JPH11331291A - 自動利得制御方法および自動利得制御を備えた復調装置 - Google Patents

自動利得制御方法および自動利得制御を備えた復調装置

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JPH11331291A
JPH11331291A JP10138921A JP13892198A JPH11331291A JP H11331291 A JPH11331291 A JP H11331291A JP 10138921 A JP10138921 A JP 10138921A JP 13892198 A JP13892198 A JP 13892198A JP H11331291 A JPH11331291 A JP H11331291A
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signal
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automatic gain
error
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JP10138921A
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Takanari Iemura
隆也 家村
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Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/32Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/38Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/3809Amplitude regulation arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014Carrier regulation
    • H04L2027/0024Carrier regulation at the receiver end
    • H04L2027/0026Correction of carrier offset
    • H04L2027/003Correction of carrier offset at baseband only
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L2027/0053Closed loops
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014Carrier regulation
    • H04L2027/0044Control loops for carrier regulation
    • H04L2027/0063Elements of loops
    • H04L2027/0067Phase error detectors

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な自動利得制御によるI信号、Q信号
の振幅誤差を抑圧を行って、2次元信号間距離の短い多
値の変調方式を用いた場合にも、より誤り率特性が悪化
しないようにする。 【解決手段】 自動利得制御および複素乗算を通過した
I信号、Q信号に対する正規の信号点位置からの正負の
誤差信号および位相誤差信号を生成する。次に、位相誤
差信号をsin,cos回転角信号に変換し、このsi
n,cos回転角信号に基づいて、複素乗算におけるI
信号、Q信号における搬送波の周波数成分を除去する。
さらに正負の誤差信号およびsin,cos回転角信号
に基づいた閉ループ自動利得制御によってI信号、Q信
号の振幅誤差を抑圧して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル無線通
信システムにおける復調部などに設けられて自動利得制
御(AGC)を行う自動利得制御復調方法および自動利
得制御復調装置に関し、詳しくは、周波数オフセット制
御用の角度信号および誤差信号を用いて自動利得制御を
行う自動利得制御方法および自動利得制御を備えた復調
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、デジタル無線通信システムの復調
部には、自動利得制御回路が設けられている。
【0003】図11は従来のAGC回路を備える復調部
の構成を示したブロック図である。
【0004】この復調部は、乗算器1,2と、A/D変
換器3,4と、発振器5と、複素乗算器6と、位相検出
器7と、ローパスフィルタLPF8と、数値制御発振器
9と、開ループ制御による自動利得制御を行うAGC回
路11,12と、π/2移相器13とを有している。
【0005】ここでの直交復調(検波)方式を準同期検
波とし、入力される変調信号はデジタル位相変調(PS
K)方式や直交振幅変調(QAM)方式等の直交変調信
号であり、それぞれの直交成分が、Iチャンネル(c
h)信号、Qチャンネル(ch)信号(適宜、I信号、
Q信号と略称する)である。
【0006】AGC回路11は、乗算器1,2が受信部
(図示せず)からの中間周波数(IF)信号を、発振器
5からの搬送波信号およびπ/2移相器13からのπ/
2移相した搬送波信号で乗算する。乗算器1,2の出力
のベースバンド信号(準同期検波による搬送波の周波数
を含んだベースバンド信号)を、A/D変換器3,4で
デジタル信号化した複素乗算器6の前の情報でAGC回
路11が振幅制御を行う。
【0007】AGC回路12は位相検出器7が出力する
位相誤差信号である複素乗算器6の前の情報で振幅制御
を行う。AGC回路11は、乗算器1,2の出力のベー
スバンド信号であるI信号、Q信号の振幅差を抑圧する
ためのものであり、AGC回路12はI信号、Q信号の
それぞれに対して、正規の信号点位置との振幅差を補正
するものである。
【0008】図12は複素乗算器による周波数、位相オ
フセット補正前での振幅誤差の影響を説明するための図
である。
【0009】図12はPSK方式などのように、同心円
上にのみ信号点を有する場合の複素乗算器6による周波
数、位相オフセット補正前の段階で、I信号とQ信号と
の振幅が相違する場合を示している。即ち、2次元信号
点配置(コンステレーション)では、図中の点線で示す
I信号に対してQ信号の振幅が大きい場合を示してお
り、周波数および位相オフセットの補正前であるため楕
円形状となる。I信号、Q信号の振幅差を補正すると実
線で示す円形状になる。点線の楕円上を信号が回る場合
はQ信号のみの振幅が大きくなる。
【0010】図13は4位相PSK(QPSK)方式の
場合のI信号、Q信号の説明図である。
【0011】QPSK方式では、一つの点で2ビットの
データを伝送し、その2次元信号点配置(コンステレー
ション)を図13に示している。ここでは、振幅差を有
したままで複素乗算器6を通った信号は、正しい信号点
位置を中心に、振幅差分を半径とした円を描いてしま
う。
【0012】図14は図12中のAGC回路11の構成
例を示すブロック図である。
【0013】このAGC回路11は、乗算器111と、
絶対値計算器112,113と、加算器114と、LP
F115とで構成されている。
【0014】ここでの自動利得制御(AGC)は、I信
号、Q信号に振幅差を有する場合のI信号、Q信号の振
幅の分布が異なることを利用している。即ち、各信号の
絶対値を比較して自動利得制御を行い、この制御信号と
して極性のみで自動利得制御を行う。即ち、以後の説明
に用いる図7または図8の例による自動利得制御を行
う。
【0015】極性判定器131への入力信号(Pd1)
が正の値であれば加算器133およびフリップフロップ
F/F回路132で減算し、または、カウントダウン
し、負の値であれば加算し、または、カウントアップを
行うことによって、正負の確率が同一になるように制御
が行われる。即ち、I信号、Q信号の振幅差を抑圧する
自動利得制御が行われる。
【0016】このように、従来の構成においてもI信
号、Q信号の振幅差の抑圧が可能であるが、制御情報と
して極性のみを用いているため、高精度な自動利得制御
ができない。
【0017】図15は図11中のAGC回路12の構成
例を示したブロック図である。
【0018】図15に示すAGC回路12は、乗算器1
21,122,123と、LPF124と、極性判定器
125とで構成されている。
【0019】このAGC回路12では、誤差信号および
極性信号を乗算器121,122,123で乗算して振
幅誤差信号を作成し、この振幅誤差信号をLPF124
を通過させて制御信号としている。但し、I信号、Q信
号の振幅差は、AGC回路11で補正されているので、
誤差信号はI信号またはQ信号の一方のみを用いて、同
一の制御信号を入力信号に乗算して制御を行っている。
【0020】I信号、Q信号の振幅差が、AGC回路1
1で補正できなかった場合は、上述したように、再生信
号が正しい信号点位置を中心として、振幅差分を半径と
した円を描いてしまう。このため、I信号、Q信号に対
して別個に制御を行っても、円の中心が正規の信号点位
置になるように制御が行われることになり、AGC回路
12でI信号、Q信号に対する振幅差を補正することは
できない。
【0021】図13は4位相PSK(QPSK)方式の
場合の信号を示しているが、他の変調方式であっても同
様に、正しい信号点位置を中心として円を描く。この場
合は、2次元信号点位置における信号点間の距離が短く
なるため、雑音に弱くなり、誤り率特性が悪化する。特
に、回線の大容量化のために多値化を進めると、元の信
号点間距離が短いのに加えて、振幅差の影響でさらに信
号点間距離が短くなり、誤り率特性の悪化が顕著にな
る。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の情報処理装置においては、特に、回線の大容量化の
ために多値化を進めると、元の2次元信号点間の距離が
短くなるとともに、振幅差の影響でさらに2次元信号点
間距離が短くなり、誤り率特性の劣化が著しくなるとい
う欠点がある。
【0023】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、高精度な自動利得制御によるI信号、Q信号の
振幅誤差を抑圧を行って、2次元信号間距離の短い多値
の変調方式を用いた場合にも、より誤り率特性が悪化し
ない自動利得制御方法および自動利得制御を備えた復調
装置を提供することを目的としている。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の自動利得制御方法は、自動利得制御およ
び複素乗算を通過したI信号、Q信号に対する正規の信
号点位置からの正負の誤差信号および位相誤差信号を生
成し、次に、この位相誤差信号をsin,cos回転角
信号に変換し、このsin,cos回転角信号に基づい
て、複素乗算におけるI信号、Q信号における搬送波の
周波数成分を除去し、さらに前記正負の誤差信号および
sin,cos回転角信号に基づいた閉ループ自動利得
制御によってI信号、Q信号の振幅誤差を抑圧して出力
することを特徴とする。
【0025】また前記位相誤差信号を平滑化した後に、
sin,cos回転角信号に変換することを特徴とす
る。
【0026】さらに、この発明自動利得制御復調装置
は、入力信号を直交変換したI信号、Q信号を出力する
直交復調手段と、前記直交復調手段が出力するI信号、
Q信号をデジタル信号に変換するデジタル変換手段と、
前記デジタル変換手段が出力するI信号、Q信号が自動
利得制御と複素乗算を通過したI信号、Q信号とに対す
る正規の信号点位置からの誤差を検出した正負の誤差信
号および位相誤差信号を生成して出力する位相検出手段
と、前記位相検出手段が出力する位相誤差信号をsi
n,cos回転角信号に変換して出力する数値制御発振
手段と、前記数値制御発振手段が出力するsin,co
s回転角信号で複素乗算における直交変換したI信号、
Q信号で搬送波の周波数成分を除去して出力する複素乗
算手段と、前記位相検出手段が出力する正負の誤差信号
およびsin,cos回転角信号で振幅誤差を抑圧した
I信号、Q信号を閉ループによる自動利得制御を行って
出力する自動利得制御手段とを備えることを特徴とす
る。
【0027】また本発明は前記位相検出手段と数値制御
発振手段との間で位相誤差信号を平滑化して出力するロ
ーパスフィルタを備えることを特徴とする。さらに前記
直交復調手段として、入力信号と同一周波数で発振する
発振器と、前記発振器が出力する発振出力信号をπ/2
移相して出力するπ/2移相器と、前記入力信号に前記
発振器が出力する発振信号および前記π/2移相器が出
力するπ/2移相の発振信号をそれぞれに乗算したI信
号、Q信号を出力する二つの乗算器とを備えることを特
徴とする。
【0028】さらに本発明は、前記デジタル変換手段と
して、直交復調手段からのI信号、Q信号をデジタル信
号に変換して出力する二つのA/D変換器を備えること
を特徴とする。また前記ローパスフィルタとして、位相
検出手段が出力する位相誤差信号が入力される一方およ
び他方の乗算器と、前記一方の乗算器の出力信号が入力
されるフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ
回路の出力信号を入力側で前記一方の乗算器の出力信号
と加算して出力する一方の加算器と、前記フリップフロ
ップ回路の出力信号と前記他方の乗算器の出力信号とを
加算して、前記位相誤差信号を平滑化して数値制御発振
手段に出力するための他方の加算器とを備えることを特
徴とする。
【0029】また本発明は前記位相検出手段として、複
素乗算器が出力するI信号、Q信号のそれぞれの正規の
信号点位置より正の方向にずれたときの負の値の誤差信
号を出力し、かつ、負の方向にずれたときの正の値の誤
差信号を出力する二つの誤差検出器と、誤差信号および
I信号、Q信号の極性によって、位相誤差信号を出力す
る乗算器および加算器とを備えることを特徴とする。さ
らに前記数値制御発振手段として、ローパスフィルタで
平滑化した位相誤差信号を積分した周波数誤差信号を生
成する積分器と、前記積分器が出力する周波数誤差信号
をsin,cos回転角信号に変換して出力するcos
変換器およびsin変換器とを備えることを特徴とす
る。
【0030】さらに本発明は、前記複素乗算手段とし
て、自動利得制御手段からのI信号、Q信号がそれぞれ
入力される二つずつの乗算器と、前記乗算器からのそれ
ぞれの出力信号を加算してI信号、Q信号に含まれる搬
送波の周波数および位相オフセット成分を除去して出力
する二つの加算器とを備えることを特徴とする。
【0031】また本発明は、前記自動利得制御手段とし
て、加算器および第1乗算器とで構成され、位相検出器
が出力する誤差信号を角度信号で逆回転して複素乗算器
での回転前の信号に復元する演算回路と、この自動利得
制御手段の出力側のI信号、Q信号の極性を判定する極
性判定器と、前記極性判定器が出力する出力信号を遅延
する遅延器と、前記演算回路からの逆回転信号と前記遅
延器からのI信号、Q信号を乗算する二つの第2乗算器
と、前記二つの第2乗算器からのそれぞれの信号を平滑
化する二つのローパスフィルタと、前記二つのローパス
フィルタの出力信号を入力側のI信号、Q信号に乗算し
て振幅誤差を抑圧したI信号、Q信号を出力するための
二つの第3乗算器とを備えることを特徴とする。
【0032】さらに本発明は、前記自動利得制御手段に
おけるローパスフィルタとして、入力信号の極性を判定
する極性判定器と、前記極性判定器の出力信号が入力さ
れるフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回
路の出力信号を、このフリップフロップ回路の入力側で
前記極性判定器の出力信号と加算して出力する加算器と
を備えることを特徴とする。また前記位相検出手段と数
値制御発振手段との間で位相誤差信号を平滑化して出力
するローパスフィルタとして、入力信号の極性を判定す
る極性判定器と、前記極性判定器の出力信号の極性が正
のときにカウントダウンし、かつ、負のときにカウント
アップするアップダウンカウンタとを備えることを特徴
とする。
【0033】また本発明は、前記自動利得制御手段とし
て、この自動利得制御手段の出力側のI信号、Q信号の
極性を判定する極性判定器と、前記極性判定器が出力す
る出力信号を遅延する遅延器と、入力される逆回転信号
と前記遅延器からのI信号、Q信号をそれぞれ乗算する
二つの第1乗算器と、前記二つの第1乗算器からの信号
をそれぞれ平滑化する二つのローパスフィルタと、前記
二つのローパスフィルタの出力信号を入力側のI信号、
Q信号に乗算して振幅誤差を抑圧したI信号、Q信号を
出力するための二つの第2乗算器と、sin回転角信号
の極性を反転して、回転方向を反転させる極性反転器
と、位相検出手段が出力する誤差信号と、数値制御発振
手段の出力信号であるsin,cos回転角信号が入力
されて複素演算した前記逆回転信号を前記二つの第1乗
算器に出力する複素乗算器とを備えることを特徴とす
る。
【0034】さらに本発明は、前記入力信号の変調方式
が、位相変調または直交振幅変調方式であり、直交復調
方式が、周波数および位相オフセット補正後の誤差信号
および補正時の回転角度信号が得られる変調方式である
ことを特徴とする。また前記入力信号が、デジタル無線
通信システムの受信信号処理系における中間周波数信号
であることを特徴とする。
【0035】この発明の自動利得制御復調方法および自
動利得制御復調装置は、I信号、Q信号に対する正規の
信号点位置からの誤差を検出した正負の誤差信号および
位相誤差信号を生成する。この位相誤差信号をsin,
cos回転角信号に変換して、複素乗算における直交変
換したI信号、Q信号で搬送波の周波数成分を除去す
る。そして、正負の誤差信号およびsin,cos回転
角信号で振幅誤差を抑圧した閉ループによる自動利得制
御によってI信号、Q信号を出力している。
【0036】この結果、高精度な自動利得制御によるI
信号、Q信号の振幅誤差の抑圧が行われる。即ち、2次
元信号間距離の短い多値の変調方式を用いた場合にも、
より誤り率特性が悪化しない自動利得制御が行われる。
【0037】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。
【0038】上記の図11と同一の構成に対しては以
下、同一の符号を付した。
【0039】図1は、この発明の自動利得制御復調方法
および自動利得制御復調装置の第一実施の形態にかかる
構成を示すブロック図である。
【0040】この自動利得制御復調装置は、デジタル無
線通信システムの復調部などに設けられるものである。
この復調部は搬送波とほぼ同一周波数で発振する発振器
5と、この発振器5の出力信号と入力信号(I信号1,
Q信号1)とを乗算する乗算器1,2と、この乗算器
1,2の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換
器3,4と、複素乗算器6と、位相検出器7と、LPF
8と、数値制御発振器9と、位相検出器7が出力する誤
差信号Ei,Eqと数値制御発振器(NCO)9の出力
信号である回転角信号sin,cosとが入力されて自
動利得制御を行うAGC回路10とを有している。
【0041】発振器5は、受信信号を周波数変換して出
力する入力中間周波数(IF)信号とほぼ同一周波数の
ローカル発振を行い、この発振出力信号および発振出力
信号をπ/2移相器13でπ/2移相した発振信号を、
それぞれ中間周波数(IF)信号に、乗算して直交復調
(検波)することによって、I信号、Q信号が得られ
る。これらはA/D変換器3,4でデジタル信号に変換
されてI信号1,Q信号1として出力される。
【0042】ここでは準同期検波を行うため、I信号
1,Q信号1は完全なベースバンド信号ではなく、搬送
波の周波数が含まれている。
【0043】AGC回路10は、I信号1,Q信号1が
入力され、位相検出器7から入力される誤差信号Ei,
EqおよびNCO9から入力される回転角信号sin,
cosを用いて振幅誤差を抑圧する自動利得制御(AG
C)を行ったI信号2,Q信号2を出力する。
【0044】複素乗算器6は、I信号2,Q信号2を入
力として、NCO9から入力される回転角信号sin,
cosを用いて、I信号1,Q信号1に含まれる搬送波
の周波数成分を除去したI信号2,Q信号2を出力す
る。
【0045】位相検出器7は、複素乗算器6から入力さ
れるI信号2,Q信号2を用いて、位相誤差信号Pd1
および誤差信号Ei,Eqを出力する。位相誤差信号P
d1はLPF8で平滑化されてNCO9へ入力される。
【0046】NCO9は、LPF8から入力される位相
誤差信号Pd2を回転角信号sin,cosに変換して
出力する。
【0047】図2は図1中の位相検出器7の構成例を示
したブロック図である。
【0048】図2において位相検出器7は、誤差検出器
71,72と、乗算器73,74と、加算器75とで構
成されている。
【0049】この誤差検出器7は、I信号3,Q信号3
の正規の信号点位置からの誤差を検出した誤差信号E
i,Eqを出力する。ここでは入力信号I信号3,Q信
号3が正規の信号点位置より正の方向にずれたときに、
負の値の誤差信号Ei,Eqが出力され、また逆に負の
方向にずれたときには正の値の誤差信号Ei,Eqが出
力されるものとする。これら誤差信号Ei,Eqおよび
I信号3,Q信号3の極性信号Di,Dq(I信号3、
Q信号3のMSB(Most Significant
Bit)を用いて、位相誤差信号Pd1が得られる。
【0050】図3は図1中のLPF8の構成例を示した
ブロック図である。
【0051】このLPF8は、フリップフロップF/F
回路81と、乗算器82,83と、加算器84,85と
で構成されている。
【0052】このLPF8は、一般的な2次のラグ・リ
ードフィルタである。通常、複素乗算器6、位相検出器
7,LPF8およびNCO9で構成される搬送波再生ル
ープでは、周波数オフセットを打ち消す必要があるた
め、2次以上の構成にする必要がある。
【0053】図4は図1中のNCO9の構成例を示した
ブロック図である。
【0054】このNCO9は、積分器93と、cos変
換器91と、sin変換器92とで構成されている。
【0055】NCO9では、平滑化した位相誤差信号P
d2を積分した周波数誤差信号frqを出力する。この
周波数誤差信号frqを入力として、cos変換器9
1、sin変換器92が、それぞれcos(θ) 、si
n(θ) の値を角度信号sin,cosとして出力す
る。図5は図1中の複素乗算器6の構成例を示したブロ
ック図である。
【0056】この複素乗算器6は、乗算器61,62,
63,64と、加算器65,66とで構成されている。
この複素乗算器6では、I信号1,Q信号1に含まれる
搬送波の周波数および位相オフセット成分を除去する。
【0057】図6は図1中のAGC回路10の構成例を
示したブロック図である。
【0058】このAGC回路10は、乗算器101,1
02,107,108,1011,1012,101
3,1014と、加算器109,1010と,LPF1
03,104と、極性判定器105と、遅延器106と
で構成されている。
【0059】図6のAGC回路10において、加算器1
09,1010と乗算器1011,1012,101
3,1014とで構成される演算回路は、図5に示した
複素乗算器6の構成とほぼ同一であるが、回転方向が反
対である。位相検出器7が出力する誤差信号Ei,Eq
は、角度信号sin,cosで逆回転されて、複素乗算
器6で回転前の信号に復元される。この逆回転信号と遅
延器106からのI信号2,Q信号2を乗算した後に、
LPF103,104で平滑化し、この信号をI信号
1,Q信号1に乗算して振幅誤差を抑圧する自動利得制
御を行う。
【0060】図7は図6中のLPF103,104の構
成例を示したブロック図である。
【0061】このLPF103,104は、極性判定器
131と、フリップフロップF/F回路122と、加算
器133とで構成されている。次に、この第一実施の形
態の動作について説明する。
【0062】AGC回路10は、位相検出器7が出力す
る誤差信号Ei,EqとNCO9の出力であるsin,
cosとを複素乗算することによって、複素乗算器6に
よる位相回転後の誤差信号Ei,Eqから、位相回転前
の誤差信号を推定している。
【0063】この自動利得制御(AGC)では、誤差信
号Ei,Eqが位相回転前の位置にある。この推定した
誤差信号で振幅制御を行う。誤差信号Ei,Eqには正
確な振幅誤差が含まれているので、複素乗算前の情報で
制御を行う上述した従来例の復調部よりも正確な振幅制
御、即ち、I信号、Q信号の振幅誤差を抑圧して出力す
る自動利得制御が行われる。
【0064】以下、AGC回路10による処理を詳細に
説明する。
【0065】図1において、AGC回路10による処理
は、複素乗算器6で位相回転前に行われるのに対して、
自動利得制御に用いる誤差信号Ei,Eqを位相回転後
の信号から得ている。このため、得られた誤差信号から
位相回転前の誤差信号を推定する必要がある。
【0066】誤差信号および位相誤差信号は、図2に示
す位相検出器7によって得られる。誤差信号Ei,Eq
は、入力信号I信号3,Q信号3の本来の信号点位置か
らの誤差を検出することによって得られる。これら誤差
信号Ei,EqおよびI信号3,Q信号3の極性信号D
i,Dq(I信号3,Q信号3のMSB) を用いた、位
相誤差信号Pd1は、一般的に数1で求められる。
【0067】
【数1】Pd1=Ei・Dq−Eq・Di 位相誤差から周波数誤差への変換は、図4に示すNCO
9によって行われる。周波数誤差は位相差を積分したも
のであり、位相誤差信号Pd1をLPF8で平滑化した
後に積分することによって周波数誤差信号θが得られ
る。さらに回転角度信号sin(θ) ,cos(θ) に
変換してNCO9から出力される。
【0068】図5に示す複素乗算器6では、I信号2,
Q信号2を誤差信号から得られた角度信号θだけ回転す
る演算が、位相検出器7,LPF8,NCO9を含むル
ープの中で繰り返されることによって、I信号1,Q信
号1に含まれる、搬送波の周波数および位相オフセット
成分が制御される。
【0069】これに対して、図6に示すAGC内の乗算
器1011〜1014、および、加算器109,101
0で行われる演算は、複素乗算器6による回転と全く逆
の回転を誤差信号Ei,Eqに与える演算である。
【0070】図8は誤差信号E,Eaの関係をI−Qの
位相平面上に示した図である。
【0071】正しい信号点位置から複素乗算器6の出力
信号へ向かうベクトルが、位相検出器7によって得られ
る誤差信号である。複素乗算器6でθの位相回転が行わ
れると、複素乗算器の入力信号、即ち、位相回転前の信
号は、複素乗算器6の出力信号を−θだけ回転すること
によって得られる。即ち、位相回転前の誤差信号Eaも
誤差信号Eを−θだけ回転して得られる。
【0072】上記で得られた誤差信号は、再生信号が正
規の信号点位置に対して正の方向にずれているか、負の
方向にずれているかを表している。一方、振幅誤差信号
は、原点からの距離が正規の信号点位置より遠いか、ま
たは、近いかを表す必要がある。そのため、対象となる
信号点が、I信号、Q信号のそれぞれ正の値である場合
は、誤差信号が、そのまま振幅誤差信号となるが、負の
値の場合には誤差信号の極性を反転したものが振幅誤差
信号となる。即ち、極性判定器105によってI信号
2、Q信号2の極性信号(±1) を取り出し、誤差信号
と乗算することによって振幅誤差信号が得られる。
【0073】極性信号と誤差信号は同一の信号から得ら
れた信号の必要があるが、誤差信号は、複素乗算器6、
位相検出器7を通る際に遅延が生じる。この遅延を補正
するために遅延器106が必要となる。このようにして
得られた振幅誤差信号をLPF103,104で平滑化
したものを、I信号1,Q信号1に乗算すると誤差信号
が零に収束するように制御が行われるため、振幅誤差を
抑圧することができる。
【0074】このように、この実施形態では、正規の信
号位置からの誤差信号を利用して、その誤差信号が零に
なるように制御を行うので、より高精度な自動利得制御
が可能になる。そのため、より信号間距離の短い多値の
変調方式を用いている場合にも、より一層、誤り率特性
が向上する。
【0075】次に、第二実施の形態について図を用いて
説明する。
【0076】図9は第二実施の形態でのAGC回路10
内のLPF8Aの構成例を示したブロック図である。
【0077】このLPF8Aは極性判定器134とアッ
プダウンカウンタU/D135とで構成されている。
【0078】図9において、極性判定器124は図7に
おける極性判定器121と異なり、正か負かの2値を表
すだけであるので、出力は1ビットのみである。アップ
ダウンカウンタ(U/D)135は、極性判定器134
の入力信号が正であればカウントダウンし、負であれば
カウントアップするように制御される。この構成は図7
の構成よりもさらに簡単であり、回路規模を小さくでき
る。
【0079】またこのLPF8Aは、図3に示したLP
F8を採用しても良い。回路規模が若干大きくなるが、
何らかの要因で振幅が変動する場合の追従性や初期の引
き込み時間特性を改善できる。
【0080】次に、第三実施の形態について図を用いて
説明する。
【0081】図10は第三実施の形態におけるAGC回
路10Aを示したブロック図である。
【0082】このAGC回路10Aは、第一実施の形態
における複素乗算器6を図1と同一とし、極性反転器1
016を追加することによって、回転角信号sinの極
性を反転して、結果的に回転方向を反転させるものであ
る。取り扱う信号が2の補数で表されている場合、正確
に符号反転させるためには、1全ビット反転した後に1
を加算する必要があるが、一つのLSB(Least
Significant Bit)分の誤差を許容すれ
ば、全ビット反転するだけで良いため、複素乗算器を図
1の複素乗算器6の入出力にセレクタを追加して、時分
割で共用させれば、回路規模を小さくできる。
【0083】なお、上記実施の形態では、復調器の検波
方式は準同期検波、入力される変調信号はQPSK,Q
AM等の直交変調としているが、周波数および位相オフ
セット補正後の誤差信号および、周波数および位相オフ
セット補正時の回転角度情報が得られる構成で有れば、
準同期検波でなくても良い。また変調方式はQPSK,
QAM以外の、たとえば、2位相PSK(BPSK)ま
たは振幅位相変調(APSK)でも良い。
【0084】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、I信号、Q信号に対する正規の信号点位置からの誤
差を検出した正負の誤差信号および位相誤差信号をsi
n,cos回転角信号に変換して、複素乗算における直
交変換したI信号、Q信号で搬送波の周波数成分を除去
する。そして、正負の誤差信号およびsin,cos回
転角信号で振幅誤差を抑圧した閉ループによる自動利得
制御によってI信号、Q信号を出力している。
【0085】この結果、高精度な自動利得制御によるI
信号、Q信号の振幅誤差の抑圧が行われる。即ち、2次
元信号間距離の短い多値の変調方式を用いた場合にも、
より誤り率特性が悪化しない自動利得制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の自動利得制御復調方法および自動利
得制御復調装置の第一実施の形態にかかる構成を示すブ
ロック図である。
【図2】図1中の位相検出器の構成例を示したブロック
図である。
【図3】図1中のLPFの構成例を示したブロック図で
ある。
【図4】図1中のNCOの構成例を示したブロック図で
ある。
【図5】図1中の複素乗算器の構成例を示したブロック
図である。
【図6】図1中のAGC回路の構成例を示したブロック
図である。
【図7】図6中のLPFの構成例を示したブロック図で
ある。
【図8】誤差信号の関係をI−Qの位相平面上に示した
図である。
【図9】第二実施の形態でのAGC回路のLPFの構成
例を示したブロック図である。
【図10】第三実施の形態を示したブロック図である。
【図11】従来のAGC回路を備えた復調器の構成を示
したブロック図である。
【図12】従来例での複素乗算器による周波数、位相オ
フセット補正前での振幅誤差の影響の説明図である。
【図13】従来例でのQPSK方式の場合のI信号およ
びQ信号の説明図である。
【図14】図12中のAGC回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図15】図11中のAGC回路の構成例を示したブロ
ック図である。
【符号の説明】
1,2 乗算器 3,4 A/D変換器 5 発振器 6 複素乗算器 7 位相検出器 8 LPF 9 数値制御発振器 10 AGC回路 13 π/2移相器 Ei,Eq 誤差信号 sin,cos 回転角信号 Pd1,Pd2 位相誤差信号

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動利得制御および複素乗算を通過した
    I信号、Q信号に対する正規の信号点位置からの正負の
    誤差信号および位相誤差信号を生成し、 次に、この位相誤差信号をsin,cos回転角信号に
    変換し、 このsin,cos回転角信号に基づいて、複素乗算に
    おけるI信号、Q信号における搬送波の周波数成分を除
    去し、 さらに前記正負の誤差信号およびsin,cos回転角
    信号に基づいた閉ループ自動利得制御によってI信号、
    Q信号の振幅誤差を抑圧して出力することを特徴とする
    自動利得制御方法。
  2. 【請求項2】 前記位相誤差信号を平滑化した後に、s
    in,cos回転角信号に変換することを特徴とする請
    求項1記載の自動利得制御方法。
  3. 【請求項3】 入力信号を直交変換したI信号、Q信号
    を出力する直交復調手段と、 前記直交復調手段が出力するI信号、Q信号をデジタル
    信号に変換するデジタル変換手段と、 前記デジタル変換手段が出力するI信号、Q信号が自動
    利得制御と複素乗算を通過したI信号、Q信号とに対す
    る正規の信号点位置からの誤差を検出した正負の誤差信
    号および位相誤差信号を生成して出力する位相検出手段
    と、 前記位相検出手段が出力する位相誤差信号をsin,c
    os回転角信号に変換して出力する数値制御発振手段
    と、 前記数値制御発振手段が出力するsin,cos回転角
    信号で複素乗算における直交変換したI信号、Q信号で
    搬送波の周波数成分を除去して出力する複素乗算手段
    と、 前記位相検出手段が出力する正負の誤差信号およびsi
    n,cos回転角信号で振幅誤差を抑圧したI信号、Q
    信号を閉ループによる自動利得制御を行って出力する自
    動利得制御手段と、 を備えることを特徴とする自動利得制御を備えた復調装
    置。
  4. 【請求項4】 前記位相検出手段と数値制御発振手段と
    の間で位相誤差信号を平滑化して出力するローパスフィ
    ルタを備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得
    制御を備えた復調装置。
  5. 【請求項5】 前記直交復調手段として、 入力信号と同一周波数で発振する発振器と、 前記発振器が出力する発振出力信号をπ/2移相して出
    力するπ/2移相器と、 前記入力信号に前記発振器が
    出力する発振信号および前記π/2移相器が出力するπ
    /2移相の発振信号をそれぞれに乗算したI信号、Q信
    号を出力する二つの乗算器と、 を備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  6. 【請求項6】 前記デジタル変換手段として、 直交復調手段からのI信号、Q信号をデジタル信号に変
    換して出力する二つのA/D変換器を備えることを特徴
    とする請求項3記載の自動利得制御を備えた復調装置。
  7. 【請求項7】 前記ローパスフィルタとして、 位相検出手段が出力する位相誤差信号が入力される一方
    および他方の乗算器と、 前記一方の乗算器の出力信号が入力されるフリップフロ
    ップ回路と、 前記フリップフロップ回路の出力信号を入力側で前記一
    方の乗算器の出力信号と加算して出力する一方の加算器
    と、 前記フリップフロップ回路の出力信号と前記他方の乗算
    器の出力信号とを加算し、前記位相誤差信号を平滑化し
    て数値制御発振手段に出力するための他方の加算器と、 を備えることを特徴とする請求項4記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  8. 【請求項8】 前記位相検出手段として、 複素乗算器が出力するI信号、Q信号のそれぞれの正規
    の信号点位置より正の方向にずれたときの負の値の誤差
    信号を出力し、かつ、負の方向にずれたときの正の値の
    誤差信号を出力する二つの誤差検出器と、 誤差信号およびI信号、Q信号の極性によって位相誤差
    信号を出力する乗算器および加算器と、 を備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  9. 【請求項9】 前記数値制御発振手段として、 ローパスフィルタで平滑化した位相誤差信号を積分した
    周波数誤差信号を生成する積分器と、 前記積分器が出力する周波数誤差信号をsin,cos
    回転角信号に変換して出力するcos変換器およびsi
    n変換器と、 を備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  10. 【請求項10】 前記複素乗算手段として、 自動利得制御手段からのI信号、Q信号がそれぞれ入力
    される二つずつの乗算器と、 前記乗算器からのそれぞれの出力信号を加算してI信
    号、Q信号に含まれる搬送波の周波数および位相オフセ
    ット成分を除去して出力する二つの加算器と、 を備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  11. 【請求項11】 前記自動利得制御手段として、 加算器および第1乗算器とで構成され、位相検出器が出
    力する誤差信号を角度信号で逆回転して複素乗算器での
    回転前の信号に復元する演算回路と、 この自動利得制御手段の出力側のI信号、Q信号の極性
    を判定する極性判定器と、 前記極性判定器が出力する出力信号を遅延する遅延器
    と、 前記演算回路からの逆回転信号と前記遅延器からのI信
    号、Q信号を乗算する二つの第2乗算器と、 前記二つの第2乗算器からのそれぞれの信号を平滑化す
    る二つのローパスフィルタと、 前記二つのローパスフィルタの出力信号を入力側のI信
    号、Q信号に乗算して振幅誤差を抑圧したI信号、Q信
    号を出力するための二つの第3乗算器と、 を備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  12. 【請求項12】 前記自動利得制御手段におけるローパ
    スフィルタとして、 入力信号の極性を判定する極性判定器と、 前記極性判定器の出力信号が入力されるフリップフロッ
    プ回路と、 前記フリップフロップ回路の出力信号を、このフリップ
    フロップ回路の入力側で前記極性判定器の出力信号と加
    算して出力する加算器と、 を備えることを特徴とする請求項11記載の自動利得制
    御を備えた復調装置。
  13. 【請求項13】 前記位相検出手段と数値制御発振手段
    との間で位相誤差信号を平滑化して出力するローパスフ
    ィルタとして、 入力信号の極性を判定する極性判定器と、 前記極性判定器の出力信号の極性が正のときにカウント
    ダウンし、且つ、負のときにカウントアップするアップ
    ダウンカウンタと、 を備えることを特徴とする請求項4記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  14. 【請求項14】 前記自動利得制御手段として、 この自動利得制御手段の出力側のI信号、Q信号の極性
    を判定する極性判定器と、 前記極性判定器が出力する出力信号を遅延する遅延器
    と、 入力される逆回転信号と前記遅延器からのI信号、Q信
    号をそれぞれ乗算する二つの第1乗算器と、 前記二つの第1乗算器からの信号をそれぞれ平滑化する
    二つのローパスフィルタと、 前記二つのローパスフィルタの出力信号を入力側のI信
    号、Q信号に乗算して振幅誤差を抑圧したI信号、Q信
    号を出力するための二つの第2乗算器と、 sin回転角信号の極性を反転して、回転方向を反転さ
    せる極性反転器と、 位相検出手段が出力する誤差信号と、数値制御発振手段
    の出力信号であるsin,cos回転角信号が入力され
    て複素演算した前記逆回転信号を前記二つの第1乗算器
    に出力する複素乗算器と、 を備えることを特徴とする請求項3記載の自動利得制御
    を備えた復調装置。
  15. 【請求項15】 前記入力信号の変調方式が、位相変調
    または直交振幅変調方式であり、直交復調方式が、周波
    数および位相オフセット補正後の誤差信号および補正時
    の回転角度信号が得られる変調方式であることを特徴と
    する請求項1,3のいずれかに記載の自動利得制御を備
    えた復調装置。
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