JP2005318381A - ゼロクロス検出回路、これを用いたクロック再生回路および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、ゼロクロスの摂動の中心を迅速かつ正確に検出することである。
【解決手段】 取得手段は、所定期間分の受信信号を取得し、検出手段は、取得手段が取得した所定期間分の受信信号において、所定期間内のいずれの時間位置でゼロクロスが発生したのかを検出し、ゼロクロス複製手段は、検出手段が検出したゼロクロスが発生する時間位置の前後においても、ゼロクロスが発生したと擬制し、積分手段は、ゼロクロスが発生した時間位置およびゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を、所定の周期でゼロクロス複製手段から複数回取得し、所定期間分の受信信号においてゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を生成し、特定手段は、積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態に基づいて、所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ゼロクロス検出回路に関し、より特定的には、振幅値がゼロになるゼロクロスの出現タイミングが所定の周期に対して前後に変動する受信信号において、当該ゼロクロス点の変動の中心を検出する回路に関する発明である。

無線通信技術において、送信装置からの送信信号としては、例えば、（社）電波産業会（ＡＲＩＢ）の標準規格ＲＣＳ−ＳＴＤ２８で示されるものが存在する。当該送信信号は、プリアンブル部（以下、ＰＲ部）とユニークワード部（以下、ＵＷ部）とを含むフレーム化された信号である。ＰＲ部は、利得制御やシンボルクロックの再生、また、送受信間の周波数ずれに起因する位相ずれを検出するために用いられる。一方、ＵＷ部は、フレーム同期やフレーム種別の判別に用いられる。上記送信信号を受信する受信装置は、当該受信信号からデータを読み出すために、シンボルクロックを生成する必要がある。

ここで、上述したようなシンボルクロックを生成する装置として、図１９に示す同期装置が存在する。当該同期装置は、比較器１０００、フリップフロップ１００２、セレクタ１００４、コントローラ１００６、カウンタ１００８₁〜_Nおよび位相番号検出器１０１０を備える。当該同期装置は、受信した受信信号と、シンボルクロックのＮ倍の周波数のサンプリング信号とを用いて、当該受信信号からデータを読み出す際に用いるシンボルクロックを生成する装置である。

比較器１０００は、受信信号の正負の符号を判定し、受信信号の符号の変化する点（以下、ゼロクロスと称す）を検出する。セレクタ１００４は、コントローラ１００６からの制御にしたがって、フリップフロップ１００２からの出力をカウンタ１００８₁〜_Nに切替えて出力する。コントローラ１００６は、セレクタ１００４の出力先のカウンタ１００８₁〜_Nを、サンプリング信号の周期で順番に切替える。ここで、サンプリング信号の周波数は、シンボルクロックのＮ倍である。さらに、カウンタ１００８の台数は、Ｎ台である。そのため、セレクタ１００４の出力先のカウンタ１００８は、１シンボル周期毎に１周する。

各カウンタ１００８は、セレクタ１００４から出力されてきたゼロクロスの回数をカウントする。位相番号検出器１０１０は、ある一定期間の間にゼロクロスが出力されてきた回数の最も多いカウンタ１００８がゼロクロスをカウントするタイミングにより、シンボルクロックを生成する。

以上のように、上記従来の同期装置は、１シンボル周期中におけるゼロクロスの分布を参照し、ゼロクロスが最も多く分布しているタイミングでシンボルクロックを生成している。具体的には、従来の同期装置は、ゼロクロスが最も多く出力されるカウンタ１００８を特定し、特定したカウンタ１００８にゼロクロスが格納されるタイミングが、シンボルクロックのパルスを発生させるタイミングであると決定している。そして、当該シンボルクロックを用いることにより、当該同期装置は、受信信号からデータを正確に読み出すことが可能となる。
特開平１０−２１５２８９号公報

しかしながら、上記同期装置は、正確なシンボルクロックを迅速に生成することが困難であった。以下に、図面を参照しながら詳しく説明する。ここでは、一例として、サンプリング信号の周波数が、シンボルクロックの周波数の８倍であるとして、説明を行う。この場合、カウンタ１００８は、８台存在することになる。なお、図２０は、各カウンタ１００８₁〜_Nにおけるゼロクロスの分布の例を示した図である。

上記従来の同期装置は、ゼロクロスが最も多く出力されたカウンタ１００８にゼロクロスが出力されるタイミングを、シンボルクロックの生成タイミングであると決定している。そのため、図２０（ａ）に示すようにゼロクロスが分布した場合には、同期装置は、カウンタ１００８₅にゼロクロスが出力されるタイミングを、シンボルクロックの生成タイミングであると特定する。このように、最も多くゼロクロスが出力されるカウンタ１００８が１台である場合には、同期装置は、容易にシンボルクロックを生成することができる。

ところが、とりわけ移動通信に適用する場合は、ゼロクロスは、雑音の影響のみならず、遅延波を伴う激しいマルチパスフェージングの影響により安定せず、前後に分散する。その結果、図２０（ｂ）に示すように、カウンタ１００８に出力されるゼロクロスの分布がばらついてしまう。このような場合には、上記同期装置は、シンボルクロックの生成タイミングを決定することができない。具体的には、同期装置は、カウンタ１００８₃とカウンタ１００８₇とのいずれが、ゼロクロスが多いかを特定できない。かかる問題を解決する方法としては、ゼロクロスをカウントする回数を多くすることがあげられる。これにより、各カウンタ１００８でカウントされるゼロクロスの数が多くなる。その結果、ゼロクロスの分布がばらついたとしても、同期装置は、相対的に高い確率で、ゼロクロスが最も多く出力されたカウンタ１００８を特定することができる。

しかしながら、ゼロクロスが出力されてくる回数をカウントする回数を多くした場合には、信号が入力されてからシンボルクロックを生成するまでの時間が長くなってしまうという問題が生じる。特に、フェージング速度が速い場合、ゼロクロスが激しく変動するため、シンボルクロック位相の追従を迅速に行わないと、ビット誤りの原因となる。

そこで、本発明の目的は、マルチパスフェージングによって、ゼロクロスが大きく変動する状況下においても、より高い確率で迅速にシンボルクロックを生成することができるゼロクロス検出回路を提供することである。

本発明に係るゼロクロス検出回路では、検出手段は、取得手段が取得した所定期間分の受信信号において、所定期間内のいずれの時間位置でゼロクロスが発生したのかを検出し、ゼロクロス複製手段は、検出手段が検出したゼロクロスが発生する時間位置の前後においても、ゼロクロスが発生したと擬制し、積分手段は、ゼロクロスが発生した時間位置および擬制したゼロクロスが発生した時間位置を、所定の周期でゼロクロス複製手段から複数回取得し、所定期間分の受信信号においてゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を生成し、特定手段は、積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態に基づいて、所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定するようにしている。

また、取得手段は、受信信号を一定の時間間隔を有する離散的な点の状態で取得しており、ゼロクロス検出手段は、取得手段から取得した所定期間の受信信号において、互いに隣接する点において、極性が変化している場合には、当該互いに隣接する点の間の時間位置において、ゼロクロスが発生したと検出するようにしてもよい。

また、積分手段は、取得したゼロクロスが発生した時間位置およびゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を複数回分だけ累積加算して、ゼロクロスの分布状態を生成するようにしてもよい。

また、特定手段は、積分手段が作成したゼロクロスが発生する所定期間の時間位置の分布状態を、中心部分のブロックと、当該中心部分より前のブロックと、当該中心ブロックの後ろのブロックとに分けて、それぞれのブロックにおけるゼロクロスの分布の最大値を求めることにより、ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定するようにしてもよい。

また、特定手段は、各ブロックにおいて、ゼロクロス分布の所定期間における最大値を取る時間位置が二箇所以上発生した場合には、中心部分のブロックに近い方の時間位置において当該ゼロクロスの分布の最大値が発生したと特定するようにしてもよい。

また、検波手段は、受信信号を検波して検波信号を生成する。検波信号は、直交成分と同相成分とを含んでいる。取得手段、検出手段、ゼロクロス複製手段は、直交成分用と同相成分用とがそれぞれ設けられており、直交成分用のゼロクロス複製手段および同相成分用のゼロクロス複製手段のそれぞれからゼロクロスが発生した時間位置およびゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を取得し、それぞれの時間位置を重ね合わせて、積分手段に出力する加算手段をさらに備え、積分手段は、加算手段が重ね合わせたゼロクロスが発生する時間位置に基づいて、ゼロクロスの変動の中心を特定するようにしてもよい。

また、特定手段は、積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布に対して、時間位置に応じて角度が変化するベクトルを用いて重み付けして重み付けベクトルを生成する重み付け手段と、重み付け手段が重み付けした重み付けベクトルのベクトル和を求めるベクトル和計算手段と、ベクトル和計算手段が求めたベクトル和の位相値を算出する位相算出手段とを含んでいてもよい。そして、特定手段は、位相算出手段が算出したベクトル和の位相値に基づいて、所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定するようにしてもよい。

また、本発明は、ゼロクロス検出回路のみならず、当該ゼロクロス検出回路が適用されたクロック再生回路に対しても向けられている。具体的には、取得手段は、所定期間分の受信信号を取得し、検出手段は、取得手段が取得した所定期間分の受信信号において、所定期間内のいずれの時間位置でゼロクロスが発生したのかを検出し、ゼロクロス複製手段は、検出手段が検出したゼロクロスが発生する時間位置の前後においても、ゼロクロスが発生したと擬制し、積分手段は、ゼロクロスが発生した時間位置およびゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を、所定の周期でゼロクロス複製手段から複数回取得し、所定期間分の受信信号においてゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を生成し、特定手段は、積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態に基づいて、所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定し、クロック生成手段は、特定手段が特定した所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置に基づいて、所定の周期を持ったシンボルクロックを再生する。

また、特定手段は、積分手段が作成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を、所定期間の中心部分の第１のブロックと、当該中心部分より前の第２のブロックと、当該中心ブロックの後ろの第３のブロックとに分けて、それぞれのブロックにおけるゼロクロスの分布の最大値を求めることにより、ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定するようにしてもよい。

また、特定手段は、各ブロックにおけるゼロクロスの分布の最大値を比較し、全ブロックにおけるゼロクロスの分布の最大値を決定する最大値決定手段と、最大値決定手段が決定したゼロクロスの分布の最大値の時間位置と、所定期間の中心位置とのずれに基づいて、当該ずれの大きさに応じた制御係数を生成する制御係数生成手段とを備え、クロック再生手段は、制御係数生成手段が生成した制御係数の大きさに応じて、シンボルクロックのパルスの発生タイミングを調節するようにしてよい。

また、制御係数生成手段が生成する制御係数は、最大値決定手段が決定したゼロクロスの分布の最大値の時間位置が所定期間の中心位置に対して時間的に遅れている場合には、負の値であり、最大値決定手段が決定したゼロクロスの分布の最大値の時間位置が所定期間の中心位置に対して時間的に進んでいる場合には、正の値であり、最大値決定手段が決定したゼロクロス分布の最大値の時間位置と所定期間の中心位置とのずれの大きさが大きくなれば、制御係数の絶対値が段階的に大きくなり、クロック再生手段は、常時は、所定周波数のシンボルクロックを生成しており、制御係数生成手段から出力される制御係数を累積し、当該制御係数の累積値が所定値よりも大きくなった場合には、クロック再生手段がパルスを生成するタイミングを現時点よりも遅らせ、当該制御係数の累積値が所定値よりも小さくなった場合には、クロック再生手段のパルスを生成するタイミングを、常時よりも進めるクロック再生制御手段を含んでいてもよい。

また、制御係数生成手段は、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値が最大である場合と、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合と、第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値が最大である場合と、第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合と、第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値が最大である場合と、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合と、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合との７つのパターンに分類して、制御係数を決定してもよい。

また、特定手段は、積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布に対して、時間位置に応じて角度が変化するベクトルを用いて重み付けして重み付けベクトルを生成する重み付け手段と、重み付け手段が重み付けした重み付けベクトルのベクトル和を求めるベクトル和計算手段と、ベクトル和計算手段が求めたベクトル和の位相値を算出する位相算出手段と、位相値と当該位相値に対応する制御係数とを記憶しており、位相算出手段が算出した位相値に対応する制御係数を特定する制御係数生成手段とを含んでいてもよい。そして、クロック再生手段は、制御係数生成手段が生成した制御係数の大きさに基づいて、シンボルクロックのクロック位相の発生タイミングを調節するようにしてもよい。

なお、本発明は、ゼロクロス検出回路およびクロック再生回路のみならず、これらが適用された受信装置に対しても向けられている。

本発明に係るゼロクロス検出回路では、ゼロクロスが発生した時間位置および当該時間位置の前後においてもゼロクロスが発生したものと擬制している。そのため、ゼロクロスの摂動中心付近では、摂動中心付近以外の部分よりも、ゼロクロスの重なりが多く生じる。したがって、ゼロクロスの摂動中心における当該ゼロクロスの分布のピークが明確にあらわれる。その結果、短時間のサンプルにより、ゼロクロスの摂動中心を検出することが可能となる。

また、ゼロクロスの分布の最大値が２箇所以上発生した場合には、中心に近い時間位置の方が優先される。その結果、ゼロクロスの分布の最大値をとると考えられる時間位置を特定することが可能となる。

また、直交成分と同相成分とのそれぞれのゼロクロスの分布が加算される。これにより、両方の信号に基づいて、受信信号のゼロクロスの摂動中心が検出されるようになる。その結果、より精度よくゼロクロスの摂動中心を検出することが可能となる。

本発明に係るゼロクロス検出回路を含んだクロック再生回路では、ゼロクロスが発生した時間位置および当該時間位置の前後においてもゼロクロスが発生したものと擬制している。そのため、ゼロクロスの摂動中心付近では、摂動中心付近以外の部分よりも、ゼロクロスの重なりが多く生じる。したがって、ゼロクロスの摂動中心における当該ゼロクロスの分布のピークが明確にあらわれる。その結果、短時間のサンプルにより、ゼロクロスの摂動中心を検出することが可能となる。このように、ゼロクロスの摂動中心を迅速かつ正確に検出することにより、迅速かつ正確なシンボルクロックを再生することが可能となる。

制御係数が、ゼロクロス分布の最大値の時間的位置と所定期間の中心位置とのずれの大きさに応じて、制御係数の絶対値が大きくなるように設定されている。このような制御係数の累積値によりパルスの発生タイミングが調節されるので、急激なパルスの発生タイミングのずれが発生しにくくなる。その結果、安定したパルスを生成することが可能となる。

また、制御係数は、ゼロクロス分布の最大値が複数発生した場合であっても、ゼロクロス分布の最大値の時間位置が発生するパターンに応じて、その値が複数パターン用意されているので、制御係数を決定することが可能となる。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係るゼロクロス検出回路について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るゼロクロス検出回路は、デジタル変調方式により変調された信号を復調する受信装置に設けられ、当該受信装置においてクロック再生を行うための受信信号のゼロクロスを検出する回路である。このようなゼロクロスの出現タイミングは、雑音やフェージング等の影響により、上記受信信号のシンボルクロックの周期に対して前後に変動する（以下、摂動と称す）。そこで、当該ゼロクロス検出回路は、ゼロクロスの分布状態を作成して、摂動の中心を検出することにより、正確なゼロクロスを検出している。そして、当該ゼロクロス検出回路は、正確なゼロクロスを検出する際に、従来のゼロクロス検出回路よりも短時間で正確なゼロクロスを検出することができる点において、特徴を有する。ここで、図１は、本実施形態に係るゼロクロス検出回路を含んだ受信装置の構成を示したブロック図である。

図１に示す受信装置１は、検波部２、クロック再生部３、データ判定部４および極性判定部５を備える。当該受信装置１は、デジタル変調方式によって変調された変調信号を復調する装置である。ここで、変調方式の一例としては、π／４シフトＱＰＳＫ変調を用い、信号の形態としては、フレーム化された信号であるとする。以下に、図面を参照しながら当該信号について説明する。図２は、上記受信装置１が受信する信号のフレーム構成を示した図である。

図２に示す信号は、ＰＲ部と、ＵＷ部と、データ部とを備える。ＰＲ部は、隣接する２つのシンボル間で、シンボルの位相角度が互いに１８０度反転する特定のデータパターンで構成される（以下、このＰＲ部における隣接シンボル間の位相反転をシンボル交番と称す）。また、ＵＷ部は、受信側でデータ系列が既知である部分である。また、データ部には、送信側で送ろうとするデータが格納されている。ここで、図３は、ＰＲ部における検波信号のコンスタレーションパターンを示した図である。図３に示すように、ＰＲ部は、隣接シンボル間で位相が１８０度反転するシンボル交番が所定シンボル数だけ連続する。このため、ＰＲ部においては、同相成分、直交成分の両軸において、ゼロクロスが毎シンボル発生する。

また、図４は、受信装置１がバーストでフレームを受信した際の、受信機入力における信号レベルを示した図である。フレーム信号をバーストで受信する場合、受信装置１では、フレームの先頭では利得制御が不完全なため、アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器において、図４に示すように、入力信号が飽和する。そして、徐々に信号利得が制御され、所望の信号レベルに調整される。このとき、図２に示すようなフレームを受信する場合、ＰＲ部に続くＵＷ部を正確に受信するためには、ＵＷ部の手前でデータ判定のためのシンボルクロックを正しい位相で確実に生成しなくてはならない。そこで、ＰＲ部が交番パターンの場合、シンボルの区切りでＩ軸とＱ軸の両軸でゼロクロスが発生する。そのゼロクロスが発生しているサンプル点の位相を検出することにより、シンボルクロックの位相を調整する。

次に、図５は、コサインロールオフフィルタを通過したＱＰＳＫ信号のＩ軸信号のパターンを示した図である。雑音の影響によって、ゼロクロスが摂動するばかりでなく、データに依存してもゼロクロスが摂動する。また、マルチパスフェージングによって、遅延波の先行波に対する相対的な遅延量が変化する。これらの影響により、図５に示すように、サンプルの前後でゼロクロスが発生する。ここで、検出するゼロクロスのサンプル点からシンボルの半周期ずらしたところにデータ判定の最適な識別点が存在する。そこで、摂動するゼロクロスの中心を短時間で検出することができれば、調整すべき位相の進退を決定でき、高速にクロックを引き込むことができる。

ここで、図１の説明に戻る。検波部２は、受信信号を検波して、検波信号をデータ判定部４および極性判定部５に出力する。極性判定部５は、検波信号の極性を判定し、判定結果をクロック再生部３へ出力する。具体的には、当該極性判定部５は、検波信号の極性が正である場合には「０」を出力し、検波信号の極性が負である場合には「１」を出力する。クロック再生部３は、当該検波信号の極性に基づいて、シンボルクロックを生成する。データ判定部４は、クロック再生部３が生成したシンボルクロックに基づいて、最適な識別点でデータ判定を行う。以下に、本実施形態に係るゼロクロス検出回路を含んだクロック再生部３について、図面を参照しながら説明する。図６は、当該クロック再生部３の詳細を示したブロック図である。

図６に示すクロック再生部３は、ゼロクロス検出回路１０１、制御係数算出部１０３、クロック位相制御部１０５およびシンボルクロック生成部１０７を含む。ゼロクロス検出回路１０１は、検波信号の符号に基づいて、図５のようにシンボル周期に対して前後に摂動するゼロクロスの摂動中心を検出する回路であり、図７に示す構成を有する。ここで、図７は、ゼロクロス検出回路１０１の詳細な構成の一例を示した図である。

図７に示すゼロクロス検出回路１０１は、１シンボルあたり８サンプルでサンプリングされたデータを扱う回路であり、シリアル／パラレル変換部２０１、ゼロクロス検出部２０３、ゼロクロス複製部２０５、加算部２０７、スライディング積分部２０９および最大値検出部２１０を含む。シリアル／パラレル変換部２０１は、遅延器のみで構成され、所定期間の受信信号のデータを１シンボル以上の周期でパラレルデータに変換し、ゼロクロス検出部２０３にデータを出力する。ゼロクロス検出部２０３は、排他的論理和回路で構成され、隣接サンプル間の排他的論理和を出力する。具体的には、各排他的論理和回路は、シリアル／パラレル変換部２０１から出力される隣接するサンプルの符号が同じである場合には、これらの隣接するサンプルの間（以下、クロスポイントＰｃ（−５〜４）と称す）にはゼロクロスが存在しないことを示す「０」のデータを出力する。一方、各排他的論理和回路は、シリアル／パラレル変換部２０１から出力される隣接するサンプルの符号が異なる場合には、クロスポイントにおいてゼロクロスが発生したことを示す「１」のデータを出力する。

ゼロクロス複製部２０５は、論理和回路で構成され、ゼロクロス検出部２０３から出力されるゼロクロスに隣接するクロスポイントでもゼロクロスが発生したと仮定し、加算部２０７にデータを出力する。以下に、具体例を挙げて説明する。

ゼロクロス検出部２０３の各排他的論理和回路から、「０００００１００００」のデータがゼロクロス複製部２０５へ出力される。ゼロクロス複製部２０５の上段のそれぞれの論理和回路は、隣接する２つの排他的論理和回路からデータを取得する。具体的には、左から１〜４番目の論理和回路と、右から１〜２番目の論理和回路とには、「０」のデータが二つ入力する。一方、左から５〜６番目の論理和回路には、「０」のデータと「１」のデータとがそれぞれ一つずつ入力する。

ここで、左から１〜４番目の論理和回路と、右から１〜２番目の論理和回路とは、入力してきたデータが二つとも「０」であるので、「０」のデータを出力する。一方、左から５〜６番目の論理和回路には、異なるデータが入力しているので、「１」のデータを出力する。すなわち、上段の論理和回路から下段の論理和回路へは、「００００１１０００」のデータが出力される。

応じて、下段の左から１〜３番目の論理和回路と、下段の右から１〜２番目の論理和回路とは、「０」のデータを二つ取得する。一方、下段の左から４番目の論理和回路は、「０」と「１」とのデータを一つずつ取得する。また、下段の左から５番目の論理和回路は、「１」のデータを二つ取得する。

ここで、下段の左から１〜３番目の論理和回路と、下段の右から１〜２番目の論理和回路とは、入力してきたデータが二つとも「０」であるので、「０」のデータを出力する。一方、下段の左から４番目の論理和回路は、入力してきたデータが「０」と「１」とであるので、「１」のデータを出力する。また、下段の左から５番目の論理和回路は、入力してきたデータが二つとも「１」であるので、「１」のデータを出力する。これにより、下段の論理和回路からは、「０００１１１００」のデータが出力される。すなわち、当該ゼロクロス検出部２０３は、両端のデータを一つずつ取り除き、さらに、「１」のデータが存在する場合には、その両隣のデータも「１」に書き換えて出力する。これにより、ゼロクロス検出部２０３から出力されるゼロクロスに隣接するクロスポイントでもゼロクロスが発生したと仮定することができる。

なお、シリアル／パラレル変換部２０１、ゼロクロス検出部２０３およびゼロクロス複製部２０５は、それぞれＩ軸信号用とＱ軸信号用とに２つずつ設けられる（図中では、Ｑ軸信号用が省略されている）。

加算部２０７は、加算器群で構成され、Ｉ軸とＱ軸の両軸におけるゼロクロス複製部２０５から出力されるデータを同じクロスポイントのもの同士で加算し、両軸ゼロクロス値として出力する。スライディング積分部２０９は、加算器とシンボル遅延器とで構成され、両軸ゼロクロス値を、所定数のシンボル区間で累積した数値である評価値を算出する。すなわち、当該評価値は、各クロスポイントに発生したゼロクロスの分布を示している。なお、本実施形態では、スライディング積分部２０９は、３シンボル区間の間に加算部２０７から出力される両軸ゼロクロス値を、累積して出力する。最大値検出部２１０は、評価値を比較する比較器と評価値を格納するレジスタとを備え、スライディング積分部２０９からの出力の最大評価値を出力すると共に、当該最大評価値を出力したクロスポイントを出力する。具体的には、当該最大値検出部２１０は、ゼロクロスの分布の中心を中心ブロック、それを除いた左側を正ブロック、右側を負ブロックと、３つのブロックに分けられている。そして、当該最大値検出部２１０は、各ブロックにおいて、トーナメント方式で最大値を検出し、負ブロックでの最大評価値ＶｍｍａｘおよびクロスポイントＰｍｍａｘと、中心の評価値Ｖ（０）およびクロスポイントＰｃ（０）と、正ブロックの最大評価値ＶｐｍａｘおよびクロスポイントＰｐｍａｘを制御係数算出部１０３に対して出力する。

制御係数算出部１０３は、制御係数テーブルを記憶しており、ゼロクロス検出回路１０１から出力されてくる評価値およびクロスポイントに基づいて、図７の中心からゼロクロスがどれだけずれているのかを示す制御係数Ｆを特定して出力する。ここで、制御係数テーブルは、図８に示される。具体的には、制御係数テーブルの一例を示した図である。なお、各制御係数は、Ｆ（３）＞Ｆ（２）＞Ｆ（１）＞０＞Ｆ（−１）＞Ｆ（−２）＞Ｆ（−３）＞Ｆ（−４）の関係が成立する。すなわち、ゼロクロスが、前に進んでいる場合には、制御係数は、負の数となり、ゼロクロスが、後ろに送れている場合には、制御係数は、正の数となる。そして、ゼロクロスが中心から離れるにつれ、制御係数の絶対値は大きくなる。なお、制御係数テーブルの設定方法の詳細については、後述する動作原理の中で詳細に述べる。

ここで、図６の説明に戻る。クロック位相制御部１０５は、制御係数算出部１０３から出力される制御係数に基づいて、クロック調整信号を生成する。以下に、図面を用いて、クロック位相制御部１０５の詳細について説明する。図９は、クロック位相制御部１０５の詳細を示したブロック図である。

クロック位相制御部１０５は、ループフィルタ部３０１と閾値比較器３０３とを含む。ループフィルタ部３０１は、加算器３０５とシンボル遅延器３０７とを含み、制御係数を累積加算する。加算器３０５は、制御係数算出部１０３から出力されてくる制御係数と、１シンボルクロック前に出力した累積加算された値とを足し算する。シンボル遅延器３０７は、加算器３０５から出力された累積加算された制御係数を１シンボルの時間長だけ遅延させて加算器３０５に出力する。

閾値比較器３０３は、閾値Ｔｈが入力しており、加算器３０５から出力されてくる累積加算された制御係数と当該閾値Ｔｈとを比較し、比較結果に基づいて、シンボルクロックの生成タイミングを調整するためのクロック調整信号を出力する。具体的には、当該閾値比較器３０３は、制御係数がＴｈ〜−Ｔｈの間にある場合には、「０」のデータを出力する。また、閾値比較器３０３は、制御係数がＴｈよりも大きい場合には、「１」のデータを出力する。また、閾値比較器３０３は、制御係数が−Ｔｈよりも小さい場合には、「−１」のデータを出力する。シンボル遅延器内のデータは、「±１」を出力後、リセットされる。すなわち、値が零にクリアされる。

次に、シンボルクロック生成部１０７について、図面を参照しながら説明する。図１０は、当該シンボルクロック生成部１０７の構成を示したブロック図である。シンボルクロック生成部１０７は、高安定パルス発生器４０１、Ｎ−１カウンタ４０３およびパルス発生器４０５を含み、クロック調整信号に基づいてシンボルクロックを生成する。高安定パルス発生器４０１は、シンボルクロックの周波数のＮ倍の周波数を持ったサンプリングクロックを生成する。Ｎ−１カウンタ４０３は、０〜Ｎ−１のカウンタ値をカウントする装置であって、高安定パルス発生器４０１から出力されるサンプリングクロックおよびクロック調整信号をカウントし、カウンタ値をパルス発生器４０５に出力する。具体的には、Ｎ−１カウンタ４０３は、サンプリングクロックのパルスが一つ出力される度に、カウンタ値を一つインクリメントし、０からＮ−１の値を取る。また、クロック調整信号から「＋１」の信号が出力されてきた場合にも、カウンタ値を一つインクリメントする。これは、シンボルクロックのパルスの発生を早めるためである。一方、クロック調整信号から「−１」の信号が出力されてきた場合には、カウンタ値を維持させる。これは、シンボルクロックのパルスの発生を遅くするためである。

パルス発生器４０５は、Ｎ−１カウンタ４０３が「０」または「Ｎ−１」から「１」になった場合に、パルスを発生する。なお、当該パルス発生器４０５は、０以外のカウンタ値の場合にパルスを発生するものであってもよい。

以上のように構成された本実施形態に係る受信装置１において、以下に、入力信号がＱＰＳＫ方式で変調されたフレームをバーストで受信する場合の動作を説明する。なお、一例として、シンボルクロックは１ＭＨｚであるとする。また、サンプリングクロックは８ＭＨｚであるとする。

図１に示す検波部２は、８ＭＨｚのサンプリングクロックに基づいて動作し、受信信号を検波する。応じて、極性判定部５は、検波信号を取得し、当該検波信号の極性を示す符号ビットを生成する。応じて、クロック再生部３は、サンプリングクロックの周波数で出力されてくる検波信号の符号ビットを取得する。また、データ判定部４は、サンプリングクロックの周波数で出力されてくる検波信号を取得する。

検波信号の符号ビットは、図６に示すゼロクロス検出回路１０１に入力する。ここで、図７に示すシリアル／パラレル変換部２０１は、８ＭＨｚのサンプリングクロックに基づいて動作し、入力する検波信号の符号ビットをパラレルデータに変換する。ゼロクロス検出部２０３は、パラレルデータの隣接サンプル間の排他的論理和を求め、ゼロクロスを検出する。具体的には、ゼロクロス検出部２０３は、隣接サンプル間で符号が異なっていれば、その隣接サンプル間のクロスポイントにおいてゼロクロスが生じたとし、「１」の信号を出力する。一方、ゼロクロス検出部２０３は、隣接サンプル間で符号が同じであれば、その隣接サンプル間のクロスポイントにおいてゼロクロスが生じなかったとし、「０」の信号を出力する。なお、隣接サンプル間の検出ポイントをデータのサンプリング点と区別して、クロスポイントＰｃ（ｎ）（ｎはシンボル内におけるクロスポイントの識別番号で、ｎ∈・・・，−２，−１，０，１，２・・・である。）とする。

次に、ゼロクロス複製部２０５は、ゼロクロス検出部２０３でゼロクロスが発生したと検出されたクロスポイントに隣接するクロスポイントにおいても、ゼロクロスが発生したと仮定する。具体的には、図７に示すように、隣接するゼロクロス検出値の論理和をとり、所定数Ｎｃだけゼロクロスを複製する。図７は、Ｎｃ＝２とする場合の回路構成図である。例えば、クロスポイントＰｃ（−３）でゼロクロスが生じた場合、ゼロクロス複製部２０５は、その両隣のＰｃ（−４）およびＰｃ（−２）にもゼロクロスが発生したとみなして、「１」の信号を出力する。

以上のように、ゼロクロス検出回路１０１は、ゼロクロス検出と、検出結果の複製処理とを、Ｉ軸信号およびＱ軸信号のそれぞれに対して行う。そして、それぞれのクロスポイントにおいて、加算部２０７は、両軸の結果を加算し、ゼロクロス値Ｕ（ｎ）（ｎ∈・・・，−２，−１，０，１，２・・・）を得る。すなわち、Ｕ（ｎ）は、ゼロクロスが両軸で生じなければ０、片方の軸で生じれば１、両軸で生じれば２となる。

次に、スライディング積分部２０９は、１ＭＨｚのシンボルクロックの周期に基づいて動作して、加算部２０７からの出力を累積加算する。具体的には、加算部２０７からは、８ＭＨｚのサンプリングクロックのタイミングで、ゼロクロス値Ｕ（ｎ）が出力される。スライディング積分部２０９は、１ＭＨｚのシンボルクロックに基づいて動作しており、１ＭＨｚの周期で、ゼロクロス値Ｕ（ｎ）を取得する。そして、当該スライディング積分部２０９は、１ＭＨｚのシンボルクロックに基づいて、３シンボル周期分のゼロクロス値Ｕ（ｎ）を加算して、最大値検出部２１０に出力する。なお、以下、３シンボル周期分のゼロクロス値が合計されたものを評価値Ｖ（ｎ）と称す。

最大値検出部２１０は、正ブロック、中心および負ブロックの３つのブロックに分けられている。そして、当該最大値検出部２１０は、各ブロックにおける最大の評価値Ｖ（ｎ）と、当該評価値Ｖ（ｎ）が出力されたクロスポイントＰｃ（ｎ）とを、トーナメント方式により特定し、出力する。以下に、詳しく説明する。

まず、負ブロックでは、クロスポイントＰｃ（−４）の評価値Ｖ（−４）とクロスポイントＰｃ（−３）の評価値Ｖ（−３）とが比較器において比較される。そして、大きい方の評価値と当該評価値のクロスポイントとが、下段の比較器に出力される。また、クロスポイントＰｃ（−２）の評価値Ｖ（−２）とクロスポイントＰｃ（−１）の評価値Ｖ（−１）とが比較において比較される。そして、大きい方の評価値と当該評価値のクロスポイントとが、下段の比較器に出力される。最後に、当該下段の比較器において、出力されてきた２つの評価値が比較される。当該下段の比較器は、大きい方の評価値と、当該評価値のクロスポイントとを、それぞれ最大評価値ＶｍｍａｘおよびクロスポイントＰｍｍａｘとして出力する。

一方、中心では、クロスポイントＰｃ（０）の評価値Ｖ（０）と、クロスポイントＰｃ（０）とがそのまま出力される。

また、正ブロックでは、クロスポイントＰｃ（１）の評価値とクロスポイントＰｃ（２）の評価値とが比較器において比較される。そして、大きい方の評価値と当該評価値のクロスポイントとが、下段の比較器に出力される。また、当該下段の比較器には、クロスポイントＰｃ（３）の評価値が出力されている。そこで、当該下段の比較器は、出力されてくる２つの評価値を比較し、大きいほうの評価値と、当該評価値のクロスポイントとを、それぞれ最大評価値ＶｐｍａｘおよびクロスポイントＰｐｍａｘとして出力する。

次に、制御係数算出部１０３、クロック位相制御部１０５およびシンボルクロック生成部１０７は、ゼロクロス検出回路１０１からの出力に基づいて、シンボルクロックを生成する。以下に、詳しく説明する。

制御係数算出部１０３は、制御係数テーブルによりクロック位相制御部１０５へ出力すべき制御係数Ｆを特定する。ここで、制御係数Ｆは、ゼロクロスが、ゼロクロス検出回路の中心からどれだけずれているのかを示す値であり、シンボルクロックの制御に重要な役割を果たす。なお、本実施形態では、ゼロクロスの位置を示すクロスポイントＰｃ（ｎ）と当該クロスポイントＰｃ（ｎ）に対応する制御係数Ｆ（ｎ）とが関連付けられて制御係数テーブルに格納されている。そこで、以下に、図面を参照しながら、制御係数テーブルの設定方法について述べる。

まず、ゼロクロス検出回路１０１から出力される３つの最大評価値の大小関係は、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の７パターンが存在する。
（Ａ）正ブロックのみが最大である場合
（Ｂ）正ブロックと中心クロスポイントが同じ評価値で最大である場合
（Ｃ）中心クロスポイントのみが最大である場合
（Ｄ）中心クロスポイントと負ブロックが同じ評価値で最大である場合
（Ｅ）負ブロックのみが最大である場合
（Ｆ）正ブロックと負ブロックで同じ評価値で最大である場合
（Ｇ）正ブロックと中心クロスポイントと負ブロックが同じ評価値で最大である場合

ここで、ゼロクロスの摂動の度合いが大きい場合、すなわち、サンプルの前後で大きくゼロクロスが摂動する場合には、分布パターン（Ａ）、（Ｃ），（Ｅ）のように、Ｖｐｍａｘ、Ｖ（０）またはＶｍｍａｘのどれか１つが最大値を取る。一方、ゼロクロスの摂動の度合いが少ない場合、分布パターン（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）、（Ｇ）のように、複数のブロックで評価値が同じになる。そこで、制御係数Ｆを、上記の分布パターンに応じて、以下のように設定すれば、クロックを高速かつ安定に引き込むことができる。

（Ａ）の場合、明らかにゼロクロスが正ブロックに存在すると判断されるので、正値の制御係数を設定する。
（Ｂ）の場合、生成クロックの安定性を考慮して、（Ａ）の場合における半分の正値の制御係数を設定する。
（Ｃ）の場合、明らかにゼロクロスが中心クロスポイントに存在するので、零の制御係数を設定する。
（Ｄ）の場合、生成クロックの安定性を考慮して、（Ａ）の場合における半分の負値の制御係数を設定する。
（Ｅ）の場合、明らかにゼロクロスが負ブロックに存在すると判断されるので、負値の制御係数を設定する。
（Ｆ）の場合、正ブロック、負ブロックのどちらとも判断がつかない。そこで、クロスポイントＰｐｍａｘとクロスポイントＰｃｍａｘとの大きさの大きい方を特定する。特定した方のクロスポイントの制御係数を設定する。
（Ｇ）の場合、生成クロックの安定性を考慮して、零の制御係数を設定する。

上記設定を踏まえて、図１１に、制御係数テーブルの一例を示す。図１１に示す制御係数テーブルは、（Ａ）〜（Ｇ）の７つの場合に応じて、制御係数を設定できるように作成されている。制御係数算出部１０３は、出力されてくるＶ（０）、Ｐｃ（０）、Ｖｐｍａｘ、Ｐｐｍａｘ、ＶｍｍａｘおよびＰｍｍａｘを参照して、３つのブロック内における最大の評価値がいずれのブロックから出力されたものであるかを特定する。次に、制御係数算出部１０３は、評価値の大小関係が上記（Ａ）〜（Ｇ）のいずれのパターンに該当するかを特定する。その後、制御係数算出部１０３は、制御係数テーブルの特定したパターンの部分を参照して、制御係数Ｆを決定する。応じて、クロック位相制御部１０５は、制御係数算出部１０３から出力されてくる制御係数Ｆを取得する。

図９に示すクロック位相制御部１０５は、制御係数Ｆに基づいて、クロック調整信号を生成する。具体的には、図９に示すように、１ＭＨｚのシンボルクロックのタイミングで制御係数Ｆがシンボルごとに累積される。そして、ループフィルタ部３０１の状態変数Ｍがあらかじめ設定した閾値±Ｔｈ（Ｔｈ＞０）に対し、＋Ｔｈより大きくなった場合に、＋１を出力するとともに、ループフィルタ部３０１の状態変数Ｍを零の値にクリアする。一方、状態変数Ｍが−Ｔｈより小さくなった場合に、−１を出力し、ループフィルタ部３０１の状態変数Ｍを零の値にクリアする。また、ループフィルタ部３０１の状態変数ＭがＴｈ〜−Ｔｈの間である場合には、０を出力する。これにより、制御係数の大きな変化に対して、シンボルクロックの位相が急激に変化することを防止している。

応じて、シンボルクロック生成部１０７は、クロック調整信号を取得し、当該クロック調整信号に基づいて、シンボルクロックを生成する。具体的には、高安定パルス発生器４０１は、シンボルクロックの周波数のＮ倍の周波数を持ったサンプリングクロックを生成する。Ｎ−１カウンタ４０３は、高安定パルス発生器４０１から出力されるサンプリングクロックおよびクロック調整信号をカウントし、カウンタ値をパルス発生器４０５に出力する。具体的には、Ｎ−１カウンタ４０３は、０からＮ−１までのサンプリングクロックのパルスが一つ出力される度に、カウンタ値を一つインクリメントする。また、クロック調整信号から「＋１」の信号が出力されてきた場合にも、カウンタ値を一つインクリメントする。一方、クロック調整信号から「−１」の信号が出力されてきた場合には、カウンタ値を維持する。パルス発生器４０５は、Ｎ−１カウンタ４０３から決まった「０」または「Ｎ−１」から「１」になった場合に、パルスを発生する。

以上のように、本実施形態に係るゼロクロス検出回路を含む受信装置によれば、ゼロクロスの摂動の中心を迅速かつ正確に検出することが可能となる。以下に図面を参照しながら詳しく説明する。図１２は、実際のゼロクロスの時間位置の分布の様子を示した図である。

図１９に示す従来の同期装置では、ゼロクロスは、点の概念で捕らえられていた。すなわち、ゼロクロスの分布が作成される場合には、ゼロクロスが発生した時間位置に対応するカウンタ１００８に対してのみゼロクロスが出力されていた。

これに対して、本実施形態に係るゼロクロス検出回路は、ゼロクロスが発生したクロスポイント（すなわち、時間位置）の両隣のクロスポイントにおいてもゼロクロスが発生したと擬制している。すなわち、従来では、点の概念で捕らえていたゼロクロスを、本実施形態では、一定の範囲を占める線の概念で捕らえている。そのため、従来では、ゼロクロスは、別の時刻において隣のクロスポイントで発生したゼロクロスと重なりが生じなかったのに対して、本実施形態では、ゼロクロスは、別の時刻において隣のクロスポイントで発生したゼロクロスと重なりが生じる。

ここで、ゼロクロスの時間位置の分布が一定である場合には、このようなゼロクロスの重なりを認めたことによって、ゼロクロスの分布の最大を検出するのに大きな利益は生じない。しかしながら、受信信号のゼロクロスの時間位置の分布は、図１２に示すように、中心を最大として、所謂ガウス分布に近い分布になる。そのため、上述したようなゼロクロスの重なりを許容した場合には、中心付近において特に重なりが多く発生する。その結果、ゼロクロスの分布の最大値がよりきわだった状態で検出されるようになる。すなわち、少ないサンプルであっても、ゼロクロスの分布の最大を検出することができるようになる。このように、少ないサンプルでも容易にゼロクロスの分布の最大を検出できることは、図７のスライディング積分部２０９の段数を減少させることができる。その結果、受信装置は、ゼロクロスの摂動中心を迅速かつ正確に検出することが可能となる。

また、交番パターンのＰＲ部を先頭に含むフレーム信号を受信する場合、利得が制御されていなくとも、ゼロクロスは、フレームの先頭から発生しているので、Ｉ軸信号およびＱ軸信号の振幅レベルを用いて、シンボルクロックを制御する場合と比べて、より高速にクロック位相を引き込むことができる。

なお、以下に、本実施形態に係るクロック再生回路が適用された受信機について図面を参照しながら説明する。図１３は、当該受信機の構成を示したブロック図である。

図１３に示す受信機は、アンテナ５００、ＲＦ部５０１、直交復調器５０３、Ａ／Ｄ変換器５０５および受信装置１を備える。アンテナ５００は、電波を受信する。ＲＦ部５０１は、アンテナが受信した受信信号の周波数をチャネル周波数帯から中間周波数帯にダウンコンバートする。直交復調器５０３は、中間周波数帯の受信信号を直交検波して、同相成分信号と直交成分信号に分離する。Ａ／Ｄ変換器５０５は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。受信装置１は、図１に示す装置であり、すでに説明したので省略する。受信機がこのような構成をとることにより、受信信号からゼロクロスの摂動の中心を迅速かつ正確に検出することにより、データ判定を正しく行うことができる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係るゼロクロス検出回路について図面を参照しながら説明する。図１４は、第２の実施形態に係るゼロクロス検出回路を含んだクロック再生部の構成を示した図である。

図１４に示すクロック再生部６００は、ゼロクロス検出回路６０１、制御係数算出部６０２、クロック位相制御部１０５およびシンボルクロック生成部１０７を備える。ここで、クロック位相制御部１０５およびシンボルクロック生成部１０７の構成については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

ゼロクロス検出回路６０１は、検波信号の符号に基づいて、図５のようにシンボル周期に対して前後に摂動するゼロクロスの摂動中心を検出する回路であり、図１５に示す構成を有する。ここで、図１５は、ゼロクロス検出回路６０１の詳細な構成を示した図である。

図１５に示すゼロクロス検出回路６０１は、シリアル／パラレル変換部２０１、ゼロクロス検出部２０３、ゼロクロス複製部２０５、加算部２０７、スライディング積分部２０９、ベクトル変換部７００および角度算出部７０１を含む。ここで、シリアル／パラレル変換部２０１、ゼロクロス検出部２０３、ゼロクロス複製部２０５、加算部２０７およびスライディング積分部２０９については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

ベクトル変換部７００および角度算出部７０１は、スライディング積分部２０９から出力される評価値Ｖ（ｎ）に所定のベクトルを掛け算して重み付けを行い、これにより得られたベクトルの総和を用いて、位相中心を求める。具体的には、ベクトル変換部７００は、評価値Ｖ（ｎ）にベクトルＰｖ（ｎ）を掛け算し、得られたベクトル値の総和を求めて、角度算出部７０１に出力する。かかる動作を実現するために、ベクトル変換部７００は、乗算器と加算器とを含む。

乗算器は、クロスポイントＰｃ（ｎ）に対応するベクトルＰｖ（ｎ）を評価値Ｖ（ｎ）に掛け算する。ここで、ベクトルＰｖ（ｎ）について図面を参照しながら詳しく説明する。図１６は、ベクトルＰｖ（ｎ）を示した図である。

図１６に示すように、ベクトルＰｖ（ｎ）は、√５の大きさをもち、クロスポイントＰｃ（０）から正方向にずれるにしたがって、反時計回りに０度から１８０度の間を回転する。また、ベクトルＰｖ（ｎ）は、クロスポイントＰｃ（０）から負方向にずれるにしたがって、時計回りに０度から−１８０度の間を回転する。

乗算器は、ベクトルＰｖ（ｎ）と評価値Ｖ（ｎ）との掛け算により得られたベクトルのｘ座標を図１５の左側の加算器に出力し、ｙ座標を図１５の右側の加算器に出力する。加算器は、乗算器から出力されてくる値を足し算して、角度算出部７０１に出力する。

角度算出部７０１は、加算器から出力されてくるｘ座標およびｙ座標に基づいて、ベクトルの角度を計算する。なお、ベクトルの角度は、ゼロクロスの時間位置に対応する。

制御係数算出部６０２は、係数参照テーブルを格納しており、ベクトル変換部７００から出力される角度に基づいて、制御係数Ｆを決定する。なお、係数参照テーブルは、図１７に示すテーブルであり、角度算出部７０１から出力される角度と、制御係数Ｆ（ｎ）との関係を示したテーブルである。ここで、図１７は、係数参照テーブルの構成の一例を示した図である。なお、Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）およびＦ（４）には、０＜Ｆ（１）＜Ｆ（２）＜Ｆ（３）＜Ｆ（４）の関係が成立する。

以上のように構成されたゼロクロス検出回路６０１を含むクロック再生回路について、以下にその動作について説明する。

まず、ゼロクロス検出回路６０１のシリアル／パラレル変換部２０１、ゼロクロス検出部２０３、ゼロクロス複製部２０５、加算部２０７およびスライディング積分部２０９が行う動作については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

ここで、スライディング積分部２０９から出力されてくる評価値が図１８に示すような評価値であるとして説明を続ける。図１８に示すような評価値が出力されてくると、ベクトル変換部７００の乗算器は、ベクトルＰｖ（ｎ）と評価値Ｖ（ｎ）とを掛け算する。さらに、加算器は、掛け算して得られたベクトルの総和を求める。具体的には、ベクトル変換部７００の出力をＳとすると、Ｓ＝１×Ｐｖ（３）＋１×Ｐｖ（２）＋２×Ｐｖ（１）＋２×Ｐｖ（−３）＝（−２、１）＋（−１、２）＋（２、４）＋（−２、−４）＝（−３、３）となる。

角度算出部７０１の角度算出回路は、ベクトル変換部７００の出力Ｓに基づいて、当該出力Ｓの角度を算出する。なお、ここでは、角度は１３５度である。

制御係数算出部６０２には、出力Ｓの角度が入力してくる。制御係数算出部６０２は、出力されてくる角度に基づいて、制御係数Ｆを特定する。なお、ここでは、角度は、１３５度であるので、制御係数算出部６０２は、−Ｆ（３）を制御係数Ｆとして出力する。この後、クロック位相制御部１０５およびシンボルクロック生成部１０７は、第１の実施形態と同様の動作を行って、クロック再生を行う。

以上のように、本実施形態に係るゼロクロス検出回路を含んだクロック再生回路によれば、ゼロクロスの摂動の中心を迅速かつ正確に検出することが可能となる。

なお、本実施形態では、位相値に対して３６０度を８等分した領域を対応させ、８つの領域に応じた８つの係数から１つの係数を参照したが、位相値の分解能を高くし、より細分化した位相領域で係数を対応させてもよい。

本発明に係るクロック再生回路は、ゼロクロスの摂動の中心を迅速かつ正確に検出することができるという効果を有し、振幅値がゼロになるゼロクロスの出現タイミングが所定の周期に対して前後に変動する受信信号において、当該ゼロクロス点の変動の中心を検出する回路等として有用である。

なお、第１および第２の実施形態において、ゼロクロス複製部２０５が複製するゼロクロスは前後に１つずつ（すなわち、Ｎｃ＝２）であるとしているが、この数はこれに限らない。

本発明の一実施形態に係る受信装置の構成を示した図 本発明の受信装置で受信される受信信号のフレーム構造を示した図 ＰＲ部における検波信号のコンスタレーションパターンを示した図 バーストでフレームを受信した際の、受信機入力における信号レベルを示した図 コサインロールオフフィルタを通過したＱＰＳＫ信号のＩ信号のパターンを示した図 クロック再生部の詳細を示したブロック図 ゼロクロス検出回路の詳細な構成を示した図 制御係数テーブルの構成を示した図 クロック位相制御部の詳細を示したブロック図 シンボルクロック生成部の構成を示したブロック図 制御係数テーブルの構成の一例を示した図 ゼロクロスの時間位置の分布の様子を示した図 受信機の構成を示したブロック図 クロック再生部の詳細な構成を示した図 ゼロクロス検出回路の詳細な構成を示した図 ベクトルＰｖ（ｎ）を示した図 係数参照テーブルの構成を示した図 評価値Ｖの出力の一例を示した図 従来の同期装置の構成を示した図 各カウンタにおけるゼロクロスの分布の例を示した図

符号の説明

１ 受信装置
２ 検波部
３ クロック再生部
４ データ判定部
１０１ ゼロクロス検出回路
１０３ 制御係数算出部
１０５ クロック位相制御部
１０７ シンボルクロック生成部
２０１ シリアル／パラレル変換部
２０３ ゼロクロス検出部
２０５ ゼロクロス複製部
２０７ 加算部
２０９ スライディング積分部
２１０ 最大値検出部
３０１ ループフィルタ部
３０３ 閾値比較器
３０５ 加算器
３０７ シンボル遅延器
４０１ 高安定パルス発生器
４０３ Ｎ−１カウンタ
４０５ パルス発生器
５００ アンテナ
５０１ ＲＦ部
５０３ 直交復調器
５０５ Ａ／Ｄ変換器
６００ クロック再生部
６０１ ゼロクロス検出回路
６０２ 制御係数算出部
７００ ベクトル変換部
７０１ 角度算出部
８００ 係数参照テーブル

Claims (14)

1. 振幅値がゼロになるゼロクロスの出現タイミングが所定の周期に対して前後に変動する受信信号において、当該ゼロクロス点の変動の中心を検出する回路であって、
   所定期間分の前記受信信号を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した所定期間分の受信信号において、前記所定期間内のいずれの時間位置でゼロクロスが発生したのかを検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出したゼロクロスが発生する時間位置の前後においても、ゼロクロスが発生したと擬制するゼロクロス複製手段と、
   前記ゼロクロスが発生した時間位置およびゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を、前記所定の周期で前記ゼロクロス複製手段から複数回取得し、前記所定期間分の受信信号においてゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を生成する積分手段と、
   前記積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態に基づいて、前記所定期間内における前記ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定する特定手段とを備える、ゼロクロス検出回路。
2. 前記取得手段は、前記受信信号を一定の時間間隔を有する離散的な点の状態で取得しており、
   前記ゼロクロス検出手段は、前記取得手段から取得した所定期間の受信信号において、互いに隣接する点において、極性が変化している場合には、当該互いに隣接する点の間の時間位置において、ゼロクロスが発生したことを検出することを特徴とする、請求項１に記載のゼロクロス検出回路。
3. 前記積分手段は、取得した前記ゼロクロスが発生した時間位置および前記ゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を複数回分だけ累積加算して、前記ゼロクロスの分布状態を生成することを特徴とする、請求項２に記載のゼロクロス検出回路。
4. 前記特定手段は、前記積分手段が作成した前記ゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を、前記所定期間の中心部分のブロックと、当該中心部分より前のブロックと、当該中心ブロックの後ろのブロックとに分けて、それぞれのブロックにおける前記ゼロクロスの分布の最大値を求めることにより、前記ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定することを特徴とする、請求項１に記載のゼロクロス検出回路。
5. 前記特定手段は、各ブロックにおいて、前記ゼロクロスの分布の最大値を取る時間位置が二箇所以上発生した場合には、中心部分のブロックに近い方の時間位置において当該ゼロクロスの分布の最大値が発生したと特定することを特徴とする、請求項４に記載のゼロクロス検出回路。
6. 前記取得手段は、受信信号を検波して検波信号を生成する検波手段を含み、
   前記検波信号は、直交成分と同相成分を含んでおり、
   前記取得手段、前記検出手段、前記ゼロクロス複製手段は、直交成分用と同相成分用とがそれぞれ設けられており、
   前記直交成分用の前記ゼロクロス複製手段および前記同相成分用の前記ゼロクロス複製手段のそれぞれからゼロクロスが発生した時間位置およびゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を取得し、それぞれの時間位置を重ね合わせて、前記積分手段に出力する加算手段をさらに備え、
   前記積分手段は、前記加算手段が重ね合わせたゼロクロスが発生する時間位置に基づいて、前記ゼロクロスの変動の中心を特定することを特徴とする、請求項１に記載のゼロクロス検出回路。
7. 前記特定手段は、
   前記積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布に対して、時間位置に応じて角度が変化するベクトルを用いて重み付けして重み付けベクトルを生成する重み付け手段と、
   前記重み付け手段が重み付けした重み付けベクトルのベクトル和を求めるベクトル和計算手段と、
   前記ベクトル和計算手段が求めたベクトル和の位相値を算出する位相算出手段とを含み、
   前記位相算出手段が算出した前記ベクトル和の位相値に基づいて、前記所定期間内における前記ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定することを特徴とする、請求項１に記載のゼロクロス検出回路。
8. 振幅値がゼロになるゼロクロスの出現タイミングが所定の周期に対して前後に変動する受信信号において、当該ゼロクロスの出現タイミングに基づいて、シンボルクロックを再生するクロック再生回路であって、
   所定期間分の前記受信信号を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した所定期間分の受信信号において、前記所定期間内のいずれの時間位置でゼロクロスが発生したのかを検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出したゼロクロスが発生する時間位置の前後においても、ゼロクロスが発生したと擬制するゼロクロス複製手段と、
   前記ゼロクロスが発生した時間位置および前記ゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を、前記所定の周期で前記ゼロクロス複製手段から複数回取得し、前記所定期間分の受信信号においてゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を生成する積分手段と、
   前記積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態に基づいて、前記所定期間内における前記ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定する特定手段と、
   前記特定手段が特定した前記所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置に基づいて、前記所定の周期を持ったシンボルクロックを再生するクロック再生手段とを備える、クロック再生回路。
9. 前記特定手段は、前記積分手段が作成した前記ゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を、前記所定期間の中心部分の第１のブロックと、当該中心部分より前の第２のブロックと、当該中心ブロックの後ろの第３のブロックとに分けて、それぞれのブロックにおける前記ゼロクロスの分布の最大値を求めることにより、前記ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定することを特徴とする、請求項８に記載のクロック再生回路。
10. 前記特定手段は、
    各ブロックにおける前記ゼロクロスの分布の最大値を比較し、全ブロックにおける前記ゼロクロスの分布の最大値を決定する最大値決定手段と、
    前記最大値決定手段が決定した前記ゼロクロスの分布の最大値の時間位置と、前記所定期間の中心位置とのずれに基づいて、当該ずれの大きさに応じた大きさを持つ制御係数を生成する制御係数生成手段とを備え、
    前記クロック再生手段は、前記制御係数生成手段が生成した制御係数の大きさに基づいて、前記シンボルクロックのクロック位相の発生タイミングを調節することを特徴とする、請求項９に記載のクロック再生回路。
11. 前記制御係数生成手段が生成する制御係数は、前記最大値決定手段が決定した前記ゼロクロスの分布の最大値の時間位置が前記所定期間の中心位置に対して時間的に遅れている場合には、負の値であり、前記最大値決定手段が決定した前記ゼロクロスの分布の最大値の時間位置が前記所定期間の中心位置に対して時間的に進んでいる場合には、正の値であり、前記最大値決定手段が決定した前記ゼロクロス分布の最大値の時間位置と前記所定期間の中心位置とのずれの大きさが大きくなれば、絶対値が段階的に大きくなり、
    前記クロック再生手段は、
    常時、前記所定周波数のシンボルクロックを生成しており、
    前記制御係数生成手段から出力される制御係数を累積し、当該制御係数の累積値が所定値よりも大きくなった場合には、前記クロック再生手段がパルスを生成するタイミングを常時よりも遅らせ、当該制御係数の累積値が所定値よりも小さくなった場合には、前記クロック再生手段のパルスを生成するタイミングを、現時点よりも進めるクロック再生制御手段を含む、請求項１０に記載のクロック再生回路。
12. 前記制御係数生成手段は、第２のブロックにおける前記ゼロクロス分布の最大値が最大である場合と、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合と、第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値が最大である場合と、第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合と、第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値が最大である場合と、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合と、第２のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第１のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値と第３のブロックにおけるゼロクロス分布の最大値とが同じ値で最大である場合との、７つのパターンに分類して、制御係数を決定することを特徴とする、請求項１０に記載のクロック再生回路。
13. 前記特定手段は、
    前記積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布に対して、時間位置に応じて角度が変化するベクトルを用いて重み付けして重み付けベクトルを生成する重み付け手段と、
    前記重み付け手段が重み付けした重み付けベクトルのベクトル和を求めるベクトル和計算手段と、
    前記ベクトル和計算手段が求めたベクトル和の位相値を算出する位相算出手段と、
    位相値と当該位相値に対応する制御係数とを記憶しており、前記位相算出手段が算出した位相値に対応する制御係数を特定する制御係数生成手段とを含み、
    前記クロック再生手段は、前記制御係数生成手段が特定した制御係数の大きさに基づいて、前記シンボルクロックのクロック位相の発生タイミングを調節することを特徴とする、請求項８に記載のクロック再生回路。
14. 振幅値がゼロになるゼロクロスの出現タイミングが所定の周期に対して前後に変動する信号を受信信号として受信する受信手段と、
    所定期間分の前記受信信号を前記受信手段から取得する取得手段と、
    前記取得手段が取得した所定期間分の受信信号において、前記所定期間内のいずれの時間位置でゼロクロスが発生したのかを検出する検出手段と、
    前記検出手段が検出したゼロクロスが発生する時間位置の前後においても、ゼロクロスが発生したと擬制するゼロクロス複製手段と、
    前記ゼロクロスが発生した時間位置および前記ゼロクロスが発生したと擬制した時間位置を、前記所定の周期で前記ゼロクロス複製手段から複数回取得し、前記所定期間分の受信信号においてゼロクロスが発生する時間位置の分布状態を生成する積分手段と、
    前記積分手段が生成したゼロクロスが発生する時間位置の分布状態に基づいて、前記所定期間内における前記ゼロクロスの変動の中心の時間位置を特定する特定手段と、
    前記特定手段が特定した前記所定期間内におけるゼロクロスの変動の中心の時間位置に基づいて、前記所定の周期を持ったシンボルクロックを再生するクロック再生手段と、
    前記クロック再生手段が再生したシンボルクロックに基づいて、前記受信信号に含まれるデータ判定を行うデータ判定手段とを備える、受信装置。

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