JP3737592B2 - ４値ｆｓｋ復調回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線受信機等に用いられる４値ＦＳＫ復調回路に係り、特に容易な回路構成で、変調指数の如何にかかわらず適正に復調できる４値ＦＳＫ復調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周波数偏移変調（ＦＳＫ変調）は、周波数変調方式の一つで、入力信号に応じてキャリア信号の周波数を予め定められた量だけシフトさせて出力波をとする変調方式であって、出力波には位相の不連続が生じないように回路が構成されている。
【０００３】
このように変調されたＦＳＫ復調の一方法として、ＦＳＫ変調されたキャリア信号を受信すると、変調前の該キャリア信号の周波数の信号を発振する局部発振器を用いて該キャリア信号を直交検波し、直交ベースバンド信号としてＩ成分（同相成分）及びＱ成分（直交成分）を得て、これにＦＳＫ復調を行う方法（いわゆる「零ＩＦ検波方式」）がある。
【０００４】
ここでは、まず、ＩＦ検波方式による従来の２値ＦＳＫ復調回路を説明し、しかる後に従来の４値ＦＳＫ復調回路について説明を行うこととする。
従来の２値ＦＳＫ復調回路について、図７と図８を用いて説明する。図７は、従来の２値ＦＳＫ復調回路の構成ブロック図であり、図８は、従来の２値ＦＳＫ復調回路における零ＩＦ検波回路の一例の構成ブロック図である。
従来の２値ＦＳＫ復調回路は、図７に示すように、零ＩＦ検波回路１と、コンパレータ２と、位相比較回路５とから主に構成されている。
【０００５】
次に、各部を具体的に説明する。
零ＩＦ検波回路１は、受信したＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波して直交ベースバンド信号をそのＩ成分とＱ成分とに分けてそれぞれコンパレータ２ａ、２ｂに出力するものである。
零ＩＦ検波回路１の具体的な構成については、後に説明する。
【０００６】
コンパレータ２ａは、直交ベースバンド信号のＩ成分の入力を受けて、これを矩形に変化するデジタル信号を表す波形に整形するものである（以下、この動作を「２値整形」と称する。）
コンパレータ２ｂは、直交ベースバンド信号のＱ成分の入力を受けて、２値整形するものである。
尚、以下でコンパレータ２ａの出力する信号を「整形Ｉ信号」と、コンパレータ２ｂの出力する信号を「整形Ｑ信号」と称することとする。
【０００７】
位相比較回路５は、コンパレータ２ａ、２ｂから整形Ｉ信号と整形Ｑ信号との入力を受けて、どちらの信号の位相が先進しているかを表す信号を検波出力として出力するものである。具体的には、この検波出力は、「０」又は「１」の２値信号となっている。
【０００８】
つまり、位相比較回路５は、受信したキャリア信号の瞬時周波数が高い場合と低い場合とで整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルの回転方向が逆になることを利用して、この回転方向を比較判定して瞬時周波数の高低を２値信号として出力するものである。
【０００９】
ここで、零ＩＦ検波回路１について、より詳細に説明する。
零ＩＦ検波回路１は、例えば、図８に示すように、局部発振器１１と、９０°分配回路１２と、第１のミキサー回路１３と、第２のミキサー回路１４と、第１のＬＰＦ１５と、第２のＬＰＦ１６とから構成されているようなものが考えられる。
【００１０】
以下、各部を具体的に説明する。
局部発振器１１は、変調前のキャリア信号の周波数の信号を局部発振信号として９０°分配回路１２に出力するものである。
９０°分配回路１２は、局部発振信号の入力を受けて、これを同相信号としてそのまま第１のミキサー回路１３に出力するとともに、局部発振信号の位相を９０°シフトさせて直交信号として第２のミキサー回路１４に出力するものである。
【００１１】
第１のミキサー回路１３は、乗算回路であって、同相信号と受信したキャリア信号とを乗算した信号を第１のＬＰＦ１５に出力するものである。
第２のミキサー回路１４は、乗算回路であって、直交信号と受信したキャリア信号とを乗算した信号を第２のＬＰＦ１６に出力するものである。
【００１２】
第１のＬＰＦ１５は、高周波成分を除去する低域濾波器であり、第１のミキサー回路１３から入力される信号の高周波成分を除去して直交ベースバンド信号のＩ成分として出力するものである。
第２のＬＰＦ１６は、第１のＬＰＦ１５と同様のものであって、第２のミキサー回路１４から入力される信号の高周波成分を除去して直交ベースバンド信号のＱ成分として出力するものである。
【００１３】
つまり、局部発振信号の周波数よりも受信したキャリア信号の周波数が高ければ（そのようにＦＳＫ変調されていれば）、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルは、正の向きに回転し、局部発振信号の周波数よりも受信したキャリア信号の周波数が低ければ（そのようにＦＳＫ変調されていれば）、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルは、負の向きに回転するようになる。
【００１４】
そこで、位相比較回路５がこの回転の方向を判定して、キャリア信号がどのようにＦＳＫ変調されているかを検知するようになる。
【００１５】
ここで、従来の２値ＦＳＫ復調回路の動作について説明する。
零ＩＦ検波回路１がＦＳＫ変調されたキャリア信号を受信して、これを直交検波し、直交ベースバンド信号のＩ成分とＱ成分とに分けて出力する。
そして、コンパレータ２ａ、２ｂがこれらの成分を２値整形して、それぞれ整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを出力する。
【００１６】
そして、位相比較回路５が、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号との位相を比較して（整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルの回転方向を検知して）、それを２値信号の検波出力として出力する。
【００１７】
次に、従来の４値ＦＳＫ復調回路について説明する。
４値ＦＳＫ復調回路において、上述の２値ＦＳＫ復調回路と同様の零ＩＦ検波方式を採用したものは、「４値ＦＳＫ信号のダイレクトコンバージョン受信方式」、斎藤、赤岩、電子情報通信学会技術研究報告RCS94-124,pp.43-48に記載されている。
【００１８】
そこで、以下この文献に記載されている方法の概略を説明する。
４値ＦＳＫ復調回路は、受信したキャリア信号を直交検波して２値整形し、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを得るところまでは、上述の２値ＦＳＫ復調回路と同じであるが、これらの信号で表現されるベクトルの回転方向を検知するとともに、さらに回転速度をも別個に検知し、これらの検知の結果によって４値ＦＳＫを復調するものである。
【００１９】
４値ＦＳＫ復調における直交ベースバンド信号では、各信号点は２ビットのシンボル「００」と「０１」と「１１」と「１０」とのいずれかを表すようになっており、図９に示すように各ＭＳＢが回転方向に、ＬＳＢが回転速度に対応するようになっている。図９は、４値ＦＳＫ復調回路における直交ベースバンド信号のＩＱ平面での動きを表す説明図である。
【００２０】
すなわち回転方向は、ＭＳＢが「０」であるときに負の方向に（図９（ａ））、「１」であるときに正の方向に（図９（ｂ））、それぞれ回転するようになっており、回転速度は、次に示す［数１］で定義される。
【００２１】
【数１】
【００２２】
ここでは、Ｒは変調速度をΔＦmax は、最大周波数偏移を表しており、変調指数ｍはＬＳＢに対応して２つ設定される。尚、回転速度は、ｍπである。
例えば、ｍ＝１，３とした場合、特にＬＳＢが「０」のときに、ｍ＝３としたとすると、その際の回転速度はｍπ＝３πなので、図９（ａ），（ｂ）の破線のように１．５回転し、また、ＬＳＢが「１」のときに、ｍ＝１としたとすると、その際の回転速度は、ｍπ＝πなので、図９（ａ），（ｂ）の実線のように０．５回転する。
【００２３】
ここで、４値ＦＳＫ復調回路について具体的に、「１１１００１」と変化するデジタル信号でＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波したときの直交ベースバンド信号を例にとって、図１０と図１１とを用いて説明する。図１０は、４値ＦＳＫ復調回路における信号の一例を表す説明図であり、図１１は、４値ＦＳＫ復調回路における信号点配置の一例を表す説明図である。
【００２４】
前述したように、シンボル長を２ビットしているので、「１１１００１」は、「１１」と、「１０」と、「０１」とに分けられ、この順に一定時間ごとに受信している。そのため、時間を横軸にとって、受信したキャリア信号を直交検波した直交ベースバンド信号のＱ成分は、図１０（ａ）に示すような信号となり、Ｉ成分は、図１０（ｂ）に示すような信号となる。
【００２５】
従って、それぞれを２値整形すると、図１０（ｃ）と図１０（ｄ）とに示されるような矩形波となる。これらが整形Ｑ信号と整形Ｉ信号である。
ここで、これらの信号を図１１に示す信号点の動きとして追跡してみると、図１０の時刻ｔ１の時点では、整形Ｑ信号と整形Ｉ信号とはともに正であり、その状態は、図１１の信号点Ａで表される。
【００２６】
そして、時刻ｔ２になると、整形Ｉ信号が負となるので、その状態は図１１の信号点Ｂに移行する。このとき状態の変化を表す軌跡は、ｓｇｎ（Ｑ）の軸と交わるようになる。つまり、ＬＳＢが「１」であるときには、１シンボルあたりの回転速度が０．５回転であるので、状態の変化を表す軌跡がｓｇｎ（Ｑ）又はｓｇｎ（Ｉ）の軸と交差する回数は、１〜３回である。
【００２７】
一方、時刻ｔ３〜ｔ９までの間、つまりＬＳＢが「０」であるときには、１シンボル当たりの回転速度が１．５回転あるので、状態の変化を表す軌跡が各軸と交差する回数が５〜７回になる。
【００２８】
そこで従来の４値ＦＳＫ復調回路は、２値ＦＳＫと同様にしてＭＳＢを検知した後、１シンボル当たりに、状態の変化の軌跡がｓｇｎ（Ｑ）又はｓｇｎ（Ｉ）の軸と交わる回数をカウントし、予め設定されたしきい値との比較によって行うものであった。例えば、上述の例では、ＬＳＢが「１」のときの交差回数が１〜３回であり、「０」のときの交差回数が５〜７回なので、しきい値を「４回」とすればよい。つまり、このときの変調指数を検知する（ＬＳＢを決定する）ためのマージンは±１回となっている。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の４値ＦＳＫ復調回路では、まず、シンボルタイミング抽出回路が、２値整形された信号を用いてシンボルタイミングを検出するため、シンボル変化点検出のタイミングが本来のシンボル変化点より遅れてしまうことがある上、シンボル変化点検出の際のジッターが大きくなり、真のシンボル変化点から多少ずれたシンボルタイミングを出力することがあり、適正なシンボルタイミングを得ることができないという問題点があった。
【００３０】
また、従来の４値ＦＳＫ復調回路では、２値整形された信号を以て回転方向と回転速度とを検知するため、例えば雑音や零ＩＦ検波回路における位相歪み、直流オフセット、上記シンボルタイミングの検出のずれ等の影響を受けて、検波出力の品質が劣化して適正に復調できないという問題点があった。
【００３１】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、復調結果を適正にすることができる４値ＦＳＫ復調回路を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、４値ＦＳＫ復調回路において、４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して同相成分と直交成分とに分離した信号の入力を受けて、前記同相成分の正負が転ずるときの前記直交成分の正負又は前記直交成分の正負が転ずるときの前記同相成分の正負の少なくとも一方を参照して、信号点間の移動の回転方向を検知し、前記検知した回転方向を１シンボル時間に亘って積分して前記１シンボル時間における信号点間の移動の回転方向を検出し、前記積分結果を前記１シンボル時間毎にリセットすることを特徴としており、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、４値ＦＳＫ復調回路において、変調４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して同相成分と直交成分とに分離し２値整形した信号の入力を受けて、前記２値整形された各成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、前記２値整形された各成分の信号と前記遅延回路から入力される各成分の信号との排他的論理和を各成分ごとに演算する排他的論理和回路と、前記排他的論理和回路から入力される各成分ごとの排他的論理和の和を１シンボル時間に亘って積分して出力する積分放電回路と、前記積分放電回路の出力と予め設定されたしきい値とを比較して回転速度を判定する判定回路とを備え、前記積分放電回路が、前記１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴としており、回転速度を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波する際に、同相成分と直交成分との２軸で形成される平面上に配置される信号点の間の移動の回転方向と回転速度を検知する４値ＦＳＫ復調回路であって、２値整形された各成分の信号の入力を受けて、前記特定の時間を表すタイミング信号を推定して出力するシンボルタイミング抽出回路を備え、前記移動の回転方向を検出する手段として、前記２値整形された前記各成分の信号の入力を受けて、前記２値整形された同相成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出し、当該検出の結果を出力する第１の検出手段と、前記２値整形された直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出し、当該検出の結果を出力する第２の検出手段と、前記２値整形された同相成分及び直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりの検出の結果と、前記２値整形された各成分の信号との入力を受けて、信号点間の移動の回転方向を検出し、該回転方向の正負を表す信号を出力するベクトル検出部と、前記ベクトル検出部から入力される信号を特定の時間に亘って積分する第１の積分放電回路を備え、前記移動の回転速度を検出する手段として、前記２値整形された各成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、前記２値整形された各成分の信号と前記遅延回路から入力される各成分の信号との排他的論理和を各成分ごとに演算する排他的論理和回路と、前記排他的論理和回路から入力される各成分ごとの排他的論理和の和を前記特定の時間に亘って積分する第２の積分放電回路とを備え、前記第１の積分放電回路及び前記第２の積分放電回路が、前記タイミング信号の入力を受けて、前記特定の時間毎に積分結果をリセットすることを特徴としており、復調の結果を適正にできる。
【００３５】
上記従来例の問題点を解決するための請求項４記載の発明は、請求項３記載の４値ＦＳＫ復調回路において、ベクトル検出部は、２値整形された同相成分及び直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりの検出の結果と、前記２値整形された各成分の信号との入力を受けて、前記同相成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記直交成分の信号が正であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が負であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記直交成分の信号が正であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が負であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記同相成分の信号が正であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が負であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記同相成分の信号が正であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が負であれば回転方向が正であることを表す信号を出力するベクトル検出部であることを特徴としており、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３６】
上記従来例の問題点を解決するための請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の４値ＦＳＫ復調回路において、第１の検出手段と第２の検出手段とは、それぞれ入力された成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、前記入力された成分の信号が前記遅延回路から入力される信号よりも大であれば当該成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果を出力する立ち上がり検出部と、前記入力された成分の信号が前記遅延回路から入力される信号よりも小であれば当該成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果を出力する立ち下がり検出部とを有する検出部であることを特徴としており、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る４値ＦＳＫ復調回路（本回路）は、コンパレータが２値整形したＩ信号とＱ信号とを差分と積分とによって緩やかに変化する信号に変換し、これによって回転方向と回転速度とを概略判定して、その結果に基づいて４値ＦＳＫ復調するものであり、復調時に頻繁に信号が変化するような誤りの影響を低減できる。
【００３８】
本回路は図１に示すように零ＩＦ検波回路１と、コンパレータ２と、回転方向検出部３と、回転速度検出部４と、判定回路９とから構成されている。図１は、本回路の構成ブロック図である。
また、回転方向検出部３は、遅延回路３１と、立ち上がり検出部４１と、立ち下がり検出部４２と、ベクトル検出部５１と、積分放電回路６１とから構成されており、回転速度検出部４は、遅延回路３１と、ＸＯＲ回路７１と、シンボルタイミング抽出回路８１と、第２の積分放電回路６２とから構成されている。
【００３９】
以下、各部を具体的に説明する。
零ＩＦ検波回路１は、従来と同様にＦＳＫ変調されているキャリア信号の入力を受けて、これを直交検波し、直交ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）と、直交成分（Ｑ成分）とを出力するものである。
【００４０】
コンパレータ２ａは、直交ベースバンド信号のＩ成分の入力を受けて、２値整形して整形Ｉ信号を出力するものであり、コンパレータ２ｂは、同じくＱ成分を２値整形して整形Ｑ信号を出力するものである。
【００４１】
回転方向検出部３は、直交ベースバンド信号の同相成分と直交成分との入力を受けて、信号点の回転方向を検出して判定回路９に出力するものであり、回転速度検出部４は、直交ベースバンド信号の同相成分と直交成分との入力を受けて、信号点の回転速度を検出して判定回路９に出力するものである。
【００４２】
回転方向検出部３及び回転速度検出部４の遅延回路３１は、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とをそれぞれ予め設定された一定の時間だけ遅延させて、遅延整形Ｉ信号と遅延整形Ｑ信号を出力するものである。尚、回転方向検出部３の遅延回路３１ａ，ｂと、回転速度検出部４の遅延回路３１ｃ，ｄとはそれぞれ遅延時間が異なっているのが一般的である。
【００４３】
回転方向検出部３の立ち上がり検出部４１ａは、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ成分の信号が立ち上がるタイミングを示す信号（以下、「Ｉ相立ち上がり信号」と称する）を出力するものである。
立ち下がり検出部４２ａは、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ成分の信号が立ち下がるタイミングを示す信号（以下、「Ｉ相立ち下がり信号」と称する）を出力するものである。
【００４４】
立ち上がり検出部４１ｂは、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ成分の信号が立ち上がるタイミングを示す信号（以下、「Ｑ相立ち上がり信号」と称する）を出力するものである。
立ち下がり検出部４２ｂは、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ成分の信号が立ち下がるタイミングを示す信号（以下、「Ｑ相立ち下がり信号」と称する）を出力するものである。
【００４５】
尚、請求項において、遅延回路３１ａと、立ち上がり検出部４１ａと、立ち下がり検出部４２ａとをまとめて第１の検出手段と称し、同じく遅延回路３１ｂと、立ち上がり検出部４１ｂと、立ち下がり検出部４２ｂとをまとめて第２の検出手段と称することとする。
【００４６】
ベクトル検出部５１は、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とＩ相立ち上がり信号とＩ相立ち下がり信号Ｑ相立ち上がり信号とＱ相立ち下がり信号との入力を受けて、ベクトルの回転方向をベクトル信号として出力するものである。
【００４７】
具体的には、ベクトル検出部５１は、図２に示すように、例えばＩ相立ち上がり信号が入力された場合には、整形Ｉ信号が「０」から「１」に変化した場合であるので、図２（ａ）のように第２象限から第１象限に変化した場合と、図２（ｂ）のように第３象限から第４象限に変化した場合の２通りが考えられるが、ここで整形Ｑ信号の値を参照すれば、回転方向を特定できる。図２は、ベクトル検出部５１の動作を表す説明図である。
【００４８】
すなわち、もし、整形Ｑ信号が「０」であれば、図２（ｂ）に示すように第３象限から第４象限への回転であると判定でき、整形Ｑ信号が「１」であれば、図２（ａ）に示すように第２象限から第１象限への回転であると判定できる。
【００４９】
第１の積分放電回路６１は、後に説明するシンボルタイミング抽出回路８１から１シンボル時間を表す信号（受信シンボルタイミングＳＴ信号）の入力を受けて、当該信号に表される時間（１シンボル時間）だけベクトル検出部５１から入力されるベクトル信号を積分して判定回路９に出力するものである。
【００５０】
ＸＯＲ（排他的論理和）回路７１ａは、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、その値が正又は零ならば「真」として「１」を表す信号とし、その値が負ならば「偽」として「０」を表す信号として、排他的論理和を算出し、第２の積分放電回路６２に出力するものである。
ＸＯＲ回路７１ｂは、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、上記ＸＯＲ回路７１ａと同様に排他的論理和を算出し、第２の積分放電回路６２に出力するものである。
【００５１】
シンボルタイミング抽出回路８１は、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号との入力を受けて、１シンボル時間を表す受信シンボルタイミングＳＴ信号を推定して出力するものであり、図１に示すように第１の積分放電回路６１と第２の積分放電回路６２とに共通して出力するようにしている。
【００５２】
第２の積分放電回路６２は、既に述べたようにシンボルタイミング抽出回路８１からシンボルタイミングＳＴ信号の入力を受けて、この信号に表される１シンボル時間に亘って、ＸＯＲ回路７１ａと、ＸＯＲ回路７１ｂとから入力される排他的論理和の和を積分して、判定回路９に出力するものである。
【００５３】
ここで、回転方向検出部３の動作について図３を用いて説明する。図３は本回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
ＦＳＫ変調されているキャリア信号の入力を受けて、零ＩＦ検波回路１が直交検波し、直交ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）と、直交成分（Ｑ成分）とを出力する。
【００５４】
そして、コンパレータ２ａが、直交ベースバンド信号のＩ成分の入力を受けて、２値整形して整形Ｉ信号を出力し、コンパレータ２ｂが、同じくＱ成分を２値整形して整形Ｑ信号を出力する。ここで出力される整形Ｉ信号は、図３（ａ）に示すような信号となり、整形Ｑ信号は、図３（ｂ）に示すような信号となる。
【００５５】
次に、回転方向検知部３の遅延回路３１が、それぞれ入力された整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを予め設定された一定の時間だけ遅延させて、遅延整形Ｉ信号と遅延整形Ｑ信号として出力する。
【００５６】
そして、立ち上がり検出部４１ａが整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ相立ち上がり信号（図３（ｃ））を出力し、立ち下がり検出部４２ａが整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ相立ち下がり信号（図３（ｄ））を出力する。
【００５７】
また、立ち上がり検出部４１ｂが整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ相立ち上がり信号（図３（ｅ））を出力し、立ち下がり検出部４２ｂが整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ相立ち下がり信号（図３（ｆ））を出力する。
【００５８】
具体的に回転方向が正である場合と、回転方向が負である場合とに分けて説明すると、まず、回転方向が正である場合には、各信号は、例えば図３の左側に示すようなタイミングチャートとなる。尚、図３の左側では、回転方向が正であり、回転速度が早い場合を示している。
【００５９】
つまり、Ｉ相立ち上がり信号が、図３（ｃ）のようにベクトル検出部５１に入力されるとき（Ａ）、整形Ｑ信号の状態は「０」であるので、回転方向は図２（ｂ）の方向（正の方向）と検出される。
以下、同様にＩ相立ち下がり信号が図３（ｄ）のように入力されるとき（Ｂ）、整形Ｑ信号の状態は「１」であり、Ｑ相立ち上がり信号が図３（ｅ）のように入力されるとき（Ｃ）、整形Ｉ信号の状態は「０」であり、Ｑ相立ち下がり信号が図３（ｆ）のように入力されるとき（Ｄ）、整形Ｉ信号の状態は「１」であるので、回転方向は常に図２（ｂ）の方向（正の方向）として検出される。
【００６０】
従って、この場合に、第１の積分放電回路６１が積分する信号は図３（ｇ）に示されるようになり、その積分の結果は、図３（ｉ）のようになる。
【００６１】
一方、回転方向が負である場合には、各信号は、例えば図３の右側に示すようなタイミングチャートとなる。尚、図３の右側は、回転方向が負であり、回転速度が遅い場合を示している。
【００６２】
上記の場合と同様に、Ｉ相立ち下がり信号が図３（ｄ）のようにベクトル検出部５１に入力されるとき（Ｆ）、整形Ｑ信号の状態は「０」であるので、回転方向は図２（ａ）の方向（負の方向）として検出される。
【００６３】
同様にして、Ｉ相立ち下がり信号が図３（ｆ）のようにベクトル検出部５１に入力されるとき（Ｅ）、整形Ｉ信号の状態は「１」であるので、回転方向は図２（ａ）の方向（負の方向）として検出される。
【００６４】
従って、この場合に、第１の積分放電回路６１が積分する信号は図３（ｈ）に示されるようになり、その積分の結果は、図３（ｉ）のようになる。
【００６５】
この回転方向検出部３によれば、回転方向を表す信号が遅延回路での遅延時間分の分解能で少しずつ積分されるようにしているため、シンボルタイミングがずれても判定される回転方向への影響が少なく、判定劣化への影響は小さくなっている。
また、雑音の混入や零ＩＦ検波回路１における位相ひずみならびに直流オフセット等が存在してベクトル検出回路５が出力するベクトル情報が維持的に頻繁に変化しても、積分回路６１において少しずつ積分が行われるため、回転方向の判定への影響は少なくなり、回転方向の判定を適正にできる効果がある。
【００６６】
次に、回転速度検出部の動作について図４を用いて説明する。図４は、本回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。尚、図３と図４とは、同じ信号についての場合を示している。
【００６７】
コンパレータ２ａから出力される整形Ｉ信号は、既に図３において説明したとおり、図３（ａ）と同じ、図４（ａ）に示されるような変化となる。
そして、遅延回路３１ａが当該整形Ｉ信号を一定の時間だけ遅延させて、遅延整形Ｉ信号として図４（ｂ）に示される信号を出力する。
【００６８】
ここで、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号とが相異なる時間では、ＸＯＲ回路７１ａが排他的論理和として、「１」を表す信号を出力するようになり、その出力は、図４（ｃ）に示すような時間変化となる。
また、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号とは図示していないが、それらの排他的論理和である、ＸＯＲ回路７２ｂの出力は、図４（ｄ）に示すような時間変化をするようになる。
【００６９】
そして、第２の積分放電回路６２がこれらの和を積分することによって、図４（ｅ）に示す時間変化で積分を行うようになる。尚、図４（ｅ）で、ＴＨとして示した線はしきい値を表しており、設定によって上下できるようになっている。現実の回路では、このしきい値は、判定回路９に設定されていて、判定回路９が該しきい値を以て回転速度を判定するようにしているものである。
【００７０】
尚、ここの例では、図４（ｅ）に示す第２の積分放電回路６２の出力は、図４の左側ではしきい値に到達しているようになっており、図４の右側では、しきい値に到達しないようになっている。
これは、第２の積分放電回路６２が行う積分が信号点の変化が１シンボル当たり何度発生したかを積分する動作に相当し、図４の左側では、信号点の変化が多数あるので、その積分結果が大きくなり、図４の右側では、信号点の変化が少ないのでその積分結果が小さくなっているためである。
【００７１】
このような回転速度検出部４によれば、回転方向検出部と同様に回転を表すＸＯＲ回路の出力を一定の遅延時間に分散させて少しずつ積分するようにしているので、積分結果の分解能を当該遅延時間の分だけ向上でき、シンボルタイミングのずれによる積分結果への影響を低減でき、回転速度判定を適正に行うことができる効果がある
【００７２】
また、雑音や零ＩＦ検波回路１における位相歪み並びに直流オフセットが存在して、各整形信号や各遅延整形信号の出力が不規則に、特に信号点の変化の前後で頻繁に排他的論理和回路の出力が変化しても、積分が行われているので、その影響を低減でき回転速度判定を適正に行うことができる効果がある。
【００７３】
次に、本回路の動作について説明する。
本回路の零ＩＦ検波回路１が、４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号の入力を受けて、これを直交検波し、その同相成分Ｉと直交成分Ｑとを出力する。
そして、コンパレータ２ａ、２ｂが各成分を２値整形して、それぞれ整形Ｉ信号および整形Ｑ信号を出力する。
【００７４】
そして、これら整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とは、それぞれ回転方向検出部３と回転速度検出部４とに入力される。
そして、回転方向検出部３が上記動作によって整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを成分とするＩＱ平面上でのベクトルの位相の変化を検出して、判定回路９に出力する。
【００７５】
また、回転速度検出部４が一定時間に発生した信号点の回転量を検出して、判定回路９に出力する。
そして、判定回路９が、回転方向検出部３から回転方向の入力を受け、また、回転速度検出部４から回転速度の入力を受けて、回転方向からシンボルのＭＳＢを、回転速度と予め設定されたしきい値との比較からシンボルのＬＳＢをそれぞれ判定し、それを基にシンボルを復調して出力する。
【００７６】
このように本回路によれば、回転方向と回転速度とを適正に判定しているので、これらを元にして適正な復調を行うことができる効果がある。
【００７７】
【実施例】
本発明の実施例について図５と図６とを参照しつつ説明する。図５は回転方向検出部が出力する値の概略を表す説明図であり、図６は回転速度検出部が出力する値の概略を表す説明図である。
【００７８】
具体的には、図５では回転方向検出部の動作として、各実線が１シンボルを表しておりそれぞれが１シンボル時間毎に０にリセットされている。そして、各実線は０から始まって正の方向に単調増加し、また負の方向に単調減少する階段状の関数となっている。
【００７９】
これらの正の方向に変化する関数と負の方向に変化する関数との２種類があるのは、正の方向に単調増加するものが正の方向への回転を、負の方向に単調減少するものが負の方向への回転をそれぞれ意味しているものである。１シンボル時間の終了時点で回転方向検出部３の出力が「０」よりかなり離れているため、適正な判定を行うことができる。
【００８０】
回転速度検出部４が出力する信号は図６に示すようになっている。
ここで、各実線は１シンボルを表しており、それぞれが１シンボル時間毎に０にリセットされている。そして、各実線は、０から始まって正の方向にのみ単調増加しているが、到達点が低いものと高いものとの２種類がある。
ここで、到達点の低いものが回転速度の低いもの、到達点が高いものが回転速度の高いものに対応しており、しきい値をこれらの中間に設定することによってシンボルのＬＳＢを適正に判定できるようになっている。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、４値ＦＳＫ変調された信号の信号点間の移動の回転方向を４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して得た同相成分と直交成分の正負が転ずるごとに検知し、これを１シンボル時間に亘って積分して上記移動の回転方向を検出し、１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴とする４値ＦＳＫ復調回路としているので、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
また、本発明によれば、４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波し２値整形して得た同相成分と直交成分と、各成分を一定時間遅延した信号との排他的論理和を各成分ごとに検知しこれを１シンボル時間に亘って積分して予め設定されたしきい値と比較し、４値ＦＳＫ変調された信号の信号点間の移動の回転速度を検出し、１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴とする４値ＦＳＫ復調回路としているので、回転速度を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【００８２】
本発明によれば、４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波する際に、同相成分と直交成分との２軸で形成される平面上に配置される信号点の間の移動の回転方向と回転速度を検知する４値ＦＳＫ復調回路であって、２値整形された各成分の信号の入力を受けて、前記特定の時間を表すタイミング信号を推定して出力するシンボルタイミング抽出回路を備え、該回転方向を検出する手段として、上記同相成分の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを検出する第１の検出手段と、上記直交成分の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを検出する第２の検出手段と、これら２つの検出手段が検出した各成分の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングごとに回転方向を検出するベクトル検出部と、上記検出された回転方向を特定の時間に亘って積分する第１の積分放電回路とを備え、回転速度を検知する手段として、遅延回路、排他的論理和回路、第２の積分放電回路を備え、第１の積分放電回路及び第２の積分放電回路が、タイミング信号の入力を受けて、特定の時間毎に積分結果をリセットする４値ＦＳＫ復調回路としているので、特定の期間を１シンボル時間の近似する時間とすれば、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【００８３】
請求項４記載の発明によれば、ベクトル検出部が同相成分が立ち上がり又は立ち下がるタイミングごとに上記直交成分の値の如何によって、また、直交成分が立ち上がり又は立ち下がるタイミングごとに上記同相成分の値の如何によって回転方向を検出するベクトル検出部である請求項３記載の４値ＦＳＫ復調回路としているので、特定の期間を１シンボル時間の近似する時間とすれば、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【００８４】
請求項５記載の発明によれば、第１の検出手段と第２の検出手段とは、それぞれ入力された成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、入力された成分の信号と遅延回路から入力される信号との大小によって、当該成分の信号が立ち上がったことを検出する立ち上がり検出部と、当該成分の信号が立ち下がったことを検出する立ち下がり検出部とを有する検出手段である請求項３又は請求項４記載の４値ＦＳＫ復調回路としているので、特定の期間を１シンボル時間の近似する時間とすれば、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本回路の構成ブロック図である。
【図２】ベクトル検出部５１の動作を表す説明図である。
【図３】回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図４】本回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図５】回転方向検出部が出力する値の概略を表す説明図である。
【図６】回転速度検出部が出力する値の概略を表す説明図である。
【図７】従来の２値ＦＳＫ復調回路の構成ブロック図である。
【図８】従来の２値ＦＳＫ復調回路における零ＩＦ検波回路の一例の構成ブロック図である。
【図９】４値ＦＳＫ復調回路における直交ベースバンド信号のＩＱ平面での動きを表す説明図である。
【図１０】４値ＦＳＫ復調回路における信号の一例を表す説明図である。
【図１１】４値ＦＳＫ復調回路における信号点配置の一例を表す説明図である。
【符号の説明】
１…零ＩＦ検波回路、 ２…コンパレータ、 ３…回転方向検出部、 ４…回転速度検出部、 ５…位相比較回路、 ９…判定回路、 １１…局部発振器、 １２…９０°分配回路、 １３…第１のミキサー回路、 １４…第２のミキサー回路、 １５…第１のＬＰＦ、 １６…第２のＬＰＦ、 ３１…遅延回路、 ４１…立ち上がり検出部、 ４２…立ち下がり検出部、 ５１…ベクトル検出部、６１…第１の積分放電回路、 ６２…第２の積分放電回路、 ７１…ＸＯＲ回路、 ８１…シンボルタイミング抽出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線受信機等に用いられる４値ＦＳＫ復調回路に係り、特に容易な回路構成で、変調指数の如何にかかわらず適正に復調できる４値ＦＳＫ復調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周波数偏移変調（ＦＳＫ変調）は、周波数変調方式の一つで、入力信号に応じてキャリア信号の周波数を予め定められた量だけシフトさせて出力波をとする変調方式であって、出力波には位相の不連続が生じないように回路が構成されている。
【０００３】
このように変調されたＦＳＫ復調の一方法として、ＦＳＫ変調されたキャリア信号を受信すると、変調前の該キャリア信号の周波数の信号を発振する局部発振器を用いて該キャリア信号を直交検波し、直交ベースバンド信号としてＩ成分（同相成分）及びＱ成分（直交成分）を得て、これにＦＳＫ復調を行う方法（いわゆる「零ＩＦ検波方式」）がある。
【０００４】
ここでは、まず、ＩＦ検波方式による従来の２値ＦＳＫ復調回路を説明し、しかる後に従来の４値ＦＳＫ復調回路について説明を行うこととする。
従来の２値ＦＳＫ復調回路について、図７と図８を用いて説明する。図７は、従来の２値ＦＳＫ復調回路の構成ブロック図であり、図８は、従来の２値ＦＳＫ復調回路における零ＩＦ検波回路の一例の構成ブロック図である。
従来の２値ＦＳＫ復調回路は、図７に示すように、零ＩＦ検波回路１と、コンパレータ２と、位相比較回路５とから主に構成されている。
【０００５】
次に、各部を具体的に説明する。
零ＩＦ検波回路１は、受信したＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波して直交ベースバンド信号をそのＩ成分とＱ成分とに分けてそれぞれコンパレータ２ａ、２ｂに出力するものである。
零ＩＦ検波回路１の具体的な構成については、後に説明する。
【０００６】
コンパレータ２ａは、直交ベースバンド信号のＩ成分の入力を受けて、これを矩形に変化するデジタル信号を表す波形に整形するものである（以下、この動作を「２値整形」と称する。）
コンパレータ２ｂは、直交ベースバンド信号のＱ成分の入力を受けて、２値整形するものである。
尚、以下でコンパレータ２ａの出力する信号を「整形Ｉ信号」と、コンパレータ２ｂの出力する信号を「整形Ｑ信号」と称することとする。
【０００７】
位相比較回路５は、コンパレータ２ａ、２ｂから整形Ｉ信号と整形Ｑ信号との入力を受けて、どちらの信号の位相が先進しているかを表す信号を検波出力として出力するものである。具体的には、この検波出力は、「０」又は「１」の２値信号となっている。
【０００８】
つまり、位相比較回路５は、受信したキャリア信号の瞬時周波数が高い場合と低い場合とで整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルの回転方向が逆になることを利用して、この回転方向を比較判定して瞬時周波数の高低を２値信号として出力するものである。
【０００９】
ここで、零ＩＦ検波回路１について、より詳細に説明する。
零ＩＦ検波回路１は、例えば、図８に示すように、局部発振器１１と、９０°分配回路１２と、第１のミキサー回路１３と、第２のミキサー回路１４と、第１のＬＰＦ１５と、第２のＬＰＦ１６とから構成されているようなものが考えられる。
【００１０】
以下、各部を具体的に説明する。
局部発振器１１は、変調前のキャリア信号の周波数の信号を局部発振信号として９０°分配回路１２に出力するものである。
９０°分配回路１２は、局部発振信号の入力を受けて、これを同相信号としてそのまま第１のミキサー回路１３に出力するとともに、局部発振信号の位相を９０°シフトさせて直交信号として第２のミキサー回路１４に出力するものである。
【００１１】
第１のミキサー回路１３は、乗算回路であって、同相信号と受信したキャリア信号とを乗算した信号を第１のＬＰＦ１５に出力するものである。
第２のミキサー回路１４は、乗算回路であって、直交信号と受信したキャリア信号とを乗算した信号を第２のＬＰＦ１６に出力するものである。
【００１２】
第１のＬＰＦ１５は、高周波成分を除去する低域濾波器であり、第１のミキサー回路１３から入力される信号の高周波成分を除去して直交ベースバンド信号のＩ成分として出力するものである。
第２のＬＰＦ１６は、第１のＬＰＦ１５と同様のものであって、第２のミキサー回路１４から入力される信号の高周波成分を除去して直交ベースバンド信号のＱ成分として出力するものである。
【００１３】
つまり、局部発振信号の周波数よりも受信したキャリア信号の周波数が高ければ（そのようにＦＳＫ変調されていれば）、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルは、正の向きに回転し、局部発振信号の周波数よりも受信したキャリア信号の周波数が低ければ（そのようにＦＳＫ変調されていれば）、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルは、負の向きに回転するようになる。
【００１４】
そこで、位相比較回路５がこの回転の方向を判定して、キャリア信号がどのようにＦＳＫ変調されているかを検知するようになる。
【００１５】
ここで、従来の２値ＦＳＫ復調回路の動作について説明する。
零ＩＦ検波回路１がＦＳＫ変調されたキャリア信号を受信して、これを直交検波し、直交ベースバンド信号のＩ成分とＱ成分とに分けて出力する。
そして、コンパレータ２ａ、２ｂがこれらの成分を２値整形して、それぞれ整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを出力する。
【００１６】
そして、位相比較回路５が、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号との位相を比較して（整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とで表現されるベクトルの回転方向を検知して）、それを２値信号の検波出力として出力する。
【００１７】
次に、従来の４値ＦＳＫ復調回路について説明する。
４値ＦＳＫ復調回路において、上述の２値ＦＳＫ復調回路と同様の零ＩＦ検波方式を採用したものは、「４値ＦＳＫ信号のダイレクトコンバージョン受信方式」、斎藤、赤岩、電子情報通信学会技術研究報告RCS94-124,pp.43-48に記載されている。
【００１８】
そこで、以下この文献に記載されている方法の概略を説明する。
４値ＦＳＫ復調回路は、受信したキャリア信号を直交検波して２値整形し、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを得るところまでは、上述の２値ＦＳＫ復調回路と同じであるが、これらの信号で表現されるベクトルの回転方向を検知するとともに、さらに回転速度をも別個に検知し、これらの検知の結果によって４値ＦＳＫを復調するものである。
【００１９】
４値ＦＳＫ復調における直交ベースバンド信号では、各信号点は２ビットのシンボル「００」と「０１」と「１１」と「１０」とのいずれかを表すようになっており、図９に示すように各ＭＳＢが回転方向に、ＬＳＢが回転速度に対応するようになっている。図９は、４値ＦＳＫ復調回路における直交ベースバンド信号のＩＱ平面での動きを表す説明図である。
【００２０】
すなわち回転方向は、ＭＳＢが「０」であるときに負の方向に（図９（ａ））、「１」であるときに正の方向に（図９（ｂ））、それぞれ回転するようになっており、回転速度は、次に示す［数１］で定義される。
【００２１】
【数１】
ここでは、Ｒは変調速度をΔＦmax は、最大周波数偏移を表しており、変調指数ｍはＬＳＢに対応して２つ設定される。尚、回転速度は、ｍπである。
例えば、ｍ＝１，３とした場合、特にＬＳＢが「０」のときに、ｍ＝３としたとすると、その際の回転速度はｍπ＝３πなので、図９（ａ），（ｂ）の破線のように１．５回転し、また、ＬＳＢが「１」のときに、ｍ＝１としたとすると、その際の回転速度は、ｍπ＝πなので、図９（ａ），（ｂ）の実線のように０．５回転する。
【００２３】
ここで、４値ＦＳＫ復調回路について具体的に、「１１１００１」と変化するデジタル信号でＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波したときの直交ベースバンド信号を例にとって、図１０と図１１とを用いて説明する。図１０は、４値ＦＳＫ復調回路における信号の一例を表す説明図であり、図１１は、４値ＦＳＫ復調回路における信号点配置の一例を表す説明図である。
【００２４】
前述したように、シンボル長を２ビットしているので、「１１１００１」は、「１１」と、「１０」と、「０１」とに分けられ、この順に一定時間ごとに受信している。そのため、時間を横軸にとって、受信したキャリア信号を直交検波した直交ベースバンド信号のＱ成分は、図１０（ａ）に示すような信号となり、Ｉ成分は、図１０（ｂ）に示すような信号となる。
【００２５】
従って、それぞれを２値整形すると、図１０（ｃ）と図１０（ｄ）とに示されるような矩形波となる。これらが整形Ｑ信号と整形Ｉ信号である。
ここで、これらの信号を図１１に示す信号点の動きとして追跡してみると、図１０の時刻ｔ１の時点では、整形Ｑ信号と整形Ｉ信号とはともに正であり、その状態は、図１１の信号点Ａで表される。
【００２６】
そして、時刻ｔ２になると、整形Ｉ信号が負となるので、その状態は図１１の信号点Ｂに移行する。このとき状態の変化を表す軌跡は、ｓｇｎ（Ｑ）の軸と交わるようになる。つまり、ＬＳＢが「１」であるときには、１シンボルあたりの回転速度が０．５回転であるので、状態の変化を表す軌跡がｓｇｎ（Ｑ）又はｓｇｎ（Ｉ）の軸と交差する回数は、１〜３回である。
【００２７】
一方、時刻ｔ３〜ｔ９までの間、つまりＬＳＢが「０」であるときには、１シンボル当たりの回転速度が１．５回転あるので、状態の変化を表す軌跡が各軸と交差する回数が５〜７回になる。
【００２８】
そこで従来の４値ＦＳＫ復調回路は、２値ＦＳＫと同様にしてＭＳＢを検知した後、１シンボル当たりに、状態の変化の軌跡がｓｇｎ（Ｑ）又はｓｇｎ（Ｉ）の軸と交わる回数をカウントし、予め設定されたしきい値との比較によって行うものであった。例えば、上述の例では、ＬＳＢが「１」のときの交差回数が１〜３回であり、「０」のときの交差回数が５〜７回なので、しきい値を「４回」とすればよい。つまり、このときの変調指数を検知する（ＬＳＢを決定する）ためのマージンは±１回となっている。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の４値ＦＳＫ復調回路では、まず、シンボルタイミング抽出回路が、２値整形された信号を用いてシンボルタイミングを検出するため、シンボル変化点検出のタイミングが本来のシンボル変化点より遅れてしまうことがある上、シンボル変化点検出の際のジッターが大きくなり、真のシンボル変化点から多少ずれたシンボルタイミングを出力することがあり、適正なシンボルタイミングを得ることができないという問題点があった。
【００３０】
また、従来の４値ＦＳＫ復調回路では、２値整形された信号を以て回転方向と回転速度とを検知するため、例えば雑音や零ＩＦ検波回路における位相歪み、直流オフセット、上記シンボルタイミングの検出のずれ等の影響を受けて、検波出力の品質が劣化して適正に復調できないという問題点があった。
【００３１】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、復調結果を適正にすることができる４値ＦＳＫ復調回路を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、４値ＦＳＫ復調回路において、４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して同相成分と直交成分とに分離した信号の入力を受けて、前記同相成分の正負が転ずるときの前記直交成分の正負又は前記直交成分の正負が転ずるときの前記同相成分の正負の少なくとも一方を参照して、信号点間の移動の回転方向を検知し、前記検知した回転方向を１シンボル時間に亘って積分して前記１シンボル時間における信号点間の移動の回転方向を検出し、前記積分結果を前記１シンボル時間毎にリセットすることを特徴としており、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、４値ＦＳＫ復調回路において、変調４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して同相成分と直交成分とに分離し２値整形した信号の入力を受けて、前記２値整形された各成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、前記２値整形された各成分の信号と前記遅延回路から入力される各成分の信号との排他的論理和を各成分ごとに演算する排他的論理和回路と、前記排他的論理和回路から入力される各成分ごとの排他的論理和の和を１シンボル時間に亘って積分して出力する積分放電回路と、前記積分放電回路の出力と予め設定されたしきい値とを比較して回転速度を判定する判定回路とを備え、前記積分放電回路が、前記１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴としており、回転速度を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波する際に、同相成分と直交成分との２軸で形成される平面上に配置される信号点の間の移動の回転方向と回転速度を検知する４値ＦＳＫ復調回路であって、２値整形された各成分の信号の入力を受けて、前記特定の時間を表すタイミング信号を推定して出力するシンボルタイミング抽出回路を備え、前記移動の回転方向を検出する手段として、前記２値整形された前記各成分の信号の入力を受けて、前記２値整形された同相成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出し、当該検出の結果を出力する第１の検出手段と、前記２値整形された直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出し、当該検出の結果を出力する第２の検出手段と、前記２値整形された同相成分及び直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりの検出の結果と、前記２値整形された各成分の信号との入力を受けて、信号点間の移動の回転方向を検出し、該回転方向の正負を表す信号を出力するベクトル検出部と、前記ベクトル検出部から入力される信号を特定の時間に亘って積分する第１の積分放電回路を備え、前記移動の回転速度を検出する手段として、前記２値整形された各成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、前記２値整形された各成分の信号と前記遅延回路から入力される各成分の信号との排他的論理和を各成分ごとに演算する排他的論理和回路と、前記排他的論理和回路から入力される各成分ごとの排他的論理和の和を前記特定の時間に亘って積分する第２の積分放電回路とを備え、前記第１の積分放電回路及び前記第２の積分放電回路が、前記タイミング信号の入力を受けて、前記特定の時間毎に積分結果をリセットすることを特徴としており、復調の結果を適正にできる。
【００３５】
上記従来例の問題点を解決するための請求項４記載の発明は、請求項３記載の４値ＦＳＫ復調回路において、ベクトル検出部は、２値整形された同相成分及び直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりの検出の結果と、前記２値整形された各成分の信号との入力を受けて、前記同相成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記直交成分の信号が正であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が負であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記直交成分の信号が正であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が負であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記同相成分の信号が正であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が負であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記同相成分の信号が正であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が負であれば回転方向が正であることを表す信号を出力するベクトル検出部であることを特徴としており、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３６】
上記従来例の問題点を解決するための請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の４値ＦＳＫ復調回路において、第１の検出手段と第２の検出手段とは、それぞれ入力された成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、前記入力された成分の信号が前記遅延回路から入力される信号よりも大であれば当該成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果を出力する立ち上がり検出部と、前記入力された成分の信号が前記遅延回路から入力される信号よりも小であれば当該成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果を出力する立ち下がり検出部とを有する検出部であることを特徴としており、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る４値ＦＳＫ復調回路（本回路）は、コンパレータが２値整形したＩ信号とＱ信号とを差分と積分とによって緩やかに変化する信号に変換し、これによって回転方向と回転速度とを概略判定して、その結果に基づいて４値ＦＳＫ復調するものであり、復調時に頻繁に信号が変化するような誤りの影響を低減できる。
【００３８】
本回路は図１に示すように零ＩＦ検波回路１と、コンパレータ２と、回転方向検出部３と、回転速度検出部４と、判定回路９とから構成されている。図１は、本回路の構成ブロック図である。
また、回転方向検出部３は、遅延回路３１と、立ち上がり検出部４１と、立ち下がり検出部４２と、ベクトル検出部５１と、積分放電回路６１とから構成されており、回転速度検出部４は、遅延回路３１と、ＸＯＲ回路７１と、シンボルタイミング抽出回路８１と、第２の積分放電回路６２とから構成されている。
【００３９】
以下、各部を具体的に説明する。
零ＩＦ検波回路１は、従来と同様にＦＳＫ変調されているキャリア信号の入力を受けて、これを直交検波し、直交ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）と、直交成分（Ｑ成分）とを出力するものである。
【００４０】
コンパレータ２ａは、直交ベースバンド信号のＩ成分の入力を受けて、２値整形して整形Ｉ信号を出力するものであり、コンパレータ２ｂは、同じくＱ成分を２値整形して整形Ｑ信号を出力するものである。
【００４１】
回転方向検出部３は、直交ベースバンド信号の同相成分と直交成分との入力を受けて、信号点の回転方向を検出して判定回路９に出力するものであり、回転速度検出部４は、直交ベースバンド信号の同相成分と直交成分との入力を受けて、信号点の回転速度を検出して判定回路９に出力するものである。
【００４２】
回転方向検出部３及び回転速度検出部４の遅延回路３１は、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とをそれぞれ予め設定された一定の時間だけ遅延させて、遅延整形Ｉ信号と遅延整形Ｑ信号を出力するものである。尚、回転方向検出部３の遅延回路３１ａ，ｂと、回転速度検出部４の遅延回路３１ｃ，ｄとはそれぞれ遅延時間が異なっているのが一般的である。
【００４３】
回転方向検出部３の立ち上がり検出部４１ａは、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ成分の信号が立ち上がるタイミングを示す信号（以下、「Ｉ相立ち上がり信号」と称する）を出力するものである。
立ち下がり検出部４２ａは、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ成分の信号が立ち下がるタイミングを示す信号（以下、「Ｉ相立ち下がり信号」と称する）を出力するものである。
【００４４】
立ち上がり検出部４１ｂは、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ成分の信号が立ち上がるタイミングを示す信号（以下、「Ｑ相立ち上がり信号」と称する）を出力するものである。
立ち下がり検出部４２ｂは、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ成分の信号が立ち下がるタイミングを示す信号（以下、「Ｑ相立ち下がり信号」と称する）を出力するものである。
【００４５】
尚、請求項において、遅延回路３１ａと、立ち上がり検出部４１ａと、立ち下がり検出部４２ａとをまとめて第１の検出手段と称し、同じく遅延回路３１ｂと、立ち上がり検出部４１ｂと、立ち下がり検出部４２ｂとをまとめて第２の検出手段と称することとする。
【００４６】
ベクトル検出部５１は、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とＩ相立ち上がり信号とＩ相立ち下がり信号Ｑ相立ち上がり信号とＱ相立ち下がり信号との入力を受けて、ベクトルの回転方向をベクトル信号として出力するものである。
【００４７】
具体的には、ベクトル検出部５１は、図２に示すように、例えばＩ相立ち上がり信号が入力された場合には、整形Ｉ信号が「０」から「１」に変化した場合であるので、図２（ａ）のように第２象限から第１象限に変化した場合と、図２（ｂ）のように第３象限から第４象限に変化した場合の２通りが考えられるが、ここで整形Ｑ信号の値を参照すれば、回転方向を特定できる。図２は、ベクトル検出部５１の動作を表す説明図である。
【００４８】
すなわち、もし、整形Ｑ信号が「０」であれば、図２（ｂ）に示すように第３象限から第４象限への回転であると判定でき、整形Ｑ信号が「１」であれば、図２（ａ）に示すように第２象限から第１象限への回転であると判定できる。
【００４９】
第１の積分放電回路６１は、後に説明するシンボルタイミング抽出回路８１から１シンボル時間を表す信号（受信シンボルタイミングＳＴ信号）の入力を受けて、当該信号に表される時間（１シンボル時間）だけベクトル検出部５１から入力されるベクトル信号を積分して判定回路９に出力するものである。
【００５０】
ＸＯＲ（排他的論理和）回路７１ａは、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、その値が正又は零ならば「真」として「１」を表す信号とし、その値が負ならば「偽」として「０」を表す信号として、排他的論理和を算出し、第２の積分放電回路６２に出力するものである。
ＸＯＲ回路７１ｂは、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、上記ＸＯＲ回路７１ａと同様に排他的論理和を算出し、第２の積分放電回路６２に出力するものである。
【００５１】
シンボルタイミング抽出回路８１は、整形Ｉ信号と整形Ｑ信号との入力を受けて、１シンボル時間を表す受信シンボルタイミングＳＴ信号を推定して出力するものであり、図１に示すように第１の積分放電回路６１と第２の積分放電回路６２とに共通して出力するようにしている。
【００５２】
第２の積分放電回路６２は、既に述べたようにシンボルタイミング抽出回路８１からシンボルタイミングＳＴ信号の入力を受けて、この信号に表される１シンボル時間に亘って、ＸＯＲ回路７１ａと、ＸＯＲ回路７１ｂとから入力される排他的論理和の和を積分して、判定回路９に出力するものである。
【００５３】
ここで、回転方向検出部３の動作について図３を用いて説明する。図３は本回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
ＦＳＫ変調されているキャリア信号の入力を受けて、零ＩＦ検波回路１が直交検波し、直交ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）と、直交成分（Ｑ成分）とを出力する。
【００５４】
そして、コンパレータ２ａが、直交ベースバンド信号のＩ成分の入力を受けて、２値整形して整形Ｉ信号を出力し、コンパレータ２ｂが、同じくＱ成分を２値整形して整形Ｑ信号を出力する。ここで出力される整形Ｉ信号は、図３（ａ）に示すような信号となり、整形Ｑ信号は、図３（ｂ）に示すような信号となる。
【００５５】
次に、回転方向検知部３の遅延回路３１が、それぞれ入力された整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを予め設定された一定の時間だけ遅延させて、遅延整形Ｉ信号と遅延整形Ｑ信号として出力する。
【００５６】
そして、立ち上がり検出部４１ａが整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ相立ち上がり信号（図３（ｃ））を出力し、立ち下がり検出部４２ａが整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号との入力を受けて、Ｉ相立ち下がり信号（図３（ｄ））を出力する。
【００５７】
また、立ち上がり検出部４１ｂが整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ相立ち上がり信号（図３（ｅ））を出力し、立ち下がり検出部４２ｂが整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号との入力を受けて、Ｑ相立ち下がり信号（図３（ｆ））を出力する。
【００５８】
具体的に回転方向が正である場合と、回転方向が負である場合とに分けて説明すると、まず、回転方向が正である場合には、各信号は、例えば図３の左側に示すようなタイミングチャートとなる。尚、図３の左側では、回転方向が正であり、回転速度が早い場合を示している。
【００５９】
つまり、Ｉ相立ち上がり信号が、図３（ｃ）のようにベクトル検出部５１に入力されるとき（Ａ）、整形Ｑ信号の状態は「０」であるので、回転方向は図２（ｂ）の方向（正の方向）と検出される。
以下、同様にＩ相立ち下がり信号が図３（ｄ）のように入力されるとき（Ｂ）、整形Ｑ信号の状態は「１」であり、Ｑ相立ち上がり信号が図３（ｅ）のように入力されるとき（Ｃ）、整形Ｉ信号の状態は「０」であり、Ｑ相立ち下がり信号が図３（ｆ）のように入力されるとき（Ｄ）、整形Ｉ信号の状態は「１」であるので、回転方向は常に図２（ｂ）の方向（正の方向）として検出される。
【００６０】
従って、この場合に、第１の積分放電回路６１が積分する信号は図３（ｇ）に示されるようになり、その積分の結果は、図３（ｉ）のようになる。
【００６１】
一方、回転方向が負である場合には、各信号は、例えば図３の右側に示すようなタイミングチャートとなる。尚、図３の右側は、回転方向が負であり、回転速度が遅い場合を示している。
【００６２】
上記の場合と同様に、Ｉ相立ち下がり信号が図３（ｄ）のようにベクトル検出部５１に入力されるとき（Ｆ）、整形Ｑ信号の状態は「０」であるので、回転方向は図２（ａ）の方向（負の方向）として検出される。
【００６３】
同様にして、Ｉ相立ち下がり信号が図３（ｆ）のようにベクトル検出部５１に入力されるとき（Ｅ）、整形Ｉ信号の状態は「１」であるので、回転方向は図２（ａ）の方向（負の方向）として検出される。
【００６４】
従って、この場合に、第１の積分放電回路６１が積分する信号は図３（ｈ）に示されるようになり、その積分の結果は、図３（ｉ）のようになる。
【００６５】
この回転方向検出部３によれば、回転方向を表す信号が遅延回路での遅延時間分の分解能で少しずつ積分されるようにしているため、シンボルタイミングがずれても判定される回転方向への影響が少なく、判定劣化への影響は小さくなっている。
また、雑音の混入や零ＩＦ検波回路１における位相ひずみならびに直流オフセット等が存在してベクトル検出回路５が出力するベクトル情報が維持的に頻繁に変化しても、積分回路６１において少しずつ積分が行われるため、回転方向の判定への影響は少なくなり、回転方向の判定を適正にできる効果がある。
【００６６】
次に、回転速度検出部の動作について図４を用いて説明する。図４は、本回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。尚、図３と図４とは、同じ信号についての場合を示している。
【００６７】
コンパレータ２ａから出力される整形Ｉ信号は、既に図３において説明したとおり、図３（ａ）と同じ、図４（ａ）に示されるような変化となる。
そして、遅延回路３１ａが当該整形Ｉ信号を一定の時間だけ遅延させて、遅延整形Ｉ信号として図４（ｂ）に示される信号を出力する。
【００６８】
ここで、整形Ｉ信号と遅延整形Ｉ信号とが相異なる時間では、ＸＯＲ回路７１ａが排他的論理和として、「１」を表す信号を出力するようになり、その出力は、図４（ｃ）に示すような時間変化となる。
また、整形Ｑ信号と遅延整形Ｑ信号とは図示していないが、それらの排他的論理和である、ＸＯＲ回路７２ｂの出力は、図４（ｄ）に示すような時間変化をするようになる。
【００６９】
そして、第２の積分放電回路６２がこれらの和を積分することによって、図４（ｅ）に示す時間変化で積分を行うようになる。尚、図４（ｅ）で、ＴＨとして示した線はしきい値を表しており、設定によって上下できるようになっている。現実の回路では、このしきい値は、判定回路９に設定されていて、判定回路９が該しきい値を以て回転速度を判定するようにしているものである。
【００７０】
尚、ここの例では、図４（ｅ）に示す第２の積分放電回路６２の出力は、図４の左側ではしきい値に到達しているようになっており、図４の右側では、しきい値に到達しないようになっている。
これは、第２の積分放電回路６２が行う積分が信号点の変化が１シンボル当たり何度発生したかを積分する動作に相当し、図４の左側では、信号点の変化が多数あるので、その積分結果が大きくなり、図４の右側では、信号点の変化が少ないのでその積分結果が小さくなっているためである。
【００７１】
このような回転速度検出部４によれば、回転方向検出部と同様に回転を表すＸＯＲ回路の出力を一定の遅延時間に分散させて少しずつ積分するようにしているので、積分結果の分解能を当該遅延時間の分だけ向上でき、シンボルタイミングのずれによる積分結果への影響を低減でき、回転速度判定を適正に行うことができる効果がある
【００７２】
また、雑音や零ＩＦ検波回路１における位相歪み並びに直流オフセットが存在して、各整形信号や各遅延整形信号の出力が不規則に、特に信号点の変化の前後で頻繁に排他的論理和回路の出力が変化しても、積分が行われているので、その影響を低減でき回転速度判定を適正に行うことができる効果がある。
【００７３】
次に、本回路の動作について説明する。
本回路の零ＩＦ検波回路１が、４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号の入力を受けて、これを直交検波し、その同相成分Ｉと直交成分Ｑとを出力する。
そして、コンパレータ２ａ、２ｂが各成分を２値整形して、それぞれ整形Ｉ信号および整形Ｑ信号を出力する。
【００７４】
そして、これら整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とは、それぞれ回転方向検出部３と回転速度検出部４とに入力される。
そして、回転方向検出部３が上記動作によって整形Ｉ信号と整形Ｑ信号とを成分とするＩＱ平面上でのベクトルの位相の変化を検出して、判定回路９に出力する。
【００７５】
また、回転速度検出部４が一定時間に発生した信号点の回転量を検出して、判定回路９に出力する。
そして、判定回路９が、回転方向検出部３から回転方向の入力を受け、また、回転速度検出部４から回転速度の入力を受けて、回転方向からシンボルのＭＳＢを、回転速度と予め設定されたしきい値との比較からシンボルのＬＳＢをそれぞれ判定し、それを基にシンボルを復調して出力する。
【００７６】
このように本回路によれば、回転方向と回転速度とを適正に判定しているので、これらを元にして適正な復調を行うことができる効果がある。
【００７７】
【実施例】
本発明の実施例について図５と図６とを参照しつつ説明する。図５は回転方向検出部が出力する値の概略を表す説明図であり、図６は回転速度検出部が出力する値の概略を表す説明図である。
【００７８】
具体的には、図５では回転方向検出部の動作として、各実線が１シンボルを表しておりそれぞれが１シンボル時間毎に０にリセットされている。そして、各実線は０から始まって正の方向に単調増加し、また負の方向に単調減少する階段状の関数となっている。
【００７９】
これらの正の方向に変化する関数と負の方向に変化する関数との２種類があるのは、正の方向に単調増加するものが正の方向への回転を、負の方向に単調減少するものが負の方向への回転をそれぞれ意味しているものである。１シンボル時間の終了時点で回転方向検出部３の出力が「０」よりかなり離れているため、適正な判定を行うことができる。
【００８０】
回転速度検出部４が出力する信号は図６に示すようになっている。
ここで、各実線は１シンボルを表しており、それぞれが１シンボル時間毎に０にリセットされている。そして、各実線は、０から始まって正の方向にのみ単調増加しているが、到達点が低いものと高いものとの２種類がある。
ここで、到達点の低いものが回転速度の低いもの、到達点が高いものが回転速度の高いものに対応しており、しきい値をこれらの中間に設定することによってシンボルのＬＳＢを適正に判定できるようになっている。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、４値ＦＳＫ変調された信号の信号点間の移動の回転方向を４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して得た同相成分と直交成分の正負が転ずるごとに検知し、これを１シンボル時間に亘って積分して上記移動の回転方向を検出し、１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴とする４値ＦＳＫ復調回路としているので、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
また、本発明によれば、４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波し２値整形して得た同相成分と直交成分と、各成分を一定時間遅延した信号との排他的論理和を各成分ごとに検知しこれを１シンボル時間に亘って積分して予め設定されたしきい値と比較し、４値ＦＳＫ変調された信号の信号点間の移動の回転速度を検出し、１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴とする４値ＦＳＫ復調回路としているので、回転速度を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【００８２】
本発明によれば、４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波する際に、同相成分と直交成分との２軸で形成される平面上に配置される信号点の間の移動の回転方向と回転速度を検知する４値ＦＳＫ復調回路であって、２値整形された各成分の信号の入力を受けて、前記特定の時間を表すタイミング信号を推定して出力するシンボルタイミング抽出回路を備え、該回転方向を検出する手段として、上記同相成分の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを検出する第１の検出手段と、上記直交成分の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを検出する第２の検出手段と、これら２つの検出手段が検出した各成分の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングごとに回転方向を検出するベクトル検出部と、上記検出された回転方向を特定の時間に亘って積分する第１の積分放電回路とを備え、回転速度を検知する手段として、遅延回路、排他的論理和回路、第２の積分放電回路を備え、第１の積分放電回路及び第２の積分放電回路が、タイミング信号の入力を受けて、特定の時間毎に積分結果をリセットする４値ＦＳＫ復調回路としているので、特定の期間を１シンボル時間の近似する時間とすれば、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【００８３】
請求項４記載の発明によれば、ベクトル検出部が同相成分が立ち上がり又は立ち下がるタイミングごとに上記直交成分の値の如何によって、また、直交成分が立ち上がり又は立ち下がるタイミングごとに上記同相成分の値の如何によって回転方向を検出するベクトル検出部である請求項３記載の４値ＦＳＫ復調回路としているので、特定の期間を１シンボル時間の近似する時間とすれば、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【００８４】
請求項５記載の発明によれば、第１の検出手段と第２の検出手段とは、それぞれ入力された成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、入力された成分の信号と遅延回路から入力される信号との大小によって、当該成分の信号が立ち上がったことを検出する立ち上がり検出部と、当該成分の信号が立ち下がったことを検出する立ち下がり検出部とを有する検出手段である請求項３又は請求項４記載の４値ＦＳＫ復調回路としているので、特定の期間を１シンボル時間の近似する時間とすれば、該積分の結果が１シンボル時間当たりの回転量に相当するため、その正負をもって回転の方向を検知でき、またシンンボルタイミングが多少ずれても、積分の概略の結果には影響が少なく、さらに雑音の混入や回路の特性によって発生する位相ひずみならびに直流オフセット等が存在して短時間に信号点の回転に対する誤りが頻繁に発生しても、積分によってその影響を打ち消しているので、回転方向を適正に判定することができ、これをもとに復調を行えば、復調の結果を適正にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本回路の構成ブロック図である。
【図２】ベクトル検出部５１の動作を表す説明図である。
【図３】回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図４】本回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図５】回転方向検出部が出力する値の概略を表す説明図である。
【図６】回転速度検出部が出力する値の概略を表す説明図である。
【図７】従来の２値ＦＳＫ復調回路の構成ブロック図である。
【図８】従来の２値ＦＳＫ復調回路における零ＩＦ検波回路の一例の構成ブロック図である。
【図９】４値ＦＳＫ復調回路における直交ベースバンド信号のＩＱ平面での動きを表す説明図である。
【図１０】４値ＦＳＫ復調回路における信号の一例を表す説明図である。
【図１１】４値ＦＳＫ復調回路における信号点配置の一例を表す説明図である。
【符号の説明】
１…零ＩＦ検波回路、 ２…コンパレータ、 ３…回転方向検出部、 ４…回転速度検出部、 ５…位相比較回路、 ９…判定回路、 １１…局部発振器、 １２…９０°分配回路、 １３…第１のミキサー回路、 １４…第２のミキサー回路、 １５…第１のＬＰＦ、 １６…第２のＬＰＦ、 ３１…遅延回路、 ４１…立ち上がり検出部、 ４２…立ち下がり検出部、 ５１…ベクトル検出部、６１…第１の積分放電回路、 ６２…第２の積分放電回路、 ７１…ＸＯＲ回路、 ８１…シンボルタイミング抽出回路
Claims (4)
- ４値ＦＳＫ変調された信号を直交検波して同相成分と直交成分とに分離し２値整形した信号の入力を受けて、前記２値整形された各成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、
前記２値整形された各成分の信号と前記遅延回路から入力される各成分の信号との排他的論理和を各成分ごとに演算する排他的論理和回路と、
前記排他的論理和回路から入力される各成分ごとの排他的論理和の和を１シンボル時間に亘って積分して出力する積分放電回路と、
前記積分放電回路の出力と予め設定されたしきい値とを比較して回転速度を判定する判定回路とを備え、
前記積分放電回路が、前記１シンボル時間毎に積分結果をリセットすることを特徴とする４値ＦＳＫ復調回路。 - ４値ＦＳＫ変調されたキャリア信号を直交検波する際に、同相成分と直交成分との２軸で形成される平面上に配置される信号点の間の移動の回転方向と回転速度を検知する４値ＦＳＫ復調回路であって、
２値整形された各成分の信号の入力を受けて、前記特定の時間を表すタイミング信号を推定して出力するシンボルタイミング抽出回路を備え、
前記移動の回転方向を検出する手段として、
前記２値整形された前記各成分の信号の入力を受けて、前記２値整形された同相成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出し、当該検出の結果を出力する第１の検出手段と、
前記２値整形された直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりを検出し、当該検出の結果を出力する第２の検出手段と、
前記２値整形された同相成分及び直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりの検出の結果と、前記２値整形された各成分の信号との入力を受けて、信号点間の移動の回転方向を検出し、該回転方向の正負を表す信号を出力するベクトル検出部と、前記ベクトル検出部から入力される信号を特定の時間に亘って積分する第１の積分放電回路とを備え、
前記移動の回転速度を検出する手段として、
前記２値整形された各成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、
前記２値整形された各成分の信号と前記遅延回路から入力される各成分の信号との排他的論理和を各成分ごとに演算する排他的論理和回路と、
前記排他的論理和回路から入力される各成分ごとの排他的論理和の和を前記特定の時間に亘って積分する第２の積分放電回路とを備え、
前記第１の積分放電回路及び前記第２の積分放電回路が、前記タイミング信号の入力を受けて、前記特定の時間毎に積分結果をリセットすることを特徴とする４値ＦＳＫ復調回路。 - ベクトル検出部は、２値整形された同相成分及び直交成分の信号の立ち上がり又は立ち下がりの検出の結果と、前記２値整形された各成分の信号との入力を受けて、
前記同相成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記直交成分の信号が正であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が負であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、
前記同相成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記直交成分の信号が正であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記直交成分の信号が負であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、
前記直交成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記同相成分の信号が正であれば回転方向が正であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が負であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、
前記直交成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果の入力を受けたときに前記同相成分の信号が正であれば回転方向が負であることを表す信号を出力し、前記同相成分の信号が負であれば回転方向が正であることを表す信号を出力するベクトル検出部であることを特徴とする請求項２記載の４値ＦＳＫ復調回路。 - 第１の検出手段と第２の検出手段とは、それぞれ入力された成分の信号を一定時間遅延して出力する遅延回路と、
前記入力された成分の信号が前記遅延回路から入力される信号よりも大であれば当該成分の信号が立ち上がったことを示す検出の結果を出力する立ち上がり検出部と、
前記入力された成分の信号が前記遅延回路から入力される信号よりも小であれば当該成分の信号が立ち下がったことを示す検出の結果を出力する立ち下がり検出部とを有する検出部であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の４値ＦＳＫ復調回路。
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| JP00982097A JP3737592B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | ４値ｆｓｋ復調回路 |
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| JPH10210090A JPH10210090A (ja) | 1998-08-07 |
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