JPH09153921A - シンボルクロック再生回路 - Google Patents

シンボルクロック再生回路

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JPH09153921A
JPH09153921A JP7309648A JP30964895A JPH09153921A JP H09153921 A JPH09153921 A JP H09153921A JP 7309648 A JP7309648 A JP 7309648A JP 30964895 A JP30964895 A JP 30964895A JP H09153921 A JPH09153921 A JP H09153921A
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JP
Japan
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signal
circuit
output
difference
symbol
Prior art date
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Pending
Application number
JP7309648A
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English (en)
Inventor
Makoto Taroumaru
眞 太郎丸
Takao Gondo
孝雄 権藤
Taisuke Konishi
泰輔 小西
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相変調信号の復調の際に、どんな情報パタ
ーンからでも高精度なシンボルクロックが再生できるシ
ンボルクロック再生回路を提供する。 【解決手段】 位相検波出力は、半シンボル遅延させる
遅延回路10に入力され、半シンボル遅延された出力
は、差分回路11にて位相検波出力と1階差分される。
1階差分出力は、全波整流回路12に入力され絶対値演
算処理され、さらに半シンボル遅延回路20と差分回路
21で2階差分される。この2階差分の出力は、シンボ
ルタイミングで必ず立ち下がり、他の期間では立ち下が
りを生じないため、二値化回路13にて二値化して理想
的なシンボルクロックを再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相変調信号の復
調時に、その検波信号からシンボルクロックを再生する
シンボルクロック再生回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、位相変調信号の復調時に、そ
の位相変調信号を準同期検波して得られる検波信号であ
るベースバンド信号からシンボルクロックを再生するた
め、シンボルクロック再生回路が用いられている。
【0003】図8は従来のシンボルクロック再生回路の
構成を示すブロック図である。図8において、15は、
ベースバンド信号に含まれる同相ベースバンド信号Iお
よび直交ベースバンド信号Qにより、位相情報(tan
-1(Q/I))を求めるアークタンジェントROM、1
0は半シンボル遅延(Ts /2)させる半シンボル遅延
回路、11は位相差を計算する差分回路、12は位相差
の絶対値を求める全波整流回路、16は全波整流回路1
2の出力を安定させるPLL回路である。
【0004】位相変調信号を準同期検波して得られるベ
ースバンド信号I,Qは、アークタンジェントROM1
5で位相情報tan-1(Q/I)になり、半シンボル遅
延回路10および差分回路11で半シンボル間隔の差分
値が出力される。隣接シンボルで必ず位相が変化するπ
/4シフトQPSK信号ならば、シンボルタイミングで
ゼロクロスするので、全波整流回路12で絶対値演算し
た後、PLL回路16で安定したシンボルクロックを再
生する。
【0005】上記構成において、シンボルクロックが再
生される様子を図9に示す。図9(a)において、実線
はアークタンジェントROM15の出力であり、点線は
半シンボル遅延回路10の出力である。各々の差分した
結果、つまり差分回路11の出力は図9(b)のように
なる。この図から、周期Tsym 毎に存在するシンボル点
でゼロクロスしていることが分かる。図9(c)は上記
図9(a)および図9(b)の様子を表として表した図
である。図9(c)からも明らかなように、シンボル点
でゼロクロスすることが分かる。したがって、全波整流
回路12で差分出力の絶対値を求め、PLL回路16を
通すことによってシンボルクロックを再生することがで
きる。
【0006】図10に、従来のシンボルクロック再生回
路の動作の一例を示す。図10において、実線は位相情
報で、点線は位相情報を差分した後に絶対値を求めた信
号である。信号には、(財)電波システム開発センター
標準規格RCR STD−28に規定されたプリアンブ
ルパターン(1001)を用いている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来のシンボルクロック再生回路では、以下の理由
により、位相変調信号のキャリアに周波数ズレがある場
合に対しては弱く、良好にシンボルクロックを再生する
ことができないという問題点を有していた。
【0008】図11にキャリアに周波数ズレがある場合
におけるアークタンジェントROM15の出力の位相情
報を遅延差分した様子を示す。図11(a)において、
実線はアークタンジェントROM15の出力であり、点
線は半シンボル遅延回路10の出力である。各々の差分
した結果、つまり差分回路11の出力は、図11(b)
のようになる。
【0009】この図から、位相変調信号のキャリアに周
波数ズレがある場合には、図11(b)に示すようなオ
フセットが生じ、サンプル点でゼロクロスしない場合が
生じることが分かる。また、図8に示すように、1回だ
け遅延差分を行うということは、(式1)および(式
2)で示されるように、位相誤差成分は除去されるが、
キャリア周波数誤差成分は除去されていないということ
が分かる。
【0010】すなわち、検波器出力は(式1)のように
表される。
【0011】
【数1】
【0012】ここで、θ(t)=情報がのっている位
相、δωt=周波数誤差、θ′=位相誤差である。そし
て、1回差分の結果は、t=0とすると、(式2)のよ
うになり、位相誤差成分θ′のみが除去されている。
【0013】
【数2】
【0014】このため、位相変調信号の復調の際に、情
報パターンとして、プリアンブルパターン以外の任意の
ランダムパターンが入力された場合には、その情報パタ
ーンから高精度なシンボルクロックを再生することがで
きないという問題点をも有していた。
【0015】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、位相変調信号の復調の際に、入力されたどのような
情報パターンに対しても、その情報パターンから高精度
なシンボルクロックを再生することができるシンボルク
ロック再生回路を提供する。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1に記載のシンボルクロック再生回
路は、位相変調信号の位相検波信号とそれを前記位相変
調信号のシンボルクロックの1/2周期だけ遅延した信
号との差分値を演算して出力する第1の差分手段と、前
記第1の差分手段から出力された信号の絶対値を演算し
て出力する絶対値手段と、前記絶対値手段から出力され
た信号とそれを前記1/2周期だけ遅延した信号との差
分値を演算して出力する第2の差分手段と、前記第2の
差分手段から出力された信号を二値化して、前記シンボ
ルクロックと相関する周期を有する信号を生成する二値
化手段とを備えた構成とする。
【0017】この構成によると、どのような情報パター
ンに対しても、その情報パターンに基づいて半シンボル
間隔で差分して絶対値演算を行い、さらに、その演算結
果に基づいて、シンボルタイミングで必ず立ち下がる2
階差分の信号を出力し、この出力信号を二値化手段に供
給して二値化する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
シンボルクロック再生回路について、図面を参照しなが
ら説明する。
【0019】本発明の請求項1に対応する一実施の形態
である第1の実施の形態のシンボルクロック再生回路に
ついて説明する。図1は第1の実施の形態のシンボルク
ロック再生回路のブロック図である。図1において、1
0は位相検波器からの位相検波出力を半シンボル期間
(Tsym /2)だけ遅延させる遅延回路、11は位相検
波出力と遅延回路10の出力との差を出力する第1の差
分手段としての差分回路、12は絶対値演算を行う絶対
値手段としての全波整流回路、20は全波整流回路12
の出力を半シンボル期間(T sym /2)だけ遅延させる
遅延回路、21は全波整流回路12の出力と遅延回路2
0の出力との差を出力する第2の差分手段としての差分
回路、13は、2段階の差分回路11,21を通した2
階差分出力を、0をしきい値としてリミッタ処理し二値
化する二値化手段としての二値化回路である。
【0020】ここで、遅延回路10,20を実現するに
は次のような方法がある。たとえば、システム構成が1
シンボル8サンプルで処理を行うものであれば、8×f
sym(fsym はシンボル周波数)のクロックでnbit
×4段(nは量子化ビット数)のシフトレジスタを用い
れば、容易に半シンボル遅延させることができる。又、
先入れ先出しメモリ(FIFO)を用いても良い。
【0021】次に、上記構成により、シンボルクロック
が再生される様子を図2に示す。図2において、図2
(a)のごとくTsym (シンボル周期)で入力位相が変
化したとき、これを半シンボル遅延させた位相は図2
(b)となり、1階差分出力の絶対値をとった結果は図
2(c)となる。図2(d)は図2(c)を半シンボル
遅延させた位相で、図2(e)は2階差分の出力結果で
ある。ここで、−|φ|は負の値である。図2から明ら
かなように、差分回路11,21による2階差分の出力
信号は、周期Tsym 毎のシンボルタイミングで必ず立ち
下がり、正確なシンボルクロックが再生できる。
【0022】又、キャリアに周波数ずれがある場合の2
階差分出力結果までを図3に示す。図3において、キャ
リア周波数誤差成分をδωtとすると、入力位相は図3
(a)のごとくθn +δωt(nは整数)と表され、こ
れを半シンボル遅延させた位相は、t=0のとき図3
(b)となる。図3(c)は1階差分出力の絶対値をと
った結果で、これを半シンボル遅延させた結果は図3
(d)となり、2階差分出力の結果は図3(e)であ
る。
【0023】この図から明らかなように、2階差分の結
果はシンボルタイミングの前後で正から負へ符号が変化
して必ずゼロクロスし、キャリアの周波数ずれからの影
響は受けずに正確なシンボルクロックが再生できる。
【0024】図4は、図1の構成における2階差分出力
の波形の一例を示す図である。送信データには疑似ラン
ダムパターンを用いた。図4に示すように、正確にシン
ボル間隔周期(Tsym )でクロックが抽出できる。
【0025】本発明の請求項2に対応する一実施の形態
である第2の実施の形態のシンボルクロック再生回路に
ついて説明する。図5は第2の実施の形態のシンボルク
ロック再生回路のブロック図である。このシンボルクロ
ック再生回路は乗積回路を用いることを特徴としてい
る。図5において、10は、準同期検波出力である直交
検波出力I(Ia ),Q(Qa )を、半シンボル期間
(Tsym /2)だけ遅延させて、遅延直交検波出力I
b ,Qbを出力する遅延手段としての遅延回路、17は
直交検波出力Ia ,Qa と遅延回路10からの遅延直交
検波出力Ib ,Qb とを乗積する乗積手段としての乗積
回路である。20は乗積回路17の出力を半シンボル期
間(Tsym /2)だけ遅延させる遅延回路、11は乗積
回路17の出力と遅延回路20の出力との差を出力する
差分手段としての差分回路、13は、差分回路11の出
力を、0をしきい値としてリミッタ処理し、二値化する
二値化手段としての二値化回路である。
【0026】準同期検波信号を各々Ia =cosθ
n+1 、Qa =sinθn+1 とし、準同期検波信号を遅延
回路10で半シンボル遅延させた信号を各々Ib =co
sθn 、Qb =sinθn として、これらを乗積回路1
7で乗積すると、(式3)のようになる。
【0027】
【数3】
【0028】ここで、φn =θn+1 −θn とすると、c
osφn は|φn |に対して単調減少するので、さらに
cosφn を遅延回路10および差分回路11で半シン
ボル間隔の差分値を出力すると、図1における2階差分
出力と同様になる。
【0029】2階差分出力を二値化回路13でリミッタ
処理して二値化し、シンボルクロックを再生する。この
実施の形態の場合、乗積回路17を必要とする代わり、
アークタンジェントROMは不要となる。
【0030】本発明の請求項3に対応する一実施の形態
である第3の実施の形態のシンボルクロック再生回路に
ついて説明する。図6は第3の実施の形態のシンボルク
ロック再生回路のブロック図である。このシンボルクロ
ック再生回路は排他的論理和回路を用いることを特徴と
している。図6において、13aは、例えば無線受信機
の中間周波信号等の変調信号を、0をしきい値としてリ
ミッタ処理し、二値化する第1の二値化手段としての二
値化回路、10は二値化回路13aの出力を半シンボル
期間(Tsym /2)だけ遅延させる遅延回路、18は二
値化回路13aの出力と遅延回路10の出力との排他的
論理和をとる排他的論理和演算手段としての排他的論理
和回路である。19は排他的論理和回路18の出力を平
滑化する低域通過フィルタ(LPF)である。20は平
滑化された低域通過フィルタ19の出力を半シンボル期
間(Tsym /2)だけ遅延させる遅延回路、21は低域
通過フィルタ19の出力と遅延回路20の出力との差を
出力する差分手段としての差分回路、13bは、差分回
路21の出力を、0をしきい値としてリミッタ処理し、
二値化する第2の二値化手段としての二値化回路であ
る。
【0031】ここで、変調信号としての中間周波信号等
を遅延させる遅延回路10を実現するには、シフトレジ
スタを多段構成することでも良いし、電子情報通信学会
1995年総合大会講演論文集のB−353にある弾性
表面波共振子を用いても可能である。
【0032】次に、上記構成により、シンボルクロック
が再生される様子を図7に示す。図7において、図7
(a)のごとく中間周波信号が+45°、−135°と
変化したとき、これを半シンボル遅延させた中間周波信
号は図7(b)となる。この図7(a)と図7(b)の
排他的論理和をとった結果は、図7(c)となる。図7
(c)を低域通過フィルタを通して平滑化すると、図2
(c)にある1階差分出力の絶対値をとったものと同様
になる。
【0033】したがって、さらに半シンボル遅延差分し
リミッタ処理して二値化することで、正確なシンボルク
ロックを抽出することができる。この実施の形態の場
合、排他的論理和回路18と低域通過フィルタ19を必
要とする代わり、アークタンジェントROMは不要とな
る。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、どのよう
な情報パターンに対しても、その情報パターンに基づい
て半シンボル間隔で差分して絶対値演算を行い、さら
に、その演算結果に基づいて、シンボルタイミングで必
ず立ち下がる2階差分の信号を出力し、この出力信号を
二値化手段に供給して二値化することができる。
【0035】そのため、位相変調信号の復調の際に、入
力されたどのような情報パターンに対しても、その情報
パターンから高精度なシンボルクロックを再生すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のシンボルクロック
再生回路のブロック図
【図2】同実施の形態における2階差分出力までの結果
の説明図
【図3】同実施の形態におけるキャリア周波数ずれ時の
2階差分出力結果の説明図
【図4】同実施の形態における2階差分後の出力波形図
【図5】本発明の第2の実施の形態のシンボルクロック
再生回路のブロック図
【図6】本発明の第3の実施の形態のシンボルクロック
再生回路のブロック図
【図7】同実施の形態における1階差分出力までの結果
の説明図
【図8】従来のシンボルクロック再生回路のブロック図
【図9】同従来例における位相情報の説明図
【図10】同従来例における再生波形図
【図11】同従来例におけるキャリア周波数ずれ時の位
相情報の説明図
【符号の説明】
10 遅延回路 11 差分回路 12 全波整流回路 13,13a,13b 二値化回路 17 乗積回路 18 排他的論理和回路 19 低域通過フィルタ 21 差分回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相変調信号の位相検波信号とそれを前
    記位相変調信号のシンボルクロックの1/2周期だけ遅
    延した信号との差分値を演算して出力する第1の差分手
    段と、前記第1の差分手段から出力された信号の絶対値
    を演算して出力する絶対値手段と、前記絶対値手段から
    出力された信号とそれを前記1/2周期だけ遅延した信
    号との差分値を演算して出力する第2の差分手段と、前
    記第2の差分手段から出力された信号を二値化して、前
    記シンボルクロックと相関する周期を有する信号を生成
    する二値化手段とを備えたシンボルクロック再生回路。
  2. 【請求項2】 位相変調信号の準同期検波信号とそれを
    前記位相変調信号のシンボルクロックの1/2周期だけ
    遅延した信号との各同相成分および各直交成分に基づい
    て、それらの乗積値を演算して出力する乗積手段と、前
    記乗積手段から出力された信号とそれを前記1/2周期
    だけ遅延した信号との差分値を演算して出力する差分手
    段と、前記差分手段から出力された信号を二値化して、
    前記シンボルクロックと相関する周期を有する信号を生
    成する二値化手段とを備えたシンボルクロック再生回
    路。
  3. 【請求項3】 位相変調信号を二値化して出力する第1
    の二値化手段と、前記第1の二値化手段から出力された
    信号とそれを前記位相変調信号のシンボルクロックの1
    /2周期だけ遅延した信号との排他的論理和を演算して
    出力する排他的論理和演算手段と、前記排他的論理和演
    算手段から出力された信号を平滑化して、その低域成分
    を抽出する低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタ
    から抽出された信号とそれを前記1/2周期だけ遅延し
    た信号との差分値を演算して出力する差分手段と、前記
    差分手段から出力された信号を二値化して、前記シンボ
    ルクロックと相関する周期を有する信号を生成する第2
    の二値化手段とを備えたシンボルクロック再生回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005160042A (ja) * 2003-10-30 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ask復調装置およびそれを用いた無線装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005160042A (ja) * 2003-10-30 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ask復調装置およびそれを用いた無線装置

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