JPH0542182B2 - - Google Patents

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JPH0542182B2
JPH0542182B2 JP9856287A JP9856287A JPH0542182B2 JP H0542182 B2 JPH0542182 B2 JP H0542182B2 JP 9856287 A JP9856287 A JP 9856287A JP 9856287 A JP9856287 A JP 9856287A JP H0542182 B2 JPH0542182 B2 JP H0542182B2
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JP
Japan
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clock
signal
circuit
tdm
fdm
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JP9856287A
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Japanese (ja)
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Osamu Ichoshi
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、主として多数の小型局の間で通信衛
星を介して相互通信を行うFDM/TDM変換再
生中継衛星通信方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention mainly relates to an FDM/TDM conversion regenerative relay satellite communication system that performs mutual communication between a large number of small stations via a communication satellite.

[従来の技術] 通信衛星を介して複数の小形地球局相互間で通
信を行う小形局通信システムが有望になつてい
る。小形局通信システムに於ては装置の簡単さか
らSCPCデイジタル変調信号を周波数分割多重
(FDM)して送受信するSCPC/FDM方式が支
配的である。しかしながら、SCPC/FDM方式
では、衛星上のトランスポンダに於て多数のキヤ
リヤを共通増幅する際、増幅器の非線形歪によつ
て生じる混変調干渉を低減するために十分なバツ
クオフをとつて動作点を設定する必要がある。そ
れ故、出力バツクオフの分だけ下り回線の信号電
力に損失を生じる。
[Prior Art] Small station communication systems that perform communication between a plurality of small earth stations via communication satellites are becoming promising. In small station communication systems, the SCPC/FDM method, which transmits and receives SCPC digital modulated signals by frequency division multiplexing (FDM), is dominant because of the simplicity of the equipment. However, in the SCPC/FDM method, when multiple carriers are commonly amplified in a transponder on a satellite, the operating point is set with sufficient back-off to reduce cross-modulation interference caused by nonlinear distortion of the amplifier. There is a need to. Therefore, a loss occurs in downlink signal power by the amount of output backoff.

この点を改善するための有力な方法として、衛
星上でFDM/TDM変換を行い、更にTDM変換
された各チヤネルの信号を多重化復調回路によつ
て復調する方法が検討されている。この方法は、
例えば「チヤープ変換を用いた周波数多重化
PSK信号同時復調法の検討」電子通信学会衛星
通信部会SAT84−40 P17〜24、郡武治(以下、
文献1と呼ぶ)に示されている。ここでは、衛星
上で信号再生を行うと、上り回線と下り回線とが
分離され、上下回線のノイズ相加が抑圧されるの
で、それだけで相当のBER改善が図られること
を示している。
As a promising method to improve this point, a method is being considered that performs FDM/TDM conversion on a satellite and then demodulates the TDM-converted signals of each channel using a multiplexing demodulation circuit. This method is
For example, "Frequency multiplexing using Chirp transform"
"Study of PSK signal simultaneous demodulation method" IEICE Satellite Communications Subcommittee SAT84-40 P17-24, Takeharu Gun (hereinafter referred to as
Reference 1). Here, we show that when signal regeneration is performed on a satellite, the uplink and downlink are separated and the addition of noise on the uplink and downlink is suppressed, which alone can significantly improve the BER.

文献1の方法を実施する構成例を第9図に示
す。1は衛星アンテナ、2は分波器、3はLNA
及びダウンコンバータを含む受信装置、90はチ
ヤープフイルタ、91はチヤープ信号発生器、9
2はミキサ、93は多重化復調回路、7は変調回
路、8はアツプコンバータ及びHPAを含む送信
装置である。一方、10は地球局、11は地上局
アンテナ、12は分波器、13は受信装置、14
は復調器、15は受信ベースバンド信号処理回
路、16はクロツク発生/同期回路、17は送信
ベースバンド信号処理回路、18は変調器、19
は送信装置である。
FIG. 9 shows an example of a configuration for implementing the method of Document 1. 1 is a satellite antenna, 2 is a branching filter, 3 is an LNA
and a receiving device including a down converter, 90 a chirp filter, 91 a chirp signal generator, 9
2 is a mixer, 93 is a multiplexing demodulation circuit, 7 is a modulation circuit, and 8 is a transmitter including an up converter and an HPA. On the other hand, 10 is an earth station, 11 is a ground station antenna, 12 is a duplexer, 13 is a receiving device, 14
15 is a demodulator, 15 is a reception baseband signal processing circuit, 16 is a clock generation/synchronization circuit, 17 is a transmission baseband signal processing circuit, 18 is a modulator, 19
is the transmitting device.

第10図は第9図に示されたチヤープZ変換回
路の基本構成を示し、第11図は第10図の各部
の入出力信号波形を示す。第10図、第11図を
参照して、入力IF信号201(第11図a)は
チヤープ信号発生器91からの第1チヤープ信号
202(第11図b)で掃引されてチヤープフイ
ルタ90から第11図dに示すような出力204
が得られる。この出力204はチヤープ信号発生
器91からの第2チヤープ信号205により第1
図fに示すような出力ベースバンド信号206と
なる。チヤープZ変換法は、文献1に詳述されて
いる様に、高速でフーリエ変換を行う有力な手法
であり、FDM信号が自然にパルス圧縮されて、
第12図aに示すようにsin x/x形の信号に変
換される。圧縮パルスは一定時間間隔毎に0とな
るので、そこに隣接チヤネルのパルスが出現する
ようにシステム設計を行えば、チヤネル間干渉無
しでFDM/TDM変換を行う事ができる。
FIG. 10 shows the basic configuration of the chirp Z conversion circuit shown in FIG. 9, and FIG. 11 shows input/output signal waveforms of each part in FIG. Referring to FIGS. 10 and 11, an input IF signal 201 (FIG. 11a) is swept by a first chirp signal 202 (FIG. 11b) from a chirp signal generator 91, Output 204 as shown in figure d
is obtained. This output 204 is generated by the second chirp signal 205 from the chirp signal generator 91.
The output baseband signal 206 is as shown in FIG. f. The Chirp Z-transform method, as detailed in Reference 1, is a powerful method for performing Fourier transform at high speed, and the FDM signal is naturally pulse-compressed.
The signal is converted into a sin x/x type signal as shown in FIG. 12a. Since the compressed pulse becomes 0 at regular time intervals, if the system is designed so that pulses from adjacent channels appear there, FDM/TDM conversion can be performed without interference between channels.

但し、そのためには、第11図bに示す衛星の
第1チヤープ信号202の掃引タイミングに、第
11図aに示す入力IF信号201の区切りタイ
ミングが一致していなくてはならない。もし上記
両者のタイミングに誤差がある場合には、パルス
波形は第12図aのsin x/x形からくずれてチ
ヤネル間の干渉が発生する。特に、タイミング位
相誤差がπの時には、第12図bに示すように、
本来の時間位置に信号が現われないばかりでな
く、隣接のチヤネルに最大量の干渉を与える事に
なる。従つて、チヤネル間干渉を防ぐためには、
衛星上のチヤープ信号の周波数掃引タイミングに
対して各地球局の送信クロツクタイミングを完全
に位相同期させる必要がある。
However, for this purpose, the break timing of the input IF signal 201 shown in FIG. 11a must match the sweep timing of the satellite's first chirp signal 202 shown in FIG. 11b. If there is an error in the timing between the two, the pulse waveform will deviate from the sin x/x shape shown in FIG. 12a, and interference between channels will occur. In particular, when the timing phase error is π, as shown in FIG. 12b,
Not only will the signal not appear at its original time position, but it will also cause the greatest amount of interference to adjacent channels. Therefore, in order to prevent interference between channels,
It is necessary to completely synchronize the transmission clock timing of each earth station with the frequency sweep timing of the chirp signal on the satellite.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のように、クロツク位相誤差は直ちにチヤ
ネル間干渉を生じるので、極めて高精度のクロツ
ク同期を達成しなくてはならない。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, since clock phase errors immediately cause interference between channels, it is necessary to achieve extremely high precision clock synchronization.

又、チヤープフイルタとしては、SAW素子を
用いるのが一般的であり、チヤープフイルタのチ
ヤープ率のバラツキ、周波数の温度変動等の問題
も重大である。
Further, as a chirp filter, a SAW element is generally used, and problems such as variations in the chirp rate of the chirp filter and temperature fluctuations in frequency are also serious.

更に、小形局通信システムに於ては、電力及び
周波数帯域上の制限から、狭帯域通信を行うのが
普通であるが、第11図から明らかなようにチヤ
ープフイルタは、データ周期の少くとも2倍の最
大遅延を持つ必要があるので、より狭帯域の信号
に対しては、回路の実現性が困難になる。
Furthermore, in small station communication systems, narrowband communication is normally performed due to limitations on power and frequency bands, but as is clear from Figure 11, the chirp filter is at least twice the data period. , which makes the circuit difficult to implement for narrower band signals.

本発明は、デイジタル変調されかつFDM多重
された信号を受けてこれをFDM−TDM変換し
て再生中継する衛星通信方式に適用されるもので
あり、特に上記変換に際してクロツク位相誤差に
起因するチヤネル間干渉が無く、全デイジタル構
成で安定な特性を実現するFDM/TDM変換再
生中継衛星通信方式を提供することを目的とす
る。
The present invention is applied to a satellite communication system that receives a digitally modulated and FDM multiplexed signal, converts it from FDM to TDM, and regenerates it. The objective is to provide an FDM/TDM conversion regenerative relay satellite communication system that is free from interference and achieves stable characteristics with an all-digital configuration.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、SCPCデジタル変調され、FDM多
重された信号を複数の地球局から受けこれを処理
するために衛星に搭載される手段として、前記
FDM多重された信号を、FDMクロツクにもとづ
いて第1〜第Nの出力チヤネルにFDM分離を行
うトランスマルチプレクサ型分波回路(以下、
TMUXと呼ぶ)と、前記FDMクロツクとTDM
クロツクとの位相差を検出し、該検出位相差にも
とづいて前記TMUXの各出力チヤネルに対して
前記TDMクロツクタイミングでの信号内挿値
(以下、識別信号と呼ぶ)を算出すると共に、前
記TDMクロツクの中間タイミング(逆相TDM
クロツクタイミング)での信号内挿値(以下、ゼ
ロ交叉信号と呼ぶ)を算出する内挿回路と、該内
挿回路からの前記識別信号についてデータ再生を
行なつて復調データとして出力するデータ再生回
路を有すると共に、該復調データと前記ゼロ交叉
信号から前記各地球局の送信信号の送信クロツク
の前記TDMクロツクに対する位相誤差を検出し
該検出位相誤差を平均化してクロツク位相誤差デ
ータとして出力するクロツク位相誤差検出回路を
有するデイジタル復調回路と、該デイジタル復調
回路からの各チヤネルの復調信号(復調データ及
びクロツク位相誤差データ)を、前記復調データ
についてはチヤネルによつて定まる時間位置にフ
レーム毎に、前記クロツク位相誤差データについ
ては所定の時間位置に一定数フレーム(超フレー
ム)毎にチヤネルにより定まる順番でそれぞれ時
分割多重する時間多重回路とを有して、該時間多
重回路からの時分割多重信号によつて、衛星上の
共通搬送波を変調して下り回線に送出し、各地球
局では前記時分割多重信号を再生してフレーム及
び超フレーム同期を確立すると共に、自局の送信
クロツク位相誤差データを再生し、更に、前記送
信クロツク位相誤差データにもとづいて自局の送
信クロツク位相を制御し、衛星までの往復路を含
むループでクロツク同期を確立することにより、
衛星上でFDM/TDM変換及び信号再生を行う
ことを特徴とするFDM/TDM変換再生中継衛
星通信方式である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides the above-mentioned means mounted on a satellite for receiving and processing SCPC digitally modulated and FDM multiplexed signals from a plurality of earth stations.
A transformer multiplexer type branching circuit (hereinafter referred to as
TMUX), the FDM clock and TDM
A phase difference with the TDM clock is detected, and a signal interpolation value (hereinafter referred to as an identification signal) at the TDM clock timing is calculated for each output channel of the TMUX based on the detected phase difference. Intermediate timing of TDM clock (reverse phase TDM
an interpolation circuit that calculates a signal interpolation value (hereinafter referred to as a zero-crossing signal) at the clock timing), and a data reproduction that performs data reproduction on the identification signal from the interpolation circuit and outputs it as demodulated data. a clock that has a circuit and detects a phase error of a transmitting clock of a transmitting signal of each earth station with respect to the TDM clock from the demodulated data and the zero-crossing signal, averages the detected phase error, and outputs it as clock phase error data. A digital demodulation circuit having a phase error detection circuit, and a demodulated signal (demodulated data and clock phase error data) of each channel from the digital demodulation circuit, and the demodulated data is arranged frame by frame at a time position determined by the channel. Regarding the clock phase error data, a time division multiplexing circuit is provided which performs time division multiplexing at a predetermined time position for each fixed number of frames (super frames) in an order determined by the channel, and the time division multiplexing signal from the time division multiplexing circuit is provided. , the common carrier wave on the satellite is modulated and sent to the downlink, and each earth station regenerates the time division multiplexed signal to establish frame and super frame synchronization, as well as transmitting clock phase error data of its own station. and further controls the transmitting clock phase of its own station based on the transmitting clock phase error data to establish clock synchronization in a loop including the round trip to the satellite.
This is an FDM/TDM conversion and regeneration relay satellite communication system that performs FDM/TDM conversion and signal regeneration on a satellite.

[実施例] 本発明の一実施例を第1図に示す。第9図と同
一部分には同番号を付している。衛星9に搭載さ
れる回路構成について説明すると、4はTMUX
(トランスマルチプレクサ)型分波回路、5は信
号内挿/復調回路、6は時間多重(TDM)回路
である。
[Example] An example of the present invention is shown in FIG. The same parts as in FIG. 9 are given the same numbers. To explain the circuit configuration installed on satellite 9, 4 is TMUX
5 is a signal interpolation/demodulation circuit, and 6 is a time multiplexing (TDM) circuit.

第2図は本発明による衛星搭載回路の詳細を示
す。20は局部発振器、21はπ/2移相器、2
2,23はミキサ、24,25はサンプラの機能
を持つA/D変換器、26はTMUX用クロツク
源発振器、27,28は分周器、29はTMUX
型分波回路、30はラツチ回路、31−1〜31
−Nは内挿回路、32はTDMクロツク源発振
器、33は分周器、34−1〜34−Nは復調回
路、35は時間多重回路、36は4相変調回路、
37はキヤリヤ発振器である。
FIG. 2 shows details of the satellite onboard circuit according to the invention. 20 is a local oscillator, 21 is a π/2 phase shifter, 2
2 and 23 are mixers, 24 and 25 are A/D converters with sampler functions, 26 is a clock source oscillator for TMUX, 27 and 28 are frequency dividers, and 29 is TMUX
type branching circuit, 30 is a latch circuit, 31-1 to 31
-N is an interpolation circuit, 32 is a TDM clock source oscillator, 33 is a frequency divider, 34-1 to 34-N are demodulation circuits, 35 is a time multiplexing circuit, 36 is a four-phase modulation circuit,
37 is a carrier oscillator.

ここで、第2図のTMUX型分波回路29は第
1図のTMUX型分波回路4に、内挿回路31−
1〜31−Nと復調回路34−1〜34−Nとは
第1図の信号内挿/変調回路5に、時間多重回路
35は第1図の時間多重回路6にそれぞれ対応し
ている。
Here, the TMUX type branching circuit 29 in FIG. 2 is added to the TMUX type branching circuit 4 in FIG.
1 to 31-N and demodulation circuits 34-1 to 34-N correspond to the signal interpolation/modulation circuit 5 in FIG. 1, and the time multiplexing circuit 35 corresponds to the time multiplexing circuit 6 in FIG. 1, respectively.

第3図は第2図のTMUX型分波回路29のデ
イジタル部を示す。40はNチヤネルのシリアル
入力データをパラレル出力データに変換するため
の直→並列変換回路、41−1〜41−Nはデイ
ジタルフイルタ、42はFFT(高速フーリエ変
換)回路である。
FIG. 3 shows the digital section of the TMUX type branching circuit 29 of FIG. 40 is a serial to parallel conversion circuit for converting N-channel serial input data into parallel output data, 41-1 to 41-N are digital filters, and 42 is an FFT (fast Fourier transform) circuit.

第4図は第2図に示された内挿回路31の詳細
を示す。50はシフトレジスタ、51,52は後
述するフイルタのタツプ係数を格納するROM、
53はラツチ回路、54は乗算器、55は加算器
であり、動作については後述する。
FIG. 4 shows details of the interpolation circuit 31 shown in FIG. 50 is a shift register; 51 and 52 are ROMs for storing filter tap coefficients, which will be described later;
53 is a latch circuit, 54 is a multiplier, and 55 is an adder, the operation of which will be described later.

第5図は、後述する内挿動作に於るデータ及び
クロツク位相誤差信号のサンプルタイミングを示
す。
FIG. 5 shows the sampling timing of data and clock phase error signals in an interpolation operation to be described later.

第6図は第2図に示された復調回路34の詳細
を示す。60は複素乗算器、61はVCO、62
はループフイルタ、63はキヤリヤ位相誤差検出
部、64はクロツク位相誤差検出部を示す。65
は乗算器、66,67は加算器、68,69はそ
れぞれコサイン信号、サイン信号発生用の
ROM、70は1ビツト遅延メモリ、71は加算
器、72は定数乗算器、73は加算器、74は乗
算器、75は加算器、76はデータ識別器、77
は排他的論理和ゲート、78は変化点検回路、7
9はデイジタルLPF、80は加算器である。
FIG. 6 shows details of the demodulation circuit 34 shown in FIG. 60 is a complex multiplier, 61 is a VCO, 62
63 is a carrier phase error detection section, and 64 is a clock phase error detection section. 65
is a multiplier, 66 and 67 are adders, and 68 and 69 are for cosine signal and sine signal generation, respectively.
ROM, 70 is a 1-bit delay memory, 71 is an adder, 72 is a constant multiplier, 73 is an adder, 74 is a multiplier, 75 is an adder, 76 is a data identifier, 77
is an exclusive OR gate, 78 is a change check circuit, 7
9 is a digital LPF, and 80 is an adder.

第7図は下り回線信号フレーム構成を示す。 FIG. 7 shows a downlink signal frame structure.

上記した本発明の衛星側搭載回路の動作を以下
に説明する。まず第2図に於て、受信された受信
IF FDM信号は、TMUX29出力に於てチヤネ
ル毎に分離されOHz帯に周波数変換され、更に
FDMクロツク(分周器28出力)でサンプリン
グされた形で出力される。TMUX29の動作は、
「TDM−EDM Transmultiplexer:Digital
Polyphase and FFT」(IEEE
TRANSACTION ON COMM UNICATION,
VOL.COM−22,No.9SEPTEMBER1974)に示
されているが、簡単に説明する。
The operation of the above-mentioned satellite-side onboard circuit of the present invention will be explained below. First, in Figure 2, the received reception
The IF FDM signal is separated for each channel at the TMUX29 output, frequency-converted to the OHz band, and further
It is sampled by the FDM clock (divider 28 output) and output. The operation of TMUX29 is
"TDM-EDM Transmultiplexer: Digital
"Polyphase and FFT" (IEEE
TRANSACTION ON COMM UNICATION,
VOL.COM-22, No.9SEPTEMBER1974), but will be briefly explained.

TMUX29は、第3図に示したように、N個
のデイジタルフイルタ41−1〜41−Nと
FFT回路42とによるトランスマルチプレクサ
方式によりFDMクロツクを用いて受信IF FDM
信号を分離するものである。すなわち、受信IF
FDM信号の各FDMチヤネルは、FDMクロツク
周波数単位でチヤネル化されており、トランスマ
ルチプレクサ方式では、第13図に示すように、
Δf=FDMクロツク周波数なるΔfステツプの第1
〜第NのFDMチヤネル分離を完全デイジタル信
号処理で行う。TMUXは本質的には複素信号処
理であり、各チヤネル出力は実部及び虚部信号よ
り成る。また、第13図から明らかなように、各
FDMチヤネルは、周波数軸上で完全に分離され
ているので、地球局からの送信キヤリヤの周波数
が正しければチヤネル間干渉は発生しない。
As shown in FIG. 3, the TMUX 29 includes N digital filters 41-1 to 41-N.
The FDM clock is used to receive IF FDM using a transformer multiplexer method using the FFT circuit 42.
It separates signals. That is, the receive IF
Each FDM channel of the FDM signal is channelized in units of FDM clock frequency, and in the transformer multiplexer method, as shown in Figure 13,
The first Δf step where Δf = FDM clock frequency
~Nth FDM channel separation is performed using fully digital signal processing. TMUX is essentially complex signal processing, where each channel output consists of real and imaginary signals. Also, as is clear from Figure 13, each
FDM channels are completely separated on the frequency axis, so if the frequency of the transmitting carrier from the earth station is correct, no inter-channel interference will occur.

ところが、一般に各チヤネルのデータ速度と、
FDMクロツクは周波数的にも位相的にも非同期
の関係にある。従つて、FDM/TDM変換を行
うためには、データ速度に一致したTDMクロツ
クでサンプルしなおさなくてはならない。このた
めに、信号内挿を行う事が必要となる。信号内挿
を行うためには、内挿すべきタイミング、即ち第
2図に於るTDMクロツク(クロツク発振器32
の出力)と、TMUX29の出力データ列のタイ
ミング、即ちFDMクロツク(分周器28出力)
との時間差(位相差)を知る事が必要である。こ
の時間差は分周器28及び27の内容をラツチ回
路30を用いてTDMクロツクでラツチする事に
よつて簡単に検出できる。
However, in general, the data rate of each channel and
FDM clocks are asynchronous in frequency and phase. Therefore, in order to perform FDM/TDM conversion, the sample must be resampled with a TDM clock that matches the data rate. For this purpose, it is necessary to perform signal interpolation. In order to perform signal interpolation, the timing to be interpolated, that is, the TDM clock (clock oscillator 32
output) and the timing of the output data string of TMUX29, that is, the FDM clock (output of frequency divider 28)
It is necessary to know the time difference (phase difference) between This time difference can be easily detected by latching the contents of frequency dividers 28 and 27 with the TDM clock using latch circuit 30.

第4図に示した内挿回路における信号内挿の原
理は、TMUX29からのチヤネル毎の実部信号、
虚部信号をそれぞれ、FIR型フイルタに通すこと
であり、第4図中上方のシフトレジスタ50、ラ
ツチ回路53、乗算器54、加算器55の組合わ
せが実部信号用のFIRフイルタを構成し、第4図
中下方のシフトレジスタ50、ラツチ回路53、
乗算器54、加算器55の組合わせが虚部信号用
のFIRフイルタを構成している。簡単のため、第
4図では3タツプのFIR型フイルタを示すが、一
般にはもつとタツプ数を多くする場合もある。
The principle of signal interpolation in the interpolation circuit shown in FIG. 4 is that the real part signal for each channel from TMUX29,
Each of the imaginary part signals is passed through an FIR filter, and the combination of the shift register 50, latch circuit 53, multiplier 54, and adder 55 shown in the upper part of FIG. 4 constitutes the FIR filter for the real part signal. , shift register 50 and latch circuit 53 in the lower part of FIG.
The combination of the multiplier 54 and the adder 55 constitutes an FIR filter for the imaginary part signal. For simplicity, FIG. 4 shows a 3-tap FIR type filter, but in general, the number of taps may be increased.

第4図において、ROM51,52は各々、
TDMクロツクの立ち上がりタイミング、及び立
ち下がりタイミングに於る信号内挿値を得るため
のタツプ係数を格納しているROMであり、FDM
クロツクとTDMクロツクとの間の時間差(Td
情報、即ち第2図のラツチ回路30の出力をアド
レスとしてタツプ係数の読み出しが行われ、FIR
型フイルタは読み出されたタツプ係数で重み付け
を行う。
In FIG. 4, the ROMs 51 and 52 are each
This is a ROM that stores tap coefficients for obtaining signal interpolation values at the rising timing and falling timing of the TDM clock.
Time difference between clock and TDM clock (T d )
The information, that is, the tap coefficient is read using the output of the latch circuit 30 in FIG. 2 as an address, and the FIR
The type filter performs weighting using the read tap coefficients.

このようにして、実部及び虚部のFIR型フイル
タはそれぞれ、TDMクロツクの立上がり点とな
るべき内挿値と、そのちようど中間のタイミング
で信号の変化の真中、いわゆる零交叉点の内挿値
を算出する。
In this way, the real part and imaginary part FIR type filters respectively detect the interpolated value which should be the rising point of the TDM clock, and the interpolated value which should be the rising point of the TDM clock, and the interpolated value immediately after that, in the middle of the change of the signal, within the so-called zero crossing point. Calculate the interpolated value.

信号内挿の様子は第5図に示されており、同図
に於て、Δ印はTMUX29からのデータ出力、
即ちFDMクロツクタイミングを、〇はTDMク
ロツク立ち上がりタイミングを、×はTDMクロ
ツク立ち下がりタイミングを示す。第5図に示す
ように、クロツク位相誤差を正しく検出する為に
は、信号の変化の方向を知る事が必要であり、こ
れは以下に述べる方法で検出される。
The state of signal interpolation is shown in Figure 5, in which the Δ mark indicates the data output from TMUX29,
In other words, ◯ indicates the FDM clock timing, ◯ indicates the TDM clock rise timing, and × indicates the TDM clock fall timing. As shown in FIG. 5, in order to correctly detect the clock phase error, it is necessary to know the direction of change in the signal, and this is detected by the method described below.

第6図を参照して復調回路の動作について説明
すると、この復調回路は内挿回路からの信号をも
とにデータ再生を行うと共に、クロツク位相誤差
(タイミング誤差)を検出するものであり、複素
乗算器60、VCO61、ループフイルタ62、
キヤリヤ位相誤差検出部63から成る閉ループ回
路は、通常の同期検波QPSK復調回路を構成し、
復調データを再生する。
To explain the operation of the demodulation circuit with reference to FIG. 6, this demodulation circuit reproduces data based on the signal from the interpolation circuit, and also detects clock phase error (timing error). Multiplier 60, VCO 61, loop filter 62,
A closed loop circuit consisting of the carrier phase error detection section 63 constitutes a normal synchronous detection QPSK demodulation circuit,
Regenerate demodulated data.

クロツク位相誤差検出は、キヤリヤ位相誤差検
出部63からの位相誤差成分をもとに行われ、ク
ロツク位相誤差検出部64における排他的論理和
ゲート77によつて上述した変化点の有無信号を
発生し、変化点検出回路78において、データに
変化点の無い場合には、出力を0にし、変化点の
ある場合には、データによつて乗算器65に於て
極性の補正を行い、LPF79に於て十分平均化
して加算器80からクロツク位相誤差を出力す
る。
Clock phase error detection is performed based on the phase error component from the carrier phase error detection section 63, and the exclusive OR gate 77 in the clock phase error detection section 64 generates the above-mentioned change point presence/absence signal. In the change point detection circuit 78, when there is no change point in the data, the output is set to 0, and when there is a change point, the polarity is corrected in the multiplier 65 according to the data, and the output is set to 0 in the LPF 79. The clock phase error is then sufficiently averaged and outputted from the adder 80.

第7図は、第2図の時間多重回路35の出力に
於ける信号のフレーム構成を示し、第2図の復調
回路34−1〜34−Nから出力される変調デー
タとクロツク位相誤差データが多重化されてい
る。1フレームは、フレームの始まりを示すため
のUW(ユニークワード)と、超フレームの始ま
りを示すSF(スーパーフレーム)ビツト及びクロ
ツク位相誤差を示すT.E.部とCH1〜CHNのN
チヤネルの信号とを多重するデータ部より成る。
SFは一定数のフレーム毎に変化して超フレーム
の始まりを示し、予め定つた順番で各チヤネルの
送信クロツク位相誤差をT.E.部に時間多重する。
FIG. 7 shows the frame structure of the signal at the output of the time multiplexing circuit 35 in FIG. 2, in which the modulation data and clock phase error data output from the demodulation circuits 34-1 to 34-N in FIG. Multiplexed. One frame consists of a UW (unique word) that indicates the start of the frame, an SF (super frame) bit that indicates the start of a super frame, a TE section that indicates the clock phase error, and N of CH1 to CHN.
It consists of a data section that multiplexes channel signals.
SF changes every fixed number of frames to indicate the start of a superframe, and time-multiplexes the transmission clock phase errors of each channel to the TE section in a predetermined order.

各地球局は、受信信号を復調再生して、第7図
のフレーム信号を再生し、フレーム同期及び超フ
レーム同期を確立する。これは第1図の地球局1
0における受信ベースバンド信号処理回路15に
おいて行われる。各地球局は自局が送出したチヤ
ネルのクロツク位相誤差情報を選択し、それによ
つて送信クロツク発生回路16に於て送信クロツ
クを位相制御する。
Each earth station demodulates and reproduces the received signal, reproduces the frame signal shown in FIG. 7, and establishes frame synchronization and super frame synchronization. This is earth station 1 in Figure 1.
This is performed in the reception baseband signal processing circuit 15 at 0. Each earth station selects the clock phase error information of the channel transmitted by the earth station, and uses this to control the phase of the transmit clock in the transmit clock generating circuit 16.

第8図は、衛星搭載回路の他の例を示し、第2
図の回路に於いて、時間多重回路35と復調回路
34−1〜34−Nの順序を入れ変えたものを示
す。即ち、信号は先に時間多重され、復調は多重
化復調回路93によつて行われる。多重化復調回
路93の動作は各チヤネルについては、第6図に
示す個別復調回路と同様であるが、時間多重され
た多チヤネル信号に対して、時分割で信号処理を
行う点が異る。即ち、第6図に於る1ビツト遅延
メモリ70はRAMで置き換えられ、各チヤネル
毎にアドレスを切り換えて多重化復調を行う。
FIG. 8 shows another example of the satellite onboard circuit, and the second
In the circuit shown in the figure, the order of the time multiplexing circuit 35 and the demodulating circuits 34-1 to 34-N is changed. That is, the signals are first time multiplexed, and demodulation is performed by the multiplexing demodulation circuit 93. The operation of the multiplexing demodulation circuit 93 for each channel is similar to that of the individual demodulation circuit shown in FIG. 6, but the difference is that signal processing is performed on time-multiplexed multi-channel signals in a time-division manner. That is, the 1-bit delay memory 70 in FIG. 6 is replaced with a RAM, and addresses are switched for each channel to perform multiplexing demodulation.

第8図のような多重化DEM方式は、ハードは
少くてすむが、高速動作を行う必要がある。一
方、第2図のような個別DEM方式は全体として
ハードは大きいが、各復調回路の動作は低速であ
り、CMOS技術によつてVLSI化するのが容易で
ある。
The multiplexed DEM method shown in FIG. 8 requires less hardware, but requires high-speed operation. On the other hand, although the individual DEM method shown in FIG. 2 has large hardware as a whole, the operation of each demodulation circuit is slow, and it is easy to convert it into a VLSI using CMOS technology.

以上説明したように本発明では、通信衛星から
の位相誤差データにもとづいて自局の送信クロツ
クの位相制御を行うようにしているので、FDM
−TDM変換に際してチヤネルのクロツク位相誤
差に起因するチヤネル間干渉を発生する事はな
く、全デイジタル回路構成なので高安定かつ
VLSI化により小型化する事が可能である。また、
FDM/TDM変換によつて、トランスポンダを
飽和点で動作させる事ができるばかりでなく、キ
ヤリヤクロツクが共通なので地球局に於てはただ
一個の復調器で全チヤネルの信号を再生する事が
できる。
As explained above, in the present invention, the phase of the own station's transmitting clock is controlled based on the phase error data from the communication satellite.
-During TDM conversion, there is no interference between channels due to channel clock phase errors, and the all-digital circuit configuration provides high stability and
It is possible to downsize by using VLSI. Also,
Not only does the FDM/TDM conversion allow the transponder to operate at saturation point, but the common carrier clock allows the earth station to reproduce the signals of all channels with just one demodulator.

[発明の効果] 本発明により次の効果が得られる。[Effect of the invention] The present invention provides the following effects.

(1) 衛星上で信号再生を行う事により、上り回線
と下り回線が分離され、BER特性を改善する
事ができる。
(1) By performing signal regeneration on the satellite, uplink and downlink can be separated and BER characteristics can be improved.

(2) FDM/TDM変換によりトランスポンダを
最高出力で使う事ができ、下り回線のC/Nが
改善され、小形局同士の直接通信が可能とな
る。
(2) FDM/TDM conversion allows transponders to be used at maximum output, improving downlink C/N and enabling direct communication between small stations.

(3) 従来のFDM/TDM変換方式に比べて、本
発明の方式は全デイジタル回路であり、高品質
かつ高信頼性でしかもVLSI技術により大幅な
小型化が可能である。
(3) Compared to conventional FDM/TDM conversion methods, the method of the present invention is an all-digital circuit, has high quality and reliability, and can be significantly miniaturized using VLSI technology.

(4) TMUXは、狭帯域なチヤンネル分割も容易
に実現できるので、特に小形局向けのシステム
に好適である。
(4) Since TMUX can easily realize narrowband channel division, it is especially suitable for systems for small stations.

(5) 以上の理由により本発明はこれからの小形局
通信システムに広汎な応用が可能である。
(5) For the above reasons, the present invention can be widely applied to future small station communication systems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるFDM/TDM変換再生
中継衛星通信方式の構成を示す。第2図は本発明
の衛星上の回路構成(IF部)を示し、第3図は
第2図に示されたトランスマルチプレクサのデイ
ジタル部を示し、第4図は第2図に示されたデイ
ジタル内挿回路を示し、第5図は第4図に示され
た内挿回路の信号内挿の動作を説明するための図
で、第6図は第2図に示されたデイジタル復調回
路の構成を示す。第7図は本発明における下り回
線信号のフレーム構成を示し、第8図は本発明の
衛星上の回路構成の他の例を示す。第9図は従来
の回路を示し、第10図はチヤープZ変換の原理
を説明するための図、第11図は、チヤープZ変
換の基本動作を説明するための図、第12図はチ
ヤープZ変換法の困難な問題を説明するための
図、第13図は本発明においてトランスマルチプ
レクサ方式により行われるFDMチヤネル分離を
説明するための図である。 図中、9は衛星、10は地球局、20は局部発
振器、22,23はミキサ、24,25はサンプ
ラ機能を有するA/D変換器、26はTMUX用
クロツク源、32は多重クロツク源、37はキヤ
リヤ発振器。
FIG. 1 shows the configuration of an FDM/TDM conversion regenerative relay satellite communication system according to the present invention. FIG. 2 shows the circuit configuration (IF section) on the satellite of the present invention, FIG. 3 shows the digital section of the transformer multiplexer shown in FIG. 2, and FIG. 4 shows the digital section of the transformer multiplexer shown in FIG. 5 is a diagram for explaining the signal interpolation operation of the interpolation circuit shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the digital demodulation circuit shown in FIG. 2. shows. FIG. 7 shows a frame structure of a downlink signal according to the present invention, and FIG. 8 shows another example of the circuit structure on a satellite according to the present invention. Fig. 9 shows a conventional circuit, Fig. 10 is a diagram for explaining the principle of chirp Z conversion, Fig. 11 is a diagram for explaining the basic operation of chirp Z conversion, and Fig. 12 is a diagram for explaining the basic operation of chirp Z conversion. FIG. 13 is a diagram for explaining the difficult problems of the conversion method, and is a diagram for explaining FDM channel separation performed by the transmultiplexer method in the present invention. In the figure, 9 is a satellite, 10 is an earth station, 20 is a local oscillator, 22 and 23 are mixers, 24 and 25 are A/D converters with a sampler function, 26 is a clock source for TMUX, 32 is a multiplex clock source, 37 is a carrier oscillator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 SCPCデジタル変調され、FDM多重された
信号を複数の地球局から受けこれを処理するため
に衛星に搭載される手段として、 前記FDM多重された信号を、FDMクロツクに
もとづいて第1〜第Nの出力チヤネルにFDM分
離を行うトランスマルチプレクサ型分波回路(以
下、TMUXと呼ぶ)と、 前記FDMクロツクとTDMクロツクとの位相
差を検出し、該検出位相差にもとづいて前記
TMUXの各出力チヤネルに対して前記TDMク
ロツクタイミングでの信号内挿値(以下、識別信
号と呼ぶ)を算出すると共に、前記TDMクロツ
クの中間タイミング(逆相TDMクロツクタイミ
ング)での信号内挿値(以下、ゼロ交叉信号と呼
ぶ)を算出する内挿回路と、 該内挿回路からの前記識別信号についてデータ
再生を行なつて復調データとして出力するデータ
再生回路を有すると共に、該復調データと前記ゼ
ロ交叉信号から前記各地球局の送信信号の送信ク
ロツクの前記TDMクロツクに対する位相誤差を
検出し該検出位相誤差を平均化してクロツク位相
誤差データとして出力するクロツク位相誤差検出
回路を有するデイジタル復調回路と、 該デイジタル復調回路からの各チヤネルの復調
信号(復調データ及びクロツク位相誤差データ)
を、前記復調データについてはチヤネルによつて
定まる時間位置にフレーム毎に、前記クロツク位
相誤差データについては所定の時間位置に一定数
フレーム(超フレーム)毎にチヤネルにより定ま
る順番でそれぞれ時分割多重する時間多重回路と
を有して、該時間多重回路からの時分割多重信号
によつて、衛星上の共通搬送波を変調して下り回
線に送出し、 各地球局では前記時分割多重信号を再生してフ
レーム及び超フレーム同期を確立すると共に、自
局の送信クロツク位相誤差データを再生し、更
に、前記送信クロツク位相誤差データにもとづい
て自局の送信クロツク位相を制御し、衛星までの
往復路を含むループでクロツク同期を確立するこ
とにより、衛星上でFDM/TDM変換及び信号
再生を行うことを特徴とするFDM/TDM変換
再生中継衛星通信方式。
[Claims] 1. A means installed on a satellite for receiving and processing SCPC digitally modulated and FDM multiplexed signals from a plurality of earth stations; A transformer multiplexer type branching circuit (hereinafter referred to as TMUX) that performs FDM separation into the first to Nth output channels by detecting the phase difference between the FDM clock and the TDM clock, and based on the detected phase difference. Said
A signal interpolation value (hereinafter referred to as an identification signal) at the TDM clock timing is calculated for each output channel of the TMUX, and a signal interpolation value at the intermediate timing of the TDM clock (reverse phase TDM clock timing) is calculated. It has an interpolation circuit that calculates an interpolated value (hereinafter referred to as a zero-crossing signal), and a data regeneration circuit that performs data regeneration on the identification signal from the interpolation circuit and outputs it as demodulated data, and the demodulated data and a digital demodulator having a clock phase error detection circuit that detects the phase error of the transmission clock of the transmission signal of each earth station with respect to the TDM clock from the zero-crossing signal, averages the detected phase error, and outputs it as clock phase error data. circuit, and demodulated signals of each channel (demodulated data and clock phase error data) from the digital demodulation circuit.
The demodulated data is time-division multiplexed frame by frame at a time position determined by the channel, and the clock phase error data is time-division multiplexed at a predetermined time position every fixed number of frames (super frames) in an order determined by the channel. The common carrier wave on the satellite is modulated by the time division multiplexed signal from the time division multiplexed circuit and transmitted to the downlink, and each earth station regenerates the time division multiplexed signal. It establishes frame and super frame synchronization, and also reproduces the transmitting clock phase error data of its own station, and further controls the transmitting clock phase of its own station based on the transmitting clock phase error data, thereby controlling the round trip to the satellite. An FDM/TDM conversion and regeneration relay satellite communication system that performs FDM/TDM conversion and signal regeneration on a satellite by establishing clock synchronization in a loop containing the FDM/TDM conversion.
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