KR20190060505A - Pi/4-dqpsk decoder and decoding method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더 및 그 디코딩 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현재 단계의 신호 에러가 이전 단계의 신호의 에러에 강인하게 대응하여 신호의 수신 성능을 개선한 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더 및 그 디코딩 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a quadrature pi-phase quadrature phase shift keying decoder and a decoding method thereof. More particularly, the present invention relates to a quadrature- Pi difference quadrature phase shift keying decoder and a decoding method therefor.
일반적으로 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉(PI/4 Differential Quadrature Phase Shift Keying, PI/4 D-QPSK)을 위한 신호 송신부의 인코더(Encorder)에서, 주파수 인터리버(Frequency Interleaver)의 출력 복소(Complex) 신호는 차분 변조를 하게 된다. 구체적으로, PI/4 D-QPSK는 하기 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.Generally, in an encoder of a signal transmitter for quadrature phase shift keying (PI / 4 differential quadrature phase shift keying, PI / 4 D-QPSK), the output complex of a frequency interleaver, The signal undergoes differential modulation. Specifically, the PI / 4 D-QPSK can be expressed by the following equation (1).
[수학식 1]에서 Z는 역 고속 푸리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)의 입력이고, l은 입력되는 신호의 순서, y는 QPSK로 매핑한 결과이고, k는 서브 캐리어의 위치이다.In Equation (1), Z is an input of an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), l is a sequence of input signals, y is a mapping result of QPSK, and k is a position of a subcarrier.
[수학식 1]을 해석하면, Zl,k는 Zl - 1,k를 yl,k 만큼 회전시킨 값이다. 즉, [수학식 1]의 곱하기는 복소 연산자의 곱하기가 된다. 이러한 방식으로, PI/4 D-QPSK를 하면 I축 및 Q축에 의해 표현된 성상도(Constellation)에 표시되는 포인트는, 도 1과 같음을 알 수 있다.(1), Z l, k is a value obtained by rotating Z l - 1, k by y l, k . That is, the multiplication of (1) is the multiplication of the complex operator. In this way, it can be seen that the point displayed in the constellation expressed by the I axis and the Q axis when PI / 4 D-QPSK is performed is the same as in Fig.
도 1을 보면 IQ 평면상에 타원형으로 8개의 포인트가 표시되어 있음을 알 수 있다. 이는 PI/4 D-QPSK의 특징으로, 한번은 0, π/2, π, 3π/2 중 하나의 포인트에 찍히고 다음 번 신호에서 π/4, 3π/4, 5π/4, 7π/4중 하나의 포인트에 찍히게 된다. 이러한 과정은 계속적으로 반복이 된다. 이를 8 위상 시프트 키잉(Phase Shift Keying)으로 판단해서는 안 된다.Referring to FIG. 1, eight points are displayed in an ellipse on the IQ plane. It is characterized by PI / 4 D-QPSK and is plotted at one point of 0, π / 2, π, 3π / 2 at one time and one of π / 4, 3π / 4, 5π / 4, Point of view. This process is repeated continuously. It should not be judged by 8 phase shift keying.
사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉의 수신기에서는 2개 신호의 차이로 정보를 획득하게 되는 데, 현재 단계의 신호 에러가 이전 단계의 신호의 에러에 영향을 받기 쉽다.In a quadrature pyro-quadrature phase shift keying receiver, information is obtained with a difference of two signals, and the signal error of the current phase is susceptible to the error of the signal of the previous phase.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 현재 단계의 신호 에러가 이전 단계의 신호의 에러에 강인하게 대응하여 신호의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더 및 그 디코딩 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to solve the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide a quadrature pyramid orthogonalizer capable of improving the signal reception performance by strongly responding to a signal error in a previous stage, And to provide a phase shift keying decoder and a decoding method therefor.
본 발명의 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 디코더는, 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환기; 및 상기 고속 푸리에 변환기로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 위상 동기 루프부;를 포함하되, 상기 위상 동기 루프부는, 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여 선택된 신호의 위상을 IQ 평면상에서 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키고, 선택되지 않은 신호는 그대로 출력하는 제 2 위상 회전기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The decoder of the quadrature pyramidal quadrature phase shift keying demodulator of the present invention comprises: a fast Fourier transformer for receiving and fast Fourier transforming a signal; And a phase locked loop unit for fixing and outputting a phase on an IQ plane using an output from the FFT unit, wherein the phase locked loop unit selects an odd-numbered signal among the alternately input signals, And a second phase rotator for selecting a signal and rotating the phase of the selected signal by 45 degrees in the first direction on the IQ plane and outputting the unselected signal as it is.
아울러, 본 발명의 디코더는, 상기 제 2 위상 회전기의 출력을, IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동시키는 이동기; 및 상기 이동기로부터 출력된 신호 중 선택된 신호의 위상을 제 2 방향으로 회전하는 제 5 위상 회전기;를 포함하되, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것이 바람직하다.In addition, the decoder of the present invention includes: a mobile device for moving the output of the second phase rotator to a designated position on the IQ plane; And a fifth phase rotator for rotating the phase of the selected signal among the signals output from the mobile device in a second direction, wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
또한, 본 발명의 디코더는, 상기 제 5 위상 회전기의 출력을 지연시키는 지연기; 및 상기 지연기의 출력과 상기 위상 동기 루프부의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력하는 곱셈기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The decoder of the present invention further includes: a delay unit for delaying the output of the fifth phase rotator; And a multiplier for multiplying the output of the delay unit by a complex conjugate of the output of the phase locked loop unit and outputting the multiplication result.
바람직하게는, 상기 위상 동기 루프부는, IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 상기 제 2 위상 회전기로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시키는 제 3 위상 회전기; 상기 제 3 위상 회전기의 출력을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 45°만큼 회전시키는 제 4 위상 회전기; 및 상기 제 4 위상 회전기의 출력이 Q축 또는 I축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하는 위상 에러 추출기;를 더 포함하되, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것이 바람직하다.Preferably, the phase-locked loop unit rotates the output from the second phase rotator located at three different quadrants in one quadrant on the IQ plane at an angle of 90 °, 180 °, or 270 ° A third phase rotator for moving the third phase rotator; A fourth phase rotator for rotating the output of the third phase rotator by 45 degrees in a first direction or a second direction; And a phase error extractor for extracting a phase value whose output of the fourth phase rotator is out of the Q axis or the I axis as an error value, wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
아울러, 상기 위상 동기 루프부는, 상기 위상 에러 추출기로부터 출력된 에러값의 누적 평균을 산출하는 수치 제어 오실레이터; 및 상기 수치 제어 오실레이터의 출력을 이용하여, 상기 고속 푸리에 변환기 출력의 위상을 조정하는 제 1 위상 회전기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase locked loop may further include: a numerical control oscillator for calculating a cumulative average of error values output from the phase error extractor; And a first phase rotator for adjusting the phase of the output of the FFT unit using the output of the numerically controlled oscillator.
정리하자면, 본 발명의 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 디코더는, 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환기; 상기 고속 푸리에 변환기로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 위상 동기 루프부; 및 상기 위상 동기 루프부로부터의 신호를 입력받아 위상을 보정하여 출력하는 위상 보정부;를 포함하되, 상기 위상 동기 루프부는, IQ 평면상에 위치하는 신호를 양의 I축, 음의 I축, 양의 Q축, 또는 음의 Q축 중 하나의 축을 향해 회전 이동시키는 것에 의해, 해당 축으로부터 벗어난 양 또는 음의 I축 또는 Q축의 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하여, 위상을 조정하여 출력하고, 상기 위상 보정부는, 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여, 선택된 신호의 위상을 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키거나 선택되지 않은 신호는 그대로 출력한 신호를, IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동하는 것에 의해 오차를 보정하되, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.In summary, the decoder of the quadrant pi-phase quadrature phase shift keying demodulator of the present invention comprises: a fast Fourier transformer for receiving and fast Fourier transforming a signal; A phase locked loop unit for fixing and outputting a phase on an IQ plane by using an output from the fast Fourier transformer; And a phase correcting unit for receiving a signal from the phase locked loop unit and correcting and outputting the phase signal, wherein the phase locked loop unit receives a signal located on the IQ plane as a positive I axis, a negative I axis, Axis or positive Q-axis to extract an error value as a phase value deviating from the positive or negative I-axis or Q-axis deviated from the axis, adjusts the phase and outputs the error value , The phase correcting unit may select an odd-numbered signal or an even-numbered signal among the alternately inputted signals, rotate the phase of the selected signal by 45 degrees in the first direction, or output the signal that is not selected as it is , The error is corrected by moving to a designated position on the IQ plane, wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
본 발명의 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 디코딩 방법은, (a) 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 단계;를 포함하되, 상기 (b) 단계는, (b-1) 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여 선택된 신호의 위상을 IQ 평면상에서 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키고, 선택되지 않은 신호는 그대로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A quadrature-phase quadrature phase shift keying demodulator for decoding a quadrature phase shift keying demodulator according to the present invention comprises: (a) receiving a signal and performing fast Fourier transform; And (b) fixing and outputting a phase on the IQ plane using the output from the step (a), wherein (b) comprises: (b-1) Selecting an even signal or selecting an even signal, and rotating the selected signal by 45 degrees in a first direction on the IQ plane, and outputting the unselected signal as it is.
아울러, 본 발명의 디코딩 방법은, (c) 상기 (b-1) 단계의 출력을 IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동시키는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계로부터 출력된 신호 중 선택된 신호의 위상을 제 2 방향으로 회전하는 단계;를 포함하되, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.In addition, the decoding method of the present invention may further include: (c) moving the output of the step (b-1) to a designated position on the IQ plane; And rotating the phase of the selected signal among the signals output from the step (c) in a second direction, wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
바람직하게는, 본 발명의 디코딩 방법은, (e) 상기 (d) 단계의 출력을 지연시키는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계의 출력과 상기 (a) 단계의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the decoding method of the present invention further comprises: (e) delaying the output of step (d); And (f) multiplying the output of the step (e) by the complex conjugate of the output of the step (a) and outputting the result.
또한, 상기 (b) 단계는, (b-2) IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 상기 (b-1) 단계로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시키는 단계; (b-3) 상기 (b-2) 단계의 출력을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 45°만큼 회전시키는 단계; (b-4) 상기 (b-3) 단계의 출력이 Q축 또는 I축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하는 단계; (b-5) 상기 (b-4) 단계로부터 출력된 에러값의 누적 평균을 산출하는 단계; 및 (b-6) 상기 (b-5) 단계의 출력을 이용하여, 상기 (a) 단계의 출력의 위상을 조정하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The step (b) includes the steps of: (b-2) outputting the output from the step (b-1) located in three different quadrants in one quadrant on the IQ plane at 90 °, 180 °, By an angle of < / RTI > (b-3) rotating the output of the step (b-2) by 45 degrees in the first direction or the second direction; (b-4) extracting an output value of the output of the step (b-3) as an error value out of the Q axis or the I axis; (b-5) calculating a cumulative average of the error values output from the step (b-4); And (b-6) adjusting the phase of the output of step (a) using the output of step (b-5).
본 발명의 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더 및 그 디코딩 방법에 따르면, 현재 단계의 신호 에러가 이전 단계의 신호의 에러에 강인하게 대응하여 신호의 수신 성능을 향상시킬 수 있다.According to the quadrature pi quadrature phase shift keying decoder and decoding method thereof of the present invention, the signal error of the current stage can be robustly corrected to the error of the signal of the previous stage, thereby improving the signal reception performance.
도 1은 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉의 성상도.
도 2는 종래의 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더의 구성도.
도 4는 본 발명의 위상 동기 루프부의 동작 설명도.
도 5는 본 발명의 위상 보정부의 동작 설명도.
도 6은 종래의 디코더와 본 발명의 디코더의 비트 오류율을 시뮬레이션한 결과.FIG. 1 is a configuration diagram of quadrant pi-phase quadrature phase shift keying; FIG.
2 is a configuration diagram of a conventional differential quadrature phase shift keying decoder;
3 is a configuration diagram of a differential quadrature phase shift keying decoder according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is an explanatory view of the operation of the phase locked loop unit of the present invention.
5 is an explanatory view of the operation of the phase correction section of the present invention.
6 is a simulation result of the bit error rate of the conventional decoder and the decoder of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따라 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더 및 그 디코딩 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기의 실시예들은 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.Hereinafter, a quad-Pitch differential quadrature phase shift keying decoder and a decoding method thereof according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the following embodiments of the present invention are only for embodying the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims.
먼저, 도 2는 종래의 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더(100)의 구성도를 나타낸다. 디코더(100)는 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 일부를 구성한다.First, FIG. 2 shows a configuration diagram of a conventional quadrature py inter-quadrature phase
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 디코더(100)는, 고속 푸리에 변환기(110), 지연기(120), 곱셈기(130) 및 에러 정정기(140)를 포함한다. 2, the
고속 푸리에 변환기(110)는, 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 역할을 한다. 지연기(120)는 고속 푸리에 변환기(110)의 출력을 지연하여 출력한다. 아울러, 곱셈기(130)는, 지연기(120)의 출력과 고속 푸리에 변환기(110)의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력한다. 에러 정정기(140)는 곱셈기(130)의 출력을 이용하여 에러를 정정하는 Forward Error Correction을 수행한다.The fast Fourier
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더(200)의 구성도를 나타낸다.FIG. 3 shows a configuration diagram of a Quad-Pie differential quadrature phase
디코더(200)는 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 일부를 구성한다.The
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 디코더(200)는, 고속 푸리에 변환기(210), 위상 동기 루프부(250)(Phase Locked Loop, PLL), 위상 보정부(260), 지연기(220), 곱셈기(230) 및 에러 정정기(240)를 포함한다. 3, the
본 발명의 디코더(200)는, DSP(Digital Signal Process) 등의 프로세서에 의해 구현될 수 있다.The
고속 푸리에 변환기(210)는, 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 역할을 한다. 아울러, 위상 동기 루프부(250)는, 고속 푸리에 변환기(210)로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 역할을 한다. 또한, 위상 보정부(260)는, 위상 동기 루프부(250)로부터의 신호를 입력받아 위상을 보정하여 출력한다.The fast Fourier
지연기(220)는 위상 보정부(260)의 출력을 지연하여 출력한다. 아울러, 곱셈기(230)는, 지연기(220)의 출력과 위상 동기 루프부(250)의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력한다.The
구체적으로 곱셈기(230)는 다음의 [수학식 2]에 의해 복소 켤레곱을 산출할 수 있다.Specifically, the
Zl는 Zl - 1를 yl만큼 회전시킨 값으로, Zl,k는 현재 단계의 출력, Zl - 1,k는 이전 단계의 출력이라 할 수 있다. 아울러, yl는 Il+jQl로 나타낼 수 있다. 여기서 I는 in-phase 신호를, Q는 quadrature phase 신호를 의미한다.Z is Z l l - a value obtained by rotating the 1 y l, Z l, k is the output of the current stage, Z l - 1, k may be referred to as the output of the previous stage. In addition, y l can be expressed as I l + jQ l . Where I is the in-phase signal and Q is the quadrature phase signal.
에러 정정기(240)는 곱셈기(230)의 출력을 이용하여 에러를 정정하는 Forward Error Correction을 수행한다.The
하기에 위상 동기 루프부(250)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the phase locked
위상 동기 루프부(250)는, 제 1 위상 회전기(251), 제 2 위상 회전기(252), 제 3 위상 회전기(253), 제 4 위상 회전기(254), 위상 에러 추출기(255) 및 수치 제어 오실레이터(256)를 포함한다.The phase locked
제 2 위상 회전기(252)는, 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호(Odd Symbol)를 선택하거나 짝수번째 신호(Even Symbol)를 선택하여 선택된 신호의 위상을 IQ 평면상에서, 즉 성상도에서, 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키고, 선택되지 않은 신호는 그대로 출력한다.The
제 3 위상 회전기(253)는, IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 제 2 위상 회전기(252)로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시키는 역할을 한다. 제 3 위상 회전기(253)의 회전 방향은 제 1 방향인 것이 바람직하다.The
제 4 위상 회전기(254)는, 제 3 위상 회전기(253)의 출력을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 45°만큼 회전시킨다. 여기서, 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.The
위상 에러 추출기(255)는, 제 4 위상 회전기(254)의 출력이 Q축 또는 I축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하는 역할을 한다. 또한, 수치 제어 오실레이터(256)는 위상 에러 추출기(255)로부터 출력된 에러값의 누적 평균을 산출한다.The
아울러, 제 1 위상 회전기(251)는, 수치 제어 오실레이터(256)의 출력을 이용하여 고속 푸리에 변환기(210)의 위상을 위상을 조정하는 역할을 한다.In addition, the
도 4는 본 발명의 위상 동기 루프부(250)의 동작 설명도이다.4 is an operation explanatory diagram of the phase locked
제 2 위상 회전기(252)는, 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하고 선택된 홀수번째 신호의 위상을 시계 방향으로 45°만큼 회전시키고 선택되지 않은 짝수번째 신호는 그대로 출력한다.The
다음으로, 제 3 위상 회전기(253)는, IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 제 2 위상 회전기(252)로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시킨다. 구체적으로, IQ 평면상에서 2 사분면에 위치한 심볼은 90°시계 방향으로, 3 사분면에 위치한 심볼은 180°시계 방향으로, 4 사분면에 위치한 심볼은 270°시계 방향으로 회전하여 1 사분면으로 이동하게 된다.Next, the
아울러, 제 4 위상 회전기(254)는, 제 3 위상 회전기(253)의 출력을 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 45°만큼 회전시킨다. 도 4에서 제 4 위상 회전기(254)가 시계 방향으로 회전시키면, 즉 양의 I축 방향으로 회전하면, 양의 I축 근처에 심볼들이 위치하게 된다. 다만, 도 4에서는, 제 4 위상 회전기(254)가 반시계 방향의 회전, 즉 양의 Q축 방향으로의 회전에 의해 양의 Q축 근처에 심볼들이 위치하게 된다. 위상 에러 추출기(255)는, 제 4 위상 회전기(254)의 출력이 Q축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하게 된다.In addition, the
정리하자면 본 발명의 위상 동기 루프부(250)는, IQ 평면상에 위치하는 신호를 양의 I축, 음의 I축, 양의 Q축, 또는 음의 Q축 중 하나의 축을 향해 회전 이동시키는 것에 의해, 해당 축으로부터 벗어난 양 또는 음의 I축 또는 Q축의 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하여, 위상을 조정하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In summary, the phase-locked
위상 보정부(260)는, 이동기(261) 및 제 5 위상 회전기(262)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The
이동기(261)는, 제 2 위상 회전기(252)의 출력을, IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동시키는 역할을 한다. 여기서 지정된 위치는 I축 또는 Q축 상에 위치하거나, I축 또는 Q축과 45°를 이루는 선상에 위치하는 것이 바람직하다. 지정된 위치는, 해당 신호가 에러가 없었을 경우의 위상으로부터 제 1 방향으로 45°회전한 위치가 된다.The
제 5 위상 회전기(262)는, 이동기(261)로부터 출력된 신호 중 선택된 신호의 위상을 제 2 방향으로 회전하는 역할을 한다. 즉, 제 5 위상 회전기(262)에 의해 위상 에러가 없을 경우의 신호의 위치로 이동하게 된다.The
도 5는 본 발명의 위상 보정부(260)의 동작 설명도이다.5 is an operation explanatory diagram of the
이동기(261)는 I축 또는 Q축과 45°를 이루는 선상의 지정된 위치로, 이동시킨다. 아울러, 제 5 위상 회전기(262)는, 선택되지 않은 짝수번째 신호는 그대로 두고, 선태된 홀수번째 신호를 반시계 방향으로 45°회전시킨 것을 알 수 있다.The
정리하자면, 본 발명의 위상 보정부(260)는, 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여, 선택된 신호의 위상을 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키거나 선택되지 않은 신호는 그대로 출력한 신호를, IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동하는 것에 의해 오차를 보정하는 역할을 한다.In summary, the
하기에 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 디코딩 방법에 대해 설명하기로 한다.A decoding method of a quadrature pyramidal quadrature phase shift keying demodulator according to a preferred embodiment of the present invention will now be described.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 복조기의 디코딩 방법은, 상술한 본 발명의 디코더(200)를 이용하므로 별도의 설명이 없더라도 상술한 디코더(200)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.The quadrature pyramidal quadrature phase shift keying demodulator decoding method according to the preferred embodiment of the present invention utilizes the
본 발명의 디코딩 방법은, 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 단계(S10) 및 S10 단계로부터의 출력을 이용하여, 입력된 신호의 IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 단계(S20)를 포함한다.The decoding method of the present invention includes a step (S10) of receiving a signal and performing a fast Fourier transform and a step (S20) of fixing the phase on the IQ plane of the input signal using the output from step S10 and outputting it.
구체적으로, S20 단계는, 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여 선택된 신호의 위상을 IQ 평면상에서 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키고, 선택되지 않은 신호는 그대로 출력하는 단계(S21), IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 상기 (b-1) 단계로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시키는 단계(S22), S12 단계의 출력을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 45°만큼 회전시키는 단계(S23), S13 단계의 출력이 Q축 또는 I축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하는 단계(S24), S24 단계로부터 출력된 에러값의 누적 평균을 산출하는 단계(S25) 및 S25 단계의 출력을 이용하여, S10 단계의 출력의 위상을 조정하는 단계(S26)을 포함한다. 아울러, 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.Specifically, in step S20, an odd-numbered signal is selected or an even-numbered signal is alternately selected, and the phase of the selected signal is rotated by 45 degrees in the first direction on the IQ plane. By rotating the output from the step (b-1) located at the other three quadrants in one quadrant on the IQ plane at an angle of 90 °, 180 °, or 270 °, (S23) of rotating the output of step S12 by 45 degrees in the first direction or the second direction (S23), extracting a phase value whose output in step S13 is out of the Q axis or I axis as an error value S24), a step (S25) of calculating a cumulative average of the error values output from the step S24, and a step (S26) of adjusting the phase of the output of the step S10 using the output of the step S25. In addition, the first direction and the second direction are opposite to each other.
또한, 본 발명의 디코딩 방법은, S21 단계의 출력을 IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동시키는 단계(S30), S30 단계로부터 출력된 신호 중 선택된 신호의 위상을 제 2 방향으로 회전하는 단계(S40), S40 단계의 출력을 지연시키는 단계(S50) 및 S50 단계의 출력과 S10 단계의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력하는 단계(S60)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The decoding method of the present invention further includes a step S30 of moving the output of step S21 to a designated position on the IQ plane, a step S40 of rotating the phase of the selected signal among the signals output from step S30, (S50) of delaying the output of step S40 and a step (S60) of multiplying the output of step S50 by the complex conjugate of the output of step S10 and outputting the result.
도 6은 종래의 디코더(100)와 본 발명의 디코더(200)의 비트 오류율을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 6 shows a simulation result of the bit error rate of the
도 6에서 X축은 신호대잡음비(SNR)를, Y축은 비트 오류율(BER)을 각각 나타낸다.In FIG. 6, the X-axis represents the signal-to-noise ratio (SNR) and the Y-axis represents the bit error rate (BER).
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 비트 오류율이 개선되어 수신 성능이 향상되는 것을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 6, according to the present invention, the bit error rate is improved and the reception performance is improved.
상술한 바와 같이, 본 발명의 사분의 파이 차분 직교 위상 시프트 키잉 디코더(200) 및 그 디코딩 방법에 따르면, 현재 단계의 신호 에러가 이전 단계의 신호의 에러에 강인하게 대응하여 신호의 수신 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.As described above, according to the quadrature Pi-phase quadrature phase
100, 200 : 디코더
110, 210 : 고속 푸리에 변환기
120, 220 : 지연기
130, 230 : 곱셈기
140, 240 : 에러 정정기
250 : 위상 동기 루프부
260 : 위상 보정부
251 : 제 1 위상 회전기
252 : 제 2 위상 회전기
253 : 제 3 위상 회전기
254 : 제 4 위상 회전기
255 : 위상 에러 추출기
256 : 수치 제어 오실레이터
261 : 이동기
262 : 제 5 위상 회전기100, 200: Decoder
110, 210:
130, 230:
250: phase lock loop unit 260: phase correction unit
251: first phase rotator 252: second phase rotator
253: Third phase rotator 254: Fourth phase rotator
255: phase error extractor 256: numerically controlled oscillator
261: Mobile machine 262: Fifth phase rotator
Claims (14)
신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환기; 및
상기 고속 푸리에 변환기로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 위상 동기 루프부;를 포함하되,
상기 위상 동기 루프부는,
교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여 선택된 신호의 위상을 IQ 평면상에서 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키고, 선택되지 않은 신호는 그대로 출력하는 제 2 위상 회전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코더.A decoder of a Quadrature Pi differential quadrature phase shift keying demodulator,
A fast Fourier transformer for performing a fast Fourier transform on a signal; And
And a phase locked loop unit for fixing and outputting a phase on an IQ plane by using an output from the fast Fourier transformer,
The phase locked loop unit includes:
A second phase rotator for selecting an odd-numbered signal among the alternately inputted signals or selecting an even-numbered signal, rotating the phase of the selected signal by 45 degrees in the first direction on the IQ plane, and outputting the unselected signal as it is And a decoder.
상기 디코더는,
상기 제 2 위상 회전기의 출력을, IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동시키는 이동기; 및
상기 이동기로부터 출력된 신호 중 선택된 신호의 위상을 제 2 방향으로 회전하는 제 5 위상 회전기;를 더 포함하되,
상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 디코더.The method according to claim 1,
The decoder includes:
A mobile device for moving the output of the second phase rotator to a designated position on the IQ plane; And
And a fifth phase rotator for rotating the phase of the selected signal among the signals output from the mobile device in a second direction,
Wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
상기 디코더는,
상기 제 5 위상 회전기의 출력을 지연시키는 지연기; 및
상기 지연기의 출력과 상기 위상 동기 루프부의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력하는 곱셈기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코더.3. The method of claim 2,
The decoder includes:
A delay for delaying the output of the fifth phase rotator; And
And a multiplier for multiplying the output of the delay unit by a complex conjugate of the output of the phase locked loop unit and outputting the result.
상기 위상 동기 루프부는,
IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 상기 제 2 위상 회전기로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시키는 제 3 위상 회전기;
상기 제 3 위상 회전기의 출력을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 45°만큼 회전시키는 제 4 위상 회전기; 및
상기 제 4 위상 회전기의 출력이 Q축 또는 I축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하는 위상 에러 추출기;를 더 포함하되,
상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 디코더.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The phase locked loop unit includes:
A third phase rotator for moving the output from the second phase rotator located in the other three quadrants in one quadrant on the IQ plane by rotating at an angle of 90 °, 180 °, or 270 °;
A fourth phase rotator for rotating the output of the third phase rotator by 45 degrees in a first direction or a second direction; And
And a phase error extractor for extracting a phase value of the output of the fourth phase rotator out of the Q axis or the I axis as an error value,
Wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
상기 위상 동기 루프부는,
상기 위상 에러 추출기로부터 출력된 에러값의 누적 평균을 산출하는 수치 제어 오실레이터; 및
상기 수치 제어 오실레이터의 출력을 이용하여, 상기 고속 푸리에 변환기 출력의 위상을 조정하는 제 1 위상 회전기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코더.5. The method of claim 4,
The phase locked loop unit includes:
A numerical control oscillator for calculating a cumulative average of error values output from the phase error extractor; And
And a first phase rotator for adjusting the phase of the output of the fast Fourier transformer using the output of the numerically controlled oscillator.
신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환기;
상기 고속 푸리에 변환기로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 위상 동기 루프부; 및
상기 위상 동기 루프부로부터의 신호를 입력받아 위상을 보정하여 출력하는 위상 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코더.A decoder of a Quadrature Pi differential quadrature phase shift keying demodulator,
A fast Fourier transformer for performing a fast Fourier transform on a signal;
A phase locked loop unit for fixing and outputting a phase on an IQ plane by using an output from the fast Fourier transformer; And
And a phase corrector for receiving a signal from the phase locked loop and correcting the phase and outputting the corrected phase.
상기 위상 동기 루프부는,
IQ 평면상에 위치하는 신호를 양의 I축, 음의 I축, 양의 Q축, 또는 음의 Q축 중 하나의 축을 향해 회전 이동시키는 것에 의해, 해당 축으로부터 벗어난 양 또는 음의 I축 또는 Q축의 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하여, 위상을 조정하여 출력하는 것을 특징으로 하는 디코더.The method according to claim 6,
The phase locked loop unit includes:
By moving the signal located on the IQ plane toward one of the positive I-axis, negative I-axis, positive Q-axis, or negative Q-axis, a positive or negative I- Extracts a phase value deviated from the Q axis as an error value, adjusts the phase, and outputs the error.
상기 위상 보정부는,
교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여, 선택된 신호의 위상을 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키거나 선택되지 않은 신호는 그대로 출력한 신호를, IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동하는 것에 의해 오차를 보정하되,
상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 디코더.8. The method of claim 7,
Wherein:
A signal that is selected by selecting an odd-numbered signal or an even-numbered signal among the alternately input signals and rotating the phase of the selected signal by 45 degrees in a first direction or outputting an unselected signal as it is, To correct the error,
Wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
상기 디코더는,
상기 위상 보정부로부터의 출력된 신호를 지연시키는 지연기; 및
상기 지연기의 출력과 상기 위상 동기 루프부의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력하는 곱셈기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코더.9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The decoder includes:
A delay for delaying an output signal from the phase corrector; And
And a multiplier for multiplying the output of the delay unit by a complex conjugate of the output of the phase locked loop unit and outputting the result.
(a) 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계로부터의 출력을 이용하여, IQ 평면상의 위상을 고정하여 출력하는 단계;를 포함하되,
상기 (b) 단계는,
(b-1) 교대로 입력되는 신호 중 홀수번째 신호를 선택하거나 짝수번째 신호를 선택하여 선택된 신호의 위상을 IQ 평면상에서 제 1 방향으로 45°만큼 회전시키고, 선택되지 않은 신호는 그대로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 방법.A method for decoding a Quadrature Pi differential quadrature phase shift keying demodulator,
(a) receiving and fast Fourier transforming a signal; And
(b) fixing the phase on the IQ plane using the output from the step (a), and outputting the fixed phase,
The step (b)
(b-1) selecting an odd-numbered signal among the alternately inputted signals or selecting an even-numbered signal, rotating the phase of the selected signal by 45 ° in the first direction on the IQ plane, and outputting the unselected signal as it is The decoding method comprising the steps of:
상기 디코딩 방법은,
(c) 상기 (b-1) 단계의 출력을 IQ 평면상에서 지정된 위치로 이동시키는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계로부터 출력된 신호 중 선택된 신호의 위상을 제 2 방향으로 회전하는 단계;를 더 포함하되,
상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 디코딩 방법.11. The method of claim 10,
The decoding method includes:
(c) moving the output of the step (b-1) to a designated position on the IQ plane; And
(d) rotating the phase of the selected signal among the signals output from the step (c) in a second direction,
Wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
상기 디코딩 방법은,
(e) 상기 (d) 단계의 출력을 지연시키는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계의 출력과 상기 (a) 단계의 출력의 공액 복소수를 곱하여 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 방법.12. The method of claim 11,
The decoding method includes:
(e) delaying the output of step (d); And
(f) multiplying the output of step (e) by the complex conjugate of the output of step (a) and outputting the result.
상기 (b) 단계는,
(b-2) IQ 평면상에서 하나의 사분면으로 다른 세개의 사분면에 위치한 상기 (b-1) 단계로부터의 출력을 90°, 180°, 또는, 270° 중 하나의 각도로 회전시키는 것에 의해 이동시키는 단계;
(b-3) 상기 (b-2) 단계의 출력을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 45°만큼 회전시키는 단계; 및
(b-4) 상기 (b-3) 단계의 출력이 Q축 또는 I축을 벗어난 위상값을 에러값으로 추출하는 단계;를 더 포함하되,
상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 디코딩 방법.12. The method according to any one of claims 10 to 11,
The step (b)
(b-2) shifting the output from the step (b-1) located at the other three quadrants in one quadrant on the IQ plane by rotating at an angle of 90 °, 180 °, or 270 ° step;
(b-3) rotating the output of the step (b-2) by 45 degrees in the first direction or the second direction; And
(b-4) extracting, as an error value, a phase value whose output of the step (b-3) is out of the Q axis or the I axis,
Wherein the first direction and the second direction are opposite to each other.
상기 (b) 단계는,
(b-5) 상기 (b-4) 단계로부터 출력된 에러값의 누적 평균을 산출하는 단계; 및
(b-6) 상기 (b-5) 단계의 출력을 이용하여, 상기 (a) 단계의 출력의 위상을 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 방법.
14. The method of claim 13,
The step (b)
(b-5) calculating a cumulative average of the error values output from the step (b-4); And
(b-6) adjusting the phase of the output of step (a) using the output of step (b-5).
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CN110445549A (en) * | 2019-07-19 | 2019-11-12 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Single wavelength 40Gbps PM-QPSK demodulating equipment based on optical phase-locked loop and optical fiber phase shifter |
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---|---|---|---|---|
KR950016104A (en) | 1993-11-27 | 1995-06-17 | 김광호 | Differential quadrature phase shift keying demodulator |
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