JP2001024563A - Symbol synchronizing device and frequency hopping receiver - Google Patents
Symbol synchronizing device and frequency hopping receiverInfo
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル変調され
た信号を復調する際のシンボル同期をとるためのシンボ
ル同期装置、および、このシンボル同期装置を用いた周
波数ホッピング受信装置に関するものである。この周波
数ホッピング受信装置は、例えば、無線LANシステム
に使用して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a symbol synchronizer for synchronizing symbols when demodulating a digitally modulated signal, and a frequency hopping receiver using the symbol synchronizer. This frequency hopping receiver is suitable for use in, for example, a wireless LAN system.
【0002】[0002]
【従来の技術】スペクトル拡散(SS:Spread Spectru
m)通信の一システムとして、周波数ホッピングシステ
ム(Frequency Hopping、以下、FHシステムという)
がある。また、このFHシステムと、直接拡散(Direct
Sequence、以下、DSシステムという)とを組み合わ
せたDS/FHハイブリッドシステムもある。図13
は、従来のFHシステムの一例を示すブロック構成図で
ある。図中、71は符号器、72はデジタル変調器、7
3はミキサ、74はホッピングパタン発生器、75は周
波数シンセサイザ、76は高周波増幅器、77は送信ア
ンテナ、78は受信アンテナ、79は高周波増幅器、8
0はミキサ、81はホッピングパタン発生器、82は周
波数シンセサイザ、83はデジタル復調器、84は復号
器である。2. Description of the Related Art Spread Spectrum (SS)
m) As one system of communication, frequency hopping system (Frequency Hopping, hereinafter referred to as FH system)
There is. In addition, this FH system and direct diffusion (Direct
Sequence / DS system). FIG.
1 is a block diagram showing an example of a conventional FH system. In the figure, 71 is an encoder, 72 is a digital modulator, 7
3 is a mixer, 74 is a hopping pattern generator, 75 is a frequency synthesizer, 76 is a high-frequency amplifier, 77 is a transmitting antenna, 78 is a receiving antenna, 79 is a high-frequency amplifier, 8
0 is a mixer, 81 is a hopping pattern generator, 82 is a frequency synthesizer, 83 is a digital demodulator, and 84 is a decoder.
【0003】送信側において、送信情報は、符号器71
において情報源符号化が行われ、送信データに変換され
る。その際、必要に応じて、さらに伝送に適した符号化
が行われる場合もある。この送信データは、デジタル変
調器72において中間周波数帯でデジタル変調された
後、ミキサ73において周波数シンセサイザ75の出力
信号により周波数変換される。ホッピングパタン発生器
74から出力されるホッピングパタンに応じて、周波数
シンセサイザ75が、周波数変換する周波数を時間的に
変化させることにより、送信周波数チャンネルを切り替
える。したがって、デジタル変調された信号がホッピン
グパタンに応じた周波数チャンネルで送信される。その
結果、拡散されて広い周波数帯域を有するスペクトル拡
散信号となり、高周波増幅器76により増幅されて送信
アンテナ77から送信される。On the transmitting side, transmission information is transmitted to an encoder 71.
Is subjected to information source coding and converted into transmission data. At this time, encoding suitable for transmission may be performed as necessary. This transmission data is digitally modulated in the intermediate frequency band by the digital modulator 72, and then frequency-converted by the output signal of the frequency synthesizer 75 in the mixer 73. According to the hopping pattern output from the hopping pattern generator 74, the frequency synthesizer 75 switches the transmission frequency channel by temporally changing the frequency to be frequency-converted. Therefore, the digitally modulated signal is transmitted on a frequency channel corresponding to the hopping pattern. As a result, the signal is spread and becomes a spread spectrum signal having a wide frequency band, amplified by the high frequency amplifier 76 and transmitted from the transmission antenna 77.
【0004】受信側において、スペクトル拡散信号は、
受信アンテナ78により受信され、高周波増幅器79に
より増幅され、ミキサ80に入力されて逆拡散される。
ホッピングパタン発生器81は、送信側のホッピングパ
タン発生器74に同期して同じホッピングパタンを発生
し、周波数シンセサイザ82は、送信側の周波数シンセ
サイザ75が出力するのと同じ周波数の基準発振信号を
出力する。そして、送信された信号と同じ周波数チャン
ネルの信号を選択的に受信することにより、送信された
スペクトル拡散信号を逆拡散して中間周波数帯の信号に
する。逆拡散された信号は、図示を省略したバンドパス
フィルタによって、中間周波数帯において、各周波数チ
ャンネルの受信周波数帯域の信号成分を通過させてデジ
タル復調器83に入力される。デジタル復調器83にお
いては、送信側のデジタル変調器72に対応したデジタ
ル復調を行うことにより復調データが得られる。復号器
84において、送信側の符号器に対応して、この復調デ
ータに対し、情報源復号が行われて受信情報を出力す
る。その際、送信側の符号器に対応して、伝送のための
復号が行われる場合もある。On the receiving side, the spread spectrum signal is:
The signal is received by the receiving antenna 78, amplified by the high-frequency amplifier 79, input to the mixer 80, and despread.
The hopping pattern generator 81 generates the same hopping pattern in synchronization with the hopping pattern generator 74 on the transmission side, and the frequency synthesizer 82 outputs a reference oscillation signal having the same frequency as that output from the frequency synthesizer 75 on the transmission side. I do. Then, by selectively receiving a signal of the same frequency channel as the transmitted signal, the transmitted spread spectrum signal is despread to be a signal of an intermediate frequency band. The despread signal is input to the digital demodulator 83 by passing a signal component of a reception frequency band of each frequency channel in an intermediate frequency band by a band-pass filter (not shown). The digital demodulator 83 obtains demodulated data by performing digital demodulation corresponding to the digital modulator 72 on the transmission side. The decoder 84 performs information source decoding on the demodulated data corresponding to the encoder on the transmission side and outputs received information. At this time, decoding for transmission may be performed corresponding to the encoder on the transmission side.
【0005】現在主流のデジタル変調方法は、4相位相
シフトキーイング(Quadrature Phase Shift Keying、
以下、QPSKという)等の位相変調(Phase Shift Ke
ying、以下、PSKという)や直交振幅変調(Quadratu
re Amplitude Modulation、以下、QAMという)であ
る。移動体通信において、QPSKの復調方式は、遅延
検波が主流である。しかし、同期検波は、誤り率特性が
良好なので、固定通信には主として同期検波が用いられ
る。そこで、最適な設計を考慮する場合、遅延検波、同
期検波を併用し、通信路環境に応じて切り替えられるよ
うにし、データ通信での高い通信品質を確保したい。し
かし、同期検波においては、通常、キャリア再生を行っ
てキャリア同期を確立した後にシンボル同期(ビット同
期)を行うが、FHシステムにおいては、周波数チャン
ネルが切り替わるごとに、キャリア同期、シンボル同期
(ビット同期)の確立、フレーム同期の確立、データ受
信という手順を踏まなければならなくなるため、以下に
挙げるようなFHシステム特有の問題が発生する。[0005] Currently, the mainstream digital modulation method is Quadrature Phase Shift Keying,
Hereinafter, referred to as QPSK)
ying (hereinafter referred to as PSK) or quadrature amplitude modulation (Quadrtutu)
re Amplitude Modulation (hereinafter, referred to as QAM). In mobile communication, differential detection is the mainstream in QPSK demodulation. However, since synchronous detection has good error rate characteristics, synchronous detection is mainly used for fixed communication. Therefore, when considering an optimal design, it is desired to use delay detection and synchronous detection together so that switching can be performed according to the communication path environment, and to ensure high communication quality in data communication. However, in synchronous detection, symbol synchronization (bit synchronization) is usually performed after carrier recovery is performed and carrier synchronization is established. In the FH system, carrier synchronization, symbol synchronization (bit synchronization) is performed every time a frequency channel is switched. ), Frame synchronization, and data reception, the following problems specific to the FH system occur.
【0006】図14は、FHシステムにおけるキャリア
の周波数変化を示す説明図である。図15は、FHシス
テムにおける周波数ホッピング期間において送出される
送信フレームの開始部分の説明図である。図14におい
て、送信側の周波数変換(拡散)により、デジタル変調
された信号のキャリアは、周波数f1から現在の周波数
f2に連続して変化して行き、ある程度の時間を経過し
て目的の周波数f2の近傍に収まる。しかし、一般的
に、周波数変換にはPLLを用いているため、周波数f
2の近傍になっても、キャリアの周波数は、目的とする
周波数f2の近傍を振動しながら収束して行く。さら
に、受信側においても、周波数変換にPLLを用いてい
るため、周波数変換(逆拡散)により中間周波数帯に変
換された信号のキャリアは、同様に中間周波数の近傍を
振動しながら収束して行くことになる。この振動してい
る期間をセトリング期間という。このセトリング期間中
に送信フレームの受信が開始される。フレームフォーマ
ットは、一例として、最初に、図15に示すシンボル同
期用プリアンブルから始まり、フレーム同期信号、情報
データと続く。同期検波においては、シンボル同期用プ
リアンブル期間中において、キャリア同期回路が位相ロ
ック動作を行い、キャリアの複製を作成する。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a frequency change of a carrier in the FH system. FIG. 15 is an explanatory diagram of a start portion of a transmission frame transmitted during a frequency hopping period in the FH system. 14, the frequency conversion on the transmission side (diffusion), the carrier of the digital modulated signal, continue to vary continuously from the frequency f 1 to the current frequency f 2, the purpose of elapsed a certain time It fits in the vicinity of the frequency f 2. However, since a PLL is generally used for frequency conversion, the frequency f
Even in the vicinity of 2, the frequency of the carrier, continue to converge while oscillating in the vicinity of the frequency f 2 for the purpose. Further, also on the receiving side, since the PLL is used for frequency conversion, the carrier of the signal converted to the intermediate frequency band by the frequency conversion (despreading) similarly converges while oscillating around the intermediate frequency. Will be. This oscillating period is called a settling period. Reception of a transmission frame is started during this settling period. As an example, the frame format starts with a symbol synchronization preamble shown in FIG. 15 and then continues with a frame synchronization signal and information data. In the synchronous detection, during the symbol synchronization preamble period, the carrier synchronization circuit performs a phase lock operation to create a copy of the carrier.
【0007】キャリア同期回路として、従来のコスタス
ループを用いたものでは、シンボル同期用プリアンブル
に基づいて復調されたベースバンド信号I,Qを演算
し、デジタル変調された信号からキャリアに対する位相
誤差を出力する。この位相誤差をループフィルタにより
平滑し、基準周波数発振器の発振周波数をキャリアの周
波数に追従するように制御する。In a circuit using a conventional Costas loop as a carrier synchronization circuit, baseband signals I and Q demodulated based on a symbol synchronization preamble are calculated, and a phase error with respect to a carrier is output from a digitally modulated signal. I do. This phase error is smoothed by a loop filter, and the oscillation frequency of the reference frequency oscillator is controlled so as to follow the frequency of the carrier.
【0008】しかし、ループフィルタの応答が遅いこと
から、キャリア同期完了までに時間がかかるため、フレ
ームのシンボル同期用プリアンブルを長くする必要があ
る。さらに、このキャリア同期完了時点から、クロック
信号を出力するためのシンボル同期動作を行う必要があ
る。その結果、1フレームの時間が短いと、プリアンブ
ル長がフレーム長の多くを占め、データを送信する時間
の割合が小さくなり、スループットが悪くなるという問
題がある。スループットを向上させるため、シンボル同
期用プリアンブルを短くすることが必要になる。したが
って、キャリア同期(キャリア位相追従)をしなくても
シンボル同期が可能とすることが望まれる。However, since the response of the loop filter is slow, it takes time until the carrier synchronization is completed. Therefore, it is necessary to lengthen the symbol synchronization preamble of the frame. Further, it is necessary to perform a symbol synchronization operation for outputting a clock signal from the completion of the carrier synchronization. As a result, if the time of one frame is short, the preamble length occupies most of the frame length, and the ratio of the time for transmitting data is reduced, resulting in a problem that the throughput is deteriorated. In order to improve the throughput, it is necessary to shorten the symbol synchronization preamble. Therefore, it is desired that symbol synchronization can be performed without performing carrier synchronization (carrier phase tracking).
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、キャリア同期を
行わなくともシンボル同期が可能で、さらに、キャリア
の位相変動の影響を受けにくいシンボル同期装置、およ
び、このシンボル同期装置を用いた周波数ホッピング受
信装置を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and enables symbol synchronization without performing carrier synchronization, and is less susceptible to carrier phase fluctuations. It is an object of the present invention to provide a symbol synchronizer and a frequency hopping receiver using the symbol synchronizer.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、デジタル変調
された信号のシンボル同期信号にてキャリアに対する位
相回転方向がシンボルごとに反転するシンボル同期信号
を受信し、前記デジタル変調された信号のシンボルに同
期するクロック信号を出力するシンボル同期装置であっ
て、位相角出力手段、位相角微分手段、相関出力手段、
周期信号発生手段、位相誤差判定手段、および、誤差補
正手段を有し、前記位相角出力手段は、基準周波数信号
に対する前記デジタル変調された信号のIQ平面位相角
を表す位相角信号を出力し、前記位相角微分手段は、前
記位相角信号を入力して前記位相角を時間微分した位相
角微分信号を出力し、前記相関出力手段は、前記位相角
微分信号を入力し、基準位相データ列との相関をとるこ
とにより相関信号を出力し、前記周期信号発生手段は、
周期制御可能な周期信号を発生するとともに、該周期信
号もしくは前記周期信号に基づく信号を前記クロック信
号として出力し、前記位相誤差判定手段は、前記周期信
号の所定位相タイミングにおいて、前記相関信号のレベ
ルを検出することにより、前記シンボル同期信号が受信
されたときの前記位相角信号と前記周期信号との位相誤
差を判定し、前記誤差補正手段は、前記位相誤差に応じ
て前記周期信号の周期を制御するものである。したがっ
て、前記位相角微分手段によりキャリアの余分な位相変
動がキャンセルされるため、例えば、キャリア同期をし
ない場合に現れる周波数オフセットの影響を受けにく
い。また、キャリア同期をする場合でも、位相変動の影
響を受けにくい。前記位相角微分手段は擾乱に敏感であ
るが、擾乱の影響は、前記相関出力手段の積分動作によ
り相殺されるため、簡便で安定した同期が可能となる。
その結果、シンボル同期装置の動作が安定する。According to the present invention, a symbol synchronization signal in which the phase rotation direction with respect to a carrier is inverted for each symbol in a symbol synchronization signal of a digitally modulated signal is received, and the symbol of the digitally modulated signal is received. A symbol synchronizer that outputs a clock signal synchronized with a phase angle output unit, a phase angle differentiation unit, a correlation output unit,
A periodic signal generation unit, a phase error determination unit, and an error correction unit, wherein the phase angle output unit outputs a phase angle signal representing an IQ plane phase angle of the digitally modulated signal with respect to a reference frequency signal; The phase angle differentiating means inputs the phase angle signal, outputs a phase angle differentiating signal obtained by time-differentiating the phase angle, and the correlation output means inputs the phase angle differentiating signal, and outputs a reference phase data sequence. The correlation signal is output by taking the correlation of
Generating a periodic signal whose period can be controlled, and outputting the periodic signal or a signal based on the periodic signal as the clock signal, wherein the phase error determining means determines the level of the correlation signal at a predetermined phase timing of the periodic signal. By detecting a phase error between the phase angle signal and the periodic signal when the symbol synchronization signal is received, and the error correction unit determines a period of the periodic signal according to the phase error. To control. Therefore, since the extra phase fluctuation of the carrier is canceled by the phase angle differentiating means, the phase angle differentiating means is less susceptible to, for example, a frequency offset appearing when the carrier is not synchronized. In addition, even when carrier synchronization is performed, it is hardly affected by phase fluctuation. Although the phase angle differentiating means is sensitive to disturbance, the influence of the disturbance is canceled by the integration operation of the correlation output means, so that simple and stable synchronization can be achieved.
As a result, the operation of the symbol synchronizer is stabilized.
【0011】本発明は、さらに、前記相関出力手段は、
前記位相角微分信号を2値化した信号をシフト手段に順
次入力し、前記シフト手段の各タップ出力と2値化され
た前記基準位相データ列との一致不一致を判定し、判定
出力の加算値を順次出力するものである。したがって、
簡単な構成で相関値を出力することができる。In the present invention, the correlation output means may further include:
A signal obtained by binarizing the phase angle differential signal is sequentially input to a shift unit, and it is determined whether each tap output of the shift unit matches the binarized reference phase data sequence. Are sequentially output. Therefore,
The correlation value can be output with a simple configuration.
【0012】本発明は、さらにまた、前記位相誤差判定
手段は、前記周期信号の前記所定位相タイミング、およ
び、前記所定位相タイミングの前後のタイミングにおい
て、前記相関信号のレベルを検出することにより前記位
相誤差を判定するものであり、同期判定手段を有し、該
同期判定手段は、前記シンボル同期信号の1または複数
周期にわたって、前記所定位相タイミングにおける前記
位相誤差が小さいことを判定し、その後、前記シンボル
同期信号の1または複数周期にわたって、前記所定位相
タイミングおよび前記前後のタイミングにおける前記位
相誤差の少なくとも1つが小さいことを判定したとき
に、前記クロック信号を外部に出力開始するものであ
る。したがって、位相ジッタの影響を受けにくい同期判
定をすることができる。In the present invention, the phase error determining means may detect the level of the correlation signal at the predetermined phase timing of the periodic signal and at a timing before and after the predetermined phase timing. An error determining unit that includes a synchronization determining unit, which determines that the phase error at the predetermined phase timing is small over one or a plurality of periods of the symbol synchronization signal. The output of the clock signal to the outside is started when it is determined that at least one of the phase error at the predetermined phase timing and the preceding and following timings is small over one or a plurality of periods of the symbol synchronization signal. Therefore, it is possible to make a synchronization determination that is hardly affected by the phase jitter.
【0013】本発明は、周波数チャンネルが切り替えら
れるたびに、デジタル変調された信号の信号点でキャリ
アに対する位相回転方向が反転するシンボル同期信号を
受信し、前記デジタル変調された信号のシンボルに同期
するクロック信号を発生するシンボル同期装置を備える
周波数ホッピング受信装置であって、前記シンボル同期
装置として、上述した種々の形態を有するシンボル同期
装置を用いるものである。したがって、周波数チャンネ
ルが切り替えらたときに短時間でシンボル同期捕捉を行
うことができる。その結果、同期用プリアンブルを短く
でき、データのスループットが向上する。According to the present invention, each time a frequency channel is switched, a symbol synchronization signal whose phase rotation direction is inverted with respect to a carrier at a signal point of a digitally modulated signal is received and synchronized with the symbol of the digitally modulated signal. A frequency hopping receiver including a symbol synchronizer that generates a clock signal, wherein the symbol synchronizer having any of the above-described various forms is used as the symbol synchronizer. Therefore, when frequency channels are switched, symbol synchronization acquisition can be performed in a short time. As a result, the preamble for synchronization can be shortened, and the data throughput is improved.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1は、本発明のシンボル同期装
置の実施の一形態を説明するためのデジタル復調器のブ
ロック構成図である。図中、1は基準周波数発振器、2
は90゜移相器、3,4は復調乗算器、5,6はローパ
スフィルタ、7はA/D変換器、8はIQ位相角算出
部、9はシンボル同期部、10は微分出力部、11は1
サンプリングクロック遅延部、12は引算器、13は2
値化部、14はデジタルPLL(DPLL)部、15は
位相角判定部である。QPSK復調を前提にして説明す
るが、キャリア同期、シンボル同期に関してはQAM復
調を行う場合でも同様である。図2は、シンボル同期用
プリアンブル受信時における、図1のブロック構成の動
作説明図である。数値データを波形として表現してい
る。図16は、シンボル同期用プリアンブルの一例を示
す説明図である。一例として、4相位相変調(QPS
K)の場合をIQ位相平面座標上に示す。シンボル同期
用プリアンブルは、無線設備技術基準により、繰り返し
信号として規定されている。QPSKにおいては、IQ
位相平面 で+90°回転と−90°回転との2状態に
割り当てる。FIG. 1 is a block diagram of a digital demodulator for explaining an embodiment of a symbol synchronizer according to the present invention. In the figure, 1 is a reference frequency oscillator, 2
Is a 90 ° phase shifter, 3 and 4 are demodulation multipliers, 5 and 6 are low-pass filters, 7 is an A / D converter, 8 is an IQ phase angle calculation unit, 9 is a symbol synchronization unit, 10 is a differential output unit, 11 is 1
Sampling clock delay unit, 12 is a subtractor, 13 is 2
A value conversion unit 14 is a digital PLL (DPLL) unit, and 15 is a phase angle determination unit. The description will be given on the assumption that QPSK demodulation is performed, but the same applies to carrier synchronization and symbol synchronization even when QAM demodulation is performed. FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the block configuration of FIG. 1 at the time of receiving a symbol synchronization preamble. Numerical data is represented as a waveform. FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an example of a symbol synchronization preamble. As an example, four-phase modulation (QPS
The case of K) is shown on the IQ phase plane coordinates. The symbol synchronization preamble is defined as a repetitive signal according to the technical standards for radio equipment. In QPSK, IQ
It is assigned to two states of + 90 ° rotation and -90 ° rotation on the phase plane.
【0015】図1において、中間周波数帯に周波数変換
された受信信号は、基準周波数発振器1が出力する基準
周波数信号によって、復調乗算器3,4で平衡復調さ
れ、ローパスフィルタ5,6を通してベースバンド信号
I,Qとなる。A/D変換器7においては、各ベースバ
ンド信号I,Qを、サンプリング信号のタイミングで数
値データに変換する。サンプリング信号は、1シンボル
(ベースバンド信号I,Qとしてみれば1ビット)の単
位期間当たり、複数回、例えば、16回発生するように
設定されている。IQ位相角算出部8においては、A/
D変換器7の出力する数値データを入力し、基準周波数
信号に対する、デジタル変調された信号の位相角を弁別
する。具体的には、三角関数演算あるいはルックアップ
テーブルを参照して行う。In FIG. 1, a received signal whose frequency has been converted to an intermediate frequency band is balanced-demodulated by demodulation multipliers 3 and 4 by a reference frequency signal output from a reference frequency oscillator 1 and passed through low-pass filters 5 and 6 to a baseband. The signals become I and Q. The A / D converter 7 converts each of the baseband signals I and Q into numerical data at the timing of the sampling signal. The sampling signal is set to be generated a plurality of times, for example, 16 times per unit period of one symbol (one bit when viewed as baseband signals I and Q). In the IQ phase angle calculation unit 8, A /
Numerical data output from the D converter 7 is input, and the phase angle of the digitally modulated signal with respect to the reference frequency signal is discriminated. Specifically, the calculation is performed with reference to a trigonometric function operation or a lookup table.
【0016】シンボル同期部9は、この位相角を入力
し、シンボル信号点でキャリアに対するシンボル位相回
転方向が反転するシンボル同期用プリアンブル信号を検
出し、このシンボル同期用プリアンブル信号に同期した
シンボル同期パルス(クロック信号)を生成し、これ
を、位相角判定部14に出力する。位相角判定部14に
おいては、シンボル同期パルスを判定タイミングとし
て、IQ位相角算出部8から出力された位相角を判定す
ることによって復調データを出力する。シンボル同期部
9において、1サンプリングクロック遅延部11および
引算器12からなる微分出力部10の出力は、位相角微
分信号となって2値化部13において2値化され、デジ
タルPLL部14に入力される。デジタルPLL部14
は、2値化された位相角微分信号に同期してシンボル同
期パルス(クロック信号)を出力する。The symbol synchronization section 9 receives the phase angle, detects a symbol synchronization preamble signal in which the symbol phase rotation direction of the carrier is inverted at the symbol signal point, and detects a symbol synchronization pulse synchronized with the symbol synchronization preamble signal. (Clock signal), and outputs this to the phase angle determination unit 14. The phase angle determination unit 14 outputs demodulated data by determining the phase angle output from the IQ phase angle calculation unit 8 using the symbol synchronization pulse as the determination timing. In the symbol synchronizing unit 9, the output of the differential output unit 10 including the one sampling clock delay unit 11 and the subtractor 12 is binarized by the binarizing unit 13 as a phase angle differential signal, and sent to the digital PLL unit 14. Is entered. Digital PLL unit 14
Outputs a symbol synchronization pulse (clock signal) in synchronization with the binarized phase angle differential signal.
【0017】図2を参照して、図1に示したシンボル同
期部の動作を具体的に説明する。図2(a)は、シンボ
ル同期用プリアンブルを受信しているときに、IQ位相
角算出部8が出力する位相角信号を波形振幅として示し
たものである。実際には、図2(d)に示すようなサン
プリング値がデジタル化されたデータとして出力され
る。なお、図面を見やすくするために、この明細書で
は、1シンボル当たり8サンプリングクロックが発生す
るとして図示しているが、試作機では1シンボル当たり
16サンプリングクロックとしている。位相角信号に
は、正の傾きをもった部分と負の傾きをもった部分がシ
ンボルごとに繰り返し現れている。正負のピーク点は、
シンボル信号点、すなわち、シンボル区間の中心点であ
る。ベースバンド信号I,Qの各々についてみれば、ビ
ット区間の中心点である。つまりこのピークのタイミン
グでベースバンド信号I,Qをサンプリングすれば、シ
ンボル(ビット)同期がとれるため、シンボル信号点に
対応して復調データを判定することができる。Referring to FIG. 2, the operation of the symbol synchronization section shown in FIG. 1 will be specifically described. FIG. 2A shows, as a waveform amplitude, a phase angle signal output by the IQ phase angle calculation unit 8 when a symbol synchronization preamble is being received. Actually, a sampling value as shown in FIG. 2D is output as digitized data. For the sake of clarity of the drawing, this specification shows that eight sampling clocks are generated per symbol, but the prototype machine uses 16 sampling clocks per symbol. In the phase angle signal, a portion having a positive slope and a portion having a negative slope appear repeatedly for each symbol. The positive and negative peak points are
The symbol signal point, that is, the center point of the symbol section. Each of the baseband signals I and Q is the center point of a bit section. In other words, if the baseband signals I and Q are sampled at the peak timing, symbol (bit) synchronization can be achieved, so that demodulated data can be determined corresponding to the symbol signal point.
【0018】しかし、シンボル同期をとる場合や復調デ
ータを判定する場合、送信側と受信側との間には、基準
周波数発振器の周波数誤差による静的な周波数ずれ(周
波数オフセット)がある。図2(a)に示すように、キ
ャリアの位相角は、周波数オフセットにより全体として
一方向にずれてゆく。加えて、基地局と移動体との間の
通信では、ドップラ効果により受信周波数がずれる。さ
らに、周波数ホッピングのセトリング期間には周波数が
揺らぐなどの問題がある。微分出力部10において、I
Q位相角算出部8から出力された位相角データは、位相
角データを1サンプリングクロック遅延部11に入力さ
れるとともに、この1サンプリングクロック遅延部11
から出力される位相角データを差し引かれる。その結
果、位相角を差分(微分)した信号が出力される。However, when symbol synchronization or demodulation data is determined, there is a static frequency shift (frequency offset) between the transmitting side and the receiving side due to the frequency error of the reference frequency oscillator. As shown in FIG. 2A, the phase angle of the carrier is shifted in one direction as a whole due to the frequency offset. In addition, in the communication between the base station and the mobile, the reception frequency is shifted due to the Doppler effect. Furthermore, there is a problem that the frequency fluctuates during the settling period of the frequency hopping. In the differential output section 10, I
The phase angle data output from the Q phase angle calculation unit 8 is input to the one sampling clock delay unit 11 and the one sampling clock delay unit 11.
The phase angle data output from is subtracted. As a result, a signal obtained by subtracting (differentiating) the phase angle is output.
【0019】図2(b)は、シンボル同期用プリアンブ
ルを受信中に、微分出力部10が出力する位相角微分信
号を波形振幅として示したものである。実際には、図2
(e)に示すようなサンプリング値がデジタル化された
データとして出力される。差分をとることにより、周波
数オフセットによる位相のドリフトが取り除かれる。周
波数オフセットの傾きは、直流オフセットとなるが、直
流オフセットは簡単に取り除ける。周波数オフセットに
限らず、周波数の緩やかな揺らぎも取り除ける。図2
(c)に示す2値化位相角微分信号のレベル変化タイミ
ングは、位相角の傾きの切り替わり点に対応するから、
これによりシンボル信号点を検出することができる。レ
ベル変化タイミング間の間隔は、送信されたシンボルの
周期であり、周波数の変動に影響されない。FIG. 2B shows a phase angle differential signal output from the differential output unit 10 as a waveform amplitude during reception of the symbol synchronization preamble. In fact, Figure 2
The sampling value as shown in (e) is output as digitized data. By taking the difference, the phase drift due to the frequency offset is removed. Although the slope of the frequency offset is a DC offset, the DC offset can be easily removed. Not only frequency offset but also gradual fluctuation of frequency can be removed. FIG.
Since the level change timing of the binarized phase angle differential signal shown in (c) corresponds to the switching point of the inclination of the phase angle,
As a result, a symbol signal point can be detected. The interval between the level change timings is the period of the transmitted symbol and is not affected by frequency fluctuations.
【0020】デジタルPLL部14においては、2値化
位相角微分信号を、内部で発生される周期信号と位相比
較し、その位相誤差に応じて周期信号の周期を補正する
ことにより、周期信号の位相が、2値化位相角微分信号
の位相にロックされる。連続してロック状態になると、
クロック信号を位相角判定部15に出力する。位相角判
定部15においては、IQ位相角算出部8から出力され
る位相角をクロック信号の所定タイミング、すなわち、
シンボル信号点タイミングで判定してデジタル復調され
たデータを出力する。The digital PLL section 14 compares the phase of the binarized phase angle differential signal with the internally generated periodic signal, and corrects the period of the periodic signal according to the phase error. The phase is locked to the phase of the binarized phase angle differential signal. When it is locked continuously,
The clock signal is output to the phase angle determination unit 15. The phase angle determination unit 15 determines the phase angle output from the IQ phase angle calculation unit 8 at a predetermined timing of the clock signal,
The digitally demodulated data determined at the symbol signal point timing is output.
【0021】図3は、デジタル変調された信号のキャリ
アを基準とした位相平面座標軸の移動を示す説明図であ
る。デジタル復調をするには、シンボル同期がとれてい
るだけでなく、原則として、キャリア同期がとれている
必要がある。キャリア同期(キャリア位相追従)を行わ
ないとすると、基準周波数信号を基準とした位相平面座
標上においては、キャリアを基準とした位相平面座標軸
が時間経過とともに回転する。基準周波数信号の位相平
面座標軸を[I0,Q0]とする。最初、基準周波数信号の
位相がキャリアの位相に完全一致していても、キャリア
の位相平面座標軸は、時間経過とともに、例えば、[I
1,Q1](オフセット位相角Δ1)、[I2,Q2](オフセッ
ト位相角Δ2)、・・・のように回転して行く。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the movement of the phase plane coordinate axis with reference to the carrier of the digitally modulated signal. In order to perform digital demodulation, not only symbol synchronization but also carrier synchronization is required in principle. If carrier synchronization (carrier phase tracking) is not performed, the phase plane coordinate axis based on the carrier rotates over time on the phase plane coordinate based on the reference frequency signal. The phase plane coordinate axis of the reference frequency signal is [I 0 , Q 0 ]. At first, even if the phase of the reference frequency signal completely matches the phase of the carrier, the phase plane coordinate axis of the carrier is, for example, [I
1 , Q 1 ] (offset phase angle Δ 1 ), [I 2 , Q 2 ] (offset phase angle Δ 2 ),...
【0022】デジタル変調された信号のシンボル信号点
は、キャリアの位相平面座標上で定義されているため、
一緒に回転する。例えば、黒丸で示されたシンボル同期
用プリアンブル信号のシンボル信号点は、基準周波数信
号の位相平面座標上で見ると、時間的に移動して行く。
ベースバンド信号I,Qは、基準周波数信号を基準にし
た位相平面座標[I0,Q0]上のI,Q成分であるため、
これをシンボル(ビット)中心の時点でサンプリングで
きただけでは、デジタル変調された信号のキャリアの位
相平面座標[I1,Q1],[I2,Q2]・・・上のI,Q成
分が得られない。しかし、位相角判定部15において
は、判定に±45゜の余裕度がある。したがって、オフ
セット位相角が±45゜の範囲を超えて回転しなければ
誤りが実質的には生じない。その結果、1同期フレーム
期間中において、位相ずれが許容範囲を超えなければ判
定誤りが生じない。図2(c)の微分信号は、この範囲
で安定であり、シンボル同期点が確立できている。Since the symbol signal points of the digitally modulated signal are defined on the phase plane coordinates of the carrier,
Rotate together. For example, the symbol signal point of the symbol synchronization preamble signal indicated by a black circle moves temporally when viewed on the phase plane coordinates of the reference frequency signal.
Since the baseband signals I and Q are I and Q components on the phase plane coordinates [I 0 , Q 0 ] based on the reference frequency signal,
If this can be sampled only at the center of the symbol (bit), the phase plane coordinates [I 1 , Q 1 ], [I 2 , Q 2 ] of the carrier of the digitally modulated signal, I, Q on No components are obtained. However, the phase angle determination unit 15 has a margin of ± 45 ° in the determination. Therefore, unless the offset phase angle rotates beyond the range of ± 45 °, no error substantially occurs. As a result, no determination error occurs unless the phase shift exceeds the allowable range during one synchronization frame period. The differential signal in FIG. 2C is stable in this range, and a symbol synchronization point has been established.
【0023】なお、キャリア位相変化に追従して復調す
ることも可能である。本出願人は、特願平10−288
316号、特願平10−288317号として、キャリ
ア位相追従装置に関する発明を出願している。概要を説
明すると、IQ位相角算出部8から出力される復調信号
の位相角を、上述したクロック信号の判定タイミングに
おいて、既知のオフセット位相角Δ1に応じた補正を行
った上でデータ判定をするとともに、オフセット位相角
のずれ量(Δ2-Δ1)に応じてオフセット位相角Δ1の更
新を行う。その際、IQ位相角算出部8は、位相角が3
60゜の範囲を超えて変化する(複数回転する)ときに
は、360゜の範囲を超えて位相角の変化を連続的に追
跡する。その結果、シンボル同期に先立ってキャリア同
期をしなくても、シンボル同期がとれていれば、位相角
が±45゜の範囲を超えて回転しても、デジタル復調を
行うことができる。It is also possible to perform demodulation following a change in carrier phase. The present applicant has filed Japanese Patent Application No. 10-288.
No. 316 and Japanese Patent Application No. 10-288317 have applied for an invention relating to a carrier phase tracking device. To explain the outline, the phase angle of the demodulated signal output from the IQ phase angle calculation unit 8, the judgment timing of the clock signal described above, the data determination after performing correction according to the known offset phase angle delta 1 as well as to update the offset phase angle delta 1 in accordance with the shift amount of the offset phase angle (Δ 2 -Δ 1). At this time, the IQ phase angle calculation unit 8 determines that the phase angle is 3
When the phase angle changes (rotates a plurality of times) beyond the range of 60 °, the change of the phase angle is continuously tracked beyond the range of 360 °. As a result, even if carrier synchronization is not performed prior to symbol synchronization, digital demodulation can be performed even if the phase angle rotates beyond the range of ± 45 ° if symbol synchronization is achieved.
【0024】再び、図1に戻って、シンボル同期部9に
ついて説明する。上述した微分操作により、周波数オフ
セット等による位相変動がキャンセルされたクロック信
号を得ることができる。しかしながら、シンボル変化点
の抽出に微分操作が入ったため、雑音、マルチパスフェ
ージング、遅延スプレッドなどによる位相角の擾乱に、
敏感に反応するので、動作が不安定になるおそれがあ
る。この問題を、まず、デジタルPLL部14におい
て、2値化位相角微分出力をヒストグラム回路を用いて
前処理する場合について説明する。Returning to FIG. 1, the symbol synchronization section 9 will be described. By the above-described differentiation operation, it is possible to obtain a clock signal in which a phase change due to a frequency offset or the like has been canceled. However, since the differential operation is included in the extraction of the symbol change point, the disturbance of the phase angle due to noise, multipath fading, delay spread, etc.
Since it reacts sensitively, the operation may be unstable. First, a description will be given of a case where the digital PLL unit 14 pre-processes the binarized phase angle differential output using a histogram circuit.
【0025】図4は、ヒストグラム回路のブロック構成
図である。図中、21-1〜21-16は、シフトレジスタ、22-
1〜22-16は加算器、23はシフトレジスタ群シフト制御
部、24はヒストグラムデータセレクタである。図5
は、図4に示したヒストグラム回路に入力されるサンプ
リング信号の説明図である。シンボル同期用プリアンブ
ル信号は、図1に示した微分出力部10、2値化部13
を経て、2値化位相角微分信号となる。FIG. 4 is a block diagram of the histogram circuit. In the figure, 21-1 to 21-16 are shift registers, 22-
1 to 22-16 are adders, 23 is a shift register group shift control unit, and 24 is a histogram data selector. FIG.
6 is an explanatory diagram of a sampling signal input to the histogram circuit shown in FIG. The symbol synchronization preamble signal is supplied to the differential output unit 10 and the binarization unit 13 shown in FIG.
, And becomes a binarized phase angle differential signal.
【0026】2値化位相角微信号を波形で表現すると、
2シンボル長で1周期となる。この2値化位相角微分信
号の差分をとれば、シンボル変化点(シンボル信号点)
を示す信号が得られる。この変化点信号がシフトレジス
タ群21-1〜21-16に入力される。サンプリングクロック
は、1シンボル長当たり所定数となる周期に定められて
いるが、1シンボル長当たり16個として図示してい
る。この1シンボル長内のサンプリングクロックを、そ
のサンプリングポイントに応じて、(1)〜(16)の丸数字
を付して説明する。If the binarized phase angle fine signal is represented by a waveform,
One cycle has a length of two symbols. By taking the difference between the binary phase angle differential signals, the symbol change point (symbol signal point)
Is obtained. This change point signal is input to the shift register groups 21-1 to 21-16. The number of sampling clocks is determined to be a predetermined number per symbol length, but is shown as 16 per symbol length. The sampling clock within this one symbol length will be described with circled numbers (1) to (16) according to the sampling point.
【0027】図4において、シンボル変化点信号は、サ
ンプリングポイントに応じて、それぞれに対応する番号
のシフトレジスタ21-1〜21-16に振り分けられた上で、
入力される。また、シフトレジスタ群シフト制御部23
により、各シフトレジスタ21-1〜21-16内を、1シンボ
ル長に1回の割合でシフトされる。シフトレジスタ群に
は、シンボル変化点信号が複数周期、図示の例では16
周期にわたって蓄積される。各シフトレジスタ21-1〜21
-16において、各タップの出力は、加算器22-1〜22-16に
より加算されて、ヒストグラムデータセレクタ24に出
力される。ヒストグラムデータセレクタ24は、複数周
期(複数シンボル)にわたるサンプリングポイントごと
のシンボル変化点のヒストグラムをとることによって、
統計的に最も確からしいシンボル変化点を選択する。選
択されたシンボル変化点は、内部発振器の位相を制御す
るのに用いられる。In FIG. 4, a symbol change point signal is distributed to shift registers 21-1 to 21-16 of corresponding numbers according to sampling points.
Is entered. The shift register group shift control unit 23
Thus, the inside of each shift register 21-1 to 21-16 is shifted once for one symbol length. In the shift register group, a symbol change point signal has a plurality of cycles,
Accumulates over a period. Each shift register 21-1 to 21
-16, the outputs of the taps are added by the adders 22-1 to 22-16 and output to the histogram data selector 24. The histogram data selector 24 obtains a histogram of symbol change points for each sampling point over a plurality of cycles (a plurality of symbols),
Select the most probable symbol change point statistically. The selected symbol change point is used to control the phase of the internal oscillator.
【0028】図6は、シンボル変化点のヒストグラムを
説明するための模式的説明図である。サンプルポイント
(1)〜(16)ごとに、シンボル変化点の出現頻度を示して
いる。図示の例では、シンボル同期用プリアンブルのシ
ンボル変化点が、サンプリングポイント(1)にあること
が推定される。しかし、上述した擾乱により、偽のシン
ボル変化点がヒストグラムに現れることになり、単に出
現頻度が最も大きなサンプリングポイントをシンボル変
化点と推定すると、シンボル同期が不正確になるか、場
合によっては同期検出不能に陥るおそれもある。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a histogram of symbol change points. Sample point
The appearance frequency of the symbol change point is shown for each of (1) to (16). In the illustrated example, it is estimated that the symbol change point of the symbol synchronization preamble is at the sampling point (1). However, due to the above-described disturbance, a false symbol change point appears in the histogram, and simply estimating the sampling point having the highest frequency as the symbol change point results in inaccurate symbol synchronization or, in some cases, synchronization detection. There is a risk of becoming disabled.
【0029】図7は、図1に示したデジタルPLL部1
4の第1の例を示すブロック構成図である。図中、31
は相関出力部、32はラッチ、33はVSCO(Variab
le Step controlled Oscillator)、34は誤差補正
部、35は同期判定部である。VSCO33は、入力情
報に応じて発振周期の位相をステップ的に制御可能なデ
ジタル発振器である。図8は、図7に示した相関出力部
の一例を示すブロック構成図である。図中、41はシフ
トレジスタ、42は排他的論理和(EXOR)、43は
加算器である。このデジタルPLL部は、相関出力部3
1が積分要素となるので、微分出力を入力した場合で
も、簡便で安定したシンボル同期を可能とする。FIG. 7 shows the digital PLL unit 1 shown in FIG.
4 is a block diagram showing a first example of FIG. In the figure, 31
Is a correlation output unit, 32 is a latch, 33 is a VSCO (Variab
le Step controlled Oscillator), 34 is an error correction unit, and 35 is a synchronization determination unit. The VSCO 33 is a digital oscillator that can control the phase of the oscillation cycle stepwise according to input information. FIG. 8 is a block diagram showing an example of the correlation output unit shown in FIG. In the figure, 41 is a shift register, 42 is an exclusive OR (EXOR), and 43 is an adder. This digital PLL section includes a correlation output section 3
Since 1 is an integral element, simple and stable symbol synchronization is possible even when a differential output is input.
【0030】2値化位相角微分信号は相関出力部31に
順次入力される。後述するように、2値化位相角微分信
号と、設定された基準位相ビット列(基準位相信号)と
の相関が検出されて、相関信号が出力される。VSCO
33は、1周期の開始位相をステップ的に制御可能な少
なくとも1つの周期信号を発生する。上述した相関信号
は、ラッチ32において、この周期信号の立ち上がりタ
イミングでラッチされる。同時に、位相角判定のための
シンボル信号点タイミングを得るために、この周期信号
に位相同期した信号を発生し、これをクロック信号とし
て出力する。なお、周期信号自体がクロック信号となる
場合もある。ラッチ32の出力は、誤差補正部34に入
力され、誤差補正部34は、シンボル同期用プリアンブ
ルとVSCO33の周期信号との位相誤差に応じた周期
制御信号をVSCO33に出力し、周期信号の次の周期
の開始位相(例えば、立ち上がりタイミング)を制御す
る。同時に、誤差補正部34は、誤差状態を同期判定部
35に出力する。同期判定部35は、誤差状態に応じて
同期確立を判定して、VSCO33が出力する、上述し
た周期信号に位相同期した信号をクロック信号として出
力開始する。The binary phase angle differential signal is sequentially input to the correlation output unit 31. As will be described later, the correlation between the binarized phase angle differential signal and the set reference phase bit sequence (reference phase signal) is detected, and a correlation signal is output. VSCO
33 generates at least one periodic signal capable of controlling the start phase of one cycle in a stepwise manner. The above-described correlation signal is latched in the latch 32 at the rising timing of the periodic signal. At the same time, in order to obtain symbol signal point timing for phase angle determination, a signal that is phase-synchronized with this periodic signal is generated and output as a clock signal. Note that the periodic signal itself may be a clock signal. The output of the latch 32 is input to the error correction unit 34. The error correction unit 34 outputs to the VSCO 33 a cycle control signal corresponding to the phase error between the symbol synchronization preamble and the cycle signal of the VSCO 33, and outputs the next cycle signal. The start phase of the cycle (for example, the rising timing) is controlled. At the same time, the error correction unit 34 outputs the error state to the synchronization determination unit 35. The synchronization determination unit 35 determines the establishment of synchronization in accordance with the error state, and starts to output, as a clock signal, a signal output from the VSCO 33 and phase-synchronized with the above-described periodic signal.
【0031】図8を参照して相関出力部を説明する。2
値化位相角微分信号は、1シンボル長当たり所定数、図
示の例では8個のサンプリングクロックにより、シフト
レジスタ41に順次入力される。図示の例では、シフト
レジスタ41は、1周期2シンボル長分の2値データを
蓄積するタップ数に設定されている。シフトレジスタ4
1のタップ出力は、それぞれ排他的論理和42におい
て、基準位相を示すビット列との一致不一致の相関が判
定され、加算器43において一致した数が加算される。
加算器43は、2値化位相角微分信号と基準位相との位
相関係を示す相関信号を出力する。The correlation output unit will be described with reference to FIG. 2
The quantified phase angle differential signal is sequentially input to the shift register 41 by a predetermined number per symbol length, in the example shown, eight sampling clocks. In the illustrated example, the shift register 41 is set to the number of taps for accumulating binary data for one cycle and two symbol lengths. Shift register 4
For each tap output of 1, in the exclusive OR 42, the correlation of coincidence or non-coincidence with the bit string indicating the reference phase is determined, and the number of coincidences is added in the adder 43.
The adder 43 outputs a correlation signal indicating the phase relationship between the binarized phase angle differential signal and the reference phase.
【0032】図9は、図8に示した相関出力部の動作説
明図である。図10は、図8に示した相関出力部が出力
する相関信号を示す動作説明図である。図9(a)は、
図8のシフトレジスタのタップに沿って、基準位相デー
タ{1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0}を表現したも
のである。図9(b)〜図9(f)は、図8のシフトレ
ジスタのタップに沿って、2値化位相角微分信号を表現
したものである。図9(b)〜図9(e)は、それぞ
れ、時刻t=t0〜t4における状態を表現している。図
9(f)は、図9(c)と同じ時刻t=t1において、
擾乱があった状態を表現している。FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the correlation output section shown in FIG. FIG. 10 is an operation explanatory diagram showing a correlation signal output from the correlation output unit shown in FIG. FIG. 9 (a)
The reference phase data {1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0} is represented along the tap of the shift register in FIG. Things. FIGS. 9B to 9F show binary phase angle differential signals along the taps of the shift register in FIG. FIGS. 9B to 9E show states at times t = t 0 to t 4 , respectively. FIG. 9F shows that at the same time t = t 1 as FIG.
It represents the state where there was disturbance.
【0033】図9(b)のとき、図8に示した排他的論
理和42の出力はいずれも0になるから、加算器43の
出力する相関信号も0となる。図9(c)のときは、1
6個の排他的論理和42の半分が1となるから、加算器
43の出力は8となる。図9(d)のときは、全ての排
他的論理和42が1となるから、加算器43の出力は1
6となる。図9(e)のときは、加算器43の出力は再
び8となる。図10に示すように、相関信号は、1周期
2シンボル長の期間において、基準位相信号を基準とし
た位相に応じて三角形状の相関信号を出力する。時刻t
=t1において、相関値は、最大値16と最小値0との
中央値8をとる。この中央値は、シフトレジスタ41の
タップ数の1/2に相当する値である。このとき、2値
化位相角微分信号は、立下りから1/4周期(1/2シ
ンボル長)経過後で、1シンボル区間の境界にある。図
8に示したシフトレジスタ41内では、図9(c)に示
される状態である。したがって、相関値が中央値8であ
る時刻に、VSCO33が出力する第1の周期信号の位
相をロックさせれば、VSCO33が発生する周期信号
を、2値化位相角微分信号として入力されたシンボル同
期用プリアンブルの周期に同期させることができる。な
お、t=t3の時刻においても、時刻t=t1の時刻と同
じ相関値が出力される。しかし、t=t1の時刻と、t
=t3のときとは、相関値出力の形状、およびまたは、
シフトレジスタ41のレジスタ値分布から容易に判別で
きるので問題ない。例えば、相関値の時間微分値を監視
して、正の期間であればt=t1の時刻であり、負の期
間であればt=t3の時刻であることがわかる。In the case of FIG. 9B, since the outputs of the exclusive ORs 42 shown in FIG. 8 are all 0, the correlation signal output from the adder 43 is also 0. In the case of FIG.
Since half of the six exclusive ORs 42 is 1, the output of the adder 43 is 8. In the case of FIG. 9D, since all the exclusive ORs 42 are 1, the output of the adder 43 is 1
It becomes 6. In the case of FIG. 9E, the output of the adder 43 becomes 8 again. As shown in FIG. 10, the correlation signal outputs a triangular correlation signal according to the phase with respect to the reference phase signal in a period of 2 symbols in one cycle. Time t
In = t 1, the correlation values, taking the median 8 of the maximum value 16 and minimum value 0. This central value is a value corresponding to 1 / of the number of taps of the shift register 41. At this time, the binarized phase angle differential signal is at the boundary of one symbol section after a 周期 period (1 / symbol length) has elapsed from the fall. The inside of the shift register 41 shown in FIG. 8 is in the state shown in FIG. 9C. Therefore, if the phase of the first periodic signal output by the VSCO 33 is locked at the time when the correlation value is the median value 8, the periodic signal generated by the VSCO 33 is converted into a symbol input as a binary phase angle differential signal. It can be synchronized with the period of the synchronization preamble. At the time t = t 3, the same correlation value as at the time t = t 1 is output. However, at time t = t 1 ,
= T 3 means the shape of the correlation value output and / or
There is no problem because it can be easily determined from the register value distribution of the shift register 41. For example, by monitoring the time derivative of the correlation value, it can be seen that the time is t = t 1 in a positive period and the time is t = t 3 in a negative period.
【0034】相関出力部31から出力される相関信号
は、VSCO33の出力する周期信号の立ち上がりタイ
ミングでラッチされる。VSCO33が発生する周期信
号の周期が2値化位相角微分信号の周期よりも長くなれ
ば、ラッチされた相関信号のレベルが、上述した所定値
(中央値8)よりも高くなる。このとき、誤差補正部3
4はVSCO33の出力する周期信号の次の周期を短く
するように制御する。逆に、周期信号の周期が2値化位
相角微分信号の周期よりも短くなれば、ラッチされた相
関信号のレベルが、上述した所定値(中央値8)よりも
小さくなる。このとき、誤差補正部34は、VSCO3
3の出力する周期信号の次の周期を長くするように制御
する。このようにして、周期信号の周期がフィードバッ
ク制御されるとともに、周期信号の出力位相も2値化位
相角微分信号の位相に同期する。位相同期状態におい
て、1シンボル区間の中心のシンボル信号点は、2値化
位相角微分信号のレベル変化点にある。したがって、V
SCO33から、上述した周期信号から位相が1/4周
期(1/2シンボル長)ずれた信号を発生させ、これを
クロック信号として用いれば、その立下りおよび立ち上
がりがシンボル信号点となる。また、VSCO33か
ら、上述した周期信号の立ち上がりに同期して立ち上が
る1/2周期の信号を発生させ、これをクロック信号と
して用いれば、その立下りがシンボル信号点となる。な
お、上述した中央値8から外れた値を所定値としてもよ
い。相関値が、この所定値になる位相でVSCO33が
出力する周期信号の位相をロックさせる。ただし、相関
値が上下のピークを示す位相の近傍で位相をロックさせ
ることは避ける。中央値8から外れた値を所定値とする
場合、シンボル信号点のタイミングで位相角を判定でき
るように、クロック信号として出力される、上述した周
期信号に位相同期した信号の出力位相を決める必要があ
る。The correlation signal output from the correlation output section 31 is latched at the rising timing of the periodic signal output from the VSCO 33. If the period of the periodic signal generated by the VSCO 33 is longer than the period of the binarized phase angle differential signal, the level of the latched correlation signal becomes higher than the above-described predetermined value (median value 8). At this time, the error correction unit 3
4 controls so as to shorten the next cycle of the periodic signal output from the VSCO 33. Conversely, if the cycle of the periodic signal is shorter than the cycle of the binarized phase angle differential signal, the level of the latched correlation signal becomes smaller than the above-described predetermined value (median value 8). At this time, the error correction unit 34 sets the VSCO3
3 is controlled so as to lengthen the next cycle of the output periodic signal. In this way, the period of the periodic signal is feedback-controlled, and the output phase of the periodic signal is synchronized with the phase of the binarized phase angle differential signal. In the phase synchronization state, the symbol signal point at the center of one symbol section is at the level change point of the binarized phase angle differential signal. Therefore, V
If a signal whose phase is shifted by 4 cycle (1 / symbol length) from the above-described periodic signal is generated from the SCO 33 and this signal is used as a clock signal, its falling and rising become symbol signal points. In addition, a signal having a half cycle that rises in synchronization with the rise of the above-described periodic signal is generated from the VSCO 33, and if this signal is used as a clock signal, the fall becomes a symbol signal point. Note that a value deviating from the above-described median value 8 may be set as the predetermined value. The phase of the periodic signal output by the VSCO 33 is locked at the phase at which the correlation value becomes the predetermined value. However, it is avoided to lock the phase near the phase where the correlation value indicates the upper and lower peaks. When a value deviating from the median value 8 is set to a predetermined value, it is necessary to determine the output phase of a signal that is output as a clock signal and is phase-synchronized with the above-described periodic signal so that the phase angle can be determined at the timing of a symbol signal point. There is.
【0035】上述した説明では、基準位相ビット列(基
準位相信号)として、図9(a)に示した波形表現でい
えば、デューティ比50%の左半分がオール1、右半分
がオール0のビット列を用いたが、この配列を循環的に
順次ずらせたビット列であってもよい。もちろん複数周
期の基準位相ビット列を用いてもよい。また、基準位相
ビット列の周期と、入力される2値化位相角微分信号の
周期とを一致させて説明をしたが、両者の周期が大きく
異ならない限り、一致している必要はない。入力信号の
周期、および、基準位相ビット列の周期、サンプリング
クロック周期の設定によって若干ずれが生じるが、入力
信号が、図9(c)に示すような左右対称に、もしくは
ほぼ左右対称にシフトレジスタ41に蓄積された状態に
おいて、相関値は中央値またはその近傍の値になる。し
たがって、相関値が中央値またはその近傍の所定値であ
り、かつ、相関値が正の傾きを有する時刻に、VSCO
33が出力する周期信号の位相をロックさせれば、入力
信号の周期が基準位相ビット列の周期と大きく異ならな
い限り、入力信号の周期に関わらず、周期信号を入力信
号の周期および位相に同期させることができる。In the above description, as the reference phase bit string (reference phase signal), in the waveform representation shown in FIG. 9A, a bit string having a duty ratio of 50%, where the left half is all 1's and the right half is all 0's Is used, but a bit string in which this arrangement is cyclically shifted may be used. Of course, a reference phase bit string having a plurality of cycles may be used. In addition, although the description has been made with the period of the reference phase bit string and the period of the input binary phase angle differential signal being matched, it is not necessary that the two periods match unless the periods are significantly different. Although a slight shift occurs depending on the setting of the cycle of the input signal, the cycle of the reference phase bit string, and the sampling clock cycle, the input signal is shifted symmetrically or almost symmetrically as shown in FIG. , The correlation value becomes the median value or a value near the median value. Therefore, at the time when the correlation value is the median value or a predetermined value near the median value and the correlation value has a positive slope, VSCO
If the phase of the periodic signal output by 33 is locked, the periodic signal is synchronized with the cycle and phase of the input signal regardless of the cycle of the input signal, unless the cycle of the input signal is significantly different from the cycle of the reference phase bit string. be able to.
【0036】なお、図示の例では、2値として0,1を
用いて、ビットデータ同士の相関を検出している。しか
し、相関は他の手段によって検出することもできる。例
えば、2値として−1,1を用いれば、排他的論理和4
2の演算を乗算に置き換えることにより、同様に相関値
を出力することができる。入力される2値化位相角微分
信号に代えて、これを含む2値化前の位相角微分信号
(1サンプル値は極性を有する複数ビット)を用いても
よい。また、基準位相ビット列に代えて、これを含む基
準位相データ列(1データは極性を有する複数ビット)
を用いてもよい。上述した場合、シフトレジスタ41の
機能をメモリを制御することにより実行すれば、入力信
号がビットデータであるか否かは問題にならない。In the illustrated example, the correlation between bit data is detected by using 0 and 1 as binary values. However, the correlation can be detected by other means. For example, if −1 and 1 are used as binary values, exclusive OR 4
By replacing the operation of 2 with multiplication, a correlation value can be similarly output. Instead of the input binarized phase angle differential signal, a phase angle differential signal before binarization (one sample value having a plurality of bits having a polarity) including the binarized phase angle differential signal may be used. Also, instead of the reference phase bit string, a reference phase data string including this (one data is a plurality of bits having polarity)
May be used. In the above case, if the function of the shift register 41 is executed by controlling the memory, it does not matter whether the input signal is bit data.
【0037】ここで、図7に戻って説明する。誤差補正
部34は、ラッチ32の出力を入力して、従来のPLL
のループフィルタと同様な補正演算を行って誤差データ
をVSCO33にフィードバックして、次の周期の開始
位相を制御する。このようにして図7に示したデジタル
PLL部がロックインする。同期判定部35は、2値化
位相角微分信号とVSCO33の出力する周期信号の位
相とが同期したときにロックインと判断し、この周期信
号に位相同期した信号をクロック信号として出力し、図
1に示した位相角判定部15では、このクロック信号に
よって、シンボルの中心信号点の位相角を判定する。し
かしながら、種々の原因による外乱により、偶然にロッ
クインとみなされる条件になることも考えられる。そこ
で、所定の複数シンボルにわたって、VSCO33の出
力する周期信号が同じ周期を維持した状態(誤差補正を
しない状態)でロックしているときに、同期したと判定
する。Here, description will be made returning to FIG. The error correction unit 34 receives the output of the latch 32 and
The error data is fed back to the VSCO 33 to control the start phase of the next cycle. Thus, the digital PLL unit shown in FIG. 7 is locked in. The synchronization determination unit 35 determines lock-in when the phase of the binarized phase angle differential signal and the phase of the periodic signal output from the VSCO 33 are synchronized, and outputs a signal phase-synchronized with the periodic signal as a clock signal. The phase angle determination unit 15 shown in FIG. 1 determines the phase angle of the central signal point of the symbol based on the clock signal. However, it is also conceivable that a disturbance caused by various causes may cause a condition to be accidentally regarded as lock-in. Therefore, when the periodic signal output from the VSCO 33 is locked while maintaining the same period (state in which error correction is not performed) over a plurality of predetermined symbols, it is determined that synchronization has been achieved.
【0038】なお、図10において、時間t=t3の時
刻あるいはこの近傍でVSCO33の出力する周期信号
が立上ったときには、既に説明したように、相関値の傾
きが逆であることを判定できる。この逆状態のときに
は、強制的にVSCO33のル−プをキックさせ、次の
立ち上がりサンプリングタイミングから、VSCO33
の出力位相が図示通りのVSCO出力波形またはこれに
近い位相の波形になるように制御する。その結果、高速
なロックアップが可能になる。In FIG. 10, when the periodic signal output from the VSCO 33 rises at or near the time t = t 3 , it is determined that the slope of the correlation value is opposite as described above. it can. In the reverse state, the loop of the VSCO 33 is forcibly kicked, and the VSCO 33 is started from the next rising sampling timing.
Is controlled so that the output phase of the VSCO becomes a VSCO output waveform as shown or a waveform having a phase close thereto. As a result, high-speed lock-up becomes possible.
【0039】ここで問題となるのは、外乱や局部発振器
のSSB雑音による位相ジッタである。位相ジッタがあ
ると、前回のVSCO33の出力する周期信号の立ち上
がりタイミングでロックインと判断されたにしても、次
のVSCO33の出力する周期信号の立ち上がりタイミ
ングではロックイン状態ではなくなる場合がある。しか
し、軽度の位相ジッタであれば、この前後のサンプリン
グタイミングにロックイン状態になる。この場合は、位
相ジッタがなければ「同期状態」と判断させるべき状態
であるから、許容しなければならない。The problem here is phase jitter due to disturbance or SSB noise of the local oscillator. If there is phase jitter, the lock-in state may not be established at the next rising timing of the periodic signal output from the VSCO 33 even if it is determined to be locked in at the previous rising timing of the periodic signal output from the VSCO 33. However, if the phase jitter is slight, the lock-in state occurs at the sampling timing before and after this. In this case, if there is no phase jitter, the state is to be determined as a "synchronous state", so it must be allowed.
【0040】図11は、図1に示したデジタルPLL部
の第2の例を示すブロック構成図である。図中、図7と
同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。51
は、誤差判定部、52は3タップのシフトレジスタ、5
3は1サンプリングタイミング遅延部、54は3ビット
のラッチ、55は同期判定部である。FIG. 11 is a block diagram showing a second example of the digital PLL section shown in FIG. In the figure, the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 51
Is an error determination unit, 52 is a 3-tap shift register, 5
Reference numeral 3 denotes a one-sampling timing delay unit, reference numeral 54 denotes a 3-bit latch, and reference numeral 55 denotes a synchronization determination unit.
【0041】この第2の例において、相関出力部31の
出力は、誤差判定部51において、誤差出力の絶対値が
少ないかどうか、例えば、2以下であるか否かを判定す
る。誤差の絶対値が2以下のときには「1」を、2を超
えるときには「0」を、3タップのシフトレジスタ52
に出力する(1サンプリングタイミングの位相ずれによ
って相関値は±2だけ変化する)。3タップのシフトレ
ジスタ52は、サンプリングクロックによって入力ビッ
トをシフトさせる。VSCO33の立ち上がりのタイミ
ングは、1サンプルタイミング遅延部53で遅延させた
後に、3ビットラッチ54に入力され、入力された立ち
上がりタイミングで3タップシフトレジスタ52の出力
をラッチして、同期判定部55に並列出力される。この
とき、3タップシフトレジスタには、VSCO33の立
ち上がりパルスのタイミングと、その1サンプリングク
ロック前後のタイミングにおける誤差判定部51の判定
結果が入力されているから、3ビットラッチ54にも、
この判定結果がラッチされる。なお、1サンプルタイミ
ング遅延部53は、厳密には、1サンプルタイミングよ
りも若干長く遅延させて、シフトレジスタ52の1タッ
プシフト終了後にラッチが行われるようにする。In the second example, the output of the correlation output unit 31 is used by an error determination unit 51 to determine whether the absolute value of the error output is small, for example, 2 or less. When the absolute value of the error is 2 or less, “1” is set, and when the absolute value of the error exceeds 2, “0” is set.
(The correlation value changes by ± 2 due to a phase shift of one sampling timing). The 3-tap shift register 52 shifts input bits by a sampling clock. The rising timing of the VSCO 33 is input to the 3-bit latch 54 after being delayed by the one-sample timing delay unit 53, the output of the 3-tap shift register 52 is latched at the input rising timing, and Output in parallel. At this time, the timing of the rising pulse of the VSCO 33 and the determination result of the error determination unit 51 before and after the one sampling clock are input to the 3-tap shift register.
This determination result is latched. Strictly, the one-sample timing delay unit 53 delays slightly longer than the one-sample timing so that the latch is performed after the shift register 52 completes one-tap shift.
【0042】同期判定部55は、ジッタを考慮して、以
下のシーケンスによってシンボル同期の確立手順をと
る。 (1)ロックインの判定は、VSCO33の出力する周
期信号の立ち上がりタイミングで、相関出力部31の誤
差出力をラッチし、誤差判定部51により、誤差の絶対
値が所定値以内にあるとき、例えば、誤差出力が、+
2,0,−2のとき(1サンプリングタイミング以内の
位相ずれ)に、ロックインを真とする。ロックインが真
のとき、3ビットのラッチ54の中央のラッチが1とな
る。なお、このとき、誤差補正部34が、VSCO33
に与える誤差データはゼロとする。 (2)1または複数の所定のシンボル長、好適には複数
シンボル長、例えば、2シンボルにわたって、上述した
(1)で定義されるロックイン状態が継続したことを判
定する。 (3)次に、VSCO33の出力する周期信号の立ち上
がりのタイミング、および、その前後の各1サンプリン
グクロックにおける、誤差判定出力の3タイミングのい
ずれかにおいて、上述したロックインが真(3ビットの
ラッチ54のいずれか1つが1)であれば、シンボル同
期捕捉動作を継続する。 (4)(3)のシンボル同期捕捉動作が1または複数の
所定回、好適には複数回、例えば、4回継続すれば、最
終的にロックインと判定し、後段の位相角判定部14
(図1)に、VSCO33から出力されるクロック信号
の外部出力を開始する。The synchronization determining section 55 takes the procedure of establishing symbol synchronization by the following sequence in consideration of the jitter. (1) The lock-in is determined by latching the error output of the correlation output unit 31 at the rising timing of the periodic signal output from the VSCO 33, and when the error determination unit 51 determines that the absolute value of the error is within a predetermined value, for example, , The error output is +
At 2, 0, -2 (phase shift within one sampling timing), lock-in is set to true. When lock-in is true, the central latch of the 3-bit latch 54 is 1. Note that, at this time, the error correction unit 34 sets the VSCO 33
Is zero. (2) It is determined that the lock-in state defined in the above (1) is continued over one or a plurality of predetermined symbol lengths, preferably a plurality of symbol lengths, for example, two symbols. (3) Next, at one of the rising timing of the periodic signal output from the VSCO 33 and the three timings of the error determination output in each sampling clock before and after the rising edge, the lock-in described above is true (a 3-bit latch). If any one of 54 is 1), the symbol synchronization acquisition operation is continued. (4) If the symbol synchronization acquisition operation of (3) continues one or more predetermined times, preferably a plurality of times, for example, four times, the lock-in is finally determined, and the phase angle determination unit 14 in the subsequent stage
In FIG. 1, external output of a clock signal output from the VSCO 33 is started.
【0043】図示の例では、3タップのシフトレジスタ
52,3ビットのラッチ54を用いて、VSCO33の
立ち上がりタイミングと、その直前の1サンプリングタ
イミング、その直後の1サンプリングタイミングにおけ
る誤差を判定することにより同期判定した。これに代え
て、VSCO33の立ち上がりタイミングと、その前後
の各複数サンプリングタイミングにおける誤差を判定す
ることにより同期判定してもよい。この場合、4以上の
複数タップのシフトレジスタ、および、同数ビットのラ
ッチを用いればよい。その複数タップのシフトレジスタ
において、VSCO33の立ち上がりタイミング時の誤
差を保持させるタップ位置の設計に応じて、VSCO3
3の立ち上がりタイミングを、1サンプリングタイミン
グ遅延部53と同様な遅延部で遅延させ、複数タップの
シフトレジスタの出力を複数ビットのラッチに取り込む
ようにする。また、VSCO33の立ち上がりタイミン
グと、これから前後に複数サンプルだけ離れたサンプリ
ングタイミングとにおける誤差を判定することにより同
期判定してもよい。In the example shown in the figure, a shift register 52 of 3 taps and a latch 54 of 3 bits are used to determine an error in the rising timing of the VSCO 33, one sampling timing immediately before it, and one sampling timing immediately after it. Synchronization was determined. Alternatively, the synchronization may be determined by determining an error between the rising timing of the VSCO 33 and a plurality of sampling timings before and after the rising timing of the VSCO 33. In this case, a shift register having four or more taps and a latch having the same number of bits may be used. In the shift register having a plurality of taps, the VSCO3 is selected according to the design of the tap position for holding the error at the rising timing of the VSCO33.
3 is delayed by a delay unit similar to the one-sampling-timing delay unit 53, and the output of the shift register having a plurality of taps is taken into a latch of a plurality of bits. Alternatively, the synchronization may be determined by determining an error between the rising timing of the VSCO 33 and the sampling timing separated by a plurality of samples before and after this.
【0044】次に、上述したデジタルPLLの基本動作
について説明をしておく。図12は、図7に示したデジ
タルPLLループを簡略化したブロック構成図である。
図中、61は相関出力部、62は誤差補正部、63はV
SCOおよびラッチである。図12に示すように、デジ
タルPLLは、一次のIIRフィルタ(Infinite impul
se Response Filter)になっている。誤差補正部62に
おける係数演算は、ビットシフト演算によりβ=1/2
となり、端数は切り捨てられる。さらに、VSCO63
は、誤差補正により位相が1ステップ分だけインクリメ
ント(またはデクリメント)されると、排他的論理和を
とる相関出力部61の出力は、2ステップインクリメン
ト(またはデクリメント)するため、ここではα=2倍
の処理をしていることになる。その結果、ループ一巡で
倍率は1となる。Z変換による伝達関数は、次式とな
る。 H(Z)=1/(1−αβZ-1) ただし、α=2,β=1/2Next, the basic operation of the above-described digital PLL will be described. FIG. 12 is a simplified block diagram of the digital PLL loop shown in FIG.
In the figure, 61 is a correlation output unit, 62 is an error correction unit, and 63 is V
SCO and latch. As shown in FIG. 12, the digital PLL is a first-order IIR filter (Infinite impulse filter).
se Response Filter). The coefficient calculation in the error correction section 62 is performed by β = 1 /
And the fraction is truncated. In addition, VSCO63
When the phase is incremented (or decremented) by one step due to the error correction, the output of the correlation output unit 61 that takes the exclusive OR is incremented (or decremented) by two steps. Is performed. As a result, the magnification becomes 1 in one loop. The transfer function by the Z transformation is as follows. H (Z) = 1 / (1−αβZ −1 ), where α = 2, β = 1/2
【0045】特性方程式による安定判別では、Zの極=
1となるから、系が不安定になる境界である。しかし、
誤差補正部では、1/2演算で端数が切り捨てられるの
で、ループの安定性には問題がないことが判定できる。
微分操作についての系の余裕度について検討してみる。
2値化位相角微分信号は、相関出力部61に入力される
が、ここで2値化位相角微分信号は、2シンボル長のデ
ータ列にわたり積分されることになる。さらには、一次
IIRフィルタによるPLLループもあり、合わせて2
つの積分要素を備えている。すなわち、入力信号自体
は、微分操作された信号であるものの、上述したデジタ
ルPLL14を用いることにより、全体としては、積分
操作の方が多くなる。その結果、シンボル同期部は安定
して動作する。これが、上述したシンボル同期部9の大
きな利点である。In the stability determination by the characteristic equation, the pole of Z =
Since it becomes 1, this is the boundary where the system becomes unstable. But,
In the error correction unit, the fraction is rounded down by the 演算 operation, so that it can be determined that there is no problem in the stability of the loop.
Let us consider the margin of the system for the differential operation.
The binarized phase angle differential signal is input to the correlation output unit 61. Here, the binarized phase angle differential signal is integrated over a data sequence having a length of two symbols. Furthermore, there is a PLL loop using a first-order IIR filter, and a total of 2
It has two integral elements. That is, although the input signal itself is a signal that has been subjected to a differential operation, the use of the digital PLL 14 described above results in a larger number of integral operations as a whole. As a result, the symbol synchronization section operates stably. This is a great advantage of the symbol synchronization unit 9 described above.
【0046】次に、雑音、マルチバスフェージングにつ
いて簡単に検討する。これらはいずれも検波波形(位相
角)に擾乱を発生させるから、シンボル同期用プリアン
ブルの微分された2値信号は、H,Lのレベル切り替わ
り時に、チャタリングパルスが生じてしまうことにな
る。しかしながら、相関出力部61で2シンボルにわた
って積分されることにより、これらの信号はある程度キ
ャンセルされる。Next, noise and multi-bus fading will be briefly discussed. Since these all cause disturbance in the detection waveform (phase angle), the differentiated binary signal of the symbol synchronization preamble generates a chattering pulse when the H and L levels are switched. However, these signals are canceled to some extent by integration over two symbols in the correlation output unit 61.
【0047】擾乱は、位相変化量の小さい、またはシン
ボル干渉の生じやすい、シンボルの前縁、後縁で発生し
やすいという性質がある。さらには、短時間で通信路環
境はそれほど変化しないので、前縁と後縁での擾乱の状
態は、白色雑音以外は同様とも推測できる。この状態を
回路動作にあてはめてみる。送信された2シンボル分の
信号をサンプリング値ごとに示した数列をx、擾乱の発
生を示す数列をe(そのうち擾乱が発生したサンプリン
グ点を1とした)、受信された信号をyとしてみる。た
だし、簡単化のため送信ベクトルは微分されているもの
と仮定し、「,」はシンボルの区切りを示す。 y:{01111110,10000001}=x:
{11111111,00000000}+e:{10
000001,10000001} この2シンボルが、1/2シンボルずれたロックイン位
置でVSCO33が動作しているとし、相関出力部61
で基準位相信号と2シンボル分の相関がとられる。Disturbance has a characteristic that the phase change amount is small, symbol interference is apt to occur, and the disturbance easily occurs at the leading edge and the trailing edge of the symbol. Further, since the communication path environment does not change so much in a short time, the state of the disturbance at the leading edge and the trailing edge can be assumed to be similar except for the white noise. This state is applied to the circuit operation. It is assumed that a sequence indicating the transmitted signals for two symbols for each sampling value is x, a sequence indicating the occurrence of disturbance is e (a sampling point at which the disturbance occurs is 1), and a received signal is y. However, for simplicity, it is assumed that the transmission vector is differentiated, and “,” indicates a symbol break. y: {01111110, 10000001} = x:
{11111111,00000000} + e: ¥ 10
Assume that the VSCO 33 operates at the lock-in position where these two symbols are shifted by 1 / symbol, and the correlation output unit 61
, A correlation of two symbols with the reference phase signal is obtained.
【0048】図9(c)は、この時点の信号xを示し、
図9(f)は、この時点の信号yを示す。位相比較は、
各サンプリング値ごとの排他的論理和(XOR)演算で
行われるため、XORの結果は、擾乱が発生していない
ときは、{1111,00001111,0000}で
あり、擾乱が発生した上記の場合は、{1110,10
001110,1000}となり、1の立っているサン
プリング点の数、すわわち、相関値は、エラーがあって
もなくても同じ値8となる。つまり、誤差補正部62
は、ロックイン状態を出力することになり、擾乱があっ
ても無事にシンボル同期を検出できることになる。FIG. 9C shows the signal x at this time.
FIG. 9F shows the signal y at this time. The phase comparison is
Since the operation is performed by an exclusive OR (XOR) operation for each sampling value, the result of the XOR is {1111,0001111,0000} when no disturbance occurs, and in the above case where the disturbance occurs, , $ 1110,10
001110, 1000 °, and the number of sampling points where 1 stands, that is, the correlation value has the same value 8 whether or not there is an error. That is, the error correction unit 62
Outputs a lock-in state, and can detect symbol synchronization safely even if there is disturbance.
【0049】上述したデジタルPLL部は、周波数ホッ
ピング受信装置等におけるシンボル同期装置に用いるこ
とができるだけでなく、2つの積分要素を有する構成上
の特長を利用して、周期性のある信号を入力して、この
信号に同期した周期信号を出力するという、汎用性のあ
るデジタルPLL装置として用いることができる。The digital PLL unit described above can be used not only for a symbol synchronizer in a frequency hopping receiver or the like, but also for inputting a periodic signal by utilizing a structural feature having two integration elements. Thus, it can be used as a versatile digital PLL device that outputs a periodic signal synchronized with this signal.
【0050】上述した説明では、キャリア同期をしない
場合におけるシンボル同期について説明したが、キャリ
ア同期を行う場合においても、同様の構成でシンボル同
期を行うことができる。キャリア同期を行った場合、図
1において、微分出力部10による微分操作は必ずしも
必要とはされない。微分操作を行わない場合には、位相
角算出部8から出力される位相角信号は、2値化部13
において2値化され、デジタルPLL部14に入力され
る。同期検波に代えて、遅延検波で復調を行う場合にお
いても、同様の構成でシンボル同期を行うことができ
る。この場合も、微分出力部10による微分操作は必ず
しも必要とはされない。In the above description, symbol synchronization in the case where carrier synchronization is not performed has been described. However, in the case where carrier synchronization is performed, symbol synchronization can be performed with a similar configuration. When carrier synchronization is performed, the differential operation by the differential output unit 10 in FIG. 1 is not necessarily required. When the differentiation operation is not performed, the phase angle signal output from the phase angle calculation unit 8 is
, And is input to the digital PLL unit 14. In the case where demodulation is performed by delay detection instead of synchronous detection, symbol synchronization can be performed with the same configuration. Also in this case, the differential operation by the differential output unit 10 is not necessarily required.
【0051】図7に示すデジタルPLL部において、2
値化された位相角信号は、相関出力部31において、基
準位相ビット列との相関がとられ、その相関値が出力さ
れる。基準位相ビット列としては、上述したものをその
まま用いることができる。この場合、図10に示した
「2値化位相角微分信号」の入力波形を、上述した「2
値化された位相角信号」の入力波形とすれば、1シンボ
ル区間は、1/4周期だけずれて、「1シンボル長」を
図示している区間となる。したがって、VSCO33の
出力する周期信号の立ち上がり点および立下り点がシン
ボル区間の中心点、言い換えれば、シンボル信号点とな
るので、この周期信号をそのままクロック信号として出
力することもできる。In the digital PLL section shown in FIG.
The quantified phase angle signal is correlated with a reference phase bit sequence in a correlation output unit 31, and the correlation value is output. As the reference phase bit sequence, those described above can be used as they are. In this case, the input waveform of the “binary phase angle differential signal” shown in FIG.
If the input waveform of the “valued phase angle signal” is used, one symbol section is shifted by 1 / period and becomes a section illustrating “one symbol length”. Therefore, since the rising and falling points of the periodic signal output from the VSCO 33 are the center points of the symbol section, in other words, the symbol signal points, the periodic signal can be directly output as a clock signal.
【0052】[0052]
【発明の効果】本発明のシンボル同期装置は、上述した
説明から明らかなように、位相変動がキャンセルされる
ため、キャリア同期を行わない場合に生じる周波数オフ
セットやキャリアの位相変動の影響を受けにくいという
効果がある。位相角の微分動作は擾乱に対して敏感であ
るが、位相検出手段の積分動作により解消されるため簡
便で安定した同期が可能となるという効果がある。本発
明の周波数ホッピング受信装置は、シンボル同期用プリ
アンブルが短くてもシンボル同期を行うことができる。As is apparent from the above description, the symbol synchronizer of the present invention cancels out phase fluctuations and is therefore less susceptible to frequency offsets and carrier phase fluctuations that occur when carrier synchronization is not performed. This has the effect. The differential operation of the phase angle is sensitive to the disturbance, but is canceled by the integration operation of the phase detection means, so that there is an effect that simple and stable synchronization can be achieved. The frequency hopping receiver of the present invention can perform symbol synchronization even if the symbol synchronization preamble is short.
【図1】本発明のシンボル同期装置の実施の一形態を説
明するためのデジタル復調器のブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a digital demodulator for explaining an embodiment of a symbol synchronizer of the present invention.
【図2】シンボル同期用プリアンブル受信時において、
図1のブロック構成の動作説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a reception of a symbol synchronization preamble.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the block configuration of FIG. 1.
【図3】デジタル変調された信号のキャリアを基準とし
た位相平面座標軸の移動を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing movement of a phase plane coordinate axis with reference to a carrier of a digitally modulated signal.
【図4】ヒストグラム回路のブロック構成図である。FIG. 4 is a block diagram of a histogram circuit.
【図5】図4に示したヒストグラム回路に入力されるサ
ンプリング信号の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a sampling signal input to the histogram circuit shown in FIG.
【図6】シンボル変化点のヒストグラムを説明するため
の模式的説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining a histogram of symbol change points.
【図7】図1に示したデジタルPLL部の第1の例を示
すブロック構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing a first example of the digital PLL unit shown in FIG. 1;
【図8】図7に示した相関出力部を示すブロック構成図
である。FIG. 8 is a block diagram showing a correlation output unit shown in FIG. 7;
【図9】図8の相関出力部の動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the correlation output unit in FIG. 8;
【図10】図8の相関出力部が出力する相関信号を示す
説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a correlation signal output from a correlation output unit in FIG. 8;
【図11】図1に示したデジタルPLL部の第2の例を
示すブロック構成図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a second example of the digital PLL unit illustrated in FIG. 1;
【図12】図7に示したデジタルPLLを簡略化したブ
ロック構成図である。FIG. 12 is a simplified block diagram of the digital PLL shown in FIG. 7;
【図13】従来の周波数ホッピングシステムの一例を示
すブロック構成図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of a conventional frequency hopping system.
【図14】周波数ホッピングシステムにおけるキャリア
の周波数変化を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a frequency change of a carrier in the frequency hopping system.
【図15】周波数ホッピングシステムにおける1度の周
波数ホッピング期間において送出される送信フレームの
開始部分の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a start portion of a transmission frame transmitted in one frequency hopping period in the frequency hopping system.
【図16】シンボル同期用プリアンブルの一例を示す説
明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a symbol synchronization preamble.
1 基準周波数発振器、8 IQ位相角算出部、9 シ
ンボル同期部、10微分出力部、11 1サンプリング
クロック遅延部、12 引算器、13 2値化部、14
デジタルPLL部、31 相関出力部、32 ラッ
チ、33 VSCO、34 誤差補正部、35 同期判
定部1 reference frequency oscillator, 8 IQ phase angle calculation unit, 9 symbol synchronization unit, 10 differential output unit, 11 1 sampling clock delay unit, 12 subtracter, 13 binarization unit, 14
Digital PLL unit, 31 correlation output unit, 32 latch, 33 VSCO, 34 error correction unit, 35 synchronization determination unit
フロントページの続き Fターム(参考) 5K004 AA05 AA08 FH08 JH05 5K022 EE04 EE36 5K047 AA15 BB01 EE02 EE04 GG11 HH03 HH15 MM34 MM60 MM63Continued on the front page F term (reference) 5K004 AA05 AA08 FH08 JH05 5K022 EE04 EE36 5K047 AA15 BB01 EE02 EE04 GG11 HH03 HH15 MM34 MM60 MM63
Claims (4)
リアに対する位相回転方向が反転する同期信号を受信
し、前記デジタル変調された信号のシンボルに同期する
クロック信号を出力するシンボル同期装置であって、 位相角出力手段、位相角微分手段、相関出力手段、周期
信号発生手段、位相誤差判定手段、および、誤差補正手
段を有し、 前記位相角出力手段は、基準周波数信号に対する前記デ
ジタル変調された信号の位相角を表す位相角信号を出力
し、 前記位相角微分手段は、前記位相角信号を入力して前記
位相角を時間微分した位相角微分信号を出力し、 前記相関出力手段は、前記位相角微分信号を入力し、基
準位相データ列との相関をとることにより相関信号を出
力し、 前記周期信号発生手段は、周期制御可能な周期信号を発
生するとともに、該周期信号もしくは前記周期信号に基
づく信号を前記クロック信号として出力し、 前記位相誤差判定手段は、前記周期信号の所定位相タイ
ミングにおいて、前記相関信号のレベルを検出すること
により、前記同期信号が受信されたときの前記位相角信
号と前記周期信号との位相誤差を判定し、 前記誤差補正手段は、前記位相誤差に応じて前記周期信
号の周期を制御する、 ことを特徴とするシンボル同期装置。1. A symbol synchronizer that receives a synchronization signal whose phase rotation direction with respect to a carrier is inverted at a signal point of a digitally modulated signal, and outputs a clock signal synchronized with a symbol of the digitally modulated signal. A phase angle output unit, a phase angle differentiation unit, a correlation output unit, a periodic signal generation unit, a phase error determination unit, and an error correction unit, wherein the phase angle output unit performs the digital modulation on a reference frequency signal. Outputting a phase angle signal representing a phase angle of the signal; the phase angle differentiating means receiving the phase angle signal and outputting a phase angle differential signal obtained by time-differentiating the phase angle; A phase angle differential signal is input, and a correlation signal is output by correlating with a reference phase data sequence. The periodic signal generating means generates a periodic signal whose period can be controlled. And outputting the periodic signal or a signal based on the periodic signal as the clock signal, wherein the phase error determination means detects the level of the correlation signal at a predetermined phase timing of the periodic signal, thereby obtaining the synchronization signal. Determining a phase error between the phase angle signal and the periodic signal when the signal is received, wherein the error correction unit controls a cycle of the periodic signal according to the phase error. apparatus.
号を2値化した信号をシフト手段に順次入力し、前記シ
フト手段の各タップ出力と2値化された前記基準位相デ
ータ列との一致不一致を判定し、判定出力の加算値を順
次出力することを特徴とする請求項1に記載のシンボル
同期装置。2. The correlation output means sequentially inputs a signal obtained by binarizing the phase angle differential signal to a shift means, and outputs each tap output of the shift means and the binarized reference phase data sequence. 2. The symbol synchronizer according to claim 1, wherein a determination is made as to whether or not the symbols match, and an added value of the determination outputs is sequentially output.
の前記所定位相タイミング、および、前記所定位相タイ
ミングの前後のタイミングにおいて、前記相関信号のレ
ベルを検出することにより前記位相誤差を判定するもの
であり、 同期判定手段を有し、 該同期判定手段は、前記同期信号の1または複数周期に
わたって、前記所定位相タイミングにおける前記位相誤
差が小さいことを判定し、その後、前記同期信号の1ま
たは複数周期にわたって、前記所定位相タイミングおよ
び前記前後のタイミングにおける前記位相誤差の少なく
とも1つが小さいことを判定したときに、前記クロック
信号を外部に出力開始する、 ことを特徴とする請求項1または2に記載のシンボル同
期装置。3. The phase error determining means determines the phase error by detecting a level of the correlation signal at the predetermined phase timing of the periodic signal and at timings before and after the predetermined phase timing. Wherein the synchronization determination means determines that the phase error at the predetermined phase timing is small over one or more cycles of the synchronization signal, and then determines one or more of the synchronization signals. The output of the clock signal to the outside is started when it is determined that at least one of the phase error between the predetermined phase timing and the timings before and after the predetermined period is small over a period. Symbol synchronizer.
に、デジタル変調された信号の信号点でキャリアに対す
る位相回転方向が反転する同期信号を受信し、前記デジ
タル変調された信号のシンボルに同期するクロック信号
を発生するシンボル同期装置を備える周波数ホッピング
受信装置であって、 前記シンボル同期装置として、請求項1ないし3のいず
れか1項に記載のシンボル同期装置を用いることを特徴
とする周波数ホッピング受信装置。4. Whenever a frequency channel is switched, a synchronization signal whose phase rotation direction with respect to a carrier is inverted at a signal point of a digitally modulated signal is received, and a clock signal synchronized with a symbol of the digitally modulated signal is received. A frequency hopping receiver comprising a symbol synchronizer that generates a signal, wherein the symbol synchronizer according to any one of claims 1 to 3 is used as the symbol synchronizer.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007006268A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Kenwood Corp | Received pulse string signal binarizing apparatus, received pulse string signal binarizing method, radio receiver, program and recording medium |
| KR100770426B1 (en) | 2006-10-27 | 2007-10-26 | 삼성전기주식회사 | Wireless communication packet synchronizer and method |
| JP2010124154A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Kenwood Corp | Demodulator |
| JP2010259039A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Korea Electronics Telecommun | Digital lock detector and frequency synthesizer including the same |
| US7933362B2 (en) | 2004-12-07 | 2011-04-26 | Furuno Electric Company Limited | Multilevel QAM symbol timing detector and multilevel QAM communication signal receiver |
| JP2014096774A (en) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Nec Aerospace Syst Ltd | Phase modulation wave signal demodulator and phase modulation wave signal demodulation method |
| JP2015142178A (en) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | キヤノン株式会社 | RECORDING DEVICE, IMAGING DEVICE, RECORDING DEVICE CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
-
1999
- 1999-07-06 JP JP19175699A patent/JP3489493B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7933362B2 (en) | 2004-12-07 | 2011-04-26 | Furuno Electric Company Limited | Multilevel QAM symbol timing detector and multilevel QAM communication signal receiver |
| JP2007006268A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Kenwood Corp | Received pulse string signal binarizing apparatus, received pulse string signal binarizing method, radio receiver, program and recording medium |
| KR100770426B1 (en) | 2006-10-27 | 2007-10-26 | 삼성전기주식회사 | Wireless communication packet synchronizer and method |
| JP2010124154A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Kenwood Corp | Demodulator |
| JP2010259039A (en) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Korea Electronics Telecommun | Digital lock detector and frequency synthesizer including the same |
| JP2014096774A (en) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Nec Aerospace Syst Ltd | Phase modulation wave signal demodulator and phase modulation wave signal demodulation method |
| JP2015142178A (en) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | キヤノン株式会社 | RECORDING DEVICE, IMAGING DEVICE, RECORDING DEVICE CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
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