JPH11509708A - 受信機、復調器および復調方法 - Google Patents

受信機、復調器および復調方法

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JPH11509708A JP9539681A JP53968197A JPH11509708A JP H11509708 A JPH11509708 A JP H11509708A JP 9539681 A JP9539681 A JP 9539681A JP 53968197 A JP53968197 A JP 53968197A JP H11509708 A JPH11509708 A JP H11509708A
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Abstract

(57)【要約】 所定の位相分解を有する量子化位相信号が、位相レベル通過時点で生成されるパルスからデータを再構成する位相感応復調器に供給されるマルチブランチおよび補間クアドラチュア受信機が知られている。受け入れられないデータの乱れを避けるために位相分解は適正でなければならない。このようにして、公知の受信機は、複雑であり、および/または、電力消費に関して不十分である。非常に正確で電力消費を低減するクアドラチュア受信機を提案する。このため、そのクアドラチュア受信機において、データ信号再構成時点は、反対極性の順次の復調パルス間の所定時点に設定され、データはこれらの時点で出力される。所定時点は、用いられている復調方法および/または送信パラメータに従って選択される。

Description

【発明の詳細な説明】 受信機、復調器および復調方法 本発明は、受信機で生成された量子化中間周波数位相信号からパルスを生成す る手段と、そのパルスから再構成ベースバンド信号を生成するベースバンド信号 生成手段とよりなり、位相および/または周波数変調信号を復調する復調器を備 えた復調器を備えるクアドラチュア受信機に関する。 本発明は、更に、復調器および復調方法に関する。このような受信機は、携帯 電話機、コードレス電話機、または、ポケットベル等である。 この種のクアドラチュア受信機は、英国特許出願No.2 286 950により知られて いる。ここでは、中間位相信号を、中間周波数クアドラチュア信号をハードリミ ッティングすることにより量子化するクアドラチュア受信機が説明されている。 このような受信機は、受信したデータ信号を適切に復調するために、量子化位相 信号の受信データビット毎のベクトル回転に鑑みて十分な位相分解を有する必要 がある。この英国出願において、適正な位相分解は、同位相および直角位相の信 号軸に対し中間の付加的軸を発生させることにより、例えば、比率計的結合機に より達成される。量子化位相信号は、量子化位相信号から一連の正および負のパ ルスを形成し、その一連パルスをローパスフィルタに供給し、また、フィルタさ れた一連パルスをハードリミッティングすることにより復調される。公知の受信 機では位相信号における量子化ステップが減少するという事実に関わらず、この ような受信機においては、未だ、不正確なデータ検出を生じさせるかなりのデー タジッタが存在し得る。 本発明の目的は、安価で、かつ、消費電力の低減された非常に正確なクアドラ チュア受信機を提供することである。 このため、本発明のクアドラチュア受信機は、2つの続くパルスが異なる極性 を有するかを判別し、もしそうであれば、2つの連続するパルスの間の所定の再 構成時点で、再構成ベースバンド信号変遷を生じさせるベースバンド信号発生手 段が配設されていることを特徴とする。本発明は、量子化された位相信号は、ベ ースバンド信号遷移近辺で決定的な特性を有すること、および、量子化レベルが 互いに適当に離れている場合は、ベースバンド信号遷移は量子化された位相信号 の最も近い2つの遷移の間に位置することに基づいている。 本発明のクアドラチュア受信機の実施例において、再構成時点は、その時点が 用いられている変調方法に理想的に適合するように、信号の変調に用いられてい る変調方法に依存して決定される。このようにして、データジッタは見かけ上除 去され得る。変調方法としてFSK(周波数偏移変調)が適用される場合は、最 も適当な距離の選択は、2つの続くパルスの中間である。オフセットFSKが適 用される場合は、パルスまでの距離はオフセットの機能として選択される。そし て、GMSK(ガウス最小偏移変調)が適用される場合は、その距離は、GMS K変調の、いわゆるBT−積(Bは変調フィルタのバンド幅、Tはビット期間) に応じて選択される。マルチレベル偏移変調のために、その距離は送信パラメー タおよび再構成データの関数として選択されることができ、また、復調器は、そ の距離が1 ビット内に適合するように適合化され得る。 本発明のクアドラチュア受信機の実施例において、中間周波数位相信号からパ ルスを生成する手段は、入力がクアドラチュアブランチに結合され、出力がパル スを供給する合成器に結合される対の交差結合微分(cross-coupled differntia ting)手段よりなる。ここで、パルスを生成するための簡単な手段が設けられて いる。前記英国出願No.2286 950 に説明されている如き公知の受信機において、 正および負パルスは状態比較手段により生成される。このような解 決は、本発明のような再構成方法との組み合わせにおいては適正に機能しない。 それは、非同調論理モードで具体化されると、本発明の再構成方法の性能を悪化 させる欠陥が生成され、それが同期またはクロックモードで具体化されると、ク ロックモードで使用されるクロックがデータ信号と同期せず、また、ジッタと相 関しないという事実により最早や除去することのできないデータの乱れを引き起 こすからである。従って、複数状態を用いない本発明のパルス発生手段は、非常 に有利に本発明の再構成方法と協働する。 本発明のクアドラチュア受信機の実施例において、受信機は、クアドラチュア 受信I信号およびQ信号から補間信号を形成する補間ネットワークを備えている 。 好ましい実施例において、中間周波数はいわゆるゼロIF周波数である。より 一般的には、中間周波数は、正および負パルスが形成されるように低いIFであ るべきである。 以下、添付図面を参照して、例を用いて、本発明を説明する。 図1は本発明のクアドラチュア受信機のブロック図を示す。 図2は本発明の受信機の第1周波数遍降変換器を示す。 図3は本発明の受信機の第2周波数遍降変換器を示す。 図4は本発明のベースバンド信号再構成のタイミング図を示す。 図5Aは本発明の復調器内部でパルスを発生させるためのパルス計数装置を示 す。 図5Bは本発明の信号再構成の第1実施例を示す。 図6は第1実施例の動作を示すタイミング図を示す。 図7は本発明の信号再構成の第2実施例のフローチャートを示す。 これらの図において、同一部分には同一の符号が用いられる。 図1は、RF信号受信用のアンテナ2に結合された本発明のクアドラチュア受 信機1のブロック図を示す。クアドラチュア受信機1は、制限中間周波数LIF1,L IF2,LIF3およびLIF4で表される量子化中 間周波数位相信号を形成するために、リミッタ5、6、7および8により量子化 される、中間周波数位相信号を形成する中間周波数信号IF1,IF2,IF3 およびIF4 にRF信号を、遍降変換する遍降変換器4に結合される低ノイズRF増幅器3を 備えている。量子化中間周波数位相信号は、前記英国特許出願No.2 286 950の図 4に示される直角状態図で表すことができる。周波数遍降変換器4は、所望数の 中間状態、位相分解を決定する位相状態の数を形成するように配設され得る。受 信機1は、更に、周波数遍降変換器4に結合された局部発振器9と、再構成ベー スバンド信号DTAおよびベースバンドデータ信号を提供する位相感応復調器1 0とを備えている。 図2は、本発明の受信機1内の周波数遍降変換器4の第1実施例を示す。遍降 変換器4は、局所発振器9によって生成される、例えば0、45、90および1 35度の適正な位相φ123およびφ4を伴う発振信号を用いて、RF信号R Fを混合して遍降するミキサ20,21,22および23よりなる。周波数遍降 変換器4は、更に、フィルタ24,25,26および27を備えている。位相分 解能はミキサを追加することにより向上させ得る。このような周波数遍降変換器 4は、カトリーケユニバーシティルーベン(Katholieke Universiteit Leuven) 、1993年、4月6〜8日、アナログ回路設計に関するアンバンス研究集会の 会報、M.D.Parden“A Fully integrated 1V/100 μA high bitrate C-FSK recei ver”15頁に、より詳細に説明されている。 図3は、直角信号IおよびQを供給する本発明の受信機1の周波数遍降変換器 4の第2の好適な実施例を示す。周波数遍降変換器4は、信号IF2 およびIF4 を 信号IおよびQの補間信号として形成する補間ネットワークを備えている。補間 ネットワークは、IブランチとQブランチとの間に結合され、そのタップに信号 IF2 が供給される抵抗30および31の直列接続、および、IブランチとQブラ ンチとの間に結合され、そのタップに信号IF4 が供給される抵抗3 2および33の直列接続を備えている。抵抗33は、インバータ34を介してI ブランチに結合される。 図4は、時間tの関数として本発明のベースバンド信号再構成のタイミング図 を示す。クアドラチュア受信機1に送信されるべき、および、受信されるべきベ ースバンドデータ信号TDTAが示される。信号TDTAは、符号期間Tを有す る第1論理レベル“1”と第2論理レベル“0”のデータを表している。本発明 によれば、受信機1は、信号LIF1,LIF2,LIF3およびLIF4により形成される複合限 界中間周波数の位相信号φからの周波数下降変換後に、受信信号RFから再構成 データ信号DTAを決定する。与えられた例において、位相信号φは、4つの信 号IF1〜IF4の位相情報を表す。5つの位相量子化レベルLE1,LE2, LE3,LE4およびLE5が区別される。一般に、量子化レベルの数は、検出 されるべきデータに依存する。復調器10において、それぞれの正および負のパ ルスPP1,PP2,PP3,PP4,PP5およびPP6、および、NP1, NP2,NP3,NP4,NP5およびNP6は、図示のように、与えられた例 においては、PP1,NP1,PP2,PP3,NP2,NP3,PP4,NP 4,NP5,PP5,NP6およびPP6の順で位相信号Φから発生される。正 の傾斜を有する位相信号φが量子化レベルを通過する各時間には、正パルスが生 成され、また、負の傾斜を有する位相信号φが量子化レベルを通過する各時間に は、負パルスが生成される。見かけ上完全な再構成のため、本発明は、送信ベー スバンド信号TDTAの遷移の近辺に、位相関数の決定的特性を用いている。再 構成の時点が、極性が反対の2つの続くパルスの間の所定の時点ttに選択され ると、データ信号TDTAの非常に良好な再構成が達成され得る。所定の時点は 、変調方法に応じて選択される。より一般的には、所定の時点は、送信機パラメ ータと再構成データの関数である。FSK変調の場合、所定の時点は実質的に2 つのパルスの中間であり、オフセットFSK変 調の場合、所定の時点はFSKオフセットで重み付けされ、また、GMSK変調 の場合は、所定の時点から続く対向パルスまでの距離はGMSK変調信号のBT 積の関数である。オフセットFSK変調の場合において、所定時点ttを重み付 けするための重み付け要素εは次のように決定される。ε=[2T−(tc−ta )]/(tc−ta)、ここで、ta,tb,tcは、続く正パルス、負パルスおよび 正パルスの各時点である。このため、所定時点tt=[(ta+tb)/2]+0 .5ε(ta−tb)となる。更に、オフセットFSKでは、“0”および“1” データの周波数オフセットにおける周波数差がε/2πとなる。与えられた例で は、効果的な量子化レベルを仮定して、再構成の時点が2つの続く逆パルス、す なわち、パルスPP1とNP1、NP1とPP2、PP3とNP2、NP3とP P4、NP1、NP5とPP5、NP6とRP6の中間となるように、FSK変 調が適用される。再構成に必要な量子化レベルの数は、符号期間T内における最 小位相偏差の関数である。再構成データ信号DTAとは別に、パルスが発生する 時点でパルス内に含まれる情報を用いる不完全再構成方法の結果である不完全再 構成データ信号IMPが示される。信号DTAがベースバンド信号TDTAの正 確な複製であるのに対して、信号IMPはその正確な複製ではない。 図5Aは、本発明の復調器10内でパルスを発生するためのパルス計数装置5 0を示す。パルス計数装置50は、電圧微分器51、52、53および54、乗 算器55、56、57および58、インバータ59、および、加算器60を備え ている。制限中間周波数信号LIF1,LIF2,LIF3およびLIF4は、それぞれの出力側が 乗算器55、56、57および58の第1入力61、62、63および64のそ れぞれに結合された電圧微分器51、52、53および54に、それぞれ供給さ れる。電圧微分器51、52、53および54の入力65,66,67および6 8は、入力65が入力70に、入力66 が入力71に、入力67が入力72に、入力68がインバータ59を介して入力 69に結合されるように、乗算器55、56、57、58のそれぞれの第2入力 69、70、71および72に結合される。出力73、74、75および76の 出力信号は、加算器60の入力に供給される。このようにして、内部でパルスP P1,NP1,..を生成する位相感応復調器が達成される。復調器10は、更 に、正方向および負方向パルスの流れPP1,NP1,...を、正および負の パルスの流れPP1,PP2,...およびNP1,NP2,...の別の流れ に分離するパルス分離器61を備えている。図示されたパルス計数復調器50に 代えて、上述した正および負のパルスを提供する他の適当な復調器を用いること ができる。 図5Bは、復調器10の中に、パルスPP1,NP1,...から再構成ベー スバンド信号DTAを生成するベースバンド信号生成手段80を備える本発明の 信号再構成の第1実施例を示す。本実施例において、次の条件が満たされる場合 は、大きなメモリを必要とすることなく、完全な再構成を達成することができる :すなわち、X/2<π/n<X、ここで、Xは符号期間T内の最小位相偏差で あり、nは位相量子化レベルの数である。このようにして、再構成の遅延は小さ く維持され、大きなメモリは必要とされない。そうでない場合、正または負のパ ルスが非常に、例えば、2つの符号期間を容易に超える距離離れている場合に、 正または負のパルスのパルス回数を記憶するために大きなメモリが必要とされる 。ベースバンド信号発生手段80において、各電圧V1およびV2は、正および負 のパルスから生成され、ここから、FSK変調の場合において2つの続く逆のパ ルス間の時間の半分である所望の可変遅延時間に比例する電圧V3およびV4が生 成される。このため、正および負のパルスは、コンデンサ83および84と並列 なスイッチ81および82のそれぞれを制御する。スイッチ81および82が開 いている場合は、電流源85および86により生成された電流がコンデンサ 83および84を通って流れる。電圧V3およびV4は、コンデンサ83および8 4で電圧V1およびV2を検出する増幅器89および90のそれぞれを介して、ま た、正および負のパルスにより制御されるスイッチ91および92を介して、コ ンデンサ83および84に結合されたコンデンサ87および88に亘って形成さ れる。スイッチ91および92を制御するため、正のパルスPP1,...はS Rフリップフロップ94のセット入力93に供給され、負のパルスNP1,.. .はSRフリップフ ロップ94のリセット入力95に供給される。SRフリッ プフロップ94の出力96は、電圧微分器97を介してスイッチ92を制御する ための制御信号CT1を提供する。また、SRフリップフロップ94の反転出力 98は電圧微分器99を介してスイッチ91を制御する制御信号CT2を供給す る。事実、不完全再構成信号IMPはSRフリップフロップ94の出力96にお いて得られ、その信号IMPおよびその反転信号は、IMP信号のデータ遷移に おいて開始し、また、時間と共に増加する電圧V5およびV6を生成するために用 いられる。これは、セット入力102および103のそれぞれに制御信号CT1 およびCT2が供給され、また、出力104および105のそれぞれが、コンデ ンサ108および109に併設されるスイッチ106および107を制御するS Rフリップフロップ100および101で形成され、電圧V1およびV2の生成用 のものに似た切り換えられる電流源に、電圧微分ん97,99を結合することで 達成される。スイッチ106および107が開くと、コンデンサ108および1 09が負荷モードに切り換わり、負荷電流のそれぞれが電流源110および11 1により供給される。電圧V7およびV8を、それぞれ、電圧V3およびV5および 負の基準電圧Vrefから、および、電圧V4およびV6および負の基準電圧Vrefか ら形成するために、リミッタ114および115に結合される加算器112およ び113が設けられている。電圧V7およびV8のゼロ交差時点は、完全再 構成を得るために再構成ベースバンド信号DTAが信号送信を行わなければなら ない時点を決定する。電圧V7およびV8から信号DTAを得るために、これらの 電圧は、リセット入力117がリミッタ114に接続され、セット入力118が リミッタ114に接続されるSRフリップフ ロップ116に供給される。フリ ップフロップ116の送信は、更に、フリップフロップ100および101をリ セットするのに用いられる。フリップフロップ116の出力119はフリップフ ロップ100のリセットに用いられる。その出力119は、フリップフロップ1 00のリセット入力120に結合される。また、フリップフロップ116の出力 121はフリップフロップ101のリセットに用いられる。その出力121は、 フリップフロップ101のリセット入力122に結合される。 図6は、第1実施例の動作を更に説明するためのタイミング図を示す。上述の 如く、フリップフロップ94の出力96では、不完全再構成信号IMPが得られ る。信号IMPは、そのデータ値は正しいが、そのデータ送信のタイミングが未 だ誤っている伝送されたデータの粗い近似である。スイッチ81は正パルスによ り閉じられ、スイッチ82は負パルスにより閉じられる。時刻t0で正パルスに よりスイッチ81が閉じられると、コンデンサ83はほとんど即座に0vまで放 電される。その後スイッチ81が開くと、電圧V1は次の正方向パルスが到着す るまで時間と共に増加する。同様に、電圧V2は、時刻t1から開始して、切り換 え動作の時点の間に発生する。コンデンサ83および84の端子間電圧は、電圧 V1およびV2に関して反対の符号を有するIMP信号のデータ遷移が生じた際に 、コンデンサ87および88により検出される。パルスそれ自身に代えて信号I MPの信号遷移を用いることにより、多数の正または負パルスが順次に発生する 際に、信号V3およびV4の信号値が変化することが防止される。これは、反対の 符号を有する2つの続くパルスの間の時間だけが問題であるという事実による。 電圧V3 およびV4は反対の符号の2つの続くパルスの時間間隔に比例するため、これら の電圧は、完全な再構成の時点を定めるための所望の遅延時間用の手段である。 信号IMPの“0”から“1”への遷移の際にフリップフロップ100はセット され、また、“1”から“0”への遷移の際にフリップフロップ101がセット される。このようにして、フリップフロップ100および101は、所定の遅延 時間の後に、再構成されるべき信号の関連する方向への遷移が生ずることを示す 。このため、フリップフロップ100および101がセットされると、それぞれ 時刻t2およびt3で開始され、コンデンサ108および109が電流源110お よび111により充電される。電圧V7およびV8は上述の如く形成され、電圧V7 およびV8の零交差は、再構成信号DTAの遷移の時点を決定する。電圧圧V7 およびV8を決定する負の基準電圧Vrefは、元のデータ信号および再構成データ 信号における遷移間の総遅延を決定する。与えられた実施例において、この遅延 は符号期間の1および2期間の間とすべきであり、1符号期間より短いと干渉問 題の原因となり、2符号期間より長いと遷移の非検出につながる。 図7は、本発明の信号再構成の第2実施例のフローチャートを示す。この実施 例において、上述したハードウェアの実施例の主要部分は、プログラムされたD SP(ディジタル信号プロセッサ)等に置き換えることができる。例えば、パル スPP1,NP2,...はDPSの入力ポートに供給され、再構成データはD SPの出力ポートに出力で得られる。DSP(図示せず)は、図示されたフロー チャートに応じてプログラムされる。フローチャートの“復調パルス再生”ブロ ックに示されるように、DSPの内部クロック(詳細には図示せず)では、パル スの符号が、それらの発生回数と共にDSPメモリ(詳細には図示せず)内に記 憶される。それから、“順次逆パルスのサーチ”ブロックに示されるように、プ ログラムは順次の逆パルス対をサーチする。その後、“パルス対の所定時点 決定”ブロックに示されるように、プログラムはそのようなパルス対間の所定時 点を決定する。次に、“更新時間表生成”ブロックに示されるように、決定され た出力データ遷移の時点を示すように更新時間表が決定される。最後に、再構成 データDTAが、DSPの出力ポート(詳細は図示せず)に、更新時間表により 決定された時点で生成され、正パルスの後に“0”から“1”への遷移が発生し 、負パルスの後に“1”から“0”への遷移が発生する。そのため、どの時点で またどの方向にデータが変化したかが検出される。データDTAの出力は“DT A出力”のブロックに示されている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.受信機で生成された量子化中間周波数位相信号からパルスを生成する手段 と、そのパルスから再構成ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手 段とよりなり、位相および/または周波数変調信号を復調する復調器を備えたク アドラチュア受信機であって、ベースバンド信号生成手段は、2つの連続するパ ルスが異なる極性を有するかを判別し、もしそうであれば、その2つの連続パル ス間の所定の再構成時点で再構成ベースバンド信号遷移を生成するために設けら れていることを特徴とするクアドラチュア受信機。 2.再構成時点は、その時点が、用いられている変調方法に理想的に適合する ように、信号を変調するのに用いられている変調方法に依存して決定されること を特徴とする請求項1記載のクアドラチュア受信機。 3.変調信号は、周波数偏移変調信号であり、その距離は実質的に2つの続く パルスの中央であることを特徴とする請求項2記載のクアドラチュア受信機。 4.変調信号は、オフセット周波数偏移変調信号であり、その距離は周波数オ フセットの関数であることを特徴とする請求項2記載のクアドラチュア受信機。 5.変調信号は、ガウス最小偏移変調信号であり、その距離は、ガウス変調信 号のいわゆるBT−積の関数であることを特徴とする請求項2記載のクアドラチ ュア受信機。 6.変調信号は、マルチレベル周波数偏移変調信号であり、その距離は、送信 パラメータと再構成データの関数であり、更に、復調器は、送信パラメータと再 構成データとに依存して、その距離を1ビット期間内に適合させる手段を備える ことを特徴とするクアドラチュア受信機。 7.中間周波数位相信号からパルスを生成する手段は、入力がクアドラチュア ブランチに結合され、出力がパルスを供給する結合器に結合された一対の交差結 合微分手段を備えることを特徴とする請求項1乃至6のうち何れか1項記載のク アドラチュア受信機。 8.方形受信I信号およびQ信号から補間された信号を形成する補間ネットワ ークを備えることを特徴とする請求項7記載のクアドラチュア受信機。 9.受信機で生成された量子化中間周波数位相信号からパルスを生成する手段 と、そのパルスから再構成ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手 段とよりなり、位相および/または周波数変調信号を復調する復調器であって、 ベースバンド信号生成手段は、2つの続くパルスが異なる極性を有するかを判別 し、もしそうであれば、その2つの続くパルス間の所定の再構成時点で再構成ベ ースバンド信号遷移を生成するために設けられていることを特徴とする復調器。 10.パルスは量子化中間周波数位相信号から生成され、再構成ベースバンド 信号はそのパルスから生成される位相および/または周波数変調信号を復調する 復調方法であって、2つの続くパルスが異なる極性を有するかが判別され、もし そうであれば、その2つの続くパルス間の所定の再構成時点で再構成ベースバン ド信号遷移が生成されることを特徴とする復調方法。
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