JP3987268B2 - Receiver and quadrature amplitude demodulation circuit thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2(n=2,3,…)値直交振幅変調方式を採用したディジタルマイクロ波受信装置とその直交振幅復調回路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信ニーズの増大や通信技術の発展に伴い種々の通信システムが開発されており、その中にディジタルマイクロ波無線通信システムがある。この種のシステムは、例えばマイクロ波帯域の搬送波を多値直交振幅変調(多値QAM:Quadrature Amplitude Modulation)方式で変調することによりディジタルデータを無線伝送するもので、アナログ無線伝送システムや有線ディジタル伝送システムに比べて、安価にして高品質のデータ伝送が可能である。
【0003】
直交振幅変調方式を採用したディジタルマイクロ波無線通信システムでは、従来から2(n=2,3,…)値QAM信号の変復調方式が用いられており、その中ではIチャネルとQチャネルの信号数を等しくした16QAM、64QAM、256QAM方式などが一般的である。これに加え、IチャネルとQチャネルの信号数を異ならせた128QAM方式なども有る。
【0004】
ところで、この方式を採用した無線通信システムにおいては、受信復調の際のビット誤りを防止するため、受信復調器においてIチャネルとQチャネルとの直交性を高精度に保つことが重要である。
【0005】
しかしながらこの種の従来の無線通信システムにおいては、両チャネルの直交性を積極的に補償する機構を備えたものは未だ知られていない。特に128QAM、256QAM方式などのように、信号点の数が多くなるほどに直交性のずれに対する耐性が原理的に低くなり、わずかなずれでビット誤りを生じて通信品質の低下を引き起こす虞があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように多値QAM方式を用いたディジタルマイクロ波無線通信システムでは、信号点の数が増えるほどにチャネル間の直交性のずれに対する耐性が低くなり、ビット誤りや通信品質の低下などを生じる虞が大きいという不具合が有った。
【0007】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、信号点の数によらずチャネル間の直交性を高精度に保つことができ、これにより通信品質の向上を図った受信装置とその直交振幅復調回路を提供することにある。
【0008】
また本発明の他の目的は、アナログ/ディジタル変換回路のオフセット制御回路をASIC(Application Specific IC)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの簡単な回路により構成することを可能とし、これにより回路規模の小型化および動作の安定化を図った受信装置とその直交振幅復調回路を提供することにある。
【0009】
【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直交振幅復調回路は、2 値直交振幅変調方式(nは2以上の自然数)で変調された受信信号からn系列のディジタル信号を復調する直交振幅復調回路において、前記受信信号を直交復調して互いに直交するIチャネルおよびQチャネルの復調信号を出力する直交復調部と、前記復調信号をチャネルごとにディジタル変換して前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータを得るディジタル変換部と、前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータの二次元位相平面上における信号点配置をデマッピングして前記n系列のディジタル信号を再生出力する信号点配置変換部と、前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータに基づいて前記二次元位相平面におけるI軸とQ軸との直交性を補償する直交性補償部とを具備し、この直交性補償部は、前記二次元位相平面上において少なくとも最外周より内側に出現する信号点に対応するディジタルデータを選択的に用いた論理演算により、前記直交性を補償するための制御信号を生成する論理演算部を備えることを特徴とする
【0010】
また前記直交信号再生手段に、例えば前記受信信号を分岐する分岐手段と、この分岐手段で分岐された片方の受信信号の位相を遅延させる可変遅延手段とを備え、
前記直交性補償手段に、前記ディジタル変換手段から出力されるディジタルデータの主信号および誤差信号を使用した論理演算の結果に基づき前記可変遅延手段における位相遅延量を制御させることにより、前記直交信号再生手段から出力される前記同相成分と直交成分との間の直交関係を補償するようにしたものである。
【0011】
このような手段を講じることにより、IチャネルとQチャネルとの直交性を高精度に保つことが可能となり、その結果ビット誤りなどを抑圧して通信品質を向上させることが可能となる。
【0012】
特に本発明では、前記直交性補償手段において、前記ディジタル変換手段から出力されるディジタルデータのうち、前記二次元位相平面上において少なくとも最外周より内側に出現する信号点のみを選択的に使用して、前記直交信号再生手段から出力される前記同相成分と直交成分との間の直交関係を補償するための制御を行うようにしている。
【0013】
すなわち、二次元位相平面上において原点に近い領域に現れる信号点のほうが、外側に現れる信号点よりもずれに対する耐性が高い。言い換えれば、ずれの許容値(閾値)を超えるまでの範囲が広い。このことを利用して、本発明では直交性制御のために使用する信号点を二次元位相平面上における内側の信号点に限定することにより、直交性制御の精度を向上させ、また制御の安定化を可能とするものである。このことは、特に128QAMや256QAMなど、信号点の数が多い多値QAM方式を採用する場合により大きな効果となって現れる。
【0014】
また、原理的にずれへの耐性の高い信号点を用いることにより、回路を構成する素子の特性への要求を緩和することができ、これにより装置の低コスト化を図ることなども可能となる。
【0015】
また第2の本発明に係わる受信装置とその直交振幅復調回路は、受信信号を2値直交振幅変調方式(nは2以上の自然数)に従いn系列のディジタル信号に復調する直交振幅復調回路またはこの直交振幅復調回路を用いた受信装置にあって、
前記受信信号から搬送波の同相成分とこれに直交する直交成分とを分離してこれらの成分を別々に出力する直交信号再生手段と、この直交信号再生手段から出力される前記同相成分および直交成分をそれぞれディジタルデータに変換するディジタル変換手段と、このディジタル変換手段から出力されるディジタルデータから前記n系列のディジタル信号を再生するディジタル信号再生手段と、前記ディジタル変換手段から出力されるディジタルデータの誤差信号を、前記同相成分および直交成分ごとにカウントするアップ・ダウンカウンタと、前記ディジタル変換手段と前記ディジタル信号再生手段との間に介在して設けられ、前記ディジタル変換手段から出力される前記同相成分および直交成分ごとのディジタルデータに前記アップ・ダウンカウンタからの出力をそれぞれ加算するディジタル加算器とを具備するものである。
【0016】
このように、ディジタル変換手段から出力されるディジタルデータの誤差信号をアップ・ダウンカウンタでカウントし、カウントした値を上記ディジタルデータに加算することにより、前記ディジタル変換手段における識別レベルの誤差成分が補正される。ここで、アップ・ダウンカウンタはいわば積分器としての作用を果たすことになる。
【0017】
従来はこれのような作用をアナログの素子により担っていたが、上記構成とすることで同様の作用をディジタル的に行うことができる。すなわちディジタル変換手段としてのA/Dコンバータにおける識別レベルの誤差成分を補正するための回路を、全ディジタル構成とすることが可能となる。したがって、当該素子をASICやFPGAなどの内部に構成することが可能になり、部品点数を減らすことが可能となる。また、アナログ構成では、素子のバラツキによる定数の微調整が必要になる場合があったが、全ディジタル構成が可能となることで常に安定した動作を得ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態では128QAM(2値QAM)方式を用いるディジタル伝送装置の直交振幅復調部を例にとって説明する。
【0019】
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係わる直交振幅復調部の構成を示す回路ブロック図である。図1において、図示しない受信回路から出力された受信中間周波信号は、自動利得制御増幅器21でのレベル調整ののちロールオフフィルタ(ROF)22および受信中間周波増幅器23を介して直交復調回路24に入力される。
【0020】
直交復調回路24は、受信信号から搬送波の同相成分とこれに直交する直交成分とを分離してこれらの成分を別々に出力する。すなわち、直交復調回路24は、入力された受信中間周波信号を2分岐してそれぞれ電圧制御発振器(VCO)241で発生した基準搬送波とミキシングすることにより、Iチャネル,Qチャネルのベースバンド復調信号を出力する。その際、2分岐した受信中間周波信号に与えられる基準搬送波の位相を可変遅延素子242により互いに直交させることで、互いに直交するIチャネル,Qチャネル信号出力を得る。この可変遅延素子242における位相遅延量は制御回路(CONT)38により制御される。
【0021】
ここで、VCO241で発生される基準搬送波の周波数は、制御回路(CONT)38および低域通過フィルタ331からなる搬送波同期回路により受信搬送波周波数に同期している。
【0022】
直交復調回路24から出力されたIチャネルおよびQチャネルの復調信号は、それぞれ低域通過フィルタ25,26およびオペアンプ27,28を介してアナログ/ディジタル(A/D)コンバータ29,30に入力され、ディジタルデータに変換される。そして、この受信ディジタルデータI0〜I7,Q0〜Q7は信号点配置変換回路36に入力される。さらに、この受信ディジタルデータI0〜I7,Q0〜Q7は分岐され、直交性補償回路37を介して制御回路(CONT)38にも入力されている。
【0023】
信号点配置変換回路36は、差分論理回路(DIFFLOG)341と、デマッピング回路361とから構成される。差分論理回路341では、入力された受信ディジタルデータI0〜I7,Q0〜Q7の差分演算が行われる。デマッピング回路361は、上記差分論理回路341から出力された受信ディジタルデータI0〜I7,Q0〜Q7の二次元位相平面上における信号点配置をマッピング前の状態に戻すための変換処理を行うもので、デマッピング後のデータが8系列のディジタル信号D1〜D8として再生出力される。
【0024】
このほか、図中符号31はクロック再生回路(CLK REC)である。また、40はインタフェース部(I/F)、50は操作部であり、操作部50で与えられたユーザの入力操作はインタフェース部40を介して制御回路38に通知され、変調方式の選択やこれに応じたデマッピング方式の選択などに反映される。また符号331〜334はいずれも低域通過フィルタであり、制御回路38からの制御信号を平均化するものである。
【0025】
図2は、本実施形態における直交性補償回路37の構成を示す回路図である。この直交性補償回路37は、EXNOR(否定排他的論理和)ゲート2a,2b、AND(論理積)ゲート2c,2dおよびOR(論理和)ゲート2eを備える。このうちEXNORゲート2aにはIチャネルのMSB(Most Significant Bit)I7と、Qチャネルの128QAMにおける誤差信号Q2が、EXNORゲート2bには同様にQチャネルのMSBであるQ7とIチャネルの誤差信号I2が与えられる。各EXNORゲート2a,2bの出力は、互いに反転する(NOT素子による:符号付さず)クロック信号とともにANDゲート2c,2dに入力され、そしてその論理和出力(ORゲート2eによる)制御信号NQUADとして出力される。
【0026】
なお、図2はフェージングへの耐性を高めるためにDRE1/2(Decision Range Expanded 1/2)と呼ばれる既存の方式を適用した場合の回路構成を示すものである。DRE1/2を適用しない場合には、誤差信号は1段階繰り下がって第5パス(I3,Q3)となる。
【0027】
次に、上記構成における動作を説明する。まず、図3を参照して概要を説明する。この図は4値QAM変調方式における直交性補償の概念を説明するための図である。二次元位相平面において、図に示すようにQ軸が時計回りにずれると、信号点は白丸で示すように斜線領域に偏って検出される。I軸が反時計回りにずれた場合も同様である。そこで、上記斜線領域における信号点の検出確率の偏りを無くすべく図1の可変遅延素子242の遅延量をフィードバック制御することで、Q軸、I軸の直交性を高精度に保つことが可能となる。本実施形態では、図2に示すハードウェアロジック回路による論理演算により、可変遅延素子242に与える遅延量制御のための制御信号を生成するようにした。
【0028】
次に、図4を参照してDRE1/2を適用した16値QAM変調方式における直交性補償の概念を説明する。この図は、上記方式におけるQ軸およびI軸のずれを検出する領域を示している。同図からも判るようにQ軸、I軸の互いのずれを検出するためには、ディジタル変換後の主信号と、変調方式に応じた誤差信号とを採用すると良いことが判る。具体的には、Q軸のずれ検出のためにはQチャネルの主信号とIチャネルの誤差信号との排他的論理和を、I軸のずれ検出のためにはIチャネルの主信号とQチャネルの誤差信号との排他的論理和をそれぞれ取れば良い。
【0029】
そこで、DRE1/2のもとでの128(256)QAM方式においては主信号がQ7,I7、誤差信号がQ2,I2であるので、図2においてはEXNORゲート2aにI7,Q2を、EXNORゲート2bにQ7,I2を入力するようにしている。これらのEXNORゲート2a,2bの出力をそれぞれANDゲート2c,2dに与え、互いに反転するクロックでそれぞれ論理積演算し、さらにその結果に論理和演算を施す(ORゲート2eによる)ことで、可変遅延素子242に与えるべき制御信号を得ることができる。
【0030】
このように本実施形態では、ディジタル変換後の主信号と、変調方式に応じた誤差信号とを用いた論理演算によりQ軸とI軸との互いのずれを検出し、これを補正する制御信号を生成して可変遅延素子242に与え、その遅延量を制御することでQ軸とI軸との直交性を高精度で保つようにしている。本実施形態で示した128QAM変調方式では、IチャネルのMSBとQチャネルのQ2との排他的論理和の反転、およびQチャネルのMSBとIチャネルのI2との排他的論理和の反転を取り、これらを互いに反転したクロック信号で論理積処理して両者の論理和を取り、その結果を制御信号としている。
【0031】
このような構成によりIチャネルとQチャネルとの間の直交性を高精度に保つことができるようになり、通信品質の向上を図ることが可能となる。
【0032】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図5は第2の実施形態における直交性補償回路37の構成を示す回路図である。この回路は、EXOR(排他的論理和)ゲート5a〜5d、エッジトリガ型フリップ・フロップ回路38c,38dおよびAND(論理積)ゲート5e,5fを備える。
【0033】
図に示すごとく、EXORゲート5aにはI7とQ1、EXORゲート5bにはIQ1とQ2、EXORゲート5cにはI1とQ7、EXORゲート5dにはI1とI2がそれぞれ入力される。このうち、EXORゲート5a,5cの出力がそれぞれフリップ・フロップ回路38c,38dのD端子に与えられる。
【0034】
フリップ・フロップ回路38c,38dの出力はそれぞれANDゲート5e,5fに与えられ、互いに反転するクロック信号との論理積が取られる。その結果の論理和が(OR回路2eによる)、可変遅延素子242への制御信号として出力される。
【0035】
一方、EXORゲート5bの出力とクロック信号とのANDがフリップ・フロップ回路38cのクロック端子に入力される。同様に、EXORゲート5dの出力とクロック信号とのANDがフリップ・フロップ回路38dのクロック端子に入力される。
【0036】
図6を参照して上記構成での作用を説明する。図6は、DRE1/2を適用した16値QAM変調方式における直交性補償の別の例を説明するための概念図である。この図においては、Q軸、I軸のずれ検出のため、Q信号に関しては誤差信号の2ビット目を使用すると共に、I信号に関しては主信号MSBを使用している。
【0037】
図6において、I軸がずれると信号点の検出位置は上下方向に移動するために、図4と同様の考え方により、I軸のずれ検出のためには黒丸印を上下に挟むように検出領域を設定すれば良い。一方Q軸がずれた場合、信号点の検出位置は左右方向に大きく移動するが、上下方向にもわずかに移動する(I軸についても同じことが言える)。このため、Q軸のずれ検出に関しても、黒丸印を上下に挟むように検出領域を設定すれば良い。本実施形態ではこのわずかなずれを検出するため、Q信号に関して誤差信号の2ビット目を使用している。
【0038】
図6において、Q軸のずれを検知する領域に信号点が現れた場合に1を出力し、I軸のずれを検知する領域に信号点が現れた場合に0を出力し、その他の領域を不感帯(直前の出力を保持する領域)とする論理回路を組むと、図5のごとくとなる。このような構成によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【0039】
(第3の実施形態)
次に、上記第1および第2の実施形態に更に改良を加えた形態を第3の実施形態として説明する。図7は、128QAM方式における信号点配置と直交性のずれとの関係を示す図である。
【0040】
この図から明らかなように、128QAMのように信号点の数が多い直交振幅変調方式においては、直交性のズレによる各信号点の収束点からの隔たりがI軸,Q軸から離れるにつれて一般に大きくなる。例えば図7において信号点に11.3°のズレが生じたとすると、領域1ではズレた信号点(図中黒点)と収束点(図中白抜き点)とが同じ領域に入っているため正常な制御を行えるが、領域2では信号点が領域外にはみ出しているため、制御エラーを起こしてしまう。すなわち、信号点配置図における外側の領域(原点から離れた領域)に位置する点ほど、直交性のずれへの耐性が低いことになる。
【0041】
しかしながら上記第1および第2の直交性補償回路37では、ランダムに到達する信号点の全てを使用して直交性制御を行っていた。このため原点から離れた領域に位置する点が到達したときには誤制御の可能性が大きく、特に受信信号の引き込み前の段階において直交性制御が不安定になりやすい。本実施形態では、この点につき改良を加えた例を説明する。
【0042】
図8は、第3の実施形態に係わる直交性補償回路37の構成を示す回路図である。なお同図において図2、図5と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【0043】
図8の回路は、識別領域検出回路38a,38bを備える。識別領域検出回路38a,38bは、EXORゲート、EXNORゲートおよびANDゲートを備える(符号付さず)。例えば識別領域検出回路38aでは、IチャネルのMSBであるI7およびI6がEXORゲートに、I6およびI5がEXNORゲートにそれぞれ入力される。これらのゲートの出力と、クロック信号との論理積(ANDゲートによる)がフリップ・フロップ回路38cのクロック端子に入力される。このフリップ・フロップ回路38cのD端子には、EXNORゲート2aの出力が与えられる。識別領域検出回路38b、EXNORゲート2bおよびフリップ・フロップ回路38dにおいても、QチャネルとIチャネルとを入れ換えた形で同様の構成となっている。
【0044】
図9を参照して、上記構成での動作を説明する。第3の実施形態では、二次元位相平面上にて直交性制御に使用する点に位置に制限を設ける。すなわち、Q軸、I軸に関して独立に直交性制御を行うに際して、Qチャネル方向の制御には図中実線で囲まれた領域内の信号点を、Iチャネル方向の制御には図中点線で囲まれた領域内の信号点をそれぞれ使用し、この領域外で検出された信号点は直交性補償制御に使用しない。要するに、内側に位置する8×8個の点のみを選択的に使用して直交性補償制御に供するようにする。
【0045】
このことを、より詳細に示すと図10のごとくになる。この図は、DRE1/2を適用した256QAM(128QAMも同様)方式における本実施形態での識別領域を示す図である。この図から、中央に位置する8×8個の点とその外側とを区別するには、両チャネルともに主信号とその下位2ビット目まで(Q7,I7,Q6,I6,Q5,I5)を使用すれば良いことが判る。具体的には、例えばIチャネルでは(I7,I6,I5)=(1,0,0)または(0,1,1)となる点と、それ以外とを区別すれば良い(Qチャネルも全く同様)。
【0046】
さて、図8の回路では、上記述べた信号点の出現位置による選択的な直交性制御を次のようにして実現する。例えばIチャネルについて説明すると、識別領域検出回路38aのEXORゲート、EXNORゲートの作用により(I7,I6,I5)=(1,0,0)または(0,1,1)の場合には、次段のANDゲートに(0,0)が出力される。このときフリップ・フロップ回路38cのクロック端子に供給されるクロック信号が停止し、EXNORゲート2aからの出力(すなわち可変遅延素子242への直交性制御信号)がフリップ・フロップ回路38cでラッチされて、直交性制御の状態は直前の状態が保持される。
【0047】
このように本実施形態では、ディジタル変換後の主信号と、変調方式に応じた誤差信号とを用いた論理演算によりQ軸とI軸との互いのずれを検出し、このずれを補正する制御信号を生成するが、その際に信号点配置図上の中央に位置する8×8個の点のみを使用して制御信号の生成に供するようにしている。具体的には主信号の下位1ビットおよび2ビット(Q6,I6,Q5,I5)を使用し、上記の範囲よりも外側に位置する点が出現した場合には直交性制御信号をラッチして直前の信号を保持するようにしている。
【0048】
すなわち、128値の信号点配置は、Ich,Qchそれぞれ12値づつの直交した2系列の信号から構成される。また、直交性の制御はIch方向とQch方向にそれぞれ独立して行うが、本実施形態では、Ich方向の制御を行うとき、Qchの12値のうち外側の2値づつ、計4値については使用しないようにする。同様にQch方向の制御の際には、Ichの12値のうち内側の8値についてのみ使用するようにする。
【0049】
このように、直交性制御の際に、ずれに対する耐性の低い外側の点を使用せず、耐性の高い内側の点のみを用いるようにしたので、I軸、Q軸の直交性制御を高精度に保つことができるようになり、その結果、通信品質の向上を図ることが可能となる。また、直交性制御に使用する信号点配置図上の領域は、信号点の数によらずに任意に設定することができる。これにより信号点の数に係わらず、チャネル間の直交性を高精度に保つことが可能となる。
【0050】
また本実施形態で示した直交性の制御方式は、例えば電源投入直後のように直交性のずれが大きい状況にて特に有効である。この利点を生かして、初期制御状態を過ぎて或る程度の制御の安定が図れたのちには、全ての信号点を利用して直交性制御を行うようにしても良い。このような手法を用いれば、伝送媒体上の擾乱が比較的小さい場合には、制御の安定性を更に向上させるが可能となる。
【0051】
なお、図8にはDRE1/2法を適用した際の直交性補償回路の構成を示したが、この方法を適用しない場合の構成は図11に示すようになる。この構成は、図8と比較して識別領域検出回路38a,38bにおけるEXNORゲートを削除したものとなっている。
【0052】
(第4の実施形態)
次に、図12を参照して本発明の第4の実施形態を説明する。図12は第4の実施形態における直交振幅復調部の構成を示す回路ブロック図である。同図において図1と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【0053】
図12では、アナログ/ディジタル(A/D)コンバータ29,30のオフセット調整を行うオペアンプ27,28のゲインを固定とし、これに代えて加算器101,102と、アップ・ダウンカウンタ(U/D COUNT)103,104とを備えている。
【0054】
そして、アップ・ダウンカウンタ103にはA/Dコンバータ29から出力されるディジタルデータのうちI6(Iチャネルの誤差信号)が、アップ・ダウンカウンタ104にはA/Dコンバータ30からのQ6(Qチャネルの誤差信号)がそれぞれ与えられる。各アップ・ダウンカウンタ103,104の8ビットパラレルの出力信号はそれぞれ加算器101,102に与えられ、A/Dコンバータ29,30の出力データとビット系列ごとに加算されてフィードバックループが形成される。各アップ・ダウンカウンタ103,104は例えば20段程度で構成すると良い。
【0055】
上記構成では、制御回路(CONT)38においてディジタル復調信号のアイパターンからA/Dコンバータ29,30における識別レベルの変動分(すなわち誤差信号に対応する識別レベルの変動方向)を検出する。その結果をアップ・ダウンカウンタ103,104に与え、カウントさせることで平均化を行う。すなわちアップ・ダウンカウンタ103,104は、積分器と同様の作用を行う。
【0056】
これによりアップ・ダウンカウンタ103,104からは識別レベルの変動分を反転した信号(レベルが等しく、符号が逆の信号)が出力され、これを加算器101,102で元信号に加算することにより、A/Dコンバータ29,30のオフセットレベルの変動分が抑圧されたディジタル出力を得ることが可能となる。
【0057】
図1の構成においては、送信機側の変調回路(図示せず)におけるキャリアリークの増加や、オペアンプ27,28のDCオフセットレベルの変動、A/Dコンバータ29,30の基準電圧の変動などによるA/D変換時の識別レベルの変動をオペアンプ27,28のバイアス電圧を制御することにより補償するようにしていた。すなわち制御回路(CONT)38からの出力を低域通過フィルタ(積分器)333で平均化したのちオペアンプ27,28のバイアス電圧を制御するようにしていた。したがって制御はアナログ的であり、温度変動などの外的要因に対して弱く、また素子特性のバラツキによる動作定数の調整が必要になるなどの不便が有った。
【0058】
これに対して本実施形態では、各チャネルの誤差信号をアップ・ダウンカウンタ103,104でカウントし、その結果を加算器101,102で元信号に加算することにより、A/D変換時の識別レベルの変動の補償を全てディジタル的に行うことが可能となる。これにより上記した不便を解消して動作の安定化を図ることが可能となる。
【0059】
また本実施形態によれば、直交振幅復調回路を全てディジタル化することができ、これによりASIC、FPGAまたはPLD(Programmable Logic Device)などの簡単なディジタル素子による構成が可能となるので、部品点数の削減などのメリットも得ることができる。
【0060】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば上記実施形態では128値の直交振幅変調方式について提案を行ったが、本発明の思想はA/D変換後のディジタルデータの取得領域を任意に設定することによって64値,256値…などの多値直交振幅変調方式にも応用することが可能である。
【0061】
また第1の実施形態における制御の有効/領域の区別は、上記で述べた8×8の領域に限らず、素子特性に応じて、また引き込み前の直交性のずれの量により任意に設定することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【0062】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、信号点の数によらずチャネル間の直交性の補償制御を安定化させることができ、これにより通信品質の向上を図った受信装置とその直交振幅復調回路を提供することが可能となる。
また本発明によれば、アナログ/ディジタル変換回路のオフセット制御回路をASIC、FPGAなどの簡単な回路により構成することが可能となり、これにより回路規模の小型化および動作の安定化を図った受信装置とその直交振幅復調回路を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態における直交振幅復調回路の構成を示す回路ブロック図。
【図2】 本発明の第1の実施形態における直交性補償回路37の構成を示す回路図。
【図3】 4値QAM変調方式における直交性補償の概念を説明するための図。
【図4】 DRE1/2を適用した16値QAM変調方式における直交性補償の概念を説明するための図。
【図5】 本発明の第2の実施形態における直交性補償回路37の構成を示す回路図。
【図6】 DRE1/2を適用した16値QAM変調方式における直交性補償の別の例を説明するための概念図。
【図7】 128QAM方式における信号点配置と直交性のずれとの関係を示す図。
【図8】 本発明の第3の実施形態における直交性補償回路37の構成を示す回路図。
【図9】 図8の直交性補償回路37の動作を説明するために用いた図。
【図10】 本発明の第3の実施形態におけるDRE1/2を適用した256QAM方式(128QAMも同様)での識別領域を示す図。
【図11】 本発明の第3の実施形態において、DRE1/2法を適用しない場合の直交性補償回路37の構成を示す回路図。
【図12】 本発明の第4の実施形態における直交振幅復調回路の構成を示す回路ブロック図。
【符号の説明】
21…自動利得制御増幅器
22…ロールオフフィルタ(ROF)
23…受信中間周波増幅器
24…直交復調回路
241…電圧制御発振器(VCO)
242…可変遅延素子
25,26…低域通過フィルタ
27,28…オペアンプ
29,30…アナログ/ディジタル(A/D)コンバータ
31…クロック再生回路(CLK REC)
331〜334…低域通過フィルタ
36…信号点配置変換回路
341…差分論理回路(DIFFLOG)
361…デマッピング回路
37…直交性補償回路
38…制御回路(CONT)
2a,2b…EXNOR(否定排他的論理和)ゲート
2c,2d…AND(論理積)ゲート
2e…OR(論理和)ゲート
5a,5b,5c,5d,…EXOR(排他的論理和)ゲート
5e,5f…AND(論理積)ゲート
38a,38b…識別領域検出回路
38c,38d…フリップ・フロップ回路
40…インタフェース部(I/F)
50…操作部
101,102…加算器
103,104…アップ・ダウンカウンタ(U/D COUNT)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides 2nThe present invention relates to an improvement in a digital microwave receiver employing a (n = 2, 3,...) Value quadrature amplitude modulation method and a quadrature amplitude demodulation circuit thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, various communication systems have been developed with increasing communication needs and communication technology, and among them, there are digital microwave radio communication systems. This type of system, for example, wirelessly transmits digital data by modulating a carrier wave in the microwave band by a multi-level quadrature amplitude modulation (multi-level QAM: Quadrature Amplitude Modulation) system. Compared with the system, it is cheap and enables high-quality data transmission.
[0003]
In digital microwave radio communication systems employing quadrature amplitude modulation, 2nA modulation / demodulation system for (n = 2, 3,...) Value QAM signals is used, and among these, 16QAM, 64QAM, 256QAM systems, etc., in which the number of I channel and Q channel signals are equal, are common. In addition to this, there is a 128QAM system in which the number of I channel and Q channel signals is different.
[0004]
By the way, in a wireless communication system employing this method, it is important to maintain the orthogonality between the I channel and the Q channel with high accuracy in the reception demodulator in order to prevent bit errors during reception demodulation.
[0005]
However, this type of conventional wireless communication system has not yet been known to have a mechanism that actively compensates for the orthogonality of both channels. In particular, as 128QAM, 256QAM, etc., the greater the number of signal points, the lower the tolerance to orthogonality deviation in principle, and there is a possibility that bit errors may occur due to slight deviation and communication quality may be degraded. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the digital microwave radio communication system using the multi-level QAM system, as the number of signal points increases, the tolerance to the orthogonality shift between channels decreases, and bit errors and communication quality decrease. There was a problem that there was a high risk of occurrence.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to maintain the orthogonality between channels with high accuracy regardless of the number of signal points, and to thereby improve the communication quality and the orthogonality thereof. An object of the present invention is to provide an amplitude demodulation circuit.
[0008]
Another object of the present invention is to make it possible to configure an offset control circuit of an analog / digital conversion circuit by a simple circuit such as an ASIC (Application Specific IC), an FPGA (Field Programmable Gate Array), etc. It is an object of the present invention to provide a receiver and a quadrature amplitude demodulating circuit thereof that are miniaturized and stable in operation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objectiveThe quadrature amplitude demodulation circuit according to the present invention has 2 n In an orthogonal amplitude demodulation circuit that demodulates an n-sequence digital signal from a received signal modulated by a value quadrature amplitude modulation method (n is a natural number of 2 or more), an I channel and a Q channel that are orthogonally demodulated by orthogonally demodulating the received signal A quadrature demodulator that outputs a demodulated signal, a digital converter that digitally converts the demodulated signal for each channel to obtain digital data for each of the I channel and Q channel, and a digital data for each of the I channel and Q channel. A signal point arrangement conversion unit for demapping the signal point arrangement on the two-dimensional phase plane to reproduce and output the n-sequence digital signal, and the two-dimensional phase plane based on the digital data for each of the I channel and Q channel An orthogonality compensation unit that compensates for the orthogonality between the I axis and the Q axis. A logic operation that generates a control signal for compensating the orthogonality by a logic operation that selectively uses digital data corresponding to a signal point that appears at least inside the outermost circumference on the two-dimensional phase plane. Characterized by comprising a part.
[0010]
In addition, the orthogonal signal regeneration unit includes, for example, a branch unit that branches the received signal, and a variable delay unit that delays the phase of one of the received signals branched by the branch unit,
By causing the orthogonality compensation means to control a phase delay amount in the variable delay means based on a logical operation result using a main signal and an error signal of digital data output from the digital conversion means, the orthogonal signal reproduction is performed. The quadrature relationship between the in-phase component and the quadrature component output from the means is compensated.
[0011]
By taking such means, it is possible to maintain the orthogonality between the I channel and the Q channel with high accuracy, and as a result, it is possible to suppress bit errors and improve communication quality.
[0012]
Particularly in the present invention, the orthogonality compensation means selectively uses only signal points appearing at least inside the outermost circumference on the two-dimensional phase plane, among the digital data output from the digital conversion means. The control for compensating the quadrature relationship between the in-phase component and the quadrature component output from the quadrature signal reproducing means is performed.
[0013]
That is, the signal point appearing in the region near the origin on the two-dimensional phase plane is more resistant to deviation than the signal point appearing outside. In other words, the range until the allowable deviation value (threshold value) is exceeded is wide. Taking advantage of this, the present invention limits the signal points used for orthogonality control to the inner signal points on the two-dimensional phase plane, thereby improving the accuracy of orthogonality control and stabilizing the control. Is possible. This is particularly effective when a multi-level QAM system having a large number of signal points, such as 128 QAM or 256 QAM, is employed.
[0014]
Further, by using signal points that are highly resistant to deviations in principle, it is possible to relax the demands on the characteristics of the elements that make up the circuit, thereby making it possible to reduce the cost of the device. .
[0015]
The receiving apparatus and the quadrature amplitude demodulating circuit according to the second aspect of the present invention receive the received signal as 2nIn a quadrature amplitude demodulation circuit that demodulates an n-sequence digital signal according to a value quadrature amplitude modulation method (n is a natural number of 2 or more), or a reception device that uses this quadrature amplitude demodulation circuit,
The quadrature signal reproducing means for separating the in-phase component of the carrier wave from the received signal and the quadrature component orthogonal thereto and outputting these components separately; and the in-phase component and the quadrature component output from the quadrature signal reproducing means Digital conversion means for converting into digital data, digital signal reproduction means for reproducing the n-sequence digital signal from digital data output from the digital conversion means, and error signal of digital data output from the digital conversion means Are provided between the digital conversion means and the digital signal reproduction means, and the in-phase component output from the digital conversion means and The above-mentioned up / down is added to the digital data for each orthogonal component. The output from the counter is to and a digital adder for adding each.
[0016]
In this way, the error signal of the digital data output from the digital conversion means is counted by the up / down counter, and the counted value is added to the digital data, thereby correcting the error component of the identification level in the digital conversion means. Is done. Here, the up / down counter functions as an integrator.
[0017]
Conventionally, such an operation has been carried out by an analog element, but the same operation can be performed digitally by adopting the above configuration. In other words, the circuit for correcting the error component of the identification level in the A / D converter as the digital conversion means can be configured as an all-digital configuration. Therefore, the element can be configured inside an ASIC, FPGA, or the like, and the number of parts can be reduced. In addition, in the analog configuration, the constants may need to be finely adjusted due to element variations. However, since an all-digital configuration is possible, a stable operation can always be obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, 128QAM (27A quadrature amplitude demodulation unit of a digital transmission apparatus using the (value QAM) method will be described as an example.
[0019]
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a quadrature amplitude demodulator according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a reception intermediate frequency signal output from a reception circuit (not shown) is subjected to level adjustment by an automatic gain control amplifier 21 and then to a quadrature demodulation circuit 24 via a roll-off filter (ROF) 22 and a reception intermediate frequency amplifier 23. Entered.
[0020]
The quadrature demodulation circuit 24 separates the in-phase component of the carrier wave from the received signal and the quadrature component orthogonal thereto, and outputs these components separately. That is, the quadrature demodulation circuit 24 divides the received reception intermediate frequency signal into two and mixes it with the reference carrier wave generated by the voltage controlled oscillator (VCO) 241 respectively, so that the I channel and Q channel baseband demodulated signals are obtained. Output. At that time, the phase of the reference carrier wave given to the two-branch received intermediate frequency signal is made orthogonal to each other by the variable delay element 242 to obtain I channel and Q channel signal outputs orthogonal to each other. The phase delay amount in the variable delay element 242 is controlled by a control circuit (CONT) 38.
[0021]
Here, the frequency of the reference carrier wave generated by the VCO 241 is synchronized with the reception carrier frequency by a carrier wave synchronization circuit comprising a control circuit (CONT) 38 and a low-pass filter 331.
[0022]
The I-channel and Q-channel demodulated signals output from the quadrature demodulation circuit 24 are input to analog / digital (A / D) converters 29 and 30 via low-pass filters 25 and 26 and operational amplifiers 27 and 28, respectively. Converted to digital data. The received digital data I0 to I7 and Q0 to Q7 are input to the signal point arrangement conversion circuit 36. Further, the received digital data I0 to I7 and Q0 to Q7 are branched and input to the control circuit (CONT) 38 via the orthogonality compensation circuit 37.
[0023]
The signal point arrangement conversion circuit 36 includes a differential logic circuit (DIFFLOG) 341 and a demapping circuit 361. The difference logic circuit 341 performs a difference operation on the input received digital data I0 to I7 and Q0 to Q7. The demapping circuit 361 performs conversion processing for returning the signal point arrangement on the two-dimensional phase plane of the received digital data I0 to I7 and Q0 to Q7 output from the difference logic circuit 341 to the state before mapping. The data after demapping is reproduced and output as 8-series digital signals D1 to D8.
[0024]
In addition, reference numeral 31 in the figure denotes a clock recovery circuit (CLK REC). Reference numeral 40 denotes an interface unit (I / F), and reference numeral 50 denotes an operation unit. The user's input operation given by the operation unit 50 is notified to the control circuit 38 via the interface unit 40 to select a modulation method and It is reflected in the selection of the demapping method according to. Reference numerals 331 to 334 are all low-pass filters that average the control signals from the control circuit 38.
[0025]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the orthogonality compensation circuit 37 in the present embodiment. The orthogonality compensation circuit 37 includes EXNOR (negative exclusive OR) gates 2a and 2b, AND (logical product) gates 2c and 2d, and an OR (logical sum) gate 2e. Of these, the EXNOR gate 2a has an I channel MSB (Most Significant Bit) I7 and an error signal Q2 in the Q channel 128QAM, and the EXNOR gate 2b similarly has an Q channel MSB Q7 and an I channel error signal I2. Is given. The outputs of the EXNOR gates 2a and 2b are input to the AND gates 2c and 2d together with a clock signal that is inverted with each other (by a NOT element: unsigned), and the logical sum output (by the OR gate 2e) as a control signal NQUAD Is output.
[0026]
FIG. 2 shows a circuit configuration when an existing method called DRE1 / 2 (Decision Range Expanded 1/2) is applied in order to increase fading resistance. When DRE1 / 2 is not applied, the error signal is lowered by one step to become the fifth path (I3, Q3).
[0027]
Next, the operation in the above configuration will be described. First, an outline will be described with reference to FIG. This diagram is for explaining the concept of orthogonality compensation in the four-value QAM modulation system. In the two-dimensional phase plane, when the Q axis is shifted clockwise as shown in the figure, the signal point is detected in a shaded area as indicated by a white circle. The same applies when the I-axis is shifted counterclockwise. Therefore, by performing feedback control of the delay amount of the variable delay element 242 in FIG. 1 so as to eliminate the bias of the detection probability of the signal point in the shaded area, it is possible to maintain the orthogonality of the Q axis and the I axis with high accuracy. Become. In the present embodiment, a control signal for controlling the amount of delay applied to the variable delay element 242 is generated by a logical operation by the hardware logic circuit shown in FIG.
[0028]
Next, the concept of orthogonality compensation in the 16-value QAM modulation scheme to which DRE1 / 2 is applied will be described with reference to FIG. This figure shows a region for detecting a deviation between the Q-axis and the I-axis in the above method. As can be seen from the figure, in order to detect the shift between the Q axis and the I axis, it is preferable to employ a main signal after digital conversion and an error signal corresponding to the modulation method. Specifically, the exclusive OR of the Q-channel main signal and the I-channel error signal is used to detect the Q-axis deviation, and the I-channel main signal and the Q-channel are used to detect the I-axis deviation. It is only necessary to obtain an exclusive OR with the error signal.
[0029]
Therefore, in the 128 (256) QAM system under DRE1 / 2, the main signals are Q7 and I7 and the error signals are Q2 and I2. Therefore, in FIG. 2, the EXNOR gate 2a has I7 and Q2 and the EXNOR gate. Q7 and I2 are input to 2b. The outputs of these EXNOR gates 2a and 2b are supplied to AND gates 2c and 2d, respectively, ANDed with clocks that are inverted from each other, and further subjected to a logical sum operation (by OR gate 2e), thereby providing a variable delay. A control signal to be applied to the element 242 can be obtained.
[0030]
As described above, in this embodiment, a control signal for detecting a shift between the Q axis and the I axis by a logical operation using the main signal after digital conversion and an error signal corresponding to the modulation method, and correcting this. Is generated and applied to the variable delay element 242 and the amount of delay is controlled to maintain the orthogonality between the Q axis and the I axis with high accuracy. In the 128QAM modulation system shown in the present embodiment, the exclusive OR of the I channel MSB and the Q channel Q2 is inverted, and the exclusive OR of the Q channel MSB and the I channel I2 is inverted. These are logically ANDed with clock signals inverted from each other to obtain the logical sum of the two, and the result is used as a control signal.
[0031]
With such a configuration, the orthogonality between the I channel and the Q channel can be maintained with high accuracy, and the communication quality can be improved.
[0032]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the orthogonality compensation circuit 37 in the second embodiment. This circuit includes EXOR (exclusive OR) gates 5a to 5d, edge triggered flip-flop circuits 38c and 38d, and AND (logical product) gates 5e and 5f.
[0033]
As shown in the figure, I7 and Q1 are input to the EXOR gate 5a, IQ1 and Q2 are input to the EXOR gate 5b, I1 and Q7 are input to the EXOR gate 5c, and I1 and I2 are input to the EXOR gate 5d, respectively. Of these, the outputs of the EXOR gates 5a and 5c are applied to the D terminals of the flip-flop circuits 38c and 38d, respectively.
[0034]
Outputs of the flip-flop circuits 38c and 38d are respectively supplied to AND gates 5e and 5f, and are logically ANDed with clock signals that are inverted from each other. The logical sum of the results is output as a control signal to the variable delay element 242 (by the OR circuit 2e).
[0035]
On the other hand, the AND of the output of the EXOR gate 5b and the clock signal is input to the clock terminal of the flip-flop circuit 38c. Similarly, the AND of the output of the EXOR gate 5d and the clock signal is input to the clock terminal of the flip-flop circuit 38d.
[0036]
The operation of the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining another example of orthogonality compensation in a 16-value QAM modulation scheme to which DRE1 / 2 is applied. In this figure, the second bit of the error signal is used for the Q signal and the main signal MSB is used for the I signal in order to detect the deviation of the Q axis and the I axis.
[0037]
In FIG. 6, since the detection position of the signal point moves up and down when the I-axis is displaced, the detection region is detected by sandwiching black circles vertically for detecting the displacement of the I-axis, based on the same concept as in FIG. Should be set. On the other hand, when the Q axis is deviated, the signal point detection position moves greatly in the left-right direction, but slightly moves in the up-down direction (the same can be said for the I-axis). For this reason, the detection region may be set so that the black circles are sandwiched vertically between the Q-axis deviations. In this embodiment, in order to detect this slight deviation, the second bit of the error signal is used for the Q signal.
[0038]
In FIG. 6, 1 is output when a signal point appears in a region where a Q-axis shift is detected, 0 is output when a signal point appears in a region where a shift in the I-axis is detected, and other regions are displayed. When a logic circuit is formed as a dead zone (an area for holding the immediately preceding output), the result is as shown in FIG. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment.
[0039]
(Third embodiment)
Next, a form obtained by further improving the first and second embodiments will be described as a third embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between signal point arrangement and orthogonality deviation in the 128QAM system.
[0040]
As is apparent from this figure, in the quadrature amplitude modulation method having a large number of signal points such as 128QAM, generally, the distance from the convergence point of each signal point due to the orthogonality deviation increases as the distance from the I axis and Q axis increases. Become. For example, if a signal point shift of 11.3 ° occurs in FIG. 7, the signal point (black point in the figure) and the convergence point (outline point in the figure) in the region 1 are in the same region. Although control can be performed, a signal error occurs in the region 2 because the signal point protrudes outside the region. That is, the point located in the outer region (region away from the origin) in the signal point arrangement diagram is less resistant to orthogonality deviation.
[0041]
However, in the first and second orthogonality compensation circuits 37, orthogonality control is performed using all the signal points that arrive at random. For this reason, there is a high possibility of erroneous control when a point located in a region away from the origin arrives, and orthogonality control tends to become unstable especially at the stage before the reception signal is drawn. In the present embodiment, an example in which this point is improved will be described.
[0042]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of the orthogonality compensation circuit 37 according to the third embodiment. In the figure, parts common to those in FIGS. 2 and 5 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described here.
[0043]
The circuit of FIG. 8 includes identification area detection circuits 38a and 38b. The identification area detection circuits 38a and 38b include an EXOR gate, an EXNOR gate, and an AND gate (not labeled). For example, in the identification region detection circuit 38a, I channel MSBs I7 and I6 are input to the EXOR gate, and I6 and I5 are input to the EXNOR gate, respectively. The logical product (by the AND gate) of the outputs of these gates and the clock signal is input to the clock terminal of the flip-flop circuit 38c. The output of the EXNOR gate 2a is given to the D terminal of the flip-flop circuit 38c. The identification region detection circuit 38b, the EXNOR gate 2b, and the flip-flop circuit 38d have the same configuration in which the Q channel and the I channel are interchanged.
[0044]
With reference to FIG. 9, the operation in the above configuration will be described. In the third embodiment, the position is limited to the point used for orthogonality control on the two-dimensional phase plane. That is, when orthogonality control is performed independently with respect to the Q axis and the I axis, signal points within a region surrounded by a solid line in the figure are surrounded by a dotted line in the figure for control in the I channel direction. Each signal point in the selected region is used, and the signal point detected outside this region is not used for orthogonality compensation control. In short, only 8 × 8 points located inside are selectively used for the orthogonality compensation control.
[0045]
This is shown in more detail as shown in FIG. This figure is a diagram showing an identification area in the present embodiment in a 256QAM system (which also applies to 128QAM) to which DRE1 / 2 is applied. From this figure, in order to distinguish the 8 × 8 points located in the center from the outside, the main signal and the lower 2nd bit (Q7, I7, Q6, I6, Q5, I5) for both channels are used. It turns out that it should be used. Specifically, for example, in the I channel, it is only necessary to distinguish the point where (I7, I6, I5) = (1, 0, 0) or (0, 1, 1) from the others (the Q channel is also completely different). The same).
[0046]
In the circuit of FIG. 8, the selective orthogonality control based on the appearance position of the signal point described above is realized as follows. For example, the I channel will be described. When (I7, I6, I5) = (1, 0, 0) or (0, 1, 1) due to the action of the EXOR gate and EXNOR gate of the identification region detection circuit 38a, (0, 0) is output to the AND gate of the stage. At this time, the clock signal supplied to the clock terminal of the flip-flop circuit 38c stops, and the output from the EXNOR gate 2a (that is, the orthogonality control signal to the variable delay element 242) is latched by the flip-flop circuit 38c. As for the state of orthogonality control, the previous state is maintained.
[0047]
As described above, in the present embodiment, a control for detecting a shift between the Q axis and the I axis by a logical operation using the main signal after digital conversion and an error signal corresponding to the modulation method, and correcting the shift. A signal is generated, and at that time, only 8 × 8 points located at the center of the signal point arrangement diagram are used to generate a control signal. Specifically, the lower 1 bit and 2 bits (Q6, I6, Q5, and I5) of the main signal are used, and when a point located outside the above range appears, the orthogonality control signal is latched. The previous signal is held.
[0048]
That is, the 128-value signal point constellation is composed of two orthogonal signals of 12 values each for Ich and Qch. In addition, orthogonality control is performed independently in the Ich direction and the Qch direction, but in this embodiment, when performing control in the Ich direction, each of the 12 values of Qch, each of the outer two values, for a total of four values, Do not use. Similarly, when controlling in the Qch direction, only the inner 8 values of the 12 values of Ich are used.
[0049]
As described above, when the orthogonality control is performed, the outer point having low resistance to deviation is not used, and only the inner point having high resistance is used, so that the orthogonality control of the I axis and the Q axis is highly accurate. As a result, communication quality can be improved. Further, the region on the signal point arrangement diagram used for orthogonality control can be arbitrarily set regardless of the number of signal points. This makes it possible to maintain the orthogonality between channels with high accuracy regardless of the number of signal points.
[0050]
Further, the orthogonality control method shown in the present embodiment is particularly effective in a situation where the orthogonality deviation is large, for example, immediately after the power is turned on. Taking advantage of this advantage, orthogonality control may be performed using all signal points after the initial control state is achieved and the control is stabilized to some extent. If such a method is used, the stability of the control can be further improved when the disturbance on the transmission medium is relatively small.
[0051]
Although FIG. 8 shows the configuration of the orthogonality compensation circuit when the DRE1 / 2 method is applied, the configuration when this method is not applied is as shown in FIG. In this configuration, the EXNOR gates in the identification area detection circuits 38a and 38b are deleted as compared with FIG.
[0052]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a circuit block diagram showing the configuration of the quadrature amplitude demodulator in the fourth embodiment. In the figure, parts common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described here.
[0053]
In FIG. 12, the gains of the operational amplifiers 27 and 28 for performing the offset adjustment of the analog / digital (A / D) converters 29 and 30 are fixed, and instead of this, adders 101 and 102 and an up / down counter (U / D) COUNT) 103, 104.
[0054]
The up / down counter 103 receives I6 (I channel error signal) of the digital data output from the A / D converter 29, and the up / down counter 104 stores Q6 (Q channel from the A / D converter 30). Error signal). The 8-bit parallel output signals of the up / down counters 103 and 104 are supplied to adders 101 and 102, respectively, and added to the output data of the A / D converters 29 and 30 for each bit sequence to form a feedback loop. . Each of the up / down counters 103 and 104 is preferably composed of about 20 stages.
[0055]
In the above configuration, the control circuit (CONT) 38 detects the variation of the identification level in the A / D converters 29 and 30 (that is, the variation direction of the identification level corresponding to the error signal) from the eye pattern of the digital demodulated signal. The result is given to the up / down counters 103 and 104 and counted to perform averaging. That is, the up / down counters 103 and 104 perform the same operation as the integrator.
[0056]
As a result, the up / down counters 103 and 104 output a signal in which the variation of the identification level is inverted (a signal having the same level and the opposite sign), and this is added to the original signal by the adders 101 and 102. Thus, it is possible to obtain a digital output in which the fluctuation of the offset level of the A / D converters 29 and 30 is suppressed.
[0057]
In the configuration of FIG. 1, due to an increase in carrier leak in the modulation circuit (not shown) on the transmitter side, fluctuations in the DC offset level of the operational amplifiers 27 and 28, fluctuations in the reference voltages of the A / D converters 29 and 30, and the like. Variations in the identification level during A / D conversion are compensated by controlling the bias voltages of the operational amplifiers 27 and 28. That is, after the output from the control circuit (CONT) 38 is averaged by the low-pass filter (integrator) 333, the bias voltages of the operational amplifiers 27 and 28 are controlled. Therefore, the control is analog, and it is weak against external factors such as temperature fluctuations, and there is an inconvenience that it is necessary to adjust the operation constant due to variations in element characteristics.
[0058]
On the other hand, in this embodiment, the error signal of each channel is counted by the up / down counters 103 and 104, and the result is added to the original signal by the adders 101 and 102, thereby identifying at the time of A / D conversion. Compensation for level fluctuations can all be performed digitally. This makes it possible to eliminate the inconveniences described above and stabilize the operation.
[0059]
Further, according to the present embodiment, the quadrature amplitude demodulating circuit can be digitized entirely, which allows a simple digital element such as an ASIC, FPGA, or PLD (Programmable Logic Device) to be used. Benefits such as reduction can also be obtained.
[0060]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a 128-value quadrature amplitude modulation method has been proposed. However, the idea of the present invention is that digital data after A / D conversion is used. It is also possible to apply to multi-value quadrature amplitude modulation schemes such as 64 values, 256 values, etc. by arbitrarily setting the acquisition region.
[0061]
In addition, the control effective / region distinction in the first embodiment is not limited to the 8 × 8 region described above, but is arbitrarily set according to the element characteristics and according to the amount of orthogonality deviation before pull-in. It is possible.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0062]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to stabilize compensation control of orthogonality between channels regardless of the number of signal points, and thereby a receiving apparatus and communication apparatus for improving communication quality and its orthogonal amplitude. A demodulation circuit can be provided.
Further, according to the present invention, the offset control circuit of the analog / digital conversion circuit can be configured by a simple circuit such as an ASIC, FPGA, etc., and thereby a receiving apparatus that achieves a reduction in circuit scale and stabilization of operation. And a quadrature amplitude demodulation circuit thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a quadrature amplitude demodulation circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an orthogonality compensation circuit 37 in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the concept of orthogonality compensation in a four-value QAM modulation system.
FIG. 4 is a diagram for explaining a concept of orthogonality compensation in a 16-value QAM modulation scheme to which DRE1 / 2 is applied.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an orthogonality compensation circuit 37 in the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining another example of orthogonality compensation in a 16-value QAM modulation scheme to which DRE1 / 2 is applied.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between signal point arrangement and orthogonality deviation in 128QAM.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an orthogonality compensation circuit 37 in the third embodiment of the present invention.
9 is a diagram used for explaining the operation of the orthogonality compensation circuit 37 in FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing an identification area in a 256QAM system (same for 128QAM) to which DRE1 / 2 is applied according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of an orthogonality compensation circuit 37 when the DRE1 / 2 method is not applied in the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a circuit block diagram showing a configuration of a quadrature amplitude demodulation circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
21 ... Automatic gain control amplifier
22 Roll-off filter (ROF)
23. Reception intermediate frequency amplifier
24. Quadrature demodulation circuit
241 ... Voltage controlled oscillator (VCO)
242 ... Variable delay element
25, 26 ... low-pass filter
27, 28 ... operational amplifier
29, 30 ... Analog / digital (A / D) converter
31 ... Clock recovery circuit (CLK REC)
331-334 ... Low-pass filter
36. Signal point arrangement conversion circuit
341 ... Differential logic circuit (DIFFLOG)
361: Demapping circuit
37 ... Orthogonality compensation circuit
38 ... Control circuit (CONT)
2a, 2b ... EXNOR (Negative exclusive OR) gate
2c, 2d ... AND gate
2e ... OR (logical sum) gate
5a, 5b, 5c, 5d,... EXOR (exclusive OR) gate
5e, 5f ... AND (logical product) gate
38a, 38b ... identification area detection circuit
38c, 38d ... flip-flop circuit
40. Interface part (I / F)
50. Operation unit
101, 102 ... adder
103, 104 ... up / down counter (U / D COUNT)

Claims (2)

値直交振幅変調方式(nは2以上の自然数)で変調された受信信号からn系列のディジタル信号を復調する直交振幅復調回路において、
前記受信信号を直交復調して互いに直交するIチャネルおよびQチャネルの復調信号を出力する直交復調部と、
前記復調信号をチャネルごとにディジタル変換して前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータを得るディジタル変換と、
前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータの二次元位相平面上における信号点配置をデマッピングして前記n系列のディジタル信号を再生出力する信号点配置変換部と、
前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータに基づいて前記二次元位相平面におけるI軸とQ軸との直交性を補償する直交性補償部とを具備し、
この直交性補償部は、
前記二次元位相平面上において少なくとも最外周より内側に出現する信号点に対応するディジタルデータを選択的に用いた論理演算により、前記直交性を補償するための制御信号を生成する論理演算部を備えることを特徴とする直交振幅復調回路。
2 In a quadrature amplitude demodulation circuit that demodulates an n-sequence digital signal from a received signal modulated by an n- value quadrature amplitude modulation method (n is a natural number of 2 or more)
An orthogonal demodulator that orthogonally demodulates the received signal and outputs demodulated signals of I channel and Q channel orthogonal to each other ;
A digital converting unit that the demodulated signal to digital conversion for each channel to obtain a digital data for each of the I and Q channels,
A signal point arrangement conversion unit for demapping the signal point arrangement on the two-dimensional phase plane of the digital data for each of the I channel and the Q channel and reproducing and outputting the n-sequence digital signal ;
An orthogonality compensation unit that compensates for the orthogonality between the I axis and the Q axis in the two-dimensional phase plane based on the digital data for each of the I channel and the Q channel;
This orthogonality compensation unit
A logic operation unit that generates a control signal for compensating for the orthogonality by a logic operation that selectively uses digital data corresponding to a signal point that appears at least inside the outermost circumference on the two-dimensional phase plane; A quadrature amplitude demodulation circuit.
2 n 値直交振幅変調方式(nは2以上の自然数)で変調された受信信号から、直交振幅復調回路によりn系列のディジタル信号を復調する受信装置において、In a receiving apparatus that demodulates an n-sequence digital signal by a quadrature amplitude demodulation circuit from a received signal modulated by a value quadrature amplitude modulation method (n is a natural number of 2 or more)
前記直交振幅復調回路は、The quadrature amplitude demodulation circuit includes:
前記受信信号を直交復調して互いに直交するIチャネルおよびQチャネルの復調信号を出力する直交復調部と、An orthogonal demodulator that orthogonally demodulates the received signal and outputs demodulated signals of I channel and Q channel orthogonal to each other;
前記復調信号をチャネルごとにディジタル変換して前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータを得るディジタル変換部と、A digital converter for digitally converting the demodulated signal for each channel to obtain digital data for each of the I channel and Q channel;
前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータの二次元位相平面上における信号点配置をデマッピングして前記n系列のディジタル信号を再生出力する信号点配置変換部と、A signal point arrangement conversion unit for demapping the signal point arrangement on the two-dimensional phase plane of the digital data for each of the I channel and the Q channel and reproducing and outputting the n-sequence digital signal;
前記IチャネルおよびQチャネルごとのディジタルデータに基づいて前記二次元位相平面におけるI軸とQ軸との直交性を補償する直交性補償部とを具備し、An orthogonality compensation unit that compensates for the orthogonality between the I axis and the Q axis in the two-dimensional phase plane based on the digital data for each of the I channel and the Q channel;
この直交性補償部は、This orthogonality compensation unit
前記二次元位相平面上において少なくとも最外周より内側に出現する信号点に対応するディジタルデータを選択的に用いた論理演算により、前記直交性を補償するための制御信号を生成する論理演算部を備えることを特徴とする受信装置。A logic operation unit that generates a control signal for compensating for the orthogonality by a logic operation that selectively uses digital data corresponding to a signal point that appears at least inside the outermost circumference on the two-dimensional phase plane; A receiving apparatus.
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