JP2528744B2 - 遅延検波回路 - Google Patents

遅延検波回路

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JP2528744B2 JP3040612A JP4061291A JP2528744B2 JP 2528744 B2 JP2528744 B2 JP 2528744B2 JP 3040612 A JP3040612 A JP 3040612A JP 4061291 A JP4061291 A JP 4061291A JP 2528744 B2 JP2528744 B2 JP 2528744B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル位相変調され
た受信信号を遅延検波するために使用される遅延検波回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】遅延検波は、基準位相信号として1タイ
ムスロット前の受信信号を用いる検波方式であり、同期
検波と比較して回路が簡単になるという特徴があり、デ
ィジタル移動無線やその他小型化を必要とする通信機な
どに広く用いられている。
【0003】さて、従来は上記遅延検波回路として受信
IF信号の波形自身を1シンボル遅延させ、もとのIF
信号と比較することによりその位相差を判定し復調に用
いる方法がとられている。図2は従来の遅延検波方式を
QPSKに用いた場合の構成例図である。その動作の説
明を簡単に行う。
【0004】まず、21は遅延回路であり入力される受
信信号IFをCLKでサンプリングしながら逐次波形を
記憶し1シンボル遅延信号IF’信号を作り出す。この
回路はCLKに同期するN段シフトレジスタで構成する
ことができる。この1シンボル遅延信号IF’は二つの
回路に出力されている。一方は90°移相回路22に送
られ、他方は位相差判定回路24に送られI相の位相比
較に用いられる。その90°移相回路22ではQ相の位
相比較に用いる1シンボル遅延信号IF”を作りだして
位相差判定回路23に出力している。
【0005】23,24は位相差判定回路であり、IF
と1シンボル遅延信号IF’(またはその90°移相信
号IF”)を比較し2入力の位相差を求め、その値に対
応する復調データDEM−I(またはDEM−Q)を判
定して出力する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の方法では、遅延回路21に供給するサンプリングCL
Kを受信信号IFの約10倍以上の周波数で動作させな
ければならず消費電力が大きくなってしまう。またIF
を遅延させるシフトレジスタの段数は、例えば前記CL
Kのサンプリング周波数と受信信号IFの周波数との比
をMとおき、1シンボル時間長のIFのサイクル数をN
とおくと(M×N)段となる。このため回路の規模が大
きくなるという欠点がある。
【0007】本発明は、前記従来の方法における消費電
力や回路規模の問題を解決して小型化及び経済化を果た
し、性能的には劣化を伴わずに遅延検波を行うことので
きる遅延検波回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による遅延検波回
路は受信信号の位相角とその遅延値との差動を用いるこ
とを特徴としている。すなわち、受信IF信号と局部発
振信号とを入力しその位相差を検出し該位相差をディジ
タル電圧値に変換した絶対値とその最上位桁に付加され
た1ビットの正負の符号とからなる位相情報φ1を出力
する位相差検出回路と、前記位相情報φ1を1シンボル
時間記憶して遅延位相情報φ2として出力する遅延回路
と、前記位相差検出回路からの位相情報φ1と前記遅延
回路からの遅延位相情報φ2とから位相変化量Δφを数
2によって算出し該位相変化量Δφを4つのしきい値
(3/4)π,(1/4)π,−(1/4)π,−(3
/4)πと比較し、Δφ≧(3/4)π,Δφ<−(3
/4)πのとき1シンボル位相差をπ(又は−π)と判
定して位相差πに適合したデータを復調データとして出
力し、(1/4)π≦Δφ<(3/4)πのとき1シン
ボル位相差をπ/2と判定して位相差π/2に適合した
データを復調データとして出力し、−(1/4)π≦Δ
φ<(1/4)πのとき1シンボル位相差を0と判定し
て位相差0に適合したデータを復調データとして出力
し、−(3/4)π≦Δφ<−(1/4)πのとき1シ
ンボル位相差を−π/2と判定して位相差−π/2に適
合したデータを復調データとして出力する判定回路とを
備えたことを特徴とするものである。
【数2】 △φ=〔φ1−φ2+3π〕mod2π−π
【0009】
【数2】 △φ=〔φ1−φ2+3π〕mod2π−π ……
(1)
【0010】
【実施例】図1は本発明による遅延検波回路の一構成例
を示すブロック図である。図において、11は位相差検
出回路であり、12は遅延回路、13は判定回路であ
る。また、図3は本発明の要部をなす位相差検出回路1
1の詳細を示す一構成例図である。
【0011】まず、図1の各回路の簡単な説明を行う。
位相差検出回路11は受信信号IFとLOCAL信号を
入力しその位相差θを検出し、位相差θを電圧レベルに
変換して遅れ/進み情報を付加した位相情報φ1出力
する回路である。遅延回路12は位相情報φ1を入力し
1シンボルスピードに同期しているCLKをトリガーと
してφ1を1シンボル間記憶し遅延位相情報φ2として
出力する回路であって、シフトレジスタなどで構成され
る。判定回路13は、位相情報φ1と遅延位相情報φ2
とを入力し、(1)式によって位相変化量Δφを求め、
その位相変化量Δφの値を4つのしきい値によって判定
した復調データを出力する回路である。
【0012】
【作用】次に図1の構成例に基づく本発明の動作につい
て説明する。まず、位相差検出回路11に関して、その
一構成例を示す図3を用いて説明する。図3において、
31は排他的論理和回路(EXOR回路)、32はD−
F/F(フリップフロップ)、33は低域ろ波器(LP
F)、34はアナログ/ディジタル変換器(A/D)で
ある。図4は図3の回路の各部の位相比較特性図であ
り、(A)はLPF33の出力aの特性を示し、(B)
はD−F/F32の出力bの特性を示す。(A),
(B)共、横軸は、LOCAL(局部発振)信号の位相
を基準(θ=0)としそれに対する受信IF信号の位相
差θを表す。(A)の縦軸IはLPF33の出力電圧の
最大値を1とした正規化電圧を表し、(B)の縦軸Kは
D−F/F32の2値出力の例えば5VのHレベルを1
として正規化した電圧を表す。受信信号IFとLOCA
L(局部発振)信号はEXOR回路31に入力され、2
信号の位相差θが2値の電圧値で出力される。この位相
差θをLPF33に通した信号aは、図4(A)に示し
たように、I=0〜1の範囲の電圧の絶対値で示され
る。すなわち、位相差が電圧に変換され、EXOR回路
31の出力として“1”が連続したときはI=1とな
り、“0”が連続したときはI=0となり、“1”,
“0”が混じっているときはI=0〜1の中間の値とな
る。このアナログ電圧をA/D変換器34で量子化しデ
ィジタル値に変換した位相差θに対応する多ビットの電
圧の絶対値を位相差情報の1つとして用いる。一方、受
信信号IFとLOCAL信号はD−F/F(フリップフ
ロップ)32にも入力され、D−F/F(フリップフロ
ップ)32の出力bは、図4(B)の位相比較特性に示
したように、位相差θが0〜πの範囲にあるときはK=
1となり、0〜−πの範囲にあるときK=0となる。
即ち、2値で示される出力bは、受信信号IFがLOC
AL信号に対して遅れているか、進んでいるかの正負の
符号を1ビットで示している。これをもう1つの位相差
情報として用い、A/D変換器34から出力される上記
多ビットの絶対値を示す情報の最上位桁(MSB)に
付加したものを位相情報φ1として出力する。即ち、位
相差検出回路11は、受信信号IFとLOCAL信号の
位相差θを検出し、正負を示す1ビットの符号と絶対値
を示す多ビットの情報とからなる位相情報φ1を出力す
る。
【0013】本発明の従来方式との違いは、この位相差
検出回路11を通る段階ですでに受信信号IFのLOC
AL信号に対する位相の遅れ/進みと位相差θの絶対値
(電圧レベル)からなる位相情報を抽出しており、従来
回路のようにIFシンボルをそのままの形で使用しない
というである。このように位相差θを電圧に変換して
その後の処理を行うことにより、記憶データの冗長性が
省かれ回路の簡略化及び小規模化が可能となる。
【0014】図1に戻り、位相情報φ1は遅延回路12
に送られ、前記のとおりCLKをトリガーとしてφ1を
シンボル間記憶し遅延位相情報φ2として出力する。こ
の回路は位相情報φ1のデータビット幅を持つシフトレ
ジスタによって容易に実現することができる。またトリ
ガーとして使用するCLKの周波数の伝送速度に対する
比率をLとおくときLは約10程度以上でよく、また必
要となるシフトレジスタの段数もMでよいので、受信信
号IF周波数のM倍程度(M≧10)のクロックと(M
×N)段のレジスタ(Nは1シンボル時間長のサイクル
数)を必要とする従来回路と比較するとかなり低い周波
数でよいので、消費電力と回路規模の面で大きな利点と
なる。
【0015】次に、判定回路13にて復調を行う。判
回路13は、位相差検出回路11からの位相情報φ1と
遅延回路12からの遅延位相情報φ2とが入力され、
(1)式によって現在のシンボルの位相情報φ1と直前
のシンボルの位相情報φ2との位相変化量Δφを求め、
その位相変化量Δφの値を4つのしきい値によって領域
判定した復調データを出力する回路である。ここで
(1)式について詳しく説明する。図6は(1)式を導
出する経過の説明図である。(A)はLOCAL信号に
対する受信IF信号の位相差θと位相差検出回路11か
ら出力される位相差情報φ1の関係を示す。縦軸は図4
と同様に正規化電圧を示す。(B)は現在シンボルの位
相情報φ1と直前シンボルの位相情報すなわち遅延回路
12から出力される遅延位相情報φ2との正規化電圧の
差(φ1−φ2)を横軸とし、その差(φ1−φ2)に
対応する位相差Δφを縦軸としその関係を示したもので
ある。すなわち、現在シンボルのLOCAL信号に対す
る位相差φ1から直前シンボルのLOCAL信号に対す
る位相差φ2を減算することにより、LOCAL信号の
成分が相殺されて現在シンボルと直前シンボルとの位相
変化量Δφが求められることを示している。この位相差
Δφは−2π〜2πの4πの範囲で変化するが、位相変
調の場合、送信データは必ず2πの範囲(−π〜π)で
割り当てられており、それを超える範囲は2πの範囲の
繰り返し(mod2π)となる。QPSKの場合、−π
〜πの範囲に4値(0、±π/2、πまたは−π)のデ
ータが割り当てられるので、その復調判定を行うには4
つのしきい値でよいが、図6(B)の特性のまま判定し
ようとすると、しきい値が8つ必要になり回路構成が複
雑になる。そこで、図6(B)の正規化電圧が−1〜1
の範囲でΔφが原点を通過して一定上昇する特性を維持
し、正規化電圧が−1と1の点でΔφがπから−πに位
相ジャンプし、−2〜2に対応するΔφが−π〜πの範
囲でのこぎり歯状に繰り返す特性を得るために2πのモ
ジュロ演算を用いる。 しかし、2πのモジュロ演算を行
うには(B)の特性のΔφの値を正の値にする必要があ
る。そこで、Δφに2πを加算すると位相ジャンプ点が
正規化電圧0の点となり、−1〜1の範囲のΔφ特性が
維持できない。そこで、(B)の特性 に3πを加算して
(C)の破線の特性とし、この破線の特性に2πのモジ
ュロ演算を行って(C)の実線の特性すなわちΔφの範
囲が0〜2πの間でのこぎり歯状の特性を得る。次に、
この実線の特性が原点を通過する特性とするためπを減
算し、図5の特性を得る。この図5の特性を式で示した
のが(1)式となる。図5の横軸値は図6(C)の横軸
値と異なっているが、正規化電圧と位相変化量の関係
は、図6(B)のように1対1の対応関係にあるので同
じとみなしてよい。
【0016】図5は本発明に用いる4値判定特性図であ
り、(1)式の特性を示す。4本の一点鎖線はそれぞれ
しきい値を示している。図5より明らかな通り、(1)
式で求められるΔφは、現在シンボルの位相情報φ1と
直前シンボルの位相情報である遅延位相情報φ2の差
(φ1−φ2)が−2π〜2πの範囲に拡がっているの
を、−π〜πの範囲で4つのしきい値によりデータの領
域を判定することができることを意味している。以上の
ように、判定回路13は、まず、位相情報φ1と遅延位
相情報φ2の2つの入力の差(φ1−φ2)を算出し、
次に、(1)式によってΔφを算出し、そのΔφを4つ
のしきい値でその領域を判定することにより復調データ
を出力する。
【0017】以上から、本発明の構成を、例えば4相P
SK信号の復調に用いる場合、Δθ=0,±π/2,π
(または−π)の4種の位相変化に対し、各々図5の一
点鎖線で示したしきい値、±1/4π,±3/4πによ
り0,±π/2,π(または−π)により分割された判
定領域を設定することにより容易に復調回路が構成され
ることがわかる。
【0018】なお、上記機能を実現する判定回路13と
しては、例えば図1のφ1,φ2をアドレス入力とし
(1)式によって得られる位相変化量Δφが所属する判
定値を記憶データとするROM(Read Only
Memory)によって簡単に構成することができる。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、従来方式で問題となる消費電力を小さくすること
ができ且つ回路を小規模化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による遅延検波回路の一構成例図であ
る。
【図2】従来の遅延検波回路の一構成例図である。
【図3】本発明の主要部をなす位相差検出回路の一構成
例図である。
【図4】図3のa点及びb点に於ける位相比較特性図で
ある。
【図5】本発明をQPSKに用いた場合の4値判定特性
例図である。
【図6】本発明の式(1)の導出経過説明図である。
【符号の説明】
11 位相差検出回路 12 遅延回路 13 判定回路 21 遅延回路 22 90°移相回路 23 位相差判定回路 24 位相差判定回路 31 EXOR回路 32 Dフリップフロップ 33 LPF 34 A/D変換器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信IF信号と局部発振信号とを入力し
    その位相差を検出し該位相差をディジタル電圧値に変換
    した絶対値とその最上位桁に付加された1ビットの正負
    の符号とからなる位相情報φ1を出力する位相差検出回
    路と、前記位相情報φ1を1シンボル時間記憶して遅延
    位相情報φ2として出力する遅延回路と、前記位相差検
    出回路からの位相情報φ1と前記遅延回路からの遅延位
    相情報φ2とから位相変化量Δφを数1によって算出し
    該位相変化量Δφを4つのしきい値(3/4)π,(1
    /4)π,−(1/4)π,−(3/4)πと比較し、
    Δφ≧(3/4)π,Δφ<−(3/4)πのとき1シ
    ンボル位相差をπ(又は−π)と判定して位相差πに適
    合したデータを復調データとして出力し、(1/4)π
    ≦Δφ<(3/4)πのとき1シンボル位相差をπ/2
    と判定して位相差π/2に適合したデータを復調データ
    として出力し、−(1/4)π≦Δφ<(1/4)πの
    とき1シンボル位相差を0と判定して位相差0に適合し
    たデータを復調データとして出力し、−(3/4)π≦
    Δφ<−(1/4)πのとき1シンボル位相差を−π/
    2と判定して位相差−π/2に適合したデータを復調デ
    ータとして出力する判定回路とを備えた遅延検波回路。 【数1】 △φ=〔φ1−φ2+3π〕mod2π−π
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JPH04172040A (ja) * 1990-11-05 1992-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 周波数オフセット補正付遅延検波回路

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