JP2008124709A - 信号再生回路、受信装置、及び測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数引込範囲が広く、且つ信号に印加されるジッタが小さい信号再生回路を提供する。
【解決手段】入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号に基づいて、第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、第１検出信号と、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号とに基づいて、第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部とを備える信号再生回路を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号再生装置、受信装置、及び測定装置に関する。特に本発明は、入力信号の搬送波を再生する信号再生装置に関する。

直交振幅変調（ＱＡＭ）等の方式により変調された入力信号の搬送波を再生する回路として、ＰＬＬを用いた回路が考えられる。例えば、ミキサ、位相誤差検出器、ループフィルタ、及び電圧制御発振器を有する回路が考えられる。ミキサは、与えられる発振信号と入力信号とを乗算することにより、入力信号の位相を回転させる。また、位相誤差検出器は、所定の位相に対する、ミキサの出力信号の位相誤差を検出する。

ループフィルタは、位相誤差検出器が出力する検出信号の所定の周波数成分を通過させ、電圧制御発振器に供給する。電圧制御発振器は、ループフィルタから与えられる信号に応じた周波数の発振信号を出力することにより、ミキサにおける位相回転量を制御する。このような構成により、発振信号と入力信号とが同期するので、発振信号から入力信号の搬送波が抽出される。関連する特許文献等は、現在認識していないので、その記載を省略する。

当該ＰＬＬ回路内で生成する信号のジッタ量、及び当該ＰＬＬ回路の周波数引込範囲は、ループフィルタの定数により定まるループ帯域に依存する。ここで、周波数引込範囲とは、ＰＬＬ回路において、発振信号と同期させることができる入力信号の周波数範囲であってよい。

例えば、ループ帯域を狭くした場合、電圧制御発振器に与えられる制御信号の高周波成分が除去されるので、発振信号等におけるジッタ量は低減するが、入力信号に対する発振信号の追従性が悪くなり、周波数引込範囲が縮小する。また、ループ帯域を広くした場合、周波数引込範囲は拡大するが、発振信号等におけるジッタ量も増大してしまう。

このため、本発明の一つの側面においては、上記の課題を解決する信号再生回路、受信装置、及び測定装置を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号に基づいて、第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、第１検出信号と、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号とに基づいて、第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部とを備える信号再生回路を提供する。

本発明の第２の形態においては、入力信号を受信する受信装置であって、入力信号を検波する検波部と、検波部が検波した入力信号の搬送波を再生する信号再生回路とを備え、信号再生回路は、入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号に基づいて、第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、第１検出信号と、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号とに基づいて、第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部とを有する受信装置を提供する。

本発明の第３の形態においては、入力信号のビット誤り率を測定する測定装置であって、入力信号の搬送波を再生する信号再生回路と、信号再生回路が出力する信号に基づいてビット誤り率を測定する測定部とを備え、信号再生回路は、入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号に基づいて、第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、第１検出信号と、第２ループフィルタが通過させた第２検出信号とに基づいて、第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部とを有する測定装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明の一つの側面を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一つの実施形態に係る信号再生回路１００の構成の一例を示す図である。信号再生回路１００は、入力信号の搬送波を再生する回路であって、第１ループ回路１０、第２ループ回路５０、及びローパスフィルタ３０を有する。ここで、入力信号は、例えば直交振幅変調等の方式で変調された信号であってよい。

第１ループ回路１０及び第２ループ回路５０は、例えば入力信号とローカルの発振信号とを乗算したベースバンド信号を生成して、ベースバンド信号の位相が予め定められた位相となるように発振信号の周波数を制御する。この場合、当該発振信号が入力信号の搬送波を再生した信号となる。

また、第１ループ回路１０における周波数引込範囲は、第２ループ回路５０における周波数引込範囲より小さい。例えば第１ループ回路１０における周波数引込範囲は、許容されるジッタ量に応じて定められよく、第２ループ回路５０における周波数引込範囲は、発振信号をロックするのに十分な周波数引込範囲に設定されてよい。そして、第２ループ回路５０の第２ループフィルタ６０の出力を、第１ループ回路１０の第１ループフィルタ２０の出力に加算することにより、第１ループ回路１０は、比較的に広範囲の第２周波数引込範囲で搬送波を再生でき、且つ比較的に狭範囲の第１周波数引込範囲によりジッタ量を小さくすることができる。

本例における第１ループ回路１０は、第１位相調整部１２、第１位相誤差検出部１４、第１ループフィルタ２０、検出信号加算部１６、及び第１制御部１８を有する。第１位相調整部１２は、与えられる発振信号に応じて入力信号の位相を調整した第１位相調整信号を出力する。また、第１位相調整部１２は、第１位相調整信号を、ベースバンド信号として外部に出力してよい。第１位相調整部１２は、例えば入力信号の位相を、与えられる発振信号に応じて回転させてよい。また、第１位相調整部１２は、入力信号と発振信号とを乗算して出力するミキサであってよい。

第１位相誤差検出部１４は、第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する。第１位相誤差検出部１４は、第１調整信号のＩ成分及びＱ成分に基づいて、第１調整信号の位相を検出してよい。また、入力信号がＱＡＭ方式で変調された信号である場合、当該入力信号は、各シンボル値に応じた所定の位相を有する。第１位相誤差検出部１４は、入力信号が取るべき位相の情報が予め与えられてよい。

当該位相の情報は、入力信号のシンボルパターンに応じて、入力信号のシンボル周期毎に異なる値を用いてもよい。また、第１位相誤差検出部１４は、予め定められた位相のうち入力信号の位相に最も近い位相と、入力信号の位相との誤差を検出してもよい。第１位相誤差検出部１４は、検出した位相誤差量に応じたレベルの第１検出信号を出力してよい。

第１ループフィルタ２０は、第１位相誤差検出部１４が出力する第１検出信号を通過させる。このとき、第１ループフィルタ２０は、予め定められたゲインで第１検出信号を通過させてよい。第１ループフィルタ２０のゲインは、第１周波数引込範囲により定まる第１ループ回路１０のループ帯域に応じて定められてよい。上述したように、第１周波数引込範囲が、許容されるジッタ量に応じて定められる場合、第１ループフィルタ２０のゲインは、当該ジッタ量に応じて定められてよい。また、第１ループフィルタ２０のゲインは、第２ループ回路５０の第２ループフィルタ６０のゲインより小さくてよい。

第１制御部１８は、第１検出信号に基づいて、第１位相調整部１２における位相調整量を制御する。例えば第１制御部１８は、第１検出信号に応じた周波数の発振信号を、第１位相調整部１２に供給してよい。本例において第１制御部１８は、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）であってよい。また第１制御部１８は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）であってもよい。

このような構成により、第１ループ回路１０は、ジッタの少ない搬送波及びベースバンド信号を生成することができる。但し、第１ループ回路１０における周波数引込範囲は比較的に小さいので、第２ループ回路５０が、周波数引込範囲を補償する。

第２ループ回路５０は、第２位相調整部５２、第２位相誤差検出部５４、第２ループフィルタ６０、及び第２制御部５８を有する。第２位相調整部５２は、第１位相調整部１２に対して並列に設けられ、分岐して与えられる入力信号の位相を、与えられる発振信号に応じて調整した第２位相調整信号を出力する。第２位相調整部５２は、第１位相調整部１２と同一の特性及び構成を有してよい。

第２位相誤差検出部５４は、第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する。第２位相誤差検出部５４は、第１位相誤差検出部１４と同一の特性及び構成を有してよい。

第２ループフィルタ６０は、第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、第２検出信号の周波数成分を通過させる。第２ループフィルタ６０は、第１ループフィルタ２０より広帯域の通過帯域を有してよい。また、第２ループ回路５０のループ帯域は、第１ループ回路１０のループ帯域より広帯域であってよい。

第２制御部５８は、第２検出信号に基づいて、第２位相調整部５２における位相調整量を制御する。第２制御部５８は、第１制御部１８と同一の特性及び構成を有してよい。このような構成により、第２ループ回路５０は、比較的に広範囲の周波数引込範囲で、入力信号の搬送波を再生する。

そして、第２ループフィルタ６０が通過させた第２検出信号を、ローパスフィルタ３０を介して、第１ループ回路１０に供給する。第１制御部１８が、第１ループフィルタ２０が通過させた第１検出信号と、第２ループフィルタ６０が通過させた第２検出信号とに基づいて、第１位相調整部１２における位相調整量を制御することにより、第１ループ回路１０は、広い周波数引込範囲で搬送波を再生することができ、且つ低ジッタの搬送波及びベースバンド信号を生成することができる。

本例においては、検出信号加算部１６が、第１ループフィルタ２０が通過させた第１検出信号と、第２ループフィルタ６０が通過させた第２検出信号とを加算して、第１制御部１８に供給する。また、ローパスフィルタ３０は、第２ループフィルタ６０が通過させた第２検出信号の予め定められたカットオフ周波数より小さい周波数成分を通過させ、ジッタ成分を除去する。例えばローパスフィルタ３０は、第２ループフィルタ６０が通過させた第２検出信号の各データ値に対して、前後における所定の数のデータ値の加重平均を求めることにより、ジッタ成分を除去してよい。

図２は、第１ループフィルタ２０及び第２ループフィルタ６０の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、第１ループフィルタ２０の構成の一例を示す図であり、図２（ｂ）は、第２ループフィルタ６０の構成の一例を示す図である。

図２（ａ）に示すように、第１ループフィルタ２０は、第３アンプ２２を有する。第３アンプ２２は、第１検出信号を受け取り、予め定められたゲインで増幅又は減衰して出力する。図２（ａ）に示すように、第１ループフィルタ２０が設けられる第１ループ回路１０は、１次ＰＬＬであってよい。

図２（ｂ）に示すように、第２ループフィルタ６０は、第１アンプ６４、第２アンプ６２、加算部６６、及び積分器６８を有する。第１アンプ６４及び第２アンプ６２は、第２周波数引込範囲に応じたゲインを有する。例えば、第２周波数引込範囲を拡大する場合、当該ゲインを増大させてよい。また、第３アンプ２２のゲインは、第２アンプ６２のゲインより小さい。

第１アンプ６４及び第２アンプ６２は、第２検出信号が分岐して与えられ、所定のゲインで増幅又は減衰して出力する。積分器６８は、第１アンプ６４が出力する信号を積分して、ローパスフィルタ３０を介して第１制御部１８に供給する。

積分器６８は、加算素子７０及び遅延素子７２を有する。加算素子７０は、第１アンプ６４が出力する信号と、遅延素子７２が出力する信号とを加算する。遅延素子７２は、加算素子７０が出力する信号を所定の遅延量で遅延させ、加算素子７０に供給する。このような構成により、第１アンプ６４が出力する信号を積分する。

加算部６６は、第２アンプ６２が出力する信号と、積分器６８が出力する信号とを加算して、第２制御部５８に供給する。図２（ｂ）に示すように、第２ループ回路５０は、２次ＰＬＬであってよい。

図３は、本発明の一つの実施形態に係る測定装置２００の構成の一例を示す図である。測定装置２００は、入力信号のビット誤り率を測定する装置であって、受信装置３００及び測定部１３０を備える。

受信装置３００は、例えばＱＡＭ方式で変調された入力信号を受信する。受信装置３００は、検波部１１０、タイミング再生部１２０、及び信号再生回路１００を有する。また、受信装置３００は、入力信号をデジタル信号に変換して検波部１１０に入力するアナログデジタルコンバータを有してよい。検波部１１０は、入力信号を検波する。例えば検波部１１０は、入力信号を分岐して受け取るミキサ１１２及びミキサ１１４を有する。ミキサ１１２及びミキサ１１４は、位相が９０度異なる所定の周波数の信号を、入力信号に乗算する。これにより、入力信号のＩ成分及びＱ成分を出力する。

タイミング再生部１２０は、アナログデジタルコンバータにおけるサンプリングタイミング誤差等により生じる、デジタルの入力信号のタイミング誤差を補償する。タイミング再生部１２０は、タイミング誤差検出部１２６、補間部１２２、及び補間部１２４を有する。

タイミング誤差検出部１２６は、入力信号のＩ成分及びＱ成分に基づいて、入力信号のタイミングを求める。また、タイミング誤差検出部１２６は、入力信号のタイミングと、予め定められたタイミングとの誤差を求める。

補間部１２２及び補間部１２４は、入力信号のそれぞれのデジタル値を、タイミング誤差検出部１２６が求めたタイミング誤差に基づいて補償する。例えば補間部１２２及び補間部１２４は、タイミングが隣接する二つのデジタル値の間を線形補間することにより、予め定められたタイミングにおけるデジタル値を求めてよい。

信号再生回路１００は、入力信号の搬送波を再生して、当該搬送波と入力信号とを乗算したベースバンド信号を出力する。信号再生回路１００は、図１及び図２において説明した信号再生回路１００と同一であってよい。

測定部１３０は、信号再生回路１００が出力するベースバンド信号に基づいて、入力信号のビット誤り率を測定する。例えば測定部１３０は、ベースバンド信号のそれぞれのシンボル値と、予め設定される期待値とを比較して、ビット誤り率を求めてよい。

本例における受信装置３００によれば、信号再生回路１００における周波数引込範囲が大きく、且つ信号再生回路１００が生成する信号のジッタが小さいので、入力信号を精度よく受信することができる。また、測定装置２００によれば、入力信号のビット誤り率を精度よく測定することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の一つの実施形態に係る信号再生回路１００の構成の一例を示す図である。 第１ループフィルタ２０及び第２ループフィルタ６０の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、第１ループフィルタ２０の構成の一例を示す図であり、図２（ｂ）は、第２ループフィルタ６０の構成の一例を示す図である。 本発明の一つの実施形態に係る測定装置２００の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０・・・第１ループ回路、１２・・・第１位相調整部、１４・・・第１位相誤差検出部、１６・・・検出信号加算部、１８・・・第１制御部、２０・・・第１ループフィルタ、２２・・・第３アンプ、３０・・・ローパスフィルタ、５０・・・第２ループ回路、５２・・・第２位相調整部、５４・・・第２位相誤差検出部、５８・・・第２制御部、６０・・・第２ループフィルタ、６２・・・第２アンプ、６４・・・第１アンプ、６６・・・加算部、６８・・・積分器、７０・・・加算素子、７２・・・遅延素子、１００・・・信号再生回路、１１０・・・検波部、１１２、１１４・・・ミキサ、１２０・・・タイミング再生部、１２２、１２４・・・補間部、１２６・・・タイミング誤差検出部、１３０・・・測定部、２００・・・測定装置、３００・・・受信装置

Claims (9)

1. 入力信号の搬送波を再生する信号再生回路であって、
   前記入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、
   前記第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、
   前記入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、
   前記第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、
   予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、前記第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、
   前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号に基づいて、前記第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、
   前記第１検出信号と、前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号とに基づいて、前記第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部と
   を備える信号再生回路。
2. 前記第１位相調整部、前記第１位相誤差検出部、及び前記第１制御部を有する第１ループ回路の第１周波数引込範囲は、前記第２位相調整部、前記第２位相誤差検出部、前記第２ループフィルタ、及び前記第２制御部を有する第２ループ回路の第２周波数引込範囲より小さい請求項１に記載の信号再生回路。
3. 前記第１位相誤差検出部が出力する前記第１検出信号を、前記第２ループフィルタより小さいゲインで通過させる第１ループフィルタを更に備え、
   前記第１制御部は、前記第１ループフィルタが通過させた前記第１検出信号と、前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号とに基づいて、前記第１位相調整部における位相調整量を制御する
   請求項２に記載の信号再生回路。
4. 前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号の、予め定められたカットオフ周波数より小さい周波数成分を通過させ、前記第１制御部に供給するローパスフィルタを更に備える請求項１に記載の信号再生回路。
5. 前記第２ループフィルタは、
   前記第２周波数引込範囲に応じたゲインを有し、前記第２検出信号が入力される第１アンプと、
   前記第１アンプが出力する信号を積分し、前記第１制御部に供給する積分器と、
   前記第２周波数引込範囲に応じたゲインを有し、前記第２検出信号が入力される第２アンプと、
   前記第２アンプが出力する信号と、前記積分器が出力する信号とを加算し、前記第２制御部に供給する加算部と
   を有する請求項２に記載の信号再生回路。
6. 前記第１ループフィルタは、前記第２アンプよりゲインが小さく、前記第１検出信号が入力される第３アンプを有する請求項５に記載の信号再生回路。
7. 前記第１ループ回路は、１次ＰＬＬであり、
   前記第２ループ回路は、２次ＰＬＬである
   請求項６に記載の信号再生回路。
8. 入力信号を受信する受信装置であって、
   前記入力信号を検波する検波部と、
   前記検波部が検波した前記入力信号の搬送波を再生する信号再生回路と
   を備え、
   前記信号再生回路は、
   前記入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、
   前記第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、
   前記入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、
   前記第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、
   予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、前記第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、
   前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号に基づいて、前記第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、
   前記第１検出信号と、前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号とに基づいて、前記第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部と
   を有する受信装置。
9. 入力信号のビット誤り率を測定する測定装置であって、
   前記入力信号の搬送波を再生する信号再生回路と、
   前記信号再生回路が出力する信号に基づいて前記ビット誤り率を測定する測定部と
   を備え、
   前記信号再生回路は、
   前記入力信号の位相を調整した第１調整信号を出力する第１位相調整部と、
   前記第１調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第１検出信号を出力する第１位相誤差検出部と、
   前記入力信号の位相を調整した第２調整信号を出力する第２位相調整部と、
   前記第２調整信号の位相と、予め定められた位相との誤差に応じた第２検出信号を出力する第２位相誤差検出部と、
   予め定められた第２周波数引込範囲に応じた周波数帯域における、前記第２検出信号の周波数成分を通過させる第２ループフィルタと、
   前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号に基づいて、前記第２位相調整部における位相調整量を制御する第２制御部と、
   前記第１検出信号と、前記第２ループフィルタが通過させた前記第２検出信号とに基づいて、前記第１位相調整部における位相調整量を制御する第１制御部と
   を有する測定装置。

Images