JP3449341B2 - Demodulator - Google Patents

Demodulator

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JP3449341B2
JP3449341B2 JP2000203453A JP2000203453A JP3449341B2 JP 3449341 B2 JP3449341 B2 JP 3449341B2 JP 2000203453 A JP2000203453 A JP 2000203453A JP 2000203453 A JP2000203453 A JP 2000203453A JP 3449341 B2 JP3449341 B2 JP 3449341B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル搬送波伝送
方式に用いられる復調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 used in a digital carrier transmission system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、無線通信システムでは、デジタル
搬送波伝送方式の通信システムが盛んに活用されてい
る。このデジタル搬送波伝送方式の受信装置に用いられ
る復調装置においては、復調された信号をデジタル信号
に変換するためにクロック信号が必要となる。復調装置
でクロック信号を再生する方法としては、例えば特開平
09−247229号公報で開示された方法がある。特
開平09−247229号公報で開示された方法は、図
8に示すように、帯域制限を受けたベースバンド信号を
A/D変換器101でディジタル信号に変換して、この
ディジタル信号を基に位相検出器102でサンプリング
クロックの位相情報を検出して、電圧制御発振器104
からA/D変換器101に供給するサンプリングクロッ
クが最適位相となるように制御するものであり、クロッ
ク位相調整が不要で、最適タイミングに保つことができ
る利点がある。
2. Description of the Related Art In recent years, a digital carrier transmission type communication system has been widely used in a wireless communication system. In the demodulator used for the receiver of this digital carrier wave transmission system, a clock signal is required to convert the demodulated signal into a digital signal. As a method of regenerating a clock signal with a demodulator, for example, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 09-247229. According to the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 09-247229, as shown in FIG. 8, a band-limited baseband signal is converted into a digital signal by an A / D converter 101, and based on this digital signal. The phase detector 102 detects the phase information of the sampling clock, and the voltage-controlled oscillator 104
The sampling clock supplied to the A / D converter 101 is controlled so as to have the optimum phase, and there is an advantage that the clock phase adjustment is unnecessary and the optimum timing can be maintained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、A/D
変換器101から出力される信号に送信装置の不完全性
などに起因する直交誤差等の影響が有る場合、クロック
位相判定の利得が低下し、再生クロックのジッタ特性が
劣化するという問題点があった。再生クロックのジッタ
特性を抑圧するには、A/D変換器101の出力信号か
ら送信装置の直交誤差成分を取り除けば良い。しかし、
A/D変換器101の後ろに直交誤差成分を除去する直
交誤差補正手段を追加して、直交誤差補正手段の出力信
号を基にクロックの位相情報を検出する場合、クロック
の制御ループに直交誤差補正手段の遅延時間が加わって
回路遅延が増加し、復調システムの同期引き込み過程に
おいて、直交誤差補正手段が安定化するまでの不安定動
作により、同期引き込み時間が遅くなるという弊害が発
生する。本発明の主な目的は、受信装置が安定な状態あ
るいは受信装置が同期引き込み過程にあって不安定な状
態のいずれの場合においても、最適なクロック同期特性
を得ることができる復調装置を実現することにある。
However, the A / D
If the signal output from the converter 101 is affected by an orthogonal error or the like due to imperfections of the transmitter, the gain of the clock phase determination decreases, and the jitter characteristic of the recovered clock deteriorates. It was In order to suppress the jitter characteristic of the reproduced clock, the quadrature error component of the transmitter may be removed from the output signal of the A / D converter 101. But,
When an orthogonal error correction means for removing an orthogonal error component is added after the A / D converter 101 and clock phase information is detected based on the output signal of the orthogonal error correction means, the orthogonal error is added to the clock control loop. The delay time of the correction means is added to increase the circuit delay, and in the synchronization pull-in process of the demodulation system, the synchronization pull-in time is delayed due to the unstable operation until the orthogonal error correction means is stabilized. A main object of the present invention is to realize a demodulation device capable of obtaining an optimum clock synchronization characteristic when the receiving device is in a stable state or when the receiving device is in an unstable state due to a synchronization pull-in process. Especially.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、送信側でQP
SK、QAM等の直交変調方式で直交変調された変調信
号を受信する受信装置に設けられる復調装置であって、
変調アナログ信号をサンプリングクロックに同期してサ
ンプリングしディジタル信号に変換するA/D変換手段
(1)と、A/D変換手段から出力された互いに直交す
る2つのディジタル信号に位相回転制御を施して復調信
号を得る無限移相手段(3)と、無限移相手段から出力
された互いに直交する2つの復調信号から直交誤差成分
を除去する直交誤差補正手段(5)と、受信装置が同期
確立状態にある場合、直交誤差補正手段から出力された
互いに直交する2つの復調信号を選択して出力し、受信
装置が同期引き込み過程にある場合、無限移相手段から
出力された互いに直交する2つの復調信号を選択して出
力する選択手段(8)と、選択手段から出力された信号
に基づいてサンプリングクロックの位相情報を検出する
クロック位相検出手段(9)と、クロック位相検出手段
によって検出されたクロック位相情報を積分する積分手
段(10)と、積分手段から出力された制御電圧に応じ
た周波数及び位相のサンプリングクロックをA/D変換
手段に出力する電圧制御発振手段(11)とを有するも
のである。このように、選択手段が、受信装置が同期確
立状態にある場合、直交誤差補正手段から出力された互
いに直交する2つの復調信号を選択して出力し、受信装
置が同期引き込み過程にある場合、無限移相手段から出
力された互いに直交する2つの復調信号を選択して出力
することにより、同期確立状態の場合は再生クロックの
ジッタ成分を抑圧できる最適な制御を選択し、同期引き
込み過程の場合は速やかなクロック同期を確立できる制
御を選択するようクロックの制御システムを切り替える
ことができる。また、本発明の復調装置の1構成例とし
て、クロック位相検出手段は、時間的に連続する第1の
サンプル値と第2のサンプル値の極性が異なる場合に、
第1のサンプル値の極性と第1、第2のサンプル値の中
間点の極性の排他的論理和の結果をサンプリングクロッ
クの位相情報として出力するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a QP on the transmitting side.
A demodulator provided in a receiver for receiving a modulated signal that is quadrature-modulated by a quadrature modulation method such as SK or QAM,
A / D conversion means (1) for sampling a modulated analog signal in synchronization with a sampling clock and converting it into a digital signal, and phase rotation control for two mutually orthogonal digital signals output from the A / D conversion means. An infinite phase shift means (3) for obtaining a demodulated signal, an orthogonal error correction means (5) for removing an orthogonal error component from two mutually demodulated demodulated signals output from the infinite phase shift means, and a receiving device in a synchronization established state. , The two orthogonal demodulation signals output from the orthogonal error correction means are selected and output, and when the receiving device is in the synchronization pull-in process, the two orthogonal demodulation signals output from the infinite phase shift means. Selection means (8) for selecting and outputting a signal, and clock phase detection for detecting phase information of the sampling clock based on the signal output from the selection means A stage (9), an integrating means (10) for integrating the clock phase information detected by the clock phase detecting means, and an A / D converting means for sampling clocks having a frequency and a phase according to the control voltage output from the integrating means. And a voltage controlled oscillation means (11) for outputting to. Thus, when the receiving device is in the synchronization established state, the selecting means selects and outputs two demodulated signals which are orthogonal to each other and which are output from the orthogonal error correcting means, and when the receiving device is in the synchronization pull-in process, By selecting and outputting two mutually orthogonal demodulated signals output from the infinite phase shift means, the optimum control that can suppress the jitter component of the recovered clock is selected in the case of the synchronization established state, and the case of the synchronization pull-in process. Can switch the clock control system to select a control that can establish rapid clock synchronization. In addition, as one configuration example of the demodulation device of the present invention, the clock phase detection means, when the polarity of the first sample value and the second sample value that are continuous in time is different,
The result of the exclusive OR of the polarity of the first sample value and the polarity of the intermediate point between the first and second sample values is output as the phase information of the sampling clock.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】[実施の形態の1]次に、本発明
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態となる復調装置の構成
を示すブロック図である。復調装置は、I(in phas
e),Q(quadrature phase)2系列の変調アナログ信
号をサンプリングし量子化するアナログデジタルコンバ
ーター(以下、ADCとする)1と、ADC1から出力
されたI,Q2系列のそれぞれのディジタル信号の帯域
制限を行い波形整形を行うロールオフフィルタ(Roll O
ff Filtter、以下、ROFとする)2と、ROF2から
出力されたI,Q2系列のディジタル信号のそれぞれの
位相を制御し送信搬送波との位相差分を吸収する無限移
相器(Endless Phase Shifter 、以下、EPSとする)
3と、EPS3の回転位相量を制御して送信搬送波同期
を確立する数値制御発振器(Numeric Control Oscillat
or、以下、NCOとする)4と、EPS3から出力され
たI,Q2系列のそれぞれの復調信号から送信変調波の
直交誤差成分を除去する直交誤差補正手段となる直交制
御回路5と、直交制御回路5から出力されたI,Q2系
列のそれぞれの復調信号から伝搬路で発生するフェージ
ング等による波形歪みを除去する等化器6と、等化器6
から出力されたI,Q2系列のそれぞれの復調信号の正
規の信号点位置からの誤差を検出して、この誤差をNC
O4の制御信号として出力する搬送波位相検出回路7
と、後述するアラーム信号に応じてEPS3の出力信号
あるいは直交制御回路5の出力信号のいずれか一方を選
択して出力する選択回路8と、選択回路8から出力され
た信号に基づいて再生クロックの位相情報を検出するク
ロック位相検出器9と、クロック位相検出器9によって
検出されたクロック位相情報の高調波成分を除去して積
分回路として動作するローパスフィルタ(Low Pass Fil
tter、以下、LPFとする)10と、LPF10から出
力される制御電圧に応じた周波数のサンプリングクロッ
クをADC1に出力する電圧制御発振器11とから構成
される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a demodulation device according to a first embodiment of the present invention. The demodulator is I (in phas
e), Q (quadrature phase) analog-digital converter (hereinafter referred to as ADC) 1 that samples and quantizes modulated analog signals of two series, and band limitation of each digital signal of I, Q2 series output from ADC1 Roll-off filter (Roll O
ff Filtter (hereinafter, referred to as ROF) 2 and an endless phase shifter (hereinafter, referred to as “ROF2”) that controls the phase of each of the I and Q2 series digital signals output from the ROF 2 and absorbs the phase difference from the transmission carrier. , EPS)
3 and a numerical control oscillator (Numeric Control Oscillat) for controlling the rotation phase amount of EPS3 to establish transmission carrier synchronization.
or, hereinafter referred to as NCO) 4, an orthogonal control circuit 5 serving as an orthogonal error correction means for removing an orthogonal error component of a transmission modulation wave from each demodulated signal of the I and Q2 sequences output from the EPS 3, and an orthogonal control. An equalizer 6 that removes waveform distortion due to fading or the like generated in the propagation path from each of the I and Q2 demodulated signals output from the circuit 5, and an equalizer 6
The error from the normal signal point position of each demodulated signal of the I and Q2 series outputted from
Carrier wave phase detection circuit 7 for outputting as O4 control signal
And a selection circuit 8 which selects and outputs either the output signal of the EPS 3 or the output signal of the orthogonal control circuit 5 in accordance with an alarm signal described later, and the reproduction clock of the reproduction clock based on the signal output from the selection circuit 8. A clock phase detector 9 for detecting phase information, and a low pass filter (Low Pass Filter) that operates as an integrating circuit by removing harmonic components of the clock phase information detected by the clock phase detector 9.
tter (hereinafter referred to as LPF) 10 and a voltage controlled oscillator 11 that outputs to the ADC 1 a sampling clock having a frequency corresponding to the control voltage output from the LPF 10.

【0006】本実施の形態では、QPSK(Quadtratur
e Phase Shift Keying)の場合を例として説明し、また
検波方式として準同期検波を用いている。図1の復調装
置は、送信側からの信号を受信して、復調、フレーム同
期確立、スクランブル解除などの各種処理を行う受信装
置(不図示)に含まれるものである。そして、この受信
装置において、図1の復調装置の後段には復調信号と所
定の同期パターンとを比較して同期保護を行うフレーム
同期回路(不図示)が設けられている。このフレーム同
期回路は、受信装置がフレーム同期引き込み過程にある
かフレーム同期確立状態にあるかを示すアラーム信号を
出力する。
In the present embodiment, QPSK (Quadtratur)
e Phase Shift Keying) is used as an example, and quasi-coherent detection is used as the detection method. The demodulation device of FIG. 1 is included in a reception device (not shown) that receives a signal from the transmission side and performs various processes such as demodulation, frame synchronization establishment, and descrambling. Further, in this receiving device, a frame synchronization circuit (not shown) that compares the demodulated signal with a predetermined synchronization pattern and performs synchronization protection is provided at the subsequent stage of the demodulation device of FIG. The frame synchronization circuit outputs an alarm signal indicating whether the receiving device is in the frame synchronization pull-in process or in the frame synchronization established state.

【0007】図2は選択回路8の構成を示すブロック図
である。選択回路8は、同期引き込み過程にあることを
アラーム信号が示している場合、図2に示す1A,1B
側、すなわちEPS3から出力されたI,Q2系列の復
調信号を選択して出力し、同期確立状態にあることをア
ラーム信号が示している場合、0A,0B側、すなわち
直交制御回路5から出力されたI,Q2系列の復調信号
を選択して出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the selection circuit 8. When the alarm signal indicates that the synchronization pull-in process is in progress, the selection circuit 8 receives the signals 1A and 1B shown in FIG.
Side, that is, the I, Q2 series demodulated signal output from EPS3 is selected and output, and when the alarm signal indicates that the synchronization is established, it is output from the 0A, 0B side, that is, the orthogonal control circuit 5. The I and Q2 series demodulated signals are selected and output.

【0008】以下、本実施の形態の復調装置の動作につ
いて説明する。まず、送信変調波に直交誤差成分がない
理想的な状態でクロック位相判定をする場合について説
明する。ADC1は、変調アナログ信号を変調周波数f
s(シンボル周期をTsとすると、fs=1/Ts)の
サンプリングクロックでサンプリングし、ディジタル信
号に変換する。なお、本実施の形態では、変調周波数f
sのサンプリングクロックの場合で説明しているが、変
調周波数fsの2倍の周波数のサンプリングクロックを
用いてもよい。ROF2は、ADC1から出力された
I,Q2系列のそれぞれのディジタル信号の波形整形を
行う。EPS3は、ROF2から出力されたI,Q2系
列のディジタル信号のそれぞれの位相を制御して、送信
搬送波同期を確立する。
The operation of the demodulator of this embodiment will be described below. First, a case will be described in which the clock phase determination is performed in an ideal state where the transmitted modulated wave has no quadrature error component. The ADC 1 converts the modulated analog signal to the modulation frequency f
Sampling is performed with a sampling clock of s (fs = 1 / Ts, where Ts is the symbol period), and is converted into a digital signal. In the present embodiment, the modulation frequency f
Although the case of the sampling clock of s has been described, a sampling clock having a frequency twice the modulation frequency fs may be used. The ROF 2 shapes the waveform of each digital signal of the I and Q2 series output from the ADC 1. The EPS 3 establishes transmission carrier synchronization by controlling the phase of each of the I and Q2 series digital signals output from the ROF 2.

【0009】直交制御回路5は、EPS3から出力され
たI,Q2系列のそれぞれの復調信号から送信変調波の
直交誤差成分を除去する。直交制御回路5の構成として
は様々なものが知られているが、例えば特開平06−0
85864号公報または特開平07−212427号公
報に開示されたように、I,Q2系列の復調信号から直
交誤差を検出し、この直交誤差が0となるようI,Q2
系列のうち一方の信号を可変容量コンデンサにより位相
補正してもよいし、特開平09−247228号公報に
開示されたように、I,Q2系列の復調信号が理論直交
軸上に位置するように補正演算を施すものでもよい。
The quadrature control circuit 5 removes the quadrature error component of the transmitted modulated wave from the demodulated signals of the I and Q2 series output from the EPS 3. Various configurations of the quadrature control circuit 5 are known, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 06-0.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 85864 or Japanese Patent Laid-Open No. 07-212427, an orthogonal error is detected from a demodulated signal of an I, Q2 sequence, and I, Q2 is set so that the orthogonal error becomes zero.
One of the signals in the series may be phase-corrected by a variable capacitor, or, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 09-247228, the demodulated signals of the I and Q2 series are positioned on the theoretical orthogonal axis. A correction calculation may be performed.

【0010】等化器6は、直交制御回路5から出力され
たI,Q2系列のそれぞれの復調信号から伝搬路で発生
するフェージング等による波形歪みを除去する。こうし
て、等化器6の出力からI,Q2系列の復調されたディ
ジタル信号が得られる。次に、搬送波位相検出回路7
は、等化器6から出力されたI,Q2系列のそれぞれの
復調信号の正規の信号点位置からの誤差を検出して、こ
の誤差をNCO4の制御信号として出力する。正規の信
号点位置とは、QPSKの場合、図3に示す白丸の位置
となる。
The equalizer 6 removes the waveform distortion due to fading or the like generated in the propagation path from the demodulated signals of the I and Q2 sequences output from the orthogonal control circuit 5. In this way, the demodulated digital signal of the I and Q2 series is obtained from the output of the equalizer 6. Next, the carrier phase detection circuit 7
Detects an error from the normal signal point position of each demodulated signal of the I and Q2 series output from the equalizer 6, and outputs this error as a control signal of the NCO 4. In the case of QPSK, the regular signal point position is the position of the white circle shown in FIG.

【0011】NCO4は、搬送波位相検出回路7から出
力された位相誤差信号を周波数誤差信号θに変換し、こ
の周波数誤差信号θを回転角度信号sinθ,cosθ
に変換してEPS3に出力する。周波数は位相を積分し
たものであるから、位相誤差信号を積分することで周波
数誤差信号θが得られる。EPS3は、例えば次式に示
すような演算を行うことにより、ROF2から出力され
たI,Q2系列のディジタル信号のそれぞれの位相を制
御する。
The NCO 4 converts the phase error signal output from the carrier wave phase detection circuit 7 into a frequency error signal θ, and the frequency error signal θ is converted into rotation angle signals sin θ and cos θ.
And output to EPS3. Since the frequency is obtained by integrating the phase, the frequency error signal θ is obtained by integrating the phase error signal. The EPS 3 controls the phase of each of the I and Q2 series digital signals output from the ROF 2 by performing the calculation shown in the following equation, for example.

【0012】 Iout =Iin×cosθ−Qin×sinθ ・・・(1) Qout =Iin×sinθ+Qin×cosθ ・・・(2) 式(1)、(2)において、IinはEPS3に入力され
るI系列の信号、Iout はEPS3から出力されるI系
列の信号、QinはEPS3に入力されるQ系列の信号、
Qout はEPS3から出力されるQ系列の信号である。
式(1)、(2)に示すようなベクトルの回転対称変換
を行うことにより、入力信号Iout,Qoutを角度θだけ
回転させる。こうして、等化器6の出力における位相誤
差が0に近づくように制御される。
Iout = Iin × cos θ−Qin × sin θ (1) Qout = Iin × sin θ + Qin × cos θ (2) In the equations (1) and (2), Iin is an I series input to the EPS 3. , Iout is an I-series signal output from EPS3, Qin is a Q-series signal input to EPS3,
Qout is a Q-series signal output from EPS3.
The input signals Iout and Qout are rotated by the angle θ by performing rotational symmetric transformation of the vector as shown in the equations (1) and (2). In this way, the phase error at the output of the equalizer 6 is controlled so as to approach zero.

【0013】次に、クロック位相検出器9の動作につい
て図4を用いて説明する。図4は最適サンプリング位相
を説明するための図であり、QPSK信号のアイパター
ンを示す図である。図4において、横軸は時間、縦軸は
ADC1でサンプリングされたサンプル値の極性を表し
ている。また、時間的に連続する第1、第2のサンプル
値を時間的に古い方から順に信号B,Aとする。
Next, the operation of the clock phase detector 9 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the optimum sampling phase, and is a diagram showing an eye pattern of a QPSK signal. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the polarity of sample values sampled by the ADC1. Further, the first and second sample values which are continuous in time are referred to as signals B and A in order from the earliest in time.

【0014】時間的に連続した2つのサンプル値である
信号B,Aは、各々の収束点の中心であるゼロ点に対し
て対称な位置関係にある。ADC1に供給されるサンプ
リングクロックの位相が最適である場合、2つの信号
B,Aの時間的な中間点の極性は、任意の時間間隔でみ
れば、ほぼ「1」,「0」が等しい確立で発生する。し
かし、サンプリングクロックの位相に遅れまたは進みが
発生している場合、信号B,Aの中間点の極性は偏りを
生じる。
Signals B and A, which are two time-continuous sample values, have a symmetrical positional relationship with respect to the zero point which is the center of each convergence point. When the phase of the sampling clock supplied to the ADC 1 is optimum, the polarities of the temporal midpoints of the two signals B and A are almost equal to “1” and “0” when viewed at arbitrary time intervals. Occurs in. However, when the phase of the sampling clock is delayed or advanced, the polarities of the midpoints of the signals B and A are biased.

【0015】例えば、図4(a)に示す位相遅れの場
合、信号B,Aの中間点は極性「1」,「0」の境界線
より上側(極性「1」)に発生する。信号B,Aの極性
が異なっているという条件を満たす信号の遷移は2通り
あり、図4(a)は信号Aの極性が「0」、信号Bの極
性が「1」の場合で、逆に信号Aの極性が「1」、信号
Bの極性が「0」の場合は、信号B,Aの中間点の極性
は前記境界線の下側(極性「0」)に発生する。ここ
で、位相遅れの場合、信号Bの極性と信号B,Aの中間
点の極性の排他的論理和出力は、前記2通りのいずれの
場合においても「0」となる。
For example, in the case of the phase delay shown in FIG. 4A, the midpoint between the signals B and A occurs above the boundary line between the polarities "1" and "0" (polarity "1"). There are two kinds of signal transitions that satisfy the condition that the polarities of the signals B and A are different. In FIG. 4A, the polarity of the signal A is “0” and the polarity of the signal B is “1”. When the polarity of the signal A is "1" and the polarity of the signal B is "0", the polarity of the midpoint between the signals B and A occurs below the boundary line (polarity "0"). Here, in the case of the phase delay, the exclusive OR output of the polarity of the signal B and the polarity of the midpoint between the signals B and A becomes "0" in any of the above two cases.

【0016】一方、図4(b)に示す位相進みの場合、
信号B,Aの中間点は極性「1」,「0」の境界線より
下側(極性「0」)に発生する。図4(a)と同様に図
4(b)は信号Aの極性が「0」、信号Bの極性が
「1」の場合で、逆に信号Aの極性が「1」、信号Bの
極性が「0」の場合は、信号B,Aの中間点の極性は前
記境界線の上側(極性「1」)に発生する。位相進みの
場合、信号Bの極性と信号B,Aの中間点の極性の排他
的論理和出力は、2通りのいずれの場合においても
「1」となる。
On the other hand, in the case of the phase lead shown in FIG.
The midpoint between the signals B and A occurs below the boundary line of polarities "1" and "0" (polarity "0"). Similar to FIG. 4A, FIG. 4B is a case where the polarity of the signal A is “0” and the polarity of the signal B is “1”, and conversely, the polarity of the signal A is “1” and the polarity of the signal B. Is "0", the polarity of the midpoint between the signals B and A occurs above the boundary line (polarity "1"). In the case of phase advance, the exclusive OR output of the polarity of the signal B and the polarity of the midpoint between the signals B and A is “1” in any of the two cases.

【0017】クロック位相検出器9は、時間的に連続す
る2つのサンプル値である第1の信号Bと第2の信号A
の極性が異なっている場合に、信号Bの極性と信号B,
Aの中間点の極性の排他的論理和の結果をサンプリング
クロックの位相情報として出力する。以上説明したクロ
ック位相の判定は、特開平9−247229号公報で開
示された手法である。なお、このようなクロック位相の
判定は、時間的に連続する第1の信号Bと第2の信号A
の極性が異なっているという条件を満たせばよく、選択
回路8から出力されるI,Q2系列の信号のうちいずれ
か一方を使用すればよい。
The clock phase detector 9 includes a first signal B and a second signal A which are two time-sequential sample values.
And the polarity of signal B is different from that of signal B,
The result of the exclusive OR of the polarities of the intermediate points of A is output as the phase information of the sampling clock. The determination of the clock phase described above is the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-247229. It should be noted that such determination of the clock phase is performed by the first signal B and the second signal A which are temporally continuous.
It suffices to satisfy the condition that the polarities are different, and either one of the I and Q2 series signals output from the selection circuit 8 may be used.

【0018】続いて、LPF10は、クロック位相検出
器9によって検出されたクロック位相情報の高調波成分
を除去する。電圧制御発振器11は、LPF10から出
力された制御電圧に応じた周波数及び位相のサンプリン
グクロックをADC1に出力する。こうして、電圧制御
発振器11から出力されるサンプリングクロックは、変
調アナログ信号をADC1でサンプリングするための最
適位相に制御される。
Subsequently, the LPF 10 removes the harmonic component of the clock phase information detected by the clock phase detector 9. The voltage controlled oscillator 11 outputs a sampling clock having a frequency and a phase according to the control voltage output from the LPF 10, to the ADC 1. In this way, the sampling clock output from the voltage controlled oscillator 11 is controlled to the optimum phase for sampling the modulated analog signal by the ADC 1.

【0019】次に、送信変調波に直交誤差成分が存在す
る場合のクロック位相判定について説明する。クロック
位相検出器9、LPF10及び電圧制御発振器11の動
作に関しては上記の説明と全く同じである。ただし、ク
ロック位相検出器9に入力される信号波形に違いがあ
る。信号波形の違いを図5、図6、図7を用いて説明す
る。
Next, a description will be given of the clock phase determination in the case where the transmitted modulated wave has an orthogonal error component. The operations of the clock phase detector 9, the LPF 10 and the voltage controlled oscillator 11 are exactly the same as those described above. However, there is a difference in the signal waveform input to the clock phase detector 9. Differences in signal waveforms will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 7.

【0020】まず、送信側の直交誤差が受信信号でどの
様な波形となって現れるのかを、分かりやすくするため
に、クロック位相検出器9に入力されるI,Qの信号を
2次元の座標上に表したのが図5である。送信変調波に
直交誤差が有る場合は、信号点が菱形となり、直交誤差
がない場合は信号点が正方形となることが表されてい
る。クロック位相検出器9は、1次元の信号を扱うの
で、それぞれの信号点をI,Qの軸に投影した点が実際
の信号点になる。
First, in order to make it easier to understand what kind of waveform the orthogonal error on the transmitting side appears in the received signal, the I and Q signals input to the clock phase detector 9 are two-dimensionally coordinated. Shown above is FIG. It is shown that the signal point becomes a rhombus when the transmitted modulation wave has an orthogonal error, and the signal point becomes a square when there is no orthogonal error. Since the clock phase detector 9 handles a one-dimensional signal, the points obtained by projecting the respective signal points on the I and Q axes are the actual signal points.

【0021】図6がI,Qそれぞれの信号点を1次元で
表した波形である。連続した波形であることを示すた
め、アナログの変化波形も記しているが、実際の信号
は、既にアナログ/デジタル変換された信号であるの
で、図6の上矢印の時点でサンプリングされたデジタル
値の多ビット信号で表される。図6(b)に示すよう
に、送信変調波に直交誤差成分が存在する場合、データ
に誤差成分が足し込まれるため、上矢印のサンプリング
時点での収束度が劣化している。
FIG. 6 shows a one-dimensional waveform of each of the I and Q signal points. An analog change waveform is also shown to show that it is a continuous waveform, but since the actual signal is a signal that has already been analog / digital converted, the digital value sampled at the time point of the up arrow in FIG. Is represented by a multi-bit signal. As shown in FIG. 6B, when the transmission modulation wave has a quadrature error component, the error component is added to the data, so that the degree of convergence at the sampling time pointed by the up arrow is deteriorated.

【0022】このような収束度が劣化した信号波形にて
クロック位相を検出する場合にクロック位相検出器9が
受ける影響を表したのが図7である。図7は、サンプリ
ングクロックの位相に遅れ進みがない状態を表してい
る。なお、図7に示す符号は図4と同じものを用いてい
る。信号Aと信号Bの収束点が劣化することで、信号B
と信号Aの中間点の極性が、「1」または「0」の固有
の値をもつ場合を図7の点線の軌跡で表している。この
点線の場合、信号Bの極性と信号B,Aの中間点の極性
の排他的論理和の結果が「1」、「0」の固有の値とな
るので、クロック位相検出器9から出力された位相情報
がLPF10で積分される過程において互いの信号の打
ち消し合いが発生する。したがって、送信変調波に直交
誤差成分が存在する場合、サンプリングクロックの位相
を検出可能な信号は、図7の実線で表される軌跡のデー
タのみとなり、クロック位相検出の利得が低減するとい
う問題がある。
FIG. 7 shows the effect of the clock phase detector 9 when the clock phase is detected from such a signal waveform whose degree of convergence is deteriorated. FIG. 7 shows a state in which there is no delay in the phase of the sampling clock. The reference numerals shown in FIG. 7 are the same as those in FIG. Since the convergence point of the signal A and the signal B deteriorates, the signal B
The case where the polarity of the intermediate point of the signal A and the signal A has a unique value of "1" or "0" is shown by the dotted locus in FIG. In the case of this dotted line, the result of the exclusive OR of the polarities of the signal B and the polarities of the intermediate points of the signals B and A becomes the unique values of "1" and "0", and therefore the clock phase detector 9 outputs them. In the process of integrating the phase information by the LPF 10, mutual signals cancel each other out. Therefore, when a quadrature error component is present in the transmitted modulated wave, the signal capable of detecting the phase of the sampling clock is only the data of the locus represented by the solid line in FIG. 7, and the problem of reducing the gain of clock phase detection occurs. is there.

【0023】そこで、本発明では、受信装置が定常状
態、すなわちフレーム同期が確立していることをアラー
ム信号が示している場合、直交制御回路5から出力され
たI,Q2系列の復調信号を選択回路8に選択させて、
この信号をクロック位相検出器9に入力させる。これに
より、直交誤差成分が除去された信号をクロック位相検
出器9へ入力することができ、クロック位相検出の利得
低下を抑圧することができる。
Therefore, in the present invention, when the receiving device is in the steady state, that is, when the alarm signal indicates that the frame synchronization is established, the I and Q2 demodulated signals output from the orthogonal control circuit 5 are selected. Let the circuit 8 choose
This signal is input to the clock phase detector 9. As a result, the signal from which the quadrature error component has been removed can be input to the clock phase detector 9, and the decrease in the gain of clock phase detection can be suppressed.

【0024】また、受信装置が同期引き込み過程に有る
場合、受信装置は速やかなクロック同期の確立を求めら
れる。そこで、フレーム同期の引き込み過程にあること
をアラーム信号が示している場合、直交制御回路5を通
る前の信号、すなわちEPS3から出力されたI,Q2
系列の信号を選択回路8に選択させて、この信号をクロ
ック位相検出器9に入力させる。これにより、クロック
同期の引き込み過程での直交制御回路5の不安定な動作
や直交制御回路5の遅延時間をクロック同期の制御ルー
プ(ADC1、ROF2、EPS3、選択回路8、クロ
ック位相検出器9、LPF10及び電圧制御発振器1
1)内から除去することができ、クロック制御を安定化
し、かつ制御ループのループ内遅延時間を最小とするこ
とが可能であり、速やかなクロック位相同期の確立がで
きるという効果がある。
When the receiving device is in the process of pulling in the synchronization, the receiving device is required to promptly establish the clock synchronization. Therefore, when the alarm signal indicates that it is in the process of pulling in the frame synchronization, the signal before passing through the orthogonal control circuit 5, that is, I, Q2 output from the EPS 3
A series signal is selected by the selection circuit 8 and this signal is input to the clock phase detector 9. As a result, the unstable operation of the orthogonal control circuit 5 in the process of pulling in the clock synchronization and the delay time of the orthogonal control circuit 5 are controlled by the clock synchronization control loop (ADC1, ROF2, EPS3, selection circuit 8, clock phase detector 9, LPF 10 and voltage controlled oscillator 1
1) can be eliminated, the clock control can be stabilized, the in-loop delay time of the control loop can be minimized, and the clock phase synchronization can be quickly established.

【0025】なお、本実施の形態では、アラーム信号の
1例として、フレーム同期が確立しているかどうかを示
す信号を用いたが、復調装置の誤りが増大して任意のエ
ラーレートを超えた場合に発せられる信号を用いてもよ
い。
In this embodiment, a signal indicating whether frame synchronization is established is used as an example of the alarm signal. However, when the error of the demodulator increases and the error rate exceeds an arbitrary error rate. Alternatively, a signal emitted to the computer may be used.

【0026】[実施の形態の2]次に、本発明の他の本
実施の形態として、多値QAM(Quadrature Amplitude
Modulation )への応用を説明する。本発明は、QPS
Kだけでなく、多値QAMにも適用することができる。
多値QAMに適用する場合も、図1に示す復調装置の構
成、図4で説明したクロック位相検出器9の動作は実施
の形態の1と同じである。
[Second Embodiment] Next, as another embodiment of the present invention, a multivalued QAM (Quadrature Amplitude) will be described.
Application to Modulation) is explained. The present invention is based on QPS
Not only K but also multi-level QAM can be applied.
Also when applied to multi-level QAM, the configuration of the demodulation device shown in FIG. 1 and the operation of the clock phase detector 9 described in FIG. 4 are the same as in the first embodiment.

【0027】実施の形態の1では、QPSKの場合を想
定して、I,Qの各々を2値で図示し説明したが、多値
QAMの場合には、I,Q信号点を2次元で表した図5
や、I,Q信号点を1次元で表した図6、図7におい
て、それぞれサンプルデータをm2QAM (mは、2,
4,8,16)の信号点へ拡張して考えれば良い。すな
わち、28QAM =64QAMの場合、I,Qそれぞれ
の信号点を2個から8個へ拡張すれば良い。
In the first embodiment, each of I and Q is illustrated and described in binary in the case of QPSK, but in the case of multi-level QAM, I and Q signal points are two-dimensional. Figure 5 represented
In FIGS. 6 and 7, which represent the I and Q signal points one-dimensionally, the sample data is m 2 QAM (m is 2,
4, 8 and 16) may be expanded to be considered. That is, in the case of 2 8 QAM = 64 QAM, the number of I and Q signal points may be expanded from 2 to 8.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、受信装置が同期確立状
態にあり安定状態にある場合、選択手段は、直交誤差補
正手段から出力された互いに直交する2つの復調信号を
選択して出力することにより、クロック位相検出手段の
入力信号を直交誤差補正手段の出力から得ることになる
ので、送信変調装置の不完全性から生じる直交誤差の影
響を除去して、クロック位相検出の利得を最適とするこ
とができ、再生サンプリングクロックのジッタを抑圧す
ることが可能となり、伝搬路にフェージング等が発生し
復調装置のクロック同期の保持が厳しい状況下において
も安定したクロック同期を実現できるという効果が得ら
れる。また、受信装置が同期引き込み過程にあり不安定
状態にある場合、選択手段は、無限移相手段から出力さ
れた互いに直交する2つの復調信号を選択して出力する
ことにより、クロック位相検出手段の入力信号を直交誤
差補正手段を通らない信号から得ることになるので、ク
ロック制御ループ内の遅延時間を最小とし、かつ直交誤
差補正手段が安定化するまでの不安定動作を回避するこ
とで速やかなクロック同期を実現することができる。
According to the present invention, when the receiving device is in the synchronization established state and in the stable state, the selecting means selects and outputs two demodulated signals which are orthogonal to each other and which are output from the orthogonal error correcting means. As a result, the input signal of the clock phase detection means is obtained from the output of the quadrature error correction means, so that the influence of the quadrature error caused by the incompleteness of the transmission modulator is removed and the gain of the clock phase detection is optimized. It is possible to suppress the jitter of the reproduction sampling clock, and it is possible to achieve stable clock synchronization even in a situation where it is difficult to maintain clock synchronization of the demodulator due to fading in the propagation path. To be Further, when the receiving device is in an unstable state due to the synchronization pull-in process, the selecting means selects and outputs two demodulated signals which are orthogonal to each other and which are output from the infinite phase shifting means, thereby outputting the clock phase detecting means. Since the input signal is obtained from the signal that does not pass through the quadrature error correction means, the delay time in the clock control loop is minimized, and the unstable operation until the quadrature error correction means is stabilized can be avoided, which results in quicker operation. Clock synchronization can be realized.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態となる復調装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a demodulation device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 選択回路の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a selection circuit.

【図3】 復調信号の正規の信号点位置を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a normal signal point position of a demodulated signal.

【図4】 最適サンプリング位相を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining an optimum sampling phase.

【図5】 クロック位相検出器に入力される信号を2次
元の座標上で表した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a signal input to a clock phase detector on two-dimensional coordinates.

【図6】 図5のそれぞれの信号点を1次元で表した図
である。
6 is a diagram showing each signal point in FIG. 5 in one dimension.

【図7】 送信変調波に直交誤差成分が存在する場合に
クロック位相検出器が受ける影響を説明するための図で
ある。
FIG. 7 is a diagram for explaining the influence of the clock phase detector when a quadrature error component is present in the transmitted modulated wave.

【図8】 従来のクロック同期回路の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional clock synchronization circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アナログデジタルコンバーター、2…ロールオフフ
ィルタ、3…無限移相器、4…数値制御発振器、5…直
交制御回路、6…等化器、7…搬送波位相検出回路、8
…選択回路、9…クロック位相検出器、10…ローパス
フィルタ、11…電圧制御発振器。
1 ... Analog-digital converter, 2 ... Roll-off filter, 3 ... Infinite phase shifter, 4 ... Numerically controlled oscillator, 5 ... Quadrature control circuit, 6 ... Equalizer, 7 ... Carrier phase detection circuit, 8
... selection circuit, 9 ... clock phase detector, 10 ... low pass filter, 11 ... voltage controlled oscillator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 - 27/38 H04L 7/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04L 27/00-27/38 H04L 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 送信側で直交変調された変調信号を受信
する受信装置に設けられる復調装置であって、 変調アナログ信号をサンプリングクロックに同期してサ
ンプリングしディジタル信号に変換するA/D変換手段
と、 A/D変換手段から出力された互いに直交する2つのデ
ィジタル信号に位相回転制御を施して復調信号を得る無
限移相手段と、 無限移相手段から出力された互いに直交する2つの復調
信号から直交誤差成分を除去する直交誤差補正手段と、 受信装置が同期確立状態にある場合、前記直交誤差補正
手段から出力された互いに直交する2つの復調信号を選
択して出力し、受信装置が同期引き込み過程にある場
合、前記無限移相手段から出力された互いに直交する2
つの復調信号を選択して出力する選択手段と、 選択手段から出力された信号に基づいてサンプリングク
ロックの位相情報を検出するクロック位相検出手段と、 クロック位相検出手段によって検出されたクロック位相
情報を積分する積分手段と、 積分手段から出力された制御電圧に応じた周波数及び位
相のサンプリングクロックを前記A/D変換手段に出力
する電圧制御発振手段とを有することを特徴とする復調
装置。
1. A demodulator provided in a receiver for receiving a modulated signal subjected to quadrature modulation on a transmitting side, the A / D converting means sampling a modulated analog signal in synchronization with a sampling clock and converting the sampled digital signal into a digital signal. An infinite phase shift means for obtaining a demodulation signal by performing phase rotation control on two mutually orthogonal digital signals output from the A / D conversion means, and two mutually orthogonal demodulation signals output from the infinite phase shift means. When the quadrature error correction means for removing the quadrature error component from the receiver and the receiving device are in the synchronization established state, two demodulated signals output from the quadrature error correction device which are orthogonal to each other are selected and output, and the receiving device is synchronized. When in the pulling process, the two orthogonal signals output from the infinite phase shifting means
Selecting means for selecting and outputting two demodulated signals, clock phase detecting means for detecting phase information of the sampling clock based on the signal output from the selecting means, and integrating the clock phase information detected by the clock phase detecting means A demodulator, comprising: an integrating means for performing the above operation; and a voltage controlled oscillating means for outputting to the A / D converting means a sampling clock having a frequency and a phase corresponding to the control voltage output from the integrating means.
【請求項2】 請求項1記載の復調装置において、 前記クロック位相検出手段は、時間的に連続する第1の
サンプル値と第2のサンプル値の極性が異なる場合に、
前記第1のサンプル値の極性と第1、第2のサンプル値
の中間点の極性の排他的論理和の結果を前記サンプリン
グクロックの位相情報として出力することを特徴とする
復調装置。
2. The demodulator according to claim 1, wherein the clock phase detection means is configured such that when the first sample value and the second sample value that are temporally consecutive have different polarities,
A demodulator which outputs the result of the exclusive OR of the polarity of the first sample value and the polarity of the intermediate point between the first and second sample values as the phase information of the sampling clock.
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