JP3518429B2 - Digital PLL device and symbol synchronizer - Google Patents

Digital PLL device and symbol synchronizer

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JP3518429B2
JP3518429B2 JP19175599A JP19175599A JP3518429B2 JP 3518429 B2 JP3518429 B2 JP 3518429B2 JP 19175599 A JP19175599 A JP 19175599A JP 19175599 A JP19175599 A JP 19175599A JP 3518429 B2 JP3518429 B2 JP 3518429B2
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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、デジタル位相ロッ
クドループ(Digital Phase Lock Loop、以下、デジタ
ルPLLという)装置、および、デジタル変調された信
号を復調する際に、このデジタルPLL装置を用いてシ
ンボル同期をとるシンボル同期装置に関するものであ
る。このシンボル同期装置は、特に、無線LANシステ
ム用の周波数ホッピング受信装置に適用して好適なもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital phase locked loop (hereinafter referred to as digital PLL) device and a symbol using the digital PLL device when demodulating a digitally modulated signal. The present invention relates to a symbol synchronizer for synchronizing. This symbol synchronization device is particularly suitable for application to a frequency hopping receiver for a wireless LAN system.

【0002】[0002]

【従来の技術】スペクトル拡散(SS:Spread Spectru
m)通信の一システムとして、周波数ホッピングシステ
ム(Frequency Hopping、以下、FHシステムという)
がある。また、このFHシステムと、直接拡散(Direct
Sequence、以下、DSシステムという)とを組み合わ
せたDS/FHハイブリッドシステムもある。図13
は、従来のFHシステムの一例を示すブロック構成図で
ある。図中、71は符号器、72はデジタル変調器、7
3はミキサ、74はホッピングパタン発生器、75は周
波数シンセサイザ、76は高周波増幅器、77は送信ア
ンテナ、78は受信アンテナ、79は高周波増幅器、8
0はミキサ、81はホッピングパタン発生器、82は周
波数シンセサイザ、83はデジタル復調器、84は復号
器である。
2. Description of the Related Art Spread spectrum (SS)
m) A frequency hopping system (FH system) as one communication system
There is. In addition, with this FH system, direct diffusion (Direct
Sequence, hereinafter referred to as a DS system) is also a DS / FH hybrid system. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional FH system. In the figure, 71 is an encoder, 72 is a digital modulator, and 7
3 is a mixer, 74 is a hopping pattern generator, 75 is a frequency synthesizer, 76 is a high frequency amplifier, 77 is a transmitting antenna, 78 is a receiving antenna, 79 is a high frequency amplifier, 8
0 is a mixer, 81 is a hopping pattern generator, 82 is a frequency synthesizer, 83 is a digital demodulator, and 84 is a decoder.

【0003】送信側において、送信情報は、符号器71
において情報源符号化が行われ、送信データに変換され
る。その際、必要に応じて、さらに伝送に適した符号化
が行われる場合もある。この送信データは、デジタル変
調器72において中間周波数帯でデジタル変調された
後、ミキサ73において周波数シンセサイザ75の出力
信号により周波数変換される。ホッピングパタン発生器
74から出力されるホッピングパタンに応じて、周波数
シンセサイザ75が、周波数変換する周波数を時間的に
変化させることにより、送信周波数チャンネルを切り替
える。したがって、デジタル変調された信号がホッピン
グパタンに応じた周波数チャンネルで送信される。その
結果、拡散されて広い周波数帯域を有するスペクトル拡
散信号となり、高周波増幅器76により増幅されて送信
アンテナ77から送信される。
On the transmitting side, the transmission information is the encoder 71.
Source coding is performed in and converted into transmission data. At that time, encoding suitable for transmission may be performed if necessary. The transmission data is digitally modulated in the intermediate frequency band by the digital modulator 72, and then frequency-converted by the output signal of the frequency synthesizer 75 in the mixer 73. In accordance with the hopping pattern output from the hopping pattern generator 74, the frequency synthesizer 75 temporally changes the frequency to be frequency-converted to switch the transmission frequency channel. Therefore, the digitally modulated signal is transmitted on the frequency channel corresponding to the hopping pattern. As a result, a spread spectrum signal having a wide frequency band is spread, amplified by the high frequency amplifier 76, and transmitted from the transmission antenna 77.

【0004】受信側において、スペクトル拡散信号は、
受信アンテナ78により受信され、高周波増幅器79に
より増幅され、ミキサ80に入力されて逆拡散される。
ホッピングパタン発生器81は、送信側のホッピングパ
タン発生器74に同期して同じホッピングパタンを発生
し、周波数シンセサイザ82は、送信側の周波数シンセ
サイザ75が出力するのと同じ周波数の基準発振信号を
出力する。そして、送信された信号と同じ周波数チャン
ネルの信号を選択的に受信することにより、送信された
スペクトル拡散信号を逆拡散して中間周波数帯の信号に
する。逆拡散された信号は、図示を省略したバンドパス
フィルタによって、中間周波数帯において、各周波数チ
ャンネルの受信周波数帯域の信号成分を通過させてデジ
タル復調器83に入力される。デジタル復調器83にお
いては、送信側のデジタル変調器72に対応したデジタ
ル復調を行うことにより復調データが得られる。復号器
84において、送信側の符号器に対応して、この復調デ
ータに対し、情報源復号が行われて受信情報を出力す
る。その際、送信側の符号器に対応して、伝送のための
復号が行われる場合もある。
On the receiving side, the spread spectrum signal is
The signal is received by the receiving antenna 78, amplified by the high frequency amplifier 79, input to the mixer 80, and despread.
The hopping pattern generator 81 generates the same hopping pattern in synchronization with the hopping pattern generator 74 on the transmission side, and the frequency synthesizer 82 outputs the reference oscillation signal of the same frequency as that output by the frequency synthesizer 75 on the transmission side. To do. Then, by selectively receiving a signal on the same frequency channel as the transmitted signal, the transmitted spread spectrum signal is despread to a signal in the intermediate frequency band. The despread signal is input to the digital demodulator 83 through a signal component of the reception frequency band of each frequency channel in the intermediate frequency band by a band pass filter (not shown). In the digital demodulator 83, demodulated data is obtained by performing digital demodulation corresponding to the digital modulator 72 on the transmission side. In the decoder 84, the demodulated data is subjected to information source decoding corresponding to the encoder on the transmission side, and reception information is output. In that case, decoding for transmission may be performed corresponding to the encoder on the transmission side.

【0005】現在主流のデジタル変調方法は、4相位相
シフトキーイング(Quadrature Phase Shift Keying、
以下、QPSKという)等の位相変調(Phase Shift Ke
ying、以下、PSKという),直交振幅変調(Quadratu
re Amplitude Modulation、以下、QAMという)であ
る。移動体通信において、QPSKの復調方式は、遅延
検波が主流である。しかし、同期検波は、誤り率特性が
良好なので、固定通信には主として同期検波が用いられ
る。そこで、最適な設計を考慮する場合、遅延検波、同
期検波を併用し、通信路環境に応じて切り替えられるよ
うにし、データ通信での高い通信品質を確保したい。し
かし、同期検波においては、通常、キャリア再生を行っ
てキャリア同期を確立した後にシンボル同期(ビット同
期)を行うが、FHシステムにおいては、周波数チャン
ネルが切り替わるごとに、キャリア同期、シンボル同期
(ビット同期)の確立、フレーム同期の確立、データ受
信という手順を踏まなければならなくなるため、以下に
挙げるようなFHシステム特有の問題が発生する。
Currently, the most popular digital modulation method is Quadrature Phase Shift Keying,
Hereinafter, phase modulation (Phase Shift Ke) such as QPSK
ying, hereinafter referred to as PSK), quadrature amplitude modulation (Quadratu
re Amplitude Modulation (hereinafter referred to as QAM)). In mobile communication, the QPSK demodulation method is mainly differential detection. However, since the synchronous detection has a good error rate characteristic, the synchronous detection is mainly used for fixed communication. Therefore, in consideration of the optimum design, it is desired to use differential detection and synchronous detection together so that they can be switched according to the communication path environment, and to secure high communication quality in data communication. However, in synchronous detection, normally, carrier reproduction is performed to establish carrier synchronization, and then symbol synchronization (bit synchronization) is performed. In the FH system, however, carrier synchronization and symbol synchronization (bit synchronization) are performed each time the frequency channel is switched. ) Is established, frame synchronization is established, and data is received. Therefore, the following problems specific to the FH system occur.

【0006】図14は、FHシステムにおけるキャリア
の周波数変化を示す説明図である。図15は、FHシス
テムにおける周波数ホッピング期間において送出される
送信フレームの開始部分の説明図である。図14におい
て、送信側の周波数変換(拡散)により、デジタル変調
された信号のキャリアは、周波数f1から現在の周波数
2に連続して変化して行き、ある程度の時間を経過し
て目的の周波数f2の近傍に収まる。しかし、一般的
に、周波数変換にはPLLを用いているため、周波数f
2の近傍になっても、キャリアの周波数は、目的とする
周波数f2の近傍を振動しながら収束して行く。さら
に、受信側においても、周波数変換にPLLを用いてい
るため、周波数変換(逆拡散)により中間周波数帯に変
換された信号のキャリアは、同様に中間周波数の近傍を
振動しながら収束して行くことになる。この振動してい
る期間をセトリング期間という。このセトリング期間中
に送信フレームの受信が開始される。フレームフォーマ
ットは、一例として、最初に、図15に示すシンボル同
期用プリアンブルから始まり、フレーム同期信号、情報
データと続く。同期検波においては、シンボル同期用プ
リアンブル期間中において、キャリア同期回路が位相ロ
ック動作を行い、キャリアの複製を作成する。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing changes in carrier frequency in the FH system. FIG. 15 is an explanatory diagram of a start portion of a transmission frame transmitted in the frequency hopping period in the FH system. In FIG. 14, the carrier of the digitally modulated signal is continuously changed from the frequency f 1 to the current frequency f 2 by frequency conversion (spreading) on the transmission side, and after a certain amount of time, the target It falls within the vicinity of the frequency f 2 . However, since a PLL is generally used for frequency conversion, the frequency f
Even when the frequency becomes close to 2 , the carrier frequency converges while vibrating near the target frequency f 2 . Further, since the PLL is also used for frequency conversion on the receiving side, the carrier of the signal converted to the intermediate frequency band by frequency conversion (despreading) similarly converges while vibrating near the intermediate frequency. It will be. This period of vibration is called the settling period. Reception of a transmission frame is started during this settling period. As an example, the frame format first starts from the symbol synchronization preamble shown in FIG. 15, and is followed by a frame synchronization signal and information data. In synchronous detection, the carrier synchronization circuit performs a phase lock operation during the symbol synchronization preamble period to create a carrier copy.

【0007】キャリア同期回路として、従来のコスタス
ループを用いたものでは、シンボル同期用プリアンブル
に基づいて復調されたベースバンド信号I,Qを演算
し、デジタル変調された信号からキャリアに対する位相
誤差を出力する。この位相誤差をループフィルタにより
平滑し、基準周波数発振器の発振周波数をキャリアの周
波数に追従するように制御する。
In the conventional Costas loop as the carrier synchronizing circuit, the demodulated baseband signals I and Q are calculated based on the symbol synchronizing preamble, and the phase error with respect to the carrier is output from the digitally modulated signal. To do. This phase error is smoothed by a loop filter, and the oscillation frequency of the reference frequency oscillator is controlled so as to follow the carrier frequency.

【0008】しかし、ループフィルタの応答が遅いこと
から、キャリア同期完了までに時間がかかるため、フレ
ームのシンボル同期用プリアンブルを長くする必要があ
る。さらに、このキャリア同期完了時点から、クロック
信号を出力するためのシンボル同期動作を行う必要があ
る。その結果、1フレームの時間が短いと、プリアンブ
ル長がフレーム長の多くを占め、データを送信する時間
の割合が小さくなり、スループットが悪くなるという問
題がある。スループットを向上させるため、シンボル同
期用プリアンブルを短くすることが必要になる。したが
って、キャリア同期(キャリア位相追従)をしなくても
シンボル同期が可能とすることが望まれる。そのために
は、このシンボル同期のために、簡便で安定した同期捕
捉が可能なデジタルPLL装置を必要とする。このよう
なデジタルPLL装置であれば、一般の同期信号に同期
させるデジタルPLL装置としても有用である。
However, since the response of the loop filter is slow, it takes time to complete the carrier synchronization, so that it is necessary to lengthen the symbol synchronization preamble. Furthermore, it is necessary to perform a symbol synchronization operation for outputting a clock signal from the time when this carrier synchronization is completed. As a result, if the time of one frame is short, the preamble length occupies most of the frame length, the ratio of the time for transmitting data becomes small, and there is a problem that the throughput deteriorates. In order to improve the throughput, it is necessary to shorten the symbol synchronization preamble. Therefore, it is desired to enable symbol synchronization without performing carrier synchronization (carrier phase tracking). Therefore, for this symbol synchronization, a digital PLL device capable of simple and stable synchronization acquisition is required. Such a digital PLL device is also useful as a digital PLL device that synchronizes with a general synchronization signal.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、簡便で安定した
同期を可能とするデジタルPLL装置、および、このデ
ジタルPLL装置を用いたシンボル同期装置を提供する
ことを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a digital PLL device that enables simple and stable synchronization, and a symbol using this digital PLL device. It is an object of the present invention to provide a synchronization device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号の周
期に同期したクロック信号を出力するデジタルPLL装
置であって、相関出力手段、周期信号発生手段、位相誤
差判定手段、および、誤差補正手段を有し、前記相関出
力手段は、入力信号と基準位相データとの相関をとるこ
とにより相関信号を出力し、前記周期信号発生手段は、
周期制御可能な周期信号を発生するとともに、該周期信
号もしくは前記周期信号に基づく信号を前記クロック信
号として出力し、前記位相誤差判定手段は、前記周期信
号の所定位相タイミングにおいて、前記相関信号のレベ
ルを検出することにより、入力信号と前記周期信号との
位相誤差を判定し、前記誤差補正手段は、前記位相誤差
に応じて前記周期信号の周期を制御するものである。し
たがって、前記相関出力手段の積分動作により入力信号
の擾乱の影響を受けにくいため、デジタル位相ロックド
ループ装置の動作が安定する。
The present invention is a digital PLL device for outputting a clock signal synchronized with the cycle of an input signal, the correlation output means, the periodic signal generating means, the phase error determining means, and the error correction. Means, the correlation output means outputs a correlation signal by taking a correlation between the input signal and the reference phase data, the periodic signal generating means,
A periodic signal capable of periodic control is generated, and the periodic signal or a signal based on the periodic signal is output as the clock signal, and the phase error determination means determines the level of the correlation signal at a predetermined phase timing of the periodic signal. Is detected to determine the phase error between the input signal and the periodic signal, and the error correction means controls the period of the periodic signal according to the phase error. Therefore, since the integration operation of the correlation output means is less susceptible to the influence of the disturbance of the input signal, the operation of the digital phase locked loop device is stabilized.

【0011】本発明は、さらに、前記相関出力手段は、
前記入力信号を2値化した信号をシフト手段に順次入力
し、前記シフト手段の各タップ出力と2値化された前記
基準位相データ列との一致不一致を判定し、前記判定出
力の加算値を順次出力するものである。したがって、簡
単な構成で相関値を出力することができる。
According to the present invention, the correlation output means further comprises:
A signal obtained by binarizing the input signal is sequentially input to the shift means, and it is determined whether or not each tap output of the shift means and the binarized reference phase data string match, and the added value of the determination output is calculated. It is to output sequentially. Therefore, the correlation value can be output with a simple configuration.

【0012】本発明は、さらにまた、前記位相誤差判定
手段は、前記周期信号の前記所定位相タイミング、およ
び、前記所定位相タイミングの前後のタイミングにおい
て、前記相関信号のレベルを検出することにより前記位
相誤差を判定するものであり、同期判定手段を有し、該
同期判定手段は、前記同期信号の1または複数周期にわ
たって、前記所定位相タイミングにおける前記位相誤差
が小さいことを判定し、かつ、その後、前記同期信号の
1または複数周期にわたって、前記所定位相タイミング
および前記前後の位相タイミングにおける前記位相誤差
の少なくとも1つが小さいことを判定したときに、前記
クロック信号を外部に出力開始するものである。したが
って、位相ジッタの影響を受けにくい同期判定ができ
る。
In the present invention, the phase error determining means may detect the phase of the correlation signal by detecting the level of the correlation signal at the predetermined phase timing of the periodic signal and timings before and after the predetermined phase timing. It is for determining an error, and has a synchronization determination means, wherein the synchronization determination means determines that the phase error at the predetermined phase timing is small over one or more cycles of the synchronization signal, and thereafter, When it is determined that at least one of the phase errors in the predetermined phase timing and the preceding and following phase timings is small over one or more cycles of the synchronization signal, the clock signal is started to be output to the outside. Therefore, it is possible to perform the synchronization determination that is not easily affected by the phase jitter.

【0013】本発明は、デジタル変調された信号のシン
ボル同期信号にてキャリアに対する位相回転方向がシン
ボルごとに反転する同期信号を受信し、前記デジタル変
調された信号のシンボルに同期するクロック信号を発生
するシンボル同期装置であって、キャリア同期手段、位
相角出力手段、および、デジタルPLL装置を有し、前
記キャリア同期手段は、前記同期信号に基づいて前記キ
ャリアの周波数に追従する基準周波数信号を出力し、前
記位相角出力手段は、前記基準周波数信号に対する前記
デジタル変調された信号のIQ平面位相角を表す位相角
信号を出力し、前記デジタルPLL装置は、上述した種
々の形態を有するデジタルPLL装置である。したがっ
て、前記位相検出手段の積分動作により入力信号の擾乱
の影響を受けにくいため、シンボル同期装置の動作が安
定する。
According to the present invention, a symbol synchronizing signal of a digitally modulated signal receives a synchronizing signal whose phase rotation direction with respect to a carrier is inverted for each symbol, and generates a clock signal synchronizing with the symbol of the digitally modulated signal. A symbol synchronization device having a carrier synchronization means, a phase angle output means, and a digital PLL device, wherein the carrier synchronization means outputs a reference frequency signal that follows the frequency of the carrier based on the synchronization signal. Then, the phase angle output means outputs a phase angle signal representing an IQ plane phase angle of the digitally modulated signal with respect to the reference frequency signal, and the digital PLL device has a digital PLL device having various forms described above. Is. Therefore, since the integration operation of the phase detecting means is less susceptible to the disturbance of the input signal, the operation of the symbol synchronizer becomes stable.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のシンボル同期装
置の実施の一形態を説明するためのデジタル復調器のブ
ロック構成図である。図中、1は基準周波数発振器、2
は90゜移相器、3,4は復調乗算器、5,6はローパ
スフィルタ、7はA/D変換器、8はIQ位相角算出
部、9はシンボル同期部、10は微分出力部、11は1
サンプリングクロック遅延部、12は引算器、13は2
値化部、14はデジタルPLL(DPLL)部、15は
位相角判定部である。QPSK復調を前提にして説明す
るが、キャリア同期、シンボル同期に関してはQAM復
調を行う場合でも同様である。図2は、シンボル同期用
プリアンブル受信時における、図1のブロック構成の動
作説明図である。数値データを波形として表現してい
る。図16は、シンボル同期用プリアンブルの一例を示
す説明図である。一例として、4相位相変調(QPS
K)の場合をIQ位相平面座標上に示す。シンボル同期
用プリアンブルは、無線設備技術基準により、繰り返し
信号として規定されている。QPSKにおいては、IQ
位相平面 で+90°回転と−90°回転との2状態に
割り当てる。
1 is a block diagram of a digital demodulator for explaining an embodiment of a symbol synchronization apparatus of the present invention. In the figure, 1 is a reference frequency oscillator, 2
Is a 90 ° phase shifter, 3 and 4 are demodulation multipliers, 5 and 6 are low-pass filters, 7 is an A / D converter, 8 is an IQ phase angle calculation unit, 9 is a symbol synchronization unit, 10 is a differential output unit, 11 is 1
Sampling clock delay unit, 12 is a subtractor, 13 is 2
A digitization unit, 14 is a digital PLL (DPLL) unit, and 15 is a phase angle determination unit. Although description will be made on the premise of QPSK demodulation, the same applies to carrier synchronization and symbol synchronization when QAM demodulation is performed. FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the block configuration of FIG. 1 at the time of receiving the symbol synchronization preamble. Numerical data is expressed as a waveform. FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of the symbol synchronization preamble. As an example, four-phase phase modulation (QPS
The case of K) is shown on the IQ phase plane coordinates. The symbol synchronization preamble is defined as a repetitive signal by the radio equipment technical standard. In QPSK, IQ
It is assigned to two states of + 90 ° rotation and −90 ° rotation in the phase plane.

【0015】図1において、中間周波数帯に周波数変換
された受信信号は、基準周波数発振器1が出力する基準
周波数信号によって、復調乗算器3,4で平衡復調さ
れ、ローパスフィルタ5,6を通してベースバンド信号
I,Qとなる。A/D変換器7においては、各ベースバ
ンド信号I,Qを、サンプリング信号のタイミングで数
値データに変換する。サンプリング信号は、1シンボル
(ベースバンド信号I,Qとしてみれば1ビット)の単
位期間当たり、複数回、例えば、16回発生するように
設定されている。IQ位相角算出部8においては、A/
D変換器7の出力する数値データを入力し、基準周波数
信号に対する、デジタル変調された信号の位相角を弁別
する。具体的には、三角関数演算あるいはルックアップ
テーブルを参照して行う。
In FIG. 1, the received signal frequency-converted into the intermediate frequency band is balanced and demodulated by the demodulation multipliers 3 and 4 by the reference frequency signal output from the reference frequency oscillator 1 and passed through the low pass filters 5 and 6 to the base band. The signals become I and Q. The A / D converter 7 converts each baseband signal I, Q into numerical data at the timing of the sampling signal. The sampling signal is set to be generated a plurality of times, for example, 16 times per unit period of 1 symbol (1 bit when viewed as the baseband signals I and Q). In the IQ phase angle calculation unit 8, A /
Numerical data output from the D converter 7 is input to discriminate the phase angle of the digitally modulated signal with respect to the reference frequency signal. Specifically, it is performed by referring to a trigonometric function operation or a lookup table.

【0016】シンボル同期部9は、この位相角を入力
し、シンボル信号点でキャリアに対するシンボル位相回
転方向が反転するシンボル同期用プリアンブル信号を検
出し、このシンボル同期用プリアンブル信号に同期した
シンボル同期パルス(クロック信号)を生成し、これ
を、位相角判定部15に出力する。位相角判定部15
おいては、シンボル同期パルスを判定タイミングとし
て、IQ位相角算出部8から出力された位相角を判定す
ることによって復調データを出力する。シンボル同期部
9において、1サンプリングクロック遅延部11および
引算器12からなる微分出力部10の出力は、位相角微
分信号となって2値化部13において2値化され、デジ
タルPLL部14に入力される。デジタルPLL部14
は、2値化された位相角微分信号に同期してシンボル同
期パルス(クロック信号)を出力する。
The symbol synchronization unit 9 receives this phase angle, detects a symbol synchronization preamble signal in which the symbol phase rotation direction with respect to the carrier is inverted at the symbol signal point, and a symbol synchronization pulse synchronized with this symbol synchronization preamble signal. (Clock signal) is generated and output to the phase angle determination unit 15 . The phase angle determination unit 15 outputs demodulated data by determining the phase angle output from the IQ phase angle calculation unit 8 with the symbol synchronization pulse as the determination timing. In the symbol synchronization unit 9, the output of the differential output unit 10 including the 1-sampling clock delay unit 11 and the subtractor 12 becomes a phase angle differential signal, which is binarized in the binarization unit 13 and is output to the digital PLL unit 14. Is entered. Digital PLL unit 14
Outputs a symbol synchronization pulse (clock signal) in synchronization with the binarized phase angle differential signal.

【0017】図2を参照して、図1に示したシンボル同
期部の動作を具体的に説明する。図2(a)は、シンボ
ル同期用プリアンブルを受信しているときに、IQ位相
角算出部8が出力する位相角信号を波形振幅として示し
たものである。実際には、図2(d)に示すようなサン
プリング値がデジタル化されたデータとして出力され
る。なお、図面を見やすくするために、この明細書で
は、1シンボル当たり8サンプリングクロックが発生す
るとして図示しているが、試作機では1シンボル当たり
16サンプリングクロックとしている。位相角信号に
は、正の傾きをもった部分と負の傾きをもった部分がシ
ンボルごとに繰り返し現れている。正負のピーク点は、
シンボル信号点、すなわち、シンボル区間の中心点であ
る。ベースバンド信号I,Qの各々についてみれば、ビ
ット区間の中心点である。つまりこのピークのタイミン
グでベースバンド信号I,Qをサンプリングすれば、シ
ンボル(ビット)同期がとれるため、シンボル信号点に
対応して復調データを判定することができる。
The operation of the symbol synchronization section shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2A shows the phase angle signal output from the IQ phase angle calculation unit 8 as the waveform amplitude when receiving the symbol synchronization preamble. Actually, the sampling value as shown in FIG. 2D is output as digitized data. Note that, in order to make the drawings easy to see, in this specification, 8 sampling clocks are generated per symbol, but in the prototype, it is set to 16 sampling clocks per symbol. In the phase angle signal, a portion having a positive slope and a portion having a negative slope repeatedly appear for each symbol. The positive and negative peak points are
The symbol signal point, that is, the center point of the symbol section. Each of the baseband signals I and Q is the center point of the bit section. That is, if the baseband signals I and Q are sampled at the timing of this peak, symbol (bit) synchronization can be achieved, so that demodulated data can be determined corresponding to the symbol signal points.

【0018】しかし、シンボル同期をとる場合や復調デ
ータを判定する場合、送信側と受信側との間には、基準
周波数発振器の周波数誤差による静的な周波数ずれ(周
波数オフセット)がある。図2(a)に示すように、キ
ャリアの位相角は、周波数オフセットにより全体として
一方向にずれてゆく。加えて、基地局と移動体との間の
通信では、ドップラ効果により受信周波数がずれる。さ
らに、周波数ホッピングのセトリング期間には周波数が
揺らぐなどの問題がある。微分出力部10において、I
Q位相角算出部8から出力された位相角データは、位相
角データを1サンプリングクロック遅延部11に入力さ
れるとともに、この1サンプリングクロック遅延部11
から出力される位相角データを差し引かれる。その結
果、位相角を差分(微分)した信号が出力される。
However, there is a static frequency offset (frequency offset) between the transmitting side and the receiving side due to the frequency error of the reference frequency oscillator when symbol synchronization is performed or when demodulated data is determined. As shown in FIG. 2A, the phase angle of the carrier shifts in one direction as a whole due to the frequency offset. In addition, in communication between the base station and the mobile, the reception frequency shifts due to the Doppler effect. Further, there is a problem that the frequency fluctuates during the frequency hopping settling period. In the differential output unit 10, I
The phase angle data output from the Q phase angle calculation unit 8 is input to the 1 sampling clock delay unit 11 and the 1 sampling clock delay unit 11
The phase angle data output from is subtracted. As a result, a signal obtained by subtracting (differentiating) the phase angle is output.

【0019】図2(b)は、シンボル同期用プリアンブ
ルを受信中に、微分出力部10が出力する位相角微分信
号を波形振幅として示したものである。実際には、図2
(e)に示すようなサンプリング値がデジタル化された
データとして出力される。差分をとることにより、周波
数オフセットによる位相のドリフトが取り除かれる。周
波数オフセットの傾きは、直流オフセットとなるが、直
流オフセットは簡単に取り除ける。周波数オフセットに
限らず、周波数の緩やかな揺らぎも取り除ける。図2
(c)に示す2値化位相角微分信号のレベル変化タイミ
ングは、位相角の傾きの切り替わり点に対応するから、
これによりシンボル信号点を検出することができる。レ
ベル変化タイミング間の間隔は、送信されたシンボルの
周期であり、周波数の変動に影響されない。
FIG. 2 (b) shows the phase angle differential signal output from the differential output section 10 as the waveform amplitude during reception of the symbol synchronization preamble. In fact, Figure 2
The sampling value as shown in (e) is output as digitized data. By taking the difference, the phase drift due to the frequency offset is eliminated. The slope of the frequency offset becomes a DC offset, but the DC offset can be easily removed. Not only the frequency offset but also the gradual fluctuation of the frequency can be removed. Figure 2
Since the level change timing of the binarized phase angle differential signal shown in (c) corresponds to the switching point of the slope of the phase angle,
As a result, the symbol signal point can be detected. The interval between level change timings is the period of the transmitted symbols and is not affected by frequency fluctuations.

【0020】デジタルPLL部14においては、2値化
位相角微分信号を、内部で発生される周期信号と位相比
較し、その位相誤差に応じて周期信号の周期を補正する
ことにより、周期信号の位相が、2値化位相角微分信号
の位相にロックされる。連続してロック状態になると、
クロック信号を位相角判定部15に出力する。位相角判
定部15においては、IQ位相角算出部8から出力され
る位相角をクロック信号の所定タイミング、すなわち、
シンボル信号点タイミングで判定してデジタル復調され
たデータを出力する。
In the digital PLL unit 14, the binary phase angle differential signal is phase-compared with the internally generated periodic signal, and the period of the periodic signal is corrected according to the phase error. The phase is locked to the phase of the binarized phase angle differential signal. When locked continuously,
The clock signal is output to the phase angle determination unit 15. In the phase angle determination unit 15, the phase angle output from the IQ phase angle calculation unit 8 is set at a predetermined timing of the clock signal, that is,
The data determined by the symbol signal point timing and digitally demodulated is output.

【0021】図3は、デジタル変調された信号のキャリ
アを基準とした位相平面座標軸の移動を示す説明図であ
る。デジタル復調をするには、シンボル同期がとれてい
るだけでなく、原則として、キャリア同期がとれている
必要がある。キャリア同期(キャリア位相追従)を行わ
ないとすると、基準周波数信号を基準とした位相平面座
標上においては、キャリアを基準とした位相平面座標軸
が時間経過とともに回転する。基準周波数信号の位相平
面座標軸を[I0,Q0]とする。最初、基準周波数信号の
位相がキャリアの位相に完全一致していても、キャリア
の位相平面座標軸は、時間経過とともに、例えば、[I
1,Q1](オフセット位相角Δ1)、[I2,Q2](オフセッ
ト位相角Δ2)、・・・のように回転して行く。
FIG. 3 is an explanatory view showing the movement of the phase plane coordinate axes with reference to the carrier of the digitally modulated signal. In order to perform digital demodulation, not only symbol synchronization but also carrier synchronization must be established in principle. If carrier synchronization (carrier phase tracking) is not performed, the phase plane coordinate axis based on the carrier rotates on the phase plane coordinate based on the reference frequency signal. The phase plane coordinate axis of the reference frequency signal is [I 0 , Q 0 ]. Initially, even if the phase of the reference frequency signal exactly matches the phase of the carrier, the phase plane coordinate axis of the carrier is, for example, [I
1 , Q 1 ] (offset phase angle Δ 1 ), [I 2 , Q 2 ] (offset phase angle Δ 2 ), ...

【0022】デジタル変調された信号のシンボル信号点
は、キャリアの位相平面座標上で定義されているため、
一緒に回転する。例えば、黒丸で示されたシンボル同期
用プリアンブル信号のシンボル信号点は、基準周波数信
号の位相平面座標上で見ると、時間的に移動して行く。
ベースバンド信号I,Qは、基準周波数信号を基準にし
た位相平面座標[I0,Q0]上のI,Q成分であるため、
これをシンボル(ビット)中心の時点でサンプリングで
きただけでは、デジタル変調された信号のキャリアの位
相平面座標[I1,Q1],[I2,Q2]・・・上のI,Q成
分が得られない。しかし、位相角判定部15において
は、判定に±45゜の余裕度がある。したがって、オフ
セット位相角が±45゜の範囲を超えて回転しなければ
誤りが実質的には生じない。その結果、1同期フレーム
期間中において、位相ずれが許容範囲を超えなければ判
定誤りが生じない。図2(c)の微分信号は、この範囲
で安定であり、シンボル同期点が確立できている。
Since the symbol signal points of the digitally modulated signal are defined on the phase plane coordinates of the carrier,
Rotate together. For example, the symbol signal points of the symbol synchronization preamble signal indicated by black circles move in time when viewed on the phase plane coordinates of the reference frequency signal.
Since the baseband signals I and Q are I and Q components on the phase plane coordinates [I 0 , Q 0 ] based on the reference frequency signal,
If only this can be sampled at the time of the symbol (bit) center, I, Q on the phase plane coordinates [I 1 , Q 1 ], [I 2 , Q 2 ] ... Of the carrier of the digitally modulated signal. I can't get the ingredients. However, the phase angle determination unit 15 has a margin of ± 45 ° in the determination. Therefore, the error does not substantially occur unless the offset phase angle is rotated beyond the range of ± 45 °. As a result, a determination error does not occur unless the phase shift exceeds the allowable range during one synchronization frame period. The differential signal of FIG. 2C is stable in this range, and the symbol synchronization point can be established.

【0023】なお、キャリア位相変化に追従して復調す
ることも可能である。本出願人は、特願平10−288
316号、特願平10−288317号として、キャリ
ア位相追従装置に関する発明を出願している。概要を説
明すると、IQ位相角算出部8から出力される復調信号
の位相角を、上述したクロック信号の判定タイミングに
おいて、既知のオフセット位相角Δ1に応じた補正を行
った上でデータ判定をするとともに、オフセット位相角
のずれ量(Δ21)に応じてオフセット位相角Δ1の更
新を行う。その際、IQ位相角算出部8は、位相角が3
60゜の範囲を超えて変化する(複数回転する)ときに
は、360゜の範囲を超えて位相角の変化を連続的に追
跡する。その結果、シンボル同期に先立ってキャリア同
期をしなくても、シンボル同期がとれていれば、位相角
が±45゜の範囲を超えて回転しても、デジタル復調を
行うことができる。
It is also possible to demodulate by following the carrier phase change. The present applicant has filed Japanese Patent Application No. 10-288
Japanese Patent Application No. 316 and Japanese Patent Application No. 10-288317 have applied for an invention relating to a carrier phase tracking device. In summary, the phase angle of the demodulated signal output from the IQ phase angle calculator 8 is corrected according to the known offset phase angle Δ 1 at the above-described clock signal determination timing, and then the data determination is performed. At the same time, the offset phase angle Δ 1 is updated according to the offset phase angle shift amount (Δ 2 −Δ 1 ). At that time, the IQ phase angle calculation unit 8 determines that the phase angle is 3
When changing over a range of 60 ° (multiple rotations), the change of the phase angle is continuously tracked over a range of 360 °. As a result, even if carrier synchronization is not performed prior to symbol synchronization, if symbol synchronization is achieved, digital demodulation can be performed even if the phase angle rotates beyond the range of ± 45 °.

【0024】再び、図1に戻って、シンボル同期部9に
ついて説明する。上述した微分操作により、周波数オフ
セット等による位相変動がキャンセルされたクロック信
号を得ることができる。しかしながら、シンボル変化点
の抽出に微分操作が入ったため、雑音、マルチパスフェ
ージング、遅延スプレッドなどによる位相角の擾乱に、
敏感に反応するので、動作が不安定になるおそれがあ
る。この問題を、まず、デジタルPLL部14におい
て、2値化位相角微分出力をヒストグラム回路を用いて
前処理する場合について説明する。
Returning to FIG. 1 again, the symbol synchronization section 9 will be described. By the above-described differentiation operation, it is possible to obtain the clock signal in which the phase fluctuation due to the frequency offset or the like is canceled. However, since the differential operation is included in the extraction of the symbol change points, the disturbance of the phase angle due to noise, multipath fading, delay spread, etc.
Since it reacts sensitively, there is a risk of unstable operation. This problem will be described first in the case where the digital PLL unit 14 preprocesses the binarized phase angle differential output using a histogram circuit.

【0025】図4は、ヒストグラム回路のブロック構成
図である。図中、21-1〜21-16は、シフトレジスタ、22-
1〜22-16は加算器、23はシフトレジスタ群シフト制御
部、24はヒストグラムデータセレクタである。図5
は、図4に示したヒストグラム回路に入力されるサンプ
リング信号の説明図である。シンボル同期用プリアンブ
ル信号は、図1に示した微分出力部10、2値化部13
を経て、2値化位相角微分信号となる。
FIG. 4 is a block diagram of the histogram circuit. In the figure, 21-1 to 21-16 are shift registers, 22-
1 to 22-16 are adders, 23 is a shift register group shift controller, and 24 is a histogram data selector. Figure 5
FIG. 5 is an explanatory diagram of a sampling signal input to the histogram circuit shown in FIG. The symbol synchronization preamble signal is a differential output unit 10 and a binarization unit 13 shown in FIG.
And becomes a binarized phase angle differential signal.

【0026】2値化位相角微信号を波形で表現すると、
2シンボル長で1周期となる。この2値化位相角微分信
号の差分をとれば、シンボル変化点(シンボル信号点)
を示す信号が得られる。この変化点信号がシフトレジス
タ群21-1〜21-16に入力される。サンプリングクロック
は、1シンボル長当たり所定数となる周期に定められて
いるが、1シンボル長当たり16個として図示してい
る。この1シンボル長内のサンプリングクロックを、そ
のサンプリングポイントに応じて、(1)〜(16)の丸数字
を付して説明する。
If the binary phase angle fine signal is represented by a waveform,
One cycle has a length of 2 symbols. If the difference between these binary phase angle differential signals is taken, the symbol change point (symbol signal point)
Is obtained. This change point signal is input to the shift register groups 21-1 to 21-16. The sampling clocks are set to have a predetermined number of cycles per 1 symbol length, but are shown as 16 per 1 symbol length. The sampling clocks within this one symbol length will be described with circled numbers (1) to (16) according to their sampling points.

【0027】図4において、シンボル変化点信号は、サ
ンプリングポイントに応じて、それぞれに対応する番号
のシフトレジスタ21-1〜21-16に振り分けられた上で、
入力される。また、シフトレジスタ群シフト制御部23
により、各シフトレジスタ21-1〜21-16内を、1シンボ
ル長に1回の割合でシフトされる。シフトレジスタ群に
は、シンボル変化点信号が複数周期、図示の例では16
周期にわたって蓄積される。各シフトレジスタ21-1〜21
-16において、各タップの出力は、加算器22-1〜22-16に
より加算されて、ヒストグラムデータセレクタ24に出
力される。ヒストグラムデータセレクタ24は、複数周
期(複数シンボル)にわたるサンプリングポイントごと
のシンボル変化点のヒストグラムをとることによって、
統計的に最も確からしいシンボル変化点を選択する。選
択されたシンボル変化点は、内部発振器の位相を制御す
るのに用いられる。
In FIG. 4, the symbol change point signals are distributed to the shift registers 21-1 to 21-16 of the numbers corresponding to the sampling points, and then,
Is entered. In addition, the shift register group shift control unit 23
By this, the shift registers 21-1 to 21-16 are shifted once per one symbol length. In the shift register group, the symbol change point signal has a plurality of periods, 16 symbols in the illustrated example.
Accumulated over a cycle. Each shift register 21-1 ~ 21
-16, the outputs of the taps are added by the adders 22-1 to 22-16 and output to the histogram data selector 24. The histogram data selector 24 obtains a histogram of symbol change points for each sampling point over a plurality of cycles (a plurality of symbols),
Select the statistically most probable symbol change point. The selected symbol change point is used to control the phase of the internal oscillator.

【0028】図6は、シンボル変化点のヒストグラムを
説明するための模式的説明図である。サンプルポイント
(1)〜(16)ごとに、シンボル変化点の出現頻度を示して
いる。図示の例では、シンボル同期用プリアンブルのシ
ンボル変化点が、サンプリングポイント(1)にあること
が推定される。しかし、上述した擾乱により、偽のシン
ボル変化点がヒストグラムに現れることになり、単に出
現頻度が最も大きなサンプリングポイントをシンボル変
化点と推定すると、シンボル同期が不正確になるか、場
合によっては同期検出不能に陥るおそれもある。
FIG. 6 is a schematic explanatory view for explaining a histogram of symbol change points. Sample points
The appearance frequency of the symbol change point is shown for each of (1) to (16). In the illustrated example, it is estimated that the symbol change point of the symbol synchronization preamble is at the sampling point (1). However, due to the above-mentioned disturbance, false symbol change points will appear in the histogram, and if the sampling point with the highest appearance frequency is simply estimated as the symbol change point, the symbol synchronization becomes inaccurate or, in some cases, synchronization detection is performed. There is also the danger of becoming impossible.

【0029】図7は、図1に示したデジタルPLL部1
4の第1の例を示すブロック構成図である。図中、31
は相関出力部、32はラッチ、33はVSCO(Variab
le Step controlled Oscillator)、34は誤差補正
部、35は同期判定部である。VSCO33は、入力情
報に応じて発振周期の位相をステップ的に制御可能なデ
ジタル発振器である。図8は、図7に示した相関出力部
の一例を示すブロック構成図である。図中、41はシフ
トレジスタ、42は排他的論理和(EXOR)、43は
加算器である。このデジタルPLL部は、相関出力部3
1が積分要素となるので、微分出力を入力した場合で
も、簡便で安定したシンボル同期を可能とする。
FIG. 7 shows the digital PLL unit 1 shown in FIG.
4 is a block diagram showing a first example of No. 4 of FIG. 31 in the figure
Is a correlation output unit, 32 is a latch, 33 is a VSCO (Variab
le Step controlled Oscillator), 34 is an error correction unit, and 35 is a synchronization determination unit. The VSCO 33 is a digital oscillator capable of stepwise controlling the phase of the oscillation cycle according to input information. FIG. 8 is a block configuration diagram showing an example of the correlation output unit shown in FIG. 7. In the figure, 41 is a shift register, 42 is an exclusive OR (EXOR), and 43 is an adder. This digital PLL unit includes a correlation output unit 3
Since 1 is an integral element, simple and stable symbol synchronization is possible even when a differential output is input.

【0030】2値化位相角微分信号は相関出力部31に
順次入力される。後述するように、2値化位相角微分信
号と、設定された基準位相ビット列(基準位相信号)と
の相関が検出されて、相関信号が出力される。VSCO
33は、1周期の開始位相をステップ的に制御可能な少
なくとも1つの周期信号を発生する。上述した相関信号
は、ラッチ32において、この周期信号の立ち上がりタ
イミングでラッチされる。同時に、位相角判定のための
シンボル信号点タイミングを得るために、この周期信号
に位相同期した信号を発生し、これをクロック信号とし
て出力する。なお、周期信号自体がクロック信号となる
場合もある。ラッチ32の出力は、誤差補正部34に入
力され、誤差補正部34は、シンボル同期用プリアンブ
ルとVSCO33の周期信号との位相誤差に応じた周期
制御信号をVSCO33に出力し、周期信号の次の周期
の開始位相(例えば、立ち上がりタイミング)を制御す
る。同時に、誤差補正部34は、誤差状態を同期判定部
35に出力する。同期判定部35は、誤差状態に応じて
同期確立を判定して、VSCO33が出力する、上述し
た周期信号に位相同期した信号をクロック信号として出
力開始する。
The binarized phase angle differential signal is sequentially input to the correlation output unit 31. As described later, the correlation between the binarized phase angle differential signal and the set reference phase bit string (reference phase signal) is detected, and the correlation signal is output. VSCO
33 generates at least one periodic signal capable of stepwise controlling the start phase of one period. The above-mentioned correlation signal is latched in the latch 32 at the rising timing of this periodic signal. At the same time, in order to obtain the symbol signal point timing for the phase angle determination, a signal phase-synchronized with this periodic signal is generated and output as a clock signal. The periodic signal itself may be the clock signal. The output of the latch 32 is input to the error correction unit 34, and the error correction unit 34 outputs to the VSCO 33 a period control signal corresponding to the phase error between the symbol synchronization preamble and the period signal of the VSCO 33, and the next signal of the period signal is output. The start phase of the cycle (for example, the rising timing) is controlled. At the same time, the error correction unit 34 outputs the error state to the synchronization determination unit 35. The synchronization determination unit 35 determines the establishment of synchronization according to the error state, and starts output of a signal output from the VSCO 33 and phase-synchronized with the above-described periodic signal as a clock signal.

【0031】図8を参照して相関出力部を説明する。2
値化位相角微分信号は、1シンボル長当たり所定数、図
示の例では8個のサンプリングクロックにより、シフト
レジスタ41に順次入力される。図示の例では、シフト
レジスタ41は、1周期2シンボル長分の2値データを
蓄積するタップ数に設定されている。シフトレジスタ4
1のタップ出力は、それぞれ排他的論理和42におい
て、基準位相を示すビット列との一致不一致の相関が判
定され、加算器43において一致した数が加算される。
加算器43は、2値化位相角微分信号と基準位相との位
相関係を示す相関信号を出力する。
The correlation output unit will be described with reference to FIG. Two
The binarized phase angle differential signal is sequentially input to the shift register 41 by a predetermined number of sampling clocks per symbol length, that is, eight sampling clocks in the illustrated example. In the illustrated example, the shift register 41 is set to the number of taps for accumulating binary data for one cycle and two symbol lengths. Shift register 4
The tap outputs of 1 are respectively judged by the exclusive OR 42 to be correlated or non-coincident with the bit string indicating the reference phase, and the adder 43 adds the matched numbers.
The adder 43 outputs a correlation signal indicating the phase relationship between the binarized phase angle differential signal and the reference phase.

【0032】図9は、図8に示した相関出力部の動作説
明図である。図10は、図8に示した相関出力部が出力
する相関信号を示す動作説明図である。図9(a)は、
図8のシフトレジスタのタップに沿って、基準位相デー
タ{1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0}を表現したも
のである。図9(b)〜図9(f)は、図8のシフトレ
ジスタのタップに沿って、2値化位相角微分信号を表現
したものである。図9(b)〜図9(e)は、それぞ
れ、時刻t=t0〜t4における状態を表現している。図
9(f)は、図9(c)と同じ時刻t=t1において、
擾乱があった状態を表現している。
FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the correlation output unit shown in FIG. FIG. 10 is an operation explanatory diagram showing a correlation signal output from the correlation output unit shown in FIG. FIG. 9A shows
The reference phase data {1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0} is expressed along the taps of the shift register in FIG. It is a thing. FIGS. 9B to 9F show the binarized phase angle differential signal along the taps of the shift register in FIG. Figure 9 (b) ~ Figure 9 (e), respectively, representing the state at time t = t 0 ~t 4. 9 (f) shows that at the same time t = t 1 as in FIG. 9 (c),
It represents a state of disturbance.

【0033】図9(b)のとき、図8に示した排他的論
理和42の出力はいずれも0になるから、加算器43の
出力する相関信号も0となる。図9(c)のときは、1
6個の排他的論理和42の半分が1となるから、加算器
43の出力は8となる。図9(d)のときは、全ての排
他的論理和42が1となるから、加算器43の出力は1
6となる。図9(e)のときは、加算器43の出力は再
び8となる。図10に示すように、相関信号は、1周期
2シンボル長の期間において、基準位相信号を基準とし
た位相に応じて三角形状の相関信号を出力する。時刻t
=t1において、相関値は、最大値16と最小値0との
中央値8をとる。この中央値は、シフトレジスタ41の
タップ数の1/2に相当する値である。このとき、2値
化位相角微分信号は、立下りから1/4周期(1/2シ
ンボル長)経過後で、1シンボル区間の境界にある。図
8に示したシフトレジスタ41内では、図9(c)に示
される状態である。したがって、相関値が中央値8であ
る時刻に、VSCO33が出力する第1の周期信号の位
相をロックさせれば、VSCO33が発生する周期信号
を、2値化位相角微分信号として入力されたシンボル同
期用プリアンブルの周期に同期させることができる。な
お、t=t3の時刻においても、時刻t=t1の時刻と同
じ相関値が出力される。しかし、t=t1の時刻と、t
=t3のときとは、相関値出力の形状、およびまたは、
シフトレジスタ41のレジスタ値分布から容易に判別で
きるので問題ない。例えば、相関値の時間微分値を監視
して、正の期間であればt=t1の時刻であり、負の期
間であればt=t3の時刻であることがわかる。
In the case of FIG. 9B, since the outputs of the exclusive OR 42 shown in FIG. 8 are all 0, the correlation signal output from the adder 43 is also 0. In the case of FIG. 9C, 1
Since the half of the six exclusive ORs 42 becomes 1, the output of the adder 43 becomes 8. In the case of FIG. 9D, all the exclusive ORs 42 are 1, so the output of the adder 43 is 1
It becomes 6. In the case of FIG. 9E, the output of the adder 43 becomes 8 again. As shown in FIG. 10, the correlation signal outputs a triangular correlation signal in accordance with the phase with the reference phase signal as a reference in a period of one cycle and two symbols. Time t
In = t 1, the correlation values, taking the median 8 of the maximum value 16 and minimum value 0. This median value is a value corresponding to 1/2 of the number of taps of the shift register 41. At this time, the binarized phase angle differential signal is at the boundary of the 1-symbol section after 1/4 cycle (1/2 symbol length) has elapsed from the falling edge. The shift register 41 shown in FIG. 8 is in the state shown in FIG. 9C. Therefore, if the phase of the first periodic signal output by the VSCO 33 is locked at the time when the correlation value is the median value 8, the symbol input by the VSCO 33 as the binarized phase angle differential signal It can be synchronized with the period of the synchronization preamble. It should be noted that even at time t = t 3, the same correlation value as at time t = t 1 is output. However, when t = t 1 and t
= T 3 means the shape of the correlation value output, and / or
There is no problem because it can be easily discriminated from the register value distribution of the shift register 41. For example, by monitoring the time derivative of the correlation value, it can be seen that the time t = t 1 is in the positive period and the time t = t 3 is in the negative period.

【0034】相関出力部31から出力される相関信号
は、VSCO33の出力する周期信号の立ち上がりタイ
ミングでラッチされる。VSCO33が発生する周期信
号の周期が2値化位相角微分信号の周期よりも長くなれ
ば、ラッチされた相関信号のレベルが、上述した所定値
(中央値8)よりも高くなる。このとき、誤差補正部3
4はVSCO33の出力する周期信号の次の周期を短く
するように制御する。逆に、周期信号の周期が2値化位
相角微分信号の周期よりも短くなれば、ラッチされた相
関信号のレベルが、上述した所定値(中央値8)よりも
小さくなる。このとき、誤差補正部34は、VSCO3
3の出力する周期信号の次の周期を長くするように制御
する。このようにして、周期信号の周期がフィードバッ
ク制御されるとともに、周期信号の出力位相も2値化位
相角微分信号の位相に同期する。位相同期状態におい
て、1シンボル区間の中心のシンボル信号点は、2値化
位相角微分信号のレベル変化点にある。したがって、V
SCO33から、上述した周期信号から位相が1/4周
期(1/2シンボル長)ずれた信号を発生させ、これを
クロック信号として用いれば、その立下りおよび立ち上
がりがシンボル信号点となる。また、VSCO33か
ら、上述した周期信号の立ち上がりに同期して立ち上が
る1/2周期の信号を発生させ、これをクロック信号と
して用いれば、その立下りがシンボル信号点となる。な
お、上述した中央値8から外れた値を所定値としてもよ
い。相関値が、この所定値になる位相でVSCO33が
出力する周期信号の位相をロックさせる。ただし、相関
値が上下のピークを示す位相の近傍で位相をロックさせ
ることは避ける。中央値8から外れた値を所定値とする
場合、シンボル信号点のタイミングで位相角を判定でき
るように、クロック信号として出力される、上述した周
期信号に位相同期した信号の出力位相を決める必要があ
る。
The correlation signal output from the correlation output unit 31 is latched at the rising timing of the periodic signal output from the VSCO 33. When the cycle of the periodic signal generated by the VSCO 33 becomes longer than the cycle of the binarized phase angle differential signal, the level of the latched correlation signal becomes higher than the above-mentioned predetermined value (median value 8). At this time, the error correction unit 3
4 controls to shorten the next period of the periodic signal output from the VSCO 33. Conversely, if the cycle of the periodic signal becomes shorter than the cycle of the binarized phase angle differential signal, the level of the latched correlation signal becomes smaller than the above-mentioned predetermined value (median value 8). At this time, the error correction unit 34 determines that the VSCO 3
Control is performed so as to lengthen the next cycle of the cyclic signal output by No. 3. In this way, the period of the periodic signal is feedback-controlled, and the output phase of the periodic signal is also synchronized with the phase of the binarized phase angle differential signal. In the phase locked state, the symbol signal point at the center of one symbol section is at the level change point of the binarized phase angle differential signal. Therefore, V
If the SCO 33 generates a signal whose phase is shifted by 1/4 cycle (1/2 symbol length) from the above-described cyclic signal, and uses this as a clock signal, its falling edge and rising edge become symbol signal points. Further, if the VSCO 33 generates a 1/2 cycle signal that rises in synchronization with the rising edge of the periodic signal described above and uses this as a clock signal, the trailing edge becomes the symbol signal point. A value deviating from the above-mentioned median value 8 may be set as the predetermined value. The phase of the periodic signal output from the VSCO 33 is locked at the phase where the correlation value becomes the predetermined value. However, avoid locking the phase in the vicinity of the phase where the correlation value shows upper and lower peaks. When a value outside the median value of 8 is set as the predetermined value, it is necessary to determine the output phase of the signal that is output as the clock signal and is phase-synchronized with the periodic signal so that the phase angle can be determined at the timing of the symbol signal point. There is.

【0035】上述した説明では、基準位相ビット列(基
準位相信号)として、図9(a)に示した波形表現でい
えば、デューティ比50%の左半分がオール1、右半分
がオール0のビット列を用いたが、この配列を循環的に
順次ずらせたビット列であってもよい。もちろん複数周
期の基準位相ビット列を用いてもよい。また、基準位相
ビット列の周期と、入力される2値化位相角微分信号の
周期とを一致させて説明をしたが、両者の周期が大きく
異ならない限り、一致している必要はない。入力信号の
周期、および、基準位相ビット列の周期、サンプリング
クロック周期の設定によって若干ずれが生じるが、入力
信号が、図9(c)に示すような左右対称に、もしくは
ほぼ左右対称にシフトレジスタ41に蓄積された状態に
おいて、相関値は中央値またはその近傍の値になる。し
たがって、相関値が中央値またはその近傍の所定値であ
り、かつ、相関値が正の傾きを有する時刻に、VSCO
33が出力する周期信号の位相をロックさせれば、入力
信号の周期が基準位相ビット列の周期と大きく異ならな
い限り、入力信号の周期に関わらず、周期信号を入力信
号の周期および位相に同期させることができる。
In the above description, as the reference phase bit string (reference phase signal), in the waveform representation shown in FIG. 9A, the left half of the duty ratio of 50% is all 1s and the right half is all 0s. However, a bit string obtained by cyclically shifting this array may be used. Of course, a plurality of reference phase bit strings may be used. Further, although the description has been given by making the cycle of the reference phase bit string and the cycle of the input binarized phase angle differential signal coincident with each other, they do not have to coincide with each other as long as the cycles are not significantly different. Although a slight deviation occurs depending on the setting of the cycle of the input signal, the cycle of the reference phase bit string, and the sampling clock cycle, the input signal is symmetrically or substantially symmetrically as shown in FIG. 9C. In the state accumulated in, the correlation value becomes a value at or near the median value. Therefore, at the time when the correlation value is the median value or a predetermined value near the median value and the correlation value has a positive slope, the VSCO
If the phase of the periodic signal output by 33 is locked, the periodic signal is synchronized with the period and phase of the input signal regardless of the period of the input signal unless the period of the input signal is significantly different from the period of the reference phase bit string. be able to.

【0036】なお、図示の例では、2値として0,1を
用いて、ビットデータ同士の相関を検出している。しか
し、相関は他の手段によって検出することもできる。例
えば、2値として−1,1を用いれば、排他的論理和4
2の演算を乗算に置き換えることにより、同様に相関値
を出力することができる。入力される2値化位相角微分
信号に代えて、これを含む2値化前の位相角微分信号
(1サンプル値は極性を有する複数ビット)を用いても
よい。また、基準位相ビット列に代えて、これを含む基
準位相データ列(1データは極性を有する複数ビット)
を用いてもよい。上述した場合、シフトレジスタ41の
機能をメモリを制御することにより実行すれば、入力信
号がビットデータであるか否かは問題にならない。
In the illustrated example, binary values 0 and 1 are used to detect the correlation between bit data. However, the correlation can also be detected by other means. For example, if -1,1 is used as the binary value, the exclusive OR 4
By replacing the operation of 2 with multiplication, the correlation value can be output in the same manner. Instead of the input binarized phase angle differential signal, a pre-binarized phase angle differential signal including this (one sample value is a plurality of bits having polarity) may be used. Also, instead of the reference phase bit string, a reference phase data string including this (1 data is a plurality of bits having polarity)
May be used. In the case described above, if the function of the shift register 41 is executed by controlling the memory, it does not matter whether the input signal is bit data.

【0037】ここで、図7に戻って説明する。誤差補正
部34は、ラッチ32の出力を入力して、従来のPLL
のループフィルタと同様な補正演算を行って誤差データ
をVSCO33にフィードバックして、次の周期の開始
位相を制御する。このようにして図7に示したデジタル
PLL部がロックインする。同期判定部35は、2値化
位相角微分信号とVSCO33の出力する周期信号の位
相とが同期したときにロックインと判断し、この周期信
号に位相同期した信号をクロック信号として出力し、図
1に示した位相角判定部15では、このクロック信号に
よって、シンボルの中心信号点の位相角を判定する。し
かしながら、種々の原因による外乱により、偶然にロッ
クインとみなされる条件になることも考えられる。そこ
で、所定の複数シンボルにわたって、VSCO33の出
力する周期信号が同じ周期を維持した状態(誤差補正を
しない状態)でロックしているときに、同期したと判定
する。
Now, returning to FIG. 7, description will be made. The error correction unit 34 receives the output of the latch 32 and inputs the output from the conventional PLL.
The error data is fed back to the VSCO 33 by performing the same correction calculation as that of the loop filter of No. 1, and the start phase of the next cycle is controlled. In this way, the digital PLL unit shown in FIG. 7 locks in. The synchronization determination unit 35 determines lock-in when the binarized phase angle differential signal and the phase of the periodic signal output by the VSCO 33 are synchronized, and outputs a signal phase-synchronized with this periodic signal as a clock signal. The phase angle determination unit 15 shown in 1 determines the phase angle of the central signal point of the symbol based on this clock signal. However, it is conceivable that a condition may be accidentally regarded as lock-in due to disturbances caused by various causes. Therefore, when the periodic signal output from the VSCO 33 is locked in a state in which the same period is maintained (a state in which no error correction is performed) over a plurality of predetermined symbols, it is determined to be synchronized.

【0038】なお、図10において、時間t=t3の時
刻あるいはこの近傍でVSCO33の出力する周期信号
が立上ったときには、既に説明したように、相関値の傾
きが逆であることを判定できる。この逆状態のときに
は、強制的にVSCO33のル−プをキックさせ、次の
立ち上がりサンプリングタイミングから、VSCO33
の出力位相が図示通りのVSCO出力波形またはこれに
近い位相の波形になるように制御する。その結果、高速
なロックアップが可能になる。
In FIG. 10, when the periodic signal output from the VSCO 33 rises at or near time t = t 3 , it is determined that the slope of the correlation value is opposite, as already described. it can. In this reverse state, the loop of the VSCO 33 is forcibly kicked, and the VSCO 33 starts from the next rising sampling timing.
Is controlled so that the output phase of the output signal becomes a VSCO output waveform as shown or a waveform having a phase close to this. As a result, fast lockup is possible.

【0039】ここで問題となるのは、外乱や局部発振器
のSSB雑音による位相ジッタである。位相ジッタがあ
ると、前回のVSCO33の出力する周期信号の立ち上
がりタイミングでロックインと判断されたにしても、次
のVSCO33の出力する周期信号の立ち上がりタイミ
ングではロックイン状態ではなくなる場合がある。しか
し、軽度の位相ジッタであれば、この前後のサンプリン
グタイミングにロックイン状態になる。この場合は、位
相ジッタがなければ「同期状態」と判断させるべき状態
であるから、許容しなければならない。
The problem here is the phase jitter due to disturbance or SSB noise of the local oscillator. If there is phase jitter, the lock-in state may not be present at the next rising timing of the periodic signal output by the VSCO 33 even if it is determined that the lock-in is performed at the previous rising timing of the periodic signal output by the VSCO 33. However, if the phase jitter is light, the lock-in state will occur at the sampling timings before and after this. In this case, if there is no phase jitter, it is a state to be judged as "synchronized state", so that it must be allowed.

【0040】図11は、本発明のデジタルPLL装置の
第2の実施の形態のブロック構成図である。図中、図7
と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。5
1は、誤差判定部、52は3タップのシフトレジスタ、
53は1サンプリングタイミング遅延部、54は3ビッ
トのラッチ、55は同期判定部である。
FIG. 11 is a block diagram of the second embodiment of the digital PLL device of the present invention. Figure 7
The same parts as those in FIG. 5
1 is an error determination unit, 52 is a 3-tap shift register,
Reference numeral 53 is a 1-sampling timing delay unit, 54 is a 3-bit latch, and 55 is a synchronization determination unit.

【0041】この第2の例において、相関出力部31の
出力は、誤差判定部51において、誤差出力の絶対値が
少ないかどうか、例えば、2以下であるか否かを判定す
る。誤差の絶対値が2以下のときには「1」を、2を超
えるときには「0」を、3タップのシフトレジスタ52
に出力する(1サンプリングタイミングの位相ずれによ
って相関値は±2だけ変化する)。3タップのシフトレ
ジスタ52は、サンプリングクロックによって入力ビッ
トをシフトさせる。VSCO33の立ち上がりのタイミ
ングは、1サンプルタイミング遅延部53で遅延させた
後に、3ビットラッチ54に入力され、入力された立ち
上がりタイミングで3タップシフトレジスタ52の出力
をラッチして、同期判定部55に並列出力される。この
とき、3タップシフトレジスタには、VSCO33の立
ち上がりパルスのタイミングと、その1サンプリングク
ロック前後のタイミングにおける誤差判定部51の判定
結果が入力されているから、3ビットラッチ54にも、
この判定結果がラッチされる。なお、1サンプルタイミ
ング遅延部53は、厳密には、1サンプルタイミングよ
りも若干長く遅延させて、シフトレジスタ52の1タッ
プシフト終了後にラッチが行われるようにする。
In the second example, the output of the correlation output unit 31 determines in the error determination unit 51 whether the absolute value of the error output is small, for example, 2 or less. When the absolute value of the error is 2 or less, "1" is set. When the absolute value is more than 2, "0" is set.
(The correlation value changes by ± 2 due to the phase shift of one sampling timing). The 3-tap shift register 52 shifts an input bit according to a sampling clock. The rising timing of the VSCO 33 is delayed by the 1-sample timing delay unit 53 and then input to the 3-bit latch 54. The output of the 3-tap shift register 52 is latched at the input rising timing, and the rising edge timing is input to the synchronization determination unit 55. Output in parallel. At this time, since the timing of the rising pulse of the VSCO 33 and the determination result of the error determination unit 51 at the timing before and after the one sampling clock are input to the 3-tap shift register, the 3-bit latch 54 also
This determination result is latched. Strictly speaking, the 1-sample timing delay section 53 delays the sample timing slightly longer than the 1-sample timing so that latching is performed after the 1-tap shift of the shift register 52 is completed.

【0042】同期判定部55は、ジッタを考慮して、以
下のシーケンスによってシンボル同期の確立手順をと
る。 (1)ロックインの判定は、VSCO33の出力する周
期信号の立ち上がりタイミングで、相関出力部31の誤
差出力をラッチし、誤差判定部51により、誤差の絶対
値が所定値以内にあるとき、例えば、誤差出力が、+
2,0,−2のとき(1サンプリングタイミング以内の
位相ずれ)に、ロックインを真とする。ロックインが真
のとき、3ビットのラッチ54の中央のラッチが1とな
る。なお、このとき、誤差補正部34が、VSCO33
に与える誤差データはゼロとする。 (2)1または複数の所定のシンボル長、好適には複数
シンボル長、例えば、2シンボルにわたって、上述した
(1)で定義されるロックイン状態が継続したことを判
定する。 (3)次に、VSCO33の出力する周期信号の立ち上
がりのタイミング、および、その前後の各1サンプリン
グクロックにおける、誤差判定出力の3タイミングのい
ずれかにおいて、上述したロックインが真(3ビットの
ラッチ54のいずれか1つが1)であれば、シンボル同
期捕捉動作を継続する。 (4)(3)のシンボル同期捕捉動作が1または複数の
所定回、好適には複数回、例えば、4回継続すれば、最
終的にロックインと判定し、後段の位相角判定部15
(図1)に、VSCO33から出力されるクロック信号
の外部出力を開始する。
The synchronization determination unit 55 considers jitter and
Follow the procedure below to establish symbol synchronization.
It (1) The lock-in judgment is based on the frequency output by the VSCO 33.
The correlation output unit 31 may have an error due to the rising timing of the synchronization signal.
The difference output is latched, and the error determination unit 51
When the value is within the predetermined value, for example, the error output is +
2, 0, -2 (within 1 sampling timing
Lock-in is true for the phase shift). Lock-in is true
, The central latch of the 3-bit latch 54 becomes 1.
It At this time, the error correction unit 34 causes the VSCO 33 to
The error data given to is zero. (2) One or more predetermined symbol lengths, preferably plural
For the symbol length, eg, 2 symbols,
It is determined that the lock-in state defined in (1) has continued.
Set. (3) Next, the rise of the periodic signal output by the VSCO 33
Timing of gari and each one sampler before and after
Three timings of error judgment output in clock signal
If there is a gap, the lock-in described above is true (3 bits
If any one of the latches 54 is 1), the symbol is the same.
The period acquisition operation is continued. (4) One or more of the symbol synchronization acquisition operations of (3)
If it is repeated a predetermined number of times, preferably a plurality of times, for example, four times, the maximum
The lock-in is finally determined, and the phase angle determination unit in the subsequent stage15
(Fig. 1) shows the clock signal output from VSCO 33.
Start external output of.

【0043】図示の例では、3タップのシフトレジスタ
52,3ビットのラッチ54を用いて、VSCO33の
立ち上がりタイミングと、その直前の1サンプリングタ
イミング、その直後の1サンプリングタイミングにおけ
る誤差を判定することにより同期判定した。これに代え
て、VSCO33の立ち上がりタイミングと、その前後
の各複数サンプリングタイミングにおける誤差を判定す
ることにより同期判定してもよい。この場合、4以上の
複数タップのシフトレジスタ、および、同数ビットのラ
ッチを用いればよい。その複数タップのシフトレジスタ
において、VSCO33の立ち上がりタイミング時の誤
差を保持させるタップ位置の設計に応じて、VSCO3
3の立ち上がりタイミングを、1サンプリングタイミン
グ遅延部53と同様な遅延部で遅延させ、複数タップの
シフトレジスタの出力を複数ビットのラッチに取り込む
ようにする。また、VSCO33の立ち上がりタイミン
グと、これから前後に複数サンプルだけ離れたサンプリ
ングタイミングとにおける誤差を判定することにより同
期判定してもよい。
In the illustrated example, the 3-tap shift register 52 and the 3-bit latch 54 are used to determine the error between the rising timing of the VSCO 33, one sampling timing immediately before it, and one sampling timing immediately thereafter. Synchronized. Instead of this, the synchronization determination may be performed by determining the rising timing of the VSCO 33 and the error at each of a plurality of sampling timings before and after the rising timing. In this case, a shift register with four or more taps and a latch with the same number of bits may be used. In the multi-tap shift register, VSCO3 is selected according to the design of the tap position that holds the error at the rising timing of VSCO33.
The rising timing of 3 is delayed by a delay unit similar to the 1-sampling timing delay unit 53 so that the output of the shift register having a plurality of taps is captured in the latch of a plurality of bits. Alternatively, the synchronization determination may be performed by determining an error between the rising timing of the VSCO 33 and the sampling timings that are separated by a plurality of samples before and after the rising timing.

【0044】次に、上述したデジタルPLLの基本動作
について説明をしておく。図12は、図7に示したデジ
タルPLLループを簡略化したブロック構成図である。
図中、61は相関出力部、62は誤差補正部、63はV
SCOおよびラッチである。図12に示すように、デジ
タルPLLは、一次のIIRフィルタ(Infinite impul
se Response Filter)になっている。誤差補正部62に
おける係数演算は、ビットシフト演算によりβ=1/2
となり、端数は切り捨てられる。さらに、VSCO63
は、誤差補正により位相が1ステップ分だけインクリメ
ント(またはデクリメント)されると、排他的論理和を
とる相関出力部61の出力は、2ステップインクリメン
ト(またはデクリメント)するため、ここではα=2倍
の処理をしていることになる。その結果、ループ一巡で
倍率は1となる。Z変換による伝達関数は、次式とな
る。 H(Z)=1/(1−αβZ-1) ただし、α=2,β=1/2
Next, the basic operation of the above digital PLL will be described. FIG. 12 is a block configuration diagram in which the digital PLL loop shown in FIG. 7 is simplified.
In the figure, 61 is a correlation output unit, 62 is an error correction unit, and 63 is V
SCO and latch. As shown in FIG. 12, the digital PLL includes a first-order IIR filter (Infinite impul
se Response Filter). The coefficient calculation in the error correction unit 62 is β = 1/2 by bit shift calculation.
And rounded down. Furthermore, VSCO63
When the phase is incremented (or decremented) by one step due to error correction, the output of the correlation output unit 61 that takes the exclusive OR is incremented (or decremented) by two steps, so α = 2 times here. Is being processed. As a result, the magnification becomes 1 in one loop. The transfer function by Z conversion is as follows. H (Z) = 1 / (1-αβZ −1 ) where α = 2 and β = 1/2

【0045】特性方程式による安定判別では、Zの極=
1となるから、系が不安定になる境界である。しかし、
誤差補正部では、1/2演算で端数が切り捨てられるの
で、ループの安定性には問題がないことが判定できる。
微分操作についての系の余裕度について検討してみる。
2値化位相角微分信号は、相関出力部61に入力される
が、ここで2値化位相角微分信号は、2シンボル長のデ
ータ列にわたり積分されることになる。さらには、一次
IIRフィルタによるPLLループもあり、合わせて2
つの積分要素を備えている。すなわち、入力信号自体
は、微分操作された信号であるものの、上述したデジタ
ルPLL14を用いることにより、全体としては、積分
操作の方が多くなる。その結果、シンボル同期部は安定
して動作する。これが、上述したシンボル同期部9の大
きな利点である。
In the stability judgment by the characteristic equation, the pole of Z =
Since it becomes 1, it is the boundary where the system becomes unstable. But,
In the error correction unit, since the fraction is rounded down by 1/2 calculation, it can be determined that there is no problem in loop stability.
Let us consider the margin of the system for the differential operation.
The binarized phase angle differential signal is input to the correlation output unit 61, where the binarized phase angle differential signal is integrated over a data string having a length of 2 symbols. In addition, there is a PLL loop with a first-order IIR filter, and the total is 2
It has two integral elements. That is, although the input signal itself is a signal that has been differentiated, by using the digital PLL 14 described above, there are more integral operations as a whole. As a result, the symbol synchronization unit operates stably. This is a great advantage of the symbol synchronization unit 9 described above.

【0046】次に、雑音、マルチバスフェージングにつ
いて簡単に検討する。これらはいずれも検波波形(位相
角)に擾乱を発生させるから、シンボル同期用プリアン
ブルの微分された2値信号は、H,Lのレベル切り替わ
り時に、チャタリングパルスが生じてしまうことにな
る。しかしながら、相関出力部61で2シンボルにわた
って積分されることにより、これらの信号はある程度キ
ャンセルされる。
Next, noise and multi-bus fading will be briefly examined. Since all of these generate disturbance in the detected waveform (phase angle), the differentiated binary signal of the symbol synchronization preamble causes chattering pulses when the H and L levels are switched. However, these signals are canceled to some extent by being integrated by the correlation output unit 61 over two symbols.

【0047】擾乱は、位相変化量の小さい、またはシン
ボル干渉の生じやすい、シンボルの前縁、後縁で発生し
やすいという性質がある。さらには、短時間で通信路環
境はそれほど変化しないので、前縁と後縁での擾乱の状
態は、白色雑音以外は同様とも推測できる。この状態を
回路動作にあてはめてみる。送信された2シンボル分の
信号をサンプリング値ごとに示した数列をx、擾乱の発
生を示す数列をe(そのうち擾乱が発生したサンプリン
グ点を1とした)、受信された信号をyとしてみる。た
だし、簡単化のため送信ベクトルは微分されているもの
と仮定し、「,」はシンボルの区切りを示す。 y:{01111110,10000001}=x:
{11111111,00000000}+e:{10
000001,10000001} この2シンボルが、1/2シンボルずれたロックイン位
置でVSCO33が動作しているとし、相関出力部61
で基準位相信号と2シンボル分の相関がとられる。
The disturbance has a property that the amount of phase change is small, symbol interference is likely to occur, and is likely to occur at the leading edge and the trailing edge of the symbol. Furthermore, since the communication path environment does not change so much in a short time, the state of disturbance at the leading edge and the trailing edge can be estimated to be the same except for white noise. Apply this state to the circuit operation. It is assumed that the number sequence showing the transmitted signals for two symbols for each sampling value is x, the number sequence showing the occurrence of disturbance is e (the sampling point where the disturbance is generated is 1), and the received signal is y. However, for simplification, it is assumed that the transmission vector is differentiated, and “,” indicates a symbol delimiter. y: {01111110, 10000001} = x:
{11111111,00000000} + e: {10
000001, 10000001} Assume that the VSCO 33 is operating at the lock-in position where the two symbols are shifted by 1/2 symbol, and the correlation output unit 61
Then, the reference phase signal is correlated with two symbols.

【0048】図9(c)は、この時点の信号xを示し、
図9(f)は、この時点の信号yを示す。位相比較は、
各サンプリング値ごとの排他的論理和(XOR)演算で
行われるため、XORの結果は、擾乱が発生していない
ときは、{1111,00001111,0000}で
あり、擾乱が発生した上記の場合は、{1110,10
001110,1000}となり、1の立っているサン
プリング点の数、すわわち、相関値は、エラーがあって
もなくても同じ値8となる。つまり、誤差補正部62
は、ロックイン状態を出力することになり、擾乱があっ
ても無事にシンボル同期を検出できることになる。
FIG. 9C shows the signal x at this time,
FIG. 9F shows the signal y at this point. Phase comparison is
Since the exclusive OR (XOR) operation is performed for each sampling value, the result of XOR is {1111, 0000111111, 0000} when the disturbance is not generated, and in the above case where the disturbance is generated. , {1110,10
001110, 1000}, and the number of sampling points where 1 stands, that is, the correlation value is the same value 8 whether or not there is an error. That is, the error correction unit 62
Outputs a lock-in state, and symbol synchronization can be detected safely even if there is a disturbance.

【0049】上述したデジタルPLL部は、周波数ホッ
ピング受信装置等におけるシンボル同期装置に用いるこ
とができるだけでなく、2つの積分要素を有する構成上
の特長を利用して、周期性のある信号を入力して、この
信号に同期した周期信号を出力するという、汎用性のあ
るデジタルPLL装置として用いることができる。
The digital PLL section described above can be used not only in a symbol synchronizer in a frequency hopping receiver or the like, but also can input a signal having a periodicity by utilizing a structural feature having two integrating elements. Then, it can be used as a versatile digital PLL device that outputs a periodic signal synchronized with this signal.

【0050】上述した説明では、キャリア同期をしない
場合におけるシンボル同期について説明したが、キャリ
ア同期を行う場合においても、同様の構成でシンボル同
期を行うことができる。キャリア同期を行った場合、図
1において、微分出力部10による微分操作は必ずしも
必要とはされない。微分操作を行わない場合には、位相
角算出部8から出力される位相角信号は、2値化部13
において2値化され、デジタルPLL部14に入力され
る。同期検波に代えて、遅延検波で復調を行う場合にお
いても、同様の構成でシンボル同期を行うことができ
る。この場合も、微分出力部10による微分操作は必ず
しも必要とはされない。
In the above description, the symbol synchronization in the case where the carrier synchronization is not performed has been described. However, the symbol synchronization can be performed in the same configuration even when the carrier synchronization is performed. When carrier synchronization is performed, in FIG. 1, the differential operation by the differential output unit 10 is not always necessary. When the differentiating operation is not performed, the phase angle signal output from the phase angle calculating unit 8 is the binarizing unit 13.
Is binarized and input to the digital PLL unit 14. Even when demodulation is performed by differential detection instead of synchronous detection, symbol synchronization can be performed with the same configuration. Also in this case, the differential operation by the differential output unit 10 is not always necessary.

【0051】図7に示すデジタルPLL部において、2
値化された位相角信号は、相関出力部31において、基
準位相ビット列との相関がとられ、その相関値が出力さ
れる。基準位相ビット列としては、上述したものをその
まま用いることができる。この場合、図10に示した
「2値化位相角微分信号」の入力波形を、上述した「2
値化された位相角信号」の入力波形とすれば、1シンボ
ル区間は、1/4周期だけずれて、「1シンボル長」を
図示している区間となる。したがって、VSCO33の
出力する周期信号の立ち上がり点および立下り点がシン
ボル区間の中心点、言い換えれば、シンボル信号点とな
るので、この周期信号をそのままクロック信号として出
力することもできる。
In the digital PLL section shown in FIG.
The correlation output unit 31 correlates the binarized phase angle signal with the reference phase bit string and outputs the correlation value. As the reference phase bit string, the one described above can be used as it is. In this case, the input waveform of the “binarized phase angle differential signal” shown in FIG.
Assuming that the input waveform of the “valued phase angle signal” is used, the one-symbol section is shifted by ¼ cycle and becomes a section showing “one symbol length”. Therefore, the rising point and the falling point of the periodic signal output from the VSCO 33 are the center points of the symbol section, in other words, the symbol signal points, so that the periodic signal can be output as it is as a clock signal.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明のデジタルPLL装置は、上述し
た説明から明らかなように、簡便で入力信号の擾乱の影
響を受けにくいという効果がある。本発明のシンボル同
期装置は、安定した同期が可能となるという効果があ
る。
As is apparent from the above description, the digital PLL device of the present invention has the effect of being simple and not easily affected by the disturbance of the input signal. The symbol synchronization device of the present invention has an effect of enabling stable synchronization.

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

【図1】本発明のシンボル同期装置の実施の一形態を説
明するためのデジタル復調器のブロック構成図である。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a digital demodulator for explaining an embodiment of a symbol synchronization device of the present invention.

【図2】シンボル同期用プリアンブル受信時において、
図1のブロック構成の動作説明図である。
FIG. 2 shows the reception of a symbol synchronization preamble.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the block configuration of FIG. 1.

【図3】デジタル変調された信号のキャリアを基準とし
た位相平面座標軸の移動を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing movement of a phase plane coordinate axis with reference to a carrier of a digitally modulated signal.

【図4】ヒストグラム回路のブロック構成図である。FIG. 4 is a block diagram of a histogram circuit.

【図5】図4に示したヒストグラム回路に入力されるサ
ンプリング信号の説明図である。
5 is an explanatory diagram of a sampling signal input to the histogram circuit shown in FIG.

【図6】シンボル変化点のヒストグラムを説明するため
の模式的説明図である。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining a histogram of symbol change points.

【図7】本発明のデジタルPLL装置の第1の実施の形
態のブロック構成図である。
FIG. 7 is a block configuration diagram of a first embodiment of a digital PLL device of the present invention.

【図8】図7に示した相関出力部を示すブロック構成図
である。
8 is a block configuration diagram showing a correlation output unit shown in FIG. 7. FIG.

【図9】図8の相関出力部の動作説明図である。9 is an explanatory diagram of the operation of the correlation output unit in FIG.

【図10】図8の相関出力部が出力する相関信号を示す
説明図である。
10 is an explanatory diagram showing a correlation signal output from the correlation output unit in FIG.

【図11】本発明のデジタルPLL装置の第2の実施の
形態のブロック構成図である。
FIG. 11 is a block configuration diagram of a second embodiment of a digital PLL device of the present invention.

【図12】図7に示したデジタルPLLを簡略化したブ
ロック構成図である。
FIG. 12 is a block configuration diagram in which the digital PLL shown in FIG. 7 is simplified.

【図13】従来の周波数ホッピングシステムの一例を示
すブロック構成図である。
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a conventional frequency hopping system.

【図14】周波数ホッピングシステムにおけるキャリア
の周波数変化を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing changes in carrier frequency in a frequency hopping system.

【図15】周波数ホッピングシステムにおける1度の周
波数ホッピング期間において送出される送信フレームの
開始部分の説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a start portion of a transmission frame transmitted in one frequency hopping period in the frequency hopping system.

【図16】シンボル同期用プリアンブルの一例を示す説
明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a symbol synchronization preamble.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基準周波数発振器、8 IQ位相角算出部、9 シ
ンボル同期部、10微分出力部、11 1サンプリング
クロック遅延部、12 引算器、13 2値化部、14
デジタルPLL部、31 相関出力部、32 ラッ
チ、33 VSCO、34 誤差補正部、35 同期判
定部
1 Reference Frequency Oscillator, 8 IQ Phase Angle Calculation Unit, 9 Symbol Synchronization Unit, 10 Differentiation Output Unit, 11 1 Sampling Clock Delay Unit, 12 Subtractor, 13 Binarization Unit, 14
Digital PLL section, 31 correlation output section, 32 latch, 33 VSCO, 34 error correction section, 35 synchronization determination section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/713 H03L 7/08 H04L 7/033 H04L 27/22 H04L 27/38 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04B 1/713 H03L 7/08 H04L 7/033 H04L 27/22 H04L 27/38

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 デジタル変調された入力信号の周期に同
期したクロック信号を出力するデジタルPLL装置であ
って、 相関出力手段と、周期信号発生手段と、位相誤差判定手
段と、誤差補正手段、および、同期判定手段とを有し、 前記相関出力手段は、前記入力信号を2値化した信号を
シフトレジスタに順次入力し、該シフトレジスタの各タ
ップ出力と2値化された基準位相データ列との一致不一
致を判定し、その判定出力の加算値に対応するレベルを
順次相関信号として出力し、 前記周期信号発生手段は周期制御可能な周期信号を発生
すると共に、該周期信号もしくは該周期信号に基づく信
号を上記クロック信号として出力し、 前記位相誤差判定手段は、前記周期信号の所定位相タイ
ミング、及び、該所定位相タイミングの前後のタイミン
グおいて、前記相関信号のレベルを位相誤差として判定
、 前記誤差補正手段は、前記位相誤差に応じて前記周期信
号の周期を制御し、前記同期判定手段は、前記入力信号の1又は複数周期に
亘って、前記所定位相タイミングにおける前記位相誤差
が小さいことを判定し、かつその後、前記周期信号の1
又は複数周期に亘って、前記所定位相タイミング及び前
記前後の位相タイミングにおける前記位相誤差の少なく
とも1つが小さいことを判定したときに、前記クロック
信号を外部に出力することを 特徴とするデジタルPLL
装置。
1. A digital PLL device for outputting a clock signal synchronized with a cycle of a digitally modulated input signal, comprising: a correlation output means, a periodic signal generating means, a phase error determining means, an error correcting means, and , A synchronization determination means, and the correlation output means outputs a binary signal of the input signal.
Input to the shift register sequentially, and
Inconsistency between the top output and the binarized reference phase data string
The level corresponding to the added value of the judgment output is judged.
Sequentially output as a correlation signal, the periodic signal generating means generates a period controllable periodic signal, and outputs the periodic signal or a signal based on the periodic signal as the clock signal, the phase error determination means, Predetermined phase timing of the periodic signal and timing before and after the predetermined phase timing
The level of the correlation signal as a phase error
The error correction means controls the cycle of the periodic signal according to the phase error, and the synchronization determination means sets the cycle of the input signal to one or a plurality of cycles.
The phase error at the predetermined phase timing
Is determined to be small, and then 1 of the periodic signal
Or, over a plurality of cycles, the predetermined phase timing and
Less phase error in the phase timing before and after
When it is determined that both are small, the clock
Digital PLL characterized by outputting signals to the outside
apparatus.
【請求項2】 デジタル変調された信号の信号点でキャ
リアに対する位相回転方向が反転する同期信号を受信
し、前記デジタル変調された信号のシンボルに同期する
クロック信号を発生するシンボル同期装置であって、 キャリア同期手段と、位相角出力手段、及びデジタルP
LL装置とを有し、 前記キャリア同期手段は、前記同期信号に基づいて前記
キャリヤの周波数に追従する基準周波数信号を出力し、 前記位相角出力手段は、前記基準周波数信号に対する前
記デジタル変調された信号の位相角を表す位相角信号を
出力し、 前記デジタルPLL装置は、前記位相角信号を入力信号
とする請求項1に記載のPLL装置であることを特徴と
するシンボル同期装置。
2. A symbol synchronization device for receiving a synchronization signal having a phase rotation direction inverted with respect to a carrier at a signal point of a digitally modulated signal, and generating a clock signal synchronized with a symbol of the digitally modulated signal. , Carrier synchronization means, phase angle output means, and digital P
An LL device, the carrier synchronization means outputs a reference frequency signal that follows the frequency of the carrier based on the synchronization signal, and the phase angle output means performs the digital modulation on the reference frequency signal. The symbol synchronization device according to claim 1 , wherein the digital PLL device is a PLL device according to claim 1 , which outputs a phase angle signal indicating a phase angle of a signal, and the digital PLL device receives the phase angle signal as an input signal.
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