JP5761748B2 - Symbol synchronization acquisition system and method - Google Patents

Symbol synchronization acquisition system and method Download PDF

Info

Publication number
JP5761748B2
JP5761748B2 JP2011127807A JP2011127807A JP5761748B2 JP 5761748 B2 JP5761748 B2 JP 5761748B2 JP 2011127807 A JP2011127807 A JP 2011127807A JP 2011127807 A JP2011127807 A JP 2011127807A JP 5761748 B2 JP5761748 B2 JP 5761748B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
symbol
circuit
sequence
output
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011127807A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012256991A (en
Inventor
武 梅原
武 梅原
貴彦 清水
貴彦 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Aerospace Systems Ltd
Original Assignee
NEC Aerospace Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Aerospace Systems Ltd filed Critical NEC Aerospace Systems Ltd
Priority to JP2011127807A priority Critical patent/JP5761748B2/en
Publication of JP2012256991A publication Critical patent/JP2012256991A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5761748B2 publication Critical patent/JP5761748B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

本発明はシンボル同期捕捉システム及びその方法に関し、特に無線通信システム等に用いられるディジタル復調器におけるシンボル同期捕捉システム及びその方法に関するものである。   The present invention relates to a symbol synchronization acquisition system and method, and more particularly to a symbol synchronization acquisition system and method in a digital demodulator used in a wireless communication system or the like.

今日の一般的なディジタル通信システムにおける復調器においては、受信信号それ自体の構成的な特徴を利用しつつ、受信信号の時系列における各シンボルの生起時刻を推定し、抽出されたシンボル列から復調を行う。シンボル時刻の推定は、各シンボルが等しい時間間隔で送信されることから、一定周期で反復されるシンボル抽出タイミングを、受信信号の変調形式に依存して定まる特徴量の系列に含まれる、シンボル送信周期に対応するシンボルクロック成分に同期させることにより行われる。通常、ディジタル通信のシンボル同期とはこのことを指すものである。   The demodulator in today's general digital communication system estimates the time of occurrence of each symbol in the time series of the received signal and demodulates it from the extracted symbol sequence while utilizing the structural characteristics of the received signal itself. I do. The symbol time is estimated because each symbol is transmitted at an equal time interval. Therefore, the symbol transmission timing included in the feature quantity sequence determined depending on the modulation format of the received signal includes symbol extraction timing that is repeated at a constant period. This is performed by synchronizing with the symbol clock component corresponding to the period. Usually, symbol synchronization in digital communication refers to this.

この特徴量の時系列として何が最適であるかは、ディジタル通信の変調形式によって、また通信路や通信機器に関して想定される状況によって、それぞれ異なるものの、基本的には、変調形式によって予め(つまり、復調開始以前に)決定される。例えば、位相変移(PSK)変調では、特徴量の時系列として、受信信号の振幅成分もしくは振幅成分の二乗値(電力)の時系列が用いられることが多い。   What is most suitable as the time series of this feature amount varies depending on the modulation format of digital communication and the situation assumed for the communication channel and communication equipment, but basically, it depends on the modulation format in advance (that is, , Before the start of demodulation). For example, in phase shift (PSK) modulation, a time series of amplitude components of received signals or square values (power) of amplitude components is often used as a time series of feature values.

いずれにせよ、こうした状況下におけるシンボル同期の達成は、当該特徴量の時系列におけるシンボルクロック成分の周波数と各時刻におけるその位相とを、高精度で推定することの達成に帰着される。   In any case, the achievement of symbol synchronization under these circumstances results in the achievement of highly accurate estimation of the frequency of the symbol clock component in the time series of the feature quantity and its phase at each time.

しかしながら、現実的には、どのような状況においてもシンボルクロックは様々な要因によって揺らぐものであるから、シンボル同期の追従機構においては適応的な制御が必要であり、シンボル同期機構の動作が安定に保たれることは、復調性能を左右する最も重要な事項の一つとなっている。   However, in reality, since the symbol clock fluctuates due to various factors in any situation, adaptive control is required for the symbol synchronization tracking mechanism, and the operation of the symbol synchronization mechanism is stable. This is one of the most important factors that affect the demodulation performance.

この目的を達成する方法としては、従来より種々考案されているが、多くはPLL(Phase Locked Loop)回路による逐次的な位相制御を基礎としている。   Various methods for achieving this object have been devised in the past, but many are based on sequential phase control using a PLL (Phase Locked Loop) circuit.

図8に、一般的なディジタル復調器の一例のブロック図を示しており、このディジタル復調器に使用されるシンボル抽出のためのシンボル同期捕捉及び追従機能のための一構成例を示している。   FIG. 8 shows a block diagram of an example of a general digital demodulator, and shows an example of a configuration for symbol synchronization acquisition and tracking function for symbol extraction used in the digital demodulator.

図8において、受信信号は、周波数シフト回路1から、リサンプラ2及びベースバンド復調回路3を経て、整合フィルタ4までの過程を通ることによりベースバンドの復調信号となる。なお、これら各部1〜4の詳細は、本発明と共通するので、後述する図1,2の説明において述べるものとする。   In FIG. 8, the received signal becomes a baseband demodulated signal by passing through the process from the frequency shift circuit 1 to the matched filter 4 through the resampler 2 and the baseband demodulating circuit 3. The details of these parts 1 to 4 are the same as those of the present invention, and will be described in the description of FIGS.

このベースバンド復調信号はシンボル抽出回路10の入力となる一方、特徴量系列算出回路6を経て、シンボル抽出回路10におけるシンボル抽出用のシンボル同期機能部に入力される。このシンボル同期機能部は、シンボル同期捕捉・追従回路15とクロック生成回路9とにより構成されており、シンボル同期捕捉・追従回路15とクロック生成回路9との具体例が、図9のPLL構成となっており後述する。   The baseband demodulated signal is input to the symbol extraction circuit 10, and is also input to the symbol synchronization function unit for symbol extraction in the symbol extraction circuit 10 through the feature amount series calculation circuit 6. The symbol synchronization function unit is composed of a symbol synchronization acquisition / follow-up circuit 15 and a clock generation circuit 9. Specific examples of the symbol synchronization acquisition / follow-up circuit 15 and the clock generation circuit 9 are the same as those shown in FIG. It will be described later.

シンボル抽出回路10は、クロック生成回路9から出力されるシンボル抽出シグナル(パルス)が生起する毎に、ベースバンド信号をサンプルし、シンボル系列とする。このシンボル系列は、キャリア同期回路11とシンボル判定回路12とを経て復調結果として出力される。   Each time the symbol extraction signal (pulse) output from the clock generation circuit 9 is generated, the symbol extraction circuit 10 samples the baseband signal to make a symbol series. The symbol series is output as a demodulation result through the carrier synchronization circuit 11 and the symbol determination circuit 12.

シンボル同期捕捉・追従回路15は、ベースバンド信号の特徴量系列とクロック生成回路9で生成される複素正弦波信号との系列相関をとって、両者の位相差を求め、この値をフィードバックしてクロック生成回路9の周波数と位相を補正するようになっている。   The symbol synchronization acquisition / follow-up circuit 15 obtains the phase difference between the feature quantity sequence of the baseband signal and the complex sine wave signal generated by the clock generation circuit 9, and feeds back this value. The frequency and phase of the clock generation circuit 9 are corrected.

図9は、図8におけるクロック生成回路9と、シンボル同期捕捉・追従回路15との具体例を示している。特徴系列算出回路6からの特徴量系列は、乗算器81を経て指数重み付き積分回路へ入力される。この指数重み付き積分回路は、周知の構成であり、加算器82と、遅延器83と、指数重み係数器84とにより構成されており、前シンボルの特徴系列との重み付き積分が行われて、位相算出回路85へ入力される。   FIG. 9 shows a specific example of the clock generation circuit 9 and the symbol synchronization acquisition / tracking circuit 15 in FIG. The feature amount series from the feature series calculation circuit 6 is input to the exponent-weighted integration circuit via the multiplier 81. This exponential weighted integration circuit has a well-known configuration, and includes an adder 82, a delay unit 83, and an exponential weighting coefficient unit 84, and performs weighted integration with the feature sequence of the previous symbol. , And input to the phase calculation circuit 85.

位相算出回路85による算出結果に基づいて、複素正弦波オシレータ91の位相補正及び周波数補正が、バッファ86,87を介してなされるようになっている。このオシレータ91の出力が乗算器81にフィードバックされると共に、シンボル・タイミング判定回路92へ入力されてシンボル抽出シグナルとして導出され、シンボル抽出回路10へ供給されるのである。   Based on the calculation result by the phase calculation circuit 85, the phase correction and frequency correction of the complex sine wave oscillator 91 are performed via the buffers 86 and 87. The output of the oscillator 91 is fed back to the multiplier 81, input to the symbol timing determination circuit 92, derived as a symbol extraction signal, and supplied to the symbol extraction circuit 10.

なお、関連技術として下記の文献がある。   In addition, there are the following documents as related technologies.

特開2002−314505号公報JP 2002-314505 A 特開2007−027987号公報JP 2007-027987 A 特開2010−226348号公報JP 2010-226348 A

近年、ハードウェアの進歩によりディジタル計算機のプログラム論理を用いたソフトウェア復調器が実用化されている。ソフトウェア復調器は従来のアナログ電子回路を用いた復調器と比較して相対的に小規模な回路構成で実現可能であり、また、その性能が安定していることなどが利点となっている。   In recent years, a software demodulator using a program logic of a digital computer has been put into practical use with the advance of hardware. The software demodulator can be realized with a relatively small circuit configuration as compared with a demodulator using a conventional analog electronic circuit, and has an advantage that its performance is stable.

しかしながら、既存のソフトウェア復調器の構成は、アナログ電子回路の機能と動作をそのままディジタル計算機のプログラム論理に置き換えた、すなわち理論的な等価物の実現であり、従来方式に対して本質的な性能向上をもたらすものではない。   However, the existing software demodulator configuration replaces the functions and operations of the analog electronic circuit with the program logic of the digital computer as it is, that is, the realization of a theoretical equivalent, which is an essential performance improvement over the conventional method. It does not bring

回路の動作に関する理想的な条件を仮定した場合、アナログ電子回路による復調器で復調できない信号は、理論的に等価なソフトウェア復調器においても当然復調できない。あるいは低C/N環境下の復調におけるシンボル同期の捕捉および追従において、通信路の定常雑音ないし突発的な外乱等の影響を遮断・逓減するうえで本質的な性能向上をもたらすものではない。   Assuming ideal conditions for circuit operation, a signal that cannot be demodulated by a demodulator based on an analog electronic circuit cannot naturally be demodulated even by a theoretically equivalent software demodulator. Alternatively, in capturing and following symbol synchronization in demodulation under a low C / N environment, it does not bring about an essential performance improvement in order to cut off or reduce the influence of stationary noise or sudden disturbance on the communication path.

従来のアナログ電子回路による復調器における受信信号のシンボル同期回路では、上述したように、PLL回路などの位相制御回路が用いられている。よって、その理論的な等価物であるソフトウェア復調器では、本来が電子回路であるPLL回路の動作を計算機のプログラム論理に置き換えたものが用いられる。   In the conventional symbol synchronization circuit for a received signal in a demodulator using an analog electronic circuit, as described above, a phase control circuit such as a PLL circuit is used. Therefore, a software demodulator that is the theoretical equivalent of the software demodulator is obtained by replacing the operation of a PLL circuit, which is originally an electronic circuit, with the program logic of a computer.

一般に、PLL回路による位相制御では、目的に関して互いに相反する二つの性能指標が存在する。PLL回路を用いたシンボル同期においても、それらの指標はそのまま反映される。すなわち、PLL回路を構成するフィルタ(以下、PLLフィルタと称す)の特性から決定されるシンボルクロック(周波数)の引き込み性能と追従範囲性能が、その二つである。   In general, in phase control using a PLL circuit, there are two performance indexes that are mutually contradictory with respect to the purpose. Even in symbol synchronization using a PLL circuit, these indices are reflected as they are. In other words, the symbol clock (frequency) pull-in performance and the tracking range performance determined from the characteristics of a filter (hereinafter referred to as a PLL filter) constituting the PLL circuit are the two.

これら二つの性能指標は互いに背反する関係にあり、従って、PLL回路による位相制御を行う限り、シンボル同期の実現においては、次のような問題が生じることが避けられない。シンボルクロックの引き込み性能、つまりシンボルクロックに正確に同期させるためには、PLLフィルタは、ほぼシンボルクロックの周波数成分だけを抽出するような鋭敏な特性を持つ必要がある。このことは直ちにPLL回路が追従する周波数範囲を狭めてしまうことを意味する。   These two performance indexes are in contradiction with each other. Therefore, as long as the phase control is performed by the PLL circuit, the following problems are inevitable in realizing the symbol synchronization. In order to accurately synchronize with the symbol clock pull-in performance, that is, with the symbol clock, the PLL filter needs to have such a sensitive characteristic as to extract only the frequency component of the symbol clock. This means that the frequency range followed by the PLL circuit is immediately narrowed.

つまり、PLLフィルタ特性が鋭敏になるほど、同期そのものは正確になる一方で、通信路の突発的な外乱などによる変動に対しては、その情報がフィルタでそぎ落とされてしまうため追従できなくなる。つまり、同期が脆くなってしまう。   That is, as the PLL filter characteristic becomes more sensitive, the synchronization itself becomes more accurate. On the other hand, fluctuations caused by sudden disturbances in the communication path cannot be followed because the information is removed by the filter. That is, the synchronization becomes fragile.

逆に、そうした変動にも柔軟に追従させるためには、PLLフィルタ特性はより広い実効的な台(この台の幅が追従範囲となる)をもつ必要がある。そのようなフィルタは、当然に、シンボルクロック以外の雑音成分をより多く拾ってしまう。この雑音成分は、復調器のシンボル(抽出)タイミングにおけるジッタ(揺れ)となって現れ、ひいてはシンボル判定時のS/N比低下、すなわちビット誤り率の悪化をもたらす。   Conversely, in order to flexibly follow such fluctuations, the PLL filter characteristic needs to have a wider effective base (the width of this base is the tracking range). Such a filter naturally picks up more noise components than the symbol clock. This noise component appears as jitter (fluctuation) at the symbol (extraction) timing of the demodulator, and as a result, the S / N ratio is lowered at the time of symbol determination, that is, the bit error rate is deteriorated.

従って、従来のPLL回路によるシンボル同期方式をそのまま用いたソフトウェア復調では、安定した復調性能を得ようとした場合、アナログ電子回路による復調器とまったく同様に、初期同期補足速度、一定のC/N値以下の環境での復調性能とシンボルジッタへの対応性能がPLLフィルタ特性により決定される。   Therefore, in the software demodulation using the symbol synchronization method by the conventional PLL circuit as it is, when trying to obtain a stable demodulation performance, the initial synchronization supplement speed, the constant C / N is exactly the same as the demodulator by the analog electronic circuit. The demodulation performance and the performance to cope with symbol jitter in an environment below the value are determined by the PLL filter characteristics.

これら相反する二つの性能指標に関して、復調器全体の性能を最適化することは、一般に、理論的には困難か不可能であって、現実的な環境下での試行錯誤を要し、その送受信環境下における最適なフィルタ特性が決定されることになる。このことは、ソフトウェア復調器の利点であるはずの、信号状況に応じた可変的構成の実現可能性を損なうことにもつながっている。   In general, it is theoretically difficult or impossible to optimize the performance of the demodulator with respect to these two contradictory performance indicators, and it requires trial and error in a realistic environment. The optimum filter characteristics under the environment will be determined. This also leads to a loss of feasibility of a variable configuration according to signal conditions, which should be an advantage of the software demodulator.

なお、特許文献1には、送信すべき信号以外のパイロットトーンを用いたシンボル同期方法において、粗調整を行った後に微調整を行うに際して、サンプルデータのFFT処理結果に基づいてパイロットトーンの位相情報を取得して微調整を行う技術が開示されている。   In Patent Document 1, in the symbol synchronization method using a pilot tone other than a signal to be transmitted, when performing fine adjustment after coarse adjustment, phase information of the pilot tone based on the FFT processing result of sample data A technique for obtaining and fine-tuning is disclosed.

この技術では、FFT処理結果を、微調整時のパイロットトーンの位相情報を取得するのに使用しているものであって、後述するように、本発明の如く、送信すべきディジタル変調された入力信号系列に中に存在するシンボルクロックを抽出するためのPLL回路の初期設定に用いるものではない。   In this technique, the FFT processing result is used to obtain phase information of the pilot tone at the time of fine adjustment. As will be described later, the digitally modulated input to be transmitted as in the present invention is used. It is not used for initial setting of a PLL circuit for extracting a symbol clock existing in a signal series.

本発明の目的は、低C/N環境下においても、また、突発的な外乱を含みうる通信路環境下においても、安定して高速・高精度なシンボルの同期捕捉と同期追従を行うことを可能としたシンボル同期捕捉システム及びその方法を提供することである。   An object of the present invention is to stably perform high-speed and high-accuracy symbol synchronization and tracking in a low C / N environment and in a communication channel environment that may include sudden disturbance. It is an object of the present invention to provide a symbol synchronization acquisition system and a method thereof.

本発明によるシンボル同期捕捉システムは、
ディジタル変調された入力系列のシンボルクロックをPLL回路を用いて同期捕捉するシンボル同期捕捉システムであって、
前記入力系列の特徴量系列を算出する手段と、
最初のNサンプル(Nは2以上の整数)の前記特徴量系列をFFT処理する手段と、
このFFT処理結果に基づいてスペクトル最大成分を探索する手段と、
前記FFT処理結果に基づいて第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相推定をなす手段とを含み、
前記スペクトル最大成分の周波数と前記位相推定による位相推定値とを前記PLL回路の初期設定値とすることを特徴とする。
The symbol synchronization acquisition system according to the present invention comprises:
A symbol synchronization acquisition system for synchronously acquiring a symbol clock of a digitally modulated input sequence using a PLL circuit,
Means for calculating a feature quantity series of the input series;
Means for FFT processing the feature amount sequence of the first N samples (N is an integer of 2 or more);
Means for searching for the maximum spectral component based on the FFT processing result;
Means for estimating the phase of the symbol clock at the time of the N / 2th sample based on the FFT processing result,
The frequency of the spectrum maximum component and the phase estimation value obtained by the phase estimation are set as initial setting values of the PLL circuit.

本発明によるシンボル同期捕捉方法は、
ディジタル変調された入力系列のシンボルクロックをPLL回路を用いて同期捕捉するシンボル同期捕捉方法であって、
前記入力系列の特徴量系列を算出するステップと、
最初のNサンプル(Nは2以上の整数)の前記特徴量系列をFFT処理するステップと、
このFFT処理結果に基づいてスペクトル最大成分を探索するステップと、
前記FFT処理結果に基づいて第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相推定をなすステップと、
前記スペクトル最大成分の周波数と前記位相推定による位相推定値とを前記PLL回路の初期設値とするステップとを含むことを特徴とする。
The symbol synchronization acquisition method according to the present invention comprises:
A symbol synchronization acquisition method for acquiring a symbol clock of a digitally modulated input sequence using a PLL circuit,
Calculating a feature quantity sequence of the input sequence;
FFT processing of the feature amount series of the first N samples (N is an integer of 2 or more);
Searching for a spectrum maximum component based on the FFT processing result;
Performing a phase estimation of the symbol clock at the time of the N / 2 sample based on the FFT processing result;
A step of setting the frequency of the spectrum maximum component and the phase estimation value obtained by the phase estimation as an initial setting value of the PLL circuit.

本発明によるプログラムは、
ディジタル変調された入力系列のシンボルクロックをPLL回路を用いて同期捕捉するシンボル同期捕捉方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、
前記入力系列の特徴量系列を算出する処理と、
最初のNサンプル(Nは2以上の整数)の前記特徴量系列をFFT処理する処理と、
このFFT処理結果に基づいてスペクトル最大成分を探索する処理と、
前記FFT処理結果に基づいて第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相推定をなす処理と、
前記スペクトル最大成分の周波数と前記位相推定による位相推定値とを前記PLL回路の初期設定値とする処理とを含むことを特徴とする。
The program according to the present invention is:
A program for causing a computer to execute a symbol synchronization acquisition method of acquiring a symbol clock of a digitally modulated input sequence using a PLL circuit.
A process of calculating a feature amount series of the input series;
Processing for FFT processing of the feature amount series of the first N samples (N is an integer of 2 or more);
A process for searching for the maximum spectral component based on the FFT processing result;
Processing for estimating the phase of the symbol clock at the time of the N / 2th sample based on the FFT processing result;
And a process of setting the frequency of the spectrum maximum component and the phase estimation value obtained by the phase estimation as an initial set value of the PLL circuit.

本発明によれば、受信信号に陰伏しているシンボルクロック成分の周波数と位相とを、高速フーリエ変換による精密推定を行うことによって実現するようにしたので、特定のサンプリング周波数によるサンプリング系列で表現される周波数成分の全帯域に亘って、個々の周波数成分の全てについて、その強度と位相を、実用上、瞬時かつ同時に算出することができるという効果がある。これにより、シンボル同期の捕捉周波数範囲を可能な最大限まで拡大することが可能となって、低C/Nの受信信号についても同期補足が可能となる。   According to the present invention, since the frequency and phase of the symbol clock component hidden in the received signal are realized by performing precise estimation by fast Fourier transform, it is expressed by a sampling sequence with a specific sampling frequency. There is an effect that the intensity and phase of all individual frequency components can be instantaneously and simultaneously calculated practically over the entire frequency component band. As a result, it is possible to expand the capture frequency range of symbol synchronization to the maximum possible, and it is possible to supplement synchronization even for low C / N received signals.

また、シンボルクロック成分の周波数が(ごく微小な揺動を除いて)一定であるという条件のもとで、高速フーリエ変換の対象期間(入力サンプル数)を任意に延長することによって、突発的な外乱により受信信号中のシンボルクロック成分の喪失を補間することで、同期追従を達成することが可能となる。   In addition, under the condition that the frequency of the symbol clock component is constant (except for a very small fluctuation), the target period (number of input samples) of the fast Fourier transform is arbitrarily extended, thereby causing a sudden change. By interpolating the loss of the symbol clock component in the received signal due to disturbance, synchronization tracking can be achieved.

本発明によるシンボル同期捕捉回路の一実施の形態を適用した受信側の機能ブロック図である。It is a functional block diagram on the receiving side to which an embodiment of the symbol synchronization acquisition circuit according to the present invention is applied. 図1の受信側に対応する送信側の概略機能ブロック図である。FIG. 2 is a schematic functional block diagram of a transmission side corresponding to the reception side of FIG. 1. 図1の特徴量系列算出回路6の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the feature-value series calculation circuit 6 of FIG. 本発明によるシンボル同期捕捉回路7の一実施の形態の機能ブロック図を、図1の同期追従回路8及びクロック生成回路9との関係において示したものである。A functional block diagram of an embodiment of the symbol synchronization acquisition circuit 7 according to the present invention is shown in relation to the synchronization tracking circuit 8 and the clock generation circuit 9 of FIG. 特徴量時系列(振幅二乗値)のパワースペクトルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the power spectrum of a feature-value time series (amplitude square value). 図1の同期追従回路8とクロック生成回路9とによるPLL回路の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of a PLL circuit including the synchronization tracking circuit 8 and the clock generation circuit 9 of FIG. 1. 本発明の実施の形態における動作の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of operation | movement in embodiment of this invention. 本発明に関連する受信側の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the receiving side relevant to this invention. 図8におけるクロック生成回路9とシンボル同期捕捉・追従回路15とによるPLL回路の機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram of a PLL circuit including a clock generation circuit 9 and a symbol synchronization acquisition / tracking circuit 15 in FIG. 8.

以下に図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明によるシンボル同期捕捉回路の一実施の形態を適用した受信側の機能ブロック図であり、図において図8と同等部分には同一符号を付して示している。なお、図1に示した例は、位相変移(PSK:Phase Shift Keying)変調された信号の復調器に適用した例である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram on the receiving side to which an embodiment of the symbol synchronization acquisition circuit according to the present invention is applied. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. The example shown in FIG. 1 is an example applied to a demodulator of a signal subjected to phase shift keying (PSK) modulation.

図2は、図1における入力信号であるPSK変調信号のモデルを、送信側での信号生成(変調器)の過程と共に説明するためのものであり、先ず図2を参照してPSK変調信号のモデルを説明する。入力ビット列は、1シンボルあたりビット数をnとすると(nは2以上整数)、ビット分割回路21により、nビット毎に分割されて数値(シンボル値)系列となる。   FIG. 2 is a diagram for explaining a model of a PSK modulation signal that is an input signal in FIG. 1 together with a signal generation (modulator) process on the transmission side. First, referring to FIG. Explain the model. Assuming that the number of bits per symbol is n (n is an integer of 2 or more), the input bit string is divided into n bits by the bit dividing circuit 21 to form a numerical value (symbol value) series.

この系列の各シンボル値は、シンボル変換回路22において、対応する複素シンボルに変換された後、アップサンプラ23によりシンボル周期にアップ・サンプリングされた上で、シンボルパルス整形のためのフィルタ(整形フィルタ)24が適用されて、ベースバンド信号となる。これに、乗算器25において搬送波(26)が乗算されて変調波として送信されるようになっている。   Each symbol value of this series is converted into a corresponding complex symbol by the symbol conversion circuit 22 and then up-sampled into a symbol period by the up-sampler 23, and then a filter (shaping filter) for symbol pulse shaping 24 is applied to form a baseband signal. This is multiplied by a carrier wave (26) in a multiplier 25 and transmitted as a modulated wave.

かかるPSK変調信号の受信側での復調は、上記の図2の変調過程を逆にたどることになる。図1において、先ず、周波数シフト回路1は、受信信号全体を搬送波周波数の逆方向へ周波数シフトし、当該信号をベースバンド(中心周波数0)に合わせる役目を有する。   The demodulation of the PSK modulation signal on the receiving side follows the modulation process shown in FIG. In FIG. 1, first, the frequency shift circuit 1 has a function of shifting the frequency of the entire received signal in the direction opposite to the carrier frequency and adjusting the signal to the baseband (center frequency 0).

次に、入力系列をリサンプラ2によりリサンプリングしてシンボル時間あたりサンプル数を一定にする。これは、シンボル同期の動作特性を決定するパラメータが、シンボルあたりサンプル数に依存するためである。シンボルあたりサンプル数をほぼ一定とすることで、シンボル同期の特性は搬送波帯域やシンボルレートに依存しなくなる。   Next, the input sequence is resampled by the resampler 2 to make the number of samples per symbol time constant. This is because the parameter that determines the operating characteristics of symbol synchronization depends on the number of samples per symbol. By making the number of samples per symbol substantially constant, the symbol synchronization characteristic does not depend on the carrier band or the symbol rate.

そして、ベースバンド復調回路3は、リサンプラ2の出力をベースバンド信号に復調する。次段の整合フィルタ4は、図2の変調側の整形フィルタ24と同一の特性を持つフィルタである。ベースバンド信号にこの整合フィルタ4を適用することは、整形フィルタ24で整形されたシンボルパルスとの系列相関をとることを意味しており、この相関値はシンボル時刻において最大となる。   Then, the baseband demodulation circuit 3 demodulates the output of the resampler 2 into a baseband signal. The matched filter 4 at the next stage is a filter having the same characteristics as the shaping filter 24 on the modulation side in FIG. Applying this matched filter 4 to the baseband signal means taking a series correlation with the symbol pulse shaped by the shaping filter 24, and this correlation value becomes maximum at the symbol time.

受信信号に含まれる(伝送路上で加わる)雑音が加法的白色Gaussian雑音であるという前提に立てば、この時刻(シンボル時刻)に抽出されたシンボルの誤り率(残差の分散)は理論上最小となる。   Based on the assumption that the noise included in the received signal (added on the transmission line) is additive white Gaussian noise, the error rate (variance of residual) of the symbol extracted at this time (symbol time) is theoretically minimum. It becomes.

整合フィルタ4の出力は、遅延回路5とシンボルクロック検出回路13内の特徴量(電力)系列算出回路6とにそれぞれ送られる。遅延回路5は、シンボル同期捕捉回路7における高速フーリエ変換(FFT)で使用するサンプル数をN(2以上の整数)とした場合において、N/2サンプルに相当する遅延が設定される。   The output of the matched filter 4 is sent to the delay circuit 5 and the feature quantity (power) sequence calculation circuit 6 in the symbol clock detection circuit 13. The delay circuit 5 sets a delay corresponding to N / 2 samples when the number of samples used in the fast Fourier transform (FFT) in the symbol synchronization acquisition circuit 7 is N (an integer of 2 or more).

遅延回路5の出力は、シンボル抽出回路10、キャリア同期回路11、シンボル判定回路12を、この順に経ることにより、復調結果として導出されるものである。なお、本実施の形態では、受信信号として搬送波をディジタル変調して得られた被変調波の復調に適用した例であり、受信信号を復調した結果の(硬または軟)ビット列を出力するものとする。   The output of the delay circuit 5 is derived as a demodulation result by passing through the symbol extraction circuit 10, the carrier synchronization circuit 11, and the symbol determination circuit 12 in this order. In this embodiment, the received signal is an example applied to demodulation of a modulated wave obtained by digitally modulating a carrier wave, and a (hard or soft) bit string resulting from demodulating the received signal is output. To do.

シンボルクロック検出回路13は、特徴量(電力)系列算出回路6と、シンボル同期捕捉回路7と、同期追従回路8と、クロック生成回路9とを含んでいる。特徴量(電力)系列算出回路6は、入力信号がPSK変調信号の場合には、シンボル同期の特徴量系列は、一般に、
電力系列P[k]=I[k]の2乗+Q[k]の2乗 ……(1)
(但し、kはサンプル番号、I[k]は整合フィルタ出力の複素系列の同相成分、Q[k]は同じく直交成分を表す)が用いられる。
The symbol clock detection circuit 13 includes a feature amount (power) series calculation circuit 6, a symbol synchronization acquisition circuit 7, a synchronization tracking circuit 8, and a clock generation circuit 9. When the input signal is a PSK modulated signal, the feature amount (power) sequence calculation circuit 6 generally has a symbol synchronization feature amount sequence as follows:
Power sequence P [k] = I [k] squared + Q [k] squared (1)
(Where k is the sample number, I [k] is the in-phase component of the complex sequence of the matched filter output, and Q [k] is also the quadrature component).

図3は、この場合における特徴量(電力)系列算出回路6の例を、周辺部と共に示している。図3において、整合フィルタ4からの直接の出力(複素)は、乗算器61,62と、加算器63とからなる演算回路により、上記(1)式の電力系列が得られる。この電力系列はシンボル同期捕捉回路7へ入力される。   FIG. 3 shows an example of the feature amount (power) series calculation circuit 6 in this case together with the peripheral portion. In FIG. 3, the direct output (complex) from the matched filter 4 is obtained by the arithmetic circuit including the multipliers 61 and 62 and the adder 63 to obtain the power sequence of the above expression (1). This power sequence is input to the symbol synchronization acquisition circuit 7.

また、整合フィルタ4の出力(複素)の遅延回路5を経た出力は、乗算器6465と、加算器66とからなる演算回路により、同様に上記(1)式の電力系列が得られる。この電力系列は同期追従回路8へ入力される。   Further, the output of the matched filter 4 (complex) through the delay circuit 5 can be similarly obtained by the arithmetic circuit including the multiplier 6465 and the adder 66 to obtain the power sequence of the above expression (1). This power sequence is input to the synchronization tracking circuit 8.

図4は、シンボル同期捕捉回路7のより詳しい構成を、同期追従回路8とクロック生成回路9との関連で示している。特徴量(電力)系列の最初のNサンプルが、FFT回路7で高速フーリエ変換される。このFFT回路7による高速フーリエ変換の結果は、各周波数成分の複素係数ベクトルであり、係数の各々からは周波数成分のスペクトルを振幅の2乗値として得ることができる。   FIG. 4 shows a more detailed configuration of the symbol synchronization acquisition circuit 7 in relation to the synchronization tracking circuit 8 and the clock generation circuit 9. The first N samples of the feature quantity (power) series are fast Fourier transformed by the FFT circuit 7. The result of the fast Fourier transform by the FFT circuit 7 is a complex coefficient vector of each frequency component, and the spectrum of the frequency component can be obtained as the square value of the amplitude from each of the coefficients.

この結果を適当な範囲で探索すれば、スペクトルの最大値を与える周波数成分をシンボルクロック周波数の精密な推定値とすることができる。よって、FFT結果を入力とするスペクトル最大成分探索回路72が設けられている。   If this result is searched in an appropriate range, the frequency component that gives the maximum value of the spectrum can be set as a precise estimate of the symbol clock frequency. Therefore, a spectrum maximum component search circuit 72 that receives the FFT result is provided.

また、この周波数をfclock とすると、fclock のフーリエ係数aclock の位相成分は第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相の推定値となる。よって、スペクトル最大成分の位相算出回路73が設けられているのである。   If this frequency is fclock, the phase component of the Fourier coefficient aclock of fclock is an estimated value of the symbol clock phase at the time of the N / 2 sample. Therefore, a phase calculation circuit 73 for the maximum spectral component is provided.

こうして求めたシンボルクロック周波数と第N/2サンプルにおけるシンボルクロックの位相の推定値とを、同期追従回路8及びクロック生成回路9によるPLL回路のクロック生成のための初期値として設定することにより、以後の追従動作は、シンボル同期が達成(捕捉)された状態から開始されることになるのである。   By setting the symbol clock frequency thus obtained and the estimated value of the phase of the symbol clock in the N / 2th sample as an initial value for clock generation of the PLL circuit by the synchronization tracking circuit 8 and the clock generation circuit 9, The following operation is started from a state where symbol synchronization is achieved (captured).

図5は、サンプリング周波数10MHz、シンボル速度1Mシンボル/秒として4値位相変移(QPSK)変調された信号の特徴量時系列,すなわち振幅二乗値の時系列のパワー・スペクトル(フーリエ変換後の係数ベクトルの各成分の振幅二乗値を、各成分に対応する周波数値に沿ってdB表示した系列)である。シンボル速度に対応する±1MHzの位置に、シンボルクロックの周波数成分が強く現れている。   FIG. 5 shows the power spectrum of the time series of the feature quantity time series of the signal subjected to quaternary phase shift (QPSK) modulation with a sampling frequency of 10 MHz and a symbol rate of 1 M symbol / second, that is, the time spectrum of the squared amplitude value (coefficient vector after Fourier transform The amplitude square value of each of the components is represented in dB along the frequency value corresponding to each component). A frequency component of the symbol clock appears strongly at a position of ± 1 MHz corresponding to the symbol rate.

振幅二乗値系列は実数系列であるから、スペクトラムは左右対称となり、従って、正負いずれかの側でスペクトルの最大値を与える周波数成分を所与の範囲で線形探索することがシンボルクロック周波数推定となる。このようにして求めたシンボルクロック周波数と初期位相とを、シンボル同期追従(追従回路8)のPLL回路の初期状態として設定する。   Since the amplitude square value series is a real number series, the spectrum is left-right symmetric. Therefore, a linear search within a given range for the frequency component that gives the maximum value of the spectrum on either the positive or negative side is symbol clock frequency estimation. . The symbol clock frequency and initial phase obtained in this way are set as the initial state of the PLL circuit for symbol synchronization tracking (tracking circuit 8).

以後、図1のクロック生成回路9が特定の状態(生成される単周期信号の位相)をとる時刻を捉えてシンボルタイミングとする。シンボルタイミングによるシンボル抽出シグナルはクロック周期毎に生成され、シンボル抽出10は、シグナルが生起した時刻の信号状態を複素値としてサンプリングしてシンボル列を再生(抽出)する。   Thereafter, the time at which the clock generation circuit 9 in FIG. 1 takes a specific state (phase of the generated single-cycle signal) is taken as symbol timing. The symbol extraction signal based on the symbol timing is generated every clock cycle, and the symbol extraction 10 reproduces (extracts) the symbol string by sampling the signal state at the time when the signal occurs as a complex value.

シンボルタイミングの同期追従は、通常のPLL回路を用いて図6のように構成される(図9のPLL回路の例と同等である)。同期追従回路8は、特徴量系列とシンボルクロックの指数重みつき系列相関、すなわち特徴量系列におけるシンボルクロック周波数成分のフーリエ係数を逐次的に求め、その位相成分から検出される位相誤差とその時間変化とを、クロック生成回路9にフィードバックすることで達成される。なお、図6は図9と同等であるので、その詳細な説明は省略する。   Symbol timing synchronization tracking is configured as shown in FIG. 6 using a normal PLL circuit (equivalent to the example of the PLL circuit of FIG. 9). The synchronization tracking circuit 8 sequentially obtains the exponential weighted series correlation between the feature quantity sequence and the symbol clock, that is, the Fourier coefficient of the symbol clock frequency component in the feature quantity series, and the phase error detected from the phase component and its time change Is achieved by feeding back to the clock generation circuit 9. Since FIG. 6 is equivalent to FIG. 9, detailed description thereof is omitted.

このクロック生成回路9によるシンボル抽出シグナルは、シンボル抽出回路10へ供給され、このシンボル抽出回路10で抽出されたシンボル列は、キャリア同期回路11によって搬送波周波数と位相の設定誤差および揺動が補正される。補正後のシンボル列は、シンボル判定回路12で、各シンボルの位相成分を対応するビット列へ変換(直接0/1のビット値への変換を行う硬判定、もしくはビット値の推定を意味する実数値への変換を行う軟判定)され、この結果が復調結果として出力される。   The symbol extraction signal from the clock generation circuit 9 is supplied to the symbol extraction circuit 10, and the carrier frequency and phase setting errors and fluctuations of the symbol string extracted by the symbol extraction circuit 10 are corrected by the carrier synchronization circuit 11. The The corrected symbol sequence is converted to a symbol sequence by the symbol determination circuit 12 to convert the phase component of each symbol into a corresponding bit sequence (a hard value that directly converts to a 0/1 bit value, or a real value that means bit value estimation). The soft decision is made to convert the data into (), and this result is output as a demodulation result.

図7は、上述した本発明の実施の形態の動作の概略を示すフローチャートである。先ず、特徴量系列算出回路6により、PSK変調された受信信号の特徴量(電力)系列が算出され(ステップS1)、次にFFT回路71により、この特徴量系列の最初のNサンプルがFFT処理される(ステップS2)。このFFT処理結果を基に、スペクトル最大成分検索回路72によりスペクトル最大成分の検索が行われ(ステップS3)、また、位相算出回路73により、第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相が算出される((ステップS4)。この場合、前述したように、スペクトル最大成分の周波数のフーリエ係数の位相成分が、第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相と推定される。   FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the operation of the embodiment of the present invention described above. First, a feature amount (power) sequence of a PSK-modulated received signal is calculated by the feature amount sequence calculation circuit 6 (step S1), and then the first N samples of this feature amount sequence are subjected to FFT processing by the FFT circuit 71. (Step S2). Based on the FFT processing result, the maximum spectrum component search circuit 72 searches for the maximum spectrum component (step S3), and the phase calculation circuit 73 calculates the phase of the symbol clock at the time of the N / 2th sample. ((Step S4). In this case, as described above, the phase component of the Fourier coefficient of the frequency of the maximum spectrum component is estimated as the phase of the symbol clock at the time of the N / 2 sample.

ステップS3で検索されたスペクトル最大成分の周波数が、同期追従回路8及びクロック生成回路9によるPLL回路の初期周波数として設定され(ステップS5)、またステップS4で推定された位相推定値が、当該PLL回路の初期位相として設定されることになる(ステップS6)。PLL回路はこの初期設定の後に追従動作を開始して、以後追従を続けるのである(ステップS7)。   The frequency of the spectrum maximum component searched in step S3 is set as the initial frequency of the PLL circuit by the synchronization tracking circuit 8 and the clock generation circuit 9 (step S5), and the phase estimation value estimated in step S4 is the PLL. It is set as the initial phase of the circuit (step S6). The PLL circuit starts the follow-up operation after the initial setting, and then continues the follow-up (step S7).

以上のように、本発明では、一定量の特徴量系列のデータからシンボルクロック周波数とそれに対応する各時刻の位相の推定値を、直接的かつ一挙に、全て算出することができる。すなわち、シンボル同期の捕捉機構において、高速フーリエ変換を利用して直接的なシンボルクロック周波数およびそれに対応する各時刻の位相の推定値算出を行い、これを同期追従機構のPLL回路の初期状態に反映させるようにしている。   As described above, according to the present invention, the symbol clock frequency and the estimated value of the phase at each time corresponding to the symbol clock frequency can be calculated directly and all at once from a fixed amount of feature amount series data. In other words, the symbol synchronization acquisition mechanism calculates the estimated value of the direct symbol clock frequency and the corresponding phase at each time using the fast Fourier transform, and reflects this in the initial state of the PLL circuit of the synchronization tracking mechanism. I try to let them.

更には、同期追従においても、一定量の特徴量系列からシンボルクロックを抽出することにより、突発的な外乱などによるシンボルクロックの喪失などが発生しても、適切なシンボルクロックの指数重み付き系列相関を選択することで安定的に動作することが可能となる。   Furthermore, even in synchronous tracking, by extracting the symbol clock from a certain amount of feature amount sequence, even if the symbol clock is lost due to sudden disturbance, etc., an appropriate symbol clock exponentially weighted sequence correlation It is possible to operate stably by selecting.

よって、本発明によれば、シンボル同期捕捉可能な周波数範囲を理論上最大(受信信号の全帯域)とすることができる。捕捉の精度と対応可能なC/Nは、単にFFT(高速フーリエ変換)の入力サンプル数によって定まり、PLL回路を用いる場合のような試行錯誤は不要である。   Therefore, according to the present invention, the frequency range in which symbol synchronization can be captured can be theoretically maximized (the entire band of the received signal). The C / N that can correspond to the accuracy of acquisition is simply determined by the number of input samples of FFT (Fast Fourier Transform), and trial and error as in the case of using a PLL circuit is unnecessary.

また、復調器の構成としても、捕捉と追従の両機能が互いに独立しているために、シンボル同期追従の最適化は、追従という目的に限って行うことが可能になる。追従においても、調整すべきパラメータは、PLL回路の指数重み付き相関積分の実効的な長さを定める指数重み(減衰)係数だけでよく、PLL係数を細かく調整することなどは不要になる。   In addition, since both the acquisition and tracking functions are independent from each other in the configuration of the demodulator, optimization of symbol synchronization tracking can be performed only for the purpose of tracking. Even in tracking, the only parameter to be adjusted is an exponential weight (attenuation) coefficient that determines the effective length of the exponentially weighted correlation integral of the PLL circuit, and fine adjustment of the PLL coefficient is not necessary.

なお、図1のブロック図において、ベースバンド復調回路3は、周波数変移(FSK)変調の場合にはFM検波方式であり、振幅変移(ASK)変調の場合には包絡線検波であり、位相変移(PSK)変調ないしは直交振幅変調(QAM)の場合には特になしとなる。   In the block diagram of FIG. 1, the baseband demodulation circuit 3 is an FM detection method in the case of frequency shift (FSK) modulation, envelope detection in the case of amplitude shift (ASK) modulation, and phase shift. In the case of (PSK) modulation or quadrature amplitude modulation (QAM), there is nothing in particular.

また、図1のブロック図において、整合フィルタ4の特性は、シンボルパルスの時間特性によって異なり得るものである。更に、特徴量は、変調形式によって、また想定される通信状況によっても異なり得るものであり、例えば、オフセットQPSKでは、複素差分の絶対値を用いるものである。   In the block diagram of FIG. 1, the characteristics of the matched filter 4 can vary depending on the time characteristics of the symbol pulse. Furthermore, the feature quantity may vary depending on the modulation format and the assumed communication situation. For example, in the offset QPSK, the absolute value of the complex difference is used.

更にはまた、図1のブロック図において、キャリア同期回路11を必要とするのは、PSK、QAM、MSKなどで同期検波を行う場合のみであり、PSK変調で差動変調が行われている場合や、シンボル毎位相シフトが加えられている場合の処理をここで行うことがある。   Furthermore, in the block diagram of FIG. 1, the carrier synchronization circuit 11 is required only when synchronous detection is performed by PSK, QAM, MSK, etc., and when differential modulation is performed by PSK modulation. Alternatively, the processing when a symbol-by-symbol phase shift is added may be performed here.

これらベースバンド復調回路3、整合フィルタ4、キャリア同期回路11などの詳細については、周知の技術であり、本発明とは直接関係しないので、詳述していない。   Details of the baseband demodulating circuit 3, the matched filter 4, the carrier synchronization circuit 11, and the like are well-known techniques and are not directly related to the present invention, and thus are not described in detail.

本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、シンボル同期機構を必要とするディジタル通信一般に適用することができる。すなわち、(1)シンボルの信号パルスを、有限かつ一定の時間間隔(周期)で送受信する通信方式であり、また(2)受信信号それ自体からシンボルタイミングを推定する他に参照可能な情報が与えられない場合の全てに対して本発明を適用することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to general digital communication that requires a symbol synchronization mechanism. That is, (1) a communication system that transmits and receives symbol signal pulses at a finite and constant time interval (period), and (2) information that can be referred to is provided in addition to estimating the symbol timing from the received signal itself. It is possible to apply the present invention to all cases where this is not possible.

なお、上記の図7に示した処理は、その動作手順を予めプログラムとして記録媒体に格納しておき、これをコンピュータにより読み取らせて実行させるように構成できることは勿論である。   The processing shown in FIG. 7 can be configured so that the operation procedure is stored in advance in a recording medium as a program and is read and executed by a computer.

1 周波数シフト回路
2 リサンプラ
3 ベースバンド復調回路
4 整合フィルタ
5 遅延回路
6 特徴量算系列出回路
7 シンボル同期捕捉回路
8 同期追従回路
9 クロック生成回路
10 シンボル抽出回路
11 キャリア同期回路
12 シンボル判定回路
13 シンボルクロック検出回路
71 FFT回路
72 スペクトル最大成分検索回路
73 スペクトル最大成分の位相算出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency shift circuit 2 Resampler 3 Baseband demodulation circuit 4 Matching filter 5 Delay circuit 6 Feature quantity calculation series output circuit 7 Symbol synchronization acquisition circuit 8 Synchronization tracking circuit 9 Clock generation circuit 10 Symbol extraction circuit 11 Carrier synchronization circuit 12 Symbol determination circuit 13 Symbol clock detection circuit 71 FFT circuit 72 Spectral maximum component search circuit 73 Phase calculation circuit of maximum spectral component

Claims (9)

ディジタル変調された入力系列のシンボルクロックをPLL回路を用いて同期捕捉するシンボル同期捕捉システムであって、
前記入力系列を受け取り、FFT処理で使用するサンプル数をN(Nは2以上の整数)とした場合においてN/2サンプルに相当する遅延を、受け取った前記入力系列に対して設定して出力する遅延回路と、
前記入力系列及び前記遅延回路からの出力を受け取り、各々の特徴量系列を別個に算出する手段と、
前記入力系列の最初のNサンプル(Nは2以上の整数)の前記特徴量系列をFFT処理する手段と、
このFFT処理結果に基づいてスペクトル最大成分を探索する手段と、
前記FFT処理結果に基づいて第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相推定をなす手段とを含み、
前記スペクトル最大成分の周波数と前記位相推定による位相推定値とを前記PLL回路の初期設定値とし、
前記遅延回路からの出力について算出された特徴量系列を、前記PLL回路に入力し、
前記PLL回路は、前記初期設定値を用いて、前記遅延回路からの出力について算出された特徴量系列について追従動作を行う
ことを特徴とするシステム。
A symbol synchronization acquisition system for synchronously acquiring a symbol clock of a digitally modulated input sequence using a PLL circuit,
When the input sequence is received and the number of samples used in the FFT processing is N (N is an integer of 2 or more), a delay corresponding to N / 2 samples is set for the received input sequence and output. A delay circuit;
Means for receiving the input series and the output from the delay circuit, and separately calculating each feature quantity series;
Means for performing FFT processing on the feature amount sequence of the first N samples (N is an integer of 2 or more) of the input sequence ;
Means for searching for the maximum spectral component based on the FFT processing result;
Means for estimating the phase of the symbol clock at the time of the N / 2th sample based on the FFT processing result,
The frequency of the spectrum maximum component and the phase estimation value by the phase estimation are set as initial setting values of the PLL circuit ,
The feature amount series calculated for the output from the delay circuit is input to the PLL circuit,
The system, wherein the PLL circuit performs a follow-up operation on a feature amount sequence calculated for an output from the delay circuit using the initial setting value .
前記遅延回路からの出力を用いてシンボル列を抽出するシンボル抽出回路A symbol extraction circuit for extracting a symbol string using an output from the delay circuit
をさらに有し、  Further comprising
前記PLL回路は、前記追従動作を行ってシンボル抽出シグナルを導出し、前記シンボル抽出シグナルを前記シンボル抽出回路に供給し、  The PLL circuit performs the following operation to derive a symbol extraction signal, and supplies the symbol extraction signal to the symbol extraction circuit;
前記シンボル抽出回路は、前記シンボル抽出シグナルに基づいて前記シンボル列を抽出する  The symbol extraction circuit extracts the symbol string based on the symbol extraction signal.
請求項1に記載のシステム。  The system of claim 1.
前記ディジタル変調は位相変移(PSK)変調であり、前記特徴量系列は、電力量系列であることを特徴とする請求項1または2に記載のシステム。   The system according to claim 1, wherein the digital modulation is phase shift (PSK) modulation, and the feature amount sequence is a power amount sequence. 前記位相推定値は、前記スペクトル最大成分の周波数のフーリエ係数の位相成分であることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載のシステム。   The system according to claim 1, wherein the phase estimation value is a phase component of a Fourier coefficient of a frequency of the spectrum maximum component. ディジタル変調された入力系列のシンボルクロックをPLL回路を用いて同期捕捉するシンボル同期捕捉方法であって、
遅延回路において、前記入力系列を受け取り、FFT処理で使用するサンプル数をN(Nは2以上の整数)とした場合においてN/2サンプルに相当する遅延を、受け取った前記入力系列に対して設定して出力するステップと、
前記入力系列及び前記遅延回路からの出力を受け取り、各々の特徴量系列を別個に算出するステップと、
前記入力系列の最初のNサンプル(Nは2以上の整数)の前記特徴量系列をFFT処理するステップと、
このFFT処理結果に基づいてスペクトル最大成分を探索するステップと、
前記FFT処理結果に基づいて第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相推定をなすステップと、
前記スペクトル最大成分の周波数と前記位相推定による位相推定値とを前記PLL回路の初期設定値とするステップと
前記遅延回路からの出力について算出された特徴量系列を、前記PLL回路に入力するステップと、
前記PLL回路において、前記初期設定値を用いて、前記遅延回路からの出力について算出された特徴量系列について追従動作を行うステップと
を含むことを特徴とする方法。
A symbol synchronization acquisition method for acquiring a symbol clock of a digitally modulated input sequence using a PLL circuit,
In the delay circuit, when the input sequence is received and the number of samples used in the FFT processing is N (N is an integer of 2 or more), a delay corresponding to N / 2 samples is set for the received input sequence And output step,
Receiving the input series and the output from the delay circuit, and separately calculating each feature quantity series;
FFT processing the feature amount sequence of the first N samples (N is an integer of 2 or more) of the input sequence ;
Searching for a spectrum maximum component based on the FFT processing result;
Performing a phase estimation of the symbol clock at the time of the N / 2 sample based on the FFT processing result;
Setting the frequency of the spectrum maximum component and the phase estimation value by the phase estimation as an initial setting value of the PLL circuit ;
Inputting the feature quantity sequence calculated for the output from the delay circuit to the PLL circuit;
Performing a tracking operation on a feature amount sequence calculated for an output from the delay circuit using the initial setting value in the PLL circuit .
シンボル抽出回路において、前記遅延回路からの出力を用いてシンボル列を抽出するステップIn the symbol extraction circuit, a step of extracting a symbol string using an output from the delay circuit
をさらに含み、  Further including
前記PLL回路は、前記追従動作を行ってシンボル抽出シグナルを導出し、前記シンボル抽出シグナルを前記シンボル抽出回路に供給し、  The PLL circuit performs the following operation to derive a symbol extraction signal, and supplies the symbol extraction signal to the symbol extraction circuit;
前記シンボル抽出回路は、前記シンボル抽出シグナルに基づいて前記シンボル列を抽出する  The symbol extraction circuit extracts the symbol string based on the symbol extraction signal.
請求項5に記載の方法。  The method of claim 5.
前記ディジタル変調は位相変移(PSK)変調であり、前記特徴量系列は、電力量系列であることを特徴とする請求項5または6に記載の方法。   The method according to claim 5 or 6, wherein the digital modulation is phase shift (PSK) modulation, and the feature amount sequence is a power amount sequence. 前記位相推定値は、前記スペクトル最大成分の周波数のフーリエ係数の位相成分であることを特徴とする請求項5〜7いずれかに記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the phase estimation value is a phase component of a Fourier coefficient of a frequency of the spectrum maximum component. ディジタル変調された入力系列のシンボルクロックをPLL回路を用いて同期捕捉するシンボル同期捕捉方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、
前記入力系列を受け取り、FFT処理で使用するサンプル数をN(Nは2以上の整数)とした場合においてN/2サンプルに相当する遅延を、受け取った前記入力系列に対して設定して出力する遅延回路から、前記出力を受け取る処理と、
前記入力系列及び前記遅延回路からの出力を受け取り、各々の特徴量系列を別個に算出する処理と、
前記入力系列の最初のNサンプル(Nは2以上の整数)の前記特徴量系列をFFT処理する処理と、
このFFT処理結果に基づいてスペクトル最大成分を探索する処理と、
前記FFT処理結果に基づいて第N/2サンプルの時刻におけるシンボルクロックの位相推定をなす処理と、
前記スペクトル最大成分の周波数と前記位相推定による位相推定値とを前記PLL回路の初期設定とする処理と
前記遅延回路からの出力について算出された特徴量系列を、前記初期設定値を用いて前記遅延回路からの出力について算出された特徴量系列について追従動作を行う前記PLL回路に入力する処理と
を含むことを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to execute a symbol synchronization acquisition method of acquiring a symbol clock of a digitally modulated input sequence using a PLL circuit.
When the input sequence is received and the number of samples used in the FFT processing is N (N is an integer of 2 or more), a delay corresponding to N / 2 samples is set for the received input sequence and output. Receiving the output from the delay circuit;
Processing for receiving the input series and the output from the delay circuit, and calculating each feature quantity series separately ;
A process of performing FFT processing on the feature amount sequence of the first N samples (N is an integer of 2 or more) of the input sequence ;
A process for searching for the maximum spectral component based on the FFT processing result;
Processing for estimating the phase of the symbol clock at the time of the N / 2th sample based on the FFT processing result;
A process of setting the frequency of the spectrum maximum component and the phase estimation value by the phase estimation as an initial setting value of the PLL circuit ;
A process of inputting the feature quantity sequence calculated for the output from the delay circuit to the PLL circuit that performs a tracking operation on the feature quantity sequence calculated for the output from the delay circuit using the initial setting value; A program characterized by including />.
JP2011127807A 2011-06-08 2011-06-08 Symbol synchronization acquisition system and method Active JP5761748B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011127807A JP5761748B2 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Symbol synchronization acquisition system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011127807A JP5761748B2 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Symbol synchronization acquisition system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012256991A JP2012256991A (en) 2012-12-27
JP5761748B2 true JP5761748B2 (en) 2015-08-12

Family

ID=47528149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011127807A Active JP5761748B2 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Symbol synchronization acquisition system and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5761748B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108226968B (en) * 2018-01-03 2021-05-11 电子科技大学 Navigation signal rapid capturing method
CN115348000B (en) * 2022-10-19 2022-12-13 北京航空航天大学 Symbol synchronization method and device of single sampling point per symbol based on wiener coefficient solution

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2712706B2 (en) * 1990-02-14 1998-02-16 国際電信電話株式会社 Adaptive phase detection synchronization method
JP3367275B2 (en) * 1995-05-29 2003-01-14 松下電器産業株式会社 Timing extraction circuit
JPH10322406A (en) * 1997-05-20 1998-12-04 Hitachi Denshi Ltd Clock recovery system
JP2002300133A (en) * 2001-03-29 2002-10-11 Mitsubishi Electric Corp Communication unit and sample clock generating method
JP2002314505A (en) * 2001-04-13 2002-10-25 Mitsubishi Electric Corp Communication device and symbol synchronization adjustment method
JP2011035557A (en) * 2009-07-30 2011-02-17 Panasonic Corp Symbol rate detector, and receiver device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012256991A (en) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6654432B1 (en) Joint maximum likelihood frame and timing estimation for a digital receiver
CN110912847B (en) GMSK signal demodulation method
JP4179418B2 (en) Wireless receiver
CN108880609B (en) Pseudo code synchronization method based on burst spread spectrum signal
US6768780B1 (en) Non-data aided maximum likelihood based feedforward timing synchronization method
US6430235B1 (en) Non-data-aided feedforward timing synchronization method
CN110300079B (en) MSK signal coherent demodulation method and system
CN107342960B (en) Non-data-aided frequency offset estimation method suitable for amplitude phase shift keying
CN108768604A (en) A kind of low complex degree bit synchronization method for PCM/FM multiple-symbol detections
US8571139B2 (en) Method for tracking the phase of a signal modulated by continuous phase modulation and synchronization device implementing said method
JP5624527B2 (en) Single carrier receiver
CN109462421B (en) Signal timing recovery method and recovery device, signal demodulation method and demodulation system
JP5761748B2 (en) Symbol synchronization acquisition system and method
CN107528805B (en) PSK signal synchronization method and device suitable for signal analyzer
CN109756435B (en) Method for estimating frequency offset of signal
JP2011135162A (en) Compensation for data deviation caused by frequency offset using timing correlation value
EP1003312A2 (en) Carrier recovery from digitally phase modulated signals
CN108712190B (en) Multi-carrier tracking method and tracking device
Shachi et al. Coherent BPSK demodulator using Costas loop and early-late gate synchronizer
EP4012933A1 (en) Lora advanced receiver
JP4277090B2 (en) Carrier frequency detection method
JP4597767B2 (en) Diversity receiver sampling clock control method and diversity receiver
EP2521303B1 (en) Snapshot processing of timing data
JP5213769B2 (en) Receiving machine
CN116155668B (en) Anti-frequency offset carrier recovery method, system and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140516

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150415

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150512

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150604

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5761748

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250