JP4375032B2 - QAM transmission system and QAM receiver - Google Patents
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Description
本発明は、QAM(Quadrature Amplitude Modulation、直交振幅変調)送信システムおよびQAM受信装置に関し、特に現用のQAM送信装置と予備のQAM送信装置とを切り替えるQAM送信システムと、そのQAM送信システムから送られる送信信号を受信するQAM受信装置に関する。 The present invention relates to a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) transmission system and a QAM receiver, and in particular, a QAM transmission system that switches between a current QAM transmitter and a spare QAM transmitter, and a transmission sent from the QAM transmission system. The present invention relates to a QAM receiving apparatus that receives a signal.
ホットスタンバイにある現用系/予備系の切替を行うQAM送信システムにおいて、送信系の切替の際に生じる受信側でのエラーを軽減するため、現用系変調波と予備系変調波のデータ及びクロック位相を同一にして切替スイッチにより高速に切替を行うことにより変調波の瞬断時間を短縮している。さらに、QAM受信装置側では発生したエラーを誤り訂正回路にて訂正する等の方策がとられる。 In a QAM transmission system that switches between the active system and the standby system in hot standby, in order to reduce errors on the receiving side that occur when switching the transmission system, the data and clock phase of the active and standby modulation waves are reduced. The instantaneous interruption time of the modulated wave is shortened by switching at a high speed with the changeover switch. Further, the QAM receiver side measures such as correcting an error that has occurred by an error correction circuit.
しかしながら、現用系変調波と予備系変調波のキャリア位相については現用系/予備系装置間の位相差を一致させることが極めて困難なため、切替時にはキャリア位相の急変が発生する。QAM、特に多値QAMではキャリア位相の急変により再生キャリアの位相が大きくずれた場合、キャリア位相誤差の検出ゲインが低いため、位相誤差の修正に時間がかかる。このため、QAM受信装置側での同期回復をできるだけ短くする各種の工夫がなされている。 However, since it is extremely difficult to match the phase difference between the active system and the standby system waves between the active system and the standby system, the carrier phase suddenly changes during switching. In QAM, particularly multi-level QAM, when the phase of the regenerative carrier is largely shifted due to a sudden change in the carrier phase, it takes time to correct the phase error because the detection gain of the carrier phase error is low. For this reason, various contrivances have been made to shorten the synchronization recovery on the QAM receiver side as much as possible.
例えば、特許文献1には、回線のC/N(信号対雑音比)値を求め、C/N値により受信搬送波と再生搬送波の周波数差が近づいたことを判定した時に、瞬時に搬送波掃引回路の動作を止め、再生搬送波を受信搬送波に同期させるQAMの復調システムが開示されている。 For example, in Patent Document 1, a C / N (signal-to-noise ratio) value of a line is obtained, and when it is determined that the frequency difference between a received carrier wave and a regenerated carrier wave is close based on the C / N value, a carrier sweep circuit is instantaneously obtained. And a QAM demodulation system is disclosed in which the reproduction carrier is synchronized with the received carrier.
また、特許文献2には、多値数の大きい直交振幅変調信号の受信搬送波と再生搬送波の周波数を同期させるため、最も大きい振幅値を持つ受信シンボル点、または2番目に大きい振幅値を持つ受信シンボル点を受信した時に、その受信シンボル点を原点Oと最大シンボル点をもつ理想シンボル点とを結ぶ直線上に移動するように直交座標軸を回転させることで短時間に周波数同期を確立する技術が開示されている。
Further, in
しかしながら、従来の知られた技術では、受信装置側での同期回復をできるだけ短くすることしかできない。すなわち、現用系と予備系とを切り替えるQAM送信システムから送られる送信信号を受信する場合、受信装置側だけで切り替わった後の信号から同期回復を試みるように動作する。したがって、どうしても位相誤差の修正に時間がかかってしまい、誤り時間が増大してフレーム同期外れに至る場合が生じる虞がある。 However, the conventional known technique can only shorten the synchronization recovery on the receiving device side as much as possible. That is, when a transmission signal sent from a QAM transmission system that switches between the active system and the standby system is received, the receiver apparatus operates so as to attempt synchronization recovery from the signal after switching. Therefore, it takes a long time to correct the phase error, and there is a possibility that the error time increases and the frame synchronization is lost.
本発明の目的は、現用系と予備系とを切り替えるQAM送信システムから送られる送信信号を受信するQAM受信装置が切り替え時にフレーム同期外れを起こさないようなQAM送信システムおよびQAM受信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a QAM transmitting system and a QAM receiving apparatus in which a QAM receiving apparatus that receives a transmission signal transmitted from a QAM transmission system that switches between an active system and a standby system does not lose frame synchronization at the time of switching. It is in.
前記目的を達成するために、本発明に係るQAM通信システムは、第1の視点によれば、送信データに誤り訂正符号を付加し、誤り訂正符号を構成するフレーム中の特定位置において、誤り訂正符号が付加された送信データにQAMの特定シンボルの信号を挿入し、特定シンボルが挿入された信号を送信するQAM送信装置を2台備える。また、2台のQAM送信装置からの送信信号を切替信号により切り替えるように構成する。さらに、QAM送信装置から受信した信号に含まれる隣接する2つの特定シンボルの位相差を求め、位相差を補正する動作を行うQAM受信装置を備える。 In order to achieve the above object, according to a first aspect, a QAM communication system according to the present invention adds an error correction code to transmission data and performs error correction at a specific position in a frame constituting the error correction code. Two QAM transmission apparatuses are provided that insert a signal of a specific symbol of QAM into transmission data to which a code is added and transmit a signal with the specific symbol inserted. Further, the transmission signals from the two QAM transmission apparatuses are switched by the switching signal. Furthermore, a QAM receiving apparatus that performs an operation of obtaining a phase difference between two adjacent specific symbols included in a signal received from the QAM transmitting apparatus and correcting the phase difference is provided.
また、本発明に係るQAM通信システムは、第2の視点によれば、現用のQAM送信装置と、予備のQAM送信装置と、現用のQAM送信装置と予備のQAM送信装置とから送信される信号を切替信号により切り替える切替器と、QAM受信装置とを備える。QAM送信装置は、送信データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号化器と、誤り訂正符号を構成するフレーム中の特定位置において、誤り訂正符号が付加された送信データにQAMの特定シンボルに対応する信号を挿入する特定シンボル信号挿入器と、特定シンボルが挿入された信号をQAMで変調する変調器と、変調された信号を送信する送信器と、を備える。さらに、QAM受信装置は、QAM送信装置から受信した信号に含まれる隣接する2つの特定シンボルの位相差を求め、位相差を補正する動作を行う。 In addition, according to the second aspect, the QAM communication system according to the present invention is a signal transmitted from the active QAM transmitter, the spare QAM transmitter, the active QAM transmitter, and the spare QAM transmitter. And a QAM receiver . The QAM transmission apparatus supports an error correction encoder that adds an error correction code to transmission data, and a QAM specific symbol in transmission data to which the error correction code is added at a specific position in a frame constituting the error correction code. A specific symbol signal inserter that inserts a signal to be transmitted, a modulator that modulates the signal in which the specific symbol is inserted by QAM, and a transmitter that transmits the modulated signal. Further, the QAM receiving apparatus calculates the phase difference between two adjacent specific symbols included in the signal received from the QAM transmitting apparatus, and performs an operation of correcting the phase difference.
本発明において、好ましくは、切り替え時点の少なくとも後の特定位置に特定シンボルの信号が挿入される構成としてもよい。 In the present invention, preferably, a signal of a specific symbol may be inserted at a specific position at least after the switching time.
また、本発明において、好ましくは、切り替え時点の前後の特定位置に特定シンボルの信号が挿入される構成としてもよい。 In the present invention, preferably, a signal of a specific symbol may be inserted at a specific position before and after the switching point.
さらに、本発明において、好ましくは、特定シンボルの信号を挿入後、所定の時間経過後に切り替え時点が到来するようにQAM送信装置から送信される信号を切り替える構成としてもよい。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that the signal transmitted from the QAM transmission apparatus may be switched so that the switching point comes after a predetermined time has elapsed after the signal of the specific symbol is inserted.
また、本発明において、好ましくは、一つのフレーム内における特定シンボルの信号の挿入回数および挿入時間は、誤り訂正符号を復号する際に訂正可能となる範囲内であってもよい。 In the present invention, preferably, the number of insertions and insertion time of a signal of a specific symbol in one frame may be within a range that can be corrected when an error correction code is decoded.
さらに、本発明において、好ましくは、特定シンボルは、QAMの最大振幅を生成する4つの信号点の内の一つに対応するシンボルであってもよい。 Further, in the present invention, it is preferable that the specific symbol may be a symbol corresponding to one of four signal points generating the maximum amplitude of QAM.
また、本発明に係るQAM受信装置は、第3の視点によれば、受信信号を局部発振出力信号によって直交復調して復調ベースバンド信号を得て、復調ベースバンド信号の位相平面上における正規信号点からの位相誤差を元に局部発振出力信号を制御すると共に、復調ベースバンド信号からQAMデータを判定して復調データを出力するQAM受信装置に適用される。復調データから検出した誤り訂正符号のフレーム中の特定位置におけるQAMの信号点には特定シンボルの信号が挿入されることを常に検知し、検知された特定シンボルの信号点が対応する正規信号点からずれたならば、ずれを修正するように位相誤差を補正するように構成される。 In addition, according to the third aspect, the QAM receiver according to the present invention obtains a demodulated baseband signal by orthogonally demodulating the received signal with the local oscillation output signal, and obtains a normal signal on the phase plane of the demodulated baseband signal. The present invention is applied to a QAM receiving apparatus that controls a local oscillation output signal based on a phase error from a point and determines QAM data from a demodulated baseband signal and outputs demodulated data. It is always detected that a signal of a specific symbol is inserted into a QAM signal point at a specific position in a frame of an error correction code detected from demodulated data, and the detected signal point of the specific symbol is detected from a corresponding normal signal point. If shifted, the phase error is corrected so as to correct the shift.
さらに、本発明に係るQAM受信装置は、第4の視点によれば、受信信号を局部発振出力信号によって直交復調して復調ベースバンド信号を得て、復調ベースバンド信号の位相平面上における正規信号点からの位相誤差を元に局部発振出力信号を制御すると共に、復調ベースバンド信号からQAMデータを判定して復調データを出力するQAM受信装置に適用される。QAM受信装置は、復調データから誤り訂正符号のフレームを検出して復調データの誤りを訂正して出力する誤り訂正回路を備える。また、誤り訂正符号のフレーム中の特定位置において検出したQAMの特定シンボルの信号の位相と、受信済みであって固定されている特定シンボルの信号に対応する位相との位相差を検出する特定シンボル信号検出器を備える。さらに、特定シンボル信号検出器が検出した位相差に対応するシフト量を算出する位相シフト回路を備え、シフト量に基づいて位相誤差が補正されるように構成される。 Furthermore, according to the fourth aspect, the QAM receiver according to the present invention obtains a demodulated baseband signal by orthogonally demodulating the received signal with the local oscillation output signal, and obtains a normal signal on the phase plane of the demodulated baseband signal. The present invention is applied to a QAM receiving apparatus that controls a local oscillation output signal based on a phase error from a point and determines QAM data from a demodulated baseband signal and outputs demodulated data. The QAM receiver includes an error correction circuit that detects a frame of an error correction code from demodulated data, corrects an error in the demodulated data, and outputs the corrected data. Also, a specific symbol for detecting a phase difference between the phase of the signal of the specific symbol of QAM detected at a specific position in the frame of the error correction code and the phase corresponding to the signal of the specific symbol that has been received and fixed A signal detector is provided. Further, a phase shift circuit that calculates a shift amount corresponding to the phase difference detected by the specific symbol signal detector is provided, and the phase error is corrected based on the shift amount.
また、本発明に係るQAM受信装置は、第5の視点によれば、直交する2つの成分に分離した受信信号と、90°の位相差を持つ2つの局部発振出力信号との複素演算を行い、直交する2つの信号からなる復調ベースバンド信号を出力する複素乗算器を備える。また、復調ベースバンド信号における正規信号点からの位相誤差を検出してキャリア位相誤差信号を出力する位相検波器と、キャリア位相誤差信号の低域成分を取り出して出力するループフィルタと、ループフィルタから出力される信号の大きさにより回転速度が変化する位相信号を出力する数値制御発信器とを備える。さらに、位相信号の角度に応じて2つの局部発振出力信号を発生するデータ変換器を備える。また、復調ベースバンド信号からQAMデータを判定して復調データを出力するデータ判定回路と、復調データから誤り訂正符号のフレームを検出して復調データの誤りを訂正して出力する誤り訂正回路と、を備える。さらに、誤り訂正符号のフレーム中の特定位置において検出したQAMの特定シンボルの信号の位相と、受信済みであって固定されている特定シンボルの信号に対応する位相との位相差を検出する特定シンボル信号検出器を備える。また、特定シンボル信号検出器が検出した位相差に対応するシフト量を算出する位相シフト回路を備える。さらに、シフト量と数値制御発振器が出力する位相信号の角度とを加算して加算結果をデータ変換器に入力する加算器を備える。 In addition, according to the fifth aspect, the QAM receiver according to the present invention performs a complex operation of a received signal separated into two orthogonal components and two local oscillation output signals having a phase difference of 90 °. And a complex multiplier for outputting a demodulated baseband signal composed of two orthogonal signals. In addition, a phase detector that detects a phase error from a normal signal point in a demodulated baseband signal and outputs a carrier phase error signal, a loop filter that extracts and outputs a low-frequency component of the carrier phase error signal, and a loop filter A numerical control transmitter that outputs a phase signal whose rotation speed varies depending on the magnitude of the output signal. Furthermore, a data converter that generates two local oscillation output signals according to the angle of the phase signal is provided. A data determination circuit that determines QAM data from the demodulated baseband signal and outputs the demodulated data; an error correction circuit that detects a frame of an error correction code from the demodulated data and corrects and outputs an error in the demodulated data; Is provided. Furthermore, a specific symbol for detecting a phase difference between a phase of a signal of a specific symbol of QAM detected at a specific position in a frame of an error correction code and a phase corresponding to a signal of a specific symbol that has been received and fixed A signal detector is provided. In addition, a phase shift circuit that calculates a shift amount corresponding to the phase difference detected by the specific symbol signal detector is provided. Further, an adder for adding the shift amount and the angle of the phase signal output from the numerically controlled oscillator and inputting the addition result to the data converter is provided.
本発明において、QAM受信装置における特定位置は、好ましくは、QAM通信システムにおける特定位置である。 In the present invention, the specific position in the QAM receiving apparatus is preferably a specific position in the QAM communication system.
本発明において、QAM受信装置における特定シンボルは、好ましくは、QAM通信システムにおける特定シンボルである。 In the present invention, the specific symbol in the QAM receiving apparatus is preferably a specific symbol in the QAM communication system.
本発明において、QAM受信装置は、好ましくは、QAM送信装置から送信される送信信号を受信するように構成される。
In the present invention, QAM receiver device is preferably configured to receive a transmission signal transmitted from the QAM transmission system.
本発明に係るQAM送信システムとQAM受信装置によれば、QAM受信装置において、QAM送信装置の切り替え後のQAMの信号点の位相を特定位置で把握して受信信号の位相を補正するので、フレーム同期外れを起こさないようにすることができる。 According to the QAM transmission system and the QAM receiving apparatus according to the present invention, in the QAM receiving apparatus, the phase of the QAM signal point after switching the QAM transmitting apparatus is grasped at a specific position and the phase of the received signal is corrected. It is possible to prevent out of sync.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るQAM送信システムのブロック図である。図1において、QAM送信システムは、現用のQAM送信装置10aと、予備のQAM送信装置10bと、現用のQAM送信装置10aと予備のQAM送信装置10bとから出力される送信波を切替信号23により切り替える切替器15とを備える。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a QAM transmission system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the QAM transmission system uses a
予備のQAM送信装置10bは、現用のQAM送信装置10aに何らかの理由、例えば障害などが発生した際に、切り替えられるものであって、現用のQAM送信装置10aと予備のQAM送信装置10bとは、同一の構成である。したがって、QAM送信装置10aについてのみ説明する。
The spare QAM transmitter 10b is switched when a reason, for example, a failure occurs in the
QAM送信装置10aは、誤り訂正符号化器11、特定シンボル信号挿入器12、変調器13、送信機14を備える。誤り訂正符号化器11には、フレーム信号21およびデータ信号22が入力され、フレーム信号21と、フレーム信号21に同期する誤り訂正符号とが入力されたデータ信号22に挿入され、特定シンボル信号挿入器12に出力される。
The
特定シンボル信号挿入器12には、誤り訂正符号が挿入されたデータ信号22、フレーム信号21および切替信号23が入力される。特定シンボル信号挿入器12は、誤り訂正符号を構成するフレーム信号21中の特定位置において、特定シンボル信号挿入器12に入力された送信データ中にQAMの特定シンボルの信号を挿入する。なお、この特定位置は、フレーム信号21中の予め定めた位置であって、1フレーム内に一ヶ所以上設けるものとする。また、一つのフレーム中における特定シンボルの信号の挿入回数あるいは挿入時間は、誤り訂正符号を復号する際に訂正可能となる範囲内であるように定められるものとする。
The specific
なお、特定シンボルの信号の挿入は、現用系/予備系のQAM送信装置の切り替えとは無関係に常時行ってもよい。すなわち、特定シンボルの信号を挿入することによる誤りの発生は、復号する際に訂正可能となる範囲内であるためにQAM受信装置で常に訂正可能となっている。また、切り替えの前後において特定シンボルの信号を挿入してもよい。ただし、QAM受信装置で早急に同期回復するために、少なくとも切り替えの後において特定シンボルの信号が挿入されていることは必要である。 It should be noted that the insertion of a specific symbol signal may always be performed regardless of switching between the active / standby QAM transmitters. In other words, the occurrence of an error due to the insertion of a signal of a specific symbol is within the range that can be corrected when decoding, and thus can always be corrected by the QAM receiver. Further, a signal of a specific symbol may be inserted before and after switching. However, in order to quickly recover the synchronization in the QAM receiver, it is necessary that a signal of a specific symbol is inserted at least after switching.
一般に、切替信号23の発生時刻をある程度前後させることが可能である。この場合、特定シンボルの信号を挿入後、所定の時間経過後に切替信号23が入力されることが望ましい。すなわち、所定の時間経過させることで、挿入された特定シンボルの信号の位相検知をQAM受信装置において確実にすることが可能である。
In general, the generation time of the switching
変調器13は、特定シンボル信号挿入器12から出力される信号に対してQAMによる変調を施す。
The
送信機14は、変調器13から出力される変調信号を送信波信号として切替器15に出力する。
The
切替器15は、現用のQAM送信装置10aと予備のQAM送信装置10bとから出力される送信波信号を切替信号23により切り替えて出力端子24から出力する。
The
次に、QAM信号を受信するQAM受信装置について説明する。本発明の実施形態に係るQAM受信装置は、受信信号を局部発振出力信号によって直交復調して復調ベースバンド信号を得て、復調ベースバンド信号の位相平面上における正規信号点からの位相誤差を元に局部発振出力信号を制御すると共に、復調ベースバンド信号からQAMデータを判定して復調データを出力するようなQAM受信装置に適用される。 Next, a QAM receiving apparatus that receives a QAM signal will be described. The QAM receiver according to the embodiment of the present invention obtains a demodulated baseband signal by orthogonally demodulating a received signal with a local oscillation output signal, and generates a phase error from a normal signal point on the phase plane of the demodulated baseband signal. In addition, the present invention is applied to a QAM receiving apparatus that controls the local oscillation output signal and determines QAM data from the demodulated baseband signal and outputs demodulated data.
以上のようなQAM受信装置において、復調データから検出した誤り訂正符号のフレーム中の特定位置におけるQAMの信号点には特定シンボルの信号が挿入されることを常に検知し、検知された特定シンボルの信号点が対応する正規信号点からずれたならば、ずれを修正するように位相誤差を補正する。 In the QAM receiver as described above, it is always detected that a signal of a specific symbol is inserted into a QAM signal point at a specific position in a frame of an error correction code detected from demodulated data. If the signal point deviates from the corresponding normal signal point, the phase error is corrected so as to correct the deviation.
次に、QAM受信装置をさらに詳しく説明する。図2は、本発明の実施形態に係るQAM受信装置のブロック図である。図2において、QAM受信装置は、掛算器31、32、局部発振器33、位相器34、アナログ/デジタル変換器35、36、低域フィルタ(ディジタルLPF)37、38、複素乗算器39、クロック再生回路40、データ判定回路41、誤り訂正回路42、位相検波器43、ループフィルタ44、数値制御発信器45、特定シンボル信号検出器46、位相シフト回路47、加算器48、データ変換器49を備える。
Next, the QAM receiver will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram of the QAM receiving apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the QAM receiver includes
QAM送信システムから送信される信号が受信され、多値QAM変調波として信号入力端子30から入力される。この際、例えば受信された信号がRF信号であるならば、IF周波数に周波数変換されて入力される。多値QAM変調波である信号130は、掛算器31、32に供給される。掛算器31に入力された信号130は、固定周波数を発振する局部発振器33から入力された搬送波信号133と掛算器31において掛合わされる。また掛算器32に入力された信号130は、局部発振器33から出力され位相器34により90°の位相差を与えられた搬送波信号134と掛算器32において掛合わされる。
A signal transmitted from the QAM transmission system is received and input from the
さらに、掛け算器31、32の各出力信号131、132は、アナログ/デジタル変換器35、36によってそれぞれデジタル信号135、136に変換された後、それぞれデジタルの低域フィルタ37、38によりスペクトル成形され、信号137、138として複素乗算器39に入力される。複素乗算器39は、低域フィルタ37、38から入力された信号137、138とデータ変換器49からの局部発振出力信号149、152との複素乗算を行い、復調ベースバンド信号139、151を出力する。複素乗算では、例えば、信号139、151、137、138、149、152の値をそれぞれX、Y、U、V、sinθ、cosθと表わすと、X=Ucosθ+Vsinθ、Y=−Usinθ+Vcosθが計算される。
Further, the output signals 131 and 132 of the
復調ベースバンド信号139、151は、4つに分配される。一つはクロック再生回路40に供給されて信号中のシンボルタイミング成分が抽出され、アナログ/デジタル変換器35、36の変換クロック信号140としてアナログ/デジタル変換器35、36の入力へフィードバックされる。
Demodulated baseband signals 139 and 151 are distributed into four. One is supplied to the clock recovery circuit 40 to extract the symbol timing component in the signal and feed back to the input of the analog /
また、復調ベースバンド信号139、151は、データ判定回路41に入力される。データ判定回路41は、復調ベースバンド信号139、151からQAMデータを判定して復調し、復調データ141を誤り訂正回路42に出力する。誤り訂正回路42に入力された復調データ141は、誤り訂正された後、出力データ150として出力端子50から出力される。
The demodulated baseband signals 139 and 151 are input to the
さらに、復調ベースバンド信号139、151は、位相検波器43に入力される。位相検波器43は、正規信号点からの位相誤差を検出してキャリア位相誤差信号143を出力する。キャリア位相誤差信号143は、ループフィルタ44を介して数値制御発信器45へ信号144として入力される。数値制御発信器45は、回転する位相信号145を出力し、その回転速度が入力信号144の大きさにより変化する。すなわち、アナログ回路における電圧制御発信器(VCO)のように動作する。数値制御発信器45の出力信号145は、加算器48において位相シフト回路47の出力信号147と加算された後、データ変換器49に信号148として入力される。データ変換器49は、入力信号148を角度θとして、sinθ及びcosθの値を局部発振出力信号149、152として複素乗算器39に出力する。
Further, the demodulated baseband signals 139 and 151 are input to the
またさらに、復調ベースバンド信号139、151は、特定シンボル信号検出器46に入力される。特定シンボル信号検出器46は、誤り訂正回路42から出力される誤り訂正符号のフレーム周期信号142から特定位置を求める。特定位置において特定シンボルの信号を検出したならば、特定シンボル信号を抽出してキャリア位相検出を行い、キャリア位相誤差を補正するための制御信号146を位相シフト回路47に出力する。位相シフト回路47は、制御信号146に基づきキャリア位相誤差信号147を加算器48に出力する。加算器48では再生キャリアの位相信号145に対してキャリア位相誤差信号147が加算されることでキャリア位相誤差が補正される。
Further, the demodulated baseband signals 139 and 151 are input to the specific
なお、ここで特定位置および特定シンボルは、予め決められたものであって、QAM送信システムから送信される送信信号における特定位置および特定シンボルに一致するものである。 Here, the specific position and the specific symbol are determined in advance and coincide with the specific position and the specific symbol in the transmission signal transmitted from the QAM transmission system.
本発明の実施形態に係るQAM送信システムおよびQAM受信装置は、以上の説明のように構成される。QAM送信システムでは、現用のQAM送信装置10aと予備のQAM送信装置10bとを切替信号23により切り替える際に、少なくとも切り替え後の特定位置においてQAMの信号点を特定シンボル信号として送信する。一方、QAM受信装置側では、フレーム同期中の特定位置のQAMの信号点には特定シンボル信号が挿入されることを常に把握し、特定シンボルの信号点の位相がずれたならば、受信信号の位相を補正するように動作する。したがって、切り替え後に生じる同期外れから短時間で同期回復がなされ、フレーム単位での同期は維持され、フレーム同期外れが起こらないようにすることができる。
The QAM transmission system and the QAM receiver according to the embodiment of the present invention are configured as described above. In the QAM transmission system, when the active
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図3は、本発明の実施例に係る特定シンボル信号挿入器の構成ブロック図である。特定シンボル信号挿入器12は、特定位置検出回路51と最外角信号挿入回路52を備える。特定位置検出回路51には、フレーム信号21と切替信号23が入力される。特定位置検出回路51は、フレーム信号21中の特定位置を検出する。また、フレーム信号21中の特定位置の内、切替信号23の入力後の特定位置を検出する。その上で最外角信号挿入回路52は、特定位置検出回路51から出力される特定位置において、誤り訂正符号化器11が出力する信号に特定シンボルの信号を挿入し、変調器13に出力する。この際、少なくとも切替信号23の入力後の特定位置には、必ず特定シンボルの信号が挿入されるようにする。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the specific symbol signal inserter according to the embodiment of the present invention. The specific
次に特定シンボルについて説明する。図4は、64QAMの場合のシンボル点を表わす図である。QAMが64QAMである場合、シンボルは、図4に示すようなI−Q軸の位相平面上で格子状に64点配置されている。最外角信号挿入回路52は、特定シンボルの信号を挿入するが、この特定シンボルは、位相平面上で最大振幅を有する図4に示す4点A、B、C、D(最外角信号)のいずれかであることが望ましい。受信信号が位相ずれを起こした場合、すなわち、4点A、B、C、Dが位相平面上で回転した場合、回転前の元のシンボルと識別する際に最も判別しやすいからである。
Next, the specific symbol will be described. FIG. 4 is a diagram showing symbol points in the case of 64QAM. When the QAM is 64QAM, 64 symbols are arranged in a lattice pattern on the phase plane of the IQ axis as shown in FIG. The outermost angle
続いて特定位置について説明する。図5は、本発明の実施例に係る特定シンボルの挿入位置の例を示す図である。図5において、フレーム周期内で特定位置が3ヶ所(R1、R2、R3)ある場合の例を示している。なお、特定シンボルの挿入によりQAM受信装置では誤りが発生する。この場合、1フレーム中の挿入個所の数および特定シンボルの信号の挿入時間は、誤り訂正符号により訂正可能となる範囲内とする。 Next, the specific position will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the insertion position of the specific symbol according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 shows an example where there are three specific positions (R1, R2, R3) in the frame period. An error occurs in the QAM receiving apparatus due to the insertion of a specific symbol. In this case, the number of insertion points in one frame and the insertion time of a signal of a specific symbol are within a range that can be corrected by the error correction code.
図5において、送信データPを送信している際に、R1の位置で特定シンボルの信号(最外角信号)が挿入される。送信データPの信号の位相とR1の位置で挿入される特定シンボルの信号の位相とは同相であり、QAM受信装置では同期状態を続ける。 In FIG. 5, when transmitting transmission data P, a signal of a specific symbol (outermost angle signal) is inserted at the position of R1. The phase of the signal of the transmission data P and the phase of the signal of the specific symbol inserted at the position R1 are the same phase, and the QAM receiving apparatus continues the synchronization state.
その後、現用のQAM送信装置10aからの送信信号と、予備のQAM送信装置10bからの送信信号とが切替器15によって切り替えられるものとする。送信切替によって送信データPとはキャリア位相の異なる送信データQが送信されることとなる。その時、QAM受信装置では位相の急変によって、ほとんどの場合に同期外れを起こして非同期状態となる。
After that, it is assumed that the
さらにその後、送信データQを送信している際に、R2の位置で特定シンボルの信号(最外角信号)が挿入される。QAM受信装置では、予め、フレーム周期のどの位置でどの特定シンボルが挿入されているかを分かっている。したがって、R2の位置で特定シンボルの信号を受信することができ、送信データPあるいはR1の位置での特定シンボルの信号の位相と、R2の位置で挿入された特定シンボルの信号の位相との差を求めることができる。求めた位相差を用いて送信データQの信号の位相を補正して送信データQを受信することで、QAM受信装置ではR2の位置以降において同期を回復して同期状態となる。 After that, when transmitting transmission data Q, a signal of a specific symbol (outermost angle signal) is inserted at the position of R2. The QAM receiver knows in advance which specific symbol is inserted at which position in the frame period. Therefore, the signal of the specific symbol can be received at the position of R2, and the difference between the phase of the signal of the specific symbol at the position of the transmission data P or R1 and the phase of the signal of the specific symbol inserted at the position of R2 Can be requested. By receiving the transmission data Q by correcting the phase of the signal of the transmission data Q using the obtained phase difference, the QAM receiving apparatus recovers the synchronization after the position of R2 and enters a synchronization state.
また、その後、送信データQを送信している際に、R3の位置で特定シンボルの信号が挿入される。送信データQの信号の位相とR3の位置で挿入される特定シンボルの信号の位相とは同相であり、QAM受信装置では同期状態を続ける。 Thereafter, when transmitting transmission data Q, a signal of a specific symbol is inserted at the position of R3. The phase of the signal of the transmission data Q and the phase of the signal of the specific symbol inserted at the position R3 are the same phase, and the QAM receiving apparatus continues the synchronization state.
次に、QAM受信装置の特定シンボル信号検出器46について説明する。図6は、本発明の実施例に係る特定シンボル信号検出器の構成ブロック図である。図6において、特定シンボル信号検出器46は、位相検出回路61、特定位置検出回路62、位相差検出回路63を備える。位相検出回路61には、複素乗算器39からの出力信号139、151が入力され、位相が出力される。特定位置検出回路62には誤り訂正回路42から出力されるフレーム信号142が入力され、フレーム信号142に基づき、フレーム周期内での特定位置(図5の例では、R1、R2、R3)が検出される。
Next, the specific
位相差検出回路63は、特定位置検出回路62によって検出された特定位置において位相検出回路61から出力される位相を入力する。さらに、今まで同期状態として正常に受信している位相と、検出された位相との差を検出する。検出された位相差信号146は、位相シフト回路47に出力される。
The phase
先の図5の例により説明すると、送信データPを受信している際に、R1の位置で特定シンボルの信号(最外角信号)を受信した場合、送信データPの信号の位相とR1の位置で挿入される特定シンボルの信号の位相とは同相であり、位相差検出回路63は、位相差がほぼ0であることを出力する。
Referring to the example of FIG. 5 above, when receiving a transmission data P, if a signal of a specific symbol (outermost angle signal) is received at the position of R1, the phase of the signal of transmission data P and the position of R1 Therefore, the phase
その後、送信切替によって切り替えられるとする。切替によって送信データPとはキャリア位相の異なる送信データQを受信することとなる。その時、先に説明したQAM受信装置では、図2において、複素乗算器39、クロック再生回路40、位相検波器43、ループフィルタ44、数値制御発信器45、加算器48およびデータ変換器49が送信データPの位相にロックして動作している。したがって、QAM受信装置が送信データQを受信すると、ほとんどの場合に位相の急変によって同期外れを起こし、非同期状態となる。
Then, it is assumed that switching is performed by transmission switching. As a result of the switching, transmission data Q having a carrier phase different from that of transmission data P is received. At that time, in the QAM receiver described above, in FIG. 2, the
さらにその後、送信データQを受信している際に、R2の位置で特定シンボルの信号(最外角信号)を受信する。QAM受信装置は、予めどの位置でどの特定シンボルが挿入されているかを知っているので、R2の位置で特定シンボルの信号を受信することで、送信データPあるいはR1の位置で特定シンボルの信号の位相と、R2の位置で挿入された特定シンボルの信号の位相との差を求めることができる。位相差検出回路63は、求めた位相差を位相シフト回路47に出力し、送信データQの信号の位相を補正して送信データQを受信することができるようになる。したがって、QAM受信装置は、同期を回復し同期状態となる。
After that, when the transmission data Q is being received, the signal of the specific symbol (outermost angle signal) is received at the position of R2. QAM receiver, since any particular symbol know whether it is inserted in advance which position, by receiving the signal of a particular symbol at the position of R2, the signal of a particular symbol at the position of the transmission data P or R1 The difference between the phase and the phase of the signal of the specific symbol inserted at the position of R2 can be obtained. The phase
この様子を図7に示す。図7は、QAMの最外角信号が回転する様子を表わす図である。図7において、送信データPあるいはR1の位置で特定シンボルの信号の位相に対応する第1象限の最外角信号がA0であるとする。R2の位置で特定シンボルの信号がA1として検出された場合、位相差φが位相差検出回路63によって求められることとなる。この位相差φを受信信号に対して補正することで、送信データQを正しく受信することができるようになる。
This is shown in FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating how the outermost angle signal of QAM rotates. In FIG. 7, it is assumed that the outermost angle signal in the first quadrant corresponding to the phase of the signal of the specific symbol at the position of the transmission data P or R1 is A0. When the signal of the specific symbol is detected as A1 at the position R2, the phase difference φ is obtained by the phase
また、その後、送信データQを送信している際に、R3の位置で特定シンボルの信号が挿入される。送信データQの信号の位相とR3の位置で挿入される特定シンボルの信号の位相とは同相であり、QAM受信装置は同期状態を続ける。 Thereafter, when transmitting transmission data Q, a signal of a specific symbol is inserted at the position of R3. The phase of the signal of the transmission data Q and the phase of the signal of the specific symbol inserted at the position R3 are in phase, and the QAM receiver continues to be in a synchronized state.
以上説明したようにQAM受信装置の位相差検出回路63は、特定位置のQAMの信号点を常に把握して信号点の位相がずれたならば、受信信号の位相を補正するように位相差を位相シフト回路47に出力するように動作する。位相シフト回路47は、位相のずれがキャンセルされるようにずれと逆方向の位相シフトをあたえる。この結果、切替により急変したキャリア位相に対し、1フレームの時間内で再生キャリアの位相が一致する。したがって、誤りの発生時間は1フレーム以内に抑えることができ、フレーム同期外れは発生しないこととなる。
As described above, the phase
QAM送信システムにおける現用系と予備系とを切り替えによる受信障害が発生しないQAM受信装置が提供される。 There is provided a QAM receiver that does not cause a reception failure due to switching between an active system and a standby system in a QAM transmission system.
10a、10b QAM送信装置
11 誤り訂正符号化器
12 特定シンボル信号挿入器
13 変調器
14 送信機
15 切替器
21 フレーム信号
22 データ信号
23 切替信号
24 出力端子
30 入力端子
31、32 掛算器
33 局部発振器
34 位相器
35、36 アナログ/デジタル変換器
37、38 低域フィルタ
39 複素乗算器
40 クロック再生回路
41 データ判定回路
42 誤り訂正回路
43 位相検波器
44 ループフィルタ
45 数値制御発信器
46 特定シンボル信号検出器
47 位相シフト回路
48 加算器
49 データ変換器
50 出力端子
51、62 特定位置検出回路
52 最外角信号挿入回路
61 位相検出回路
63 位相差検出回路
130、137,138、144 信号
131、132、147 出力信号
133、134 搬送波信号
135、136 デジタル信号
139、151 復調ベースバンド信号
140 変換クロック信号
141 復調データ
142 フレーム周期信号
143、147 キャリア位相誤差信号
149、152 局部発振出力信号
145 位相信号
146 制御信号
148 入力信号
150 出力データ
10a,
Claims (13)
前記2台のQAM送信装置からの送信信号を切替信号により切り替えるように構成し、
前記QAM送信装置から受信した信号に含まれる隣接する2つの前記特定シンボルの位相差を求め、前記位相差を補正する動作を行うQAM受信装置を備えることを特徴とするQAM通信システム。 An error correction code is added to the transmission data, a signal of a specific symbol of QAM is inserted into the transmission data to which the error correction code is added at a specific position in a frame constituting the error correction code, and the specific symbol is inserted Two QAM transmitters for transmitting the received signals,
The transmission signals from the two QAM transmission devices are configured to be switched by a switching signal ,
QAM communication system characterized in that it comprises the search of the phase difference of two adjacent specific symbol contained in a signal received from the QAM transmission system, QAM receiving apparatus that performs an operation to correct the phase difference.
予備のQAM送信装置と、
前記現用のQAM送信装置と前記予備のQAM送信装置とから送信される信号を切替信号により切り替える切替器と、
QAM受信装置と、
を備えるQAM送信システムであって、
前記QAM送信装置は、
送信データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号化器と、
前記誤り訂正符号を構成するフレーム中の特定位置において、前記誤り訂正符号が付加された送信データにQAMの特定シンボルに対応する信号を挿入する特定シンボル信号挿入器と、
前記特定シンボルが挿入された信号をQAMで変調する変調器と、
前記変調された信号を送信する送信器と、
を備え、
前記QAM受信装置は、前記QAM送信装置から受信した信号に含まれる隣接する2つの前記特定シンボルの位相差を求め、前記位相差を補正する動作を行うことを特徴とするQAM通信システム。 A working QAM transmitter;
A spare QAM transmitter;
A switch for switching signals transmitted from the active QAM transmitter and the spare QAM transmitter by a switching signal ;
A QAM receiver;
A QAM transmission system comprising:
The QAM transmitter is
An error correction encoder for adding an error correction code to transmission data;
A specific symbol signal inserter for inserting a signal corresponding to a specific symbol of QAM to transmission data to which the error correction code is added at a specific position in a frame constituting the error correction code;
A modulator for modulating the signal in which the specific symbol is inserted with QAM;
A transmitter for transmitting the modulated signal;
Equipped with a,
The QAM communication system characterized in that the QAM receiving apparatus obtains a phase difference between two adjacent specific symbols included in a signal received from the QAM transmitting apparatus and corrects the phase difference .
前記復調データから検出した誤り訂正符号のフレーム中の特定位置におけるQAMの信号点には特定シンボルの信号が挿入されることを常に検知し、検知された前記特定シンボルの信号点が対応する正規信号点からずれたならば、ずれを修正するように前記位相誤差を補正するように構成されることを特徴とするQAM受信装置。 The received signal is orthogonally demodulated with the local oscillation output signal to obtain a demodulated baseband signal, and the local oscillation output signal is controlled based on the phase error from the normal signal point on the phase plane of the demodulated baseband signal, In a QAM receiver that determines QAM data from the demodulated baseband signal and outputs demodulated data,
It is always detected that a signal of a specific symbol is inserted into a QAM signal point at a specific position in a frame of an error correction code detected from the demodulated data, and the detected normal signal corresponding to the signal point of the specific symbol A QAM receiving apparatus configured to correct the phase error so as to correct a deviation if it deviates from a point.
前記復調データから誤り訂正符号のフレームを検出して前記復調データの誤りを訂正して出力する誤り訂正回路と、
前記誤り訂正符号のフレーム中の特定位置において検出したQAMの特定シンボルの信号の位相と、受信済みであって固定されている前記特定シンボルの信号に対応する位相との位相差を検出する特定シンボル信号検出器と、
前記特定シンボル信号検出器が検出した前記位相差に対応するシフト量を算出する位相シフト回路と、
を備え、
前記シフト量に基づいて前記位相誤差が補正されるように構成されることを特徴とするQAM受信装置。 The received signal is orthogonally demodulated with the local oscillation output signal to obtain a demodulated baseband signal, and the local oscillation output signal is controlled based on the phase error from the normal signal point on the phase plane of the demodulated baseband signal, In a QAM receiver that determines QAM data from the demodulated baseband signal and outputs demodulated data,
An error correction circuit for detecting an error correction code frame from the demodulated data and correcting and outputting an error in the demodulated data; and
A specific symbol for detecting a phase difference between a phase of a signal of a specific symbol of QAM detected at a specific position in a frame of the error correction code and a phase corresponding to the signal of the specific symbol that has been received and fixed A signal detector;
A phase shift circuit for calculating a shift amount corresponding to the phase difference detected by the specific symbol signal detector;
With
A QAM receiving apparatus configured to correct the phase error based on the shift amount.
前記復調ベースバンド信号における正規信号点からの位相誤差を検出してキャリア位相誤差信号を出力する位相検波器と、
前記キャリア位相誤差信号の低域成分を取り出して出力するループフィルタと、
前記ループフィルタから出力される信号の大きさにより回転速度が変化する位相信号を出力する数値制御発信器と、
前記位相信号の角度に応じて前記2つの局部発振出力信号を発生するデータ変換器と、
前記復調ベースバンド信号からQAMデータを判定して復調データを出力するデータ判定回路と、
前記復調データから誤り訂正符号のフレームを検出して前記復調データの誤りを訂正して出力する誤り訂正回路と、
前記誤り訂正符号のフレーム中の特定位置において検出したQAMの特定シンボルの信号の位相と、受信済みであって固定されている前記特定シンボルの信号に対応する位相との位相差を検出する特定シンボル信号検出器と、
前記特定シンボル信号検出器が検出した位相差に対応するシフト量を算出する位相シフト回路と、
前記シフト量と前記数値制御発振器が出力する前記位相信号の前記角度とを加算して加算結果を前記データ変換器に入力する加算器と、
を備えることを特徴とするQAM受信装置。 A complex multiplier that performs a complex operation on the received signal separated into two orthogonal components and two local oscillation output signals having a phase difference of 90 °, and outputs a demodulated baseband signal composed of the two orthogonal signals; ,
A phase detector that detects a phase error from a normal signal point in the demodulated baseband signal and outputs a carrier phase error signal;
A loop filter that extracts and outputs a low-frequency component of the carrier phase error signal;
A numerically controlled oscillator that outputs a phase signal whose rotational speed changes depending on the magnitude of the signal output from the loop filter;
A data converter for generating the two local oscillation output signals according to the angle of the phase signal;
A data determination circuit for determining QAM data from the demodulated baseband signal and outputting demodulated data;
An error correction circuit for detecting an error correction code frame from the demodulated data and correcting and outputting an error in the demodulated data; and
A specific symbol for detecting a phase difference between a phase of a signal of a specific symbol of QAM detected at a specific position in a frame of the error correction code and a phase corresponding to the signal of the specific symbol that has been received and fixed A signal detector;
A phase shift circuit for calculating a shift amount corresponding to the phase difference detected by the specific symbol signal detector;
An adder that adds the shift amount and the angle of the phase signal output by the numerically controlled oscillator and inputs an addition result to the data converter;
A QAM receiving apparatus comprising:
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