構成を示すもので、受信信
号としてのベースバンド信号はまずA/D変換器21に入
力される。A/D変換器21は、タイミング発生回路22か
ら出力される受信信号のクロックと同一周期の第1のサ
ンプリングクロック及び該周期よりも前述した最小サン
プリング単位時間Sd分長い周期の第2のサンプリング
クロックを基に上記図1(d)で示したようなタイミン
グで受信信号をデジタル化し、包絡線検波部23とデータ
復調部24とに送出される。
【0014】包絡線検波部23は、A/D変換器21からの
離散値であるデジタル化された受信信号をタイミング発
生回路22からの第2サンプリングクロックにより取込
み、包絡線信号データを得てCPU25へ出力する。
【0015】CPU25は、包絡線検波部23から受取る包
絡線信号データに基づいて、データ復調部24でデータを
復調する際の最適の信号検出タイミングとなる情報、す
なわち図2に示した包絡線波形においてセンターとなる
時間情報(上記(1)式中のNの値)を得、この情報に
基づいて前記タイミング発生回路22の出力する第1サン
プリングクロックの位相を補正する位相調整信号をタイ
ミング発生回路22へ送出してする。
【0016】タイミング発生回路22は、このCPU25か
らの位相調整信号により上記A/D変換器21及びデータ
復調部24へ出力される第1サンプリングクロックの位相
を調整するもので、位相調整された第1サンプリングク
ロックの出力タイミングは包絡線のセンターとなる。
【0017】データ復調部24は、このタイミング発生回
路22からの第1サンプリングクロックに基づいてA/D
変換器21の出力するデジタル化された受信信号中からデ
ータ信号を復調する。
【0018】このような回路構成とすることにより、A
/D変換器21、タイミング発生回路22、包絡線検波部2
3、データ復調部24及びCPU25をすべてデジタル回路
で構成可能となるため、回路全体を集積化することがで
き、回路の小型化、信頼性の向上、コストの低減等に寄
与することができる。
【0019】なお、上記図3では2相PSK信号の受信
回路の構成を示したが、4相以上のPSK信号の受信回
路は次のようになる。図4は例として4相以上のPSK
信号の受信回路の構成を示すもので、受信された入力信
号はまず分配器31にて2経路に分配される。乗算器32側
に入力された信号は発振器34から供給される周波数信号
と混合されてI成分ベースバンド信号となり、A/D変
換器35に入力させる。
【0020】また、乗算器33側に入力された信号は、9
0°移相器36を介して発振器34から供給される周波数信
号と混合されてQ成分ベースバンド信号となり、A/D
変換器37に入力させる。
【0021】A/D変換器35,37は、それぞれタイミン
グ発生回路38から出力される入力信号のクロックと同一
周期の第1サンプリングクロック及び該周期よりも該周
期の整数分の1の時間だけ長い周期の第2サンプリング
クロックを基に、入力されたI成分ベースバンド信号、
Q成分ベースバンド信号をデジタル化し、包絡線検波部
39とデータ復調部40に送出する。
【0022】包絡線検波部39は、タイミング発生回路38
からの第2サンプリングクロックにより、A/D変換器
35,37からの離散値であるデジタル化されたI成分サン
プリングクロックとQ成分サンプリングクロックを包絡
線検波し、タイミング情報を含む包絡線信号データを得
てCPU41へ出力する。
【0023】CPU41は、受取った包絡線信号データに
基づいて最適信号検出タイミング情報を得、これに基づ
いて前記タイミング発生回路38の出力する第1サンプリ
ングクロックの位相を補正する位相調整信号を該タイミ
ング発生回路38へ送出してする。
【0024】タイミング発生回路38は、このCPU41か
らの位相調整信号により第1サンプリングクロックの位
相を補正し、位相補正した第1サンプリングクロックを
上記A/D変換器35,37、データ復調部40へも送出す
る。
【0025】データ復調部40は、このタイミング発生回
路38からの第1サンプリングクロックに基づいてA/D
変換器35,37の出力するデジタル化されたI成分デー
タ、Q成分データのそれぞれからデータ信号を復調す
る。
【0026】このように4相以上のPSK信号の受信回
路にあっても、すべてデジタル回路で構成可能となるた
め、回路全体を集積化することができ、回路の小型化、
信頼性の向上、コストの低減等に寄与することができ
る。
【0027】
【発明の効果】以上に述べた如く本発明は、第2世代コ
ードレス電話やデジタル自動車電話などの移動通信シス
テムに用いられる無線伝送速度が数10kb/sec 〜数
100kb/sec 程度であり、水晶発振子の安定度が1
0-6程度であることから、送信側において生じるクロッ
ク周波数誤差の変動は1Hz以下と非常に低速となり、
また端末移動により生じるクロック位相の変動も該移動
速度が100kb/secである場合においても0.1°
/sec 以下となる点を考慮して考え出されたものであ
り、ベースバンド受信信号をこのベースバンド受信信号
のクロックの周期と略同一であるが当該ベースバンド受
信信号のクロックの周期とはその整数分の1だけずれた
周期(請求項1)或いはベースバンド受信信号のクロッ
クよりも周期が長いサンプリング信号(請求項3)でサ
ンプリングして包絡線信号データを得、この包絡線信号
データを解析して得られる適正信号検出タイミング情報
に基づいて信号検出タイミングの位相を訂正するように
したので、信号検出タイミングの補正は低速であるが、
ベースバンド受信信号のサンプリングにベースバンド受
信信号のクロックの整数倍の周波数を有するクロックを
使用しなくても、最適の信号検出タイミングを得ること
ができ、信号伝送で生じるクロック位相誤差の変動が非
常に低速である通信システムにおけるタイミング抽出方
法として有効なタイミング抽出方法を提供することが可
能となり、また、デジタル回路で構成することが可能と
なる。
【0028】さらに本発明によれば、ベースバンド受信
信号のクロックと同一周期でタイミング信号を出力する
タイミング発生回路と、このタイミング発生回路から出
力されるタイミング信号により前記受信信号中のデータ
信号を検出する信号検出回路と、上記受信信号をこの
信信号のクロックの周期と略同一であるが当該受信信号
のクロックの周期とはその整数分の1だけずれた周期
(請求項2)或いは受信信号のクロックよりも周期が長
いサンプリング信号(請求項4)でサンプリングしてデ
ジタル化するA/D変換器と、このA/D変換器で得ら
れるデジタル化された受信信号を包絡線検波して包絡線
信号データを得る包絡線検波回路と、この包絡線検波回
路からの包絡線信号データより得られる適正信号検出タ
イミング情報に基づいて前記タイミング発生回路の出力
するタイミング信号の位相を補正する補正回路とを備え
るようにしたので、デジタル回路で構成することで集積
化が可能となり、回路の小型化と信頼性の向上、コスト
の低減等に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るタイミング抽出の原理
を示すタイミングチャート。
【図2】図1でサンプリングした信号を信号検出時間を
中心に重ねて記述したものを示す図。
【図3】本発明の一実施例に係る2相PSK(位相偏移
変調)信号の受信回路の構成を例示するブロック図。
【図4】本発明の一実施例に係る4相PSK(位相偏移
変調)信号の受信回路の構成を例示するブロック図。
【図5】従来のタイミング抽出回路の構成を示す図。
【符号の説明】
11,23,39…包絡線検波部、12…データ復調部、13…P
LL回路、21,35,37…A/D変換器、22,38…タイミ
ング発生回路、24…データ復調部、25,41…CPU、31
…分配器、32,33…平衡復調器、34…発振器、36…90
°移相器、40…データ復調部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−25357(JP,A) 特開 昭63−215235(JP,A) 特開 平2−145040(JP,A) 特開 昭62−65538(JP,A) 特開 昭62−65537(JP,A) 特開 昭50−81004(JP,A) 特開 平5−167569(JP,A) 特開 平3−34745(JP,A) 特開 平2−70140(JP,A) 特表 平6−505379(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 7/02 H04L 25/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースバンド受信信号をこのベースバン
    ド受信信号のクロックの周期と略同一であるが当該ベー
    スバンド受信信号のクロックの周期とはその整数分の1
    だけずれた周期でサンプリングして包絡線信号データを
    得、この包絡線信号データから得られる適正信号検出タ
    イミング情報に基づいて信号検出タイミングの位相を補
    正することを特徴としたタイミング抽出方法。
  2. 【請求項2】 ベースバンド受信信号のクロックと同一
    周期でタイミング信号を出力するタイミング発生回路
    と、 このタイミング発生回路から出力されるタイミング信号
    により前記受信信号中のデータ信号を検出する信号検出
    回路と、 上記受信信号をこの受信信号のクロックの周期と略同一
    であるが当該受信信号のクロックの周期とはその整数分
    の1だけずれた周期でサンプリングしてデジタル化する
    A/D変換器と、 このA/D変換器で得られるデジタル化された受信信号
    を包絡線検波して包絡線信号データを得る包絡線検波回
    路と、 この包絡線検波回路からの包絡線信号データより得られ
    る適正信号検出タイミング情報に基づいて前記タイミン
    グ発生回路の出力するタイミング信号の位相を補正する
    補正回路とを具備したことを特徴とするタイミング抽出
    回路。
  3. 【請求項3】 ベースバンド受信信号をこのベースバン
    ド受信信号のクロックよりも周期が長いサンプリング信
    号でサンプリングして包絡線信号データを得、この包絡
    線信号データから得られる適正信号検出タイミング情報
    に基づいて信号検出タイミングの位相を補正することを
    特徴としたタイミング抽出方法。
  4. 【請求項4】ースバンド受信信号のクロックと同一
    周期でタイミング信号を出力するタイミング発生回路
    と、 このタイミング発生回路から出力されるタイミング信号
    により前記受信信号中のデータ信号を検出する信号検出
    回路と、 上記受信信号をこの受信信号のクロックよりも周期が長
    いサンプリング信号でサンプリングしてデジタル化する
    A/D変換器と、 このA/D変換記で得られるデジタル化された受信信号
    を包絡線検波して包絡線信号データを得る包絡線検波回
    路と、 この包絡線検波回路からの包絡線信号データより得られ
    る適正信号検出タイミング情報に基づいて前記タイミン
    グ発生回路の出力するタイミング信号の位相を補正する
    補正回路とを具備したことを特徴とするタイミング抽出
    回路。
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