JPH04501646A - 完全集積化ディジタルｆｍ弁別器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 完全集積化ディジタルＦＭ弁別器 発明の背景 この発明は、一般的には無線周波データ通信信号受信機に関係し、更に具体的に は、無線周波信号の処理と弁別を行なう概念に関係する。

信号処理をアナログ処理で行なうことは、無線受信機では長い間使用されてきた 技術である。アナログ集積回路は線形（リニア）集積回路としばしば呼ばれるが 、このような回路は、製品をうみ出す様々な製造技術に完全に依存しており、単 に入力信号に類似するか或いは同様のものであるにすぎない出力を発生すること が多い。

ディジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓ ｓｏｒ）　（Ｄ　Ｓ　Ｐ　）は、１９７０年代及び１９８０年代において産業界 及び通信の分野に対して影響を与え始めたものである。即ち、その改善された感 度とディジタルデバイスの一般的に幅広い分野における互換性の特徴によって、 衝撃を与え始めたものである。ＤＳＰは以下の点において注目されている。即ち 、情報信号の変換における直線性の良さと、時間及び温度に対する一般的な鈍感 さくｇｅｎｅｒａｌ　ｉｍｐｅｒｖｉｏｕｓｎｅｓｓ）と、及び、チップ面積要 求及びそれに準する関連した時間要求の減少に付随するサンプリングレートが相 対的に上記の面積及び時間の減少に依存しないという点である。しかしながら、 ＤＳＰは、重要なマイクロプロセッサ或いはマイクロコンピュータメモリを必要 とする高性能プログラマブル回路を含むことが多い。従って、この点でしばしば 高価となる。さらにＤＳＰのプログラマブル回路の部分は非常に電力を消費する 。

従来、ディジタル信号処理技術は、アナログシステムのみで実現されるアナログ 技術と組み合わされて用いられることによって、弁別器に比べ、はるかに優れた 弁別器を結果的に達成するに至っているが、ディジタル技術に伴なう付随するコ ストをかけることなくディジタル周波数弁別器の利点を得ることが望ましいこと である。

発明の要約 重要な性能改善に対する必要性が、本発明のデバイス及び方法によって、実質的 に実現されている。本発明によって、ＦＭ弁別器が、シングルチップの集積回路 として提供されている。ディジタルシグナルプロセッサ技術に基づき実現される 弁別器と異なり、本発明の集積回路は、実質的に非プログラマブル（ｎｏｎ−ｐ ｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）である。

ディジタル周波数弁別器の完全集積回路化は、低電流ドレイン、実質的に完全な 直線性、及び経時変化或いは温度によって導入されるドリフトがほとんどないと いう性能を含む数多くの望ましい性能特性を提供という利点を本発明は有する。

各々の信号処理ステップに必要なビット数及びデバイスを注意深く選択すること によって、チップ面積及び電流ドレインを制限することができる。

同時に、弁別器の各素子を完全に集積化することは、低消費電力要求を伴なうシ ステムの実現を可能とする。そして、この完全集積化弁別器を使用することによ って情報信号のサンプリングレートに依存しない使用が可能となるため、高度に 柔軟性のある復調装置の実現を容易なものとする。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によるディジタルＦＭ弁別器のブロック構成図である。

第２図は第１図に示されたディジタルＦＭ弁別器の更に詳細なブロック構成図で ある。

第３図は位相修正係数（ｐｈａｓｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ）決 定装置のブロック構成図である。

第４図は位相解析の関係の１組を表わす図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は本発明によるディジタルＦＭ弁別器（１０）の全体構成図を示す。周波 数変調情報信号（１２）はその信号をディジタル化し、同相（１）振幅データ信 号及び直角位相（Ｑ）振幅データ信号を与える１つの入力（１４）に伝達される 。入力（１４）は位相決定装置（１５）に接続され、この装置はシグナルプロセ ッサ（１６）と粗位相決定装置（ｃｏａｒｓｅ　ｐｈａｓｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎ ｇ　ｕｎｉｔ）（１８）と位相修正係数決定装置（ｐｈａｓｅ　ｃｏｒｒｅｃｔ ｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｇ　ｕｎｉｔ）（２０）とからなり、 これらの要素はすべて同相（Ｉ）及び直角位相（Ｑ）の両成分を利用している。

シグナルプロセッサ（１６）は等価位相位置（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｐｈａｓ ｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を得るために、同相（１）及び直角位相（Ｑ）の絶対値 （ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｖａｌｕｅ）を比較する。粗位相決定装置（１８）は得ら れた等価位相位置に対するπ／２のユニット倍数（ｕｎｉｔ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ ）を決定する。位相修正係数決定装置（２０）は■とＱに関する除法（ｄｉｖｉ ｓｉｏｎ）情報を提供し、これは、π／４（ｒａｄ）より小さいかまたは等しい 精密位相修正係数に変換される。位相決定装置（１５）の出力は加算器（２２） に接続され、該加算器は受信した周波数変調された情報信号の実際の位相分を実 質的に再生する。加算器（２２）はその位相情報を復調された情報信号（２６） に変換する微分器回路（２４）に接続される。

第２図はより詳細に全体構成としての弁別器回路（１０）を図示している。周波 数変調情報信号（１２）は入力回路（１４）に伝達され、その結果として該入力 回路（１４）においては情報信号はディジタル化され、データワード（語）の少 なくとも１つの整合対（１，Ｑ）が生成される。データワード（語）の整合対（ Ｉ、Ｑ）はデータレジスタ（１１８、１２０）に記憶される。データレジスタ（ １１８，１２０）は減算器（１２２）　、−組のゲート回路（１２４）　、粗位 相決定装置（１０８）　、及び位相修正係数決定装置（２０）に接続される。

データワード（語）の整合対（１，Ｑ）は等価位相位置を得るために減算器（１ ２２）において比較される。粗位相決定装置（１０８）は加算器（２２）に接続 され、データワード（語）の整合対（Ｉ、Ｑ）を、減算器（１２２）によって決 定された等価位相位置と比較するために粗位相論理装置（１２６）を利用してい る。その結果、各整合対に対する粗位相を得ることができ、最終的にはこの粗位 相を粗位相データレジスタ（１２８）（相対的に小サイズのレジスタであって１ つの動作可能サイズ（ｏｎｅ　ｗｏｒｋａｂｌｅ　５ｉｚｅ）は２ピツＩ・であ る）に記憶する。１組のゲート回路（１２４）は位相修正係数決定装置（２０） に接続されている。この１組のゲート回路（１２４）はＩ及びＱの各整合対の間 の除法演算（ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を゛選択する。位相修正 係数決定装置（２０）は加算器（２２）に接続され、その結果として選択された 除法情報を得ることができ、除法情報を精密位相修正係数に変換させ、この係数 は適当な大きさの精密位相ＲＯＭレジスタ（２１２）（１つの動作可能サイズは ５ビツト）に記憶される。加算器（２２）は粗位相及び精密位相修正係数を、そ の小さな占有面積のために、迅速に組み合せることができる。制限された占有面 積のために、現在のＤＳＰ装置より非常に小さな電流ドレイン及びチップサイズ を実現することかできる。加算器（２２）は微分器回路（２４）に接続される。

微分器回路（２４）は１つの出力回路（２６）に接続され、復調された情報信号 出力を与える。

第３図は位相修正係数決定装置（２０）をより詳細に図示したものである。シグ ナルプロセッサ（１６）からのゲート制御（ｇａｔｅｄ）出力Ａ　（２０２）及 びＢ　（２０４）は除算器（ｄｉｖｉｄｅｒ）回路（２０６）への入力となる。

ゲート制御入力Ａ　（２０２）は除算器レジスタ（２１４）に接続され、ゲート 制御人力Ｂ　（２０４）はアキュムレータレジスタ（２］６）に接続される。除 数レジスタ（２１４）とアキュムレーターＭＱレジスタ（２１６，２１８）との 両方は、その大きさか制限され、電流ドレインを低減化する　（１６ビツトをそ のレジスタの動作可能ビットサイズの１つとする）。除数レジスタ（２１４）及 びアキュムレータレジスタ（２１６）はそのデータ計算結果をアキュムレータレ ジスタ（２１６）に戻し、かつまたＭＱレジスタ（２１８）に戻す加減算装置（ ２２０）に接続される。

ＭＱレジスタ（２１８）は各データ対計算に対する累積面（ａｃｃｕｍｕｌａｔ ｅｄ　ｑｕｏｔｉｅｎｔ）を記憶する。データ信号Ｃ（２２２）及びＤ　（２２ ４）は、それぞれ、■及びＱの整合対を表わし、排他的論理和装置（ｅｘｃｌｕ ｓｉｖｅ−ｏｒ　ｕｎｉｔ）（２２６）に伝達される。ＭＱレジスタ（２１８） の出力は排他的論理和装置（２２６）によって計算された反転制御信号とともに 、商インバータ（ｑｕｏｔｉｅｎｔ　１ｎｖｅｒｔｅｒ）（２０８）に供給され 、当該間インバータにおいては第４図の位相解析関係の第２のセットに示された ある所定の特性に従って商を反転する。商インバータ（２０８）は適当な大きさ の精密位相ＲＯＭ（２１２）（３２Ｘ５精密位相ＲＯＭが動作可能サイズの１つ である）に接続される精密位相データアドレス１７ジスタ（２１０）に接続され る。精密位相ＲＯＭ　（２１２）はラジアンの単位で精密位相値を発生し、加算 器（２２）に接続する。

第４図は等価位相位置に関する位相計算情報を示す位相解析関係の１組のセット を表わす。同相振幅データ信号（１）及び直角位相振幅データ信号（Ｑ）の与え られた符号ビットを表示し、また等価位相位置に関係した２つのデータ信号の間 の差の絶対値を表示する第１のセットの位相解析関係が第４図には含まれている 。また除法演算及び各々の等価位相位置の商反転特性を表示する第２のセットの 位相解析関係、及び、各々の等価位相位置に対する粗位相値、及び、精密位相修 正係数の符号を表示する第３のセットの位相解析関係が含まれている。

概　要 ディジタル周波数変調弁別器のためのシングルチップで実質的に非プログラマブ ルな完全に集積化された回路が提供された。これによって、ディジタル化周波数 変調情報信号（１２）の周波数変分（ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）は、直線的（リニ ア）に振幅変分に変換される。ディジタル化情報信号からのデータワード（語） の整合対は位相８分円、即ち３６０度スペクトルの８の等しい部分の内の１つ、 を得るために使用されている。さらに、データワード（語）の対を操作すること によって、π／２のある整数倍である粗位相決定装置（１８）、及び、π／　４ 　（ｒａｄ）よりも小さいかまたは等しい精密位相修正係数決定装置（２０）が 提供される。粗位相決定装置は精密位相修正係数決定装置と加算器（２２）にお いて結合される。その和は微分器（２４）において微分されかつ復調されて、最 初の情報信号（２６）を発生する。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．粗位相値及び精密位相値を決定する等価位相位置を有するある位相を持つ周 波数変調情報信号を含む非量子化信号を受信し処理する第１の手段と、第１の手 段に応答して復調情報信号を出力する第２の手段とを含み、第１の手段及び第２ の手段が共通の実質的に非プログラマブルな集積回路内において集積化形成され ることを特徴とするディジタルＦＭ弁別器。
2. ２．ある位相を持つ周波数変調情報信号サンプルを受信する入力手段と、 入力回路からの周波数変調情報信号サンプルを処理し、等価位相位置決定を得る 信号処理手段と、前記信号処理手段に動作的に結合され、サンプルの等価位相位 置から粗位相成分を供給する粗位相決定手段と、前記信号処理手段に動作的に結 合されて、サンプルの等価位相位置から精密位相修正係数を提供する精密位相決 定手段と、 粗位相成分及び精密位相修正係数を受信し、サンプルの回復位相値を提供する位 相回復手段と、及び回復位相値を復調情報信号サンプルに変換する計算手段とを 含み、 前記入力手段と、信号処理手段と、粗位相決定手段と、精密位相決定手段と、位 相回復手段と計算手段は、共通の実質的に非プログラマブルな集積回路内にすべ て集積化形成されることを特徴とするディジタルＦＭ弁別器。
3. ３．前記入力手段は、 周波数変調情報の信号サンプルを少なくとも１組の（Ｉ，Ｑ）データワード（語 ）の対に変換するサンプリング手段を含み、 前記入力手段と、サンプリング手段と、信号処理手段と、粗位相決定手段と、精 密位相決定手段と、及び位相回復手段とは共通の実質的に非プログラマブルな集 積回路内に集積化形成されることを特徴とする、請求の範囲第２項記載のディジ タルＦＭ弁別器。
4. ４．前記信号処理手段は、 （Ｉ，Ｑ）データワード（語）対の内の少なくともいくつかのセットを表にする 記憶手段と、それぞれの符号ビットが欠けたデータワード（語）対の間の差情報 を得る手段と、 割算演算からＱ／Ｉ及びＩ／Ｑを選択するゲート手段とを含むことを特徴とする 請求の範囲第３項記載のディジタルＦＭ弁別器。
5. ５．前記粗位相決定手段は、 π／２ラジアンのユニット倍数を選択する位相量決定手段と、 π／２ラジアンの前記ユニット倍数を表にする記憶手段とを含むことを特徴とす る請求の範囲第３項記載のディジタルＦＭ弁別器。
6. ６．前記精密位相決定手段は、 １つの値を記憶する第１の記憶手段と、少なくとも１つの和／差情報の次の計算 によって決定される値の総数による次の変化を含む第２の値を記憶する第２の記 憶手段と、 第１の記憶手段と第２の記憶手段との間の少なくとも１つの和／差情報を得る計 算手段と、 和／差情報の計算によって決定される最終総和の値を記憶する第３の記憶手段と 、 最終総和の値の反転の必要性を決定する選択手段と、中間値を得るため値の最終 総和の値を反転して中間値を得る操作手段と、 中間値をラジアンに変える変換手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第３項 記載のディジタルＦＭ弁別器。
7. ７．実質的に非プログラマブルな回路が完全に集積化され、 周波数変調情報信号を含む信号を処理する信号を受信する工程と、 粗位相値及び精密位相値を決定する１つの等価位相位置を有するある位相を得、 粗位相値の商及び精密位相値を利吊して復調情報信号を出力する工程とを含むデ ィジタル周波数変調信号の弁別方法。
8. ８．実質的に非プログラマブルな回路が完全に集積化され、 周波数変調情報信号を含む信号を受信する工程と、前記周波数変調情報信号に対 する等価位相位置を決定する工程と、 等価位相位置から粗位相成分を決定する工程と、等価位相位置から精密位相修正 係数を決定する工程と、粗位相成分と精密位相修正係数との組合わせから回復位 相値を供給する工程と、 回復位相値を復調情報信号サンプルに変換する工程とから構成されるディジタル 周波数変調信号の弁別方法。
9. ９．粗位相値及び精密位相値を決定する等価位相位置を有する位相を具備する周 波数変調情報信号を含む非スケール（ｓｃａｌｅｄ）信号を受信しかつ処理する 第１の手段と、第１の手段に応答して復調情報を出力する第２の手段とを含み、 第１の手段及び第２の手段が共通の実質的に非プログラマブルな集積回路内に集 積化形成されることを特徴とするディジタルＦＭ弁別器。
10. １０．前記非スケール信号が更にまた非量子化信号であることを特徴とする請求 の範囲第９項記載のディジタルＦＭ弁別器。