JPH05252219A - 周波数弁別方式 - Google Patents

周波数弁別方式

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JPH05252219A
JPH05252219A JP4048833A JP4883392A JPH05252219A JP H05252219 A JPH05252219 A JP H05252219A JP 4048833 A JP4048833 A JP 4048833A JP 4883392 A JP4883392 A JP 4883392A JP H05252219 A JPH05252219 A JP H05252219A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は周波数弁別方式に関し、位相振幅変
調波に基づく周波数誤差検出を高感度、安定かつ安価に
実現する周波数弁別方式の提供を目的とする。 【構成】 位相振幅変調波信号に基づく直交2系列ディ
ジタル信号I,Qを夫々折返し2進数に変換し、位相面
上の象限及び各符号点領域を識別する上位ビットを削除
して単位領域に縮退する座標縮退変換部1と、単位領域
に縮退した直交2系列ディジタル信号I´,Q´を極座
標変換する極座標変換部2とを備え、極座標変換した位
相角に基づいて周波数を弁別する。好ましくは、極座標
変換した位相角を時系列に比較することにより周波数を
弁別する。また好ましくは、極座標変換した位相角と符
号点の位相角とを比較することにより周波数を弁別す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は周波数弁別方式に関し、
更に詳しくは多値QAM等の位相振幅変調波信号に基づ
く周波数弁別方式に関する。移動体通信等では、厳しい
環境下で通信が行われるために、多値QAM等の位相振
幅変調波信号によるディジタル通信が一般的である。ま
た、通信の際には受信周波数の許容変動幅を広げる必要
があり、例えば同期検波を行う場合はローカル発振器に
AFCをかけることで許容変動幅の拡大を図っている。
そこで、受信周波数誤差の検出を高感度、安定かつ安価
に実現する周波数弁別方式の提供が要望される。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の多値QAMにおける基準搬
送波再生方式のブロック図で、図において31は多値Q
AM復調部、32は受信IF信号の周波数を弁別する位
相誤差検出部、33はループフィルタ、34は加算回
路、35は電圧制御発振器(VCO)、36は同期判定
部、37は掃引発振器である。
【0003】受信IF信号と電圧制御発振器35の基準
搬送波信号との間で多値QAM信号に対する直交復調を
行い、I,Q2系列の復調ベースバンド信号を得る。こ
の2系列の復調ベースバンド信号I,Qから位相誤差検
出部32で各符号点からの位相誤差を検出し、さらにル
ープフィルタ33を経由して電圧制御発振器35の発振
周波数を制御する。このようなPLLループ制御によっ
て電圧制御発振器35からは常に受信IF信号に位相同
期した基準搬送波信号が得られ、同期検波が行われる。
【0004】図5は従来の多値QAMにおける周波数弁
別方式を説明する図である。図5の(A)において、電
圧制御発振器35が受信IF信号に位相同期している場
合は、もともと位相角π/4を有するようなある多値Q
AMの受信信号は符号点H22を指すようなベクトルに復
調される。これを図5の(B)で説明すると、受信IF
信号とI,Q軸の直交検波用信号とでは位相φ0 を基準
にして夫々反対方向に位相がπ/4だけずれており、こ
れによりI,Q軸には夫々等しいレベルの復調ベースバ
ンド信号I,Qが得られる。しかし、受信IF信号の周
波数fが変動すると、該受信IF信号とI,Q軸の直交
検波用信号との間の各位相は、π/4を基準にして相互
に逆方向にずれる関係にあるから、結果としてその復調
ベクトルはI,Q軸の原点を中心にして時計方向又は反
時計方向に回転することになる。即ち、この例では受信
IF信号の周波数fが大になると復調ベクトルは反時計
方向に回転し、また周波数fが小になると復調ベクトル
は時計方向に回転する。
【0005】図5の(A)において、従来は、I,Q軸
の交点を原点とするような復号点ベクトルと符号点ベク
トルとの間の位相誤差Δθに基づいて受信IF信号の周
波数誤差Δfを弁別していた。しかし、この方法による
と、位相誤差Δθを求める過程が複雑になる。しかも、
各符号点に引き戻せる位相誤差ΔθはI,Q軸の原点か
ら遠ざかる程小さくなる傾向にある。即ち、Δθ1 >Δ
θ2 である。このために、実際にPLLループに帰還で
きる周波数誤差Δfの弁別幅は狭くなり、上記のような
PLLループ制御のみでは、実際の受信IF信号周波数
変動幅の引き込みを満足できない。
【0006】このために、従来は、図4に示すようにル
ープフィルタ33の出力に所定の掃引信号を加算する構
成をとっている。即ち、同期判定部36は、電圧制御発
振器35が受信IF信号と位相同期していないと判定す
ると、掃引発振器37の掃引を付勢し、これにより掃引
発振器37は掃引信号を変化させる。さらに、これによ
り電圧制御発振器35の発振周波数は強制的に変化させ
られ、やがて受信IF信号周波数に一致することによっ
て位相同期が達成される。同期判定部36はこの位相同
期状態を判定すると、掃引発振器37の掃引を停止し、
以後は上記のPLLループ制御によって位相同期状態が
保たれる。
【0007】しかるに、近年では符号誤り訂正方式の飛
躍的進歩により、通信は受信信号対雑音比C/Nの劣悪
な状態で行われる状況にある。このために、C/Nの悪
い状態では、掃引発振器37が頻繁に付勢される上、同
期判定部36における同期判定にもしばしば誤りが生じ
るという問題が生じていた。なお、この同期判定の誤り
を回避するためには、復調データの誤りを訂正した状態
で判別する方法も提案されているが、ハードウェアが増
大する等の問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の周
波数弁別方式では、I,Q軸の交点を原点とする復号点
ベクトルと符号点ベクトルとの間の位相誤差Δθに基づ
いて受信IF信号の周波数誤差Δfを弁別していたの
で、実用上十分な帯域幅の周波数誤差の弁別が行えなか
った。
【0009】本発明の目的は、位相振幅変調波に基づく
周波数誤差検出を高感度、安定かつ安価に実現する周波
数弁別方式を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題は図1の構成
により解決される。即ち、本発明の周波数弁別方式は、
位相振幅変調波信号に基づく直交2系列ディジタル信号
I,Qを夫々折返し2進数に変換し、位相面上の象限及
び各符号点領域を識別する上位ビットを削除して単位領
域に縮退する座標縮退変換部1と、単位領域に縮退した
直交2系列ディジタル信号I´,Q´を極座標変換する
極座標変換部2とを備え、極座標変換した位相角に基づ
いて周波数を弁別するものである。
【0011】
【作用】図1において、座標縮退変換部1は多値QAM
等の位相振幅変調波信号を復調した直交2系列ディジタ
ル信号I,Qを夫々折返し2進数に変換し、かつ位相面
上の象限及び各符号点領域を識別する上位ビットを削除
して単位領域に縮退する。これにより、全符号点におけ
る復号点の位相はこの縮退された単位領域内の位相とし
て同一の方法により求め得る。そして、極座標変換部2
は単位領域に縮退した直交2系列ディジタル信号I´,
Q´をθ=tan-1Q´/I´により極座標変換する。
この極座標変換の結果は、縮退された各単位領域の原点
より見た位相角θを与えるものである。そこで、この位
相角θに基づいて周波数の弁別を行う。
【0012】好ましくは、極座標変換した位相角θを時
系列に比較することにより周波数を弁別する。また好ま
しくは、極座標変換した位相角と符号点の位相角とを比
較することにより周波数を弁別する。
【0013】
【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。図2は実施例の多値Q
AM周波数弁別器のブロック図で、図において10は実
施例の周波数弁別器、1は座標縮退変換部、11,12
はインバータ回路、13〜16はEX−OR回路、2は
極座標変換部、3はメモリ(MEM)、4は減算回路で
ある。さらに、20は準同期復調部、21,22は電力
分配器(H)、23はπ/2移相器(π/2)、24,
25は多値QAMの位相比較器、26,27は8値−2
値変換器、28は受信IF信号と同一周波数の発振器で
ある。
【0014】図3は実施例の多値QAM周波数弁別器の
動作を説明する図で、以下、図2,図3を参照して動作
を説明する。図2において、準同期復調部20は例えば
64QAMの受信IF信号を準同期検波し、直交2系列
I,Qのディジタルベースバンド復調コードI0
4 ,Q 0 〜Q4 を出力する。
【0015】図3において、このようなディジタルベー
スバンド復調コードI0 〜I4 ,Q 0 〜Q4 は一般に図
の左下端から各符号点までの距離の直交成分を自然2進
数で表すようなものである場合が多い。そこで、座標縮
退変換部1は、まずこれらの復調コードI0 〜I4 ,Q
0 〜Q4 を夫々I,Q軸の交点を原点とするような折返
し2進数に変換する。即ち、I,Q軸の極性を表してい
るMSビットI4 ,Q 4 を検査することにより、もしM
SビットI4 ,Q4 が0(負)の場合は、該MSビット
4 ,Q4 を除く各ビットI0 〜I3 ,Q0 〜Q3 の論
理レベルを反転することにより折返し2進数に変換す
る。例えば、Q軸の復調コードI4 〜I0が「0111
1」の場合は「×0000」に、また復調コードI4
0 が「01110」の場合は「×0001」に変換す
る。以下同様である。そして、I軸についても同様であ
る。これにより、MSビットI4 ,Q4 を除く下位の各
ビットI0 〜I3 ,Q0 〜Q3 は直交座標軸I,Q上の
象限が変わっても常に原点からの距離を示すようにな
る。
【0016】更に、座標縮退変換部1は、この折返し2
進数のコードから位相面上の象限及び各符号点領域を識
別するための上位ビットI2 〜I4 ,Q2 〜Q4 を削除
する。これにより、入力のディジタルベースバンド復調
コードI0 〜I4 ,Q0 〜Q 4 は、最終的には、図の各
符号点領域(単位セル)に対するの直交座標を表すよう
な復調コードI0 ´,I1 ´及びQ0 ´,Q1 ´に縮退
される。
【0017】以上の処理を図2で説明すると、インバー
タ回路11はI軸の極性を表す復調ビットI4 を見てお
り、該復調ビットI4 が論理1レベル(正)の場合はこ
れを反転してEX−OR回路13,14の各入力に論理
0レベルを供給する。これにより各EX−OR回路1
3,14は下位の復調ビットI0 ,I1 をそのままの論
理レベルで通過させる。一方、復調ビットI4 が論理0
レベル(負)の場合はこれを反転してEX−OR回路1
3,14の各入力に論理1レベルを供給する。これによ
り各EX−OR回路13,14は下位の復調ビット
0 ,I1 の論理レベルを反転して出力する。こうし
て、I,Q軸の交点を原点とした折返し2進数が形成さ
れる。なお、この座標縮退変換部1は、同時に、位相面
上の象限及び各符号点領域を識別するための上位ビット
4 〜I2 を削除している。Q軸につても同様である。
【0018】極座標変換部2はこれらの下位ビット信号
I´,Q´をθ=tan-1Q´/I´により極座標変換
する。これにより、各復号点は、図3に示す如く、各単
位領域の原点(I´,Q´)=(0,0)から見た位相
角θを与えることになる。そこで、この位相角θに基づ
いて受信IF信号の周波数を弁別する。例えば図2の場
合は、現時点で極座標変換した位相角θと例えば1タイ
ムスロット前の位相角θ-1とを比較することにより受信
IF信号の周波数を弁別する。図3において、受信IF
信号周波数fが大の方向に変化している場合は、θ>θ
-1の関係にあるから、位相誤差ΔθはΔθ=θ−θ-1
演算により簡単に求められ、その間の周波数誤差Δfは
位相誤差Δθに比例するものとして得られる。また受信
IF信号周波数fが小の方向に変化している場合は、θ
<θ-1の関係にあるから、求めた位相誤差Δθは負にな
り、その間の周波数誤差Δfも負の位相誤差Δθに比例
するものとして得られる。
【0019】ところで、符号点が第2象限又は第4象限
にある場合には、受信IF信号周波数fの変動方向に対
してθとθ-1との関係は上記と逆になる。この場合は、
例えば図2の極座標変換部2に対して象限を表すMSビ
ットI4 ,Q4 を作用させるこによりI´とQ´のデー
タを入れ替えて、θ´=tan-1I´/Q´の変換を行
わせるようにしても良い。あるいは、図2の減算回路4
に対してMSビットI 4 ,Q4 を作用させることにより
減算の順序を入れ替えて、Δθ=θ-1´−θ´の減算を
行わせるようにしても良い。
【0020】なお、この周波数弁別は必ずしも情報の転
送周期である1タイムスロット毎に行う必要はなく、現
時点で極座標変換した位相角θと任意の所定時間前の位
相角θ-1とを比較するように構成しても良い。また図4
のような同期検波に適用する場合は、図3において、現
時点で極座標変換した位相角θM と符号点の位相角θH
とを比較することにより受信IF信号の周波数を弁別す
るようにしても良い。受信IF信号周波数fが大の方向
に変化している場合は、θM >θH の関係にあるから、
位相誤差ΔθはΔθ=θM −θ H の演算により簡単に求
められ、周波数誤差Δfは位相誤差Δθに比例するもの
として得られる。また、受信IF信号周波数fが小の方
向に変化している場合は、θM <θH の関係にあるか
ら、位相誤差Δθは負になり、周波数誤差Δfも負の位
相誤差Δθに比例するものとして得られる。
【0021】ところで、符号点が第2象限又は第4象限
にある場合は、受信IF信号周波数fの変動方向に対し
てθM とθH との関係は上記と逆になる。この場合は、
前記と同様にして図2の極座標変換部2に対して象限を
表すMSビットI4 ,Q4 を作用させることによりI´
とQ´のデータを入れ替えて、θ´=tan-1I´/Q
´の変換を行わせる。あるいは、不図示の減算回路に対
してMSビットI4 ,Q4 を作用させることにより減算
の順序を入れ替えて、Δθ=θH −θM の減算を行わせ
る。
【0022】かくして、多値QAM信号に対する周波数
弁別が行われる。本実施例によれば、極座標変換はI,
Q軸の縮退された各2ビットで行えるので、極座標変換
演算は極めて簡単である。しかも、この極座標変換部2
をROMで構成した場合は、該ROMの記憶容量を小さ
くできる。更に、従来は、現時点で極座標変換した位相
角θと例えば1タイムスロット前の位相角θ-1とを比較
する際には、第1の位相誤差Δθ=θ−θ-1から更に両
符号間の位相角θHHを差し引く演算が必要である。しか
し、本実施例によれば、現時点で極座標変換した位相角
θと例えば1タイムスロット前の位相角θ-1とは共に縮
退された単位領域で求めたものであるので、両符号間の
位相角θHHを差し引く演算が省略できる。
【0023】更にまた、従来は、各符号点に引き戻せる
位相誤差ΔθはI,Q軸の原点から遠ざかる程小さくな
る傾向にあったが、本実施例によれば、各符号点に引き
戻せる位相誤差Δθは、最小でも符号点ベクトルを境に
して略−π/4〜π/4あり、これらは全符号点につい
て同一である。従って、受信周波数の弁別感度が高く、
これをAFCに応用すれば、移動体通信におけるような
受信IF信号の広い帯域の周波数変動があっても、PL
Lループはこれを十分に引き込める。
【0024】なお、上記実施例では受信IF信号の周波
数を弁別する場合を述べたが、例えば受信IF信号は安
定で、ローカル発振器が不安定のような場合にも本発明
を適用できる。
【0025】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、位相振
幅変調波信号に基づく直交2系列ディジタル信号I,Q
を夫々折返し2進数に変換し、位相面上の象限及び各符
号点領域を識別する上位ビットを削除して単位領域に縮
退する座標縮退変換部1と、単位領域に縮退した直交2
系列ディジタル信号I´,Q´を極座標変換する極座標
変換部2とを備え、極座標変換した位相角に基づいて周
波数を弁別するので、このような周波数の弁別器は高感
度、安定かつ安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の原理的構成図である。
【図2】図2は実施例の多値QAM周波数弁別器のブロ
ック図である。
【図3】図3は実施例の多値QAM周波数弁別器の動作
を説明する図である。
【図4】図4は従来の多値QAMにおける基準搬送波再
生方式のブロック図である。
【図5】図5は従来の多値QAMにおける周波数弁別方
式を説明する図である。
【符号の説明】
1 座標縮退変換部 2 極座標変換部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相振幅変調波信号に基づく直交2系列
    ディジタル信号(I,Q)を夫々折返し2進数に変換
    し、位相面上の象限及び各符号点領域を識別する上位ビ
    ットを削除して単位領域に縮退する座標縮退変換部
    (1)と、 単位領域に縮退した直交2系列ディジタル信号(I´,
    Q´)を極座標変換する極座標変換部(2)とを備え、 極座標変換した位相角に基づいて周波数を弁別すること
    を特徴とする周波数弁別方式。
  2. 【請求項2】 極座標変換した位相角を時系列に比較す
    ることにより周波数を弁別することを特徴とする請求項
    1の周波数弁別方式。
  3. 【請求項3】 極座標変換した位相角と符号点の位相角
    とを比較することにより周波数を弁別することを特徴と
    する請求項1の周波数弁別方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005039136A1 (ja) * 2003-10-22 2005-04-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 変調装置及び変調方法
JP2015154137A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 パナソニック株式会社 位相回転補正方法及び位相回転補正装置

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WO2005039136A1 (ja) * 2003-10-22 2005-04-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 変調装置及び変調方法
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