JP3146714B2 - ディジタル角度変調波のタイミング同期装置 - Google Patents
ディジタル角度変調波のタイミング同期装置Info
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- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
ディジタル変調のうち、角度変調信号を受信する場合に
用いられるディジタル角度変調波のタイミング同期装置
に関するものである。
ては実用化を目指して活発な研究が行われている。その
中でも、QPSK、DQPSKといった線形変調方式は
周波数利用効率の面で有利な方式であり、実際に携帯電
話等に実用化されつつある。
通信チャネルのフェージングを伴う劣悪な環境のもとで
は同期検波方式は装置の複雑さとも相まって実用化には
困難が伴う。それと比較すると遅延検波方式は比較的簡
単な構成で、フェージングの存在下でも同期検波にくら
べて良好な特性を示す。このためコードレス電話等の簡
易な通信システムでは遅延検波が用いられる傾向にあ
る。
ミング同期方式について説明する。上述のような環境で
ディジタル変調信号を受信する場合の障害となるのが、
通信チャネルの伝播特性の変動に伴う受信波の位相回転
が及ぼす影響である。
回転方向は位相平面上の一定の偏差として現れるので、
その値を推定することで対応可能である。しかし時事刻
々と変化する環境のもとでは、フェージング周波数に対
応したドップラーシフトによりその回転方向および速度
はランダムに変化する。遅延検波を想定すると、回転に
ともなう位相の変化がある範囲内であれば送信データを
識別復調可能である。
ベースバンド信号から一定間隔の参照情報信号を抽出す
る際、位相回転のある場合には困難が伴うことは想像に
難くない。
ミング同期装置の構成を示すものである。図8におい
て、801は受信IF信号入力、802は再生データ、
803は再生データクロック、804は同相ベースバン
ド信号、805は直交ベースバンド信号、806は再生
シンボルタイミング、807はシンボル同期用参照信
号、810は非同期直交復調器、811は局部発振源、
812はベースバンド遅延検波器、813は極性切替り
エッジ検出器、814はシンボル同期回路である。
調波のタイミング同期装置について、以下その動作につ
いて説明する。
振源811からのIF参照信号により非同期直交検波器
810で検波され、同相804、直交805のベースバ
ンド信号となる。次にこのベースバンド信号の極性を判
定しその切り替わりエッジを検出するエッジ検出器81
3により変調シンボル速度に対応した参照パルス807
を発生し、このパルスを参照してシンボル同期回路81
4により再生シンボルタイミング806を得る。このシ
ンボルタイミング806は遅延検波器812に入力さ
れ、複素ベースバンド信号804、805からデータ8
02の再生が行われる。
来の構成では、ベースバンド信号がシンボル間隔ごとに
参照信号を出力することを前提としており、基本的には
同期検波後の信号を用いる必要がある。すなわち、周波
数オフセット等による位相回転の無いような理想的な場
合には動作する。また、位相回転がかなり高速の場合に
は、同相、直交成分に相反する信号成分があらわれるの
でその両方の変化を用いれば、平均的にシンボル間隔で
参照信号を出力する事も不可能ではない。
合の良い状況は保証できない。すなわち、周波数オフセ
ットによる位相回転あるいはフェージングによるランダ
ムな位相回転がある場合には誤動作につながる。これは
特に回転速度が非常に低い場合に顕著に現れる。すなわ
ち参照信号の出力位置が平均的にある範囲に分布する場
合、タイミング同期の追従速度より参照信号の変化のほ
うが十分速い場合は、平均的に同期させることが可能で
あるが、ゆっくりとした参照信号の変動にはタイミング
同期回路が追従してしまい誤動作につながるという課題
を有していた。
ので、ベースバンド信号の複素平面上での位相回転誤差
がある場合に、その影響を取り除き、かつその回転速度
が非常に遅い場合にも安定な追従動作を可能にするディ
ジタル角度変調波のタイミング同期装置を提供すること
を目的とする。
に本発明は、受信側のシステムタイミングでシンボル間
隔に相当する時間間隔を生成しそのタイミングをもとに
遅延検波動作を行ない、遅延検波後の位相差信号からシ
ンボルの遷移時に参照信号を出力し、その参照信号にシ
ンボルタイミング同期回路を同期させるという構成を有
している。
ボル情報以外の周波数変動が存在しても差動情報のみを
取り出しているので、絶対位相平面上(受信局発源によ
り規定される)において問題となる、周波数オフセット
や、チャネル特性の変化による周波数変動に起因する位
相回転累積誤差は、位相差平面上では、1シンボル間で
の相対誤差として現れることになり、位相変位は基本的
にはシンボル情報による位相変動のみに支配されること
になる。すなわち、送信データ以外の周波数変動に起因
する位相回転が存在しても正しくシンボル速度に対応し
た情報を抽出することができる。
ついて、図面を参照しながら説明する。
ジタル角度変調波のタイミング同期装置のブロック構成
図である。
ィジタル差動変調波)入力、102は検波同相ベースバ
ンド信号、103は検波直交ベースバンド信号、104
は位相差データ、105は再生シンボルクロック、10
6はシンボル間隔で打ち抜かれた位相差データ、107
は再生ビットデータ、108は再生ビットクロック、1
10は非同期の直交復調を行う非同期直交復調器、11
1はIF用局部発振源、112は複素ベースバンド信号
102、103から位相データ104を得るための複素
−角度変換器、113は1シンボル間の位相差データを
得るための位相差計算器、114は位相差データを
「1」、「0」のディジタル2値データに変換するマッ
ピング回路、115はエッジ検出器、116はデータラ
ッチ、117はシンボル同期回路、118は位相差デー
タからビットデータに変換を行うデータデコーダであ
る。
調波のタイミング同期装置について、その動作を説明す
る。
復調器110を介して複素ベース・バンド信号102、
103となる。この複素ベース・バンド信号を遅延検波
するベース・バンド遅延検波方式には、いろいろなもの
が提案されているが、ここでは一例として複素ベース・
バンド信号をROM等を用いて位相データに変換する方
法をとった場合の実施例を示す。
換器112により位相データにされる。次に位相データ
は受信側のシステムクロックより生成された1シンボル
周期に相当するタイミングで位相差を位相差計算器11
3で計算され、順次位相差データ104として出力され
る。
4に入力されその存在位置により「1」、「0」の2値
データとして出力されエッジ検出回路115によりシン
ボル間隔に同期したトリガパルスを発生する。このパル
スを参照信号としてシンボル同期回路117を同期さ
せ、再生シンボルクロック105、再生データビットク
ロック108を生成する。このシンボルクロック105
は、前述の位相差データ104をシンボル間隔で打ち抜
くために用いられ、結局この打ち抜き位相差データは、
データデコーダ118により再生ビットデータとして出
力される。
PSK変調波を用いた場合の受信ベースバンド信号の様
子である。ここでは受信波はBPFにより帯域制限され
ているものとし、さらに構成の簡単化のためリミッタに
より振幅一定のIF信号を用いた場合を考える。また非
同期の直交復調はディジタル動作を想定してハードリミ
ット信号どうしのロジックミキシング操作により局発源
との位相比較が行われているものとする。図2は完全に
復調系で送信側と同期がとれている場合のものであり、
いわゆる同期検波に相当するものである。この場合に
は、ベースバンド信号からシンボル間隔で一定の参照信
号を出力できる。しかし実際の動作を考えると検波系は
非同期で動作するのでベース・バンド信号はその位相平
面上を回転することになり、もはやその信号の遷移は全
くランダムなものになってしまう。
で位相差を計算したときの位相差平面上の信号遷移を示
したものである。この方法ではシンボル間隔を受信側の
システムクロックより生成しているので、完全に送信の
シンボル周期に一致しているわけではないが、その差は
実質的にはほとんど無いといえる。また、一定の周波数
オフセットが存在しても、それは位相差平面上の一定の
位相回転として現れるので補正可能である。
ル角度変調波のタイミング同期をとる場合に、検波ベー
ス・バンド信号を位相平面に写像しシンボル間隔で位相
差を計算することで、シンボル情報の変化に対応した位
相変位のみを取り出すことができ、これをもとにシンボ
ル間隔の参照信号を出力できる。これは、周波数オフセ
ットの存在下でも有効に働き、また伝送路の変動にも余
り敏感でないという特徴を持つ。
について、図面を参照しながら説明する。
ル角度変調波のタイミング同期装置のブロック構成図で
ある。図4において、401は受信IF信号入力、40
7は再生ビットデータ(再生データ出力)、408は再
生ビットクロック(再生クロック出力)、410は非同
期直交復調器、411はIF用局部発信源、412は複
素−角度変換器、413は位相差計算器、414はマッ
ピング回路、416はデータラッチ、417はシンボル
同期回路、418はデータデコーダで、以上は図1の構
成と同様なものである。
路417の参照信号をマッピング回路414の出力をエ
ッジ検出して作るのではなく、タイミング推定回路42
0、相関判定回路421、クロック発生回路422、片
エッジ検出器423を用いて生成するようにした点であ
る。
調波のタイミング同期装置について、第1の実施例と異
なるマッピング回路414の参照信号を使ったシンボル
同期の動作を説明する。
号を受けてタイミング推定回路420でシンボルタイミ
ングを推定し、パルスを発生する。推定方法は、送られ
たシンボルと参照信号のマッピング方法に依存するが、
ここでは一例として位相差平面の図3の点aと点bに相
当するシンボルが交互に送られ、マッピング回路414
で位相差平面の図5の斜線の領域を「1」、それ以外の
領域を「0」として参照信号を作った場合の実施例を示
す。参照信号とシンボルクロックの関係の模式図は図6
のようになり、周波数オフセットによらず参照信号の
「1」の連続区間の中点をシンボルタイミングと見て良
いから、タイミング推定回路420では参照信号の
「1」の連続区間の長さをカウントしその中点からシン
ボル間隔分カウントし直すことで、シンボルタイミング
を推定する。次に、相関判定回路421では、入力され
たパルスの間隔がシンボル間隔として適当か判定する。
判定は具体的に、間隔の許容誤差、該当パルスの連続回
数をパラメータとする。適当と判定した場合は、そのパ
ルスをリセットパルスとしてクロック発生回路422に
送る。クロック発生回路422はシンボルクロックを発
生し、リセットパルスを受けたときには、そのタイミン
グで再スタートする。発生したシンボルクロックを片エ
ッジ検出器423によりシンボル間隔に同期したトリガ
パルスを発生する。このパルスをシンボル同期回路41
7の参照信号とする。
められているときに、相関タイミング推定回路を設ける
ことにより、マッピング回路からの参照信号を十分活用
し、第1の実施例の利点に加えより確実にシンボル同期
を確立できる。
とシンボル同期回路に冗長性があるので、シンボル同期
回路417を簡略にしてもよい。また、送信信号のフォ
ーマットに合わて、シンボル同期回路417の入力参照
信号を適当な制御信号で切り替えることで、図7の構成
のように第1の実施例と第2の実施例を組み合わせても
よいことは言うまでもない。
器、位相差変換器、シンボル同期回路の参照信号を作る
回路群を設けることにより、周波数オフセットや緩やか
なフェージングがある場合でも安定にタイミング同期信
号を作ることができ、優れたディジタル角度変調波のタ
イミング同期装置を実現できるものである。
変調波のタイミング同期装置のブロック結線図
におけるπ/4シフトDQPSK変調波のベースバンド
信号位相図
におけるπ/4シフトDQPSK変調波のベースバンド
信号位相差図
変調波のタイミング同期装置のブロック結線図
における参照信号のマッピング図
における参照信号とシンボルタイミングの関係の模式図
の他のブロック結線図
装置のブロック結線図
Claims (1)
- 【請求項1】 ディジタル差動変調波を受けて局部発振
源により非同期の直交復調を行い複素ベースバンド信号
を得る直交復調手段と、前記複素ベースバンド信号を受
けて複素−角度変換を行い一定間隔ごとに位相平面上の
角度情報を出力する複素角度変換手段と、前記角度情報
を受けて前記一定間隔ごとに1シンボル前との位相差を
計算し出力する位相差算出手段と、前記位相差信号を受
けて位相差平面上であらかじめ適当に分割された象限と
前記位相差信号の存在位置とを対応させてタイミング同
期用の参照信号を出力する第1の参照信号生成手段と、前記参照信号を入力とし、前記参照信号について同じ状
態が連続している区間の中点をシンボルタイミングと推
定し、更に、推定したシンボルタイミングの内、特定の
間隔を有する信号を抽出し、抽出されたシンボルタイミ
ングをリセットパルスとしてクロック回路を動作させる
第2の参照信号生成手段と、 前記クロック回路の出力信号のエッジを検出してパルス
を生成し、そのパルスに同期する再生タイミング信号を
出力するタイミング同期手段 とを備えるディジタル角度
変調波のタイミング同期装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01837893A JP3146714B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | ディジタル角度変調波のタイミング同期装置 |
US08/077,586 US5426669A (en) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | Quadrature demodulator |
US08/417,528 US5550867A (en) | 1992-06-19 | 1995-04-06 | Complex angle converter |
US08/684,442 US5703913A (en) | 1992-06-19 | 1996-07-19 | Timing signal generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01837893A JP3146714B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | ディジタル角度変調波のタイミング同期装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06232929A JPH06232929A (ja) | 1994-08-19 |
JP3146714B2 true JP3146714B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=11970058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01837893A Expired - Lifetime JP3146714B2 (ja) | 1992-06-19 | 1993-02-05 | ディジタル角度変調波のタイミング同期装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3146714B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP01837893A patent/JP3146714B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
電子情報通信学会技術研究報告,1993年1月20日,Vol.92,No.411,RCS92−100,p.7−12 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06232929A (ja) | 1994-08-19 |
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