專利名稱：解調方法和解調裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及將載波頻帶信號解調，并輸出數據的解調方法和解調裝置。
通常，解調裝置必須消除輸入的載波信號的相位差。這一功能可用將載波信號變化為稱為等效低頻信號的復數信號后，進行復數乘運算的方法實現。
下面對已有的解調裝置加以說明。圖6為已有的解調裝置的結構方框圖。在圖6，該解調裝置具備振蕩器1、正交檢波器2、復數乘法器3、相位誤差檢測器51、濾波部52、三角函數發生部53，以及數據再生部7。這種解調裝置被描述于《Burst DSP Demodulatonr for LOow Eo/No Operation》(M.Uchishima et al.，IEEE Int.Conf.Commun.Vol.1991，No.Vol.，1，pp.226-230.1991)。
振蕩器1產生本機振蕩信號。正交檢波器2根據本機振蕩信號，將輸入的載波頻帶信號變換為等效低頻信號。該等效低頻信號是復數，由載波頻帶信號中，表示與本機振蕩信號相同的成分的振幅和表示與本機振蕩信號正交的成分的振幅構成。復數乘法器3借助于將等效低頻信號乘以復系數，修正等效低頻信號的相位，輸出檢波信號。相位誤差檢測部51將檢波信號的相位和理想狀態的信號點的相位加以比較，輸出相位誤差。濾波部52根據相位誤差濾除噪聲成分，進行積分，從而輸出修正相位。三角函數發生部53將修正相位變換成所述復系數。數據再生部7對檢波信號作判定后當作數據，并根據需要將對應于復數的兩組并行數據變換為1組串行數據、輸出解調數據。
下面以QPSK調制方式為例具體說明上述圖6的解調裝置進行的動作。本機振蕩信號的相位由于與發生載波頻帶信號的發信側具有的相位無關，將正交檢波器2輸出的等效低頻信號圖示于正交平面上，即為圖7所示的樣子。該等效低頻信號，根據要傳送的數據取圖7的實線(黑點)所示的4個信號點中的1個。與此相反，虛線(白點)所示的4個信號點表示根據傳送數據，在發信側給予的相位。等效低頻信號相對于發信側給予的相位偏離角度。解調裝置為了正確地再生數據，有必要使實線表示的信號點只反向轉動角度，修正為虛線表示的本來的信號點。復數乘法器3將等效低頻信號乘以表示轉角的復系數，做成本來的信號點、即檢波信號。
現在，將復數乘法器3輸出的檢波信號示于圖8，該檢波信號殘留有相位誤差。檢波信號的信號點用實線(黑點)表示，發信側給予的相位與圖7一樣用虛線(白點)表示。符號θ表示的是殘留相位誤差，相位誤差檢測部51從正交坐標系表示的檢波信號求該θ。濾波部52為了消除噪聲的影響，在取出變化θ的低頻成分的同時，使修正相位慢慢向負θ方向移動。該緩慢移動通常由積分實現。三角函數發生部53相對于修正相位產生余弦函數和正弦函數，將兩函數的組合作為復系數輸出。將復系數提供給所述復數乘法器3，進行相位修正。
由復數乘法器3、相位誤差檢測器51、濾波部52以及三角函數發生部53構成的控制環路，最終使檢波信號所含的相位誤差消失。
如上所述，已有的解調裝置中，在相位誤差檢測部51，從復數的直角坐標信號，生成相位的極坐標信號，因此，需要建立反三角函數，存在電路規模變大的問題。而且，即使用正交坐標系運算對該反三角函數求近似，在后面的三角函數發生部53，也需要復雜的電路或大的數值表，存在電路規模變大的問題。雖然降低這些組成部分的運算精度則電路規模將會變小，但是，將不能正確地算出檢波信號，因此，就有解調數據中錯誤增加的問題。
本發明的目的在于，提供不使解調數據出錯率特性變壞，而且電路規模變小的解調裝置。
為了得到上述目的，本發明具有如下特征。
本發明的第1種狀態是對輸入的載波頻帶信號的相位誤差進行修正、解調的方法，其特征在于，將載波頻帶信號變換為等效低頻信號；將等效低頻信號和復系數復數相乘，以求檢波信號；檢測檢波信號的復數振幅誤差；用等效低頻信號以復數除法除復數振幅誤差，以此算出復系數誤差；從復系數減去復系數誤差的低頻成分的常數倍，作為新的復系數；將檢波信號變換為解調數據。
如上所述，在第1種狀態中，求修正用的復系數，而不將檢波信號的誤差變換為相位，即不使用反三角函數和三角函數。因而，可以以小規模的電路，實現解調數據出錯率沒有變壞的高精度的解調裝置。而且，由于具有使檢波信號的誤差最小化的功能，也兼備自動地將檢波信號的振幅保持于規定值的效果。
本發明的第2種狀態是對輸入的載波頻帶信號的相位誤差進行修正、解調的方法，其特征在于，將載波頻帶信號變換為等效低頻信號；將等效低頻信號和復系數復數相乘，以求檢波信號；檢測檢波信號的復數振幅誤差；將等效低頻信號的復數共軛信號以復數乘法乘復數振幅誤差，以此算出與復系數誤差成比例的值；從復系數，減去與復系數誤差成比例的值的低頻成分的常數倍，作為新的復系數；將檢波信號變換為解調數據。
如上所述，在第2種狀態中，將等效低頻信號的復數共軛信號以復數乘法乘復數振幅誤差，以此算出與復系數誤差成比例的值，使用該值，求新的復系數。通常，與復數除法相比，復數乘法可以用簡單的運算過程實現，因此，與第1種狀態相比，可以將電路規模更加簡化。
本發明的第3種狀態是對輸入的載波頻帶信號的相位誤差進行修正、解調的裝置，其特征在于，具備產生本機振蕩信號的振蕩器；根據本機振蕩信號，將載波頻帶信號變換為等效低頻信號的正交檢波器；將等效低頻信號和復系數復數相乘，輸出檢波信號的復數乘法器；檢測檢波信號的復數振幅誤差的振幅誤差檢測部；從復數振幅誤差和等效低頻信號算出與復系數誤差成比例的量的系數誤差運算部；將系數誤差運算部的輸出變換為復系數的濾波部(filter)；將檢波信號變換為解調數據的數據再生部。
上述第3種狀態，與第1種狀態相同，求修正用的復系數，而不將檢波信號的誤差變換為相位，即不使用反三角函數和三角函數。因而，可以以小規模的電路，實現解調數據出錯率沒有變壞的高精度的解調裝置。而且，由于具有使檢波信號的誤差最小化的功能，也兼備自動地將檢波信號的振幅保持于規定值的效果。
在上述第3種狀態下，系數誤差運算部，可以用進行將復數振幅誤差除以等效低頻信號的復數除法運算的復數除法器構成。又可以用將復數振幅誤差乘以等效低頻信號的復數共軛數信號的復數乘法器構成。從電路規模上講，使用復數乘法器比使用復數除法器有利。


圖1為表示本發明一實施例的解調裝置的結構的方框圖。
圖2為更詳細地表示圖1的濾波部的方框圖。
圖3為檢波器及其復數振幅誤差的說明圖。
圖4為表示圖1中的系數誤差運算部的結構的一個例子的方框圖。
圖5是表示圖1中的系數誤差運算部的結構的另一個例子的方框圖。
圖6是表示已有的解調裝置的結構的方框圖。
圖7是等效低頻信號及其相位誤差的說明圖。
圖8是檢波信號及其相位誤差的說明圖。
下面對理想的實施例加以說明。
圖1為表示本發明一實施例的解調裝置的結構的方框圖。在圖1中，本實施例的解調裝置包括振蕩器1、正交檢波器2、復數乘法器3、振幅誤差檢測部4、系數誤差運算部5、濾波部6和數據再生部7。如圖2所示，濾波部6包含低通濾波部61、常數乘法器62、減法器63和寄存器64。
振蕩器1發生本機振蕩信號。正交檢波器2根據本機振蕩信號將輸入的載波頻帶信號變換為等效低頻信號。該等效低頻信號是復數，由載波頻帶信號中表示與本機振蕩信號相同的成分的振幅和表示與正交的成分的振幅構成。復數乘法器3對等效低頻信號和復系數進行復數相乘，以此修正等效低頻信號的相位，輸出檢波信號。振幅誤差檢測部4將檢波信號的復數振幅和理想狀態的信號點的復數振幅加以比較，輸出復數振幅誤差。系數誤差運算部5根據復數振幅誤差和等效低頻信號計算與復系數的誤差成比例的量加以輸出。濾波部6將系數誤差運算部5的輸出變換為復系數，提供給所述復數乘法器3。數據再生部7在將檢波信號加以判定并作為數據的同時，根據需要將對應于復數的2組并行數據變換為1組串行數據、解調輸出。
下面以QPSK調制方式為例對具有如上結構的本實施例的解調裝置進行的動作具體加以說明。由于本機振蕩信號的相位與產生載波頻帶信號的發信側的相位無關，將正交檢波器2輸出的等效低頻信號圖示于正交平面上時，成為圖3的樣子。該等效低頻信號，根據想傳送的數據，取圖3的實線(黑點)所示的4個信號點中的1個。與此相反，虛線(白點)所示的4個信號點表示根據傳送數據在發信側給予的相位。等效低頻信號相對于發信側給予的相位偏離角度。解調裝置為了正確地再生數據，需要使實線表示的信號點反向旋轉角度，修正為虛線表示的本來的信號點。復數乘法器3必須將表示轉角的復數系數乘以等效低頻信號，制作本來的信號點、即檢波信號。
在圖3中，以Δb表示復數振幅誤差。該復數振幅誤差Δb是檢波信號的信號點和對應于發信側給予的相位的信號點中與其最接近的信號點b的差。振幅誤差檢測部4，從檢波信號減去b求該Δb。系數誤差運算部5基本上如圖4所示，進行復數除法運算，將復數振幅誤差Δb除以復數的等效低頻信號a，求出復系數誤差。
下面對計算復系數誤差的動作更詳細地加以說明。檢波信號以理想的信號點b與復數振幅誤差Δb的和表示，而復數振幅誤差Δb產生的原因，是由于輸入復數乘法器3的復系數中含有誤差。將該復系數用理想值c與誤差大小Δc的和表示，則檢波信號以下述式(1)表示。
b+Δb＝(c+Δc)a…………(1)在復系數為理想值、檢波信號不發生誤差的情況下，檢波信號以下述式(2)表示。
b＝ca…………(2)根據式(1)減去式(2)，復數振幅誤差Δb表示如下述式(3)Δb＝Δc.a..........(3)上式(3)表明，要求出Δc，只要用a除Δb，進行復數運算即可。
如圖2所示，濾波部6中的低通濾波部61，為了消除噪聲的影響，取出復系數誤差Δc的低頻成分。常數乘法器62將低頻成分乘以適當的常數k，輸出修正值kΔc。為了防止修正值過大，而復系數的變化不穩定，該常數k選擇足夠小的數值。減法器63從寄存器64保持的復系數c+Δc中減去修正值kΔc，求出新的復系數c+(1-k)Δc。用減法器63的動作將復系數向其誤差的反方向修正，使其接近理想值c。寄存器64在下一復系數誤差輸入低通濾波部61的時刻，保持新的復系數作為下一時刻的復系數。寄存器64的輸出就是濾波部6的輸出。這里，按照低通濾波部61、常數乘法器62、積分器(由減法器63和寄存器64構成)的順序排列，但是由于都是進行線性運算，可以不管順序。
濾波部6輸出的復系數提供給所述復數乘法器3，在該乘法器進行相位修正。借助于由復數乘法器3、振幅誤差檢測部4、系數誤差運算部5和濾波部6構成的環路，檢波信號中所包含的相位誤差最終將消除。借助于使用從檢波信號的信號點和對應于發信側給予的相位的信號點求出的復數振幅誤差，修正控制不僅對相位，而且對振幅也能夠同時進行，因此，檢波信號的振幅最終成為預定的信號點的振幅。
還有，在系數誤差運算部5用復數運算將復數振幅誤差除以等效低頻信號，但是，如圖5所示，也可以代之以復數振幅誤差Δb乘以等效低頻信號a的復數共軛信號。這是由于，系數誤差運算部5輸出的復數系數誤差如果方向正確，控制環路就將正確地動作。下式(4)和(5)用于更詳細的說明。
Δb/a＝(Δb.conjg(a))/｜a｜2…………(4)Δb.conjg(a)＝｜a｜2·(Δb/a)…………(5)在上式(4)和(5)中，如上所述，Δb為復數振幅誤差，a表示等效低頻信號，conjg(a)表示a的共軛復數。式(4)是將復數除法運算加以改寫的式子，式(5)是從式(4)導出的，可以看出，復數乘法運算結果與復系數誤差成比例，亦即方向相同。以復數乘法運算代替復數除法運算，可以將電路規模做得更小。
以上以QPSK調制方式為例對實施例作了說明，但是，顯然本發明可以適用于所有根據傳送數據決定等效低頻信號的調制方式。例如，如果是16值正交調幅(QAM)的話，振幅誤差檢測部4求出檢波信號的信號點和16個信號點中與其最接近的信號點的差。數據再生部輸出16種數據中的某一種。其他構成要素的動作與QPSK的情況相同。如上所述，本發明將檢波信號的振幅控制于規定值，因此，也適用于16QAM那樣的正交振幅調制信號的解調。
權利要求
1.一種調制方法，對輸入的載波頻帶信號的相位誤差進行修正、解調，其特征在于，將所述載波頻帶信號變換為等效低頻信號；將所述等效低頻信號和復系數復數相乘，以求檢波信號；檢測所述檢波信號的復數振幅誤差；用所述等效低頻信號以復數除法除所述復數振幅誤差，以此算出復數系數誤差；從所述復系數減去所述復系數誤差的低頻成分的常數倍，作為新的復系數；將所述檢波信號變換為解調數據。
2.一種調制方法，對輸入的載波頻帶信號的相位誤差進行修正、解調，其特征在于，將所述載波頻帶信號變換為等效低頻信號；將所述等效低頻信號和復系數復數相乘，以求檢波信號；檢測所述檢波信號的復數振幅誤差；將等效低頻信號的復數共軛信號以復數乘法乘所述復數振幅誤差，以此算出與復系數誤差成比例的值；從所述復系數減去與所述復系數誤差成比例的值的低頻成分的常數倍，作為新的復系數；將所述檢波信號變換為解調數據。
3.一種解調裝置，是對輸入的載波頻帶信號的相位誤差進行修正、解調的裝置，其特征在于，具備產生本機振蕩信號的振蕩器；根據所述本機振蕩信號，將所述將載波頻帶信號變換為等效低頻信號的正交檢波器；將所述等效低頻信號和復系數復數相乘，輸出檢波信號的復數乘法器；檢測所述檢波信號的復數振幅誤差的振幅誤差檢測部；從所述復數振幅誤差和所述等效低頻信號算出與復系數誤差成比例的量的系數誤差運算部；將所述系數誤差運算部的輸出變換為所述復系數的濾波部；以及將所述檢波信號變換為解調數據的數據再生部。
4.根據權利要求3所述的解調裝置，其特征在于，所述系數誤差運算部包含進行將所述復數振幅誤差除以所述等效低頻信號的復數除法運算的復數除法器。
5.根據權利要求3所述的解調裝置，其特征在于，所述系數誤差運算部包含進行將所述復數振幅誤差乘以所述等效低頻信號的復數共軛信號的復數乘法運算的復數乘法器。
全文摘要
本發明揭示一種解調方法和解調裝置。其中，正交檢波器根據本機振蕩信號，變換輸入的載波頻帶信號為等效低頻信號。復數乘法器將該等效低頻信號和復系數相乘，輸出檢波信號。振幅誤差檢測部檢測檢波信號的復數振幅誤差。系數誤差運算部從復數振幅誤差和等效低頻信號計算并輸出與復系數誤差成比例的量。濾波部將系數誤差檢測部的輸出變換為復系數后，提供給復數乘法器。數據再生部將檢波信號變換為解調信號輸出。
文檔編號H04L27/233GK1152210SQ9611992
公開日1997年6月18日 申請日期1996年8月22日 優先權日1995年8月22日
發明者田中宏一郎, 鹽見智則, 長石康男 申請人:松下電器產業株式會社