JP3693963B2 - デジタル復調回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信システムあるいは衛星通信システムにおいて使用するデジタル復調回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、例えば特開平１０−２８５２３２号公報に記載された従来の直交検波回路を適用したＰＭ変調波を復調する従来のデジタル復調回路を示すブロック図である。図６において、１は人工衛星の追跡管制でよく用いられるＰＭ変調波信号を受信する受信信号入力端子である。２は受信信号入力端子１からの受信信号を制御信号に応じて出力するオンオフスイッチである。３はＤＣオフセット量を抽出する校正モード時にスイッチ２をオフとしそれ以外のときはオンとする制御信号の入力端子である。４はスイッチ２からの受信信号およびＤ／Ａ変換器４４からの再生キャリア信号が入力されてＩチャネル受信ベースバンド信号およびＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するＩＱ直交位相検波器である。５はＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高調波雑音が除去されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力するアナログ低域通過フィルタ（アナログＬＰＦ）であり、２５はＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高調波雑音が除去されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するアナログ低域通過フィルタ（アナログＬＰＦ）である。
【０００３】
６は高調波雑音が除去されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されてデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力するＡ／Ｄ変換器であり、２６は高調波雑音が除去されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されてデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するＡ／Ｄ変換器である。７はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部であり、２７はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部である。８はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて制御信号に応じてデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力するスイッチであり、２８はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて制御信号に応じてデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するスイッチである。
【０００４】
９はＤＣオフセットを抽出する校正モード時にスイッチ８をオンとしそれ以外のときオフとするスイッチ８への制御信号の入力端子であり、２９はＤＣオフセットを抽出する校正モード時にスイッチ２８をオンとしそれ以外のときオフとするスイッチ２８への制御信号の入力端子である。１０はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）であり、３０はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）である。
【０００５】
１１はＡ／Ｄ変換器６からのデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号およびオフセット抽出部７からのＩチャネルのオフセットが入力されて補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力する加算器であり、３１はＡ／Ｄ変換器２６からのデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号およびオフセット抽出部２７からのＱチャネルのオフセットが入力されて補正されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力する加算器である。１２は補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて復調データを出力するデータ復調器であり、１３は復調データの出力端子である。４１は補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号および補正されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて位相誤差θe を出力する位相誤差検出（ＡＴＡＮ）回路４１である。
【０００６】
４２は位相誤差θe が入力されて制御電圧を出力するループフィルタであり、４３は制御電圧が入力されてデジタルの再生キャリア信号を出力するＤＣＯ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｉｌｌａｔｏｒ）である。４４はデジタルの再生キャリア信号が入力されてアナログの再生キャリア信号を出力するＤ／Ａ変換器である。
【０００７】
次に、動作について説明する。
例えば、人工衛星の追跡管制システムにおいては、地上の追跡管制局と人工衛星の間の通信には、ＰＭ変調方式（位相変調方式）がよく用いられる。ＰＭ変調方式は残留搬送波（キャリア）成分が存在する変調方式である（これに比し、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどのＰＳＫ変調方式は、残留搬送波成分が存在しない）。図６において、入力端子１に入力された受信ＰＭ変調波信号はＩＱ位相検波器４を用いて、Ｄ／Ａ変換器４４から出力される再生キャリア信号により同期検波される。このとき、ＩＱ位相検波器４の出力には、検波後の所望の受信ベースバンド信号だけではなく、ＤＣオフセット電圧が発生する。特に近年、小型安価のＩＣ化されたＩＱ位相検波器が使用されるようになり、ＤＣオフセット発生が顕著な現象となっている。このようなＤＣオフセット電圧は、搬送波（キャリア）再生ループに影響して、再生搬送波（再生キャリア）の位相誤差を発生し、またデータの復調回路の動作にも大きな影響を与える。その結果デジタル無線通信ではさらに重要なビットエラー特性（ＢＥＲ特性）が劣化し、通信品質の劣化を生じる。しかも、このようなＤＣオフセット特性は、周囲温度の変化ならびに経年によって、劣化するため、常にＤＣオフセット量を抽出し、補正する手段が必要である。
【０００８】
図６に示す従来のデジタル復調回路は、このようなＤＣオフセットの抽出および補正に関するものである。しかしながら、従来、このようなＤＣオフセット量を抽出する場合、ＰＭ変調波が入力し、キャリア再生ループ（図６のＩＱ位相検波器４−ＡＴＡＮ４１−ループフィルタ４２−ＩＱ位相検波器４のループ）がＰＭ変調波の残留搬送波にロックオンしている状態、すなわちキャリア再生ループによって生成された再生キャリア信号の周波数および位相がＰＭ変調波の残留搬送波の周波数および位相に一致している状態では、ＩＱ位相検波器４の出力には、ＩＱ位相検波器４によるＤＣオフセットに加えてキャリア再生ループを制御するＤＣ成分も現れる。そして、キャリア再生ループを制御するＤＣ成分から分離した形でＤＣオフセットのみを抽出する事が困難である。したがって、図６の従来例においては、ＤＣオフセットを抽出する校正モード時のみスイッチ２をオフとし、それ以外はオンとするようなスイッチ回路２および制御信号入力端子３を設けている。校正モード時には、キャリア再生ループに信号を入力しないようにすることで、ＩＱ位相検波器４の出力にはＤＣオフセットのみが現れるようにして、これを抽出して補正するようにしている。図６において、同期検波後のＩチャネルおよびＱチャネルの受信ベースバンド信号（ＩＱ位相検波器の出力）の処理については、ＩチャネルおよびＱチャネルで同一であるため、以下では、簡略化のため、Ｉチャネルについてのみ説明する。
【０００９】
検波後のＩチャネル受信ベースバンド信号はアナログＬＰＦ５により高周波成分、雑音を除去された後、Ａ／Ｄ変換器６により、デジタル変換される。オフセット抽出部７内のスイッチ８は入力端子９からの制御信号によりオンオフし、ＤＣオフセットを抽出する校正モード時のみオン、それ以外はオフとなる。デジタルＬＰＦ１０はスイッチ８がオンのときには入力信号（Ｉチャネル受信ベースバンド信号）の雑音成分を除去してＤＣオフセットを抽出して出力し、スイッチ８がオフになるとスイッチ８がオンであったときのＤＣオフセットの値をホールドして出力する。加算器１１はＡ／Ｄ変換器６の出力であるＩチャネル受信ベースバンド信号からオフセット抽出部７で抽出したＤＣオフセットを減算することにより、受信信号（Ｉチャネル受信ベースバンド信号）が補正される。キャリア再生ループがロックオンした状態では、加算器１１の出力にＰＭ復調されたデータが現れるので、データ復調器１２でクロック再生、データ復調が行われ、復調データとして、出力端子１３より出力される。ＱチャネルのＤＣオフセット抽出、減算、データ復調についても、上記のＩチャネルの場合と同様である。
【００１０】
位相誤差検出（ＡＴＡＮ）回路４１では、加算器１１および加算器３１でＤＣオフセットが補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号およびＱチャネル受信ベースバンド信号の振幅を用いて、ＰＭ変調波信号の残留搬送波（キャリア）の位相誤差θe が計算される。ループフィルタ４２では、搬送波再生のために、雑音、高周波成分の平滑化を行った後、出力正弦波信号（再生キャリア信号）の位相および周波数を制御するためのデジタルの制御電圧を出力する。ＤＣＯ４３では、ループフィルタ４２からの制御電圧に応じて位相および周波数が制御されたデジタルの再生キャリア信号を生成して出力する。Ｄ／Ａ変換器４４では、ＤＣＯ４３からのデジタルの再生キャリア信号をアナログ信号に変換して再生キャリア信号として出力する。このアナログの再生キャリア信号は、ＩＱ位相検波器２のローカル信号となって、ＩチャネルおよびＱチャネルの同期検波を行うために用いられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタル復調回路は以上のように構成されているので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットを抽出し補正するためには、一度人工衛星からの信号の受信を断として校正モードにする必要があり、その間、人工衛星との通信ができないという課題があった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、キャリア再生ループがロックオンし、データを復調、受信している時でも、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットを抽出・補正でき、常にＢＥＲ（ビットエラーレート）特性の良好なデジタル復調器を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器と、アナログのＩＱ位相検波器のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタと、アナログローパスフィルタのＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネル受信ベースバンド信号をデジタル低域通過フイルタで高周波成分を除去してＩチャネルのオフセット成分を抽出する手段およびＡ／Ｄ変換後のＱチャネル受信ベースバンド信号をデジタル低域通過フイルタで高周波成分を除去してＱチャネルのオフセット成分を抽出する手段と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段の出力から減算する手段と、減算する手段のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段と、位相回転する手段の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段と、位相差検出手段の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有するものである。
【００１４】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器のローカル信号として供給するものである。
【００１５】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、ループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器と、デジタル制御発振器の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器とを有するものである。
【００１６】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタと、アナログループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有するものである。
【００１７】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、ループフィルタの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有するものである。
【００１８】
この発明に係るデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器のローカル信号を供給するローカル発振器と、受信変調波信号を周波数変換するミキサと、ミキサの出力を高調波成分を制限するＢＰＦとをさらに有し、フィードバックループの再生キャリア信号をミキサのローカル信号として供給し、ＢＰＦの出力をアナログのＩＱ位相検波器の入力として供給するものである。
【００１９】
この発明に係るデジタル復調回路は、位相回転する手段のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器をさらに有するものである。
【００２０】
この発明に係るデジタル復調回路は、位相回転する手段のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器と、位相回転する手段のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器とをさらに有するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるデジタル復調回路を示す構成図である。図１において、７はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部であり、２７はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部である。１０はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）であり、３０はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）である。この実施の形態１のオフセット抽出部７およびオフセット抽出部２７は、図６に示す従来のオフセット抽出部７およびオフセット抽出部２７と異なり、各々、デジタル低域通過フィルタ１０およびデジタル低域通過フィルタ３０のみから構成されている。
【００２２】
５１は加算器１１からのＩチャネルの補正された受信信号および加算器３１からのＱチャネルの補正された受信信号が入力されてＩチャネルの位相回転された受信信号およびＱチャネルの位相回転された受信信号を出力する位相回転部である。その他の構成要素は、図６に示す従来のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態１では、ループフィルタ４２、ＤＣＯ４３、およびＤ／Ａ変換器４４がフィードバックループを形成している。
【００２３】
次に動作について説明する。
受信信号入力端子１に入力される受信信号として、例えば、以下の式に示すＰＣＭデータでＰＭ変調されたＰＭ変調波を考える。
ＰＭ変調波＝Ａｓｉｎ［ωc ｔ＋Δｍ・ｄ（ｔ）＋θc ］ （１）
ここで、Ａは搬送波の振幅、ωc は搬送波の角周波数（ｒａｄ／秒）、Δｍは変調度（一般的に１．５ｒａｄ以下）、θc は搬送波の位相（ｒａｄ）である。また、ｄ（ｔ）はデータ変調成分で、ＰＣＭデータが０のとき−１、ＰＣＭデータが１のとき＋１の値をとる。
【００２４】
Ｄ／Ａ変換器４４を介してＤＣＯ４３からＩＱ位相検波器４に供給される再生キャリア信号をｃｏｓ（ωc ｔ＋θ0 ）とおくと、再生キャリア信号により受信したＰＭ変調波を同期検波したＩＱ位相検波器４の出力信号（受信ベースバンド信号）は、以下のようになる。
＜Ｉチャネル出力＞
＜Ｑチャネル出力＞
【００２５】
なお、上記の２つの式では、θe ＝θc −θ0 とおいており、ここにθe はＰＭ変調波の残留搬送波の位相と再生キャリア信号の位相との差を表している。
【００２６】
式（２）および式（３）の中で、２ωc の項は図１のＬＰＦ５およびＬＰＦ２５により除去される。また、データ変調成分であるＡｃｏｓθe ｓｉｎ［Δｍ・ｄ（ｔ）］＝Ａｄ（ｔ）ｃｏｓθe ｓｉｎΔｍはｄ（ｔ）は、ランダムな信号でありＤＣ成分がなく、キャリア再生ループ内のＡＴＡＮ回路４１の直前にＩチャネル側、およびＱチャネル側にそれぞれ設置された、図１に明示されていないＬＰＦによってこのデータ変調成分は除去される。一方、このデータ変調成分は、図１のデータ復調器１２で取り出されて、復調データｄ（ｔ）として出力される。式（２）および式（３）で得られたＩチャネルおよびＱチャネルの値が「キャリア再生ループを制御するＤＣ成分」に相当する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器６およびＡ／Ｄ変換器２６は、各々、Ｉチャネル受信ベースバンド信号およびＱチャネル受信ベースバンド信号をアナログ値からデジタル値へ変換する。
【００２８】
前述のように、ＩチャネルおよびＱチャネルの出力には、「キャリア再生ループを制御するＤＣ成分」として、
Ｉチャネルの出力＝Ａｓｉｎθe ｃｏｓΔｍ （４）
Ｑチャネルの出力＝Ａｃｏｓθe ｃｏｓΔｍ （５）
が現れる。
【００２９】
次に、ＩＱ位相検波器４の特性から発生するＤＣオフセットを、ＩチャネルのＤＣオフセットおよびＱチャネルのＤＣオフセットを、それぞれΔＶＩ、ΔＶＱとすると、これらのＤＣオフセットが上記の式（４）および式（５）で示されたＩチャネルの出力およびＱチャネルの出力に加えられるので、
Ｉチャネルの出力＝Ａｓｉｎθe ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＩ （６）
Ｑチャネルの出力＝Ａｃｏｓθe ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＱ （７）
となる。
【００３０】
位相回転部５１では、以下のような処理を行い、強制的なループ内の位相回転により、ＩチャネルとＱチャネルの出力に、以下の式で表されるビート信号を発生させる。
Ｉチャネルの出力＝Ａｓｉｎ（２πΔｆｔ＋Δθb ）・ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＩ（８）
Ｑチャネルの出力＝Ａｃｏｓ（２πΔｆｔ＋Δθb ）・ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＱ（９）
ここで、Δθb はｔ＝０のときの初期位相分の回転量を表し、２πΔｆｔは時間ｔ（秒）が経過したときの位相の回転量を表す。
【００３１】
オフセット抽出部７およびオフセット抽出部２７は、各々、上記式（８）および式（９）で示されたＩチャネルの出力およびＱチャネルの出力を時間的に平均する。すると、上記式（８）および式（９）の右辺第一項が０となり、キャリア再生ループがロックオンした状態で、ΔＶＩおよびΔＶＱがＬＰＦ１０およびＬＰＦ３０の出力として検出される。加算器１１および加算器３１では、これらのＤＣオフセットΔＶＩおよびΔＶＱをＩＱ位相検波器のＩチャネルの出力およびＱチャネルの出力から減算することにより、ＤＣオフセットの補正がされた出力を得る。なお、上式のようなビート信号を発生させても、キャリア再生ループとしては、ＡＴＡＮ４１の出力の位相誤差（Δθb −Δθ）が０となるようにループが閉じる。
【００３２】
ＡＴＡＮ４１は、ａｒｃ ｔａｎ（Ｑ／Ｉ）を演算し、θe の値を出力する。キャリア再生ループは、このθe ＝θc −θ0 が０となるように制御されるので、ロックオン状態では入力ＰＭ変調波の残留搬送波の位相θc に再生キャリアの位相θ0 が等しくなって、キャリア（搬送波）が再生されたことになる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００３４】
この実施の形態１のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００３５】
この実施の形態１のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器４３と、デジタル制御発振器４３の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器４４とを有する。
【００３６】
この実施の形態１のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００３７】
以上のように、この実施の形態１によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果が得られる。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるデジタル復調回路を示す構成図である。図２において、５２はＱＰＳＫ変調信号を受信する受信信号入力端子である。５３は位相回転部５１からのＩチャネル出力が入力されてＩチャネル復調データを出力するＩチャネルデータ復調器であり、５４はＩチャネル復調データの出力端子である。５５は位相回転部５１からのＱチャネル出力が入力されてＱチャネル復調データを出力するＱチャネルデータ復調器であり、５６はＱチャネル復調データの出力端子である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態２では、ループフィルタ４２、ＤＣＯ４３、およびＤ／Ａ変換器４４がフィードバックループを形成している。
【００３９】
次に動作について説明する。
実施の形態１と比較してこの実施の形態２の復調回路では、Ｉチャネルの復調器５３およびＱチャネルの復調器５５を用いて、ＩチャネルおよびＱチャネルのベースバンド信号を復調していること以外は、実施の形態１の復調回路と同様に動作する。
【００４０】
実施の形態１はＰＭ変調波の復調回路であるが、この実施の形態２はＱＰＳＫ変調波の復調回路である。実施の形態１で復調されるＰＭ変調波では、常に残留搬送波成分（無変調の正弦波状の波）が存在し、搬送波再生ループはこの残留搬送波を追尾するため、再生ループがロックオン時、ＩＱ位相検波器の出力には常に位相誤差としてＤＣ成分が現れ、ＤＣカットができないという特徴がある。したがって、ＤＣドリフトがダイレクトに搬送波再生ループに影響するので、実施の形態１がＰＭ変調については常に有効となる。
【００４１】
これに対して、ＱＰＳＫ変調波は搬送波残留成分が無く、データ変調の１と０の出現確率が同じであれば、データ変調により平均化されるため、ＩＱ位相検波器の出力にＤＣ成分が現れず、ＤＣカットできるので、この場合、実施の形態１の復調回路を必要としない。しかしながら、ＱＰＳＫ変調波のアプリケーションでは、常にデータ変調の１と０の出現確率が同じでない場合もあり、特にバースト状の信号をやり取りするＴＤＭＡ（時分割多元接続方式）通信方式では、バースト状の信号の先頭に、同期時間を早めるためのプリアンプルとして、例えば、１が連続する無変調のデータを挿入するので、このような場合には、ＩＱ位相検波器の出力でＤＣカットできないので、実施の形態１の復調回路をＱＰＳＫ変調波に対して用いたこの実施の形態２の復調回路が有効となる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００４３】
この実施の形態２のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００４４】
この実施の形態２のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器５３と、位相回転する手段５１のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器５５とをさらに有する。
【００４５】
以上のように、この実施の形態２によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ＱＰＳＫ変調波のアプリケーションでデータ変調の１と０の出現確率が同じでない場合に、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果が得られる。
【００４６】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるデジタル復調回路を示す構成図である。図３において、６１はＡＴＡＮ４１からのデジタルの位相誤差θe が入力されてアナログの位相誤差θe を出力するＤ／Ａ変換器である。６２はアナログの位相誤差θe が入力されて制御電圧を出力するアナログループフィルタである。６３は制御電圧が入力されてアナログの再生キャリア信号を出力するアナログ電圧制御発振器である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態３では、Ｄ／Ａ変換器６１、アナログループフィルタ６２、およびアナログ電圧制御発振器６３がフィードバックループを形成している。
【００４７】
次に動作について説明する。
実施の形態１の復調回路がループフィルタおよびデジタル制御発振器をデジタル回路で構成するものであるのに対して、この実施の形態３の復調回路では、図３に示すように、位相誤差検出回路４１の出力にＤ／Ａ変換器６１を設けて、ループフィルタおよび電圧制御発振器をアナログ回路で構成した。この構成の相違以外はこの実施の形態３の復調回路は実施の形態１の復調回路と同様に動作する。この実施の形態３の復調回路では、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１の復調回路よりも高い周波数に設定できる。
【００４８】
この実施の形態３は実施の形態１のデジタル復調回路に対して、フィードバックループをＤ／Ａ変換器６１、アナログループフィルタ６２、およびアナログ電圧制御発振器６３で構成するような変更を行なったものであるが、実施の形態２のデジタル復調回路に対しても同様の変更を行なうこともできる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態３のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００５０】
この実施の形態３のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００５１】
この実施の形態３のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器６１と、Ｄ／Ａ変換器６１の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタ６２と、アナログループフィルタ６２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００５２】
この実施の形態３のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００５３】
以上のように、この実施の形態３によれば、位相誤差検出回路４１の出力にＤ／Ａ変換器６１を設けて、ループフィルタおよび電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１の復調回路よりも高い周波数に設定できる効果が得られる。
【００５４】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４によるデジタル復調回路を示す構成図である。図４において、４２はＡＴＡＮ４１からのデジタルの位相誤差θe が入力されてデジタルの制御電圧を出力するループフィルタである。４４はデジタルの制御電圧が入力されてアナログの制御電圧を出力するＤ／Ａ変換器である。６３はアナログの制御電圧が入力されてアナログの再生キャリア信号を出力するアナログ電圧制御発振器である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態３では、ループフィルタ４２、Ｄ／Ａ変換器４４、およびアナログ電圧制御発振器６３がフィードバックループを形成している。
【００５５】
次に動作について説明する。
実施の形態１の復調回路がループフィルタおよびデジタル制御発振器をデジタル回路で構成するものであるのに対して、この実施の形態４の復調回路では、図４に示すように、デジタルのループフィルタ４２の出力にＤ／Ａ変換器４４を設けて、電圧制御発振器をアナログ回路で構成した。この構成の相違以外はこの実施の形態４の復調回路は実施の形態１の復調回路と同様に動作する。この実施の形態４も、実施形態３と同様に、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１よりも高い周波数に設定できる。
【００５６】
この実施の形態４は実施の形態１のデジタル復調回路に対して、フィードバックループをループフィルタ４２、Ｄ／Ａ変換器４４、およびアナログ電圧制御発振器６３で構成するような変更を行なったものであるが、実施の形態２のデジタル復調回路に対しても同様の変更を行なうこともできる。
【００５７】
以上のように、この実施の形態４のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００５８】
この実施の形態４のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００５９】
この実施の形態４のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４４と、Ｄ／Ａ変換器４４の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００６０】
この実施の形態４のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００６１】
以上のように、この実施の形態４によれば、デジタルのループフィルタ４２の出力にＤ／Ａ変換器４４を設けて、電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１よりも高い周波数に設定できる効果が得られる。
【００６２】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５によるデジタル復調回路を示す構成図である。図５において、７１はＩＱ位相検波器４へのローカル信号を出力するローカル発振器である。７２は受信信号入力端子からのＰＭ変調信号とＤ／Ａ変換器４４からの再生キャリア信号とが入力されて、周波数変換されたＰＭ変調信号を出力するミキサである。７３は周波数変換されたＰＭ変調信号が入力されて帯域が制限されたＰＭ変調信号を出力する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。
【００６３】
次に動作について説明する。
実施の形態１では、ＩＱ位相検波器４のローカル信号としてＤ／Ａ変換器４４の出力信号を用いたが、この実施の形態５では、図５に示すようにＩＱ位相検波器４のローカル信号としてローカル発振器７１の出力信号を用い、受信ＰＭ変調波信号をＩＦ帯でミキサ７２により周波数変換してからＢＰＦ７３を介してＩＱ位相検波器に入力した。この構成の相違以外はこの実施の形態５の復調回路は実施の形態１の復調回路と同様に動作する。上記発明の実施の形態１と同様の効果を奏する。このような実施の形態５の構成により、ＩＱ位相検波器４への入力信号の周波数を最適化できる。
【００６４】
この実施の形態５は、実施の形態１の復調回路に対して、ＩＱ位相検波器４へのローカル信号をローカル発振器７１から供給し、受信変調波信号を周波数変換するミキサ７２へのローカル信号としてフィードバックループの出力信号であるＤ／Ａ変換器４４の出力信号を供給し、ミキサ７２の出力信号をＢＰＦ７３を介してＩＱ位相検波器４へ供給するような変更を行なったものである。同様の変更を実施の形態２、実施の形態３、および実施の形態４の復調回路に行なうこともできる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態５のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００６６】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号を供給するローカル発振器７１と、受信変調波信号を周波数変換するミキサ７２と、ミキサ７２の出力を高調波成分を制限するＢＰＦ７３とをさらに有し、フィードバックループの再生キャリア信号をミキサ７２のローカル信号として供給し、ＢＰＦ７３の出力をアナログのＩＱ位相検波器４の入力として供給する。
【００６７】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器４３と、デジタル制御発振器４３の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器４４とを有する。
【００６８】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器６１と、Ｄ／Ａ変換器６１の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタ６２と、アナログループフィルタ６２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００６９】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４４と、Ｄ／Ａ変換器４４の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００７０】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００７１】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器５３と、位相回転する手段５１のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器５５とをさらに有する。
【００７２】
以上のように、この実施の形態５によれば、ＩＱ位相検波器４のローカル信号としてローカル発振器７１の出力信号を用い、受信ＰＭ変調波信号をＩＦ帯でミキサ７２により周波数変換してからＢＰＦ７３を介してＩＱ位相検波器に入力するように構成したので、ＩＱ位相検波器４への入力信号の周波数を最適化できる効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果がある。
【００７４】
この発明によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ＱＰＳＫ変調波のアプリケーションでデータ変調の１と０の出現確率が同じでない場合に、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、位相誤差検出回路の出力にＤ／Ａ変換器を設けて、ループフィルタおよび電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）をより高い周波数に設定できる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、デジタルのループフィルタの出力にＤ／Ａ変換器を設けて、電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）をより高い周波数に設定できる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、ＩＱ位相検波器のローカル信号としてローカル発振器の出力信号を用い、受信ＰＭ変調波信号をＩＦ帯でミキサにより周波数変換してからＢＰＦを介してＩＱ位相検波器に入力するように構成したので、ＩＱ位相検波器への入力信号の周波数を最適化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態３によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態４によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態５によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図６】 従来のデジタル復調回路を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 受信信号入力端子、２ スイッチ、３ 入力端子、４ ＩＱ位相検波器、５ ＬＰＦ、６ Ａ／Ｄ変換器、７ オフセット抽出部、８ スイッチ、９ 入力端子、１０ ＬＰＦ、１１ 加算器、１２ データ復調器、１３ 出力端子、２５ ＬＰＦ、２６ Ａ／Ｄ変換器、２７ オフセット抽出部、２８ スイッチ、３０ ＬＰＦ、３１ 加算器、４１ ＡＴＡＮ、４２ ループフィルタ、４３ＤＣＯ、４４ Ｄ／Ａ変換器、５１ 位相回転部、５２ 受信信号入力端子、５３ Ｉチャネルデータ復調器、５４ 出力端子、５５ Ｑチャネルデータ復調器、５６ 出力端子、６１ Ｄ／Ａ変換器、６２ アナログループフィルタ、６３ アナログ電圧制御発振器、７１ ローカル発振器、７２ ミキサ、７３ ＢＰＦ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信システムあるいは衛星通信システムにおいて使用するデジタル復調回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、例えば特開平１０−２８５２３２号公報に記載された従来の直交検波回路を適用したＰＭ変調波を復調する従来のデジタル復調回路を示すブロック図である。図６において、１は人工衛星の追跡管制でよく用いられるＰＭ変調波信号を受信する受信信号入力端子である。２は受信信号入力端子１からの受信信号を制御信号に応じて出力するオンオフスイッチである。３はＤＣオフセット量を抽出する校正モード時にスイッチ２をオフとしそれ以外のときはオンとする制御信号の入力端子である。４はスイッチ２からの受信信号およびＤ／Ａ変換器４４からの再生キャリア信号が入力されてＩチャネル受信ベースバンド信号およびＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するＩＱ直交位相検波器である。５はＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高調波雑音が除去されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力するアナログ低域通過フィルタ（アナログＬＰＦ）であり、２５はＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高調波雑音が除去されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するアナログ低域通過フィルタ（アナログＬＰＦ）である。
【０００３】
６は高調波雑音が除去されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されてデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力するＡ／Ｄ変換器であり、２６は高調波雑音が除去されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されてデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するＡ／Ｄ変換器である。７はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部であり、２７はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部である。８はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて制御信号に応じてデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力するスイッチであり、２８はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて制御信号に応じてデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力するスイッチである。
【０００４】
９はＤＣオフセットを抽出する校正モード時にスイッチ８をオンとしそれ以外のときオフとするスイッチ８への制御信号の入力端子であり、２９はＤＣオフセットを抽出する校正モード時にスイッチ２８をオンとしそれ以外のときオフとするスイッチ２８への制御信号の入力端子である。１０はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）であり、３０はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）である。
【０００５】
１１はＡ／Ｄ変換器６からのデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号およびオフセット抽出部７からのＩチャネルのオフセットが入力されて補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号を出力する加算器であり、３１はＡ／Ｄ変換器２６からのデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号およびオフセット抽出部２７からのＱチャネルのオフセットが入力されて補正されたＱチャネル受信ベースバンド信号を出力する加算器である。１２は補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて復調データを出力するデータ復調器であり、１３は復調データの出力端子である。４１は補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号および補正されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて位相誤差θe を出力する位相誤差検出（ＡＴＡＮ）回路４１である。
【０００６】
４２は位相誤差θe が入力されて制御電圧を出力するループフィルタであり、４３は制御電圧が入力されてデジタルの再生キャリア信号を出力するＤＣＯ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｉｌｌａｔｏｒ）である。４４はデジタルの再生キャリア信号が入力されてアナログの再生キャリア信号を出力するＤ／Ａ変換器である。
【０００７】
次に、動作について説明する。
例えば、人工衛星の追跡管制システムにおいては、地上の追跡管制局と人工衛星の間の通信には、ＰＭ変調方式（位相変調方式）がよく用いられる。ＰＭ変調方式は残留搬送波（キャリア）成分が存在する変調方式である（これに比し、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどのＰＳＫ変調方式は、残留搬送波成分が存在しない）。図６において、入力端子１に入力された受信ＰＭ変調波信号はＩＱ位相検波器４を用いて、Ｄ／Ａ変換器４４から出力される再生キャリア信号により同期検波される。このとき、ＩＱ位相検波器４の出力には、検波後の所望の受信ベースバンド信号だけではなく、ＤＣオフセット電圧が発生する。特に近年、小型安価のＩＣ化されたＩＱ位相検波器が使用されるようになり、ＤＣオフセット発生が顕著な現象となっている。このようなＤＣオフセット電圧は、搬送波（キャリア）再生ループに影響して、再生搬送波（再生キャリア）の位相誤差を発生し、またデータの復調回路の動作にも大きな影響を与える。その結果デジタル無線通信ではさらに重要なビットエラー特性（ＢＥＲ特性）が劣化し、通信品質の劣化を生じる。しかも、このようなＤＣオフセット特性は、周囲温度の変化ならびに経年によって、劣化するため、常にＤＣオフセット量を抽出し、補正する手段が必要である。
【０００８】
図６に示す従来のデジタル復調回路は、このようなＤＣオフセットの抽出および補正に関するものである。しかしながら、従来、このようなＤＣオフセット量を抽出する場合、ＰＭ変調波が入力し、キャリア再生ループ（図６のＩＱ位相検波器４−ＡＴＡＮ４１−ループフィルタ４２−ＩＱ位相検波器４のループ）がＰＭ変調波の残留搬送波にロックオンしている状態、すなわちキャリア再生ループによって生成された再生キャリア信号の周波数および位相がＰＭ変調波の残留搬送波の周波数および位相に一致している状態では、ＩＱ位相検波器４の出力には、ＩＱ位相検波器４によるＤＣオフセットに加えてキャリア再生ループを制御するＤＣ成分も現れる。そして、キャリア再生ループを制御するＤＣ成分から分離した形でＤＣオフセットのみを抽出する事が困難である。したがって、図６の従来例においては、ＤＣオフセットを抽出する校正モード時のみスイッチ２をオフとし、それ以外はオンとするようなスイッチ回路２および制御信号入力端子３を設けている。校正モード時には、キャリア再生ループに信号を入力しないようにすることで、ＩＱ位相検波器４の出力にはＤＣオフセットのみが現れるようにして、これを抽出して補正するようにしている。図６において、同期検波後のＩチャネルおよびＱチャネルの受信ベースバンド信号（ＩＱ位相検波器の出力）の処理については、ＩチャネルおよびＱチャネルで同一であるため、以下では、簡略化のため、Ｉチャネルについてのみ説明する。
【０００９】
検波後のＩチャネル受信ベースバンド信号はアナログＬＰＦ５により高周波成分、雑音を除去された後、Ａ／Ｄ変換器６により、デジタル変換される。オフセット抽出部７内のスイッチ８は入力端子９からの制御信号によりオンオフし、ＤＣオフセットを抽出する校正モード時のみオン、それ以外はオフとなる。デジタルＬＰＦ１０はスイッチ８がオンのときには入力信号（Ｉチャネル受信ベースバンド信号）の雑音成分を除去してＤＣオフセットを抽出して出力し、スイッチ８がオフになるとスイッチ８がオンであったときのＤＣオフセットの値をホールドして出力する。加算器１１はＡ／Ｄ変換器６の出力であるＩチャネル受信ベースバンド信号からオフセット抽出部７で抽出したＤＣオフセットを減算することにより、受信信号（Ｉチャネル受信ベースバンド信号）が補正される。キャリア再生ループがロックオンした状態では、加算器１１の出力にＰＭ復調されたデータが現れるので、データ復調器１２でクロック再生、データ復調が行われ、復調データとして、出力端子１３より出力される。ＱチャネルのＤＣオフセット抽出、減算、データ復調についても、上記のＩチャネルの場合と同様である。
【００１０】
位相誤差検出（ＡＴＡＮ）回路４１では、加算器１１および加算器３１でＤＣオフセットが補正されたＩチャネル受信ベースバンド信号およびＱチャネル受信ベースバンド信号の振幅を用いて、ＰＭ変調波信号の残留搬送波（キャリア）の位相誤差θe が計算される。ループフィルタ４２では、搬送波再生のために、雑音、高周波成分の平滑化を行った後、出力正弦波信号（再生キャリア信号）の位相および周波数を制御するためのデジタルの制御電圧を出力する。ＤＣＯ４３では、ループフィルタ４２からの制御電圧に応じて位相および周波数が制御されたデジタルの再生キャリア信号を生成して出力する。Ｄ／Ａ変換器４４では、ＤＣＯ４３からのデジタルの再生キャリア信号をアナログ信号に変換して再生キャリア信号として出力する。このアナログの再生キャリア信号は、ＩＱ位相検波器２のローカル信号となって、ＩチャネルおよびＱチャネルの同期検波を行うために用いられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタル復調回路は以上のように構成されているので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットを抽出し補正するためには、一度人工衛星からの信号の受信を断として校正モードにする必要があり、その間、人工衛星との通信ができないという課題があった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、キャリア再生ループがロックオンし、データを復調、受信している時でも、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットを抽出・補正でき、常にＢＥＲ（ビットエラーレート）特性の良好なデジタル復調器を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器と、アナログのＩＱ位相検波器のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタと、アナログローパスフィルタのＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネル受信ベースバンド信号をデジタル低域通過フイルタで高周波成分を除去してＩチャネルのオフセット成分を抽出する手段およびＡ／Ｄ変換後のＱチャネル受信ベースバンド信号をデジタル低域通過フイルタで高周波成分を除去してＱチャネルのオフセット成分を抽出する手段と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段の出力から減算する手段と、減算する手段のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段と、位相回転する手段の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段と、位相差検出手段の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有するものである。
【００１４】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器のローカル信号として供給するものである。
【００１５】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、ループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器と、デジタル制御発振器の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器とを有するものである。
【００１６】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタと、アナログループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有するものである。
【００１７】
この発明に係るデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、ループフィルタの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有するものである。
【００１８】
この発明に係るデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器のローカル信号を供給するローカル発振器と、受信変調波信号を周波数変換するミキサと、ミキサの出力を高調波成分を制限するＢＰＦとをさらに有し、フィードバックループの再生キャリア信号をミキサのローカル信号として供給し、ＢＰＦの出力をアナログのＩＱ位相検波器の入力として供給するものである。
【００１９】
この発明に係るデジタル復調回路は、位相回転する手段のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器をさらに有するものである。
【００２０】
この発明に係るデジタル復調回路は、位相回転する手段のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器と、位相回転する手段のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器とをさらに有するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるデジタル復調回路を示す構成図である。図１において、７はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部であり、２７はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するオフセット抽出部である。１０はデジタル変換されたＩチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＩチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）であり、３０はデジタル変換されたＱチャネル受信ベースバンド信号が入力されて高周波成分を除去して部分的に抽出されたＱチャネルのオフセットを出力するデジタル低域通過フィルタ（デジタルＬＰＦ）である。この実施の形態１のオフセット抽出部７およびオフセット抽出部２７は、図６に示す従来のオフセット抽出部７およびオフセット抽出部２７と異なり、各々、デジタル低域通過フィルタ１０およびデジタル低域通過フィルタ３０のみから構成されている。
【００２２】
５１は加算器１１からのＩチャネルの補正された受信信号および加算器３１からのＱチャネルの補正された受信信号が入力されてＩチャネルの位相回転された受信信号およびＱチャネルの位相回転された受信信号を出力する位相回転部である。その他の構成要素は、図６に示す従来のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態１では、ループフィルタ４２、ＤＣＯ４３、およびＤ／Ａ変換器４４がフィードバックループを形成している。
【００２３】
次に動作について説明する。
受信信号入力端子１に入力される受信信号として、例えば、以下の式に示すＰＣＭデータでＰＭ変調されたＰＭ変調波を考える。
ＰＭ変調波＝Ａｓｉｎ［ωc ｔ＋Δｍ・ｄ（ｔ）＋θc ］ （１）
ここで、Ａは搬送波の振幅、ωc は搬送波の角周波数（ｒａｄ／秒）、Δｍは変調度（一般的に１．５ｒａｄ以下）、θc は搬送波の位相（ｒａｄ）である。また、ｄ（ｔ）はデータ変調成分で、ＰＣＭデータが０のとき−１、ＰＣＭデータが１のとき＋１の値をとる。
【００２４】
Ｄ／Ａ変換器４４を介してＤＣＯ４３からＩＱ位相検波器４に供給される再生キャリア信号をｃｏｓ（ωc ｔ＋θ0 ）とおくと、再生キャリア信号により受信したＰＭ変調波を同期検波したＩＱ位相検波器４の出力信号（受信ベースバンド信号）は、以下のようになる。
＜Ｉチャネル出力＞
なお、上記の２つの式では、θe ＝θc −θ0 とおいており、ここにθe はＰＭ変調波の残留搬送波の位相と再生キャリア信号の位相との差を表している。
【００２６】
式（２）および式（３）の中で、２ωc の項は図１のＬＰＦ５およびＬＰＦ２５により除去される。また、データ変調成分であるＡｃｏｓθe ｓｉｎ［Δｍ・ｄ（ｔ）］＝Ａｄ（ｔ）ｃｏｓθe ｓｉｎΔｍはｄ（ｔ）は、ランダムな信号でありＤＣ成分がなく、キャリア再生ループ内のＡＴＡＮ回路４１の直前にＩチャネル側、およびＱチャネル側にそれぞれ設置された、図１に明示されていないＬＰＦによってこのデータ変調成分は除去される。一方、このデータ変調成分は、図１のデータ復調器１２で取り出されて、復調データｄ（ｔ）として出力される。式（２）および式（３）で得られたＩチャネルおよびＱチャネルの値が「キャリア再生ループを制御するＤＣ成分」に相当する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器６およびＡ／Ｄ変換器２６は、各々、Ｉチャネル受信ベースバンド信号およびＱチャネル受信ベースバンド信号をアナログ値からデジタル値へ変換する。
【００２８】
前述のように、ＩチャネルおよびＱチャネルの出力には、「キャリア再生ループを制御するＤＣ成分」として、
Ｉチャネルの出力＝Ａｓｉｎθe ｃｏｓΔｍ （４）
Ｑチャネルの出力＝Ａｃｏｓθe ｃｏｓΔｍ （５）
が現れる。
【００２９】
次に、ＩＱ位相検波器４の特性から発生するＤＣオフセットを、ＩチャネルのＤＣオフセットおよびＱチャネルのＤＣオフセットを、それぞれΔＶＩ、ΔＶＱとすると、これらのＤＣオフセットが上記の式（４）および式（５）で示されたＩチャネルの出力およびＱチャネルの出力に加えられるので、
Ｉチャネルの出力＝Ａｓｉｎθe ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＩ （６）
Ｑチャネルの出力＝Ａｃｏｓθe ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＱ （７）
となる。
【００３０】
位相回転部５１では、以下のような処理を行い、強制的なループ内の位相回転により、ＩチャネルとＱチャネルの出力に、以下の式で表されるビート信号を発生させる。
Ｉチャネルの出力＝Ａｓｉｎ（２πΔｆｔ＋Δθb ）・ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＩ（８）
Ｑチャネルの出力＝Ａｃｏｓ（２πΔｆｔ＋Δθb ）・ｃｏｓΔｍ＋ΔＶＱ（９）
ここで、Δθb はｔ＝０のときの初期位相分の回転量を表し、２πΔｆｔは時間ｔ（秒）が経過したときの位相の回転量を表す。
【００３１】
オフセット抽出部７およびオフセット抽出部２７は、各々、上記式（８）および式（９）で示されたＩチャネルの出力およびＱチャネルの出力を時間的に平均する。すると、上記式（８）および式（９）の右辺第一項が０となり、キャリア再生ループがロックオンした状態で、ΔＶＩおよびΔＶＱがＬＰＦ１０およびＬＰＦ３０の出力として検出される。加算器１１および加算器３１では、これらのＤＣオフセットΔＶＩおよびΔＶＱをＩＱ位相検波器のＩチャネルの出力およびＱチャネルの出力から減算することにより、ＤＣオフセットの補正がされた出力を得る。なお、上式のようなビート信号を発生させても、キャリア再生ループとしては、ＡＴＡＮ４１の出力の位相誤差（Δθb −Δθ）が０となるようにループが閉じる。
【００３２】
ＡＴＡＮ４１は、ａｒｃ ｔａｎ（Ｑ／Ｉ）を演算し、θe の値を出力する。キャリア再生ループは、このθe ＝θc −θ0 が０となるように制御されるので、ロックオン状態では入力ＰＭ変調波の残留搬送波の位相θc に再生キャリアの位相θ0 が等しくなって、キャリア（搬送波）が再生されたことになる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００３４】
この実施の形態１のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００３５】
この実施の形態１のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器４３と、デジタル制御発振器４３の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器４４とを有する。
【００３６】
この実施の形態１のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００３７】
以上のように、この実施の形態１によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果が得られる。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるデジタル復調回路を示す構成図である。図２において、５２はＱＰＳＫ変調信号を受信する受信信号入力端子である。５３は位相回転部５１からのＩチャネル出力が入力されてＩチャネル復調データを出力するＩチャネルデータ復調器であり、５４はＩチャネル復調データの出力端子である。５５は位相回転部５１からのＱチャネル出力が入力されてＱチャネル復調データを出力するＱチャネルデータ復調器であり、５６はＱチャネル復調データの出力端子である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態２では、ループフィルタ４２、ＤＣＯ４３、およびＤ／Ａ変換器４４がフィードバックループを形成している。
【００３９】
次に動作について説明する。
実施の形態１と比較してこの実施の形態２の復調回路では、Ｉチャネルの復調器５３およびＱチャネルの復調器５５を用いて、ＩチャネルおよびＱチャネルのベースバンド信号を復調していること以外は、実施の形態１の復調回路と同様に動作する。
【００４０】
実施の形態１はＰＭ変調波の復調回路であるが、この実施の形態２はＱＰＳＫ変調波の復調回路である。実施の形態１で復調されるＰＭ変調波では、常に残留搬送波成分（無変調の正弦波状の波）が存在し、搬送波再生ループはこの残留搬送波を追尾するため、再生ループがロックオン時、ＩＱ位相検波器の出力には常に位相誤差としてＤＣ成分が現れ、ＤＣカットができないという特徴がある。したがって、ＤＣドリフトがダイレクトに搬送波再生ループに影響するので、実施の形態１がＰＭ変調については常に有効となる。
【００４１】
これに対して、ＱＰＳＫ変調波は搬送波残留成分が無く、データ変調の１と０の出現確率が同じであれば、データ変調により平均化されるため、ＩＱ位相検波器の出力にＤＣ成分が現れず、ＤＣカットできるので、この場合、実施の形態１の復調回路を必要としない。しかしながら、ＱＰＳＫ変調波のアプリケーションでは、常にデータ変調の１と０の出現確率が同じでない場合もあり、特にバースト状の信号をやり取りするＴＤＭＡ（時分割多元接続方式）通信方式では、バースト状の信号の先頭に、同期時間を早めるためのプリアンプルとして、例えば、１が連続する無変調のデータを挿入するので、このような場合には、ＩＱ位相検波器の出力でＤＣカットできないので、実施の形態１の復調回路をＱＰＳＫ変調波に対して用いたこの実施の形態２の復調回路が有効となる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００４３】
この実施の形態２のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００４４】
この実施の形態２のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器５３と、位相回転する手段５１のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器５５とをさらに有する。
【００４５】
以上のように、この実施の形態２によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ＱＰＳＫ変調波のアプリケーションでデータ変調の１と０の出現確率が同じでない場合に、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果が得られる。
【００４６】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるデジタル復調回路を示す構成図である。図３において、６１はＡＴＡＮ４１からのデジタルの位相誤差θe が入力されてアナログの位相誤差θe を出力するＤ／Ａ変換器である。６２はアナログの位相誤差θe が入力されて制御電圧を出力するアナログループフィルタである。６３は制御電圧が入力されてアナログの再生キャリア信号を出力するアナログ電圧制御発振器である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態３では、Ｄ／Ａ変換器６１、アナログループフィルタ６２、およびアナログ電圧制御発振器６３がフィードバックループを形成している。
【００４７】
次に動作について説明する。
実施の形態１の復調回路がループフィルタおよびデジタル制御発振器をデジタル回路で構成するものであるのに対して、この実施の形態３の復調回路では、図３に示すように、位相誤差検出回路４１の出力にＤ／Ａ変換器６１を設けて、ループフィルタおよび電圧制御発振器をアナログ回路で構成した。この構成の相違以外はこの実施の形態３の復調回路は実施の形態１の復調回路と同様に動作する。この実施の形態３の復調回路では、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１の復調回路よりも高い周波数に設定できる。
【００４８】
この実施の形態３は実施の形態１のデジタル復調回路に対して、フィードバックループをＤ／Ａ変換器６１、アナログループフィルタ６２、およびアナログ電圧制御発振器６３で構成するような変更を行なったものであるが、実施の形態２のデジタル復調回路に対しても同様の変更を行なうこともできる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態３のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００５０】
この実施の形態３のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００５１】
この実施の形態３のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器６１と、Ｄ／Ａ変換器６１の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタ６２と、アナログループフィルタ６２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００５２】
この実施の形態３のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００５３】
以上のように、この実施の形態３によれば、位相誤差検出回路４１の出力にＤ／Ａ変換器６１を設けて、ループフィルタおよび電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１の復調回路よりも高い周波数に設定できる効果が得られる。
【００５４】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４によるデジタル復調回路を示す構成図である。図４において、４２はＡＴＡＮ４１からのデジタルの位相誤差θe が入力されてデジタルの制御電圧を出力するループフィルタである。４４はデジタルの制御電圧が入力されてアナログの制御電圧を出力するＤ／Ａ変換器である。６３はアナログの制御電圧が入力されてアナログの再生キャリア信号を出力するアナログ電圧制御発振器である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。この実施の形態３では、ループフィルタ４２、Ｄ／Ａ変換器４４、およびアナログ電圧制御発振器６３がフィードバックループを形成している。
【００５５】
次に動作について説明する。
実施の形態１の復調回路がループフィルタおよびデジタル制御発振器をデジタル回路で構成するものであるのに対して、この実施の形態４の復調回路では、図４に示すように、デジタルのループフィルタ４２の出力にＤ／Ａ変換器４４を設けて、電圧制御発振器をアナログ回路で構成した。この構成の相違以外はこの実施の形態４の復調回路は実施の形態１の復調回路と同様に動作する。この実施の形態４も、実施形態３と同様に、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１よりも高い周波数に設定できる。
【００５６】
この実施の形態４は実施の形態１のデジタル復調回路に対して、フィードバックループをループフィルタ４２、Ｄ／Ａ変換器４４、およびアナログ電圧制御発振器６３で構成するような変更を行なったものであるが、実施の形態２のデジタル復調回路に対しても同様の変更を行なうこともできる。
【００５７】
以上のように、この実施の形態４のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００５８】
この実施の形態４のデジタル復調回路は、フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号として供給する。
【００５９】
この実施の形態４のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４４と、Ｄ／Ａ変換器４４の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００６０】
この実施の形態４のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００６１】
以上のように、この実施の形態４によれば、デジタルのループフィルタ４２の出力にＤ／Ａ変換器４４を設けて、電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器４のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）を、実施の形態１よりも高い周波数に設定できる効果が得られる。
【００６２】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５によるデジタル復調回路を示す構成図である。図５において、７１はＩＱ位相検波器４へのローカル信号を出力するローカル発振器である。７２は受信信号入力端子からのＰＭ変調信号とＤ／Ａ変換器４４からの再生キャリア信号とが入力されて、周波数変換されたＰＭ変調信号を出力するミキサである。７３は周波数変換されたＰＭ変調信号が入力されて帯域が制限されたＰＭ変調信号を出力する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）である。その他の構成要素は、図１に示す実施の形態１のデジタル復調回路の構成要素と等しい。
【００６３】
次に動作について説明する。
実施の形態１では、ＩＱ位相検波器４のローカル信号としてＤ／Ａ変換器４４の出力信号を用いたが、この実施の形態５では、図５に示すようにＩＱ位相検波器４のローカル信号としてローカル発振器７１の出力信号を用い、受信ＰＭ変調波信号をＩＦ帯でミキサ７２により周波数変換してからＢＰＦ７３を介してＩＱ位相検波器に入力した。この構成の相違以外はこの実施の形態５の復調回路は実施の形態１の復調回路と同様に動作する。上記発明の実施の形態１と同様の効果を奏する。このような実施の形態５の構成により、ＩＱ位相検波器４への入力信号の周波数を最適化できる。
【００６４】
この実施の形態５は、実施の形態１の復調回路に対して、ＩＱ位相検波器４へのローカル信号をローカル発振器７１から供給し、受信変調波信号を周波数変換するミキサ７２へのローカル信号としてフィードバックループの出力信号であるＤ／Ａ変換器４４の出力信号を供給し、ミキサ７２の出力信号をＢＰＦ７３を介してＩＱ位相検波器４へ供給するような変更を行なったものである。同様の変更を実施の形態２、実施の形態３、および実施の形態４の復調回路に行なうこともできる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態５のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４と、アナログのＩＱ位相検波器４のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタ５，２５と、アナログローパスフィルタ５，２５のＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段６，２６と、Ａ／Ｄ変換後のＩチャネルおよびＱチャネルデジタルデータのそれぞれからＤＣオフセット成分を抽出する手段７，２７と、ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分をＡ／Ｄ変換手段６，２６の出力から減算する手段１１，３１と、減算する手段１１，３１のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段５１と、位相回転する手段５１の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、アナログのＩＱ位相検波器４に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段４１と、位相差検出手段４１の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有する。
【００６６】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、アナログのＩＱ位相検波器４のローカル信号を供給するローカル発振器７１と、受信変調波信号を周波数変換するミキサ７２と、ミキサ７２の出力を高調波成分を制限するＢＰＦ７３とをさらに有し、フィードバックループの再生キャリア信号をミキサ７２のローカル信号として供給し、ＢＰＦ７３の出力をアナログのＩＱ位相検波器４の入力として供給する。
【００６７】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器４３と、デジタル制御発振器４３の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器４４とを有する。
【００６８】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器６１と、Ｄ／Ａ変換器６１の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタ６２と、アナログループフィルタ６２の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００６９】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、フィードバックループが、位相差検出手段４１の出力の雑音成分を除去するループフィルタ４２と、ループフィルタ４２の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４４と、Ｄ／Ａ変換器４４の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器６３とを有する。
【００７０】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器１２をさらに有する。
【００７１】
この実施の形態５のデジタル復調回路は、位相回転する手段５１のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器５３と、位相回転する手段５１のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器５５とをさらに有する。
【００７２】
以上のように、この実施の形態５によれば、ＩＱ位相検波器４のローカル信号としてローカル発振器７１の出力信号を用い、受信ＰＭ変調波信号をＩＦ帯でミキサ７２により周波数変換してからＢＰＦ７３を介してＩＱ位相検波器に入力するように構成したので、ＩＱ位相検波器４への入力信号の周波数を最適化できる効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果がある。
【００７４】
この発明によれば、デジタル処理により、受信信号の位相を一定の周波数で強制的に回転させ、その結果、ＩＱ位相検波器のベースバンド出力には、ループがロックオン時、正弦波状のビート信号が現れるように構成したので、ＱＰＳＫ変調波のアプリケーションでデータ変調の１と０の出現確率が同じでない場合に、ループがロックオンしデータを復調している最中でも、ＩＱ位相検波器の出力のＤＣオフセットを抽出して補正する事ができるので、ＩＱ位相検波器のＤＣオフセットによる影響を少なくし、ループが安定で誤り率特性の劣化をなくすことができる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、位相誤差検出回路の出力にＤ／Ａ変換器を設けて、ループフィルタおよび電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）をより高い周波数に設定できる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、デジタルのループフィルタの出力にＤ／Ａ変換器を設けて、電圧制御発振器をアナログ回路で構成したので、ＩＱ位相検波器のローカル周波数（再生キャリア信号の周波数）をより高い周波数に設定できる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、ＩＱ位相検波器のローカル信号としてローカル発振器の出力信号を用い、受信ＰＭ変調波信号をＩＦ帯でミキサにより周波数変換してからＢＰＦを介してＩＱ位相検波器に入力するように構成したので、ＩＱ位相検波器への入力信号の周波数を最適化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態３によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態４によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態５によるデジタル復調回路を示す構成図である。
【図６】 従来のデジタル復調回路を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 受信信号入力端子、２ スイッチ、３ 入力端子、４ ＩＱ位相検波器、５ ＬＰＦ、６ Ａ／Ｄ変換器、７ オフセット抽出部、８ スイッチ、９ 入力端子、１０ ＬＰＦ、１１ 加算器、１２ データ復調器、１３ 出力端子、２５ ＬＰＦ、２６ Ａ／Ｄ変換器、２７ オフセット抽出部、２８ スイッチ、３０ ＬＰＦ、３１ 加算器、４１ ＡＴＡＮ、４２ ループフィルタ、４３ＤＣＯ、４４ Ｄ／Ａ変換器、５１ 位相回転部、５２ 受信信号入力端子、５３ Ｉチャネルデータ復調器、５４ 出力端子、５５ Ｑチャネルデータ復調器、５６ 出力端子、６１ Ｄ／Ａ変換器、６２ アナログループフィルタ、６３ アナログ電圧制御発振器、７１ ローカル発振器、７２ ミキサ、７３ ＢＰＦ。
Claims (11)
- アナログのＩＱ位相検波器と、
上記アナログのＩＱ位相検波器のＩチャネル出力およびＱチャネル出力の高周波成分を除去するアナログローパスフィルタと、
上記アナログローパスフィルタのＩチャネル出力およびＱチャネル出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する手段と、
Ａ／Ｄ変換後のＩチャネル受信ベースバンド信号をデジタル低域通過フイルタで高周波成分を除去してＩチャネルのオフセット成分を抽出する手段およびＡ／Ｄ変換後のＱチャネル受信ベースバンド信号をデジタル低域通過フイルタで高周波成分を除去してＱチャネルのオフセット成分を抽出する手段と、
ＩチャネルおよびＱチャネルそれぞれにおいて、抽出したＤＣオフセット成分を上記Ａ／Ｄ変換手段の出力から減算する手段と、
上記減算する手段のＩチャネルおよびＱチャネルの出力をある一定の周波数でデジタル的に位相回転する手段と、
上記位相回転する手段の出力のＩチャネル振幅およびＱチャネル振幅から、上記アナログのＩＱ位相検波器に入力するデジタル変調波の搬送波と再生キャリアの間の位相差を検出する位相差検出手段と、
上記位相差検出手段の出力から再生キャリア信号を生成するフィードバックループとを有することを特徴とするデジタル復調回路。 - フィードバックループの再生キャリア信号をアナログのＩＱ位相検波器のローカル信号として供給することを特徴とする請求項１記載のデジタル復調回路。
- フィードバックループが、
位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、
上記ループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器と、
上記デジタル制御発振器の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器とを有することを特徴とする請求項２記載のデジタル復調回路。 - フィードバックループが、
位相差検出手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、
上記Ｄ／Ａ変換器の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタと、
上記アナログループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有することを特徴とする請求項２記載のデジタル復調回路。 - フィードバックループが、
位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、
上記ループフィルタの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、
上記Ｄ／Ａ変換器の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有することを特徴とする請求項２記載のデジタル復調回路。 - アナログのＩＱ位相検波器のローカル信号を供給するローカル発振器と、
受信変調波信号を周波数変換するミキサと、
上記ミキサの出力を高調波成分を制限するＢＰＦとをさらに有し、
フィードバックループの再生キャリア信号を上記ミキサのローカル信号として供給し、
上記ＢＰＦの出力を上記アナログのＩＱ位相検波器の入力として供給することを特徴とする請求項１記載のデジタル復調回路。 - フィードバックループが、
位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、
上記ループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成するデジタル制御発振器と、
上記デジタル制御発振器の出力をＤ／Ａ変換し、再生キャリア信号とするＤ／Ａ変換器とを有することを特徴とする請求項６記載のデジタル復調回路。 - フィードバックループが、
位相差検出手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、
上記Ｄ／Ａ変換器の出力の雑音成分を除去するアナログループフィルタと、
上記アナログループフィルタの出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有することを特徴とする請求項６記載のデジタル復調回路。 - フィードバックループが、
位相差検出手段の出力の雑音成分を除去するループフィルタと、
上記ループフィルタの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、
上記Ｄ／Ａ変換器の出力に応じて、発振周波数および位相が制御される出力を生成して再生キャリア信号として出力するアナログ電圧制御発振器とを有することを特徴とする請求項６記載のデジタル復調回路。 - 位相回転する手段のＩチャネルの出力から復調データを生成する復調器をさらに有することを特徴とする請求項３から請求項９のうちのいずれか１項記載のデジタル復調回路。
- 位相回転する手段のＩチャネルの出力からＩチャネル復調データを生成するＩチャネル復調器と、
上記位相回転する手段のＱチャネルの出力からＱチャネル復調データを生成するＱチャネル復調器とをさらに有することを特徴とする請求項３から請求項９のうちのいずれか１項記載のデジタル復調回路。
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