JP2932861B2 - 位相同期検出回路 - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
- H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
- H04L27/227—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation
- H04L27/2275—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses the received modulated signals
- H04L27/2277—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses the received modulated signals using remodulation
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
- H03L7/095—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using a lock detector
-
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- H03L7/107—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth
- H03L7/1075—Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth by changing characteristics of the loop filter, e.g. changing the gain, changing the bandwidth
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相同期検出回路に関
し、特に移動体衛星通信におけるPSK変調信号を受信
して搬送波信号を検出する際に使用される位相同期検出
回路に関する。
し、特に移動体衛星通信におけるPSK変調信号を受信
して搬送波信号を検出する際に使用される位相同期検出
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に移動体衛星通信では、衛星上の局
部発振器のドリフト、AFCの残留等により搬送波周波
数に偏差が生じ、特に小型化と低価格をめざした衛星地
球局では、安定度の低い発振器を使用する場合があり、
搬送波周波数の偏差が大きくなる場合がある。受信側で
は、このような周波数偏差が存在しても早期の位相同期
が図れるように各種の対策が施されている。例えば、搬
送波再生に広く利用されている位相同期ループ(PL
L)回路では、基準搬送を出力する電圧制御発振器(V
CO)を搬送波が捕そくされるまで掃引し、搬送波周波
数偏差があっても搬送波位相同期が可能であるように構
成されている。
部発振器のドリフト、AFCの残留等により搬送波周波
数に偏差が生じ、特に小型化と低価格をめざした衛星地
球局では、安定度の低い発振器を使用する場合があり、
搬送波周波数の偏差が大きくなる場合がある。受信側で
は、このような周波数偏差が存在しても早期の位相同期
が図れるように各種の対策が施されている。例えば、搬
送波再生に広く利用されている位相同期ループ(PL
L)回路では、基準搬送を出力する電圧制御発振器(V
CO)を搬送波が捕そくされるまで掃引し、搬送波周波
数偏差があっても搬送波位相同期が可能であるように構
成されている。
【0003】従来、この種の位相同期検出回路は搬送波
周波数の偏差及び所要の位相同期時間の条件を考慮して
周波数引き込み範囲を広くし、また、位相同期時間を短
くなるようにループの帯域幅を広くしてある。一方、位
相同期が確立された後は、雑音に対し位相同期の保持を
有利にするために、ループの帯域幅を狭くするようにル
ーブ帯域の切り換えを行っている。さらに、移動体衛星
通信では伝送路上の建物やその他の遮へい物によって引
き起こされる受信信号のシャドーイングのために誤差検
出を起すことがあるので、このシャドーイングに備える
手段も必要である。以上のような従来の位相同期回路は
図6に示すように、乗算器22、位相検波器23、ルー
プ・フィルタ24およびVCO21で形成されるPLL
によって復調されたデータを用いて、外部回路で同期確
立を行う。同期確立の検出はユニーク・ワード(UW)
検出回路27とフレーム同期回路28を利用した方法が
ある。また、誤り訂正符号技術を利用した方法もある。
このようにして同期確立の検出された結果に基づき非同
期の場合には周波数掃引回路25とスイッチ29を動作
させてループ帯域の切り換を行うとともに周波数掃引信
号を加算器26を介してVCO21に印加して、搬送波
信号を掃引していた。
周波数の偏差及び所要の位相同期時間の条件を考慮して
周波数引き込み範囲を広くし、また、位相同期時間を短
くなるようにループの帯域幅を広くしてある。一方、位
相同期が確立された後は、雑音に対し位相同期の保持を
有利にするために、ループの帯域幅を狭くするようにル
ーブ帯域の切り換えを行っている。さらに、移動体衛星
通信では伝送路上の建物やその他の遮へい物によって引
き起こされる受信信号のシャドーイングのために誤差検
出を起すことがあるので、このシャドーイングに備える
手段も必要である。以上のような従来の位相同期回路は
図6に示すように、乗算器22、位相検波器23、ルー
プ・フィルタ24およびVCO21で形成されるPLL
によって復調されたデータを用いて、外部回路で同期確
立を行う。同期確立の検出はユニーク・ワード(UW)
検出回路27とフレーム同期回路28を利用した方法が
ある。また、誤り訂正符号技術を利用した方法もある。
このようにして同期確立の検出された結果に基づき非同
期の場合には周波数掃引回路25とスイッチ29を動作
させてループ帯域の切り換を行うとともに周波数掃引信
号を加算器26を介してVCO21に印加して、搬送波
信号を掃引していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の位相同
期検出回路は、ユニーク・ワードの検出を利用して同期
検出を行っているので、複雑な外部回路となる欠点があ
る。また、移動衛星通信のようにシャドーイングによっ
て起こるバースト状の誤りを拡散する目的で送信側は、
UWを含むデータを長いフレーム単位でインターリーブ
して送信する。なお、インタリーブするフレーム長はシ
ャドウイング時間、受信電力変動周期等から決められ
る。受信側ではフレーム内のインタリーブされたUWを
検出して同期検出を行う。したがって、フレームを長く
する分だけ同期確立に時間を要するという欠点がある。
一方、誤り訂正符号技術を利用した場合には、伝送情報
の冗長度が増えるために、同じく同期確立に時間がかか
る欠点もある。
期検出回路は、ユニーク・ワードの検出を利用して同期
検出を行っているので、複雑な外部回路となる欠点があ
る。また、移動衛星通信のようにシャドーイングによっ
て起こるバースト状の誤りを拡散する目的で送信側は、
UWを含むデータを長いフレーム単位でインターリーブ
して送信する。なお、インタリーブするフレーム長はシ
ャドウイング時間、受信電力変動周期等から決められ
る。受信側ではフレーム内のインタリーブされたUWを
検出して同期検出を行う。したがって、フレームを長く
する分だけ同期確立に時間を要するという欠点がある。
一方、誤り訂正符号技術を利用した場合には、伝送情報
の冗長度が増えるために、同じく同期確立に時間がかか
る欠点もある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の位相同期検出回
路は、受信されるPSK変調信号を復調する復調器と、
この復調器に供給される基準搬送波信号を出力する電圧
制御発振器と、前記復調器が出力する復調信号から位相
差を検出しその位相差に応じた信号を出力する位相検波
器と、この位相検波器の出力をフィルタリングするルー
プフィルタと、このループフィルタの出力を前記電圧制
御発振器に帰還して位相同期ループを形成し、この位相
同期ループの同期を判定する位相同期検出回路におい
て、前記PSK変調信号を遅延させる遅延回路と、前記
復調器の出力である復調信号と前記基準搬送波信号とを
乗算する作用(逆変調という)を行う第1の乗算回路
と、この第1の乗算回路の出力と前記遅延回路によって
遅延調整された出力信号とを乗算する第2の乗算回路
と、第2の乗算回路の出力をフィルタリングして、前記
ループフィルタの出力よりも信号電力対雑音電力比を改
善するフィルタ回路と、このフィルタ回路の出力をあら
かじめ定められた同期、非同期を判定するスレシュホル
ドレベルと比較して判断する判定回路とを備えている。
路は、受信されるPSK変調信号を復調する復調器と、
この復調器に供給される基準搬送波信号を出力する電圧
制御発振器と、前記復調器が出力する復調信号から位相
差を検出しその位相差に応じた信号を出力する位相検波
器と、この位相検波器の出力をフィルタリングするルー
プフィルタと、このループフィルタの出力を前記電圧制
御発振器に帰還して位相同期ループを形成し、この位相
同期ループの同期を判定する位相同期検出回路におい
て、前記PSK変調信号を遅延させる遅延回路と、前記
復調器の出力である復調信号と前記基準搬送波信号とを
乗算する作用(逆変調という)を行う第1の乗算回路
と、この第1の乗算回路の出力と前記遅延回路によって
遅延調整された出力信号とを乗算する第2の乗算回路
と、第2の乗算回路の出力をフィルタリングして、前記
ループフィルタの出力よりも信号電力対雑音電力比を改
善するフィルタ回路と、このフィルタ回路の出力をあら
かじめ定められた同期、非同期を判定するスレシュホル
ドレベルと比較して判断する判定回路とを備えている。
【0006】
【実施例】本発明について図面を参照し説明する。図1
は本発明の一実施例のブロック図、図2は復調器2の回
路図である。図1の実施例は、基準搬送波信号を出力す
る電圧制御発振器(VOC)1と、デジタル変調された
2相PSK信号を復調する復調器2と、復調信号から入
力信号とVCOの出力との位相差を比較し、その差に応
じた信号を出力する位相検波器3と、位相検波器3の出
力力はフィルタリングするループフィルタ4とで位相同
期ループを形成する。また、入力信号を遅延させる遅延
回路5と、復調信号と基準搬送波を乗算する乗算回路6
と、乗算回路6の出力と遅延回路5によって遅延させた
信号を乗算する乗算回路7と、乗算回路7の出力をフィ
ルタリングするフィルタ回路8と、フィルタ回路8の出
力を設定したスレッシュホルドと比較して搬送波の位相
が同期したか否かを判断する判定回路9とから成る搬送
波位相同期検出部から構成される。
は本発明の一実施例のブロック図、図2は復調器2の回
路図である。図1の実施例は、基準搬送波信号を出力す
る電圧制御発振器(VOC)1と、デジタル変調された
2相PSK信号を復調する復調器2と、復調信号から入
力信号とVCOの出力との位相差を比較し、その差に応
じた信号を出力する位相検波器3と、位相検波器3の出
力力はフィルタリングするループフィルタ4とで位相同
期ループを形成する。また、入力信号を遅延させる遅延
回路5と、復調信号と基準搬送波を乗算する乗算回路6
と、乗算回路6の出力と遅延回路5によって遅延させた
信号を乗算する乗算回路7と、乗算回路7の出力をフィ
ルタリングするフィルタ回路8と、フィルタ回路8の出
力を設定したスレッシュホルドと比較して搬送波の位相
が同期したか否かを判断する判定回路9とから成る搬送
波位相同期検出部から構成される。
【0007】次に本実施例の動作を説明する。入力され
る2相PSK信号は帯域制限された後に復調器2に入力
され、図2に示すように、VCO1から出力される基準
搬送波で直交検波される。この直交検波により得られた
直交復調信号は位相検波器3へ出力される。位相検波器
3では、入力信号とVCO1が出力さる基準搬送波の位
相値に対応した誤差信号を出力する。誤差信号はループ
・フィルタで高周波成分が除去されてVCO1に加えら
れる。この位相同期ループによってVCOの基準搬送波
信号は、入力信号との位相誤差が縮小する方向に制御さ
れ、2相PSK信号が正しく復調される。
る2相PSK信号は帯域制限された後に復調器2に入力
され、図2に示すように、VCO1から出力される基準
搬送波で直交検波される。この直交検波により得られた
直交復調信号は位相検波器3へ出力される。位相検波器
3では、入力信号とVCO1が出力さる基準搬送波の位
相値に対応した誤差信号を出力する。誤差信号はループ
・フィルタで高周波成分が除去されてVCO1に加えら
れる。この位相同期ループによってVCOの基準搬送波
信号は、入力信号との位相誤差が縮小する方向に制御さ
れ、2相PSK信号が正しく復調される。
【0008】この復調過程を式により説明する。今、時
間tにおけるPSK信号であるs(t)は(1)式で表
される。
間tにおけるPSK信号であるs(t)は(1)式で表
される。
【0009】
【0010】ここで、A(t)は送信データ符号±d、
ωcは入力信号の搬送波周波数、θi(t)は入力搬送
波信号の位相である。VCO1の基準搬送波信号r
(t)は(2)式で表される。
ωcは入力信号の搬送波周波数、θi(t)は入力搬送
波信号の位相である。VCO1の基準搬送波信号r
(t)は(2)式で表される。
【0011】
【0012】ここで、θo(t)は基準搬送波の位相で
ある。復調器2は、入力信号S(t)と基準搬送波信号
r(t)を複素乗算により検波すると、(3)式のよう
になる。
ある。復調器2は、入力信号S(t)と基準搬送波信号
r(t)を複素乗算により検波すると、(3)式のよう
になる。
【0013】
【0014】ここで、θe(t)はθi(t)−θo
(t)で、入力信号と基準信号の位相差を表す。2相P
SK信号の場合に、実数部A(t)cosθ(t)と、
虚数部A(t)sinθe(t)の直交する2系列の復
調信号から位相検波器の検波特性は図3に示す検波特性
となり、(4)式に示す誤差信号e(t)が得られる。
(t)で、入力信号と基準信号の位相差を表す。2相P
SK信号の場合に、実数部A(t)cosθ(t)と、
虚数部A(t)sinθe(t)の直交する2系列の復
調信号から位相検波器の検波特性は図3に示す検波特性
となり、(4)式に示す誤差信号e(t)が得られる。
【0015】
【0016】ここで、SGN〔…〕は符号関数(ハード
リミック)である。この誤差信号をフィルタリングして
VCO1に加える。ループ・フィルタ4はループの特性
を決めるために、ループの伝達関数を選択する。このよ
うにして位相同期ループは入力信号VCO1の基準信号
の位相差が0になるように作用する。
リミック)である。この誤差信号をフィルタリングして
VCO1に加える。ループ・フィルタ4はループの特性
を決めるために、ループの伝達関数を選択する。このよ
うにして位相同期ループは入力信号VCO1の基準信号
の位相差が0になるように作用する。
【0017】また、復調器2の復調信号をVCO1が出
力する基準搬送波を用いて乗算回路6で逆変調すると乗
算回路6の出力信号は(5)式で表される。補足すると
逆変調によって乗算回路6の出力には受信されるPSK
変調信号に擬似的なPSK変調信号が生成される。
力する基準搬送波を用いて乗算回路6で逆変調すると乗
算回路6の出力信号は(5)式で表される。補足すると
逆変調によって乗算回路6の出力には受信されるPSK
変調信号に擬似的なPSK変調信号が生成される。
【0018】
【0019】ここで遅延回路5は、入力信号が復調と逆
変調に要した時間を遅延させる回路である。次に乗算回
路7により遅延量を調整した入力信号と乗算回路6の出
力と乗算すると(6)式で表される信号y(t)が出力
される。
変調に要した時間を遅延させる回路である。次に乗算回
路7により遅延量を調整した入力信号と乗算回路6の出
力と乗算すると(6)式で表される信号y(t)が出力
される。
【0020】
【0021】PLLにおいて搬送波の位相が同期し、入
力信号とVCO1が出力する基準搬送波との位相誤差θ
が小さくなると、乗算回路7が出力する信号の実数部,
虚数部のcosθeは1となりsinθeは0となる。
つまり、搬送波位相同期が確立すると乗算回路7の出力
信号の実数部、虚数部から、それぞれRe〔y(t)〕
がd2 となりIm〔y(t)〕が0で与えられる信号が
得られる。これらの信号を平均し、適当なスレショール
ドとの比較により、搬送波位相同期の検出が可能であ
る。
力信号とVCO1が出力する基準搬送波との位相誤差θ
が小さくなると、乗算回路7が出力する信号の実数部,
虚数部のcosθeは1となりsinθeは0となる。
つまり、搬送波位相同期が確立すると乗算回路7の出力
信号の実数部、虚数部から、それぞれRe〔y(t)〕
がd2 となりIm〔y(t)〕が0で与えられる信号が
得られる。これらの信号を平均し、適当なスレショール
ドとの比較により、搬送波位相同期の検出が可能であ
る。
【0022】乗算回路7の出力信号は低域通過フィルタ
8により信号対雑音比が低い条件の信号でも誤検出,不
検出が最小となるように改善される。判定回路9は、設
定したスレショルドと比較することにより、搬送波位相
同期状態であるか否か判定する。すなわち図4の説明図
に示すように、乗算回路6の出力信号レベルがスレショ
ールドを越える時点で、搬送波位相同期が検出される
と、位相同期状態にあると判定する。そうでないときは
搬送波位相同期が確立されていないと判定する。
8により信号対雑音比が低い条件の信号でも誤検出,不
検出が最小となるように改善される。判定回路9は、設
定したスレショルドと比較することにより、搬送波位相
同期状態であるか否か判定する。すなわち図4の説明図
に示すように、乗算回路6の出力信号レベルがスレショ
ールドを越える時点で、搬送波位相同期が検出される
と、位相同期状態にあると判定する。そうでないときは
搬送波位相同期が確立されていないと判定する。
【0023】以上述べたように、本発明の位相同期検出
回路では従来例のUW制御回路27,フレーム同期回路
28よりも比較的単純な構成で搬送波位相時間を短時間
で検出が可能である。図6に示す従来例の回路における
周波数掃引回路25,スイッチ29を制御するために、
本発明の回路を利用した本実施例を図5に示す。図5の
回路により、 1)周波数捕捉時の周波数掃引制御 2)搬送波位相同期を保持または確立するために有利な
ループ帯域への切り換え制御 3)シャドーイング時の搬送波とクロック位相情報の保
持及びAFC(周波数制御)の停止 の機能を実施することができる。
回路では従来例のUW制御回路27,フレーム同期回路
28よりも比較的単純な構成で搬送波位相時間を短時間
で検出が可能である。図6に示す従来例の回路における
周波数掃引回路25,スイッチ29を制御するために、
本発明の回路を利用した本実施例を図5に示す。図5の
回路により、 1)周波数捕捉時の周波数掃引制御 2)搬送波位相同期を保持または確立するために有利な
ループ帯域への切り換え制御 3)シャドーイング時の搬送波とクロック位相情報の保
持及びAFC(周波数制御)の停止 の機能を実施することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、基準搬送
波信号を逆変調するための乗算器と、入力信号の遅延回
路と、フィルタ回路、判定回路とを備えることにより、
従来例のようなフレーム同期検出回路、又は、誤り訂正
符号化回路等を用いないので、比較的簡単な回路構成で
搬送波位相同期を短時間で検出できるという効果があ
る。
波信号を逆変調するための乗算器と、入力信号の遅延回
路と、フィルタ回路、判定回路とを備えることにより、
従来例のようなフレーム同期検出回路、又は、誤り訂正
符号化回路等を用いないので、比較的簡単な回路構成で
搬送波位相同期を短時間で検出できるという効果があ
る。
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】本実施例の要部の回路図である。
【図3】本実施例の位相波器の特性図である。
【図4】本実施例の動作説明図である。
【図5】本実施例の適用例のブロック図である。
【図6】従来の同期検出回路を示すブロック図である。
1 電圧制御発振器(VCO) 2 復調器 3 位相検波器 4 ループ・フィルタ 5 遅延回路 6,7,10〜13 乗算回路 8 フィルタ回路 6 判定回路 14,26 加算器 15 減算器 25 周波数掃引制御回路 27 UW検出回路 28 フレーム同期回路 29 スイッチ
Claims (1)
- 【請求項1】 受信されるPSK変調信号を復調する復
調器と、この復調器に供給される基準搬送波信号を出力
する電圧制御発振器と、前記復調器が出力する復調信号
から位相差を検出しその位相差に応じた信号を出力する
位相検波器と、この位相検波器の出力をフィルタリング
するループフィルタと、このループフィルタの出力を前
記電圧制御発振器に帰還して位相同期ループを形成し、
この位相同期ループの同期を判定する位相同期検出回路
において、前記PSK変調信号を遅延させる遅延回路
と、前記復調器の出力である復調信号と前記基準搬送波
信号とを乗算する作用(逆変調という)を行う第1の乗
算回路と、この第1の乗算回路の出力と前記遅延回路に
よって遅延調整された出力信号とを乗算する第2の乗算
回路と、第2の乗算回路の出力をフィルタリングして、
前記ループフィルタの出力よりも信号電力対雑音電力比
を改善するフィルタ回路と、このフィルタ回路の出力を
あらかじめ定められた同期、非同期を判定するスレシュ
ホルドレベルと比較して判断する判定回路とを備えてい
ることを特徴とする位相同期検出回路。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4273934A JP2932861B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 位相同期検出回路 |
AU48985/93A AU678773B2 (en) | 1992-10-13 | 1993-10-12 | Carrier phase lock detecting apparatus used in PSK-modulated signal receiver for satellite communication system |
US08/135,065 US5533059A (en) | 1992-10-13 | 1993-10-12 | Carrier phase lock detecting apparatus used in PSK-modulated signal receiver for satellite communication system |
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