JP3865893B2 - Demodulator circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は角度変調方式の復調回路に関し、特に復調回路におけるローカル信号発振器の出力周波数誤差を補正する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のデジタル移動通信システムにおいては、変調効率が1bps/Hz(データ伝送速度/占有帯域幅)を有し被変調波形が振幅に変調情報を持たない定包絡線のためフェージング変動に強いGMSK、4値FM、或いはPLL4相PSKなどの角度変調方式が採用されてきた。近年、変調効率を2bps/Hzとしたより信号伝送効率の高いπ/4シフトQPSK方式が開発され、デジタル自動車電話システムやデジタルMCA(Multi Channel Access)システムにおいて採用されている。
【0003】
π/4シフトQPSKは、信号2ビット分を1シンボルとして4つのシンボル状態、即ち、変調信号の2ビットの組合せ(-1,-1)、(-1,1)、(1,-1)、(1,1)に対応して搬送波位相変化を±45゜、±135゜と変化させた4値(4相)位相変調方式であり、定包絡線変調方式の一種である。比較的容易な直線性補償技術を併用することにより、搬送波位相シフトによる電力スペクトラムの広がりを狭くすることができるので、隣接チャネル間干渉を低くすることができる等の特徴を有している。
【0004】
一方、上述したπ/4シフトQPSKを復調する方式としては、同期検波方式或いは遅延検波方式を用いるのが一般的であり、理論的には被変調信号から基準位相をもつ搬送波を再生しそれと受信波位相とを比較してデータ(変調信号)を復号する同期検波方式の方が優れた特性を有している。しかし、同期検波方式は高速フェージングが発生し易い移動通信において前記搬送波再生等が難しく、遅延検波方式の方が所定の遅延時間を有する遅延回路において遅延された被変調波の位相と次の被変調波位相とを比較し、相対的な位相変化を検出して変調信号データを復号するので搬送波再生が不要であり、従って、同期検波方式より良好な特性をもつ。
【0005】
図6は、従来のπ/4シフトQPSKを復調するための遅延検波方式を用いた復調回路の構成例を示す機能ブロック図である。この図に示す復調回路は、ローカル信号発振器102とπ/2移相器103と乗算器104、105とから構成される被変調信号の同相成分と直交成分とを検出する直交検波部101と、変調信号のシンボル変化に対応する被変調信号の相対的位相変化を検出すると共に変調信号を復号して出力する前記直交検波部101に接続された遅延検波器106と、シンボル同期信号を生成し判定器108,109と並列直列変換器113にシンボル同期信号を出力する前記遅延検波器106に接続されたシンボル同期生成器107と、正弦波の2値信号(-1、+1)の符号を判定し矩形波信号を出力する前記遅延検波器106に接続された判定器108、109と、該判定器108、109の出力信号の複素共役を作る複素共役器110と、前記遅延検波器106の出力信号と前記複素共役器110の出力信号とを乗算する複素乗算器111と、該複素乗算器111の出力信号より前記ローカル信号発振器102に含まれる周波数誤差△fを推定し、該推定した結果を前記ローカル信号発振器にフィードバックする周波数誤差推定器112と、前記判定器108、109のパラレル出力信号をシリアル信号に変換する並列直列変換器113とにより構成される。
【0006】
この復調回路は、ローカル信号発振器102出力に周波数誤差が含まれない場合、被変調信号が直交検波部101に入力すると、乗算器104、105の出力に入力被変調波信号の周波数とローカル信号発振器102の出力周波数との差に応じた周波数をもつ被変調信号の同相成分と直交成分とが導出される。この同相成分と直交成分の信号は遅延検波器106において変調信号のシンボル変化に対応する被変調信号の相対的位相差として検波され、この位相差により上述した送信時に重み付けられた変調信号のシンボルデータが復号される。図7は、遅延検波器106の出力における復号された信号の信号空間配置図である。この図に示されるように、ローカル信号発振器102に周波数誤差が含まれない場合は、信号をI軸とQ軸からそれぞれ45°シフトした位置に配置するように設計される。この信号は判定器108、109においてI成分とQ成分の信号の符号が判定された後に並列直列変換器103においてシリアルデータに変換されて変調信号が復調される。
【0007】
しかし、一般的にはローカル信号発振器102出力には周波数誤差(Δf)が含まれるので、遅延検波器106から出力される信号は図7に示した信号空間配置からずれてくる。図8は、ローカル信号発振器102出力に周波数誤差が含まれる場合の遅延検波器106の出力における信号の信号空間配置図である。信号位相の時間的変化は周波数変化として捉えられるので、逆に周波数がΔf変化した場合は信号位相がΔθ変化することになる。従って、ローカル信号発振器102出力が基準からΔfずれると、図8に示したように信号が信号空間配置において位相角がΔθだけシフトする。このΔθの位相シフトは、後述する理由によりBER(Bit Error Rate、信号誤り確率)特性を劣化させる。
【0008】
図8に示したローカル信号発振器102がΔfの周波数誤差をもつときの信号空間配置が図7に示した周波数誤差が無いときの信号空間配置に比べてBER特性が劣化する理由は、雑音等により信号の位相ジッタ(位相ゆらぎ)が発生すると、符号判定器108,109における判定しきい値マージンが図7においては±45°であるが、図8においてはしきい値マージンが片方向(Q軸方向)に45°以下に減少し、例えば、(1,1)の変調信号を(-1,1)と誤って判定する確率が大きくなるためである。
【0009】
そこで、図8に示した信号空間配置におけるΔθの位相シフトを補償するため、遅延検波器106出力信号と複素共役器110による符号判定器108、109出力信号の共役信号とを複素乗算器111により複素乗算する方法を用いていた。図9は、これらの複素演算処理を信号空間配置において説明する図である。図9に示されるように、例えば、遅延検波器106出力信号が信号空間配置の第1象限にあるとすれば、複素共役器110入力信号(71)は、ローカル信号発振器に周波数誤差がないときの位置になることが知られており、この信号の共役を取った信号(72)と図8に示される遅延検波器106出力信号(73)との複素乗算の結果得られる複素乗算器111出力信号(74)は、I軸上からΔθの位置となる。
【0010】
遅延検波器106出力信号が図8に示された空間位置のどの象限にあっても、上述した複素演算の結果は、I軸上からΔθの位置となる。従って、図8に示すように遅延検波器106の出力においては変調信号の4種類のシンボルに対応する4つのΔθをI軸からの絶対値で表すためには4つの値が必要であったが、複素乗算器111の出力においては1つのΔθ(絶対値)により表すことができる。従って、この複素乗算器111出力信号に基づき周波数誤差推定器112において位相シフト値Δθを一義的に求めることができ、この位相シフト値の時間微分により周波数誤差Δfを推定することができる。
【0011】
このΔfの情報をローカル信号発振器102にフィードバックすることにより、ローカル信号発振器102の出力周波数をΔfを打ち消すように制御して、上述したローカル信号発振器102の出力周波数誤差に係わるBER特性の劣化を防止することができる。
【0012】
なお、シンボル同期生成器107としては、零クロス検出法が用いられている。即ち、遅延検波器106の出力信号を取り出して正弦波信号の零レベル(正弦波信号の正負最大値の中間に位置するレベル)とクロスするポイントを検出し、該零クロスポイントから1/2シンボル周期ずれた位置を求め、これをサンプルタイミング信号として出力し判定器108,109と並列直列変換器113を動作させる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来の復調回路においては以下に示すような問題点があった。つまり、ローカル信号発振器の出力周波数誤差を検出するためには、まず、符号判定器108,109におけるサンプルタイミングを決定するためにシンボル同期生成器107によりシンボル同期を確立した後、判定器108,109により符号判定された出力信号を複素共役器に入力し複素乗算器により複素演算して周波数誤差を検出する必要があった。従って、シンボル同期の確立とローカル信号発振器の周波数誤差検出とを同時に行うことができないので、復調回路としての同期捕捉に時間がかかり、結果として利用者の通話開始までに時間がかかる等問題であった。
また、ローカル信号発振器の出力周波数誤差を検出するために回路構成が複雑な複素共役器や複素乗算器のような複素演算器を必要とし、復調回路全体を小型化する上で問題であった。
本発明は、上述した従来の復調回路に関する問題を解決するためになされたもので、シンボル同期の確立とローカル信号発振器の出力周波数誤差検出とが同時にでき、しかも複素演算器を使用せずに回路の小型化が可能な復調回路を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係わる復調回路の請求項1記載の発明は、信号空間配置において固定の2つの位置間を交互に推移するような変調信号により角度変調された被変調信号について同相成分と直交成分とに分離するために使用するローカル信号発振器に含まれる出力周波数誤差を、検波器出力信号の時間波形における極大値と極小値との中間値に基づいて検出すると共に、該検出した周波数誤差情報を用いて前記ローカル信号発振器の出力周波数誤差を補正制御するように構成する。
本発明に係わる復調回路の請求項2記載の発明は、請求項1記載の復調回路において、前記検波器出力信号の時間波形が極大値と極小値とを生じる時間間隔に基づいてシンボル同期信号を生成するように構成する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わる復調回路の実施の形態例を示す機能ブロック図である。この例に示す復調回路は、π/4シフトQPSKを復調するための復調回路であり、ローカル信号発振器2とπ/2移相器3と乗算器4、5とから構成する被変調信号の同相成分と直交成分とを検出するための直交検波部1と、変調信号のシンボル変化に対応する被変調信号の相対的位相変化を検出すると共に変調信号を復号して出力する前記直交検波部1に接続された遅延検波器6と、正弦波の2値信号(-1、+1)の符号を判定し矩形波信号を出力する前記遅延検波器6に接続された判定器8、9と、該判定器8、9のパラレル出力信号をシリアル信号に変換する並列直列変換器10と、前記遅延検波器106の同相成分或いは直交成分の出力信号(図1では同相成分の出力信号を用いている)の極大値と極小値とを検出する極大極小検出器11と、該極大極小検出器11の出力信号に基づいて前記ローカル信号発振器2に含まれる周波数誤差Δfを推定する前記ローカル信号発振器2に接続される周波数誤差推定器12と、前記極大極小検出器11の出力信号に基づいてシンボル同期信号を生成し前記判定器8,9と並列直列変換器10にシンボル同期信号を出力するシンボル同期生成器13とから構成する。
【0016】
この図に示す復調回路において、ローカル信号発振器2出力に周波数誤差がない場合は、被変調信号が直交検波部1に入力すると、乗算器4、5の出力に入力被変調信号の周波数とローカル信号発振器2の出力周波数との差に応じた周波数をもつ被変調信号の同相成分と直交成分とが導出される。この信号は遅延検波器6においてシンボル変化に対応する被変調信号間の相対的位相差が検出され、この位相差により上述した送信時に重み付けられた変調信号のシンボルデータが復号される。この復号された信号は判定器8、9においてI成分とQ成分の信号の符号が判定された後に並列直列変換器10においてシリアルデータに変換されて変調信号が復調されること従来技術と同様である。
【0017】
このとき、変調信号が信号空間配置において特定の2つの位置間の推移を繰り返すプリアンブル信号(同期を取るために送信信号の各フレームの先頭に配置される決められたパターンの信号)である場合について考察する。図2は、ローカル信号発振器2に周波数誤差がない場合の被変調信号がプリアンブル信号であるときの遅延検波器6の出力における信号の信号空間配置の例を示す図である。この図に示すように、遅延検波器6の出力信号はI軸とQ軸からそれぞれ45°シフトした位置を往復する。
【0018】
図3は、図2に示した信号をI軸に対する振幅変化の時間経過を表した図である。図2に示す信号空間配置における信号位置の推移は、時間経過に対してはI軸の原点(Q軸との交点)を基準にして周期的に変化するので、時間波形として表すと図3のようになる。
【0019】
しかし、ローカル信号発振器2の出力周波数にΔfの誤差があるときは、上述したように信号空間配置が誤差のないときに比べてΔθシフトする(図8参照)。図4は、ローカル信号発振器2の出力周波数にΔfの誤差があるときの図2に対応する信号空間配置図である。また、図5は、図4に示した信号をI軸に対する振幅変化の時間経過を表した図である。図4に示す信号空間配置における信号位置の推移は、時間経過に対してはI軸の原点(Q軸との交点)から負(左)側にシフトした点を中心にして周期的に変化するので、図5に示すように全体が負側にシフトした時間波形となる。
【0020】
極大極小検出器11は、図5に示した信号が入力すると微分器を用いて信号を微分し信号の極大値と極小値とを求めると共に、図5に示す極大値と極小値との中間値ΔIを算出する。このΔIは図4に示したΔθの位相シフトの結果発生したものであり、Δθに対応して一義的に決まるものである。従って、ΔIが算出できればΔθが求まり、周波数誤差推定器12においてこのΔθを時間微分すればΔf(ローカル信号発振器2の出力周波数誤差)が求まるので、周波数誤差推定器12はこのΔf情報をローカル信号発振器2に送り、出力周波数誤差を打ち消すようにローカル信号発振器2を制御する。
【0021】
また、シンボル同期生成器13は、極大極小検出器11の出力信号から信号レベルが極大極小となる間隔の時間を検出し、この検出時間の中間を遅延検波器6に入力した信号のシンボルと判断すると共にこれをシンボル同期時間として判定器8,9と並列直列変換器10とに供給するようにしている。
【0022】
以上説明したように、本発明に係わる復調回路は、シンボル同期生成とは無関係に遅延検波器6出力信号の時間波形の極大値と極小値とからローカル信号発振器2の出力周波数誤差を検出するようにしたものである。
従って、本発明に係わる復調回路はシンボル同期生成とローカル信号発振器2の出力周波数誤差の検出とが同時に実施できるので、従来の復調回路に比べてより速く同期捕捉ができると共に、複素演算器を必要としないので回路を小型化できる。
【0023】
以上、遅延検波器出力信号が信号空間配置図の第1象限と第2象限との間を推移する例について説明したが、遅延検波器出力信号がその他の象限、例えば、第2象限と第3象限との間を推移するようなプリアンブル信号の場合でも、上述と同様な動作によりローカル信号発振器の出力周波数誤差を検出することができる。なお、この場合は、図5に示した波形をQ軸に対する振幅変化で表すようにすると都合がよい。
【0024】
上述した極大極小検出器11において、検出した信号の極大値或いは極小値が雑音等により変動する場合があるが、このときは所定の時間間隔において複数の極大値と極小値とを検出し、これらの平均を取るようにすれば検出精度を向上させることができる。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように遅延検波器の出力信号波形の極大値と極小値との中間値に基づいてローカル信号発振器の出力周波数誤差を算出するようにしたので、シンボル同期確立とローカル信号発振器の出力周波数誤差検出とが同時にでき、従って、復調回路としての同期捕捉が速く、しかも複素演算器を必要としないので小型化が容易な復調回路を実現する上で著効を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる復調回路の実施の形態例を示す機能ブロック図
【図2】本発明に係わる復調回路におけるローカル信号発振器の出力周波数に誤差がない場合の遅延検波器出力の信号空間配置例を示す図
【図3】図2に示した信号をI軸に対する振幅変化の時間経過により表した図
【図4】本発明に係わる復調回路におけるローカル信号発振器の出力周波数に誤差が有る場合の遅延検波器出力の図2に対応する信号空間配置を示す図
【図5】図4に示した信号をI軸に対する振幅変化の時間経過により表した図
【図6】従来のπ/4シフトQPSK復調回路の構成例を示す機能ブロック図
【図7】従来のπ/4シフトQPSK復調回路におけるローカル信号発振器の出力周波数に誤差がない場合の遅延検波器出力の信号空間配置を示す図
【図8】従来のπ/4シフトQPSK復調回路におけるローカル信号発振器の出力周波数に誤差が有る場合の遅延検波器出力の信号空間配置を示す図
【図9】従来のπ/4シフトQPSK復調回路における複素演算処理を信号空間配置において説明する図
【符号の説明】
1・・直交検波部
2・・ローカル信号発振器
3・・π/2移相器
4、5・・乗算器
6・・遅延検波器
8、9・・符号判定器
10・・並列直列変換器
11・・極大極小検出器
12・・周波数誤差推定器
13・・シンボル同期生成器
101・・直交検波部
102・・ローカル信号発振器
103・・π/2移相器
104、105・・乗算器
106・・遅延検波器
107・・シンボル同期生成器
108、109・・符号判定器
110・・複素共役器
111・・複素乗算器
112・・周波数誤差推定器
113・・並列直列変換器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an angle modulation type demodulation circuit, and more particularly to a means for correcting an output frequency error of a local signal oscillator in the demodulation circuit.
[0002]
[Prior art]
In a conventional digital mobile communication system, the modulation efficiency is 1 bps / Hz (data transmission rate / occupied bandwidth), and the modulated waveform has a constant envelope with no modulation information in amplitude. Angular modulation schemes such as value FM or PLL 4-phase PSK have been adopted. In recent years, a π / 4 shift QPSK system having a higher signal transmission efficiency with a modulation efficiency of 2 bps / Hz has been developed and adopted in digital car phone systems and digital MCA (Multi Channel Access) systems.
[0003]
The π / 4 shift QPSK is composed of 4 symbol states with 2 bits of signal as one symbol, that is, combinations of 2 bits of modulated signal (-1, -1), (-1,1), (1, -1) , Is a four-value (4-phase) phase modulation method in which the carrier phase change is changed to ± 45 ° and ± 135 ° corresponding to (1,1), and is a kind of constant envelope modulation method. By using a relatively easy linearity compensation technique in combination, the spread of the power spectrum due to the carrier phase shift can be narrowed, so that there is a feature that interference between adjacent channels can be reduced.
[0004]
On the other hand, as a method for demodulating the above-mentioned π / 4 shift QPSK, a synchronous detection method or a delay detection method is generally used, and theoretically, a carrier wave having a reference phase is recovered from the modulated signal and received. The synchronous detection method of decoding data (modulated signal) by comparing with the wave phase has better characteristics. However, the synchronous detection method makes it difficult to recover the carrier wave in mobile communication in which high-speed fading is likely to occur, and the delay detection method has a phase of a modulated wave delayed by a delay circuit having a predetermined delay time and the next modulated signal. Compared with the wave phase, the relative phase change is detected and the modulated signal data is decoded, so that carrier wave recovery is unnecessary, and therefore, the characteristics are better than those of the synchronous detection method.
[0005]
FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration example of a demodulation circuit using a delay detection method for demodulating a conventional π / 4 shift QPSK. The demodulation circuit shown in this figure includes a quadrature detection unit 101 that detects an in-phase component and a quadrature component of a modulated signal composed of a local signal oscillator 102, a π / 2 phase shifter 103, and multipliers 104 and 105, A delay detector 106 connected to the quadrature detection unit 101 that detects a relative phase change of the modulated signal corresponding to a symbol change of the modulation signal and decodes and outputs the modulation signal, and generates and determines a symbol synchronization signal A symbol synchronization generator 107 connected to the delay detector 106 for outputting a symbol synchronization signal to the converters 108 and 109 and the parallel / serial converter 113, and a sign for determining a sign of a binary signal (-1, +1) of a sine wave Determiners 108 and 109 connected to the delay detector 106 that outputs a wave signal, a complex conjugate unit 110 that forms a complex conjugate of the output signals of the determiners 108 and 109, and an output signal of the delay detector 106 A complex multiplier 111 for multiplying the output signal of the complex conjugate unit 110; A frequency error estimator 112 for estimating a frequency error Δf included in the local signal oscillator 102 from an output signal of the generator 111 and feeding back the estimated result to the local signal oscillator; and parallel outputs of the determiners 108 and 109 A parallel-serial converter 113 that converts a signal into a serial signal is configured.
[0006]
When the demodulated circuit does not include a frequency error in the output of the local signal oscillator 102, when the modulated signal is input to the quadrature detection unit 101, the frequency of the input modulated wave signal and the local signal oscillator are output to the outputs of the multipliers 104 and 105. An in-phase component and a quadrature component of the modulated signal having a frequency corresponding to the difference from the output frequency of 102 are derived. The in-phase component signal and the quadrature component signal are detected by the delay detector 106 as a relative phase difference of the modulated signal corresponding to the symbol change of the modulation signal, and the symbol data of the modulation signal weighted at the time of transmission described above by this phase difference. Is decrypted. FIG. 7 is a signal space layout diagram of the decoded signal at the output of the delay detector 106. As shown in this figure, when the local signal oscillator 102 does not include a frequency error, the signal is designed to be arranged at a position shifted by 45 ° from the I axis and the Q axis. This signal is converted into serial data by the parallel / serial converter 103 after the signs of the I component and Q component signals are determined by the determiners 108 and 109, and the modulated signal is demodulated.
[0007]
However, since the output of the local signal oscillator 102 generally includes a frequency error (Δf), the signal output from the delay detector 106 deviates from the signal space arrangement shown in FIG. FIG. 8 is a signal space layout diagram of signals at the output of the delay detector 106 when the local signal oscillator 102 output includes a frequency error. Since the temporal change of the signal phase is regarded as a frequency change, conversely, when the frequency changes by Δf, the signal phase changes by Δθ. Therefore, when the output of the local signal oscillator 102 deviates from the reference by Δf, the signal shifts the phase angle by Δθ in the signal space arrangement as shown in FIG. This phase shift of Δθ deteriorates the BER (Bit Error Rate, signal error probability) characteristics for the reason described later.
[0008]
The reason why the signal space arrangement when the local signal oscillator 102 shown in FIG. 8 has a frequency error of Δf is degraded compared to the signal space arrangement when there is no frequency error shown in FIG. When signal phase jitter (phase fluctuation) occurs, the decision threshold margin in the sign decision units 108 and 109 is ± 45 ° in FIG. 7, but in FIG. 8, the threshold margin is unidirectional (Q-axis direction). This is because, for example, the probability that the modulation signal (1,1) is erroneously determined as (-1,1) is increased.
[0009]
Therefore, in order to compensate for the phase shift of Δθ in the signal space arrangement shown in FIG. 8, the complex multiplier 111 combines the output signal of the delay detector 106 and the conjugate signal of the code decision unit 108 and 109 output signal by the complex conjugate unit 110. The method of complex multiplication was used. FIG. 9 is a diagram for explaining these complex operation processes in a signal space arrangement. As shown in FIG. 9, for example, assuming that the output signal of the delay detector 106 is in the first quadrant of the signal space arrangement, the complex conjugate 110 input signal (71) has no frequency error in the local signal oscillator. The complex multiplier 111 output obtained as a result of complex multiplication of the signal (72) obtained by conjugating this signal with the output signal (73) of the delay detector 106 shown in FIG. 8 is known. The signal (74) is at a position of Δθ from the I axis.
[0010]
Regardless of which quadrant of the spatial position shown in FIG. 8 the output signal of the delay detector 106 is, the result of the complex operation described above is the position of Δθ from the I axis. Therefore, as shown in FIG. 8, at the output of the delay detector 106, four values are necessary to represent the four Δθ corresponding to the four types of symbols of the modulation signal as absolute values from the I axis. The output of the complex multiplier 111 can be expressed by one Δθ (absolute value). Therefore, the frequency error estimator 112 can uniquely determine the phase shift value Δθ based on the output signal of the complex multiplier 111, and the frequency error Δf can be estimated by time differentiation of the phase shift value.
[0011]
By feeding back this Δf information to the local signal oscillator 102, the output frequency of the local signal oscillator 102 is controlled so as to cancel Δf, thereby preventing the above-described deterioration of the BER characteristics related to the output frequency error of the local signal oscillator 102. can do.
[0012]
As the symbol synchronization generator 107, a zero cross detection method is used. That is, the output signal of the delay detector 106 is taken out to detect a point that crosses the zero level of the sine wave signal (a level located between the positive and negative maximum values of the sine wave signal), and ½ symbol from the zero cross point A position with a period shift is obtained, and this is output as a sample timing signal to operate the determiners 108 and 109 and the parallel-serial converter 113.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional demodulation circuit as described above has the following problems. That is, in order to detect the output frequency error of the local signal oscillator, first, symbol synchronization is established by the symbol synchronization generator 107 in order to determine the sample timing in the code determiners 108 and 109, and then the code is determined by the determiners 108 and 109. It is necessary to detect the frequency error by inputting the output signal to the complex conjugate unit and performing complex operation with the complex multiplier. Therefore, since establishment of symbol synchronization and frequency error detection of the local signal oscillator cannot be performed at the same time, it takes time to acquire synchronization as a demodulation circuit, and as a result, it takes time until the user starts a call. It was.
Further, in order to detect the output frequency error of the local signal oscillator, a complex arithmetic unit such as a complex conjugate or complex multiplier having a complicated circuit configuration is required, which is a problem in miniaturizing the entire demodulation circuit.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems related to the conventional demodulation circuit, and is capable of simultaneously establishing symbol synchronization and detecting the output frequency error of the local signal oscillator, and without using a complex arithmetic unit. An object of the present invention is to provide a demodulator circuit capable of reducing the size of the demodulator.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the demodulating circuit according to the present invention is a modulated signal that is angle-modulated by a modulating signal that alternately changes between two fixed positions in a signal space arrangement. And detecting an output frequency error included in the local signal oscillator used to separate the in-phase component and the quadrature component with respect to the intermediate value between the maximum value and the minimum value in the time waveform of the detector output signal, and The output frequency error of the local signal oscillator is corrected and controlled using the detected frequency error information.
The invention according to claim 2 of the demodulating circuit according to the present invention is the demodulating circuit according to claim 1, wherein the symbol synchronizing signal is generated based on a time interval in which the time waveform of the detector output signal produces a maximum value and a minimum value. Configure to generate.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a demodulation circuit according to the present invention. The demodulating circuit shown in this example is a demodulating circuit for demodulating π / 4 shift QPSK, and the in-phase of the modulated signal composed of the local signal oscillator 2, the π / 2 phase shifter 3, and the multipliers 4 and 5. A quadrature detection unit 1 for detecting a component and a quadrature component, and the quadrature detection unit 1 that detects a relative phase change of a modulated signal corresponding to a symbol change of the modulation signal and decodes and outputs the modulation signal. A connected delay detector 6; and determiners 8, 9 connected to the delay detector 6 for determining a sign of a sine wave binary signal (-1, +1) and outputting a rectangular wave signal; The parallel-serial converter 10 that converts the parallel output signals of the determiners 8 and 9 into serial signals and the in-phase or quadrature component output signals of the delay detector 106 (in FIG. 1, the in-phase component output signals are used). A maximum / minimum detector 11 for detecting the maximum value and the minimum value, and based on the output signal of the maximum / minimum detector 11 A frequency error estimator 12 connected to the local signal oscillator 2 for estimating a frequency error Δf included in the local signal oscillator 2 and a symbol synchronization signal based on an output signal of the maximum / minimum detector 11 and generating the determination And a symbol synchronization generator 13 for outputting a symbol synchronization signal to the parallel / serial converter 10.
[0016]
In the demodulation circuit shown in this figure, when there is no frequency error in the output of the local signal oscillator 2, when the modulated signal is input to the quadrature detector 1, the frequency of the input modulated signal and the local signal are output to the outputs of the multipliers 4 and 5. An in-phase component and a quadrature component of the modulated signal having a frequency corresponding to the difference from the output frequency of the oscillator 2 are derived. In this signal, the relative phase difference between the modulated signals corresponding to the symbol change is detected by the delay detector 6, and the symbol data of the modulated signal weighted at the time of transmission described above is decoded by this phase difference. This decoded signal is converted into serial data by the parallel-serial converter 10 after the signs of the I-component and Q-component signals are determined by the determiners 8 and 9, and the modulated signal is demodulated. is there.
[0017]
At this time, when the modulation signal is a preamble signal that repeats transition between two specific positions in the signal space arrangement (a signal of a predetermined pattern arranged at the beginning of each frame of the transmission signal for synchronization) Consider. FIG. 2 is a diagram showing an example of the signal space arrangement of signals at the output of the delay detector 6 when the modulated signal when there is no frequency error in the local signal oscillator 2 is a preamble signal. As shown in this figure, the output signal of the delay detector 6 reciprocates at positions shifted by 45 ° from the I axis and the Q axis, respectively.
[0018]
FIG. 3 is a diagram illustrating the time change of the amplitude change of the signal shown in FIG. 2 with respect to the I axis. Since the transition of the signal position in the signal space arrangement shown in FIG. 2 changes periodically with respect to the passage of time with respect to the origin of the I axis (intersection with the Q axis), it can be represented as a time waveform in FIG. It becomes like this.
[0019]
However, when there is an error of Δf in the output frequency of the local signal oscillator 2, as described above, the signal space arrangement is shifted by Δθ compared to when there is no error (see FIG. 8). FIG. 4 is a signal space layout diagram corresponding to FIG. 2 when the output frequency of the local signal oscillator 2 has an error of Δf. FIG. 5 is a diagram showing the time change of the amplitude change of the signal shown in FIG. 4 with respect to the I axis. The transition of the signal position in the signal space arrangement shown in FIG. 4 changes periodically around the point shifted from the origin of the I axis (intersection with the Q axis) to the negative (left) side over time. Therefore, as shown in FIG. 5, the entire waveform is shifted to the negative side.
[0020]
When the signal shown in FIG. 5 is input, the local maximum / minimum detector 11 differentiates the signal using a differentiator to obtain a local maximum value and a local minimum value of the signal, and an intermediate value between the local maximum value and the local minimum value shown in FIG. ΔI is calculated. This ΔI is generated as a result of the phase shift of Δθ shown in FIG. 4 and is uniquely determined corresponding to Δθ. Therefore, if ΔI can be calculated, Δθ can be obtained, and if ΔΔ is time-differentiated in the frequency error estimator 12, Δf (output frequency error of the local signal oscillator 2) can be obtained. The signal is sent to the oscillator 2 and the local signal oscillator 2 is controlled so as to cancel the output frequency error.
[0021]
Further, the symbol synchronization generator 13 detects the interval time at which the signal level is maximum / minimum from the output signal of the maximum / minimum detector 11, and determines the middle of this detection time as the symbol of the signal input to the delay detector 6. At the same time, this is supplied to the decision units 8, 9 and the parallel-serial converter 10 as a symbol synchronization time.
[0022]
As described above, the demodulation circuit according to the present invention detects the output frequency error of the local signal oscillator 2 from the maximum value and the minimum value of the time waveform of the delay detector 6 output signal regardless of the symbol synchronization generation. It is a thing.
Therefore, the demodulating circuit according to the present invention can simultaneously perform symbol synchronization generation and detection of the output frequency error of the local signal oscillator 2, so that synchronization can be acquired faster than a conventional demodulating circuit and a complex arithmetic unit is required. Therefore, the circuit can be downsized.
[0023]
As described above, the example in which the delay detector output signal transits between the first quadrant and the second quadrant of the signal space layout diagram has been described. However, the delay detector output signal has other quadrants, for example, the second quadrant and the third quadrant. Even in the case of a preamble signal that changes between quadrants, the output frequency error of the local signal oscillator can be detected by the same operation as described above. In this case, it is convenient to express the waveform shown in FIG. 5 by an amplitude change with respect to the Q axis.
[0024]
In the above-mentioned maximum / minimum detector 11, the maximum value or the minimum value of the detected signal may fluctuate due to noise or the like, but at this time, a plurality of maximum values and minimum values are detected at a predetermined time interval, If the average is taken, the detection accuracy can be improved.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the present invention calculates the output frequency error of the local signal oscillator based on the intermediate value between the maximum value and the minimum value of the output signal waveform of the delay detector. Thus, the detection of the output frequency error can be performed at the same time. Therefore, the synchronization acquisition as a demodulation circuit is fast, and a complex arithmetic unit is not required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a demodulation circuit according to the present invention. FIG. 2 is a signal space of a delay detector output when there is no error in the output frequency of a local signal oscillator in the demodulation circuit according to the present invention. Fig. 3 shows an arrangement example. Fig. 3 shows the signal shown in Fig. 2 as time elapses in amplitude change with respect to the I axis. Fig. 4 shows the case where there is an error in the output frequency of the local signal oscillator in the demodulation circuit according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the signal space arrangement corresponding to FIG. 2 of the delay detector output of FIG. 5. FIG. 5 is a diagram showing the signal shown in FIG. 4 over time with respect to the I axis. Functional block diagram showing a configuration example of the QPSK demodulator circuit. FIG. 7 is a diagram showing a signal space arrangement of the delay detector output when there is no error in the output frequency of the local signal oscillator in the conventional π / 4 shift QPSK demodulator circuit. 8) Conventional π / 4 shift FIG. 9 is a diagram showing the signal space arrangement of the delay detector output when there is an error in the output frequency of the local signal oscillator in the QPSK demodulating circuit. Figure [Explanation of symbols]
1. ・ Quadrature detector
2. Local signal oscillator
3 ・ ・ π / 2 phase shifter
4, 5, ... Multiplier
6. Delay detector
8, 9 ... Sign decision unit
10. ・ Parallel series converter
11. ・ Maximum / minimum detector
12. ・ Frequency error estimator
13. Symbol synchronization generator
101 ・ ・ Quadrature detector
102 ・ ・ Local signal oscillator
103 ・ ・ π / 2 phase shifter
104, 105 ... multiplier
106 ・ ・ Delay detector
107 .. Symbol synchronization generator
108, 109 ... Sign decision unit
110 ・ ・ Complex conjugate
111 ・ ・ Complex multiplier
112 ・ ・ Frequency error estimator
113 ・ ・ Parallel converter

Claims (2)

信号空間配置において固定の2つの位置間を交互に推移するような変調信号により角度変調された被変調信号について同相成分と直交成分とに分離するために使用するローカル信号発振器に含まれる出力周波数誤差を、検波器出力信号の時間波形における極大値と極小値との中間値に基づいて検出すると共に、該検出した周波数誤差情報を用いて前記ローカル信号発振器の出力周波数誤差を補正制御するように構成したことを特徴とする復調回路。Output frequency error included in local signal oscillator used to separate in-phase component and quadrature component of modulated signal angle-modulated by modulation signal that alternates between two fixed positions in signal space arrangement Is detected based on an intermediate value between the maximum value and the minimum value in the time waveform of the detector output signal, and the output frequency error of the local signal oscillator is corrected and controlled using the detected frequency error information. A demodulation circuit characterized by that. 前記検波器出力信号の時間波形が極大値と極小値とを生じる時間間隔に基づいてシンボル同期信号を生成するように構成したことを特徴とする請求項1記載の復調回路。2. The demodulator circuit according to claim 1, wherein the demodulator circuit is configured to generate a symbol synchronization signal based on a time interval at which a time waveform of the detector output signal generates a maximum value and a minimum value.
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