JPH07273821A - 復調装置 - Google Patents

復調装置

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JPH07273821A
JPH07273821A JP8401494A JP8401494A JPH07273821A JP H07273821 A JPH07273821 A JP H07273821A JP 8401494 A JP8401494 A JP 8401494A JP 8401494 A JP8401494 A JP 8401494A JP H07273821 A JPH07273821 A JP H07273821A
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JP
Japan
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frequency
signal
output
local oscillator
demodulator
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JP8401494A
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Yoshiyuki Chiba
芳之 千葉
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタル位相変調信号を復調する装置におい
て、入力信号の周波数変動を補正する。 【構成】 デジタルPLL回路を構成するループフィル
タ10の出力S10はマイコン12に取り込まれ、統計
処理が施されてローカル発振器4の発振周波数の制御に
用いられる。このローカル発振器4の発振周波数は、ユ
ーザーの選局操作に応じて第2IF信号S3の周波数が
公称値になるように制御する。さらに、コンバータ2の
ローカル発振器に±2MHz程度のドリフトがあったと
しても第2IF信号S3が公称周波数に維持されるよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送や移動体通信
システム等に用いるデジタル位相変調信号を復調する装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の復調装置としては、例え
ば特開平2−100545号公報に記載されたものがあ
った。
【0003】図9はこのような復調装置を示す。この図
において、入力される中間周波数信号(以下「IF信
号」という)Iは準同期復調器21においてローカル発
振器27の出力(ローカル信号)Oに基づいてベースバ
ンド信号Bに変換される。
【0004】このベースバンド信号Bはチャネルフィル
タ22において波形整形処理を受けて信号Fとなり、同
期復調器23へ入力される。同期復調器23は入力信号
FをVCO26の出力(再生キャリア)Vを基に同期復
調し、復調出力Sを位相検出器24へ送る。
【0005】位相検出器24では復調出力Sからベース
バンド信号Sと再生キャリアVとの位相誤差θS を検出
し、それをループフィルタ25へ出力する。位相同期ル
ープのロック状態では位相誤差θs=0となり、復調出
力Sは正しい復調データを示す。
【0006】ループフィルタ25は復調出力Sについて
ろ波した出力LをVCO26及びローカル発振器制御回
路28へ送る。ここで、位相同期ループのロック状態で
はLは入力信号Iの周波数ω0 とローカル発振器27の
発振周波数ω4 との差に比例する。
【0007】VCO26はこのLに対して所定のしきい
値Δωを設定し、L>+Δωのときはω4 を大きくする
制御電圧を、L<−Δωのときはω4 を小さくする制御
電圧を発生して、ω0 とω4 の差がしきい値内に収まる
ように制御する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の復調装置では、入力信号の周波数変動に応じてロー
カル発振器の発振周波数を制御しており、ローカル発振
器の発振周波数の制御とVCOの発振周波数の制御を共
にPLL回路で行っているため、PLL制御が2か所と
なる。このため、ハードロジックで構成してもマイコン
のソフトウェアで構成しても負担が大きいという問題点
があった。
【0009】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、ハードウェア又はソフトウェアの負担を
大きくせずに入力信号の周波数変動の補正が行える復調
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る復調装置は、ローカル発振器と、入力
信号とローカル発振器の出力信号とを混合する混合器
と、ローカル発振器の発振周波数を制御する制御装置
と、混合器の出力を復調するI/Q復調器と、I/1Q
復調器の出力をデジタル化するアナログ/デジタル変換
器と、アナログ/デジタル変換器の出力にロックするデ
ジタル位相同期ループ回路とを備え、制御装置はデジタ
ル位相同期ループ回路のループフィルタ出力を統計処理
した結果を基にローカル発振器の発振周波数を制御する
ことを特徴とするものである。
【0011】本発明は、衛星放送受信装置の第1IF信
号の復調処理に好適である。また、制御装置における統
計処理としては度数分布の作成が簡単かつ有効である。
さらに、統計処理した結果を表示する手段を設けること
により、入力信号のC/Nをモニターするように構成す
ることもできる。
【0012】
【作用】本発明によれば、デジタル位相同期ループ回路
のループフィルタ出力を統計処理して混合器の入力信号
周波数の変動を検出し、この変動を打ち消すようにロー
カル発振器の発振周波数を制御する。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1は本発明をデジタル衛星放送
受信機に適用した実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【0014】この図において、衛星から伝送されてきた
12GHz帯の信号S1はアンテナ1で受信され、コン
バータ2により1GHz帯の第1IF信号S2(周波数
ω0)に変換され、ケーブルを介して室内ユニット(チ
ューナー)へ入力される。
【0015】チューナーでは、まず混合器3においてロ
ーカル発振器4の発振出力信号S4(周波数ω4 )と掛
け合わされ、第2IF信号S3(周波数ω1 )に周波数
変換される。第2IF信号S3はI/Q復調器5におい
てI/Qベースバンド信号に変換される。
【0016】図2はI/Q復調器5の回路構成を示す。
この図において、ローカル発振器51は第2IF信号S
3の周波数ω1 とほぼ等しい固定周波数ω2 を発振す
る。そして、この発振出力信号とこれを90°位相シフ
トした信号とを、それぞれ混合器53,54へ供給して
第2IF信号S3と掛け合わせ、S5(S5I ,S
Q)を取り出す。
【0017】I/Q復調器5の出力(S5I ,S5Q
は、ローパスフィルタで構成されたチャネルフィルタ6
へ送られ、ここで周波数(ω1 −ω2 )のI/Qベース
バンド信号が取り出されると共に波形整形処理を受け、
A/D変換器7により8ビットのデジタルI/Q信号S
7に変換される。
【0018】デジタルI/Q信号S7は準同期信号であ
り、第2IF信号S3とローカル発振器51とのビート
周波数成分(ω1 −ω2 )を含んでいる。そして、この
ビート周波数成分を再生キャリアとしてそれ以降のデジ
タル位相同期ループ回路(以下「位相同期ループ」を
「PLL」という)が動作する。
【0019】デジタルPLL回路は複素乗算器8、位相
検出器9、ループフィルタ10、及びNCO(Nume
rical Controlled Oscillat
or:数値制御発振器)11から構成されており、コス
タスループによりキャリアを再生する。
【0020】複素乗算器8はデジタル信号I/Q信号S
7とNCO11が出力する互いに直行する再生キャリア
信号S11を掛け合わせ、前記ビート周波数成分を除去
したデジタルI/Q信号S8を取り出す。
【0021】図3は複素乗算器8の回路構成を示す。こ
の図においてデジタルI/Q信号S7のI成分(以下
「S7I 」という)は混合器81においてNCO11が
出力する再生キャリア信号S11のcos成分(以下
「S11I 」という)であるcosω3 tと掛け合わさ
れ、混合器83においてNCO11が出力する再生キャ
リア信号S11のsin成分(以下「S11Q 」とい
う)であるsinω3 tと掛け合わされる。また、デジ
タルI/Q信号S7のQ成分(以下「S7Q 」という)
は混合器82においてS11I と掛け合わされ、混合器
84においてS11Qと掛け合わされる。そして、減算
器85において、混合器81の出力から混合器84の出
力が減算されてI成分(以下「S8I 」という)とな
り、加算器86において、混合器82の出力と混合器8
3の出力が加算されてQ成分(以下「S8Q 」という)
となる。
【0022】すなわち、 S8I =S7I ・S11I −S7Q ・S11Q S8Q =S7Q ・S11I +S7I ・S11Q である。
【0023】換言すれば、S7,S11をそれぞれ複素
数S7=S7I +jS7Q 、S11=S11I +jS1
Q で表したとき、複素乗算器8は複素数の乗算であ
る、 S7×S11=(S7I +jS7Q )×(S11I +j
S11Q ) =(S7I ・S11I −S7Q ・S11Q )+j(S7
Q ・S11I +S7I ・S11Q )=S8I +jS8Q を計算している。
【0024】ここでデジタルPLL回路がロック状態の
時には、S8I ,S8Q は送信側で作成された情報のI
成分,Q成分に一致する。つまり、複素乗算器8におい
て第2IF信号の周波数ω1 とI/Q復調器5のローカ
ル発振器51の発振周波数ω2 のビート周波数成分が除
去され、QPSK信号が復調される。
【0025】このようにして得られたI/Q信号成分は
後段のクロック再生回路(図示せず)へ送られ、A/D
変換器7以降のデジタル回路に用いるシステムクロック
の再生に用いられると共に、この再生クロックを識別タ
イミングとした1と0の識別、ビタビ復号化等のデータ
処理を受けた後、必要に応じてエラー訂正処理を受け、
元のデータが再生される。
【0026】複素乗算器8から出力されたS8I 及びS
Q は、位相検出器9へ送られ、ここでS7とS11の
位相差が検出される。この位相検出器は、例えば図4に
示すように、S8I とS8Q の極性(sign)を表す
符号ビットの排他的論理和(EX−OR)を演算するE
X−OR回路91と、S8Q とS8I の極性(sig
n)を表す符号ビットの排他的論理和(EX−OR)を
演算するEX−OR回路92と、EX−OR回路91の
出力からEX−OR回路92の出力を減算する減算器9
3とから構成され、 S9=S8I ・sign(S8Q )−S8Q ・sign
(S8I ) により位相誤差S9を演算してループフィルタ10へ供
給する。
【0027】ループフィルタ10は、例えば図5に示す
ように、位相誤差S9を累積加算するための加算器10
1と、加算器101の出力をNサンプリングクロッン分
遅延する遅延回路102と、位相誤差S9に係数βを乗
算する乗算器103と、加算器101の出力に係数αを
乗算する乗算器104と、乗算器103と乗算器104
の出力を加算する加算器105とから構成されている。
【0028】すなわち、ループフィルタ10は1次の巡
回型デジタルフィルタであって、伝達関数H(Z)が、 H(z)={Z/(Z−1)}×(α+β)−{1/
(Z−1)}×β で示される特性を持っている。位相誤差S9はこの特性
を持ったループフィルタ10によりろ波され、位相誤差
S10となってNCO11へ供給される。
【0029】NCO11は、例えば図6に示すように、
位相誤差S10にアドレスステップδfを加算する加算
器111と、加算器111の出力を累積加算する加算器
112と、加算器112の出力をNサンプリングクロッ
ク分遅延する遅延回路113と、cosω3 tの波形デ
ータがあらかじめ記憶されているROM114と、si
nω3 tの波形データがあらかじめ記憶されているRO
M115とから構成されている。
【0030】そして、このNCO11は、位相誤差S1
0にアドレスステップδfを加算すると共に、アドレス
ステップδfが加算された位相誤差を累積加算して積分
し、この積分値を読み出しアドレスとして互いに直交し
たキャリアsinω3 t,cosω3 tの波形データを
読み出し、複素数乗算器8へ供給する。
【0031】このように、複素乗算器8〜NCO11か
ら構成されるデジタルPLLは、位相誤差S9が0にな
るように互いに直交したキャリアを再生し、このキャリ
アを用いてI/Qベースバンド信号を復調する。
【0032】また、ループフィルタ10の出力S10は
マイコン12に取り込まれ、統計処理が施されてローカ
ル発振器4の発振周波数ω4 の制御に用いられる。この
ローカル発振器4の発振周波数は、ユーザーの選局操作
に応じて第2IF信号S3の周波数ω1 が公称値になる
ように制御する。さらに、本実施例では、コンバータ2
のローカル発振器に±2MHz程度のドリフトがあった
としても第2IF信号S3が公称周波数に維持されるよ
うに制御する。次に、図7を参照しながらマイコンの処
理について詳細に説明する。
【0033】マイコン12はまずユーザーが設定した受
信チャンネルに応じてローカル発振器4の発振周波数を
設定し(ステップST1)、この周波数を中心に±数M
Hzの範囲内で発振周波数を掃引すると共に、後段の同
期パターン検出部(図示せず)から出力される同期フラ
グを見る(ステップST2)。
【0034】第2IF信号S3の周波数ω1 がI/Q復
調器5の固定ローカル発振器51の発振周波数ω2 に近
づき、デジタルPLL回路の引込み範囲にロックイン
し、同期フラグが同期確立を示したら、発振周波数の掃
引を停止し、以後AFCモードとなる(ステップST3
でYES)。
【0035】AFCモードでは、位相誤差S10を所定
間隔(例、200msec間隔)でサンプリングし(ス
テップST4)、度数分布を作成する(ステップST
5)。図8はS10を4ビットかつ2の補数で表した場
合の度数分布の実測値の1例を示す。
【0036】位相誤差S10は瞬時位相、すなわち複素
乗算器8の入力信号とNCO11の再生キャリアとの周
波数誤差を表しているので、度数分布のピーク値が0か
らどの方向へどれだけずれているかを見れば、混合器3
の出力である第2IF信号S3の周波数ω1 が公称周波
数に対してどの方向へどれだけずれているかが分かるこ
とになる。したがって、ピーク値が現れる位相誤差S1
0が0になるようにローカル発振器4の発振周波数ω4
を制御することにより、コンバータ2に周波数ドリフト
があっても、第2IF信号S3の周波数ω1 を公称周波
数に自動調整することができる。ここで、ローカル発振
器4の発振周波数の制御は、具体的には例えばPLLシ
ンセサイザICに対して分周比を制御するコマンドを送
ることにより実現する。
【0037】この動作は図7のステップST6〜ST1
0のようになる。まず、ピーク値が0のときは第2IF
信号S3の周波数ω1 が公称周波数になっているので、
ステップST10で同期確認の処理を行う。また、ピー
ク値がプラスのときはω1 が高くなっているので、ω1
が低くなるように制御(ステップST8)した後、同期
確認を行う(ステップST10)。そして、ピーク値が
マイナスのときはω1が低くなっているので、ω1 が高
くなるように制御(ステップST9)した後、同期確認
を行う(ステップST10)。ここで、本実施例ではω
1 =ω0 −ω4であるから、ω1 を低くするためには、
ω4 を高くすればよい。なお、ピーク値が0のときはス
テップST10を省略するように構成してもよい。
【0038】このように、本実施例によれば、コンバー
タ2のローカル発振器に周波数ドリフトが存在し、その
結果第1IF信号S2に周波数変動があっても、第2I
F信号S3の周波数ω1 を所定の公称値に維持すること
ができる。したがって、コンバータ2のローカル発振器
はPLLを用いた高価・高精度のものではなく、現行の
民生用衛星放送受信機に用いられているものでよい。
【0039】また、図8の度数分布から受信信号のC/
Nが分かるので、本実施例では度数分布を表示器13に
表示するように構成している。これによりアンテナレベ
ルの調整等に利用することができる。
【0040】なお、前記実施例では度数分布の作成は8
ビットの位相誤差データの内4ビットを用いて行った
が、用いるビット数を多くすればさらに精度の高い制御
を行うことができる。
【0041】また、前記実施例におけるA/D変換器7
とチャネルフィルタ6の順序を入れ換えてもよい。さら
に、I/Q復調器5とチャネルフィルタ6の順序を入れ
換えてもよい。ただし、この場合チャネルフィルタをロ
ーパスフィルタからバンドパスフィルタに変更すること
が必要である。
【0042】そして、本発明は移動通信システムのよう
なデジタル無線通信システムの受信機にも適用すること
ができる。
【0043】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば下記(1)〜(3)の効果を奏する。 (1)デジタルPLL回路のループフィルタから得られ
る瞬時位相信号を基に統計処理を行っているので、精度
の高いAFCが実現できる。
【0044】(2)統計処理の過程において副次的に受
信C/Nのモニターが可能となる。 (3)統計処理自体は簡易なアルゴリズムで実現できる
ため、マイコンのソフトウェアの負担が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をデジタル衛星放送受信機に適用した実
施例の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のI/Q復調器の回路構成を示すブロック
図である。
【図3】図1の複素乗算器の回路構成を示すブロック図
である。
【図4】図1の位相検出器の回路構成を示すブロック図
である。
【図5】図1のループフィルタの回路構成を示すブロッ
ク図である。
【図6】図1のNCOの回路構成を示すブロック図であ
る。
【図7】本発明の実施例におけるマイコンの動作を示す
フローチャートである。
【図8】本発明の実施例における度数分布の1例を示す
図である。
【図9】従来の復調装置の構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
3…混合器、5…I/Q復調器、7…A/D変換器、8
…複素数乗算器、9…位相検出器、10…ループフィル
タ、11…NCO、12…マイコン、13…表示器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ローカル発振器と、 入力信号と該ローカル発振器の出力信号とを混合する混
    合器と、 前記ローカル発振器の発振周波数を制御する制御装置
    と、 前記混合器の出力を復調するI/Q復調器と、 該I/1Q復調器の出力をデジタル化するアナログ/デ
    ジタル変換器と、 該アナログ/デジタル変換器の出力にロックするデジタ
    ル位相同期ループ回路とを備え、 前記制御装置は前記デジタル位相同期ループ回路のルー
    プフィルタ出力を統計処理した結果を基に前記ローカル
    発振器の発振周波数を制御することを特徴とする復調装
    置。
  2. 【請求項2】 入力信号が衛星放送の第1中間周波数信
    号である請求項1記載の復調装置。
  3. 【請求項3】 統計処理が度数分布の作成である請求項
    1又は2記載の復調装置。
  4. 【請求項4】 統計処理した結果を表示する手段を有す
    る請求項1、2又は3記載の復調装置。
JP8401494A 1994-03-29 1994-03-29 復調装置 Withdrawn JPH07273821A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006174439A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Korea Electronics Telecommun 相関係数の対称性を利用した相関装置及びその方法
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