JP2007013380A - 変調信号の復調装置及び復調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 復調装置における回路構成を簡単にし、装置コストを低減することを目的とする。
【解決手段】 受信した変調信号を復調する復調装置であって、前記変調信号を２の累乗倍（０乗を除く）のサンプル周波数でサンプリング処理するサンプリング手段と、前記サンプリング処理によって得られる信号の内、所定の第１信号と、当該第１信号に対して位相がπ／２異なる第２信号とを抽出し、前記第１信号と第２信号とを時分割処理して出力する時分割処理手段と、該時分割処理手段によって時分割処理して出力された前記第１信号及び第２信号に、所定の発振器から供給される所定の周波数信号を乗算して出力する乗算器とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、変調信号の復調装置及び復調方法に関する。

例えば、特開２００２−１１１７６３号公報には、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調信号（直交変調信号）の復調装置について開示されている。この復調装置は、受信したＰＳＫ変調信号の復調時における同期処理を高精度に行うために、上記ＰＳＫ変調信号の伝送シンボルの同期タイミングを示すタイミング同期信号に同期し、当該タイミング同期信号の周波数より高い周波数のサンプリング信号により、上記ＰＳＫ変調信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた上記ＰＳＫ変調信号から、隣り合う同期タイミングの中間のタイミングを中心として対称位相位置にある２つの信号点間の電力レベル差を求め、この電力レベル差を平均化して、伝送シンボルの同期タイミングの位相誤差を検出する位相誤差検出手段と、上記位相誤差が０となるように上記タイミング同期信号の周波数及び位相を制御する制御手段とを備えているものである。
特開２００２−１１１７６３号公報

しかしながら、上記従来技術では、確かに復調時における同期処理を高精度に行うことができるが、ＰＳＫ変調信号からＩ信号とＱ信号とを直交復調する際、２系統に分岐して
上記Ｉ信号及びＱ信号の信号処理を行うため、上記２系統にそれぞれ乗算器、ローパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータ等の部品を配置する必要がある。そのため、部品点数が増え、回路規模が大きくなると共に装置コストが増大するという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、復調装置における回路構成を簡単にし、装置コストを低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、変調信号の復調装置に係る第１の解決手段として、受信した変調信号を復調する復調装置であって、前記変調信号を２の累乗倍（０乗を除く）のサンプル周波数でサンプリング処理するサンプリング手段と、前記サンプリング処理によって得られる信号の内、所定の第１信号と、当該第１信号に対して位相がπ／２異なる第２信号とを抽出し、前記第１信号と第２信号とを時分割処理して出力する時分割処理手段と、該時分割処理手段によって時分割処理して出力された前記第１信号及び第２信号に、所定の発振器から供給される所定の周波数信号を乗算して出力する乗算器と
を具備することを特徴とする。

また、本発明では、変調信号の復調装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記変調信号は、アナログ信号であり、前記サンプリング手段として、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを具備し、前記時分割処理手段は、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されるデジタル信号に基づき前記第１信号及び第２信号を抽出し、当該第１信号と第２信号とを時分割処理して出力することを特徴とする。

また、本発明では、変調信号の復調装置に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記発振器は、前記時分割処理手段から出力される時分割処理された第１信号及び第２信号の２時分割期間毎に同じ値の周波数信号を前記乗算器に供給することを特徴とする。

一方、本発明では、変調信号の復調方法に係る第１の解決手段として、受信した変調信号を復調する復調方法であって、前記変調信号を２の累乗倍（０乗を除く）のサンプル周波数でサンプリング処理する第１ステップと、前記サンプリング処理によって得られる信号の内、所定の第１信号と、当該第１信号に対して位相がπ／２異なる第２信号とを抽出し、前記第１信号と第２信号とを時分割処理する第２ステップと、該第２ステップで時分割処理された前記第１信号及び第２信号に、所定の周波数信号を乗算する第３ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、変調信号を２の累乗倍（０乗を除く）のサンプル周波数でサンプリング処理し、当該サンプリング処理によって得られる信号の内、所定の第１信号と、当該第１信号に対して位相がπ／２異なる第２信号とを抽出し、これらの第１信号（つまりI信号）と第２信号（つまりＱ信号）とが時分割処理された信号として出力されるため、従来のように、I信号とＱ信号とをそれぞれ異なる系統に分岐して信号処理する必要がない。従って、回路構成を簡単にし、装置コストを低減することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る変調信号の復調装置の構成ブロック図である。この図に示すように、本復調装置Ｒは、アンテナ１、ＲＦコンバータ２、Ａ／Ｄコンバータ３、時分割処理部４、乗算器５、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６、ベースバンド処理部７、コスタスループ回路８、第１発振器９及び第２発振器１０から構成されている。なお、このように構成された本復調装置Ｒは、送信機Ｓから送信されるＲＦ変調信号（アナログ信号）を受信し、当該ＲＦ変調信号の復調を行うものである。

本復調装置Ｒにおいて、アンテナ１は、送信機Ｓから送信されるＲＦ変調信号を受信し、当該ＲＦ変調信号をＲＦコンバータ２に出力する。ＲＦコンバータ２は、アンテナ１から入力されたＲＦ変調信号を中間周波数帯にダウンコンバート、すなわちＩＦ変調信号に変換してＡ／Ｄコンバータ３に出力する。

Ａ／Ｄコンバータ３は、ＲＦコンバータ２から入力されるＩＦ変調信号を、第２発振器１０から入力されるサンプリング周波数を規定するサンプリングクロック信号に基づいてサンプリング処理を行い、当該サンプリング処理によって得られたＩＦ変調信号のデジタル信号を時分割処理部４に出力する。なお、上記サンプリング周波数は、ＩＦ変調信号の搬送波周波数をｆｃとすると、標本化定理を最低限満足するサンプリング周波数２ｆｃの４倍のサンプリング周波数８ｆｃに規定されている。

時分割処理部４は、Ａ／Ｄコンバータ３から出力されるデジタル信号から所定のサンプリング点における第１デジタル信号と、当該第１デジタル信号から位相がπ／２異なるサンプリング点における第２デジタル信号とを抽出し、上記第１デジタル信号をＩ信号、第２デジタル信号をＱ信号とし、これらの信号の時分割処理を行い、当該時分割されたデジタル信号（ＩＱデジタル信号）を乗算器５に出力する。なお、この時分割処理部４による時分割処理の詳細については後述する。

乗算器５は、時分割処理部４から出力されるＩＱデジタル信号と、第１発振器９から入力される周波数ｆｃのｃｏｓ波信号（周波数信号）を示すデジタル信号（ＩＦＬＯ信号）との乗算を行い、ＩＱデジタル信号に含まれるＩ信号及びＱ信号を復調し、当該復調後のＩＱデジタル信号をＬＰＦ６に出力する。ＬＰＦ６は、乗算器５から入力される復調後のＩＱデジタル信号から高周波成分を除去し、当該高周波成分除去後のＩＱデジタル信号をベースバンド処理部７及びコスタスループ回路８に出力する。

ベースバンド処理部７は、例えばベースバンドプロセッサであり、上記ＩＱデジタル信号に含まれるＩ信号及びＱ信号を基に各種信号処理を行う。コスタスループ回路８は、ＩＱデジタル信号に含まれるＩ信号とＱ信号との同期タイミングの誤差を検出し、当該誤差が０になるようにコスタスループ制御信号を生成して第１発振器９及び第２発振器１０に出力する。

第１発振器９は、例えばＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）であり、その発振周波数がコスタスループ制御信号によって電圧制御されたＩＦＬＯ信号（デジタル信号）を乗算器５に出力する。第２発振器１０も同様に、例えばＶＣＯであり、その発振周波数がコスタスループ制御信号によって電圧制御されたサンプリングクロック信号をＡ／Ｄコンバータ３に出力する。

次に、このように構成された本復調装置Ｒの動作について説明する。
まず、アンテナ１で受信されたＲＦ変調信号は、ＲＦコンバータ２によりＩＦ変調信号にダウンコンバートされてＡ／Ｄコンバータ３に出力される。このＡ／Ｄコンバータ３において、ＩＦ変調信号は、サンプリングクロック信号によって規定されるサンプリング周波数８ｆｃでサンプリングされる。

ここで、図２に示すように、ＩＦ変調信号の搬送波周波数ｆｃ（周期Ｔｃ）のｃｏｓ波信号を想定する。標本化定理を最低限満足するサンプリング周波数は２ｆｃであるので、当該２ｆｃを基準とし、この２ｆｃを４倍したものをサンプリング周波数とするとサンプリング周期Ｔs＝Ｔｃ／８となり、サンプリング点は、周期Ｔｃに対してＰ１〜Ｐ９の９点になる。よって、Ａ／Ｄコンバータ３は、サンプリング点Ｐ１〜Ｐ９におけるデジタル信号Ｄ１〜Ｄ９を時分割処理部４に出力する。以下では、説明の簡略化のために、１周期Ｔｃに関するデジタル信号Ｄ１〜Ｄ９を用いて説明する。

ところで、Ｉ信号及びＱ信号の定義は、Ｉ信号より位相がπ／２異なる信号がＱ信号であり、Ｑ信号より位相がπ／２異なる信号がＩ信号であるというものなので、例えば、サンプリング点Ｐ１のデジタル信号Ｄ１をＩ信号とすると、当該デジタル信号Ｄ１に対応するＱ信号は、サンプリング点Ｐ１より位相がπ／２異なるサンプリング点、すなわちサンプリング点Ｐ１よりＴｃ／４分位相のずれたサンプリング点Ｐ３のデジタル信号Ｄ３を抽出すれば良いことになる。

従って、時分割処理部４は、サンプリング点Ｐ１のデジタル信号Ｄ１をＩ信号（Ｉ１）として抽出すると共に、サンプリング点Ｐ３のデジタル信号Ｄ３をＱ信号（Ｑ１）として抽出し、これらＩ信号及びＱ信号を１セットのＩＱデジタル信号（Ｉ１＝Ｄ１、Ｑ１＝Ｄ３）と設定する。続いて、時分割処理部４は、サンプリング点Ｐ２のデジタル信号Ｄ２をＩ信号（Ｉ２）として抽出すると共に、サンプリング点Ｐ４のデジタル信号Ｄ４をＱ信号（Ｑ２）として抽出し、これらＩ信号及びＱ信号を１セットのＩＱデジタル信号（Ｉ２、Ｑ２）と設定する。時分割処理部４は、以下同様にＩＱデジタル信号を設定し、これらのＩＱデジタル信号を時分割処理することにより、時分割されたＩＱデジタル信号（Ｉ１、Ｑ１）（Ｉ２、Ｑ２）（Ｉ３、Ｑ３）（Ｉ４、Ｑ４）〜（Ｉ９、Ｑ９）を生成して乗算器５に出力する。

乗算器５では、上記のように時分割されたＩＱデジタル信号に、第１発振器９から入力されるＩＦＬＯ信号が乗算される。この時、１セットのＩＱデジタル信号である（Ｉ１、Ｑ１）のＩ信号及びＱ信号にそれぞれＩＦＬＯ信号が乗算されることになるが、１セットのＩＱデジタル信号には、同じ値のＩＦＬＯ信号を乗算し、次の１セットのＩＱデジタル信号には値が更新されたＩＦＬＯ信号を乗算するようにする。このようにすることで、Ｉ信号とＱ信号との同期をとることが可能である。

上記のように、ＩＦＬＯ信号が乗算されることによってＩＱデジタル信号は復調され、ＬＰＦ６によってＩＱデジタル信号から高周波成分を除去することで、ベースバンド処理部７で信号処理可能なＩ信号とＱ信号が再生される。

以上のように、本実施形態によれば、ＩＦ変調信号を標本化定理を最低限満足するサンプリング周波数の４倍の周波数でサンプリングを行うＡ／Ｄコンバータ３を使用し、このＡ／Ｄコンバータ３によって得られたデジタル信号から位相がπ／２異なる２つのサンプリング点のデジタル信号をI信号またはＱ信号として抽出し、時分割のＩＱデジタル信号として出力することで、従来のように、I信号とＱ信号とをそれぞれ異なる系統に分岐して信号処理する必要がない。従って、回路構成を簡単にすることができ、且つ部品点数を減らすことで装置コストを低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

（１）上記実施形態では、標本化定理を最低限満足するサンプリング周波数は２ｆｃを基準とし、当該２ｆｃを４倍したものをサンプリング周波数として説明したが、これに限らず、基準となるサンプリング周波数は２ｆｃより大きい値に設定しても良い。これにより高精度のＡ／Ｄ変換を行うことができる。

（２）上記実施形態では、標本化定理を最低限満足するサンプリング周波数は２ｆｃを基準とし、当該２ｆｃを４倍したものをサンプリング周波数として説明したが、これに限らず、基準となるサンプリング周波数に乗算する値は、２の累乗倍であれば良い。ただし、０乗の場合は除く。

本発明の一実施形態に係わる変調信号の復調装置の構成ブロック図である。 本発明の一実施形態におけるサンプリング処理方法を示す説明図である。

符号の説明

Ｒ…復調装置、１…アンテナ、２…ＲＦコンバータ、３…Ａ／Ｄコンバータ、４…時分割処理部、５…乗算器、６…ＬＰＦ（Low Pass Filter）、７…ベースバンド処理部、８…コスタスループ回路、９…第１発振器、１０…第２発振器、Ｓ…送信機

Claims (4)

1. 受信した変調信号を復調する復調装置であって、
   前記変調信号を２の累乗倍（０乗を除く）のサンプル周波数でサンプリング処理するサンプリング手段と、
   前記サンプリング処理によって得られる信号の内、所定の第１信号と、当該第１信号に対して位相がπ／２異なる第２信号とを抽出し、前記第１信号と第２信号とを時分割処理して出力する時分割処理手段と、
   該時分割処理手段によって時分割処理して出力された前記第１信号及び第２信号に、所定の発振器から供給される所定の周波数信号を乗算して出力する乗算器と
   を具備することを特徴とする変調信号の復調装置。
2. 前記変調信号は、アナログ信号であり、
   前記サンプリング手段として、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを具備し、
   前記時分割処理手段は、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されるデジタル信号に基づき前記第１信号及び第２信号を抽出し、当該第１信号と第２信号とを時分割処理して出力することを特徴とする請求項１記載の変調信号の復調装置。
3. 前記発振器は、前記時分割処理手段から出力される時分割処理された第１信号及び第２信号の２時分割期間毎に同じ値の周波数信号を前記乗算器に供給することを特徴とする請求項１または２記載の変調信号の復調装置。
4. 受信した変調信号を復調する復調方法であって、
   前記変調信号を２の累乗倍（０乗を除く）のサンプル周波数でサンプリング処理する第１ステップと、
   前記サンプリング処理によって得られる信号の内、所定の第１信号と、当該第１信号に対して位相がπ／２異なる第２信号とを抽出し、前記第１信号と第２信号とを時分割処理する第２ステップと、
   該第２ステップで時分割処理された前記第１信号及び第２信号に、所定の周波数信号を乗算する第３ステップと
   を有することを特徴とする変調信号の復調方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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