JPH0730499A - Digital quardature detection device - Google Patents

Digital quardature detection device

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JPH0730499A
JPH0730499A JP17562293A JP17562293A JPH0730499A JP H0730499 A JPH0730499 A JP H0730499A JP 17562293 A JP17562293 A JP 17562293A JP 17562293 A JP17562293 A JP 17562293A JP H0730499 A JPH0730499 A JP H0730499A
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pass
frequency
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Takashi Sekiguchi
高志 関口
Tetsuo Kirimoto
哲郎 桐本
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a digital quadrature detection device having a highly accurate orthogonality and capable of obtaining I and Q components having a large signal to quantization noise power rate without using an A/D converter for many quantized bits. CONSTITUTION:An IF signals is over-sampled by sampling frequency more than four times of IF frequency fIF and four times of IF signal band width and quantized by the number of quantization bits smaller than the word length of required I and Q components through an A/D conversion means 4. Only a frequency component of f>0 is extracted by a narrow band complex coefficient band pass digital filter 5 to reduce the sampling frequency up to the signal band width or the like. Consequently quantized noise is reduced and the amplitude resolution of a digital signal can be maintained by extending the word lengths of the real part and imarginary part of an output signal outputted from the filter 5. A complex sine wave signal is multiplied in accordance with the center frequency of the output signal. The real part of the signal is the required in-phase component and its imargenary part is the orthogonal component.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、変調信号を受信し
て、その同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)をデ
ィジタル信号処理によって得るディジタル直交検波装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital quadrature detector which receives a modulated signal and obtains its in-phase component (I component) and quadrature component (Q component) by digital signal processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、例えば、P.J.van Gerwin,N.A.
M. Verhoeckx,H.A.van Essen,F.A.M.Snijders著の論文"
Microprocessor Implementation of High-Speed DataMo
dems"IEEE Transactions on Communications,vol.COM-2
5,No.2,pp.238-250,february1977及び電子情報通信学会
編「ディジタル信号処理の応用」に開示されたディジタ
ル直交検波装置の構成を示すブロック図である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows, for example, PJvan Gerwin, NA.
Papers by M. Verhoeckx, HAvan Essen, FAM Snijders "
Microprocessor Implementation of High-Speed DataMo
dems "IEEE Transactions on Communications, vol.COM-2
5 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device disclosed in “No. 2, pp. 238-250, february 1977” and “Application of Digital Signal Processing” edited by Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.

【0003】このディジタル直交検波装置は、RF(R
adio Frequency)狭帯域変調信号r
(t)と正弦波信号cos(2π(fc −fIF)t)と
を混合するミキサ1を有しており、ミキサ1には、帯域
制限された中心周波数f0 のIF(Intermedi
at Frequency)信号(x)tに変換するア
ナログ帯域通過フィルタ2が接続されている。そして、
アナログ帯域通過フィルタ2には、アナログ帯域通過フ
ィルタ2を通過したアナログ帯域通過信号を所定のサン
プリング周波数でサンプリングして離散時間信号に変換
するサンプラ8が接続されており、サンプラ8からの離
散時間信号をディジタル信号に変換するA/D変換器9
が接続されている。
This digital quadrature detector uses RF (R
narrow band modulation signal r
The mixer 1 has a mixer 1 for mixing (t) with a sine wave signal cos (2π (fc −f IF ) t). The mixer 1 has an IF (Intermediadi) with a band-limited center frequency f 0.
An analog band pass filter 2 for converting into an at frequency signal (x) t is connected. And
The analog bandpass filter 2 is connected to a sampler 8 that samples the analog bandpass signal that has passed through the analog bandpass filter 2 at a predetermined sampling frequency and converts it into a discrete time signal. A / D converter 9 for converting a digital signal into a digital signal
Are connected.

【0004】更に、A/D変換器9には、A/D変換器
9の出力x(mT)を入力して解析信号xA (mT)を
生成する複素係数帯域通過ディジタルフィルタ10が接
続されており、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ1
0には、解析信号xA (mT)に複素正弦波信号exp
[−j2πfIFmT]を乗じる乗算器7が接続されてい
る。そして、乗算器7には、乗算器7の出力信号をサン
プリング周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り
出すデシメータ15が接続されている。
Further, the A / D converter 9 is connected with a complex coefficient band pass digital filter 10 which inputs the output x (mT) of the A / D converter 9 and generates an analytic signal x A (mT). The complex coefficient bandpass digital filter 1
At 0, the complex sine wave signal exp is added to the analytic signal x A (mT).
A multiplier 7 for multiplying [-j2πf IF mT] is connected. The multiplier 7 is connected to a decimator 15 that extracts the output signal of the multiplier 7 at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency.

【0005】次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0006】受信した搬送波周波数fcで帯域幅B(B
<<fc)のRF(Radio Frequency)
狭帯域変調信号r(t)は、ミキサ1により正弦波信号
cos(2π(fc −fIF)t)と混合され、アナログ
帯域通過フィルタ2により帯域制限された中心周波数f
0 のIF(Intermediat Frequenc
y)信号(x)tに変換される。なお、f0 とfIFとは
異なる場合がある。このIF信号(x)tは、サンプラ
8及びA/D変換器9によってディジタル信号に変換さ
れ、x(mT)となる。
At the received carrier frequency fc, the bandwidth B (B
RF (Radio Frequency) of << fc)
The narrow band modulation signal r (t) is mixed with the sine wave signal cos (2π (fc −f IF ) t) by the mixer 1 and the center frequency f band-limited by the analog band pass filter 2 is obtained.
0 IF (Intermediate Frequency)
y) converted to signal (x) t. Note that f 0 and f IF may be different. The IF signal (x) t is converted into a digital signal by the sampler 8 and the A / D converter 9 and becomes x (mT).

【0007】I成分・Q成分の許容量子化雑音電力から
定める所望のI成分・Q成分の語長をb3 ビットとする
と、A/D変換器9における量子化ビット数はそれと同
じになる。ただし、このb3 は、A/D変換器9に続く
フィルタリングによる丸め雑音電力の影響を小さくする
ために、余裕を持たせた値ではない。余裕を持たせる場
合には、c=1〜4程度とし、I成分・Q成分の語長は
(b3 +c)ビット、A/D変換器9における量子化ビ
ット数はb3 とする。サンプリング周期Tの逆数である
サンプリング周波数fscは式(1)を満足する必要が
ある。
If the desired I component / Q component word length determined from the allowable quantization noise power of the I component / Q component is b 3 bits, the number of quantization bits in the A / D converter 9 becomes the same. However, this b 3 is not a value with a margin in order to reduce the influence of the rounding noise power due to the filtering following the A / D converter 9. When a margin is to be provided, c = 1 to 4, the word lengths of the I and Q components are (b 3 + c) bits, and the number of quantization bits in the A / D converter 9 is b 3 . The sampling frequency fsc, which is the reciprocal of the sampling period T, needs to satisfy the expression (1).

【0008】 fsc≧2f0 +B …(1) 帯域通過信号x(mT)は一般に式(2)のように表現
できる。
Fsc ≧ 2f 0 + B (1) The band pass signal x (mT) can be generally expressed as in Expression (2).

【0009】 x(mT)=a(mT)cos{2πfIFmT+φ(mT)}=a(mT) cosφ(mT)cos(2πfIFmT)−a(mT)sinφ(mT)sin (2πfIFmT) …(2) ここで、a(mT)は包絡線、φ(mT)は位相であ
る。また、x(mT)のI成分I(mT)とQ成分Q
(mT)とは、 I(mT)=a(mT)cosφ(mT) …(3) Q(mT)=a(mT)sinφ(mT) …(4) のように表される。
X (mT) = a (mT) cos {2πf IF mT + φ (mT)} = a (mT) cosφ (mT) cos (2πf IF mT) −a (mT) sinφ (mT) sin (2πf IF mT ) (2) where a (mT) is the envelope and φ (mT) is the phase. Also, I component I (mT) and Q component Q of x (mT)
(MT) is expressed as follows: I (mT) = a (mT) cosφ (mT) (3) Q (mT) = a (mT) sinφ (mT) (4)

【0010】以下、x(mT)からI(mT)とQ成分
Q(mT)とを生成する方法を説明する。
A method of generating I (mT) and Q component Q (mT) from x (mT) will be described below.

【0011】x(mT)のヒルベルト変換をxH (m
T)とするとき、x(mT)を実部、xH (mT)を虚
部とする複素信号xA (mT)を解析信号という。
The Hilbert transform of x (mT) is x H (m
T), a complex signal x A (mT) having x (mT) as a real part and x H (mT) as an imaginary part is called an analytic signal.

【0012】 xA (mT)=x(mT)+jxH (mT) …(5) x(mT)のフーリエ変換をX(f)とすると、解析信
号xA (mT)のフーリエ変換XA (f)は次式(6)
のようになる。
X A (mT) = x (mT) + jx H (mT) (5) When the Fourier transform of x (mT) is X (f), the Fourier transform of the analytic signal x A (mT) X A ( f) is the following equation (6)
become that way.

【0013】[0013]

【数1】 つまり、0<f/fsc<0.5におけるスペクトルは
x(mT)のそれの2倍、−0.5<f/fsc<0の
スペクトルは0になる。
[Equation 1] That is, the spectrum at 0 <f / fsc <0.5 is twice that of x (mT), and the spectrum at −0.5 <f / fsc <0 is 0.

【0014】このような解析信号xA (mT)に対し
て、一般に複素数値を取る次式の低域通過信号y(m
T)を定義する。
For such an analytic signal x A (mT), a low-pass signal y (m
T) is defined.

【0015】 y(mT)=xA (mT)exp[−j2πfIFmT] =α(mT)+jβ(mT) …(7) ここで、α(mT)、β(mT)は実数値をとる。この
とき、 x(mT)=Re[y(mT)exp[j2πfIFmT]]=α(mT)co s(2πfIFmT)−β(mT)sin(2πfIFmT) …(8) である。ここで、Re[・]は複素数の実部をとる操作
を意味する。
Y (mT) = x A (mT) exp [−j2πf IF mT] = α (mT) + jβ (mT) (7) where α (mT) and β (mT) are real values. . In this case, there is at x (mT) = Re [y (mT) exp [j2πf IF mT]] = α (mT) co s (2πf IF mT) -β (mT) sin (2πf IF mT) ... (8) . Here, Re [•] means an operation that takes the real part of a complex number.

【0016】式(2)〜(4)及び式(8)よりα(m
T)、β(mT)はそれぞれx(mT)のI成分、Q成
分であることがわかる。すなわち、帯域通過信号x(m
T)に対応する解析信号xA (mT)に対する複素正弦
波信号exp[−j2πfIFmT]を掛けると、その実
部がI成分、虚部がQ成分であることを示している。図
8においては、x(mT)を入力とする複素係数帯域通
過ディジタルフィルタ10で解析信号xA (mT)を生
成する。従って、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ
10の周波数特性は0<f/fsc<0.5、その他の
領域が阻止域である。複素係数帯域通過ディジタルフィ
ルタ10の出力信号xA (mT)に対して、乗算器7で
複素正弦波信号exp[−j2πfIFmT]を乗じた出
力信号y(mT)は、 y(mT)=I(mT)+jQ(mT) …(9) となる。y(mT)の帯域幅は一般にサンプリング周波
数fscに比べて狭いので、デシメータ15で信号を何
サンプルおきかで取り出してサンプリング周波数fsc
より小さいfs´に下げてもよい。図8で、1/T´=
fsc´である。ただし、fsc´はy(mT)の帯域
幅と同程度かそれより若干大きい。デシメータ15の出
力の実部、虚部、がそれぞれサンプリング周波数が低減
されたI成分(I(nT´))、Q成分(Q(nT
´))である。
From equations (2) to (4) and equation (8), α (m
It can be seen that T) and β (mT) are the I component and the Q component of x (mT), respectively. That is, the bandpass signal x (m
When the complex sine wave signal exp [−j2πf IF mT] is applied to the analytic signal x A (mT) corresponding to T), it is shown that the real part is the I component and the imaginary part is the Q component. In FIG. 8, the analytic signal x A (mT) is generated by the complex coefficient bandpass digital filter 10 having x (mT) as an input. Therefore, the frequency characteristic of the complex coefficient bandpass digital filter 10 is 0 <f / fsc <0.5, and the other regions are stopbands. The output signal y (mT) obtained by multiplying the output signal x A (mT) of the complex coefficient band pass digital filter 10 by the complex sine wave signal exp [−j2πf IF mT] in the multiplier 7 is y (mT) = I (mT) + jQ (mT) (9) Since the bandwidth of y (mT) is generally narrower than the sampling frequency fsc, the decimator 15 takes out a signal every several samples, and the sampling frequency fsc.
It may be lowered to a smaller fs'. In FIG. 8, 1 / T '=
fsc '. However, fsc 'is about the same as or slightly larger than the bandwidth of y (mT). The real part and the imaginary part of the output of the decimator 15 are the I component (I (nT ')) and the Q component (Q (nT
´)).

【0017】以上のようなディジタル信号処理で直交検
波を行う利点は、アナログ処理と異なり、I成分とQ成
分の直交成分が高く維持できること、A/D変換器が1
個ですみ、利得や位相等の調整箇所が少ないことであ
る。なお、上述従来例の類似技術として特開昭64−5
7185号公報、特開平1−300611号公報があ
る。
The advantage of performing quadrature detection by digital signal processing as described above is that, unlike analog processing, the quadrature component of the I component and Q component can be maintained high, and the A / D converter has one advantage.
This is because there are only a few parts and there are few adjustment points for gain and phase. As a technique similar to the above-mentioned conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-5
7185 and Japanese Patent Laid-Open No. 1-300611.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来のディジタル直交
検波装置は、以上のように構成されており、上記のよう
な利点があるが、得られるI成分とQ成分との直交性
や、ディジタル信号処理では避けることのできない量子
化雑音電力はA/D変換器における量子化ビット数や交
換精度に依存する。I成分とQ成分との直交性を向上
し、かつ信号対量子化雑音電力比を大きくするには高精
度で多量子化ビット数のA/D変換器を用いればよい
が、A/D変換器における量子化ビット数を大きくし、
変換精度を高くするのには以下のようないくつかの問題
点がある。
The conventional digital quadrature detector is constructed as described above and has the above-mentioned advantages, but the orthogonality between the obtained I component and Q component and the digital signal are obtained. The quantization noise power that cannot be avoided by processing depends on the number of quantization bits in the A / D converter and the exchange accuracy. In order to improve the orthogonality between the I component and the Q component and increase the signal-to-quantization noise power ratio, an A / D converter with high precision and a large number of quantization bits may be used. Increase the number of quantization bits in the
There are some problems in increasing the conversion accuracy as follows.

【0019】多量子化ビット数にすることによりA/D
変換器のハードウェア規模が大きくなり、コストが増大
する。また、集積回路の製造において、極めて高精度な
加工技術が必要となり、高精度なA/D変換器を作るこ
と自体困難になってくる。A/D変換を行う前にはサン
プリングに伴うエイリアシング(Aliasing)を防ぐため
にアナログの前置きフィルタが必要となるが、信号の帯
域の上限のナイキスト周波数が近接している場合には、
次数の高いフィルタが必要になる。高次のアクティブフ
ィルタは増幅素子の数も増加し、増幅器で発生する雑音
や歪みなどが無視できなきなる。その結果、信号体雑音
電力比が低下してしまうという問題点があった。また、
デシメータ15でサンプリング周波数を低減した場合、
受信信号のものによるエイリアシングは生じないが、量
子化雑音や丸め雑音によりエイリアシングが生じるた
め、信号対雑音比が更に劣化するという問題点があっ
た。
By changing the number of quantization bits to A / D
The hardware scale of the converter is increased, and the cost is increased. Further, extremely high-precision processing technology is required in the manufacture of integrated circuits, which makes it difficult to manufacture a high-precision A / D converter. Before performing A / D conversion, an analog pre-filter is required to prevent aliasing due to sampling, but if the Nyquist frequency at the upper limit of the signal band is close,
A high order filter is required. The number of amplifying elements in the high-order active filter also increases, and noise and distortion generated in the amplifier cannot be ignored. As a result, there is a problem that the signal-to-noise power ratio is reduced. Also,
When the sampling frequency is reduced by the decimator 15,
Although aliasing due to the received signal does not occur, there is a problem that the signal-to-noise ratio is further deteriorated because aliasing occurs due to quantization noise and rounding noise.

【0020】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、多量子化ビット数のA/D変換
器を用いることなしに、高精度な直交性を持ち、信号対
量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とを得られる
ディジタル直交検波装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has high precision orthogonality and signal-to-quantity without using an A / D converter having a large number of quantization bits. An object of the present invention is to obtain a digital quadrature detection device which can obtain an I component and a Q component having a large digitized noise power ratio.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
るディジタル直交検波装置は、受信したIF周波数fIF
のアナログ帯域通過信号を所定のサンプリング周波数で
サンプリングして離散時間信号に変換するサンプリング
手段と、所望の同相成分と直交成分の語長より短い所定
の量子化ビット数で前記離散時間信号を量子化するA/
D変換手段と、前記A/D変換手段の出力信号を帯域通
過型の帯域制限を行いかつサンプリング周波数を低減す
る帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
と、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
手段の出力信号と所定の周波数の複素正弦波信号とを乗
ずる乗算手段とを備え、前記帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減手段が、その入力信号のサンプリン
グ周波数fs1に対して、入力信号の0<f/fs1<0.
5の所定の周波数成分のみを通過させる帯域通過特性を
有し、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減手段の出力信号の語長を入力信号の語調より拡張する
ことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection device which receives a received IF frequency f IF.
Sampling means for sampling the analog band-pass signal at a predetermined sampling frequency to convert it into a discrete time signal, and quantizing the discrete time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word length of the desired in-phase component and quadrature component. A /
D conversion means, band pass type band limiting / sampling frequency reducing means for performing band pass type band limiting on the output signal of the A / D converting means and reducing sampling frequency, and the band pass type band limiting / sampling frequency The band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means comprises an multiplying means for multiplying the output signal of the reducing means by a complex sine wave signal of a predetermined frequency, and the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, with respect to the sampling frequency fs1 of the input signal 0 <f / f s1 <0.
5 has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of 5, and extends the word length of the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means from the tone of the input signal. .

【0022】請求項2記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、受信したIF周波数fIFのアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして
離散時間信号に変換するサンプリング手段と、所望の同
相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化ビット数
で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手段と、前
記A/D変換手段の出力信号を帯域通過型の帯域制限を
行いかつサンプリング周波数を低減する低域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減手段と、前記低域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減手段の出力信号に対
して帯域通過の帯域制限を行いかつサンプリング周波数
を低減する帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減手段と、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減手段の出力信号と所定の周波数の複素正弦波信号
とを乗ずる乗算手段とを備え、前記低域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減手段が所定のカットオフ周波
数の低域通過特性を有し、その出力信号の語長を入力信
号の語長より拡張し、前記帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段が、その入力信号のサンプリング
周波数fs2に対して、入力信号の0<f/fs2<0.5
の所定の周波数成分のみを通過させる帯域通過特性を有
し、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
手段の出力信号の語長を入力信号の語調より拡張するこ
とを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection device, wherein sampling means is provided for sampling the received analog band pass signal of the IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency and converting it into a discrete time signal, and a desired in-phase signal. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word length of the component and the orthogonal component, and band-pass type band limitation for the output signal of the A / D conversion means, and Low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means for reducing the sampling frequency, and a band for performing band-pass band limiting on the output signal of the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means and reducing the sampling frequency. Pass type band limiting / sampling frequency reducing means and output of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means No. and a complex sine wave signal of a predetermined frequency are multiplied, and the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means has a low-pass characteristic of a predetermined cut-off frequency, and its output signal The word length is extended from the word length of the input signal, and the band pass band limiting / sampling frequency reducing means sets 0 <f / f s2 <0.5 of the input signal to the sampling frequency f s2 of the input signal.
Of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, the word length of the output signal is expanded from the tone of the input signal.

【0023】請求項3記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、受信したIF周波数fIFのアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数fs1でサンプリング
して離散時間信号に変換するサンプリング手段と、所望
の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化ビッ
ト数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手段
と、前記A/D変換手段の出力信号に対して帯域通過型
の帯域制限を行いかつサンプリング周波数を低減する帯
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段とを備
え、前記IF周波数fIFが所望の同相成分と直交成分の
サンプリング周波数fs3の1以上の整数倍でありかつ前
記アナログ帯域通過信号をサンプリングして離散時間信
号に変換するサンプリング手段におけるサンプリング周
波数fs1が、前記アナログ帯域通過信号の中心周波数の
2倍にアナログ帯域通過信号の帯域幅を加えた値より大
きく、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減手段が、その入力信号のサンプリング周波数fs1に対
して、入力信号の0<f/fs1<0.5の所定の周波数
成分のみを通過させる帯域通過特性を有し、前記帯域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の出力信号
の語長を入力信号の語調より拡張することを特徴とする
ものである。
A digital quadrature detector according to the present invention comprises sampling means for sampling the received analog band pass signal of the IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency f s1 and converting it into a discrete time signal. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word lengths of the in-phase component and the quadrature component, and a band-pass band for the output signal of the A / D conversion means. Band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means for limiting and reducing the sampling frequency, wherein the IF frequency f IF is an integer multiple of 1 or more of the sampling frequency f s3 of the desired in-phase component and quadrature component, and sampling frequency f s1 of the sampling means for converting the discrete-time signal by sampling the analog bandpass signal, the a Greater than a value obtained by adding the bandwidth of the analog bandpass signal to twice the central frequency of the log bandpass signal, the bandpass band limited sampling frequency reduction means, the sampling frequency f s1 of the input signal, The input signal has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of 0 <f / fs1 <0.5, and the word length of the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means is It is characterized by expanding from the tone.

【0024】請求項4記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、受信したIF周波数fIFのアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数fs1でサンプリング
して離散時間信号に変換するサンプリング手段と、所望
の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化ビッ
ト数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手段
と、前記A/D変換手段の出力信号に対して低域通過型
の帯域制限を行いかつサンプリング周波数を低減する低
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段と、前
記低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の
出力信号に対して帯域通過型の帯域制限を行いかつサン
プリング周波数を低減する帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段とを備え、前記IF周波数fIF
所望の同相成分と直交成分のサンプリング周波数fs3
1以上の整数倍でありかつ前記アナログ帯域通過信号を
サンプリングして離散時間信号に変換するサンプリング
手段におけるサンプリング周波数fs1が、前記所望の同
相成分と直交成分のサンプリング周波数fs3の素数でな
い整数倍でありかつサンプリング周波数fs1が前記アナ
ログ帯域通過信号の中心周波数の2倍にアナログ帯域通
過信号の帯域幅を加えた値より大きく、前記低域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減手段が、その入力信
号のサンプリング周波数fs2に対して、入力信号の0<
f/fs2<0.5の所定の周波数成分のみを通過させる
帯域通過特性を有し、前記低域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段の出力信号の語長を入力信号の語
調より拡張することを特徴とするものである。
The digital quadrature detection apparatus according to the present invention comprises sampling means for sampling the received analog band pass signal of IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency f s1 and converting it into a discrete time signal, Of A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word lengths of the in-phase component and the quadrature component, and a low-pass type for the output signal of the A / D conversion means. Low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means for performing band limiting and reducing the sampling frequency, and band-pass type band limiting for an output signal of the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and and a band-pass band-limiting sampling frequency reduction means for reducing the sampling frequency, the IF frequency f IF is desired phase component and linear 1 or more integer multiples and the sampling frequency f s1 of the sampling means for converting the analog bandpass signal sampling and discrete-time signals, the sampling frequency of the desired phase and quadrature components of the components of the sampling frequency f s3 is a non-prime integer multiple of f s3 , and the sampling frequency f s1 is greater than twice the center frequency of the analog band pass signal plus the bandwidth of the analog band pass signal, and the low pass band limiting / sampling is performed. The frequency reducing means sets the sampling frequency f s2 of the input signal to 0 <
It has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of f / f s2 <0.5, and extends the word length of the output signal of the low-pass band limiting / sampling frequency reducing means from the tone of the input signal. It is characterized by that.

【0025】請求項5記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、サンプリング周波数の低減度もしくは必要
な帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の
入力信号の帯域幅に応じた帯域幅を持つと共に帯域通過
型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の中心周波数
が入力信号の中心周波数もしくはIF周波数fIFと等し
くかつ通過域が0から入力信号のサンプリング周波数の
1/2の間の所定の範囲に存在する帯域通過ディジタル
フィルタと、前記帯域通過ディジタルフィルタの出力信
号をサンプリング周波数の低減度に応じたサンプル数お
きに取り出すデシメーション手段と、を直列に接続して
前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
を構成し、前記帯域通過ディジタルフィルタの出力信号
の語長がその入力信号の語長より拡張されることを特徴
とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detector which has a bandwidth corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency or the bandwidth of the input signal of the required band pass type band limiting / sampling frequency reducing means. A band in which the center frequency of the pass band limiting / sampling frequency reducing means is equal to the center frequency or IF frequency f IF of the input signal and the pass band exists in a predetermined range between 0 and 1/2 of the sampling frequency of the input signal. The band pass band limiting / sampling frequency reducing means is configured by connecting in series a pass digital filter and decimation means for extracting the output signal of the band pass digital filter at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency. The word length of the output signal of the bandpass digital filter is the input It is characterized in that is extended from the word length of the item.

【0026】請求項6記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、サンプリング周波数の低減度に応じたカッ
トオフ周波数の低域通過ディジタルフィルタと、前記低
域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリング周
波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出すデシメ
ーション手段と、を直列に接続して前記低域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減手段を構成し、前記低域
通過ディジタルフィルタの出力信号の語長がその入力信
号の語長より拡張されることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection device, wherein a low pass digital filter having a cutoff frequency corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency and an output signal of the low pass digital filter are reduced in the sampling frequency. And a decimation means for taking out every number of samples according to the frequency, are connected in series to constitute the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the word length of the output signal of the low-pass digital filter is input to the input. It is characterized by being extended from the word length of the signal.

【0027】請求項7記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、所定の帯域幅と中心周波数を持つ帯域通過
ディジタルフィルタと、前記帯域通過ディジタルフィル
タに直列に接続した所定のサンプル数おきに取り出すデ
シメーション手段と、を複数組直列に接続して前記帯域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段を構成
し、前記複数の帯域通過ディジタルフィルタの出力信号
の語長がその入力信号の語長より拡張されることを特徴
とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection apparatus which comprises a bandpass digital filter having a predetermined bandwidth and a center frequency, and a decimation for extracting every predetermined number of samples connected in series to the bandpass digital filter. And a plurality of sets are connected in series to constitute the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the word lengths of the output signals of the plurality of band pass digital filters are expanded from the word lengths of the input signals. It is characterized by that.

【0028】請求項8記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、所定の帯域幅の低域通過ディジタルフィル
タと、前記帯域通過ディジタルフィルタに直列に接続し
た所定のサンプル数おきに取り出すデシメーション手段
と、を複数組直列に接続して前記低域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減手段を構成し、前記複数の低域
通過ディジタルフィルタの出力信号の語長がその入力信
号の語長より拡張されることを特徴とするものである。
A digital quadrature detector according to the present invention comprises a low-pass digital filter having a predetermined bandwidth, and decimation means connected in series to the band-pass digital filter to take out every predetermined number of samples. By connecting a plurality of sets in series, the low-pass band limiting
The sampling frequency reducing means is constituted, and the word length of the output signal of the plurality of low-pass digital filters is extended from the word length of the input signal.

【0029】請求項9記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段を、帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数
(D2 )の逆数(1/D2 )に低減しようとするときに
入力信号をサンプル毎に整数(D2 )本の通路に振り分
けるスイッチと、整数(D2 )本の通路にそれぞれ接続
された複数(D2 )個のディジタルフィルタと、複数
(D2 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算する
加算手段とから構成し、複数(D2 )個のディジタルフ
ィルタの出力信号もしくは前記加算手段の出力信号の語
長が帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の入力信号の語長より拡張されることを特徴とするもの
である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the digital quadrature detector, the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means set the sampling frequency to an integer (D) of the input signal. 2 ) A switch that distributes the input signal for each sample to an integer (D 2 ) path when it is reduced to the reciprocal (1 / D 2 ) and a plurality of switches connected to the integer (D 2 ) path, respectively. (D 2) and the number of digital filters, a plurality (D 2) pieces of summing the output signal of the digital filter is composed of an adding unit, a plurality (D 2) pieces of output of the output signal or said adding means of the digital filter It is characterized in that the word length of the signal is extended from the word length of the input signal of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means.

【0030】請求項10記載の発明に係るディジタル直
交検波装置は、前記低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段を、低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数
(D1 )の逆数(1/D1 )に低減しようとするときに
入力信号をサンプル毎に整数(D1 )本の通路に振り分
けるスイッチと、整数(D1 )本の通路にそれぞれ接続
された複数(D1 )個のディジタルフィルタと、複数
(D1 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算する
加算手段とから構成し、複数(D1 )個のディジタルフ
ィルタの出力信号もしくは前記加算手段の出力信号の語
長が低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の入力信号の語長より拡張されることを特徴とするもの
である。
According to a tenth aspect of the present invention, in the digital quadrature detection device, the low pass band limiting / sampling frequency reducing means, and the low pass band limiting / sampling frequency reducing means set the sampling frequency to an integer of the input signal. They are respectively connected to the input signal and a switch for distributing the passage integer (D 1) present in each sample, an integer (D 1) to the passageway when attempting to reduce the reciprocal (1 / D 1) of (D 1) a plurality (D 1) pieces of digital filters, a plurality (D 1) pieces of summing the output signal of the digital filter is composed of an adding unit, a plurality (D 1) number of output signals or said adding means of the digital filter The word length of the output signal of is extended from the word length of the input signal of the low pass band limiting / sampling frequency reducing means.

【0031】請求項11記載の発明に係るディジタル直
交検波装置は、前記低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段が、サンプリング周波数の低減度に応じ
たカットオフ周波数の低域通過ディジタルフィルタ及び
低域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリング
周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出すデシ
メーション手段を直列に接続してなり、所定の帯域幅の
低域通過ディジタルフィルタ及び帯域通過ディジタルフ
ィルタに直列に接続した所定のサンプル数おきに取り出
すデシメーション手段をを複数組直列に接続してなり、
あるいは低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
手段がサンプリング周波数を入力信号の整数(D1 )の
逆数(1/D1 )に低減しようとするときに入力信号を
サンプル毎に整数(D1 )本の通路に振り分けるスイッ
チ、整数(D1 )本の通路にそれぞれ接続された複数
(D1 )個のディジタルフィルタ及び複数(D1 )個の
ディジタルフィルタの出力信号を加算する加算手段とか
らなり、かつ帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減手段が、サンプリング周波数の低減度もしくは必要
な帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の
入力信号の帯域幅に応じた帯域幅を持つと共に帯域通過
型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の中心周波数
が入力信号の中心周波数もしくはIF周波数fIFと等し
くかつ通過域が0から入力信号のサンプリング周波数の
1/2の間の所定の範囲に存在する帯域通過ディジタル
フィルタ及び帯域通過ディジタルフィルタの出力信号を
サンプリング周波数の低減度に応じたサンプル数おきに
取り出すデシメーション手段を直列に接続してなり、所
定の帯域幅と中心周波数を持つ帯域通過ディジタルフィ
ルタ及び帯域通過ディジタルフィルタに直列に接続した
所定のサンプル数おきに取り出すデシメーション手段を
複数組み直列に接続してなり、あるいは帯域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減手段がサンプリング周波
数を入力信号の整数(D2 )の逆数(1/D2 )に低減
しようとするときに入力信号をサンプル毎に整数
(D2 )本の通路に振り分けるスイッチ、整数(D2
本の通路にそれぞれ接続された複数(D2 )個のディジ
タルフィルタ及び複数(D2 )個のディジタルフィルタ
の出力信号を加算する加算手段とからなることを特徴と
するものである。
In the digital quadrature detector according to the present invention, the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means has a low-pass digital filter and a low-pass filter having a cutoff frequency according to the degree of reduction of the sampling frequency. The output signal of the band-pass digital filter is connected in series with decimation means for extracting the output signal at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency, and is connected in series with the low-pass digital filter and the band-pass digital filter with a predetermined bandwidth. A plurality of decimation means for extracting every predetermined number of samples are connected in series,
Alternatively a low-pass band-limiting sampling frequency reduction means integral of the input signal sampling frequency (D 1) of the reciprocals integer input signals for each sample when the (1 / D 1) to attempt to reduce the (D 1) A switch for allocating to a plurality of channels, a plurality (D 1 ) of digital filters respectively connected to the integer (D 1 ) channels, and an addition means for adding output signals of the plurality of (D 1 ) digital filters. In addition, the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means has a bandwidth corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency or the bandwidth of the input signal of the required band pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the band pass type band or equal and passband center frequency as the center frequency or iF frequency f iF of the input signal of the limiting sampling frequency reduction means 0 A band pass digital filter existing in a predetermined range between 1/2 of the sampling frequency of the input signal and a decimation means for taking out the output signal of the band pass digital filter at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency are connected in series. A bandpass digital filter having a predetermined bandwidth and a center frequency, and a plurality of decimation means connected in series to the bandpass digital filter for extracting a predetermined number of samples and connected in series, or a bandpass type When the band limiting / sampling frequency reducing means attempts to reduce the sampling frequency to the reciprocal (1 / D 2 ) of the integer (D 2 ) of the input signal, the input signal is divided into integer (D 2 ) paths for each sample. Switch, integer (D 2 )
It is characterized by comprising a plurality of (D 2 ) digital filters and an addition means for adding output signals of the plurality of (D 2 ) digital filters, which are respectively connected to the passages of the book.

【0032】[0032]

【作用】請求項1及び請求項5記載の発明におけるディ
ジタル直交検波装置は、IF信号をIF周波数fIFの4
倍かつIF信号の帯域幅の4倍以上のサンプリング周波
数でオーバサンプリングし、A/D変換手段で所望のI
成分とQ成分の語長(ビット数)より少ない量子化ビッ
ト数で量子化する。このようにオーバサンプリングされ
た信号を周波数f>0の信号帯域のみを通過域とする狭
帯域複素係数帯域通過ディジタルフィルタによってf>
0の周波数成分のみを抽出し、信号帯域幅相当までサン
プリング周波数を低減する。これによって、量子化雑音
は低減され、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ出力
信号の実部・虚部それぞれの語長を複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ入力信号のそれより長くすることによ
ってディジタル信号の振幅分解能を維持する。サンプリ
ング周波数のfIFの周波数成分はサンプリング周波数低
減後に移動するが、そのベースバンドにおけるfIFに対
応する周波数fb が0でなければ、適当な周波数の複素
正弦波信号を乗じてfb に対応する周波数成分を0に移
動させる。こうして得られた信号の実部が所望のI成
分、虚部がQ成分である。
In the digital quadrature detector according to the first and fifth aspects of the present invention, the IF signal is the IF frequency f IF of 4
Doubled and oversampled at a sampling frequency of 4 times the bandwidth of the IF signal or more, and the desired I
Quantization is performed with a quantization bit number smaller than the word length (bit number) of the component and the Q component. The oversampled signal is f> by a narrow band complex coefficient bandpass digital filter whose passband is only the signal band of frequency f> 0.
Only the frequency component of 0 is extracted, and the sampling frequency is reduced to the signal bandwidth. This reduces the quantization noise and makes the amplitude resolution of the digital signal by making the word lengths of the real and imaginary parts of the complex coefficient bandpass digital filter output signal longer than that of the complex coefficient bandpass digital filter input signal. maintain. Although the frequency component of the sampling frequency f IF moves after the sampling frequency is reduced, if the frequency f b corresponding to f IF in the baseband is not 0, it is multiplied by a complex sinusoidal signal of an appropriate frequency to correspond to f b . The frequency component to be moved is moved to 0. The real part of the signal thus obtained is the desired I component, and the imaginary part is the Q component.

【0033】請求項2、請求項5及び請求項6記載の発
明におけるディジタル直交検波装置は、IF信号をIF
周波数fIFの8倍かつIF信号の帯域幅の8倍以上のサ
ンプリング周波数でオーバサンプリングし、A/D変換
手段で所望のI成分とQ成分の語長(ビット数)より少
ない量子化ビット数で量子化する。後の複素係数帯域通
過ディジタルフィルタにおける信号処理演算量及びハー
ドウェア量を少くするため、このようにオーバサンプリ
ングされた信号を一旦低域通過ディジタルフィルタで帯
域制限し、サンプリング周波数を適切に低減する。この
とき量子化雑音は低域通過ディジタルフィルタにより減
少する。低域通過ディジタルフィルタ出力信号は入力信
号のそれより長くすることによってディジタル信号の振
幅分解能を維持する。このようにして得られた信号を周
波数f>0の信号帯域を通過域とする狭帯域複素係数帯
域通過ディジタルフィルタによってf>0の周波数成分
のみを抽出し、信号帯域幅相当までサンプリング周波数
を低減する。これによって、量子化雑音は低減され、複
素係数帯域通過ディジタルフィルタ出力信号の語長を複
素係数帯域通過ディジタルフィルタ入力信号のそれより
長くすることによってディジタル信号の振幅分解能を維
持する。サンプリング周波数低減前のfIFの周波数成分
はサンプリング周波数低減後に移動するが、そのベース
バンドにおけるfIFに対応する周波数fb が0でなけれ
ば、適当な周波数の複素正弦波信号を乗じてfb に対応
する周波数成分を0に移動させる。こうして得られた信
号の実部が所望のI成分、虚部がQ成分である。
In the digital quadrature detection device according to the present invention as defined in claims 2, 5, and 6, the IF signal is converted into an IF signal.
Oversampling at a sampling frequency that is 8 times the frequency f IF and 8 times or more the bandwidth of the IF signal, and the number of quantization bits that is smaller than the desired I component and Q component word length (bit number) by the A / D conversion means. Quantize with. In order to reduce the amount of signal processing calculation and the amount of hardware in the subsequent complex coefficient band pass digital filter, the band of the oversampled signal is once limited by the low pass digital filter, and the sampling frequency is appropriately reduced. At this time, the quantization noise is reduced by the low pass digital filter. The low pass digital filter output signal is made longer than that of the input signal to maintain the amplitude resolution of the digital signal. The signal thus obtained is extracted by a narrow band complex coefficient band pass digital filter having a signal band of frequency f> 0 as a pass band, and only the frequency component of f> 0 is extracted, and the sampling frequency is reduced to a signal bandwidth equivalent. To do. This reduces quantization noise and maintains the amplitude resolution of the digital signal by making the word length of the complex coefficient bandpass digital filter output signal longer than that of the complex coefficient bandpass digital filter input signal. The frequency component of f IF before the sampling frequency reduction moves after the sampling frequency reduction, but if the frequency f b corresponding to f IF in the base band is not 0, it is multiplied by a complex sine wave signal of an appropriate frequency to f b. The frequency component corresponding to is moved to zero. The real part of the signal thus obtained is the desired I component, and the imaginary part is the Q component.

【0034】請求項3及び請求項4記載の発明における
ディジタル直交検波装置は、IF信号の中心周波数とサ
ンプリング周波数を適切に選ぶことによって、処理され
た受信信号と複素正弦波信号との乗算を不要にしてい
る。
In the digital quadrature detector according to the present invention, the multiplication of the processed received signal and the complex sine wave signal is unnecessary by appropriately selecting the center frequency and sampling frequency of the IF signal. I have to.

【0035】請求項7及び請求項8記載の発明における
ディジタル直交検波装置は、サンプリング周波数を少し
づつ低減し、これにより各帯域通過ディジタルフィルタ
の遷移帯域幅を広く設定して、各帯域通過ディジタルフ
ィルタ次数を低く押さえることができ、信号処理演算量
が少くてすむ。各低減帯域通過ディジタルフィルタの出
力信号の語長は入力信号のそれよりサンプリング周波数
の低減度に応じて長くすることによって振幅分解能を維
持する。
In the digital quadrature detector according to the present invention as defined in claims 7 and 8, the sampling frequency is reduced little by little, whereby the transition band width of each band pass digital filter is set wide and each band pass digital filter is set. The order can be kept low and the amount of signal processing calculation can be small. Amplitude resolution is maintained by making the word length of the output signal of each reduction band pass digital filter longer than that of the input signal in accordance with the degree of reduction of the sampling frequency.

【0036】請求項9及び請求項10記載の発明におけ
るディジタル直交検波装置は、入力信号を1サンプル毎
に複数個のディジタルフィルタに振り分けて並列処理を
行い、それらの出力を加算することによって帯域制限と
サンプリング周波数の低減を同時に行う。帯域制限・サ
ンプリング周波数低減手段の出力信号の語長は入力信号
のそれより長くすることによって振幅分解能を維持す
る。
In the digital quadrature detector according to the present invention as defined in claims 9 and 10, the input signal is distributed to a plurality of digital filters for each sample for parallel processing, and the outputs thereof are added to limit the band. And the sampling frequency is reduced at the same time. Amplitude resolution is maintained by making the word length of the output signal of the band limiting / sampling frequency reducing means longer than that of the input signal.

【0037】[0037]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。まず、ナイキスト周波数の2倍に比べて大きいサ
ンプリング周波数でサンプリングし、低分解能(量子化
ビット数)のA/D変換を行い、ディジタルフィルタに
よる帯域制限の後にサンプリング周波数を低減するオー
バサンプリングA/D変換技術について説明する。オー
バサンプリング技術が注目されている理由は、高精度か
つ大きな信号対量子化雑音電力比を得るために、A/D
変換器を高分解能化(多量子化ビット数化)するのは難
しいのに対して、低分解能(低量子化ビット数)だが高
いサンプリング周波数のA/D変換器の方が作成するの
が容易である。また変換しようとする信号帯域よりサン
プリング周波数がかなり高いので、サンプリングを行う
前のアナログフィルタの特性の制約が緩和され、低次の
ものですむ。従って集積回路化しやすくなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, oversampling A / D in which sampling is performed at a sampling frequency larger than twice the Nyquist frequency, A / D conversion with low resolution (quantization bit number) is performed, and the sampling frequency is reduced after band limitation by a digital filter. The conversion technology will be described. The reason why the oversampling technique is drawing attention is that the A / D is required in order to obtain a high accuracy and a large signal to quantization noise power ratio.
It is difficult to increase the resolution of the converter (increase the number of quantization bits), but it is easier to create an A / D converter with low resolution (low quantization bit number) but high sampling frequency. Is. In addition, since the sampling frequency is considerably higher than the signal band to be converted, the restrictions on the characteristics of the analog filter before sampling are relaxed, and only low-order ones are required. Therefore, it becomes easy to form an integrated circuit.

【0038】次に、オーバサンプリングの原理について
簡単に説明する。
Next, the principle of oversampling will be briefly described.

【0039】量子化ステップΔの直線量子化を行うA/
D変換器を考える。量子化雑音電力NQ は量子化雑音が
領域±Δ/2の間に均一に分布しているものと仮定する
と、NQ =Δ2 /12となる。これは、入力信号振幅が
量子化ステップより数倍以上大きいとき実際とよく一致
することが知られている。量子化雑音が白色雑音である
と仮定した場合、サンプリング周波数をfs 、必要な帯
域を −fB ≦f≦fB とし、それ以外の帯域は低域通過ディジタルフィルタで
除去すれば量子化雑音電力NQ は、 NQ =(Δ2 /12)(2fB /fs ) …(10) となる。正弦波信号に対して、bビットのA/D変換器
で得られる最大の信号対量子化雑音電力比S/NQ は、
A / which performs linear quantization of the quantization step Δ
Consider a D converter. When the quantization noise power N Q assuming that quantization noise is uniformly distributed between the areas ± Δ / 2, the N Q = Δ 2/12. It is known that this is in good agreement with reality when the input signal amplitude is several times larger than the quantization step. Assuming that the quantization noise is white noise, the sampling frequency is f s , the required band is −f B ≦ f ≦ f B , and the other bands are removed by a low-pass digital filter. power N Q is, N Q = (Δ 2/ 12) the (2f B / f s) ... (10). For a sine wave signal, the maximum signal-to-quantization noise power ratio S / N Q obtained with a b-bit A / D converter is

【数2】 となる。[Equation 2] Becomes

【0040】式(11)により、サンプリング周波数を
必要な帯域に比べて高くしてA/D変換を行い、その後
低域通過フィルタリングを行えば、量子化雑音電力が小
さくなり、その結果等価的に分解能が増すことが分か
る。例えば、サンプリング周波数を4倍すると、信号対
量子化雑音電力比は約6dB改善される。これは分解能
が1ビット増えることに相当する。また、量子化ビット
数を1減らしても、サンプリング周波数を4倍すれば同
等の分解能を得ることができる。このように、低量子化
ビット数だが高速のA/D変換器と低域通過ディジタル
フィルタを用いれ8、低速だが多量子化ビット数のA/
D変換器を使った場合と同等な効果を得ることができ
る。これは、量子化雑音電力がサンプリング周波数には
依存しないため、サンプリング周波数を高くすると、信
号帯域における量子化雑音レベルが下がることを利用し
ている。
According to equation (11), if the sampling frequency is made higher than the required band for A / D conversion and then low-pass filtering is performed, the quantization noise power becomes small, and as a result, It can be seen that the resolution increases. For example, quadrupling the sampling frequency improves the signal to quantization noise power ratio by about 6 dB. This corresponds to an increase in resolution by 1 bit. Even if the number of quantization bits is reduced by 1, the same resolution can be obtained by quadrupling the sampling frequency. Thus, a low-quantization bit number but high-speed A / D converter and a low-pass digital filter are used 8, and a low-speed multi-quantization bit number of A / D is used.
The same effect as when using the D converter can be obtained. This utilizes the fact that the quantization noise power in the signal band decreases when the sampling frequency is increased because the quantization noise power does not depend on the sampling frequency.

【0041】以上は、直線量子化を行う多ビットのA/
D変換器を用いた場合であるが、ΔΣ変調を用いるオー
バサンプリングA/D変換器でも、量子化雑音電力や信
号対量子化雑音電力比を与える式は異なるが、例えば1
ビットの量子化器を用いても信号帯域における量子化雑
音レベルが非常に低くなるためにオーバサンプリングに
より分解能を増すことができる。
The above is a multi-bit A / for performing linear quantization.
Although the case where the D converter is used, the equations that give the quantization noise power and the signal-to-quantization noise power ratio are different even in the oversampling A / D converter using ΔΣ modulation.
Even if a bit quantizer is used, the quantization noise level in the signal band becomes extremely low, and therefore the resolution can be increased by oversampling.

【0042】2次ΔΣ変調、1ビット量子化器を用いる
A/D変換器の場合、正弦波信号に対する最大の信号対
量子化雑音電力比S/NQ は、
In the case of an A / D converter using a second-order ΔΣ modulation and a 1-bit quantizer, the maximum signal-to-quantization noise power ratio S / N Q for a sine wave signal is

【数3】 となることが知られている。ここで、 fs /2fB =128 とすると、信号対量子化雑音電力比S/NQ は約94d
Bとなり、オーバサンプリングを行わない場合の15ビ
ット相当の分解能を得ることができる。
[Equation 3] It is known that Here, assuming that f s / 2f B = 128, the signal-to-quantization noise power ratio S / N Q is about 94d.
B, the resolution equivalent to 15 bits when oversampling is not performed can be obtained.

【0043】実施例1.図1は、請求項1及び請求項5
記載の発明に係るディジタル直交検波装置の構成を示す
ブロック図である。
Example 1. FIG. 1 shows claims 1 and 5.
It is a block diagram which shows the structure of the digital quadrature detection apparatus which concerns on invention of description.

【0044】ディジタル直交検波装置は、RF狭帯域変
調信号r(t)と正弦波信号cos(2π(fc −
IF)t)とを混合するミキサ1を有しており、ミキサ
1には、帯域制限された中心周波数f0 のIF信号
(x)tに変換するアナログ帯域通過フィルタ2が接続
されている。そして、アナログ帯域通過フィルタ2に
は、アナログ帯域通過フィルタ2を通過したアナログ帯
域通過信号を所定のサンプリング周波数でサンプリング
して離散時間信号に変換するサンプリング手段としての
サンプラ3が接続されており、サンプラ3からの離散時
間信号をディジタル信号に変換するA/D変換器4が接
続されている。
The digital quadrature detector uses an RF narrow band modulation signal r (t) and a sine wave signal cos (2π (fc-
f IF ) t) is mixed, and the mixer 1 is connected to an analog band pass filter 2 for converting into an IF signal (x) t having a band-limited center frequency f 0 . . The analog bandpass filter 2 is connected to a sampler 3 as sampling means for sampling the analog bandpass signal passed through the analog bandpass filter 2 at a predetermined sampling frequency and converting it into a discrete time signal. An A / D converter 4 for converting the discrete time signal from 3 into a digital signal is connected.

【0045】更に、A/D変換器4には、A/D変換器
4の出力x(kT1 )を入力して信号xC (nT3 )を
出力する帯域通過特性を持つ帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減装置101が接続されており、帯域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置101に
は、出力信号xC (nT3 )に複素正弦波信号exp
[−j2πnfb /fs3]を乗じる乗算手段としての乗
算器7が接続されている。そして、帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減装置101は、帯域通過ディ
ジタルフィルタ5と、帯域通過ディジタルフィルタ5の
出力信号xA (kT1 )をサンプリング周波数の低減度
に応じたサンプル数おきに取り出すデシメーション手段
としてのデシメータ6とにより構成されている。
Further, the A / D converter 4 receives the output x (kT 1 ) of the A / D converter 4 and outputs a signal x C (nT 3 ) having a band pass type band pass characteristic. The limiting / sampling frequency reducing device 101 is connected, and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 outputs the complex sine wave signal exp to the output signal x C (nT 3 ).
A multiplier 7 is connected as a multiplication means for multiplying [-j2πnf b / f s3 ]. Then, the band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 101 takes out the band pass digital filter 5 and the output signal x A (kT 1 ) of the band pass digital filter 5 at every sample number corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency. The decimator 6 serves as decimation means.

【0046】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0047】搬送波周波数fc、帯域幅(B<<fc)
の受信RF信号r(t)は、ミキサ1により正弦波信号
cos(2π(fc −fIF)t)と混合され、アナログ
帯域通過フィルタ2により帯域制限された中心周波数f
0 のIF信号(x)tに変換される。なお、f0 とfIF
とは異なる場合がある。なお、(x)tはサンプラ3で
サンプリング周波数fs でサンプリングされる。fs
オーバーサンプリングするためにIF周波数の少なくと
も4倍以上かつ(x)tの帯域幅の4倍以上にとる。
Carrier frequency fc, bandwidth (B << fc)
Of the received RF signal r (t) is mixed with the sine wave signal cos (2π (fc −f IF ) t) by the mixer 1, and the center frequency f is band-limited by the analog bandpass filter 2.
The IF signal (x) t of 0 is converted. Note that f 0 and f IF
May differ from. Note that (x) t is sampled by the sampler 3 at the sampling frequency f s . f s should be at least 4 times the IF frequency and 4 times the bandwidth of (x) t for oversampling.

【0048】A/D変換器4でサンプラ3でサンプリン
グされた信号をディジタル信号に変換する。直線量子化
を行う多ビットのA/D変換器を用いた場合、A/D変
換器4における量子化ビット数b1 はI成分・Q成分の
許容量子化雑音電力から定める所望のI成分・Q成分の
ビット数をb3 (>b1 )、サンプリング周波数fs3
するとき、b3 −log4 (fs1/fs3)以上の最小の
整数値が目安となる。逆に、A/D変換器4における量
子化ビット数b1 と所望のI成分・Q成分のビット数b
3 からfs1を決めてもよい。ただし、このb3 は丸め雑
音の影響を小さくするために余裕をもとせた値ではな
い。余裕をもたせる場合には、c=1〜4程度として、
I成分・Q成分の語長は(b3 +c)ビット、A/D変
換器4における量子化ビット数は上述同様にb1 とす
る。
The A / D converter 4 converts the signal sampled by the sampler 3 into a digital signal. When a multi-bit A / D converter that performs linear quantization is used, the number of quantization bits b 1 in the A / D converter 4 is a desired I component determined from the allowable quantization noise power of I component / Q component. the number of bits of the Q component b 3 (> b 1), when the sampling frequency f s3, the integer value of b 3 -log 4 (f s1 / f s3) or the minimum is a measure. On the contrary, the quantization bit number b 1 in the A / D converter 4 and the desired I component / Q component bit number b
You may decide f s1 from 3 . However, this b 3 is not a value with a margin in order to reduce the effect of rounding noise. To give a margin, set c = 1 to 4 and
The word lengths of the I and Q components are (b 3 + c) bits, and the number of quantization bits in the A / D converter 4 is b 1 as described above.

【0049】fs1とfs3との選択において、fs1/fs3
の値は回路の簡単化のため、なるべく2以上の整数値に
なることが望ましい。ここではそのように選択するもの
として説明する。
In selecting f s1 and f s3 , f s1 / f s3
The value of is preferably an integer value of 2 or more for the sake of simplification of the circuit. Here, description will be given assuming that such selection is made.

【0050】2次ΔΣ変調・1ビット量子化器を用いる
A/D変換器の場合、サンプラ3におけるサンプリング
周波数fs1は所望のI成分・Q成分のビット数b3 とサ
ンプリング周波数fs3から決める。
In the case of the A / D converter using the second-order ΔΣ modulation / 1-bit quantizer, the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is determined from the desired bit number b 3 of the I component / Q component and the sampling frequency f s3. .

【0051】[0051]

【数4】 程度が目安となる。A/D変換器はここで励磁したもの
以外も使用できることはもちろんである。
[Equation 4] The degree is a guideline. As a matter of course, the A / D converter other than the one excited here can be used.

【0052】A/D変換された帯域通過ディジタル信号
x(kT1 )(T1 =1/fs1)を帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減装置101に入力する。この
帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置10
1は、中心周波数がf0 もしくはfIFであり、通過域幅
が受信信号帯域幅Bと同程度もしくはやや広く、−0.
5<f/fs1<0には通過域を持たず、インパルス応答
が複素数の複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5と、
デシメータ6が直列に接続してある。なお、複素係数帯
域通過ディジタルフィルタ5において、その入力信号x
(kT1 )は解析信号xA (kT1 )に変換される。x
A (kT1 )は複数値をとり、図1において複数値をと
る信号は太線で示している。
[0052] inputted to the A / D converted band pass digital signal x (kT 1) (T 1 = 1 / f s1) bandpass bandlimited sampling frequency reduction device 101. This band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 10
1, the center frequency is f 0 or f IF , the pass band width is almost the same as or slightly wider than the reception signal bandwidth B, and −0.
5 <f / f s1 <0 has no passband, and the impulse response is a complex coefficient bandpass digital filter 5 having a complex number,
The decimator 6 is connected in series. In the complex coefficient bandpass digital filter 5, the input signal x
(KT 1 ) is converted into an analytic signal x A (kT 1 ). x
A (kT 1 ) has a plurality of values, and a signal having a plurality of values is shown by a thick line in FIG.

【0053】それから、デシメータ6でサンプリング周
波数fs1を fs3=fs1/D に低減する。これは複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ5の出力信号xA (kT1 )を(D−1)個おきにと
る操作である。なお、fs3はxA (kT1 )の帯域幅B
と同程度もしくはそれよりやや大きい値であり、Dは2
以上の適切な整数である。
Then, the decimator 6 reduces the sampling frequency f s1 to f s3 = f s1 / D. This is an operation of taking the output signal x A (kT 1 ) of the complex coefficient band pass digital filter 5 every (D−1). Note that f s3 is the bandwidth B of x A (kT 1 ).
Is about the same as or slightly larger, and D is 2
The above is an appropriate integer.

【0054】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5は
その通過域を受信信号の帯域幅と同程度とすることによ
って信号帯域外の量子化雑音及びA/D変換時に生じた
直流成分を抑圧する。そして、複素係数帯域通過ディジ
タルフィルタ5内部では、信号とフィルタ係数との積和
演算が行われ、これによりディジタルフィルタ内部の信
号語長はフィルタ係数語長の分長くなる。これは、ディ
ジタルフィルタ5の出力でそれより短いある語長に丸め
るのが普通である。その際、複素係数帯域通過ディジタ
ルフィルタ5の出力信号xA (kT1 )の語長は、ディ
ジタルフィルタ5の入力信号x(kT1 )の語長よりサ
ンプリング周波数を低減した分は長くてもb3 ビットに
する。なお、丸め雑音の影響を小さくするために余裕を
持たせる場合は、更に数ビット大きくする。このように
しないと、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5によ
る量子化雑音低減効果は現れない。逆に、このような操
作を行うことによってサンプリング周波数を低減しても
エイリアシングによる折り返し雑音は発生せず、従って
ディジタル信号における振幅の分解能を維持できるた
め、高精度な直交性を持ち、信号対量子化雑音電力比の
大きいI成分とQ成分を得ることができる。
The complex coefficient band-pass digital filter 5 suppresses the quantization noise outside the signal band and the DC component generated at the time of A / D conversion by setting the pass band to the same level as the bandwidth of the received signal. Then, in the complex coefficient bandpass digital filter 5, a product-sum operation of the signal and the filter coefficient is performed, whereby the signal word length inside the digital filter becomes longer by the filter coefficient word length. This is usually rounded to some word length at the output of the digital filter 5 which is shorter than that. At this time, the word length of the output signal x A (kT 1 ) of the complex coefficient band-pass digital filter 5 is b at least as long as the sampling frequency is reduced from the word length of the input signal x (kT 1 ) of the digital filter 5. Set to 3 bits. If a margin is provided to reduce the effect of rounding noise, it is increased by several bits. If this is not done, the quantization noise reduction effect of the complex coefficient bandpass digital filter 5 does not appear. On the contrary, even if the sampling frequency is reduced by performing such an operation, aliasing noise due to aliasing does not occur, and therefore, the resolution of the amplitude in the digital signal can be maintained, so that there is a highly accurate orthogonality and the signal-quantum It is possible to obtain the I component and the Q component having a large noise power ratio.

【0055】図2は、サンプリング周波数低減による複
素係数帯域通過ディジタルフィルタ5の出力信号x
A (kT1 )とデシメータ6の出力信号xC (nT3
(T3 =1/fs3)のスペクトルの関係を示したもので
ある。なお、図2は、サンプリング周波数を1/4に低
減する例である(D=4)。ここでは、IF周波数とx
A(kT1 )の中心周波数f0 は一致しているものと仮
定する。複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5の出力
信号xA (kT1 )のスペクトルは実線で描いており、
破線と一点鎖線はサンプリング周波数を1/4に低減す
ることによって生じる折り返しによるxC (nT3 )の
スペクトルであり、このうち必要なのはベースバンドに
ある一点鎖線のスペクトルである。
FIG. 2 shows the output signal x of the complex coefficient bandpass digital filter 5 by reducing the sampling frequency.
A (kT 1 ) and output signal x C (nT 3 ) of the decimator 6
Shows the relationship between the spectrum of (T 3 = 1 / f s3 ). Note that FIG. 2 is an example in which the sampling frequency is reduced to 1/4 (D = 4). Where IF frequency and x
The center frequencies f 0 of A (kT 1 ) are assumed to match. The spectrum of the output signal x A (kT 1 ) of the complex coefficient bandpass digital filter 5 is drawn by a solid line,
The broken line and the alternate long and short dash line are the spectrum of x C (nT 3 ) due to the folding caused by reducing the sampling frequency to ¼, and among these, the one of the alternate long and short dash line in the base band is necessary.

【0056】IF周波数fIFがある整数Kに対して (K−0.5)fs3<fIF<(K+0.5)fs3 の範囲にあるとき、xA (kT1 )のfIFの周波数成分
はデシメーションよってベースバンドではfb に移動す
る。
[0056] When in the range of IF frequencies f (K-0.5) for integer K which is IF f s3 <f IF <( K + 0.5) f s3, x A of f IF of (kT 1) The frequency component moves to f b in the baseband due to decimation.

【0057】 fb =fIF−Kfs3 …(14) となる。式(14)のfb は0になるとは限らない。そ
こで、乗算器7によってxC (nT3 )に複素正弦波信
号exp[−j2πnfb /fs3]を乗じることによっ
てfb の周波数成分を0に移動させる。この乗算器7の
出力信号y(nT3 )の実部が所望のI成分I(n
3 )、虚部がQ成分Q(nT3 )となる。
F b = f IF −Kf s3 (14) F b in the equation (14) does not always become 0. Therefore, the frequency component of f b is moved to 0 by multiplying x C (nT 3 ) by the complex sine wave signal exp [−j2πnf b / f s3 ] by the multiplier 7. The real part of the output signal y (nT 3 ) of the multiplier 7 is the desired I component I (n
T 3 ) and the imaginary part is the Q component Q (nT 3 ).

【0058】以上のように、ディジタル直交検波処理に
オーバサンプリング技術を導入することによって、所望
のI成分・Q成分の信号語長より低い量子化ビット数で
A/D変換を行う。すなわち、多量子化ビット数のA/
D変換器を用いることなしに、高精度な直交性を持ち、
信号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とが得
られるディジタル直交検波装置を実現できる。
As described above, by introducing the oversampling technique into the digital quadrature detection processing, the A / D conversion is performed with the quantization bit number lower than the desired I component / Q component signal word length. That is, A / of the multi-quantization bit number
It has high-precision orthogonality without using a D converter,
It is possible to realize a digital quadrature detection device that can obtain an I component and a Q component having a large signal-to-quantization noise power ratio.

【0059】実施例2.図3は、請求項2、請求項5及
び請求項6記載の発明に係るディジタル直交検波装置の
構成を示すブロック図である。なお、図1と同一構成部
分には同一符号を付して説明を省略する。
Example 2. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a digital quadrature detection device according to the invention described in claims 2, 5, and 6. It should be noted that the same components as those in FIG.

【0060】102は低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置であり、103は帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減装置であり、低域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減装置102は、低域通過
ディジタルフィルタ11とデシメータ12とにより構成
されており、帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置103は、複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13とデシメータ14とにより構成されている。この
ように、低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
装置102と帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置103とを直列に接続する目的は、オーバサン
プリングされた帯域通過信号を解析信号に変換する複素
係数帯域通過ディジタルフィルタ13での信号処理演算
量低減並びにハードウェアの簡素化を図るためである。
Reference numeral 102 is a low-pass type band limiting / sampling frequency reducing device, 103 is a band-pass type band limiting / sampling frequency reducing device, and low-pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 is a low-pass type. The bandpass digital filter 11 and the decimator 12 are included, and the bandpass band limiting / sampling frequency reduction device 103 is composed of a complex coefficient bandpass digital filter 13 and a decimator 14. As described above, the purpose of connecting the low-pass band limiting / sampling frequency reducing device 102 and the band-pass band limiting / sampling frequency reducing device 103 in series is to convert an oversampled band-pass signal into an analytic signal. This is to reduce the amount of signal processing calculation in the complex coefficient bandpass digital filter 13 and to simplify the hardware.

【0061】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0062】搬送波周波数fc 、帯域幅Bの受信RF信
号r(t)をIF信号x(t)に変換する仮定は上述実
施例1と同様であるので説明を省略する。
The assumption that the received RF signal r (t) having the carrier frequency f c and the bandwidth B is converted into the IF signal x (t) is the same as that in the first embodiment, and therefore its explanation is omitted.

【0063】(x)tはサンプラ3でサンプリング周波
数fs1でサンプリングされる。fs1はオーバサンプリン
グするためにIF周波数の少なくとも8倍以上でかつ
(x)tの帯域幅の8倍以上にとる。
(X) t is sampled by the sampler 3 at the sampling frequency f s1 . f s1 is at least 8 times the IF frequency and 8 times the bandwidth of (x) t for oversampling.

【0064】A/D変換器4でサンプラ3でサンプリン
グされた信号をディジタル信号に変換する。直線量子化
を行う多ビットのA/D変換器を用いた場合、A/D変
換器4における量子化ビット数b1 は、所望のI成分・
Q成分のビット数をb3 (>b1 )、サンプリング周波
数fs3とするとき、b3 −log4 (fs1/fs3)以上
の最小の整数値が目安となる。逆に、A/D変換器4に
おける量子化ビット数b1 と所望のI成分・Q成分のビ
ット数b3 からfs1を決めてもよい。ただし、このb3
は丸め雑音の影響を小さくするために余裕をもとせた値
ではない。余裕をもたせる場合には、c=1〜4程度と
して、I成分・Q成分の語長は(b3 +c)ビット、A
/D変換器4における量子化ビット数は上述同様にb1
とする。fs1とfs3、及び後述するデシメータ12の出
力におけるサンプリング周波数fs2の選択において、f
s1/fs2とfs2/fs3の値は回路の簡単化のため、なる
べく2以上の整数値になることが望ましい。以下、これ
らの比は整数であるものとして説明する。
The A / D converter 4 converts the signal sampled by the sampler 3 into a digital signal. When a multi-bit A / D converter that performs linear quantization is used, the number of quantization bits b 1 in the A / D converter 4 is the desired I component
The number of bits of the Q component b 3 (> b 1), when the sampling frequency f s3, the integer value of b 3 -log 4 (f s1 / f s3) or the minimum is a measure. Conversely, the A / D converter 4 quantization bits b 1 to the bit number b 3 of the desired I component · Q component in may be determined f s1. However, this b 3
Is not a value with a margin in order to reduce the effect of rounding noise. When a margin is provided, c = 1 to 4 and the word lengths of the I and Q components are (b 3 + c) bits, A
The number of quantization bits in the / D converter 4 is b 1 as described above.
And f s1 and f s3 , and in selecting the sampling frequency f s2 at the output of the decimator 12 described later, f
It is desirable that the values of s1 / f s2 and f s2 / f s3 be integer values of 2 or more for simplification of the circuit. Hereinafter, these ratios will be described as being integers.

【0065】2次ΔΣ変調・1ビット量子化器を用いる
A/D変換器の場合、サンプラ3におけるサンプリング
周波数fs1は所望のI成分・Q成分のビット数b3 とサ
ンプリング周波数fs3から決める。その目安は上記の式
(13)で求められる。A/D変換器はここで励磁した
もの以外も使用できることはもちろんである。
In the case of the A / D converter using the secondary ΔΣ modulation / 1-bit quantizer, the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is determined from the desired bit number b 3 of the I component / Q component and the sampling frequency f s3. . The standard is calculated by the above equation (13). As a matter of course, the A / D converter other than the one excited here can be used.

【0066】オーバサンプリングされた帯域通過信号を
解析信号に変換する複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13での信号処理演算量低減並びにハードウェアの簡
素化を図るために、A/D変換器4の出力信号x(kT
1 )(T1 =1/fs1)を低域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置102で一旦サンプリング周波数
s2(=fs1/D1 )に低減する。なお、D1 は2以上
の整数である。これからは、D1 のようなサンプリング
周波数の低減度をデシメータ比と呼ぶことにする。デシ
メータ比は1より大きい値である。
In order to reduce the amount of signal processing calculation in the complex coefficient bandpass digital filter 13 for converting the oversampled bandpass signal into an analytic signal and to simplify the hardware, the output signal of the A / D converter 4 x (kT
1 ) (T 1 = 1 / f s1 ) is once reduced to the sampling frequency f s2 (= f s1 / D 1 ) by the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102. D 1 is an integer of 2 or more. Hereinafter, the degree of reduction of the sampling frequency such as D 1 will be referred to as a decimator ratio. The decimator ratio is a value greater than 1.

【0067】低域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置102では、低域通過ディジタルフィルタ11
とデシメータ12とを直列に接続してあり、量子化雑音
によるエイリアシングを防ぐために、低域通過ディジタ
ルフィルタ11によって低域通過型の帯域制限を行い、
デシメータ12でサンプリング周波数fs2に低減する。
これは低域通過ディジタルフィルタ11の出力信号を
(D1 −1)個おきにとる操作である。なお、 fs2>2f0 +B とする必要がある。
In the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102, the low pass digital filter 11 is used.
And a decimator 12 are connected in series, and in order to prevent aliasing due to quantization noise, low-pass band limiting is performed by the low-pass digital filter 11.
The decimator 12 reduces the sampling frequency to f s2 .
This is an operation for taking every (D 1 -1) output signals of the low-pass digital filter 11. Note that it is necessary to satisfy f s2 > 2f 0 + B.

【0068】低域通過ディジタルフィルタ11のカット
オフ周波数fs1/2D1 以下とする。また、低域通過デ
ィジタルフィルタ11の係数は実数である。なお、サン
プリング周波数fs1に対する遅延演算子をz1、サンプ
リング周波数fs2に対する遅延演算子をz2と表すこと
にする。
The cut-off frequency f s1 / 2D 1 of the low-pass digital filter 11 is set to be equal to or lower than. The coefficient of the low-pass digital filter 11 is a real number. The delay operator for the sampling frequency f s1 will be denoted as z1 and the delay operator for the sampling frequency f s2 will be denoted as z2.

【0069】低域通過ディジタルフィルタ11内部で
は、信号とフィルタ係数との積和演算が行われ、これに
よりディジタルフィルタ内部の信号語長はフィルタ係数
語長の分長くなる。これは、ディジタルフィルタ11の
出力でそれより短いある語長に丸めるのが普通である。
その際、低域通過ディジタルフィルタ11の出力信号の
語長(b2 ビット)は、ディジタルフィルタ11の入力
信号の語長(b1 ビット)よりサンプリング周波数を低
減した分は長くする。すなわち、 b2 ≧b1 +log4 1 としてビットレートを下げることはしない。このように
することによって、サンプリング周波数を低減してもデ
ィジタル信号振幅の分解能を維持できる。
Inside the low-pass digital filter 11, a product-sum operation of the signal and the filter coefficient is performed, whereby the signal word length inside the digital filter becomes longer by the filter coefficient word length. This is usually rounded to a certain word length at the output of the digital filter 11.
At this time, the word length (b 2 bits) of the output signal of the low-pass digital filter 11 is made longer than the word length (b 1 bit) of the input signal of the digital filter 11 by the amount obtained by reducing the sampling frequency. That is, the bit rate is not lowered by setting b 2 ≧ b 1 + log 4 D 1 . By doing so, the resolution of the digital signal amplitude can be maintained even if the sampling frequency is reduced.

【0070】そして、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置102の出力信号x2 (mT2 )を、
2 (mT2 )の0<f/fs2<0.5の帯域だけを通
過させて解析信号に変換し、サンプリング周波数をおよ
そ信号帯域Bと同程度に低くする帯域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減装置103に入力する。
Then, the output signal x 2 (mT 2 ) of the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102 is
x 2 (mT 2 ) A band-pass type band limiter that passes only the band of 0 <f / f s2 <0.5, converts it into an analytic signal, and lowers the sampling frequency to the same level as the signal band B.
Input to the sampling frequency reduction device 103.

【0071】図3における帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置103は中心周波数f0 またはf
IFで、通過域幅が信号帯域幅Bと同程度かつ−0.5<
f/fs2<0には通過域を持たない複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ13とデシメータが直列に接続されて
いる。
The band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 in FIG. 3 has a center frequency f 0 or f
At IF , the passband width is about the same as the signal bandwidth B and -0.5 <
For f / f s2 <0, a complex coefficient band pass digital filter 13 having no pass band and a decimator are connected in series.

【0072】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
において、その入力信号x2 (mT2 )は解析信号xA2
(mT2 )に変換される。xA2(mT2 )は複数値をと
り、図3において複数値をとる信号は太線で示してい
る。
Complex coefficient band pass digital filter 13
, The input signal x 2 (mT 2 ) is the analytic signal x A2
Converted to (mT 2 ). x A2 (mT 2 ) has a plurality of values, and a signal having a plurality of values is indicated by a thick line in FIG.

【0073】それから、デシメータ14でサンプリング
周波数fs2を fs3=fs2/D2 に低減する。これは複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13の出力信号xA2(mT2 )のサンプルを(D2
1)個おきにとる操作である。なお、fs3はxA2(mT
2 )の帯域幅Bと同程度の値であり、D2 は2以上の適
切な整数である。
Then, the decimator 14 reduces the sampling frequency f s2 to f s3 = f s2 / D 2 . This is a sample of the output signal x A2 (mT 2 ) of the complex coefficient band pass digital filter 13 (D 2
1) It is an operation to take every other piece. Note that f s3 is x A2 (mT
2 ) The bandwidth B is approximately the same value, and D 2 is an appropriate integer of 2 or more.

【0074】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
の通過域をIF信号の帯域幅と同程度とすることによっ
て信号帯域外の量子化雑音及びA/D変換時に生じる直
流オフセット成分を抑圧する。そして、複素係数帯域通
過ディジタルフィルタ13の出力信号xC3(nT3 )の
語長は、低域通過ディジタルフィルタ11の場合と同様
に、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13の入力信
号x2 (mT2 )の語長よりサンプリング周波数を低減
した分は長くする。すなわち、 b3 ≧b2 +log4 1 としてビットレートを下げることはしない。このように
することによって、サンプリング周波数を低減してもデ
ィジタル信号振幅の分解能を維持できる。なお、丸め雑
音の影響を小さくするために余裕を持たせる場合は、更
に数ビット大きくする。
Complex coefficient band pass digital filter 13
By setting the pass band of the same as the bandwidth of the IF signal, the quantization noise outside the signal band and the DC offset component generated during A / D conversion are suppressed. Then, the word length of the output signal x C3 (nT 3 ) of the complex coefficient band pass digital filter 13 is the same as the case of the low pass digital filter 11, and the input signal x 2 (mT 2 of the complex coefficient band pass digital filter 13 is ) The sampling frequency is made smaller than the word length to make it longer. That is, the bit rate is not lowered by setting b 3 ≧ b 2 + log 4 D 1 . By doing so, the resolution of the digital signal amplitude can be maintained even if the sampling frequency is reduced. If a margin is provided to reduce the effect of rounding noise, it is increased by several bits.

【0075】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
の出力信号xA2(mT2 )と帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減装置103の出力信号xC3(n
3 )のスペクトルの関係は、上述実施例における複素
係数帯域通過ディジタルフィルタ13の出力信号x
A (kT1 )とデシメータ6の出力信号xC (nT3
の関係と同じである。
Complex coefficient band pass digital filter 13
Output signal x A2 (mT 2 ) and the output signal x C3 (n of the band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 103
The relationship of the spectrum of T 3 ) is the output signal x of the complex coefficient band pass digital filter 13 in the above-mentioned embodiment.
A (kT 1 ) and output signal x C (nT 3 ) of the decimator 6
Is the same as the relationship.

【0076】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5の
出力信号xA2(mT2 )のfIFの周波数成分はデシメー
ション後のベースバンドではfb に移動する。このfb
は0になるとは限らない。そこで、乗算器7によってx
C3(nT3 )に複素正弦波信号exp[−j2πnfb
/fs3]を乗じることによってfb の周波数成分を0に
移動させる。この乗算器7の出力信号y(nT3 )の実
部が所望のI成分I(nT3 )、虚部がQ成分Q(nT
3 )となる。
The frequency component of f IF of the output signal x A2 (mT 2 ) of the complex coefficient band pass digital filter 5 moves to f b in the base band after decimation. This f b
Does not always become 0. Therefore, the multiplier 7
A complex sine wave signal exp [-j2πnf b is added to C3 (nT 3 ).
The frequency component of f b is moved to 0 by multiplying / f s3 ]. The real part of the output signal y (nT 3 ) of the multiplier 7 is the desired I component I (nT 3 ), and the imaginary part is the Q component Q (nT 3 ).
3 )

【0077】以上のように、ディジタル直交検波処理に
オーバサンプリング技術を導入することによって、所望
のI成分・Q成分の信号語長より低い量子化ビット数で
A/D変換を行う。すなわち、多量子化ビット数のA/
D変換器を用いることなしに、高精度な直交性を持ち、
信号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とが得
られるディジタル直交検波装置を実現できる。更に、低
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置102
を設けたことによって、複素係数帯域通過ディジタルフ
ィルタ13の入力において予めサンプリング周波数をあ
る程度下げることができる。従って、複素係数帯域通過
ディジタルフィルタ13のの特性の制約は従来例よりも
緩くなる。すなわち、狭遷移帯域幅のフィルタである必
要がない。従って、複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13の次数が減り、ハードウェア量を低減できる。そ
の結果、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13にお
けるフィルタリングに要する信号処理演算量も低減でき
る。帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置
103におけるフィルタリング処理が複素数を扱うのに
対して、低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
装置102におけるフィルタリング処理は実数値の信号
処理なので、低域通過型、帯域通過型の2つの帯域制限
・サンプリング周波数低減手段を合わせても実施例1の
場合より演算量は少なくてすむという利点がある。
As described above, by introducing the oversampling technique into the digital quadrature detection processing, the A / D conversion is performed with a quantization bit number lower than the desired I component / Q component signal word length. That is, A / of the multi-quantization bit number
It has high-precision orthogonality without using a D converter,
It is possible to realize a digital quadrature detection device that can obtain an I component and a Q component having a large signal-to-quantization noise power ratio. Furthermore, a low-pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102
By providing, the sampling frequency can be lowered to some extent in advance at the input of the complex coefficient bandpass digital filter 13. Therefore, the constraint on the characteristic of the complex coefficient bandpass digital filter 13 is looser than that of the conventional example. That is, it does not have to be a narrow transition bandwidth filter. Therefore, the order of the complex coefficient bandpass digital filter 13 is reduced, and the amount of hardware can be reduced. As a result, the amount of signal processing calculation required for filtering in the complex coefficient bandpass digital filter 13 can be reduced. The filtering process in the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 handles complex numbers, whereas the filtering process in the low pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 is a real-valued signal process. Even if two band pass type band limiting / sampling frequency reducing means are combined, there is an advantage that the amount of calculation is smaller than in the case of the first embodiment.

【0078】実施例3.図4は、請求項3記載の発明に
係るディジタル直交検波装置の構成を示すブロック図で
ある。なお、図1と同一構成部分には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例においては、IF周波数fIF
とサンプラ3におけるサンプリング周波数fs1を適切に
選ぶことによって、帯域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減装置101の出力信号xC (nT3 )に複素
正弦波信号exp[−j2πnfb /fs3]を乗じる乗
算器7を省略している。
Example 3. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a digital quadrature detection device according to the invention of claim 3. It should be noted that the same components as those in FIG. In this embodiment, the IF frequency f IF
By appropriately selecting the sampling frequency f s1 in the sampler 3 and the sampler 3, the complex sine wave signal exp [−j2πnf b / f s3 ] is added to the output signal x C (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101. The multiplier 7 for multiplication is omitted.

【0079】図2に示すように、帯域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減装置101の帯域通過ディジタ
ルフィルタ5の出力信号xA (kT1 )をサンプリング
周波数fs3(=fs1/D)に低減させると、折り返しの
スペクトルが生じる。xA (kT1 )のfIFの周波数成
分はデシメーションによって移動するが、そのうちベー
スバンド −fs3/2≦f≦fs3/2 に存在するfb が0であれば、図1における帯域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減装置101に続く乗
算器7でxC (nT3 )と複素正弦波信号exp[−j
2πnfb /fs3]との乗算は必要なくなる。この場
合、図4に示す帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減装置101の出力信号xA (nT3 )の実数部が
所望のI成分I(nT3 )、虚部がQ成分Q(nT3
となる。なお、太線は複素信号を示す。
As shown in FIG. 2, band pass type band limiting
When the output signal x A (kT 1 ) of the bandpass digital filter 5 of the sampling frequency reduction device 101 is reduced to the sampling frequency f s3 (= f s1 / D), a folded spectrum is generated. The frequency component of f IF of x A (kT 1 ) moves by decimation, but if f b existing in the base band −f s3 / 2 ≦ f ≦ f s3 / 2 is 0, the band pass in FIG. In the multiplier 7 following the band limiting / sampling frequency reducing device 101, x C (nT 3 ) and the complex sine wave signal exp [-j
2πnf b / f s3 ] is no longer necessary. In this case, the real part of the output signal x A (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 101 shown in FIG. 4 is the desired I component I (nT 3 ), and the imaginary part is the Q component Q (nT 3). )
Becomes The thick line indicates a complex signal.

【0080】次に、図2における周波数fb が0となる
ための条件を求める。
Next, the condition for the frequency f b in FIG. 2 to become 0 is determined.

【0081】周波数fb が0となるためには、式(1
4)よりIF周波数fIFが帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置101の出力信号xC (nT3
のサンプリング周波数fs3の整数倍であればよい。更
に、帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置
101におけるデシメーション比が整数であるとしてい
るので、サンプラ3におけるサンプリング周波数fs1
帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置10
1出力におけるサンプリング周波数fs3の2以上の整数
倍であればよい。
In order that the frequency f b becomes 0, the equation (1
From 4), the IF frequency f IF is the output signal x C (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101.
It suffices if it is an integral multiple of the sampling frequency f s3 of. Further, since the decimation ratio in the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 is an integer, the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 10.
It may be an integral multiple of 2 or more of the sampling frequency f s3 in one output.

【0082】すなわち、図1における乗算器と複素正弦
波信号exp[−j2πnfb /fs3]との乗算が不要
となる条件は、 (1)IF周波数fIFが、所望のI成分、Q成分のサン
プリング周波数fs3の1以上の整数倍であること。
That is, the condition that multiplication by the multiplier in FIG. 1 and the complex sine wave signal exp [-j2πnf b / f s3 ] is unnecessary is as follows: (1) IF frequency f IF is the desired I component, Q component Must be an integer multiple of 1 or more of the sampling frequency f s3 of.

【0083】(2)サンプラ3におけるサンプリング周
波数fs1が所望のI成分、Q成分のサンプリング周波数
s3の2以上の整数倍であり、IF信号の中心周波数f
0 、帯域幅をBとするときにfs1>2f0 +B以上であ
ることである。
(2) The sampling frequency f s1 in the sampler 3 is an integer multiple of 2 or more of the desired I component and Q component sampling frequencies f s3 , and the center frequency f of the IF signal is
0 , where f s1 > 2f 0 + B when the bandwidth is B.

【0084】このように、IF周波数fIFとサンプラ3
におけるサンプリング周波数fs1とを選択すれば、受信
信号と複素正弦波信号との乗算を行う乗算器が必要なく
なり、回路規模を縮小することができ、小型化に有利と
なる。
Thus, the IF frequency f IF and the sampler 3
If the sampling frequency f s1 in 1 is selected, a multiplier for multiplying the received signal by the complex sine wave signal is not required, and the circuit scale can be reduced, which is advantageous for downsizing.

【0085】実施例4.図5は、請求項4記載の発明に
係るディジタル直交検波装置の構成を示すブロック図で
ある。なお、図3と同一構成部分には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例においては、帯域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減装置103の出力信号x
C (nT3 )に複素正弦波信号exp[−j2πnfb
/fs3]を乗じる乗算器7を省略している。
Example 4. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a digital quadrature detection device according to the invention of claim 4. The same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the present embodiment, the output signal x of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 x
The complex sine wave signal exp [-j2πnf b is added to C (nT 3 ).
The multiplier 7 for multiplying / f s3 ] is omitted.

【0086】IF信号x(t)の中心周波数f0 、サン
プラ3におけるサンプリング周波数fs1、低域通過型帯
域制限・サンプリング周波数低減装置102によって低
減された後のサンプリング周波数fs2を適切に選ぶこと
によって、乗算器7を省略することができる。
Appropriately select the center frequency f 0 of the IF signal x (t), the sampling frequency f s1 in the sampler 3, and the sampling frequency f s2 after being reduced by the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102. Thus, the multiplier 7 can be omitted.

【0087】図2に示すように、帯域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減装置103の複素係数帯域通過
ディジタルフィルタ13の出力信号xA2(mT2 )のサ
ンプリング周波数fs3(=fs2/D2 )に低減させる
と、折り返しのスペクトルが生じる。xA2(mT2 )の
IFの周波数成分はデシメーションによって移動する
が、そのうちベースバンド −fs3/2≦f≦fs3/2 に存在するfb が0であれば、図3における帯域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減装置103に続く乗
算器7でxC3(nT3 )と複素正弦波信号exp[−j
2πnfb /fs3]との乗算は必要なくなる。この場
合、図5に示す帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減装置103の出力信号xC3(nT3 )の実部が所
望のI成分I(nT3 )、虚部がQ成分Q(nT3 )と
なる。なお、太線は複素信号を示す。
As shown in FIG. 2, band pass type band limiting
When the output signal x A2 (mT 2 ) of the complex coefficient band pass digital filter 13 of the sampling frequency reduction device 103 is reduced to the sampling frequency f s3 (= f s2 / D 2 ), a folded spectrum is generated. The frequency component of f IF of x A2 (mT 2 ) moves by decimation, but if f b existing in the base band −f s3 / 2 ≦ f ≦ f s3 / 2 is 0, the band pass in FIG. In the multiplier 7 following the type band limiting / sampling frequency reducing device 103, x C3 (nT 3 ) and the complex sine wave signal exp [-j
2πnf b / f s3 ] is no longer necessary. In this case, the real part of the output signal x C3 (nT 3 ) of the bandpass band limiting / sampling frequency reducing device 103 shown in FIG. 5 is the desired I component I (nT 3 ), and the imaginary part is the Q component Q (nT 3). ). The thick line indicates a complex signal.

【0088】次に、図2における周波数fb が0となる
ための条件を求める。
Next, the condition for the frequency f b in FIG. 2 to become 0 is determined.

【0089】周波数fb が0となるためには、式(1
4)よりIF周波数fIFが帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置103の出力信号xC3(nT3
のサンプリング周波数fs3の1以上の整数倍であればよ
い。更に、低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減装置102及び帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減装置103におけるデシメーション比が整数で
あるとしているので、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置102の出力におけるサンプリング周
波数fs2が帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減装置103の出力におけるサンプリング周波数fs3
2以上の整数倍、かつサンプラ3におけるサンプリング
周波数fs1が低域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置102の出力におけるサンプリング周波数fs2
の2以上の整数倍であればよい。
In order that the frequency f b becomes 0, the equation (1
From 4), the IF frequency f IF is the output signal x C3 (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103.
The sampling frequency f s3 may be an integer multiple of 1 or more. Further, since the decimation ratio in the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102 and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 is an integer, the low pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 has a decimation ratio. The sampling frequency f s2 at the output is an integer multiple of 2 or more of the sampling frequency f s3 at the output of the band pass band limiting / sampling frequency reducing device 103, and the sampling frequency f s1 at the sampler 3 is the low pass band limiting / sampling frequency. The sampling frequency f s2 at the output of the reduction device 102
2 may be an integer multiple of 2 or more.

【0090】すなわち、図3の乗算器において帯域通過
型帯域制限・サンプリング周波数低減装置103の出力
信号xC3(nT3 )と複素正弦波信号exp[−j2π
nfb /fs3]との乗算が不要となる条件は、 (1)IF周波数fIFが、所望のI成分、Q成分のサン
プリング周波数fs3の3以上の整数倍であること。
That is, in the multiplier of FIG. 3, the output signal x C3 (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 and the complex sine wave signal exp [-j2π].
nf b / f s3 ] is not necessary. (1) The IF frequency f IF is an integer multiple of 3 or more of the desired I component and Q component sampling frequencies f s3 .

【0091】(2)サンプラ3におけるサンプリング周
波数fs1が所望のI成分、Q成分のサンプリング周波数
s3の素数でない整数倍であり、IF信号の中心周波数
0 、帯域幅をBとするときにfs1>2f0 +Bである
ことである。
(2) When the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is an integer multiple which is not a prime number of the desired I component and Q component sampling frequency f s3 , and the center frequency f 0 of the IF signal and the bandwidth are B That is, f s1 > 2f 0 + B.

【0092】このように、IF周波数fIFとサンプラ3
におけるサンプリング周波数fs1とを選択すれば、受信
信号と複素正弦波信号との乗算を行う乗算器が必要なく
なり、より高速に信号処理をすることができる。また、
受信信号と複素正弦波信号との乗算手段と、複素正弦波
信号発生手段あるいは複素正弦波信号値を記憶する手段
が必要なくなるため、回路規模を縮小することができ、
小型化に有利となる。
Thus, the IF frequency f IF and the sampler 3
If the sampling frequency f s1 in is selected, the multiplier for multiplying the received signal by the complex sine wave signal is not required, and the signal processing can be performed at higher speed. Also,
Since the means for multiplying the received signal by the complex sine wave signal and the means for storing the complex sine wave signal generation means or the means for storing the complex sine wave signal value are unnecessary, the circuit scale can be reduced.
It is advantageous for downsizing.

【0093】実施例5.図6は、請求項5記載の発明に
係る帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置
101、103の構成を示すブロック図である。
Example 5. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of band-pass type band limiting / sampling frequency reducing devices 101 and 103 according to the invention of claim 5.

【0094】帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置101は、複数の帯域通過ディジタルフィルタ
21〜2Lと、複数のデシメータ31〜3Lとを直列に
接続して構成されている。そして、帯域通過ディジタル
フィルタ21〜2Lの通過域の中心周波数は前段弟子メ
ータ出力信号のベースバンドにおける中心周波数とだい
たい同じであり、f>0のみに存在し、受信信号の帯域
幅Bと同程度の通過域幅を持つ。遷移帯域幅はフィルタ
により異なるが、図1のような単一の複素係数帯域通過
ディジタルフィルタとデシメータを用いる場合の複素係
数帯域通過ディジタルフィルタより広くできる。
The band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 is constituted by connecting a plurality of band pass digital filters 21 to 2L and a plurality of decimators 31 to 3L in series. The center frequency of the pass band of the band-pass digital filters 21 to 2L is almost the same as the center frequency of the base discriminator meter output signal in the base band, and exists only at f> 0, and is almost the same as the bandwidth B of the received signal. Has a pass band width of. Although the transition band width differs depending on the filter, it can be made wider than the single complex coefficient bandpass digital filter as shown in FIG. 1 and the complex coefficient bandpass digital filter using a decimator.

【0095】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ21
の係数は複素数であるので、その出力信号も複素数にな
る。従って、図6では複素係数帯域通過ディジタルフィ
ルタ21以降の信号の流れを示す矢印は太線で示す。
Complex coefficient band pass digital filter 21
Since the coefficient of is a complex number, its output signal is also a complex number. Therefore, in FIG. 6, the arrow indicating the signal flow after the complex coefficient band pass digital filter 21 is indicated by a thick line.

【0096】本実施例では、一度にサンプリング周波数
を1/Dにするのではなく、少しずつ帯域制限とサンプ
リング周波数低減を行う動作をL回繰り返すことによっ
てサンプリング周波数を1/Dにするものである。な
お、Dは整数である。サンプリング周波数を1/Dにす
る場合、 D=D1 ・D2 ・…・DL のようにL個の2以上の整数の積に分解できるとき、ま
ずサンプリング周波数fs1をその1/D1 であるfs12
にし、次にサンプリング周波数fs12 をその1/D2
あるfs13 にするというように順次にL回繰り返す。な
お、Lは適切な整数である。また、本実施例における整
数D1 、D2 、…は上述実施例2、4におけるデシメー
ション比D1 、D2 とは異なる値である。
In this embodiment, the sampling frequency is not set to 1 / D at one time, but the sampling frequency is set to 1 / D by repeating the operation of band limiting and sampling frequency reduction little by little. . In addition, D is an integer. If the sampling frequency to 1 / D, D = D 1 · D 2 · ... · D when can be decomposed into a product of the L 2 or greater as L, first the sampling frequency f s1 Part 1 / D 1 Is f s12
Then, the sampling frequency f s12 is set to f s13 , which is 1 / D 2 of the sampling frequency, and the sampling frequency f s12 is sequentially repeated L times. Note that L is an appropriate integer. Further, the integers D 1 , D 2 , ... In this embodiment are values different from the decimation ratios D 1 , D 2 in the above-mentioned embodiments 2 , 4.

【0097】各複素係数帯域通過ディジタルフィルタ2
1〜2Lの出力信号の語長は実部・虚部ともにそれらの
フィルタの入力信号の語長よりサンプリング周波数を低
減する分長くする。図6では、 b11≧b1 +log4 1 、b12≧b11+log
4 2 、…として、ビットレートを下げることはしな
い。
Each complex coefficient band pass digital filter 2
The word lengths of the output signals of 1 to 2 L are made longer than the word lengths of the input signals of the filters in both the real part and the imaginary part by reducing the sampling frequency. In FIG. 6, b 11 ≧ b 1 + log 4 D 1 , b 12 ≧ b 11 + log
The bit rate is not reduced as 4 D 2 , ....

【0098】このような複素係数帯域通過ディジタルフ
ィルタとデシメータとを複数組み直列接続する構成で
は、デシメーション比Dが大きい場合、各複素係数帯域
通過ディジタルフィルタに急峻なカットオフ特性が要求
されないため、フィルタ次数が低くてすみ、これにより
フィルタリングに要する演算量も図1及び図3に示す単
一の複素係数帯域通過ディジタルフィルタとデシメータ
を直列に接続する構成より少なくすることができること
がわかっている。
In such a configuration in which a plurality of complex coefficient bandpass digital filters and decimators are connected in series, when the decimation ratio D is large, each complex coefficient bandpass digital filter is not required to have a sharp cutoff characteristic. It has been found that the order is low, and thus the amount of calculation required for filtering can be made smaller than that in the configuration in which the single complex coefficient bandpass digital filter and the decimator shown in FIGS. 1 and 3 are connected in series.

【0099】また、第1ステージの複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ21の中心周波数を適切に選ぶことに
より、第2ステージ以降の複素係数帯域通過ディジタル
フィルタ22〜2Lの正規化中心周波数(入力信号のサ
ンプリング周波数で規格化した中心周波数)を0または
±0.5にでき、その結果、ディジタルフィルタ22〜
2Lは実数のみを持つフィルタとすることができ、更に
信号処理演算量を減すことが可能となる。
Further, by properly selecting the center frequency of the complex coefficient band pass digital filter 21 of the first stage, the normalized center frequency of the complex coefficient band pass digital filters 22 to 2L of the second stage and thereafter (sampling of the input signal The center frequency normalized by the frequency) can be 0 or ± 0.5, and as a result, the digital filter 22 ...
2L can be a filter having only real numbers, and the amount of signal processing calculation can be further reduced.

【0100】上述実施例においては、複数の帯域通過デ
ィジタルフィルタと、複数のデシメータとを直列に接続
してなる帯域制限・サンプリング周波数低減手段が帯域
通過特性を持つ場合について説明したが、これに限ら
ず、請求項6記載の発明に係る複数の低域通過ディジタ
ルフィルタと、複数のデシメータを直列に接続してなる
低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段が帯
域通過特性を持ってもよい。
In the above embodiments, the case where the band limiting / sampling frequency reducing means formed by connecting a plurality of band pass digital filters and a plurality of decimators in series has a band pass characteristic has been described, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means formed by connecting a plurality of low pass digital filters according to the present invention and a plurality of decimators in series may have band pass characteristics.

【0101】実施例6.図7は、請求項7及び請求項9
記載の発明に係る帯域制限・サンプリング周波数低減装
置101または103の構成を示すブロック図である。
低減装置101と103とは同一構成なので、低減装置
101についてのみ説明する。
Example 6. FIG. 7 shows claims 7 and 9.
It is a block diagram which shows the structure of the band limitation / sampling frequency reduction apparatus 101 or 103 which concerns on the invention of description.
Since the reduction devices 101 and 103 have the same configuration, only the reduction device 101 will be described.

【0102】帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置101は、入力信号x(k1 )をサンプル毎
に整数(D)本の通路71〜7Dに振り分けるスイッチ
70を有しており、D本の通路71〜7Dには、それぞ
れディジタルフィルタ81〜8Dが接続されている。そ
して、ディジタルフィルタ81〜8Dには、D個のディ
ジタルフィルタ81〜8Dの出力信号を加算する加算手
段としての加算器80が接続されている。なお、z3は
サンプリング周波数fs3に対する遅延演算子である。
The band-pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 has a switch 70 for allocating the input signal x (k T 1) to integer (D) paths 71 to 7D for each sample. Digital filters 81 to 8D are connected to the passages 71 to 7D, respectively. Further, the digital filters 81 to 8D are connected to an adder 80 as an adding means for adding the output signals of the D digital filters 81 to 8D. Incidentally, z3 is a delay operator for the sampling frequency f s3 .

【0103】スイッチ70は帯域制限・サンプリング周
波数低減装置101の入力信号x(kT1 )を1サンプ
ルづつ順にD本の各通路71〜7Dに振り分ける。通路
7Dに振り分けた後は再び通路71〜7Dの順にx(k
1 )を振り分ける。従って、通路71〜7Dを通る信
号のサンプリング周波数は帯域制限・サンプリング周波
数低減装置101の入力信号x(kT1 )の1/Dであ
る。つまり、fs1/D=fs3になっている。各ディジタ
ルフィルタ81〜8Dもサンプリング周波数fs3に対応
する速度で動作する。そのため、ここでは遅延演算子z
3と表現している。
The switch 70 distributes the input signal x (kT 1 ) of the band limiting / sampling frequency reducing device 101 to each of the D paths 71 to 7D one sample at a time. After allocating to the passage 7D, x (k
Allocate T 1 ). Therefore, the sampling frequency of the signal passing through the paths 71 to 7D is 1 / D of the input signal x (kT 1 ) of the band limiting / sampling frequency reducing device 101. That is, f s1 / D = f s3 . Each of the digital filters 81 to 8D also operates at a speed corresponding to the sampling frequency f s3 . Therefore, here the delay operator z
It is expressed as 3.

【0104】ディジタルフィルタ81に入力信号が入力
するタイミングは、ディジタルフィルタ82への信号入
力タイミングよりT1 だけ早い。ディジタルフィルタ8
2への信号入力タイミングも同様にディジタルフィルタ
83だけ早い。以下同様である。各ディジタルフィルタ
81〜8Dの出力において、それらの入力信号と同様、
隣り合う通路の信号はT1 づつタイミングがずれてお
り、加算器80でD個の信号を加えて出力するのにD・
1 (=T3 )だけ時間がかかる。よって、この加算器
出力で、帯域制限されたサンプリング周波数が低減され
た信号xC (nT3 )を得ることができる。
The input timing of the input signal to the digital filter 81 is earlier than the signal input timing to the digital filter 82 by T 1 . Digital filter 8
Similarly, the signal input timing to 2 is also advanced by the digital filter 83. The same applies hereinafter. At the output of each digital filter 81 to 8D, like the input signals,
The timings of the signals in the adjacent paths are shifted by T 1. Therefore, it is necessary to add D signals by the adder 80 and output them by D.
It takes time T 1 (= T 3 ). Therefore, the signal x C (nT 3 ) whose band-limited sampling frequency is reduced can be obtained from the output of this adder.

【0105】各ディジタルフィルタ81〜8Dの係数は
複素数であるため、それらの出力信号もまた複素数であ
る。従って、図7では各フィルタ81〜8D以降の信号
の流れを示す矢印は太線で描いてある。なお、各ディジ
タルフィルタ81〜8Dの出力信号の語長(b3 ビッ
ト)は実部・虚部ともにサンプリング周波数を低減する
分長くする。すなわち、 b3 ≧b1 +log4 D としてビットレートを下げることはしない。各ディジタ
ルフィルタ81〜8Dのインパルス応答p1 (n)、p
2 (n)、…、pD (n)は、図1における帯域制限・
サンプリング周波数低減装置101の複素係数帯域通過
ディジタルフィルタ5のインパルス応答g(k)より式
(15)のように計算できる。
Since the coefficients of the digital filters 81 to 8D are complex numbers, their output signals are also complex numbers. Therefore, in FIG. 7, the arrows indicating the signal flow after each of the filters 81 to 8D are drawn with thick lines. The word length (b 3 bits) of the output signal of each of the digital filters 81 to 8D is increased by reducing the sampling frequency in both the real part and the imaginary part. That is, the bit rate is not lowered by setting b 3 ≧ b 1 + log 4 D. Impulse response p 1 (n), p of each digital filter 81-8D
2 (n), ..., p D (n) are the band limits in FIG.
From the impulse response g (k) of the complex coefficient bandpass digital filter 5 of the sampling frequency reduction device 101, it can be calculated as shown in Expression (15).

【0106】 pi (n)=g(nD+i−1) (i=1、2、…、D) …(15) このような構造の利点は、各ディジタルフィルタ81〜
8Dをスイッチ70の入力信号x(kT1 )のサンプリ
ング間隔T1 ほど高速に動作させる必要がないため、結
局のところ、高いサンプリング周波数まで対応可能なこ
とである。
P i (n) = g (nD + i−1) (i = 1, 2, ..., D) (15) The advantage of such a structure is that each digital filter 81 to
Since it is not necessary to operate 8D as fast as the sampling interval T 1 of the input signal x (kT 1 ) of the switch 70, it is possible to support a high sampling frequency after all.

【0107】なお、上述実施例においては、帯域制限・
サンプリング周波数低減装置101が帯域通過特性を持
つ場合について説明したが、請求項8及び請求項10に
係る低域通過特性を持つ低域制限・サンプリング周波数
低減装置102についても同様な構成をとることができ
る。この場合、上記の複素係数帯域通過ディジタルフィ
ルタを実数の係数を持つ低域通過ディジタルフィルタに
置き換える。フィルタ出力信号は実数となる。
In the above embodiment, the band limitation
The case where the sampling frequency reduction device 101 has the band pass characteristic has been described, but the low band limiting / sampling frequency reduction device 102 having the low pass characteristic according to claims 8 and 10 may have the same configuration. it can. In this case, the complex coefficient band pass digital filter is replaced with a low pass digital filter having real number coefficients. The filter output signal is a real number.

【0108】実施例7.請求項11に係る発明の実施例
の説明を行う。
Example 7. An embodiment of the invention according to claim 11 will be described.

【0109】図3または図5に示すように、帯域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減手段103と低域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段102との
内部構成は同様の構成としていたが、これに限らず、帯
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段103
と低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段1
02との内部構成が異なっていてもよい。例えば、低域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段102を
図6と同様の構成とし、帯域通過型帯域制限・サンプリ
ング周波数低減手段103を図7と同様の構成をしても
よく、その逆でもよい。
As shown in FIG. 3 or 5, the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means 103 and the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means 102 have the same internal configuration. The band pass type band limiting / sampling frequency reducing means 103
And low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means 1
The internal structure may be different from that of 02. For example, the low-pass band limiting / sampling frequency reducing means 102 may have the same configuration as that in FIG. 6, and the band-passing band limiting / sampling frequency reducing means 103 may have the same configuration as in FIG. 7 and vice versa. Good.

【0110】実施例8.上述実施例においては、RF信
号をIF信号に変換するものとして説明したが、受信器
やA/D変換器で扱えるサンプリング周波数によって
は、直接RF信号をディジタル信号に変換して直交検波
処理を行うことも可能である。このようにした場合、信
号のIF周波数fIFを搬送波周波数fc に置き換える。
Example 8. In the above-described embodiment, the RF signal is converted into the IF signal, but depending on the sampling frequency that can be handled by the receiver or the A / D converter, the RF signal is directly converted into the digital signal and the quadrature detection processing is performed. It is also possible. In this case, the IF frequency f IF of the signal is replaced with the carrier frequency f c .

【0111】[0111]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ディジタル直交検波処理において量子化雑音低減を
行っているので、所望のI成分・Q成分の信号語長より
低い量子化ビット数のA/D変換を用いることができ
る。また、高速でそれほど量子化ビット数の多くないA
/D変換器を用いることにより高精度な直交性を保ち、
信号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とを容
易に得ることができる。
As described above, according to the present invention, since the quantization noise is reduced in the digital quadrature detection processing, the number of quantization bits lower than the desired I component / Q component signal word length is obtained. A / D conversion can be used. In addition, it is fast and does not have many quantization bits.
High accuracy orthogonality is maintained by using the / D converter,
It is possible to easily obtain the I component and the Q component having a large signal-to-quantization noise power ratio.

【0112】また、低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段と帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段とを設けたので、予めサンプリング周波数
をある程度下げることができ、その複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタの特性の制約を緩和し、ディジタルフ
ィルタに狭遷移帯域幅のディジタルフィルタを使う必要
がなくなり、複素係数帯域通過ディジタルフィルタの次
数を低減でき、フィルタリングに要する演算量及び部品
点数を低減することができる。これにより、有限語長効
果による信号劣化を抑えることができる。更に、低域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段におけるフ
ィルタリング処理は実数の信号処理となり、演算量及び
部品点数を低減することができる。
Further, since the low pass band limiting / sampling frequency reducing means and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means are provided, the sampling frequency can be lowered in advance to some extent, and its complex coefficient band pass digital filter. The restriction of the characteristics of is removed, it is not necessary to use a digital filter with a narrow transition bandwidth for the digital filter, the order of the complex coefficient bandpass digital filter can be reduced, and the amount of calculation and the number of components required for filtering can be reduced. . As a result, signal deterioration due to the finite word length effect can be suppressed. Further, the filtering process in the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means is a real number signal process, and the amount of calculation and the number of parts can be reduced.

【0113】また、IF周波数とその後に続くサンプラ
におけるサンプリング周波数を適切に選ぶことにより、
受信信号と複素正弦波信号との乗算が不要となり、信号
処理をより高速に行うことができる。これにより、受信
信号と複素正弦波信号との乗算手段、複素正弦波信号の
発生手段、または複素正弦波信号を記憶する手段が必要
なくなり、回路規模を小さくして小型化を図ることがで
き、また乗算による丸め雑音が発生することを防止する
ことができる。
By properly selecting the IF frequency and the sampling frequency in the sampler that follows,
It is not necessary to multiply the received signal by the complex sine wave signal, and the signal processing can be performed at higher speed. As a result, there is no need for means for multiplying the received signal by the complex sine wave signal, means for generating the complex sine wave signal, or means for storing the complex sine wave signal, and it is possible to reduce the circuit scale and achieve miniaturization. Further, it is possible to prevent the rounding noise from being generated.

【0114】更に、低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段及び帯域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段を複数のディジタルフィルタと複数のデ
シメータとを交互に直列に接続したので、デシメーショ
ン比が大きい場合、ディジタルフィルタに急峻なカット
オフ特性が要求されず、フィルタ次数を低減でき、これ
によりフィルタリングに要する演算量をよりいっそう低
減することができ、集積回路による小型化や有限語長効
果の天においても有利である。
Further, since the low pass band limiting / sampling frequency reducing means and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means are connected in series alternately with a plurality of digital filters and a plurality of decimators, the decimation ratio is large. In this case, a steep cutoff characteristic is not required for the digital filter, the filter order can be reduced, and thus the amount of calculation required for filtering can be further reduced, and the integrated circuit can be downsized and the finite word length effect can be obtained. Is also advantageous.

【0115】そして、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段及び帯域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段を入力信号をD本の通路に分けるスイ
ッチと、各通路に接続されたD個の並列なディジタルフ
ィルタとにより構成したので、各ディジタルフィルタを
スイッチの入力信号のサンプリング間隔ほど高速に動作
させる必要がなくなり、高いサンプリング周波数に対応
することができる。
Then, a switch for dividing the input signal into the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means and the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and D parallel circuits connected to the respective channels. Since it is composed of various digital filters, it is not necessary to operate each digital filter as fast as the sampling interval of the input signal of the switch, and it is possible to cope with a high sampling frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1及び請求項5記載の発明に関わるディ
ジタル直交検波装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device according to the inventions of claims 1 and 5.

【図2】帯域通過信号のサンプリング周波数低減前後の
スペクトルを示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing spectra before and after a sampling frequency of a bandpass signal is reduced.

【図3】請求項2、請求項5及び請求項6記載の発明に
関わるディジタル直交検波装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device according to the inventions of claims 2, 5 and 6.

【図4】請求項3記載の発明に関わるディジタル直交検
波装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection apparatus according to the invention of claim 3.

【図5】請求項4記載の発明に関わるディジタル直交検
波装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device according to the invention of claim 4.

【図6】請求項7記載の発明に関わる帯域通過型帯域制
限・サンプリング周波数低減装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a band pass type band limiting / sampling frequency reducing device according to the invention of claim 7;

【図7】請求項9記載の発明に関わる帯域通過型帯域制
限・サンプリング周波数低減装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a band pass type band limiting / sampling frequency reducing device according to the invention of claim 9;

【図8】従来のディジタル直交検波装置の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional digital quadrature detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3、8 サンプラ 4、9 A/D変換器 5、10、13、21〜2L 複素係数帯域通過ディジ
タルフィルタ 6、12、14、15、31〜3L デシメータ 7 乗算器 11 低域通過ディジタルフィルタ 70 スイッチ 80 加算器 81〜8D ディジタルフィルタ 101、103 帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減装置 102 低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
装置
3,8 Sampler 4,9 A / D converter 5,10,13,21-2L Complex coefficient bandpass digital filter 6,12,14,15,31-3L Decimator 7 Multiplier 11 Low pass digital filter 70 Switch 80 adder 81 to 8D digital filter 101, 103 band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 low pass band limiting / sampling frequency reducing device

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年2月3日[Submission date] February 3, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 ディジタル直交検波装置Title: Digital quadrature detector

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、変調信号を受信し
て、その同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)をデ
ィジタル信号処理によって得るディジタル直交検波装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital quadrature detector which receives a modulated signal and obtains its in-phase component (I component) and quadrature component (Q component) by digital signal processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、例えば、P.J.van Gerwin,N.A.
M. Verhoeckx,H.A.van Essen,F.A.M.Snijders著の論文"
Microprocessor Implementation of High-Speed DataMo
dems"IEEE Transactions on Communications,vol.COM-2
5,No.2,pp.238-250,february1977及び電子情報通信学会
編「ディジタル信号処理の応用」に開示されたディジタ
ル直交検波装置の構成を示すブロック図である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows, for example, PJvan Gerwin, NA.
Papers by M. Verhoeckx, HAvan Essen, FAM Snijders "
Microprocessor Implementation of High-Speed DataMo
dems "IEEE Transactions on Communications, vol.COM-2
5 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device disclosed in “No. 2, pp. 238-250, february 1977” and “Application of Digital Signal Processing” edited by Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.

【0003】このディジタル直交検波装置は、RF(R
adio Frequency)狭帯域変調信号r
(t)と正弦波信号cos(2π(fc −fIF)t)と
を混合するミキサ1を有しており、ミキサ1には、帯域
制限された中心周波数f0 のIF(Intermedi
at Frequency)信号x(t)に変換するア
ナログ帯域通過フィルタ2が接続されている。そして、
アナログ帯域通過フィルタ2には、アナログ帯域通過フ
ィルタ2を通過したアナログ帯域通過信号を所定のサン
プリング周波数でサンプリングして離散時間信号に変換
するサンプラ8が接続されており、サンプラ8からの離
散時間信号をディジタル信号に変換するA/D変換器9
が接続されている。
This digital quadrature detector uses RF (R
narrow band modulation signal r
The mixer 1 has a mixer 1 for mixing (t) with a sine wave signal cos (2π (fc −f IF ) t). The mixer 1 has an IF (Intermediadi) with a band-limited center frequency f 0.
An analog band pass filter 2 for converting into at frequency signal x (t) is connected. And
The analog bandpass filter 2 is connected to a sampler 8 that samples the analog bandpass signal that has passed through the analog bandpass filter 2 at a predetermined sampling frequency and converts it into a discrete time signal. A / D converter 9 for converting a digital signal into a digital signal
Are connected.

【0004】更に、A/D変換器9には、A/D変換器
9の出力x(mT)を入力して解析信号xA (mT)を
生成する複素係数帯域通過ディジタルフィルタ10が接
続されており、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ1
0には、解析信号xA (mT)に複素正弦波信号exp
[−j2πfIFmT]を乗じる乗算器7が接続されてい
る。そして、乗算器7には、乗算器7の出力信号をサン
プリング周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り
出すデシメータ15が接続されている。
Further, the A / D converter 9 is connected with a complex coefficient band pass digital filter 10 which inputs the output x (mT) of the A / D converter 9 and generates an analytic signal x A (mT). The complex coefficient bandpass digital filter 1
At 0, the complex sine wave signal exp is added to the analytic signal x A (mT).
A multiplier 7 for multiplying [-j2πf IF mT] is connected. The multiplier 7 is connected to a decimator 15 that extracts the output signal of the multiplier 7 at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency.

【0005】次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0006】受信した搬送波周波数fcで帯域幅B(B
<<fc)のRF(Radio Frequency)
狭帯域変調信号r(t)は、ミキサ1により正弦波信号
cos(2π(fc −fIF)t)と混合され、アナログ
帯域通過フィルタ2により帯域制限された中心周波数f
0 のIF(Intermediat Frequenc
y)信号x(t)に変換される。なお、f0 とfIFとは
異なる場合がある。このIF信号x(t)は、サンプラ
8及びA/D変換器9によってディジタル信号に変換さ
れ、x(mT)となる。
At the received carrier frequency fc, the bandwidth B (B
RF (Radio Frequency) of << fc)
The narrow band modulation signal r (t) is mixed with the sine wave signal cos (2π (fc −f IF ) t) by the mixer 1 and the center frequency f band-limited by the analog band pass filter 2 is obtained.
0 IF (Intermediate Frequency)
y) converted to signal x (t). Note that f 0 and f IF may be different. This IF signal x (t) is converted into a digital signal by the sampler 8 and the A / D converter 9 and becomes x (mT).

【0007】I成分・Q成分の許容量子化雑音電力から
定める所望のI成分・Q成分の語長をb3 ビットとする
と、A/D変換器9における量子化ビット数はそれと同
じになる。ただし、このb3 は、A/D変換器9に続く
フィルタリングによる丸め雑音電力の影響を小さくする
ために、余裕を持たせた値ではない。余裕を持たせる場
合には、c=1〜4程度とし、I成分・Q成分の語長は
(b3 +c)ビット、A/D変換器9における量子化ビ
ット数はb3 とする。サンプリング周期Tの逆数である
サンプリング周波数fscは式(1)を満足する必要が
ある。
If the desired I component / Q component word length determined from the allowable quantization noise power of the I component / Q component is b 3 bits, the number of quantization bits in the A / D converter 9 becomes the same. However, this b 3 is not a value with a margin in order to reduce the influence of the rounding noise power due to the filtering following the A / D converter 9. When a margin is to be provided, c = 1 to 4, the word lengths of the I and Q components are (b 3 + c) bits, and the number of quantization bits in the A / D converter 9 is b 3 . The sampling frequency fsc, which is the reciprocal of the sampling period T, needs to satisfy the expression (1).

【0008】 fsc≧2f0 +B …(1) 帯域通過信号x(mT)は一般に式(2)のように表現
できる。
Fsc ≧ 2f 0 + B (1) The band pass signal x (mT) can be generally expressed as in Expression (2).

【0009】 x(mT)=a(mT)cos{2πfIFmT+φ(mT)}=a(mT) cosφ(mT)cos(2πfIFmT)−a(mT)sinφ(mT)sin (2πfIFmT) …(2) ここで、a(mT)は包絡線、φ(mT)は位相であ
る。また、x(mT)のI成分I(mT)とQ成分Q
(mT)とは、 I(mT)=a(mT)cosφ(mT) …(3) Q(mT)=a(mT)sinφ(mT) …(4) のように表される。
X (mT) = a (mT) cos {2πf IF mT + φ (mT)} = a (mT) cosφ (mT) cos (2πf IF mT) −a (mT) sinφ (mT) sin (2πf IF mT ) (2) where a (mT) is the envelope and φ (mT) is the phase. Also, I component I (mT) and Q component Q of x (mT)
(MT) is expressed as follows: I (mT) = a (mT) cosφ (mT) (3) Q (mT) = a (mT) sinφ (mT) (4)

【0010】以下、x(mT)からI(mT)とQ成分
Q(mT)とを生成する方法を説明する。
A method of generating I (mT) and Q component Q (mT) from x (mT) will be described below.

【0011】x(mT)のヒルベルト変換をxH (m
T)とするとき、x(mT)を実部、xH (mT)を虚
部とする複素信号xA (mT)を解析信号という。
The Hilbert transform of x (mT) is x H (m
T), a complex signal x A (mT) having x (mT) as a real part and x H (mT) as an imaginary part is called an analytic signal.

【0012】 xA (mT)=x(mT)+jxH (mT) …(5) x(mT)のフーリエ変換をX(f)とすると、解析信
号xA (mT)のフーリエ変換XA (f)は次式(6)
のようになる。
X A (mT) = x (mT) + jx H (mT) (5) When the Fourier transform of x (mT) is X (f), the Fourier transform of the analytic signal x A (mT) X A ( f) is the following equation (6)
become that way.

【0013】[0013]

【数1】 つまり、0<f/fsc<0.5におけるスペクトルは
x(mT)のそれの2倍、−0.5<f/fsc<0の
スペクトルは0になる。
[Equation 1] That is, the spectrum at 0 <f / fsc <0.5 is twice that of x (mT), and the spectrum at −0.5 <f / fsc <0 is 0.

【0014】このような解析信号xA (mT)に対し
て、一般に複素数値を取る次式の低域通過信号y(m
T)を定義する。
For such an analytic signal x A (mT), a low-pass signal y (m
T) is defined.

【0015】 y(mT)=xA (mT)exp[−j2πfIFmT] =α(mT)+jβ(mT) …(7) ここで、α(mT)、β(mT)は実数値をとる。この
とき、 x(mT)=Re[y(mT)exp[j2πfIFmT]]=α(mT)co s(2πfIFmT)−β(mT)sin(2πfIFmT) …(8) である。ここで、Re[・]は複素数の実部をとる操作
を意味する。
Y (mT) = x A (mT) exp [−j2πf IF mT] = α (mT) + jβ (mT) (7) where α (mT) and β (mT) are real values. . In this case, there is at x (mT) = Re [y (mT) exp [j2πf IF mT]] = α (mT) co s (2πf IF mT) -β (mT) sin (2πf IF mT) ... (8) . Here, Re [•] means an operation that takes the real part of a complex number.

【0016】式(2)〜(4)及び式(8)よりα(m
T)、β(mT)はそれぞれx(mT)のI成分、Q成
分であることがわかる。すなわち、帯域通過信号x(m
T)に対応する解析信号xA (mT)に対して複素正弦
波信号exp[−j2πfIFmT]を掛けると、その実
部がI成分、虚部がQ成分であることを示している。図
8においては、x(mT)を入力とする複素係数帯域通
過ディジタルフィルタ10で解析信号xA (mT)を生
成する。従って、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ
10の周波数特性は0<f/fsc<0.5が通過域、
その他の領域が阻止域である。複素係数帯域通過ディジ
タルフィルタ10の出力信号xA (mT)に対して、乗
算器7で複素正弦波信号exp[−j2πfIFmT]を
乗じた出力信号y(mT)は、 y(mT)=I(mT)+jQ(mT) …(9) となる。y(mT)の帯域幅は一般にサンプリング周波
数fscに比べて狭いので、デシメータ15で信号を何
サンプルおきかで取り出してサンプリング周波数fsc
より小さいfs´に下げてもよい。図8で、1/T´=
fsc´である。ただし、fsc´はy(mT)の帯域
幅と同程度かそれより若干大きい。デシメータ15の出
力の実部、虚部、がそれぞれサンプリング周波数が低減
されたI成分(I(nT´))、Q成分(Q(nT
´))である。
From equations (2) to (4) and equation (8), α (m
It can be seen that T) and β (mT) are the I component and the Q component of x (mT), respectively. That is, the bandpass signal x (m
When the analytic signal x A (mT) corresponding to T) is multiplied by the complex sine wave signal exp [−j2πf IF mT], it is shown that the real part is the I component and the imaginary part is the Q component. In FIG. 8, the analytic signal x A (mT) is generated by the complex coefficient bandpass digital filter 10 having x (mT) as an input. Therefore, the frequency characteristic of the complex coefficient band pass digital filter 10 is 0 <f / fsc <0.5 in the pass band,
The other area is the stop zone. The output signal y (mT) obtained by multiplying the output signal x A (mT) of the complex coefficient band pass digital filter 10 by the complex sine wave signal exp [−j2πf IF mT] in the multiplier 7 is y (mT) = I (mT) + jQ (mT) (9) Since the bandwidth of y (mT) is generally narrower than the sampling frequency fsc, the decimator 15 takes out a signal every several samples, and the sampling frequency fsc.
It may be lowered to a smaller fs'. In FIG. 8, 1 / T '=
fsc '. However, fsc 'is about the same as or slightly larger than the bandwidth of y (mT). The real part and the imaginary part of the output of the decimator 15 are the I component (I (nT ')) and the Q component (Q (nT
´)).

【0017】以上のようなディジタル信号処理で直交検
波を行う利点は、アナログ処理と異なり、I成分とQ成
分の直交成分が高く維持できること、A/D変換器が1
個ですみ、利得や位相等の調整箇所が少ないことであ
る。なお、上述従来例の類似技術として特開昭64−5
7185号公報、特開平1−300611号公報があ
る。
The advantage of performing quadrature detection by digital signal processing as described above is that, unlike analog processing, the quadrature component of the I component and Q component can be maintained high, and the A / D converter has one advantage.
This is because there are only a few parts and there are few adjustment points for gain and phase. As a technique similar to the above-mentioned conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-5
7185 and Japanese Patent Laid-Open No. 1-300611.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来のディジタル直交
検波装置は、以上のように構成されており、上記のよう
な利点があるが、得られるI成分とQ成分との直交性
や、ディジタル信号処理では避けることのできない量子
化雑音電力は、A/D変換器における量子化ビット数や
変換精度に依存する。I成分とQ成分との直交性を向上
し、かつ信号対量子化雑音電力比を大きくするには高精
度で多量子化ビット数のA/D変換器を用いればよい
が、A/D変換器における量子化ビット数を大きくし、
変換精度を高くするのには以下のようないくつかの問題
点がある。
The conventional digital quadrature detector is constructed as described above and has the above-mentioned advantages, but the orthogonality between the obtained I component and Q component and the digital signal are obtained. The quantization noise power that cannot be avoided by processing depends on the number of quantization bits and the conversion accuracy in the A / D converter. In order to improve the orthogonality between the I component and the Q component and increase the signal-to-quantization noise power ratio, an A / D converter with high precision and a large number of quantization bits may be used. Increase the number of quantization bits in the
There are some problems in increasing the conversion accuracy as follows.

【0019】多量子化ビット数にすることによりA/D
変換器のハードウェア規模が大きくなり、コストが増大
する。また、集積回路の製造において、極めて高精度な
加工技術が必要となり、高精度なA/D変換器を作るこ
と自体困難になってくる。A/D変換を行う前にはサン
プリングに伴うエイリアシング(Aliasing)を防ぐため
にアナログの前置きフィルタが必要となるが、信号の帯
域の上限とナイキスト周波数が近接している場合には、
次数の高いフィルタが必要になる。高次のアクティブフ
ィルタは増幅素子の数も増加し、増幅器で発生する雑音
や歪みなどが無視できなくなる。その結果、信号対雑音
電力比が低下してしまうという問題点があった。また、
デシメータ15でサンプリング周波数を低減した場合、
受信信号そのものによるエイリアシングは生じないが、
量子化雑音や丸め雑音によりエイリアシングが生じるた
め、信号対雑音比が更に劣化するという問題点があっ
た。この発明は、上記のような課題を解消するためにな
されたもので、多量子化ビット数のA/D変換器を用い
ることなしに、高精度な直交性を持ち、信号対量子化雑
音電力比の大きいI成分とQ成分とを得られるディジタ
ル直交検波装置を得ることを目的とする。
By changing the number of quantization bits to A / D
The hardware scale of the converter is increased, and the cost is increased. Further, extremely high-precision processing technology is required in the manufacture of integrated circuits, which makes it difficult to manufacture a high-precision A / D converter. Before performing A / D conversion, an analog pre-filter is required to prevent aliasing due to sampling, but if the upper limit of the signal band and the Nyquist frequency are close,
A high order filter is required. The number of amplifying elements in the high-order active filter also increases, and noise and distortion generated in the amplifier cannot be ignored. As a result, there is a problem that the signal-to-noise power ratio decreases. Also,
When the sampling frequency is reduced by the decimator 15,
Aliasing due to the received signal itself does not occur,
Since the aliasing is caused by the quantization noise and the rounding noise, there is a problem that the signal-to-noise ratio is further deteriorated. The present invention has been made to solve the above problems, and has high-accuracy orthogonality and signal-to-quantization noise power without using an A / D converter having a large number of quantization bits. It is an object of the present invention to obtain a digital quadrature detector capable of obtaining an I component and a Q component having a large ratio.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
るディジタル直交検波装置は、受信したIF周波数fIF
のアナログ帯域通過信号を所定のサンプリング周波数で
サンプリングして離散時間信号に変換するサンプリング
手段と、所望の同相成分と直交成分の語長より短い所定
の量子化ビット数で前記離散時間信号を量子化するA/
D変換手段と、前記A/D変換手段の出力信号を帯域通
過型の帯域制限を行いかつサンプリング周波数を低減す
る帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
と、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
手段の出力信号と所定の周波数の複素正弦波信号とを乗
ずる乗算手段とを備え、前記帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減手段が、その入力信号のサンプリン
グ周波数fs1に対して、入力信号の0<f/fs1<0.
5の所定の周波数成分のみを通過させる帯域通過特性を
有し、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減手段の出力信号の語長を入力信号の語調より拡張する
ことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection device which receives a received IF frequency f IF.
Sampling means for sampling the analog band-pass signal at a predetermined sampling frequency to convert it into a discrete time signal, and quantizing the discrete time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word length of the desired in-phase component and quadrature component. A /
D conversion means, band pass type band limiting / sampling frequency reducing means for performing band pass type band limiting on the output signal of the A / D converting means and reducing sampling frequency, and the band pass type band limiting / sampling frequency The band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means comprises an multiplying means for multiplying the output signal of the reducing means by a complex sine wave signal of a predetermined frequency, and the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, with respect to the sampling frequency fs1 of the input signal 0 <f / f s1 <0.
5 has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of 5, and extends the word length of the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means from the tone of the input signal. .

【0021】請求項2記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、受信したIF周波数fIFのアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして
離散時間信号に変換するサンプリング手段と、所望の同
相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化ビット数
で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手段と、前
記A/D変換手段の出力信号を低域通過型の低域制限を
行いかつサンプリング周波数を低減する低域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減手段と、前記低域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減手段の出力信号に対
して帯域通過の帯域制限を行いかつサンプリング周波数
を低減する帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減手段と、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減手段の出力信号と所定の周波数の複素正弦波信号
とを乗ずる乗算手段とを備え、前記低域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減手段が所定のカットオフ周波
数の低域通過特性を有し、その出力信号の語長を入力信
号の語長より拡張し、前記帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段が、その入力信号のサンプリング
周波数fs2に対して、入力信号の0<f/fs2<0.5
の所定の周波数成分のみを通過させる帯域通過特性を有
し、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
手段の出力信号の語長を入力信号の語調より拡張するこ
とを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection apparatus, wherein sampling means is provided for sampling the received analog band pass signal of the IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency and converting it into a discrete time signal, and a desired in-phase signal. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word lengths of the component and the orthogonal component, and a low-pass low-frequency limit for the output signal of the A / D conversion means. A low pass band limiting / sampling frequency reducing means for reducing the sampling frequency, and a band pass band limiting for the output signal of the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means and reducing the sampling frequency. Band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means and output of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means No. and a complex sine wave signal of a predetermined frequency are multiplied, and the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means has a low-pass characteristic of a predetermined cut-off frequency, and its output signal The word length is extended from the word length of the input signal, and the band pass band limiting / sampling frequency reducing means sets 0 <f / f s2 <0.5 of the input signal to the sampling frequency f s2 of the input signal.
Of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, the word length of the output signal is expanded from the tone of the input signal.

【0022】請求項3記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、受信したIF周波数fIFのアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数fs1でサンプリング
して離散時間信号に変換するサンプリング手段と、所望
の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化ビッ
ト数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手段
と、前記A/D変換手段の出力信号に対して帯域通過型
の帯域制限を行いかつサンプリング周波数を低減する帯
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段とを備
え、前記IF周波数fIFが所望の同相成分と直交成分の
サンプリング周波数fs3の1以上の整数倍でありかつ前
記アナログ帯域通過信号をサンプリングして離散時間信
号に変換するサンプリング手段におけるサンプリング周
波数fs1が、前記アナログ帯域通過信号の中心周波数の
2倍にアナログ帯域通過信号の帯域幅を加えた値より大
きく、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減手段が、その入力信号のサンプリング周波数fs1に対
して、入力信号の0<f/fs1<0.5の所定の周波数
成分のみを通過させる帯域通過特性を有し、前記帯域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の出力信号
の語長を入力信号の語調より拡張することを特徴とする
ものである。
The digital quadrature detector according to the present invention comprises sampling means for sampling the received analog band pass signal of the IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency f s1 and converting it into a discrete time signal, and A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word lengths of the in-phase component and the quadrature component, and a band-pass band for the output signal of the A / D conversion means. Band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means for limiting and reducing the sampling frequency, wherein the IF frequency f IF is an integer multiple of 1 or more of the sampling frequency f s3 of the desired in-phase component and quadrature component, and sampling frequency f s1 of the sampling means for converting the discrete-time signal by sampling the analog bandpass signal, the a Greater than a value obtained by adding the bandwidth of the analog bandpass signal to twice the central frequency of the log bandpass signal, the bandpass band limited sampling frequency reduction means, the sampling frequency f s1 of the input signal, The input signal has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of 0 <f / fs1 <0.5, and the word length of the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means is It is characterized by expanding from the tone.

【0023】請求項4記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、受信したIF周波数fIFのアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数fs1でサンプリング
して離散時間信号に変換するサンプリング手段と、所望
の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化ビッ
ト数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手段
と、前記A/D変換手段の出力信号に対して低域通過型
の帯域制限を行いかつサンプリング周波数を低減する低
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段と、前
記低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の
出力信号に対して帯域通過型の帯域制限を行いかつサン
プリング周波数を低減する帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段とを備え、前記IF周波数fIF
所望の同相成分と直交成分のサンプリング周波数fs3
1以上の整数倍でありかつ前記アナログ帯域通過信号を
サンプリングして離散時間信号に変換するサンプリング
手段におけるサンプリング周波数fs1が、前記所望の同
相成分と直交成分のサンプリング周波数fs3の素数でな
い整数倍でありかつサンプリング周波数fs1が前記アナ
ログ帯域通過信号の中心周波数の2倍にアナログ帯域通
過信号の帯域幅を加えた値より大きく、前記低域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減手段が、その入力信
号のサンプリング周波数fs2に対して、入力信号の0<
f/fs2<0.5の所定の周波数成分のみを通過させる
帯域通過特性を有し、前記低域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段の出力信号の語長を入力信号の語
調より拡張することを特徴とするものである。
The digital quadrature detector according to the present invention comprises sampling means for sampling the received analog band pass signal of the IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency f s1 and converting it into a discrete time signal, Of A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with a predetermined number of quantization bits shorter than the word lengths of the in-phase component and the quadrature component, and a low-pass type for the output signal of the A / D conversion means. Low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means for performing band limiting and reducing the sampling frequency, and band-pass type band limiting for an output signal of the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and and a band-pass band-limiting sampling frequency reduction means for reducing the sampling frequency, the IF frequency f IF is desired phase component and linear 1 or more integer multiples and the sampling frequency f s1 of the sampling means for converting the analog bandpass signal sampling and discrete-time signals, the sampling frequency of the desired phase and quadrature components of the components of the sampling frequency f s3 is a non-prime integer multiple of f s3 , and the sampling frequency f s1 is greater than twice the center frequency of the analog band pass signal plus the bandwidth of the analog band pass signal, and the low pass band limiting / sampling is performed. The frequency reducing means sets the sampling frequency f s2 of the input signal to 0 <
It has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of f / f s2 <0.5, and extends the word length of the output signal of the low-pass band limiting / sampling frequency reducing means from the tone of the input signal. It is characterized by that.

【0024】請求項5記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、サンプリング周波数の低減度もしくは必要
な帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の
入力信号の帯域幅に応じた帯域幅を持つと共に帯域通過
型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の中心周波数
が入力信号の中心周波数もしくはIF周波数fIFと等し
くかつ通過域が0から入力信号のサンプリング周波数の
1/2の間の所定の範囲に存在する帯域通過ディジタル
フィルタと、前記帯域通過ディジタルフィルタの出力信
号をサンプリング周波数の低減度に応じたサンプル数お
きに取り出すデシメーション手段と、を直列に接続して
前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
を構成し、前記帯域通過ディジタルフィルタの出力信号
の語長がその入力信号の語長より拡張されることを特徴
とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detector having a bandwidth corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency or the bandwidth of the input signal of the required band pass type band limiting / sampling frequency reducing means. A band in which the center frequency of the pass band limiting / sampling frequency reducing means is equal to the center frequency or IF frequency f IF of the input signal and the pass band exists in a predetermined range between 0 and 1/2 of the sampling frequency of the input signal. The band pass band limiting / sampling frequency reducing means is configured by connecting in series a pass digital filter and decimation means for extracting the output signal of the band pass digital filter at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency. The word length of the output signal of the bandpass digital filter is the input It is characterized in that is extended from the word length of the item.

【0025】請求項6記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、サンプリング周波数の低減度に応じたカッ
トオフ周波数の低域通過ディジタルフィルタと、前記低
域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリング周
波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出すデシメ
ーション手段と、を直列に接続して前記低域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減手段を構成し、前記低域
通過ディジタルフィルタの出力信号の語長がその入力信
号の語長より拡張されることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detection apparatus, wherein a low pass digital filter having a cutoff frequency corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency and an output signal of the low pass digital filter are reduced in the sampling frequency. And a decimation means for taking out every number of samples according to the frequency, are connected in series to constitute the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the word length of the output signal of the low-pass digital filter is input to the input. It is characterized by being extended from the word length of the signal.

【0026】請求項7記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、所定の帯域幅と中心周波数を持つ帯域通過
ディジタルフィルタと、前記帯域通過ディジタルフィル
タに直列に接続した所定のサンプル数おきに取り出すデ
シメーション手段と、を複数組直列に接続して前記帯域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段を構成
し、前記複数の帯域通過ディジタルフィルタの出力信号
の語長がその入力信号の語長より拡張されることを特徴
とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a digital quadrature detector in which a band pass digital filter having a predetermined band width and a center frequency and a decimation for extracting a predetermined number of samples connected in series to the band pass digital filter. And a plurality of sets are connected in series to constitute the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the word lengths of the output signals of the plurality of band pass digital filters are expanded from the word lengths of the input signals. It is characterized by that.

【0027】請求項8記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、所定の帯域幅の低域通過ディジタルフィル
タと、前記帯域通過ディジタルフィルタに直列に接続し
た所定のサンプル数おきに取り出すデシメーション手段
と、を複数組直列に接続して前記低域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減手段を構成し、前記複数の低域
通過ディジタルフィルタの出力信号の語長がその入力信
号の語長より拡張されることを特徴とするものである。
A digital quadrature detector according to the present invention is a low-pass digital filter having a predetermined bandwidth, and decimation means connected in series to the band-pass digital filter to take out every predetermined number of samples. By connecting a plurality of sets in series, the low-pass band limiting
The sampling frequency reducing means is constituted, and the word length of the output signal of the plurality of low-pass digital filters is extended from the word length of the input signal.

【0028】請求項9記載の発明に係るディジタル直交
検波装置は、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段を、帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数
(D2 )の逆数(1/D2 )に低減しようとするときに
入力信号をサンプル毎に整数(D2 )本の通路に振り分
けるスイッチと、整数(D2 )本の通路にそれぞれ接続
された複数(D2 )個のディジタルフィルタと、複数
(D2 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算する
加算手段とから構成し、複数(D2 )個のディジタルフ
ィルタの出力信号もしくは前記加算手段の出力信号の語
長が帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の入力信号の語長より拡張されることを特徴とするもの
である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the digital quadrature detector, the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means use the sampling frequency as an integer (D) of the input signal. 2 ) A switch that distributes the input signal for each sample to an integer (D 2 ) path when it is reduced to the reciprocal (1 / D 2 ) and a plurality of switches connected to the integer (D 2 ) path, respectively. (D 2) and the number of digital filters, a plurality (D 2) pieces of summing the output signal of the digital filter is composed of an adding unit, a plurality (D 2) pieces of output of the output signal or said adding means of the digital filter It is characterized in that the word length of the signal is extended from the word length of the input signal of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means.

【0029】請求項10記載の発明に係るディジタル直
交検波装置は、前記低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段を、低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数
(D1 )の逆数(1/D1 )に低減しようとするときに
入力信号をサンプル毎に整数(D1 )本の通路に振り分
けるスイッチと、整数(D1 )本の通路にそれぞれ接続
された複数(D1 )個のディジタルフィルタと、複数
(D1 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算する
加算手段とから構成し、複数(D1 )個のディジタルフ
ィルタの出力信号もしくは前記加算手段の出力信号の語
長が低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の入力信号の語長より拡張されることを特徴とするもの
である。
According to a tenth aspect of the present invention, in the digital quadrature detector, the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means and the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means set the sampling frequency to an integer of an input signal. They are respectively connected to the input signal and a switch for distributing the passage integer (D 1) present in each sample, an integer (D 1) to the passageway when attempting to reduce the reciprocal (1 / D 1) of (D 1) a plurality (D 1) pieces of digital filters, a plurality (D 1) pieces of summing the output signal of the digital filter is composed of an adding unit, a plurality (D 1) number of output signals or said adding means of the digital filter The word length of the output signal of is extended from the word length of the input signal of the low pass band limiting / sampling frequency reducing means.

【0030】請求項11記載の発明に係るディジタル直
交検波装置は、前記低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段が、サンプリング周波数の低減度に応じ
たカットオフ周波数の低域通過ディジタルフィルタ及び
低域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリング
周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出すデシ
メーション手段を直列に接続してなり、あるいは所定の
帯域幅の低域通過ディジタルフィルタ及び低域通過ディ
ジタルフィルタに直列に接続した所定のサンプル数おき
に取り出すデシメーション手段を複数組直列に接続して
なり、あるいは低域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数(D
1 )の逆数(1/D1 )に低減しようとするときに入力
信号をサンプル毎に整数(D1 )本の通路に振り分ける
スイッチ、整数(D1 )本の通路にそれぞれ接続された
複数(D1 )個のディジタルフィルタ及び複数(D1
個のディジタルフィルタの出力信号を加算する加算手段
とからなり、かつ帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段が、サンプリング周波数の低減度もしくは
必要な帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手
段の入力信号の帯域幅に応じた帯域幅を持つと共に帯域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の中心周
波数が入力信号の中心周波数もしくはIF周波数fIF
等しくかつ通過域が0から入力信号のサンプリング周波
数の1/2の間の所定の範囲に存在する帯域通過ディジ
タルフィルタ及び帯域通過ディジタルフィルタの出力信
号をサンプリング周波数の低減度に応じたサンプル数お
きに取り出すデシメーション手段を直列に接続してな
り、あるいは所定の帯域幅と中心周波数を持つ帯域通過
ディジタルフィルタ及び帯域通過ディジタルフィルタに
直列に接続した所定のサンプル数おきに取り出すデシメ
ーション手段を複数組み直列に接続してなり、あるいは
帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段がサ
ンプリング周波数を入力信号の整数(D2 )の逆数(1
/D2 )に低減しようとするときに入力信号をサンプル
毎に整数(D2 )本の通路に振り分けるスイッチ、整数
(D2 )本の通路にそれぞれ接続された複数(D2 )個
のディジタルフィルタ及び複数(D2)個のディジタル
フィルタの出力信号を加算する加算手段とからなること
を特徴とするものである。
In the digital quadrature detection apparatus according to the present invention, the low pass band limiting / sampling frequency reducing means has a low pass digital filter and a low pass filter having a cutoff frequency corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency. The output signal of the low-pass digital filter is connected in series with decimation means for extracting every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency, or is connected in series with the low-pass digital filter and low-pass digital filter of a predetermined bandwidth. A plurality of decimation means connected in series for extracting every predetermined number of samples are connected in series, or a low-pass band limiting / sampling frequency reducing means sets the sampling frequency to an integer (D
1 ) A switch that divides the input signal into integer (D 1 ) channels for each sample when it is reduced to the reciprocal (1 / D 1 ), and a plurality of switches connected to the integer (D 1 ) channels ( D 1 ) digital filters and multiple (D 1 )
Input means of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means or the required band pass type band limiting / sampling frequency reducing means. And the center frequency of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means is equal to the center frequency or IF frequency f IF of the input signal and the pass band is from 0 to 1 of the sampling frequency of the input signal. The band pass digital filter existing in a predetermined range between / 2 and the decimation means for extracting the output signal of the band pass digital filter at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency are connected in series, or Bandpass digital filter with bandwidth and center frequency Decimation means for retrieving a predetermined number of samples every connected in series to the fine band-pass digital filter constituted by connecting a plurality of sets in series, or band-pass band-limiting sampling frequency reduction means integral of the input signal sampling frequency (D 2 ) reciprocal (1
/ D 2 ), a switch that distributes the input signal for each sample to an integer (D 2 ) path when trying to reduce it, and a plurality of (D 2 ) digital signals respectively connected to the integer (D 2 ) paths. It is characterized by comprising a filter and an addition means for adding output signals of a plurality of (D 2 ) digital filters.

【0031】[0031]

【作用】請求項1及び請求項5記載の発明におけるディ
ジタル直交検波装置は、IF信号をIF周波数fIFの4
倍かつIF信号の帯域幅の4倍以上のサンプリング周波
数でオーバサンプリングし、A/D変換手段で所望のI
成分とQ成分の語長(ビット数)より少ない量子化ビッ
ト数で量子化する。このようにオーバサンプリングされ
た信号を周波数f>0の信号帯域のみを通過域とする狭
帯域複素係数帯域通過ディジタルフィルタによってf>
0の周波数成分のみを抽出し、信号帯域幅相当までサン
プリング周波数を低減する。これによって、量子化雑音
は低減され、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ出力
信号の実部・虚部それぞれの語長を複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ入力信号のそれより長くすることによ
ってディジタル信号の振幅分解能を維持する。サンプリ
ング周波数低減前のfIFの周波数成分はサンプリング周
波数低減後に移動するが、そのベースバンドにおけるf
IFに対応する周波数fb が0でなければ、適当な周波数
の複素正弦波信号を乗じてfb に対応する周波数成分を
0に移動させる。こうして得られた信号の実部が所望の
I成分、虚部がQ成分である。
In the digital quadrature detector according to the first and fifth aspects of the present invention, the IF signal is the IF frequency f IF of 4
Doubled and oversampled at a sampling frequency of 4 times the bandwidth of the IF signal or more, and the desired I
Quantization is performed with a quantization bit number smaller than the word length (bit number) of the component and the Q component. The oversampled signal is f> by a narrow band complex coefficient bandpass digital filter whose passband is only the signal band of frequency f> 0.
Only the frequency component of 0 is extracted, and the sampling frequency is reduced to the signal bandwidth. This reduces the quantization noise and makes the amplitude resolution of the digital signal by making the word lengths of the real and imaginary parts of the complex coefficient bandpass digital filter output signal longer than that of the complex coefficient bandpass digital filter input signal. maintain. The frequency component of f IF before the sampling frequency reduction moves after the sampling frequency reduction, but f in the base band
If the frequency f b corresponding to IF is not 0, a complex sine wave signal of an appropriate frequency is multiplied to move the frequency component corresponding to f b to 0. The real part of the signal thus obtained is the desired I component, and the imaginary part is the Q component.

【0032】請求項2、請求項5及び請求項6記載の発
明におけるディジタル直交検波装置は、IF信号をIF
周波数fIFの8倍かつIF信号の帯域幅の8倍以上のサ
ンプリング周波数でオーバサンプリングし、A/D変換
手段で所望のI成分とQ成分の語長(ビット数)より少
ない量子化ビット数で量子化する。後の複素係数帯域通
過ディジタルフィルタにおける信号処理演算量及びハー
ドウェア量を少くするため、このようにオーバサンプリ
ングされた信号を一旦低域通過ディジタルフィルタで帯
域制限し、サンプリング周波数を適切に低減する。この
とき量子化雑音は低域通過ディジタルフィルタにより減
少する。低域通過ディジタルフィルタ出力信号は入力信
号のそれより長くすることによってディジタル信号の振
幅分解能を維持する。このようにして得られた信号を周
波数f>0の信号帯域を通過域とする狭帯域複素係数帯
域通過ディジタルフィルタによってf>0の周波数成分
のみを抽出し、信号帯域幅相当までサンプリング周波数
を低減する。これによって、量子化雑音は低減され、複
素係数帯域通過ディジタルフィルタ出力信号の語長を複
素係数帯域通過ディジタルフィルタ入力信号のそれより
長くすることによってディジタル信号の振幅分解能を維
持する。サンプリング周波数低減前のfIFの周波数成分
はサンプリング周波数低減後に移動するが、そのベース
バンドにおけるfIFに対応する周波数fb が0でなけれ
ば、適当な周波数の複素正弦波信号を乗じてfb に対応
する周波数成分を0に移動させる。こうして得られた信
号の実部が所望のI成分、虚部がQ成分である。
In the digital quadrature detection device according to the present invention as defined in claims 2, 5, and 6, the IF signal is converted into an IF signal.
Oversampling at a sampling frequency that is 8 times the frequency f IF and 8 times or more the bandwidth of the IF signal, and the number of quantization bits that is smaller than the desired I component and Q component word length (bit number) by the A / D conversion means. Quantize with. In order to reduce the amount of signal processing calculation and the amount of hardware in the subsequent complex coefficient band pass digital filter, the band of the oversampled signal is once limited by the low pass digital filter, and the sampling frequency is appropriately reduced. At this time, the quantization noise is reduced by the low pass digital filter. The low pass digital filter output signal is made longer than that of the input signal to maintain the amplitude resolution of the digital signal. The signal thus obtained is extracted by a narrow band complex coefficient band pass digital filter having a signal band of frequency f> 0 as a pass band, and only the frequency component of f> 0 is extracted, and the sampling frequency is reduced to a signal bandwidth equivalent. To do. This reduces quantization noise and maintains the amplitude resolution of the digital signal by making the word length of the complex coefficient bandpass digital filter output signal longer than that of the complex coefficient bandpass digital filter input signal. The frequency component of f IF before the sampling frequency reduction moves after the sampling frequency reduction, but if the frequency f b corresponding to f IF in the base band is not 0, it is multiplied by a complex sine wave signal of an appropriate frequency to f b. The frequency component corresponding to is moved to zero. The real part of the signal thus obtained is the desired I component, and the imaginary part is the Q component.

【0033】請求項3及び請求項4記載の発明における
ディジタル直交検波装置は、IF信号の中心周波数とサ
ンプリング周波数を適切に選ぶことによって、処理され
た受信信号と複素正弦波信号との乗算を不要にしてい
る。
In the digital quadrature detector according to the present invention as defined in claims 3 and 4, the center frequency of the IF signal and the sampling frequency are appropriately selected so that multiplication of the processed reception signal and the complex sine wave signal is unnecessary. I have to.

【0034】請求項7及び請求項8記載の発明における
ディジタル直交検波装置は、サンプリング周波数を少し
ずつ低減し、これにより各帯域通過あるいは低域通過デ
ィジタルフィルタの遷移帯域幅を広く設定して、各帯域
通過あるいは低域通過ディジタルフィルタ次数を低く押
さえることができ、信号処理演算量が少くてすむ。各帯
域通過あるいは低域通過ディジタルフィルタの出力信号
の語長は入力信号のそれよりサンプリング周波数の低減
度に応じて長くすることによって振幅分解能を維持す
る。
In the digital quadrature detector according to the present invention as defined in claims 7 and 8, the sampling frequency is reduced little by little, whereby the transition band width of each band pass or low pass digital filter is set wide, and The band pass or low pass digital filter order can be kept low, and the amount of signal processing calculation can be small. The amplitude resolution is maintained by making the word length of the output signal of each band-pass or low-pass digital filter longer than that of the input signal according to the degree of reduction of the sampling frequency.

【0035】請求項9及び請求項10記載の発明におけ
るディジタル直交検波装置は、入力信号を1サンプル毎
に複数個のディジタルフィルタに振り分けて並列処理を
行い、それらの出力を加算することによって帯域制限と
サンプリング周波数の低減を同時に行う。帯域制限・サ
ンプリング周波数低減手段の出力信号の語長は入力信号
のそれより長くすることによって振幅分解能を維持す
る。
In the digital quadrature detector according to the present invention as defined in claims 9 and 10, the input signal is distributed to a plurality of digital filters for each sample for parallel processing, and the outputs thereof are added to limit the band. And the sampling frequency is reduced at the same time. Amplitude resolution is maintained by making the word length of the output signal of the band limiting / sampling frequency reducing means longer than that of the input signal.

【0036】[0036]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。まず、ナイキスト周波数の2倍に比べて大きいサ
ンプリング周波数でサンプリングし、低分解能(量子化
ビット数)のA/D変換を行い、ディジタルフィルタに
よる帯域制限の後にサンプリング周波数を低減するオー
バサンプリングA/D変換技術について説明する。オー
バサンプリング技術が注目されている理由は、高精度か
つ大きな信号対量子化雑音電力比を得るために、A/D
変換器を高分解能化(多量子化ビット数化)するのは難
しいのに対して、低分解能(低量子化ビット数)だが高
いサンプリング周波数のA/D変換器の方が製造するの
が容易である。また変換しようとする信号帯域よりサン
プリング周波数がかなり高いので、サンプリングを行う
前のアナログフィルタの特性の制約が緩和され、低次の
ものですむ。従って集積回路化しやすくなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, oversampling A / D in which sampling is performed at a sampling frequency larger than twice the Nyquist frequency, A / D conversion with low resolution (quantization bit number) is performed, and the sampling frequency is reduced after band limitation by a digital filter. The conversion technology will be described. The reason why the oversampling technique is drawing attention is that the A / D is required in order to obtain a high accuracy and a large signal to quantization noise power ratio.
While it is difficult to increase the resolution of the converter (increase the number of quantization bits), it is easier to manufacture an A / D converter with a low resolution (lower number of quantization bits) but a higher sampling frequency. Is. In addition, since the sampling frequency is considerably higher than the signal band to be converted, the restrictions on the characteristics of the analog filter before sampling are relaxed, and only low-order ones are required. Therefore, it becomes easy to form an integrated circuit.

【0037】次に、オーバサンプリングの原理について
簡単に説明する。
Next, the principle of oversampling will be briefly described.

【0038】量子化ステップΔの直線量子化を行うA/
D変換器を考える。量子化雑音電力NQ は量子化雑音が
領域±Δ/2の間に均一に分布しているものと仮定する
と、NQ =Δ2 /12となる。これは、入力信号振幅が
量子化ステップより数倍以上大きいとき実際とよく一致
することが知られている。量子化雑音が白色雑音である
と仮定した場合、サンプリング周波数をfs 、必要な帯
域を −fB ≦f≦fB とし、それ以外の帯域は低域通過ディジタルフィルタで
除去すれば量子化雑音電力NQ は、 NQ =(Δ2 /12)(2fB /fs ) …(10) となる。正弦波信号に対して、bビットのA/D変換器
で得られる最大の信号対量子化雑音電力比S/NQ は、
A / which performs linear quantization of the quantization step Δ
Consider a D converter. When the quantization noise power N Q assuming that quantization noise is uniformly distributed between the areas ± Δ / 2, the N Q = Δ 2/12. It is known that this is in good agreement with reality when the input signal amplitude is several times larger than the quantization step. Assuming that the quantization noise is white noise, the sampling frequency is f s , the required band is −f B ≦ f ≦ f B , and the other bands are removed by a low-pass digital filter. power N Q is, N Q = (Δ 2/ 12) the (2f B / f s) ... (10). For a sine wave signal, the maximum signal-to-quantization noise power ratio S / N Q obtained with a b-bit A / D converter is

【数2】 となる。[Equation 2] Becomes

【0039】式(11)により、サンプリング周波数を
必要な帯域に比べて高くしてA/D変換を行い、その後
低域通過フィルタリングを行えば、量子化雑音電力が小
さくなり、その結果等価的に分解能が増すことが分か
る。例えば、サンプリング周波数を4倍すると、信号対
量子化雑音電力比は約6dB改善される。これは分解能
が1ビット増えることに相当する。また、量子化ビット
数を1減らしても、サンプリング周波数を4倍すれば同
等の分解能を得ることができる。このように、低量子化
ビット数だが高速のA/D変換器と低域通過ディジタル
フィルタを用いれば、低速だが多量子化ビット数のA/
D変換器を使った場合と同等な効果を得ることができ
る。これは、量子化雑音電力がサンプリング周波数には
依存しないため、サンプリング周波数を高くすると、信
号帯域における量子化雑音レベルが下がることを利用し
ている。
According to equation (11), if the sampling frequency is made higher than the required band for A / D conversion, and then low-pass filtering is performed, the quantization noise power becomes small, and as a result, equivalently. It can be seen that the resolution increases. For example, quadrupling the sampling frequency improves the signal to quantization noise power ratio by about 6 dB. This corresponds to an increase in resolution by 1 bit. Even if the number of quantization bits is reduced by 1, the same resolution can be obtained by quadrupling the sampling frequency. Thus, if an A / D converter with a low quantization bit rate but a high speed and a low-pass digital filter are used, an A / D converter with a low quantization bit rate but a high quantization bit number can be used.
The same effect as when using the D converter can be obtained. This utilizes the fact that the quantization noise power in the signal band decreases when the sampling frequency is increased because the quantization noise power does not depend on the sampling frequency.

【0040】以上は、直線量子化を行う多ビットのA/
D変換器を用いた場合であるが、ΔΣ変調を用いるオー
バサンプリングA/D変換器でも、量子化雑音電力や信
号対量子化雑音電力比を与える式は異なるが、例えば1
ビットの量子化器を用いても信号帯域における量子化雑
音レベルが非常に低くなるためにオーバサンプリングに
より分解能を増すことができる。
The above is a multi-bit A / for performing linear quantization.
Although the case where the D converter is used, the equations that give the quantization noise power and the signal-to-quantization noise power ratio are different even in the oversampling A / D converter using ΔΣ modulation.
Even if a bit quantizer is used, the quantization noise level in the signal band becomes extremely low, and therefore the resolution can be increased by oversampling.

【0041】2次ΔΣ変調、1ビット量子化器を用いる
A/D変換器の場合、正弦波信号に対する最大の信号対
量子化雑音電力比S/NQ は、
In the case of the A / D converter using the second-order ΔΣ modulation and the 1-bit quantizer, the maximum signal-to-quantization noise power ratio S / N Q for a sine wave signal is

【数3】 となることが知られている。ここで、 fs /2fB =128 とすると、信号対量子化雑音電力比S/NQ は約94d
Bとなり、オーバサンプリングを行わない場合の15ビ
ット相当の分解能を得ることができる。
[Equation 3] It is known that Here, assuming that f s / 2f B = 128, the signal-to-quantization noise power ratio S / N Q is about 94d.
B, the resolution equivalent to 15 bits when oversampling is not performed can be obtained.

【0042】実施例1.図1は、請求項1及び請求項5
記載の発明に係るディジタル直交検波装置の構成を示す
ブロック図である。
Example 1. FIG. 1 shows claims 1 and 5.
It is a block diagram which shows the structure of the digital quadrature detection apparatus which concerns on invention of description.

【0043】ディジタル直交検波装置は、RF狭帯域変
調信号r(t)と正弦波信号cos(2π(fc −
IF)t)とを混合するミキサ1を有しており、ミキサ
1には、帯域制限された中心周波数f0 のIF信号x
(t)に変換するアナログ帯域通過フィルタ2が接続さ
れている。そして、アナログ帯域通過フィルタ2には、
アナログ帯域通過フィルタ2を通過したアナログ帯域通
過信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして
離散時間信号に変換するサンプリング手段としてのサン
プラ3が接続されており、サンプラ3からの離散時間信
号をディジタル信号に変換するA/D変換器4が接続さ
れている。
The digital quadrature detector uses an RF narrow band modulation signal r (t) and a sine wave signal cos (2π (fc-
f IF ) t) is included in the mixer 1. The mixer 1 includes an IF signal x having a band-limited center frequency f 0.
An analog bandpass filter 2 for converting to (t) is connected. And, in the analog band pass filter 2,
A sampler 3 as sampling means for sampling the analog band-pass signal that has passed through the analog band-pass filter 2 at a predetermined sampling frequency and converting it into a discrete-time signal is connected, and the discrete-time signal from the sampler 3 is converted into a digital signal. An A / D converter 4 for conversion is connected.

【0044】更に、A/D変換器4には、A/D変換器
4の出力x(kT1 )を入力して信号xC (nT3 )を
出力する帯域通過特性を持つ帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減装置101が接続されており、帯域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置101に
は、出力信号xC (nT3 )に複素正弦波信号exp
[−j2πnfb /fs3]を乗じる乗算手段としての乗
算器7が接続されている。そして、帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減装置101は、帯域通過ディ
ジタルフィルタ5と、帯域通過ディジタルフィルタ5の
出力信号xA (kT1 )をサンプリング周波数の低減度
に応じたサンプル数おきに取り出すデシメーション手段
としてのデシメータ6とにより構成されている。
Further, the A / D converter 4 receives the output x (kT 1 ) of the A / D converter 4 and outputs a signal x C (nT 3 ). The limiting / sampling frequency reducing device 101 is connected, and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 outputs the complex sine wave signal exp to the output signal x C (nT 3 ).
A multiplier 7 is connected as a multiplication means for multiplying [-j2πnf b / f s3 ]. Then, the band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 101 takes out the band pass digital filter 5 and the output signal x A (kT 1 ) of the band pass digital filter 5 at every sample number corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency. The decimator 6 serves as decimation means.

【0045】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0046】搬送波周波数fc、帯域幅(B<<fc)
の受信RF信号r(t)は、ミキサ1により正弦波信号
cos(2π(fc −fIF)t)と混合され、アナログ
帯域通過フィルタ2により帯域制限された中心周波数f
0 のIF信号x(t)に変換される。なお、f0 とfIF
とは異なる場合がある。なお、x(t)はサンプラ3で
サンプリング周波数fs でサンプリングされる。fs
オーバーサンプリングするためにIF周波数の少なくと
も4倍以上かつx(t)の帯域幅の4倍以上にとる。
Carrier frequency fc, bandwidth (B << fc)
Of the received RF signal r (t) is mixed with the sine wave signal cos (2π (fc −f IF ) t) by the mixer 1, and the center frequency f is band-limited by the analog bandpass filter 2.
The IF signal x (t) of 0 is converted. Note that f 0 and f IF
May differ from. Note that x (t) is sampled by the sampler 3 at the sampling frequency f s . f s should be at least 4 times the IF frequency and 4 times the bandwidth of x (t) for oversampling.

【0047】A/D変換器4でサンプラ3でサンプリン
グされた信号をディジタル信号に変換する。直線量子化
を行う多ビットのA/D変換器を用いた場合、A/D変
換器4における量子化ビット数b1 はI成分・Q成分の
許容量子化雑音電力から定める所望のI成分・Q成分の
ビット数をb3 (>b1 )、サンプリング周波数fs3
するとき、b3 −log4 (fs1/fs3)以上の最小の
整数値が目安となる。逆に、A/D変換器4における量
子化ビット数b1 と所望のI成分・Q成分のビット数b
3 からfs1を決めてもよい。ただし、このb3 は丸め雑
音の影響を小さくするために余裕をもたせた値ではな
い。余裕をもたせる場合には、c=1〜4程度として、
I成分・Q成分の語長は(b3 +c)ビット、A/D変
換器4における量子化ビット数は上述同様にb1 とす
る。
The A / D converter 4 converts the signal sampled by the sampler 3 into a digital signal. When a multi-bit A / D converter that performs linear quantization is used, the number of quantization bits b 1 in the A / D converter 4 is a desired I component determined from the allowable quantization noise power of I component / Q component. the number of bits of the Q component b 3 (> b 1), when the sampling frequency f s3, the integer value of b 3 -log 4 (f s1 / f s3) or the minimum is a measure. On the contrary, the quantization bit number b 1 in the A / D converter 4 and the desired I component / Q component bit number b
You may decide f s1 from 3 . However, this b 3 is not a value provided with a margin in order to reduce the effect of rounding noise. To give a margin, set c = 1 to 4 and
The word lengths of the I and Q components are (b 3 + c) bits, and the number of quantization bits in the A / D converter 4 is b 1 as described above.

【0048】fs1とfs3との選択において、fs1/fs3
の値は回路の簡単化のため、なるべく2以上の整数値に
なることが望ましい。ここではそのように選択するもの
として説明する。
In selecting f s1 and f s3 , f s1 / f s3
The value of is preferably an integer value of 2 or more for the sake of simplification of the circuit. Here, description will be given assuming that such selection is made.

【0049】2次ΔΣ変調・1ビット量子化器を用いる
A/D変換器の場合、サンプラ3におけるサンプリング
周波数fs1は所望のI成分・Q成分のビット数b3 とサ
ンプリング周波数fs3から決める。
In the case of the A / D converter using the second-order ΔΣ modulation / 1-bit quantizer, the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is determined from the desired bit number b 3 of the I component / Q component and the sampling frequency f s3. .

【0050】[0050]

【数4】 程度が目安となる。A/D変換器はここで例示したもの
以外も使用できることはもちろんである。
[Equation 4] The degree is a guideline. Needless to say, A / D converters other than those exemplified here can be used.

【0051】A/D変換された帯域通過ディジタル信号
x(kT1 )(T1 =1/fs1)を帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減装置101に入力する。この
帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置10
1は、中心周波数がf0 もしくはfIFであり、通過域幅
が受信信号帯域幅Bと同程度もしくはやや広く、−0.
5<f/fs1<0には通過域を持たず、インパルス応答
が複素数の複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5と、
デシメータ6が直列に接続してある。なお、複素係数帯
域通過ディジタルフィルタ5において、その入力信号x
(kT1 )は解析信号xA (kT1 )に変換される。x
A (kT1 )は複数値をとり、図1において複数値をと
る信号は太線で示している。
The input to the A / D converted band pass digital signal x (kT 1) (T 1 = 1 / f s1) bandpass bandlimited sampling frequency reduction device 101. This band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 10
1, the center frequency is f 0 or f IF , the pass band width is almost the same as or slightly wider than the reception signal bandwidth B, and −0.
5 <f / f s1 <0 has no passband, and the impulse response is a complex coefficient bandpass digital filter 5 having a complex number,
The decimator 6 is connected in series. In the complex coefficient bandpass digital filter 5, the input signal x
(KT 1 ) is converted into an analytic signal x A (kT 1 ). x
A (kT 1 ) has a plurality of values, and a signal having a plurality of values is shown by a thick line in FIG.

【0052】それから、デシメータ6でサンプリング周
波数fs1を fs3=fs1/D に低減する。これは複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ5の出力信号xA (kT1 )を(D−1)個おきにと
る操作である。なお、fs3はxA (kT1 )の帯域幅B
と同程度もしくはそれよりやや大きい値であり、Dは2
以上の適切な整数である。
Then, the decimator 6 reduces the sampling frequency f s1 to f s3 = f s1 / D. This is an operation of taking the output signal x A (kT 1 ) of the complex coefficient band pass digital filter 5 every (D−1). Note that f s3 is the bandwidth B of x A (kT 1 ).
Is about the same as or slightly larger, and D is 2
The above is an appropriate integer.

【0053】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5は
その通過域を受信信号の帯域幅と同程度とすることによ
って信号帯域外の量子化雑音及びA/D変換時に生じた
直流成分を抑圧する。そして、複素係数帯域通過ディジ
タルフィルタ5内部では、信号とフィルタ係数との積和
演算が行われ、これによりディジタルフィルタ内部の信
号語長はフィルタ係数語長の分長くなる。これは、ディ
ジタルフィルタ5の出力でそれより短いある語長に丸め
るのが普通である。その際、複素係数帯域通過ディジタ
ルフィルタ5の出力信号xA (kT1 )の語長は、実部
・虚部ともに、ディジタルフィルタ5の入力信号x(k
1 )の語長よりサンプリング周波数を低減した分は長
くしてb3 ビットにする。なお、丸め雑音の影響を小さ
くするために、前述のように更に数ビット大きくするこ
とが望ましい。このようにしないと、複素係数帯域通過
ディジタルフィルタ5による量子化雑音低減効果は現れ
ない。逆に、このような操作を行うことによってサンプ
リング周波数を低減してもエイリアシングによる折り返
し雑音は発生せず、従ってディジタル信号における振幅
の分解能を維持できるため、高精度な直交性を持ち、信
号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分を得るこ
とができる。
The complex coefficient band-pass digital filter 5 suppresses the quantization noise outside the signal band and the DC component generated at the time of A / D conversion by setting the pass band to the same level as the bandwidth of the received signal. Then, in the complex coefficient bandpass digital filter 5, a product-sum operation of the signal and the filter coefficient is performed, whereby the signal word length inside the digital filter becomes longer by the filter coefficient word length. This is usually rounded to some word length at the output of the digital filter 5 which is shorter than that. At that time, the word length of the output signal x A (kT 1 ) of the complex coefficient band-pass digital filter 5 has both the real part and the imaginary part of the input signal x (k
The sampling frequency is reduced from the word length of T 1 ) to be b 3 bits. In addition, in order to reduce the effect of rounding noise, it is desirable to increase it by several bits as described above. If this is not done, the quantization noise reduction effect of the complex coefficient bandpass digital filter 5 does not appear. On the contrary, even if the sampling frequency is reduced by performing such an operation, aliasing noise due to aliasing does not occur, and therefore, the resolution of the amplitude in the digital signal can be maintained, so that there is a highly accurate orthogonality and the signal-quantum It is possible to obtain the I component and the Q component having a large noise power ratio.

【0054】図2は、サンプリング周波数低減による複
素係数帯域通過ディジタルフィルタ5の出力信号x
A (kT1 )とデシメータ6の出力信号xC (nT3
(T3 =1/fs3)のスペクトルの関係を示したもので
ある。なお、図2は、サンプリング周波数を1/4に低
減する例である(D=4)。ここでは、IF周波数とx
A(kT1 )の中心周波数f0 は一致しているものとし
て説明する。複素係数帯域通過ディジタルフィルタ5の
出力信号xA (kT1 )のスペクトルは実線で描いてお
り、破線と一点鎖線はサンプリング周波数を1/4に低
減することによって生じる折り返しによるxC (n
3 )のスペクトルであり、このうち必要なのはベース
バンドにある一点鎖線のスペクトルである。
FIG. 2 shows the output signal x of the complex coefficient bandpass digital filter 5 by reducing the sampling frequency.
A (kT 1 ) and output signal x C (nT 3 ) of the decimator 6
Shows the relationship between the spectrum of (T 3 = 1 / f s3 ). Note that FIG. 2 is an example in which the sampling frequency is reduced to 1/4 (D = 4). Where IF frequency and x
The center frequency f 0 of A (kT 1 ) will be described as being in agreement. The spectrum of the output signal x A (kT 1 ) of the complex coefficient band-pass digital filter 5 is drawn by a solid line, and the broken line and the alternate long and short dash line show x C (n by folding back caused by reducing the sampling frequency to ¼.
T 3 ) spectrum, of which what is required is a chain line spectrum in the baseband.

【0055】IF周波数fIFがある整数Kに対して (K−0.5)fs3<fIF≦(K+0.5)fs3 の範囲にあるとき、xA (kT1 )のfIFの周波数成分
はデシメーションよってベースバンドではfb に移動す
る。
[0055] When in the range of IF frequencies f (K-0.5) for integer K which is IF f s3 <f IF ≦ ( K + 0.5) f s3, x A of f IF of (kT 1) The frequency component moves to f b in the baseband due to decimation.

【0056】 fb =fIF−Kfs3 …(14) となる。式(14)のfb は0になるとは限らない。そ
こで、乗算器7によってxC (nT3 )に複素正弦波信
号exp[−j2πnfb /fs3]を乗じることによっ
てfb の周波数成分を0に移動させる。この乗算器7の
出力信号y(nT3 )の実部が所望のI成分I(n
3 )、虚部がQ成分Q(nT3 )となる。
F b = f IF −Kf s3 (14) F b in the equation (14) does not always become 0. Therefore, the frequency component of f b is moved to 0 by multiplying x C (nT 3 ) by the complex sine wave signal exp [−j2πnf b / f s3 ] by the multiplier 7. The real part of the output signal y (nT 3 ) of the multiplier 7 is the desired I component I (n
T 3 ) and the imaginary part is the Q component Q (nT 3 ).

【0057】以上のように、ディジタル直交検波処理に
オーバサンプリング技術を導入することによって、所望
のI成分・Q成分の信号語長より低い量子化ビット数で
A/D変換を行う。すなわち、多量子化ビット数のA/
D変換器を用いることなしに、高精度な直交性を持ち、
信号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とが得
られるディジタル直交検波装置を実現できる。
As described above, by introducing the oversampling technique into the digital quadrature detection processing, the A / D conversion is performed with a quantization bit number lower than the desired I component / Q component signal word length. That is, A / of the multi-quantization bit number
It has high-precision orthogonality without using a D converter,
It is possible to realize a digital quadrature detection device that can obtain an I component and a Q component having a large signal-to-quantization noise power ratio.

【0058】実施例2.図3は、請求項2、請求項5及
び請求項6記載の発明に係るディジタル直交検波装置の
構成を示すブロック図である。なお、図1と同一構成部
分には同一符号を付して説明を省略する。
Example 2. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a digital quadrature detection device according to the invention described in claims 2, 5, and 6. It should be noted that the same components as those in FIG.

【0059】102は低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置であり、103は帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減装置であり、低域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減装置102は、低域通過
ディジタルフィルタ11とデシメータ12とにより構成
されており、帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置103は、複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13とデシメータ14とにより構成されている。この
ように、低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
装置102と帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置103とを直列に接続する目的は、オーバサン
プリングされた帯域通過信号を解析信号に変換する複素
係数帯域通過ディジタルフィルタ13での信号処理演算
量低減並びにハードウェアの簡素化を図るためである。
Reference numeral 102 is a low-pass type band limiting / sampling frequency reducing device, 103 is a band-pass type band limiting / sampling frequency reducing device, and low-pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 is a low-pass type. The bandpass digital filter 11 and the decimator 12 are included, and the bandpass band limiting / sampling frequency reduction device 103 is composed of a complex coefficient bandpass digital filter 13 and a decimator 14. As described above, the purpose of connecting the low-pass band limiting / sampling frequency reducing device 102 and the band-pass band limiting / sampling frequency reducing device 103 in series is to convert an oversampled band-pass signal into an analytic signal. This is to reduce the amount of signal processing calculation in the complex coefficient bandpass digital filter 13 and to simplify the hardware.

【0060】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0061】搬送波周波数fc 、帯域幅Bの受信RF信
号r(t)をIF信号x(t)に変換する過程は上述実
施例1と同様であるので説明を省略する。
Since the process of converting the received RF signal r (t) having the carrier frequency f c and the bandwidth B into the IF signal x (t) is the same as that of the above-described first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0062】x(t)はサンプラ3でサンプリング周波
数fs1でサンプリングされる。fs1はオーバサンプリン
グするためにIF周波数の少なくとも8倍以上でかつx
(t)の帯域幅の8倍以上にとる。
X (t) is sampled by the sampler 3 at the sampling frequency f s1 . f s1 is at least 8 times the IF frequency for oversampling and x
It is 8 times or more the bandwidth of (t).

【0063】A/D変換器4でサンプラ3でサンプリン
グされた信号をディジタル信号に変換する。直線量子化
を行う多ビットのA/D変換器を用いた場合、A/D変
換器4における量子化ビット数b1 は、所望のI成分・
Q成分のビット数をb3 (>b1 )、サンプリング周波
数fs3とするとき、b3 −log4 (fs1/fs3)以上
の最小の整数値が目安となる。逆に、A/D変換器4に
おける量子化ビット数b1 と所望のI成分・Q成分のビ
ット数b3 からfs1を決めてもよい。ただし、このb3
は丸め雑音の影響を小さくするために余裕をもとせた値
ではない。余裕をもたせる場合には、c=1〜4程度と
して、I成分・Q成分の語長は(b3 +c)ビット、A
/D変換器4における量子化ビット数は上述同様にb1
とする。fs1とfs3、及び後述するデシメータ12の出
力におけるサンプリング周波数fs2の選択において、f
s1/fs2とfs2/fs3の値は回路の簡単化のため、なる
べく2以上の整数値になることが望ましい。以下、これ
らの比は整数であるものとして説明する。
The A / D converter 4 converts the signal sampled by the sampler 3 into a digital signal. When a multi-bit A / D converter that performs linear quantization is used, the number of quantization bits b 1 in the A / D converter 4 is the desired I component
The number of bits of the Q component b 3 (> b 1), when the sampling frequency f s3, the integer value of b 3 -log 4 (f s1 / f s3) or the minimum is a measure. Conversely, the A / D converter 4 quantization bits b 1 to the bit number b 3 of the desired I component · Q component in may be determined f s1. However, this b 3
Is not a value with a margin in order to reduce the effect of rounding noise. When a margin is provided, c = 1 to 4 and the word lengths of the I and Q components are (b 3 + c) bits, A
The number of quantization bits in the / D converter 4 is b 1 as described above.
And f s1 and f s3 , and in selecting the sampling frequency f s2 at the output of the decimator 12 described later, f
It is desirable that the values of s1 / f s2 and f s2 / f s3 be integer values of 2 or more for simplification of the circuit. Hereinafter, these ratios will be described as being integers.

【0064】2次ΔΣ変調・1ビット量子化器を用いる
A/D変換器の場合、サンプラ3におけるサンプリング
周波数fs1は所望のI成分・Q成分のビット数b3 とサ
ンプリング周波数fs3から決める。その目安は上記の式
(13)で求められる。A/D変換器はここで例示した
もの以外も使用できることはもちろんである。
In the case of the A / D converter using the secondary ΔΣ modulation / 1-bit quantizer, the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is determined from the desired bit number b 3 of I component / Q component and the sampling frequency f s3. . The standard is calculated by the above equation (13). Needless to say, A / D converters other than those exemplified here can be used.

【0065】オーバサンプリングされた帯域通過信号を
解析信号に変換する複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13での信号処理演算量低減並びにハードウェアの簡
素化を図るために、A/D変換器4の出力信号x(kT
1 )(T1 =1/fs1)を低域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置102で一旦サンプリング周波数
s2(=fs1/D1 )に低減する。なお、D1 は2以上
の整数である。これからは、D1 のようなサンプリング
周波数の低減度をデシメーション比と呼ぶことにする。
デシメーション比は1より大きい値である。
In order to reduce the amount of signal processing calculation in the complex coefficient bandpass digital filter 13 for converting the oversampled bandpass signal into an analytic signal and to simplify the hardware, the output signal of the A / D converter 4 x (kT
1 ) (T 1 = 1 / f s1 ) is once reduced to the sampling frequency f s2 (= f s1 / D 1 ) by the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102. D 1 is an integer of 2 or more. Hereinafter, the degree of reduction of the sampling frequency such as D 1 will be referred to as the decimation ratio.
The decimation ratio is a value greater than 1.

【0066】低域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置102では、低域通過ディジタルフィルタ11
とデシメータ12とを直列に接続してあり、量子化雑音
によるエイリアシングを防ぐために、低域通過ディジタ
ルフィルタ11によって低域通過型の帯域制限を行い、
デシメータ12でサンプリング周波数fs2に低減する。
これは低域通過ディジタルフィルタ11の出力信号を
(D1 −1)個おきにとる操作である。なお、 fs2>2f0 +B とする必要がある。
In the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102, the low pass digital filter 11 is used.
And a decimator 12 are connected in series, and in order to prevent aliasing due to quantization noise, low-pass band limiting is performed by the low-pass digital filter 11.
The decimator 12 reduces the sampling frequency to f s2 .
This is an operation for taking every (D 1 -1) output signals of the low-pass digital filter 11. Note that it is necessary to satisfy f s2 > 2f 0 + B.

【0067】低域通過ディジタルフィルタ11のカット
オフ周波数はfs1/2D1 以下とする。また、低域通過
ディジタルフィルタ11の係数は実数である。なお、図
3ではサンプリング周波数fs1に対する遅延演算子をz
1、サンプリング周波数fs2に対する遅延演算子をz2
と表している。
The cutoff frequency of the low-pass digital filter 11 is set to f s1 / 2D 1 or less. The coefficient of the low-pass digital filter 11 is a real number. In FIG. 3, the delay operator for the sampling frequency f s1 is z
1, the delay operator for the sampling frequency f s2 is z2
Is represented.

【0068】低域通過ディジタルフィルタ11内部で
は、信号とフィルタ係数との積和演算が行われ、これに
よりディジタルフィルタ内部の信号語長はフィルタ係数
語長の分長くなる。これは、ディジタルフィルタ11の
出力でそれより短いある語長に丸めるのが普通である。
その際、低域通過ディジタルフィルタ11の出力信号の
語長(b2 ビット)は、ディジタルフィルタ11の入力
信号の語長(b1 ビット)よりサンプリング周波数を低
減した分は長くする。すなわち、 b2 ≧b1 +log4 1 としてビットレートを下げることはしない。このように
することによって、サンプリング周波数を低減してもデ
ィジタル信号振幅の分解能を維持できる。丸め雑音の影
響を小さくするために、b2 は上式で与えられる最小値
より数ビット大きくすることが望ましい。
Inside the low-pass digital filter 11, a product-sum operation of the signal and the filter coefficient is performed, whereby the signal word length inside the digital filter becomes longer by the filter coefficient word length. This is usually rounded to a certain word length at the output of the digital filter 11.
At this time, the word length (b 2 bits) of the output signal of the low-pass digital filter 11 is made longer than the word length (b 1 bit) of the input signal of the digital filter 11 by the amount obtained by reducing the sampling frequency. That is, the bit rate is not lowered by setting b 2 ≧ b 1 + log 4 D 1 . By doing so, the resolution of the digital signal amplitude can be maintained even if the sampling frequency is reduced. In order to reduce the effect of rounding noise, it is desirable that b 2 be several bits larger than the minimum value given by the above equation.

【0069】そして、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置102の出力信号x2 (mT2 )を、
2 (mT2 )の0<f/fs2<0.5の帯域だけを通
過させて解析信号に変換し、サンプリング周波数をおよ
そ信号帯域Bと同程度に低くする帯域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減装置103に入力する。
Then, the output signal x 2 (mT 2 ) of the low pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 is
x 2 (mT 2 ) A band-pass type band limiter that passes only the band of 0 <f / f s2 <0.5, converts it into an analytic signal, and lowers the sampling frequency to the same level as the signal band B.
Input to the sampling frequency reduction device 103.

【0070】図3における帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置103は中心周波数f0 またはf
IFで、通過域幅が信号帯域幅Bと同程度かつ−0.5<
f/fs2<0には通過域を持たない複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ13とデシメータが直列に接続されて
いる。
The band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 in FIG. 3 has a center frequency f 0 or f
At IF , the passband width is about the same as the signal bandwidth B and -0.5 <
For f / f s2 <0, a complex coefficient band pass digital filter 13 having no pass band and a decimator are connected in series.

【0071】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
において、その入力信号x2 (mT2 )は解析信号xA2
(mT2 )に変換される。xA2(mT2 )は複数値をと
り、図3において複数値をとる信号は太線で示してい
る。
Complex coefficient band pass digital filter 13
, The input signal x 2 (mT 2 ) is the analytic signal x A2
Converted to (mT 2 ). x A2 (mT 2 ) has a plurality of values, and a signal having a plurality of values is indicated by a thick line in FIG.

【0072】それから、デシメータ14でサンプリング
周波数fs2を fs3=fs2/D2 に低減する。これは複素係数帯域通過ディジタルフィル
タ13の出力信号xA2(mT2 )のサンプルを(D2
1)個おきにとる操作である。なお、fs3はxA2(mT
2 )の帯域幅Bと同程度の値であり、D2 は2以上の適
切な整数である。
Then, the decimator 14 reduces the sampling frequency f s2 to f s3 = f s2 / D 2 . This is a sample of the output signal x A2 (mT 2 ) of the complex coefficient band pass digital filter 13 (D 2
1) It is an operation to take every other piece. Note that f s3 is x A2 (mT
2 ) The bandwidth B is approximately the same value, and D 2 is an appropriate integer of 2 or more.

【0073】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
の通過域をIF信号の帯域幅と同程度とすることによっ
て信号帯域外の量子化雑音及びA/D変換時に生じる直
流オフセット成分を抑圧する。そして、複素係数帯域通
過ディジタルフィルタ13の出力信号xC3(nT3 )の
語長は、低域通過ディジタルフィルタ11の場合と同様
に、実部・虚部ともに、複素係数帯域通過ディジタルフ
ィルタ13の入力信号x2 (mT2 )の語長よりサンプ
リング周波数を低減した分は長くする。すなわち、 b3 ≧b2 +log4 1 としてビットレートを下げることはしない。このように
することによって、サンプリング周波数を低減してもデ
ィジタル信号振幅の分解能を維持できる。なお、丸め雑
音の影響を小さくするために、前述のように更に数ビッ
ト大きくすることが望ましい。
Complex coefficient bandpass digital filter 13
By setting the pass band of the same as the bandwidth of the IF signal, the quantization noise outside the signal band and the DC offset component generated during A / D conversion are suppressed. The word length of the output signal x C3 (nT 3 ) of the complex coefficient band pass digital filter 13 is the same as that of the low pass digital filter 11 in both the real part and the imaginary part of the complex coefficient band pass digital filter 13. The sampling frequency is made smaller than the word length of the input signal x 2 (mT 2 ). That is, the bit rate is not lowered by setting b 3 ≧ b 2 + log 4 D 1 . By doing so, the resolution of the digital signal amplitude can be maintained even if the sampling frequency is reduced. In addition, in order to reduce the effect of rounding noise, it is desirable to increase it by several bits as described above.

【0074】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
の出力信号xA2(mT2 )と帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減装置103の出力信号xC3(n
3 )のスペクトルの関係は、上述実施例における複素
係数帯域通過ディジタルフィルタ13の出力信号x
A (kT1 )とデシメータ6の出力信号xC (nT3
の関係と同じである。
Complex coefficient band pass digital filter 13
Output signal x A2 (mT 2 ) and the output signal x C3 (n of the band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 103
The relationship of the spectrum of T 3 ) is the output signal x of the complex coefficient band pass digital filter 13 in the above-mentioned embodiment.
A (kT 1 ) and output signal x C (nT 3 ) of the decimator 6
Is the same as the relationship.

【0075】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13
の出力信号xA2(mT2 )のfIFの周波数成分はデシメ
ーション後のベースバンドではfb に移動する。このf
b は0になるとは限らない。そこで、乗算器7によって
C3(nT3 )に複素正弦波信号exp[−j2πnf
b /fs3]を乗じることによってfb の周波数成分を0
に移動させる。この乗算器7の出力信号y(nT3 )の
実部が所望のI成分I(nT3 )、虚部がQ成分Q(n
3 )となる。
Complex coefficient band pass digital filter 13
The frequency component of f IF of the output signal x A2 (mT 2 ) of 1 moves to f b in the baseband after decimation. This f
b does not always become 0. Therefore, the multiplier 7 outputs the complex sine wave signal exp [-j2πnf to x C3 (nT 3 ).
b / f s3 ] to multiply the frequency component of f b to 0
Move to. The real part of the output signal y (nT 3 ) of the multiplier 7 is the desired I component I (nT 3 ), and the imaginary part is the Q component Q (n
T 3 ).

【0076】以上のように、ディジタル直交検波処理に
オーバサンプリング技術を導入することによって、所望
のI成分・Q成分の信号語長より低い量子化ビット数で
A/D変換を行う。すなわち、多量子化ビット数のA/
D変換器を用いることなしに、高精度な直交性を持ち、
信号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とが得
られるディジタル直交検波装置を実現できる。更に、低
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置102
を設けたことによって、複素係数帯域通過ディジタルフ
ィルタ13の入力において予めサンプリング周波数をあ
る程度下げることができる。従って、複素係数帯域通過
ディジタルフィルタ13の特性の制約は従来例よりも緩
くなる。すなわち、狭遷移帯域幅のフィルタである必要
がない。従って、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ
13の次数が減り、ハードウェア量を低減できる。その
結果、複素係数帯域通過ディジタルフィルタ13におけ
るフィルタリングに要する信号処理演算量も低減でき
る。帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置
103におけるフィルタリング処理が複素数を扱うのに
対して、低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
装置102におけるフィルタリング処理は実数値の信号
処理なので、低域通過型、帯域通過型の2つの帯域制限
・サンプリング周波数低減手段を合わせても実施例1の
場合より演算量は少なくてすむという利点がある。
As described above, by introducing the oversampling technique into the digital quadrature detection processing, the A / D conversion is performed with the quantization bit number lower than the desired I component / Q component signal word length. That is, A / of the multi-quantization bit number
It has high-precision orthogonality without using a D converter,
It is possible to realize a digital quadrature detection device that can obtain an I component and a Q component having a large signal-to-quantization noise power ratio. Furthermore, a low-pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102
By providing, the sampling frequency can be lowered to some extent in advance at the input of the complex coefficient bandpass digital filter 13. Therefore, the restrictions on the characteristics of the complex coefficient bandpass digital filter 13 are looser than those of the conventional example. That is, it does not have to be a narrow transition bandwidth filter. Therefore, the order of the complex coefficient bandpass digital filter 13 is reduced, and the amount of hardware can be reduced. As a result, the amount of signal processing calculation required for filtering in the complex coefficient bandpass digital filter 13 can be reduced. The filtering process in the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 handles complex numbers, whereas the filtering process in the low pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 is a real-valued signal process. Even if two band pass type band limiting / sampling frequency reducing means are combined, there is an advantage that the amount of calculation is smaller than in the case of the first embodiment.

【0077】実施例3.図4は、請求項3記載の発明に
係るディジタル直交検波装置の構成を示すブロック図で
ある。なお、図1と同一構成部分には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例においては、IF周波数fIF
とサンプラ3におけるサンプリング周波数fs1を適切に
選ぶことによって、帯域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減装置101の出力信号xC (nT3 )に複素
正弦波信号exp[−j2πnfb /fs3]を乗じる乗
算器7を省略している。
Example 3. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a digital quadrature detection device according to the invention of claim 3. It should be noted that the same components as those in FIG. In this embodiment, the IF frequency f IF
By appropriately selecting the sampling frequency f s1 in the sampler 3 and the sampler 3, the complex sine wave signal exp [−j2πnf b / f s3 ] is added to the output signal x C (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101. The multiplier 7 for multiplication is omitted.

【0078】図2に示すように、帯域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減装置101の帯域通過ディジタ
ルフィルタ5の出力信号xA (kT1 )をサンプリング
周波数fs3(=fs1/D)に低減させると、折り返しの
スペクトルが生じる。xA (kT1 )のfIFの周波数成
分はデシメーションによって移動するが、そのうちベー
スバンド −fs3/2≦f≦fs3/2 に存在するfb が0であれば、図1における帯域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減装置101に続く乗
算器7でxC (nT3 )と複素正弦波信号exp[−j
2πnfb /fs3]との乗算は必要なくなる。この場
合、図4に示す帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減装置101の出力信号xA (nT3 )の実数部が
所望のI成分I(nT3 )、虚部がQ成分Q(nT3
となる。なお、太線は複素信号を示す。
As shown in FIG. 2, band pass type band limiting
When the output signal x A (kT 1 ) of the bandpass digital filter 5 of the sampling frequency reduction device 101 is reduced to the sampling frequency f s3 (= f s1 / D), a folded spectrum is generated. The frequency component of f IF of x A (kT 1 ) moves by decimation, but if f b existing in the base band −f s3 / 2 ≦ f ≦ f s3 / 2 is 0, the band pass in FIG. In the multiplier 7 following the band limiting / sampling frequency reducing device 101, x C (nT 3 ) and the complex sine wave signal exp [-j
2πnf b / f s3 ] is no longer necessary. In this case, the real part of the output signal x A (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 101 shown in FIG. 4 is the desired I component I (nT 3 ), and the imaginary part is the Q component Q (nT 3). )
Becomes The thick line indicates a complex signal.

【0079】次に、図2における周波数fb が0となる
ための条件を求める。
Next, the condition for the frequency f b in FIG. 2 to become 0 is determined.

【0080】周波数fb が0となるためには、式(1
4)よりIF周波数fIFが帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置101の出力信号xC (nT3
のサンプリング周波数fs3の整数倍であればよい。更
に、帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置
101におけるデシメーション比が整数であるとしてい
るので、サンプラ3におけるサンプリング周波数fs1
帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置10
1出力におけるサンプリング周波数fs3の2以上の整数
倍であればよい。
In order that the frequency f b becomes 0, the equation (1
From 4), the IF frequency f IF is the output signal x C (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101.
It suffices if it is an integral multiple of the sampling frequency f s3 of. Further, since the decimation ratio in the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 is an integer, the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 10.
It may be an integral multiple of 2 or more of the sampling frequency f s3 in one output.

【0081】すなわち、図1における乗算器と複素正弦
波信号exp[−j2πnfb /fs3]との乗算が不要
となる条件は、 (1)IF周波数fIFが、所望のI成分、Q成分のサン
プリング周波数fs3の1以上の整数倍であること。
That is, the condition that multiplication by the multiplier in FIG. 1 and the complex sine wave signal exp [-j2πnf b / f s3 ] is unnecessary is as follows: (1) IF frequency f IF is desired I component, Q component Must be an integer multiple of 1 or more of the sampling frequency f s3 of.

【0082】(2)サンプラ3におけるサンプリング周
波数fs1が所望のI成分、Q成分のサンプリング周波数
s3の2以上の整数倍であり、IF信号の中心周波数f
0 、帯域幅をBとするときにfs1>2f0 +B以上であ
ることである。
(2) The sampling frequency f s1 in the sampler 3 is an integral multiple of 2 or more of the desired I component and Q component sampling frequencies f s3 , and the center frequency f of the IF signal is
0 , where f s1 > 2f 0 + B when the bandwidth is B.

【0083】このように、IF周波数fIFとサンプラ3
におけるサンプリング周波数fs1とを選択すれば、受信
信号と複素正弦波信号との乗算を行う乗算器が必要なく
なり、回路規模を縮小することができ、小型化に有利と
なる。
Thus, the IF frequency f IF and the sampler 3
If the sampling frequency f s1 in 1 is selected, a multiplier for multiplying the received signal by the complex sine wave signal is not required, and the circuit scale can be reduced, which is advantageous for downsizing.

【0084】実施例4.図5は、請求項4記載の発明に
係るディジタル直交検波装置の構成を示すブロック図で
ある。なお、図3と同一構成部分には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例においては、帯域通過型帯域
制限・サンプリング周波数低減装置103の出力信号x
C (nT3 )に複素正弦波信号exp[−j2πnfb
/fs3]を乗じる乗算器7を省略している。
Example 4. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a digital quadrature detection device according to the invention of claim 4. The same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the present embodiment, the output signal x of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 x
The complex sine wave signal exp [-j2πnf b is added to C (nT 3 ).
The multiplier 7 for multiplying / f s3 ] is omitted.

【0085】IF周波数fIF、サンプラ3におけるサン
プリング周波数fs1、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置102によって低減された後のサンプ
リング周波数fs2を適切に選ぶことによって、乗算器7
を省略することができる。
By appropriately selecting the IF frequency f IF , the sampling frequency f s1 in the sampler 3, and the sampling frequency f s2 after being reduced by the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102, the multiplier 7
Can be omitted.

【0086】図2に示すように、帯域通過型帯域制限・
サンプリング周波数低減装置103の複素係数帯域通過
ディジタルフィルタ13の出力信号xA2(mT2 )のサ
ンプリング周波数fs3(=fs2/D2 )に低減させる
と、折り返しのスペクトルが生じる。xA2(mT2 )の
IFの周波数成分はデシメーションによって移動する
が、そのうちベースバンド −fs3/2≦f≦fs3/2 に存在するfb が0であれば、図3における帯域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減装置103に続く乗
算器7でxC3(nT3 )と複素正弦波信号exp[−j
2πnfb /fs3]との乗算は必要なくなる。この場
合、図5に示す帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減装置103の出力信号xC3(nT3 )の実部が所
望のI成分I(nT3 )、虚部がQ成分Q(nT3 )と
なる。なお、太線は複素信号を示す。
As shown in FIG. 2, band pass type band limiting
When the output signal x A2 (mT 2 ) of the complex coefficient band pass digital filter 13 of the sampling frequency reduction device 103 is reduced to the sampling frequency f s3 (= f s2 / D 2 ), a folded spectrum is generated. The frequency component of f IF of x A2 (mT 2 ) moves by decimation, but if f b existing in the base band −f s3 / 2 ≦ f ≦ f s3 / 2 is 0, the band pass in FIG. In the multiplier 7 following the type band limiting / sampling frequency reducing device 103, x C3 (nT 3 ) and the complex sine wave signal exp [-j
2πnf b / f s3 ] is no longer necessary. In this case, the real part of the output signal x C3 (nT 3 ) of the bandpass band limiting / sampling frequency reducing device 103 shown in FIG. 5 is the desired I component I (nT 3 ), and the imaginary part is the Q component Q (nT 3). ). The thick line indicates a complex signal.

【0087】次に、図2における周波数fb が0となる
ための条件を求める。
Next, the condition for the frequency f b in FIG. 2 to become 0 is determined.

【0088】周波数fb が0となるためには、式(1
4)よりIF周波数fIFが帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減装置103の出力信号xC3(nT3
のサンプリング周波数fs3の1以上の整数倍であればよ
い。更に、低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減装置102及び帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減装置103におけるデシメーション比が整数で
あるとしているので、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減装置102の出力におけるサンプリング周
波数fs2が帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低
減装置103の出力におけるサンプリング周波数fs3
2以上の整数倍、かつサンプラ3におけるサンプリング
周波数fs1が低域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置102の出力におけるサンプリング周波数fs2
の2以上の整数倍であればよい。
In order that the frequency f b becomes 0, the equation (1
From 4), the IF frequency f IF is the output signal x C3 (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103.
The sampling frequency f s3 may be an integer multiple of 1 or more. Further, since the decimation ratio in the low pass band limiting / sampling frequency reducing device 102 and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 is an integer, the low pass type band limiting / sampling frequency reducing device 102 has a decimation ratio. The sampling frequency f s2 at the output is an integer multiple of 2 or more of the sampling frequency f s3 at the output of the band pass band limiting / sampling frequency reducing device 103, and the sampling frequency f s1 at the sampler 3 is the low pass band limiting / sampling frequency. The sampling frequency f s2 at the output of the reduction device 102
2 may be an integer multiple of 2 or more.

【0089】すなわち、図3の乗算器において帯域通過
型帯域制限・サンプリング周波数低減装置103の出力
信号xC3(nT3 )と複素正弦波信号exp[−j2π
nfb /fs3]との乗算が不要となる条件は、 (1)IF周波数fIFが、所望のI成分、Q成分のサン
プリング周波数fs3の3以上の整数倍であること。
That is, in the multiplier of FIG. 3, the output signal x C3 (nT 3 ) of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 103 and the complex sine wave signal exp [-j2π].
nf b / f s3 ] is not necessary. (1) The IF frequency f IF is an integer multiple of 3 or more of the desired I component and Q component sampling frequencies f s3 .

【0090】(2)サンプラ3におけるサンプリング周
波数fs1が所望のI成分、Q成分のサンプリング周波数
s3の素数でない整数倍であり、IF信号の中心周波数
0 、帯域幅をBとするときにfs1>2f0 +Bである
ことである。
(2) When the sampling frequency f s1 in the sampler 3 is an integer multiple that is not a prime number of the desired I component and Q component sampling frequency f s3 , and the center frequency f 0 of the IF signal and the bandwidth are B That is, f s1 > 2f 0 + B.

【0091】このように、IF周波数fIFとサンプラ3
におけるサンプリング周波数fs1とを選択すれば、受信
信号と複素正弦波信号との乗算を行う乗算器が必要なく
なり、より高速に信号処理をすることができる。また、
受信信号と複素正弦波信号との乗算手段と、複素正弦波
信号発生手段あるいは複素正弦波信号値を記憶する手段
が必要なくなるため、回路規模を縮小することができ、
小型化に有利となる。
Thus, the IF frequency f IF and the sampler 3
If the sampling frequency f s1 in is selected, the multiplier for multiplying the received signal by the complex sine wave signal is not required, and the signal processing can be performed at higher speed. Also,
Since the means for multiplying the received signal by the complex sine wave signal and the means for storing the complex sine wave signal generation means or the means for storing the complex sine wave signal value are unnecessary, the circuit scale can be reduced.
It is advantageous for downsizing.

【0092】実施例5.図6は、請求項5記載の発明に
係る帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減装置
101、103の構成を示すブロック図である。
Example 5. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of band-pass type band limiting / sampling frequency reducing devices 101 and 103 according to the invention of claim 5.

【0093】帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置101は、複数の帯域通過ディジタルフィルタ
21〜2Lと、複数のデシメータ31〜3Lとを交互に
直列に接続して構成されている。そして、帯域通過ディ
ジタルフィルタ21〜2Lの通過域の中心周波数は前段
デシメータ出力信号のベースバンドにおける中心周波数
とだいたい同じであり、受信信号の帯域幅Bと同程度の
通過域幅を持つ。遷移帯域幅はフィルタにより異なる
が、図1のような単一の複素係数帯域通過ディジタルフ
ィルタとデシメータを用いる場合の複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタより広くできる。
The band pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 is constructed by alternately connecting a plurality of band pass digital filters 21 to 2L and a plurality of decimators 31 to 3L in series. The center frequency of the pass band of the band-pass digital filters 21 to 2L is approximately the same as the center frequency of the preceding decimator output signal in the base band, and has a pass band width similar to the band width B of the received signal. Although the transition band width differs depending on the filter, it can be made wider than the single complex coefficient bandpass digital filter as shown in FIG. 1 and the complex coefficient bandpass digital filter using a decimator.

【0094】複素係数帯域通過ディジタルフィルタ21
の係数は複素数であるので、その出力信号も複素数にな
る。従って、図6では複素係数帯域通過ディジタルフィ
ルタ21以降の信号の流れを示す矢印は太線で示す。
Complex coefficient band pass digital filter 21
Since the coefficient of is a complex number, its output signal is also a complex number. Therefore, in FIG. 6, the arrow indicating the signal flow after the complex coefficient band pass digital filter 21 is indicated by a thick line.

【0095】本実施例では、一度にサンプリング周波数
を1/Dにするのではなく、少しずつ帯域制限とサンプ
リング周波数低減を行う動作をL回繰り返すことによっ
てサンプリング周波数を1/Dにするものである。な
お、Dは整数である。サンプリング周波数を1/Dにす
る場合、 D=D1 ・D2 ・…・DL のようにL個の2以上の整数の積に分解できるとき、ま
ずサンプリング周波数fs1をその1/D1 であるfs12
にし、次にサンプリング周波数fs12 をその1/D2
あるfs13 にするというように順次にL回繰り返す。な
お、Lは適切な整数である。また、本実施例における整
数D1 、D2 、…は上述実施例2、4におけるデシメー
ション比D1 、D2 とは異なる値である。
In the present embodiment, the sampling frequency is not set to 1 / D at once, but the sampling frequency is set to 1 / D by repeating the operation of band limiting and sampling frequency reduction L times. . In addition, D is an integer. If the sampling frequency to 1 / D, D = D 1 · D 2 · ... · D when can be decomposed into a product of the L 2 or greater as L, first the sampling frequency f s1 Part 1 / D 1 Is f s12
Then, the sampling frequency f s12 is set to f s13 , which is 1 / D 2 of the sampling frequency, and the sampling frequency f s12 is sequentially repeated L times. Note that L is an appropriate integer. Further, the integers D 1 , D 2 , ... In this embodiment are values different from the decimation ratios D 1 , D 2 in the above-mentioned embodiments 2 , 4.

【0096】各複素係数帯域通過ディジタルフィルタ2
1〜2Lの出力信号の語長は実部・虚部ともにそれらの
フィルタの入力信号の語長よりサンプリング周波数を低
減する分長くする。図6では、 b11≧b1 +log4 1 、b12≧b11+log
4 2 、…として、ビットレートを下げることはしな
い。むしろこれらの式で与えられる最小値より数ビット
大きくするのが望ましい。
Each complex coefficient band pass digital filter 2
The word lengths of the output signals of 1 to 2 L are made longer than the word lengths of the input signals of the filters in both the real part and the imaginary part by reducing the sampling frequency. In FIG. 6, b 11 ≧ b 1 + log 4 D 1 , b 12 ≧ b 11 + log
The bit rate is not reduced as 4 D 2 , .... Rather, it is desirable to make it a few bits larger than the minimum value given by these equations.

【0097】このような複素係数帯域通過ディジタルフ
ィルタとデシメータとを複数組み直列接続する構成で
は、デシメーション比Dが大きい場合、各複素係数帯域
通過ディジタルフィルタに急峻なカットオフ特性が要求
されないため、フィルタ次数が低くてすみ、これにより
フィルタリングに要する演算量も図1及び図3に示す単
一の複素係数帯域通過ディジタルフィルタとデシメータ
を直列に接続する構成より少なくすることができること
がわかっている。
In such a configuration in which a plurality of complex coefficient bandpass digital filters and decimators are connected in series, when the decimation ratio D is large, each complex coefficient bandpass digital filter is not required to have a sharp cutoff characteristic. It has been found that the order is low, and thus the amount of calculation required for filtering can be made smaller than that in the configuration in which the single complex coefficient bandpass digital filter and the decimator shown in FIGS. 1 and 3 are connected in series.

【0098】また、第1ステージの複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ21の中心周波数を適切に選ぶことに
より、第2ステージ以降の複素係数帯域通過ディジタル
フィルタ22〜2Lの正規化中心周波数(入力信号のサ
ンプリング周波数で規格化した中心周波数)を0または
±0.5にでき、その結果、ディジタルフィルタ22〜
2Lは実係数のみを持つフィルタとすることができ、更
に信号処理演算量を減すことが可能となる。
Further, by appropriately selecting the center frequency of the complex coefficient band pass digital filter 21 of the first stage, the normalized center frequency of the complex coefficient band pass digital filters 22 to 2L of the second stage and thereafter (sampling of the input signal The center frequency normalized by the frequency) can be 0 or ± 0.5, and as a result, the digital filter 22 ...
2L can be a filter having only real coefficients, and the amount of signal processing calculation can be further reduced.

【0099】上述実施例においては、複数の帯域通過デ
ィジタルフィルタと、複数のデシメータとを直列に接続
してなる帯域制限・サンプリング周波数低減手段が帯域
通過特性を持つ場合について説明したが、これに限ら
ず、請求項6記載の発明に係る低減通過型低域制限・サ
ンプリング周波数低減手段についても同様な構成をとる
ことができる。すなわち、複数の低域通過ディジタルフ
ィルタと、複数のデシメータを交互に直列に接続してな
るように構成できる。
In the above embodiments, the case where the band limiting / sampling frequency reducing means formed by connecting a plurality of band pass digital filters and a plurality of decimators in series has a band pass characteristic has been described, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the same structure can be applied to the reduction pass type low frequency band limiting / sampling frequency reducing means according to the sixth aspect of the present invention. That is, a plurality of low-pass digital filters and a plurality of decimators can be alternately connected in series.

【0100】実施例6.図7は、請求項7及び請求項9
記載の発明に係る帯域制限・サンプリング周波数低減装
置101または103の構成を示すブロック図である。
低減装置101と103とは同一構成なので、低減装置
101についてのみ説明する。
Example 6. FIG. 7 shows claims 7 and 9.
It is a block diagram which shows the structure of the band limitation / sampling frequency reduction apparatus 101 or 103 which concerns on the invention of description.
Since the reduction devices 101 and 103 have the same configuration, only the reduction device 101 will be described.

【0101】帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減装置101は、入力信号x(kT1 )をサンプル毎
に整数(D)本の通路71〜7Dに振り分けるスイッチ
70を有しており、D本の通路71〜7Dには、それぞ
れディジタルフィルタ81〜8Dが接続されている。そ
して、ディジタルフィルタ81〜8Dには、D個のディ
ジタルフィルタ81〜8Dの出力信号を加算する加算手
段としての加算器80が接続されている。なお、z3は
サンプリング周波数fs3に対する遅延演算子である。
The band-pass type band limiting / sampling frequency reducing device 101 has a switch 70 for allocating the input signal x (kT 1 ) to the integer (D) paths 71 to 7D for each sample. Digital filters 81 to 8D are connected to the passages 71 to 7D, respectively. Further, the digital filters 81 to 8D are connected to an adder 80 as an adding means for adding the output signals of the D digital filters 81 to 8D. Incidentally, z3 is a delay operator for the sampling frequency f s3 .

【0102】スイッチ70は帯域制限・サンプリング周
波数低減装置101の入力信号x(kT1 )を1サンプ
ルずつ順にD本の各通路71〜7Dに振り分ける。通路
7Dに振り分けた後は再び通路71〜7Dの順にx(k
1 )を振り分ける。従って、通路71〜7Dを通る信
号のサンプリング周波数は帯域制限・サンプリング周波
数低減装置101の入力信号x(kT1 )の1/Dであ
る。つまり、fs1/D=fs3になっている。各ディジタ
ルフィルタ81〜8Dもサンプリング周波数fs3に対応
する速度で動作する。そのため、ここでは遅延演算子z
3と表現している。
The switch 70 sequentially distributes the input signal x (kT 1 ) of the band limiting / sampling frequency reducing device 101 sample by sample to the D paths 71 to 7D. After allocating to the passage 7D, x (k
Allocate T 1 ). Therefore, the sampling frequency of the signal passing through the paths 71 to 7D is 1 / D of the input signal x (kT 1 ) of the band limiting / sampling frequency reducing device 101. That is, f s1 / D = f s3 . Each of the digital filters 81 to 8D also operates at a speed corresponding to the sampling frequency f s3 . Therefore, here the delay operator z
It is expressed as 3.

【0103】ディジタルフィルタ81に入力信号が入力
するタイミングは、ディジタルフィルタ82への信号入
力タイミングよりT1 だけ早い。ディジタルフィルタ8
2への信号入力タイミングも同様にディジタルフィルタ
83だけ早い。以下同様である。各ディジタルフィルタ
81〜8Dの出力において、それらの入力信号と同様、
隣り合う通路の信号はT1 づつタイミングがずれてお
り、加算器80でD個の信号を加えて出力するのにD・
1 (=T3 )だけ時間がかかる。よって、この加算器
出力で、帯域制限されたサンプリング周波数が低減され
た信号xC (nT3 )を得ることができる。
The input signal input timing to the digital filter 81 is earlier than the signal input timing to the digital filter 82 by T 1 . Digital filter 8
Similarly, the signal input timing to 2 is also advanced by the digital filter 83. The same applies hereinafter. At the output of each digital filter 81 to 8D, like the input signals,
The timings of the signals in the adjacent paths are shifted by T 1. Therefore, it is necessary to add D signals by the adder 80 and output them by D.
It takes time T 1 (= T 3 ). Therefore, the signal x C (nT 3 ) whose band-limited sampling frequency is reduced can be obtained from the output of this adder.

【0104】各ディジタルフィルタ81〜8Dの係数は
複素数であるため、それらの出力信号もまた複素数であ
る。従って、図7では各フィルタ81〜8D以降の信号
の流れを示す矢印は太線で描いてある。なお、各ディジ
タルフィルタ81〜8Dの出力信号の語長(b3 ビッ
ト)は実部・虚部ともにサンプリング周波数を低減する
分長くする。すなわち、 b3 ≧b1 +log4 D としてビットレートを下げることはしない。丸め雑音の
影響を小さくするため、b3 はこの式で与えられる最小
値より数ビット大きくするのが望ましい。各ディジタル
フィルタ81〜8Dのインパルス応答p1 (n)、p2
(n)、…、pD(n)は、図1における帯域制限・サ
ンプリング周波数低減装置101の複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタ5のインパルス応答g(k)より式
(15)のように計算できる。
Since the coefficients of each digital filter 81 to 8D are complex numbers, their output signals are also complex numbers. Therefore, in FIG. 7, the arrows indicating the signal flow after each of the filters 81 to 8D are drawn with thick lines. The word length (b 3 bits) of the output signal of each of the digital filters 81 to 8D is increased by reducing the sampling frequency in both the real part and the imaginary part. That is, the bit rate is not lowered by setting b 3 ≧ b 1 + log 4 D. In order to reduce the effect of rounding noise, it is desirable that b 3 be several bits larger than the minimum value given by this equation. Impulse response p 1 (n), p 2 of each digital filter 81-8D
, (N), ..., p D (n) can be calculated from the impulse response g (k) of the complex coefficient bandpass digital filter 5 of the band limiting / sampling frequency reduction device 101 in FIG.

【0105】 pi (n)=g(nD+i−1) (i=1、2、…、D) …(15) このような構造の利点は、各ディジタルフィルタ81〜
8Dをスイッチ70の入力信号x(kT1 )のサンプリ
ング間隔T1 ほど高速に動作させる必要がないため、結
局のところ、高いサンプリング周波数まで対応可能なこ
とである。
P i (n) = g (nD + i−1) (i = 1, 2, ..., D) (15) The advantage of such a structure is that each digital filter 81 to
Since it is not necessary to operate 8D as fast as the sampling interval T 1 of the input signal x (kT 1 ) of the switch 70, it is possible to support a high sampling frequency after all.

【0106】なお、上述実施例においては、帯域制限・
サンプリング周波数低減装置101が帯域通過特性を持
つ場合について説明したが、請求項8及び請求項10に
係る低域通過特性を持つ低域制限・サンプリング周波数
低減装置102についても同様な構成をとることができ
る。この場合、上記の複素係数帯域通過ディジタルフィ
ルタを実数の係数を持つ低域通過ディジタルフィルタに
置き換える。フィルタ出力信号は実数となる。
In the above embodiment, the bandwidth limitation
The case where the sampling frequency reduction device 101 has the band pass characteristic has been described, but the low band limiting / sampling frequency reduction device 102 having the low pass characteristic according to claims 8 and 10 may have the same configuration. it can. In this case, the complex coefficient band pass digital filter is replaced with a low pass digital filter having real number coefficients. The filter output signal is a real number.

【0107】実施例7.請求項11に係る発明の実施例
の説明を行う。
Example 7. An embodiment of the invention according to claim 11 will be described.

【0108】図3または図5に示すように、帯域通過型
帯域制限・サンプリング周波数低減手段103と低域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段102との
内部構成は同様の構成としていたが、これに限らず、帯
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段103
と低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段1
02との内部構成が異なっていてもよい。例えば、低域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段102を
図6と同様の構成とし、帯域通過型帯域制限・サンプリ
ング周波数低減手段103を図7と同様の構成としても
よく、その逆でもよい。
As shown in FIG. 3 or 5, the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means 103 and the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means 102 have the same internal configuration. The band pass type band limiting / sampling frequency reducing means 103
And low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means 1
The internal structure may be different from that of 02. For example, the low-pass band limiting / sampling frequency reducing means 102 may have the same configuration as that in FIG. 6, and the band-passing band limiting / sampling frequency reducing means 103 may have the same configuration as in FIG. 7 and vice versa.

【0109】実施例8.上述実施例においては、RF信
号をIF信号に変換するものとして説明したが、受信器
やA/D変換器で扱えるサンプリング周波数によって
は、直接RF信号をディジタル信号に変換して直交検波
処理を行うことも可能である。このようにした場合、信
号のIF周波数fIFを搬送波周波数fc に置き換える。
Example 8. In the above-described embodiment, the RF signal is converted into the IF signal, but depending on the sampling frequency that can be handled by the receiver or the A / D converter, the RF signal is directly converted into the digital signal and the quadrature detection processing is performed. It is also possible. In this case, the IF frequency f IF of the signal is replaced with the carrier frequency f c .

【0110】[0110]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ディジタル直交検波処理において量子化雑音低減を
行っているので、所望のI成分・Q成分の信号語長より
低い量子化ビット数のA/D変換を用いることができ
る。また、高速でそれほど量子化ビット数の多くないA
/D変換器を用いることにより高精度な直交性を保ち、
信号対量子化雑音電力比の大きいI成分とQ成分とを容
易に得ることができる。
As described above, according to the present invention, since the quantization noise is reduced in the digital quadrature detection processing, the number of quantization bits lower than the desired I component / Q component signal word length is obtained. A / D conversion can be used. In addition, it is fast and does not have many quantization bits.
High accuracy orthogonality is maintained by using the / D converter,
It is possible to easily obtain the I component and the Q component having a large signal-to-quantization noise power ratio.

【0111】また、低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段と帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減手段とを設けたので、予めサンプリング周波数
をある程度下げることができ、その複素係数帯域通過デ
ィジタルフィルタの特性の制約を緩和し、複素係数ディ
ジタルフィルタに狭遷移帯域幅のものを使う必要がなく
なり、複素係数帯域通過ディジタルフィルタの次数を低
減でき、フィルタリングに要する演算量及び部品点数を
低減することができる。これにより、有限語長効果によ
る信号劣化を抑えることができる。更に、低域通過型帯
域制限・サンプリング周波数低減手段におけるフィルタ
リング処理は実数の信号処理となり、演算量及び部品点
数を低減することができる。
Further, since the low pass band limiting / sampling frequency reducing means and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means are provided, the sampling frequency can be lowered to some extent in advance, and its complex coefficient band pass digital filter It is possible to relax the restriction on the characteristics of, to eliminate the need to use a complex coefficient digital filter with a narrow transition bandwidth, reduce the order of the complex coefficient bandpass digital filter, and reduce the amount of calculation and the number of components required for filtering. it can. As a result, signal deterioration due to the finite word length effect can be suppressed. Further, the filtering process in the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means is a real number signal process, and the amount of calculation and the number of parts can be reduced.

【0112】また、IF周波数とその後に続くサンプラ
におけるサンプリング周波数を適切に選ぶことにより、
ディジタル化後の信号と複素正弦波信号との乗算が不要
となり、信号処理をより高速に行うことができる。これ
により、受信信号と複素正弦波信号との乗算手段、複素
正弦波信号の発生手段、または複素正弦波信号を記憶す
る手段が必要なくなり、回路規模を小さくして小型化を
図ることができ、また乗算による丸め雑音が発生するこ
とを防止することができる。
Further, by properly selecting the IF frequency and the sampling frequency in the sampler following the IF frequency,
The multiplication of the digitized signal and the complex sine wave signal becomes unnecessary, and the signal processing can be performed at a higher speed. As a result, there is no need for means for multiplying the received signal by the complex sine wave signal, means for generating the complex sine wave signal, or means for storing the complex sine wave signal, and it is possible to reduce the circuit scale and achieve miniaturization. Further, it is possible to prevent the rounding noise from being generated.

【0113】更に、低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段及び帯域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段を複数のディジタルフィルタと複数のデ
シメータとを交互に直列に接続したので、デシメーショ
ン比が大きい場合、ディジタルフィルタに急峻なカット
オフ特性が要求されず、フィルタ次数を低減でき、これ
によりフィルタリングに要する演算量をよりいっそう低
減することができ、集積回路による小型化や有限語長効
果の点においても有利である。
Further, since the low pass band limiting / sampling frequency reducing means and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means are connected in series alternately with a plurality of digital filters and a plurality of decimators, the decimation ratio is large. In this case, a steep cutoff characteristic is not required for the digital filter, the filter order can be reduced, and thus the amount of calculation required for filtering can be further reduced. In terms of miniaturization by an integrated circuit and finite word length effect, Is also advantageous.

【0114】そして、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段及び帯域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段を入力信号をD本の通路に分けるスイ
ッチと、各通路に接続されたD個の並列なディジタルフ
ィルタとにより構成したので、各ディジタルフィルタを
スイッチの入力信号のサンプリング間隔ほど高速に動作
させる必要がなくなり、高いサンプリング周波数に対応
することができる。
Then, a switch for dividing the input signal into the low-pass type band limiting / sampling frequency reducing means and the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means and D parallel paths connected to the respective channels. Since it is composed of various digital filters, it is not necessary to operate each digital filter as fast as the sampling interval of the input signal of the switch, and it is possible to cope with a high sampling frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1及び請求項5記載の発明に関わるディ
ジタル直交検波装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device according to the inventions of claims 1 and 5.

【図2】帯域通過信号のサンプリング周波数低減前後の
スペクトルを示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing spectra before and after a sampling frequency of a bandpass signal is reduced.

【図3】請求項2、請求項5及び請求項6記載の発明に
関わるディジタル直交検波装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device according to the inventions of claims 2, 5 and 6.

【図4】請求項3記載の発明に関わるディジタル直交検
波装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection apparatus according to the invention of claim 3.

【図5】請求項4記載の発明に関わるディジタル直交検
波装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a digital quadrature detection device according to the invention of claim 4.

【図6】請求項7記載の発明に関わる帯域通過型帯域制
限・サンプリング周波数低減装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a band pass type band limiting / sampling frequency reducing device according to the invention of claim 7;

【図7】請求項9記載の発明に関わる帯域通過型帯域制
限・サンプリング周波数低減装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a band pass type band limiting / sampling frequency reducing device according to the invention of claim 9;

【図8】従来のディジタル直交検波装置の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional digital quadrature detection device.

【符号の説明】 3、8 サンプラ 4、9 A/D変換器 5、10、13、21〜2L 複素係数帯域通過ディジ
タルフィルタ 6、12、14、15、31〜3L デシメータ 7 乗算器 11 低域通過ディジタルフィルタ 70 スイッチ 80 加算器 81〜8D ディジタルフィルタ 101、103 帯域通過型帯域制限・サンプリング周
波数低減装置 102 低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減
装置
[Explanation of Codes] 3,8 Sampler 4,9 A / D Converter 5,10,13,21 to 2L Complex Coefficient Band Pass Digital Filter 6,12,14,15,31 to 3L Decimator 7 Multiplier 11 Low Band Passing digital filter 70 Switch 80 Adder 81-8D Digital filter 101, 103 Band pass type band limiting / sampling frequency reduction device 102 Low pass type band limiting / sampling frequency reducing device

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受信したIF周波数fIFのアナログ帯域
通過信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングし
て離散時間信号に変換するサンプリング手段と、 所望の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化
ビット数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手
段と、 前記A/D変換手段の出力信号を帯域通過型の帯域制限
を行いかつサンプリング周波数を低減する帯域通過型帯
域制限・サンプリング周波数低減手段と、 前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の出力信号と所定の周波数の複素正弦波信号とを乗ずる
乗算手段と、 を備え、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減手段が、その入力信号のサンプリング周波数fs1
対して、入力信号の0<f/fs1<0.5の所定の周波
数成分のみを通過させる帯域通過特性を有し、前記帯域
通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の出力信
号の語長を入力信号の語調より拡張することを特徴とす
るディジタル直交検波装置。
1. Sampling means for sampling an analog band-pass signal of a received IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency and converting it into a discrete time signal, and a predetermined quantum shorter than a word length of a desired in-phase component and quadrature component. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with the number of digitized bits, and band-pass type band limiting / sampling for band-passing the output signal of the A / D converting means and reducing the sampling frequency. A frequency reducing means; and a multiplying means for multiplying the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means by a complex sine wave signal of a predetermined frequency. , passing the sampling frequency f s1 of the input signal, only a predetermined frequency component of 0 <f / f s1 <0.5 input signals Digital quadrature detection apparatus characterized by being having a bandpass characteristic to be extended from the tone of the input signal word length of the output signal of the band-pass band-limiting sampling frequency reduction means.
【請求項2】 受信したIF周波数fIFのアナログ帯域
通過信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングし
て離散時間信号に変換するサンプリング手段と、 所望の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化
ビット数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手
段と、 前記A/D変換手段の出力信号を帯域通過型の帯域制限
を行いかつサンプリング周波数を低減する低域通過型帯
域制限・サンプリング周波数低減手段と、 前記低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の出力信号に対して帯域通過の帯域制限を行いかつサン
プリング周波数を低減する帯域通過型帯域制限・サンプ
リング周波数低減手段と、 前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の出力信号と所定の周波数の複素正弦波信号とを乗ずる
乗算手段と、 を備え、前記低域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減手段が所定のカットオフ周波数の低域通過特性を有
し、その出力信号の語長を入力信号の語長より拡張し、
前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
が、その入力信号のサンプリング周波数fs2に対して、
入力信号の0<f/fs2<0.5の所定の周波数成分の
みを通過させる帯域通過特性を有し、前記帯域通過型帯
域制限・サンプリング周波数低減手段の出力信号の語長
を入力信号の語調より拡張することを特徴とするディジ
タル直交検波装置。
2. Sampling means for sampling an analog band-pass signal of a received IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency and converting it into a discrete-time signal, and a predetermined quantum shorter than a word length of a desired in-phase component and quadrature component. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with the number of digitized bits, and a low-pass type band restriction for band-passing the output signal of the A / D converting means and reducing the sampling frequency. Sampling frequency reducing means, band pass type band limiting / sampling frequency reducing means for performing band limiting on the output signal of the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means and reducing the sampling frequency; Multiply the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means by the complex sine wave signal of a predetermined frequency And means, wherein the low pass band limited sampling frequency reduction means comprises a low-pass characteristic of the predetermined cutoff frequency, to extend from the word length of the input signal word length of the output signal,
The band pass type band limiting / sampling frequency reducing means, with respect to the sampling frequency f s2 of the input signal,
The input signal has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of 0 <f / fs2 <0.5, and the word length of the output signal of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means is set to the input signal. A digital quadrature detector characterized by being extended from the tone.
【請求項3】 受信したIF周波数fIFのアナログ帯域
通過信号を所定のサンプリング周波数fs1でサンプリン
グして離散時間信号に変換するサンプリング手段と、 所望の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化
ビット数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手
段と、 前記A/D変換手段の出力信号に対して帯域通過型の帯
域制限を行いかつサンプリング周波数を低減する帯域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段と、 を備え、前記IF周波数fIFが所望の同相成分と直交成
分のサンプリング周波数fs3の1以上の整数倍でありか
つ前記アナログ帯域通過信号をサンプリングして離散時
間信号に変換するサンプリング手段におけるサンプリン
グ周波数fs1が、前記アナログ帯域通過信号の中心周波
数の2倍にアナログ帯域通過信号の帯域幅を加えた値よ
り大きく、前記帯域通過型帯域制限・サンプリング周波
数低減手段が、その入力信号のサンプリング周波数fs1
に対して、入力信号の0<f/fs1<0.5の所定の周
波数成分のみを通過させる帯域通過特性を有し、前記帯
域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の出力
信号の語長を入力信号の語調より拡張することを特徴と
するディジタル直交検波装置。
3. Sampling means for sampling an analog band-pass signal of the received IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency f s1 and converting it into a discrete time signal, and a predetermined shorter than the word length of the desired in-phase component and quadrature component. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with the number of quantization bits, and a band-pass type for performing band-pass band limitation on the output signal of the A / D conversion means and reducing the sampling frequency. Band limiting / sampling frequency reducing means, wherein the IF frequency f IF is an integer multiple of 1 or more of a sampling frequency f s3 of a desired in-phase component and quadrature component, and the analog band-pass signal is sampled to obtain a discrete time. The sampling frequency f s1 in the sampling means for converting the signal into an analog signal is twice the center frequency of the analog bandpass signal. The value is larger than the value obtained by adding the bandwidth of the band-pass signal, and the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means has a sampling frequency f s1 of the input signal.
The band length of the input signal is 0 <f / f s1 <0.5, and the word length of the output signal of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means is A digital quadrature detector characterized in that is extended from the tone of the input signal.
【請求項4】 受信したIF周波数fIFのアナログ帯域
通過信号を所定のサンプリング周波数fs1でサンプリン
グして離散時間信号に変換するサンプリング手段と、 所望の同相成分と直交成分の語長より短い所定の量子化
ビット数で前記離散時間信号を量子化するA/D変換手
段と、 前記A/D変換手段の出力信号に対して低域通過型の帯
域制限を行いかつサンプリング周波数を低減する低域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段と、 前記低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の出力信号に対して帯域通過型の帯域制限を行いかつサ
ンプリング周波数を低減する帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減手段と、 を備え、前記IF周波数fIFが所望の同相成分と直交成
分のサンプリング周波数fs3の1以上の整数倍でありか
つ前記アナログ帯域通過信号をサンプリングして離散時
間信号に変換するサンプリング手段におけるサンプリン
グ周波数fs1が、前記所望の同相成分と直交成分のサン
プリング周波数fs3の素数でない整数倍でありかつサン
プリング周波数fs1が前記アナログ帯域通過信号の中心
周波数の2倍にアナログ帯域通過信号の帯域幅を加えた
値より大きく、前記低域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段が、その入力信号のサンプリング周波数
s2に対して、入力信号の0<f/fs2<0.5の所定
の周波数成分のみを通過させる帯域通過特性を有し、前
記低域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の
出力信号の語長を入力信号の語調より拡張することを特
徴とするディジタル直交検波装置。
4. Sampling means for sampling an analog band-pass signal of a received IF frequency f IF at a predetermined sampling frequency f s1 and converting it into a discrete time signal, and a predetermined length shorter than a desired in-phase component and quadrature component word length. A / D conversion means for quantizing the discrete-time signal with the number of quantization bits, and low-pass for performing low-pass band limitation on the output signal of the A / D conversion means and reducing the sampling frequency. Pass band type band limiting / sampling frequency reducing means, and band pass type band limiting / sampling for performing band pass type band limiting on the output signal of the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means and reducing the sampling frequency comprising a frequency reduction means, wherein the IF frequency f IF is an integer of 1 or more of the sampling frequency f s3 orthogonal components and a desired phase component In it and the sampling frequency f s1 of the sampling means for converting the analog bandpass signal sampling and discrete-time signal is an integer multiple not prime the sampling frequency f s3 of the desired phase and quadrature components and the sampling frequency f s1 is larger than a value obtained by adding the bandwidth of the analog band pass signal to twice the center frequency of the analog band pass signal, and the low pass band limiting / sampling frequency reducing means sets the sampling frequency f of the input signal. With respect to s2 , it has a band-pass characteristic of passing only a predetermined frequency component of 0 <f / f s2 <0.5 of the input signal, and the output signal of the low-pass band-limiting / sampling frequency reducing means is A digital quadrature detector characterized by expanding the word length from the tone of an input signal.
【請求項5】 サンプリング周波数の低減度もしくは必
要な帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
の入力信号の帯域幅に応じた帯域幅を持つと共に帯域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の中心周波
数が入力信号の中心周波数もしくはIF周波数fIFと等
しくかつ通過域が0から入力信号のサンプリング周波数
の1/2の間の所定の範囲に存在する帯域通過ディジタ
ルフィルタと、 前記帯域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリ
ング周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出す
デシメーション手段と、 を直列に接続して前記帯域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段を構成し、 前記帯域通過ディジタルフィルタの出力信号の語長がそ
の入力信号の語長より拡張されることを特徴とする請求
項1から請求項4までの内のいずれかの請求項に記載の
ディジタル直交検波装置。
5. The center frequency of the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means having a bandwidth corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency or the bandwidth of the input signal of the necessary band pass type band limiting / sampling frequency reducing means. Is equal to the center frequency or IF frequency f IF of the input signal and the pass band is in a predetermined range between 0 and 1/2 of the sampling frequency of the input signal, and the output of the band pass digital filter. The decimation means for extracting the signal at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency is connected in series to constitute the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means, and the word of the output signal of the band pass digital filter is formed. The length of the input signal is extended from the word length of the input signal. The digital quadrature detection device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 サンプリング周波数の低減度に応じたカ
ットオフ周波数の低域通過ディジタルフィルタと、 前記低域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリ
ング周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出す
デシメーション手段と、 を直列に接続して前記低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段を構成し、 前記低域通過ディジタルフィルタの出力信号の語長がそ
の入力信号の語長より拡張されることを特徴とする請求
項2または請求項4に記載のディジタル直交検波装置。
6. A low-pass digital filter having a cut-off frequency according to the degree of reduction of the sampling frequency, and decimation means for taking out an output signal of the low-pass digital filter for every number of samples according to the degree of reduction of the sampling frequency. , Are connected in series to configure the low-pass band limiting / sampling frequency reducing means, and the word length of the output signal of the low-pass digital filter is extended from the word length of the input signal. The digital quadrature detection device according to claim 2 or 4.
【請求項7】 所定の帯域幅と中心周波数を持つ帯域通
過ディジタルフィルタと、 前記帯域通過ディジタルフィルタに直列に接続した所定
のサンプル数おきに取り出すデシメーション手段と、 を複数組並列に接続して前記帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減手段を構成し、 前記複数の帯域通過ディジタルフィルタの出力信号の語
長がその入力信号の語長より拡張されることを特徴とす
る請求項1から請求項4までの内のいずれかの請求項に
記載のディジタル直交検波装置。
7. A plurality of groups are connected in parallel, and a bandpass digital filter having a predetermined bandwidth and a center frequency, and decimation means connected in series to the bandpass digital filter for taking out every predetermined number of samples are connected in parallel. 5. A band pass type band limiting / sampling frequency reducing means is constituted, and a word length of an output signal of the plurality of band pass digital filters is expanded from a word length of its input signal. A digital quadrature detector according to any one of the preceding claims.
【請求項8】 所定の帯域幅の低域通過ディジタルフィ
ルタと、 前記帯域通過ディジタルフィルタに直列に接続した所定
のサンプル数おきに取り出すデシメーション手段と、 を複数組直列に接続して前記低域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減手段を構成し、 前記複数の低域通過ディジタルフィルタの出力信号の語
長がその入力信号の語長より拡張されることを特徴とす
る請求項2または請求項4に記載のディジタル直交検波
装置。
8. A low pass digital filter having a predetermined band width and a decimation means connected in series to the band pass digital filter for taking out every predetermined number of samples, are connected in series to form the low pass digital filter. 5. The band length limiting / sampling frequency reducing means is configured, and the word length of the output signal of the plurality of low-pass digital filters is expanded from the word length of the input signal. A digital quadrature detector described.
【請求項9】 前記帯域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段を、帯域通過型帯域制限・サンプリング
周波数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数
(D2 )の逆数(1/D2 )に低減しようとするときに
入力信号をサンプル毎に整数(D2 )本の通路に振り分
けるスイッチと、整数(D2 )本の通路にそれぞれ接続
された複数(D2 )個のディジタルフィルタと、複数
(D2 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算する
加算手段とから構成し、 複数(D2 )個のディジタルフィルタの出力信号もしく
は前記加算手段の出力信号の語長が帯域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減手段の入力信号の語長より拡
張されることを特徴とする請求項1から請求項4までの
内のいずれかの請求項に記載のディジタル直交検波装
置。
9. The band pass type band limiting / sampling frequency reducing means reduces the sampling frequency to the reciprocal (1 / D 2 ) of the integer (D 2 ) of the input signal. When an attempt is made, a switch that distributes the input signal to the integer (D 2 ) paths for each sample, a plurality (D 2 ) of digital filters respectively connected to the integer (D 2 ) paths, and a plurality ( D 2 ) adder means for adding the output signals of the digital filters, and the word length of the output signals of the plurality of (D 2 ) digital filters or the output signals of the adder means is band-pass band-limiting / sampling. The digital quadrature detection according to any one of claims 1 to 4, wherein the digital quadrature detection is extended from the word length of the input signal of the frequency reducing means. Location.
【請求項10】 前記低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段を、低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整
数(D1 )の逆数(1/D1 )に低減しようとするとき
に入力信号をサンプル毎に整数(D1 )本の通路に振り
分けるスイッチと、整数(D1 )本の通路にそれぞれ接
続された複数(D1 )個のディジタルフィルタと、複数
(D1)個のディジタルフィルタの出力信号を加算する
加算手段とから構成し、 複数(D1 )個のディジタルフィルタの出力信号もしく
は前記加算手段の出力信号の語長が低域通過型帯域制限
・サンプリング周波数低減手段の入力信号の語長より拡
張されることを特徴とする請求項2または請求項4に記
載のディジタル直交検波装置。
10. The low pass band limiting / sampling frequency reducing means uses the low pass type band limiting / sampling frequency reducing means as a reciprocal number (1 / D 1 ) of an integer (D 1 ) of an input signal. A switch for allocating the input signal to the integer (D 1 ) paths for each sample when reducing the signal to a plurality of channels, and a plurality (D 1 ) of digital filters respectively connected to the integer (D 1 ) paths, multiple (D 1) pieces of summing the output signal of the digital filter is composed of an adding unit, a plurality (D 1) pieces of word length of the output signal of the output signal or said adding means of the digital filter is a low-pass band 5. The digital quadrature detection device according to claim 2, wherein the digital quadrature detection device is extended from the word length of the input signal of the limiting / sampling frequency reducing means.
【請求項11】 前記低域通過型帯域制限・サンプリン
グ周波数低減手段が、サンプリング周波数の低減度に応
じたカットオフ周波数の低域通過ディジタルフィルタ及
び低域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリン
グ周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出すデ
シメーション手段を直列に接続してなり、所定の帯域幅
の低域通過ディジタルフィルタ及び帯域通過ディジタル
フィルタに直列に接続した所定のサンプル数おきに取り
出すデシメーション手段をを複数組直列に接続してな
り、あるいは低域通過型帯域制限・サンプリング周波数
低減手段がサンプリング周波数を入力信号の整数
(D1 )の逆数(1/D1 )に低減しようとするときに
入力信号をサンプル毎に整数(D1 )本の通路に振り分
けるスイッチ、整数(D1 )本の通路にそれぞれ接続さ
れた複数(D1 )個のディジタルフィルタ及び複数(D
1 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算する加算
手段とからなり、 かつ帯域通過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段
が、サンプリング周波数の低減度もしくは必要な帯域通
過型帯域制限・サンプリング周波数低減手段の入力信号
の帯域幅に応じた帯域幅を持つと共に帯域通過型帯域制
限・サンプリング周波数低減手段の中心周波数が入力信
号の中心周波数もしくはIF周波数fIFと等しくかつ通
過域が0から入力信号のサンプリング周波数の1/2の
間の所定の範囲に存在する帯域通過ディジタルフィルタ
及び帯域通過ディジタルフィルタの出力信号をサンプリ
ング周波数の低減度に応じたサンプル数おきに取り出す
デシメーション手段を直列に接続してなり、所定の帯域
幅と中心周波数を持つ帯域通過ディジタルフィルタ及び
帯域通過ディジタルフィルタに直列に接続した所定のサ
ンプル数おきに取り出すデシメーション手段を複数組直
列に接続してなり、あるいは帯域通過型帯域制限・サン
プリング周波数低減手段がサンプリング周波数を入力信
号の整数(D2 )の逆数(1/D2 )に低減しようとす
るときに入力信号をサンプル毎に整数(D2 )本の通路
に振り分けるスイッチ、整数(D2 )本の通路にそれぞ
れ接続された複数(D2 )個のディジタルフィルタ及び
複数(D2 )個のディジタルフィルタの出力信号を加算
する加算手段とからなることを特徴とする請求項2また
は請求項4記載のディジタル直交検波装置。
11. The low-pass band limiting / sampling frequency reducing means reduces the sampling frequency of a low-pass digital filter having a cutoff frequency corresponding to the degree of reduction of the sampling frequency and an output signal of the low-pass digital filter. The decimation means for extracting every sample number according to the frequency is connected in series, and the decimation means for extracting every predetermined sample number connected in series to the low-pass digital filter of the predetermined bandwidth and the band-pass digital filter is connected. A plurality of sets are connected in series, or when the low-pass band limiting / sampling frequency reducing means tries to reduce the sampling frequency to the reciprocal (1 / D 1 ) of the integer (D 1 ) of the input signal. Switch that distributes each sample to an integer (D 1 ) passage, an integer (D 1 ) A plurality of (D 1 ) digital filters and a plurality of (D 1 )
1 ) Addition means for adding the output signals of the digital filters, and the band pass type band limiting / sampling frequency reducing means is a means for reducing the sampling frequency or the required band pass type band limiting / sampling frequency reducing means. It has a bandwidth corresponding to the bandwidth of the input signal, the center frequency of the band-pass type band limiting / sampling frequency reducing means is equal to the center frequency of the input signal or the IF frequency f IF , and the pass band is 0 to the sampling frequency of the input signal. The band pass digital filter existing in a predetermined range between ½ of and the decimation means for extracting the output signal of the band pass digital filter at every sample number according to the degree of reduction of the sampling frequency are connected in series. Bandpass digital filter with a bandwidth and center frequency of Constituted by connecting a decimation means for retrieving a predetermined number of samples every connected in series to pass digital filter to the plurality of sets in series, or band-pass band-limiting sampling frequency reduction means integral of the input signal sampling frequency (D 2 ) Switch to divide the input signal into integer (D 2 ) channels for each sample when it is reduced to the reciprocal (1 / D 2 ), and a plurality (D 2 ) respectively connected to the integer (D 2 ) channels. 5. The digital quadrature detection device according to claim 2, further comprising: 2 ) number of digital filters and addition means for adding output signals of a plurality of (D 2 ) number of digital filters.
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