JP3942504B2

JP3942504B2 - Ｍｓｋ復調回路

Info

Publication number: JP3942504B2
Application number: JP2002201643A
Authority: JP
Inventors: 雅夫杉山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004048279A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）信号を復調するＦＳＫ復調回路、特に変調指数が０．５である位相連続されたＭＳＫ（Minimum Shift Keying）信号を復調するＭＳＫ復調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般にＭＳＫ復調回路には、同期検波方式と遅延検波方式が知られている。
【０００３】
同期検波方式の原理は、伝送されたＭＳＫ変調信号から再生した搬送波に基づき、基準となる位相信号を抽出することで得られたベースバンド信号のタイミングによってＭＳＫ変調信号から元の信号を復調するものである。
【０００４】
また、遅延検波方式の原理は、伝送されたＭＳＫ変調信号の１タイムスロット前の信号を基準となる位相信号とすることで得られたベースバンド信号のタイミングによってＭＳＫ変調信号から元の信号を復調するものである。
【０００５】
同期検波や遅延検波いずれの方式に於いても、伝送されたＭＳＫ変調信号から基準となる位相信号を抽出するので復調するための基準位相信号は、伝送されたＭＳＫ変調信号の伝送シンボルレートに同期していることになる。
【０００６】
また、同期検波方式に於いては、ベースバンド信号が伝送されたＭＳＫ変調信号の伝送シンボルレートｆｓに同期している正常同期状態とｆｓ／２の周波数で同期状態に陥ってしまう擬似同期状態が存在することが知られており、この状態では正常な復調データが得られないことから同期検波のダイナミックレンジを狭くすることで擬似同期状態を回避していた。このことは本質的に大きな周波数変動には同期が追従しない、同期の維持が困難であることを意味している。
【０００７】
特開平１−１８３３９号公報の従来技術では、擬似同期状態を信号電力と雑音電力の比が最大になることによって検出し、同期検波されたベースバンド信号の周波数を制御できるとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１−１８３３９号公報の技術では、擬似同期状態の検出を信号電力と雑音電力の比で演算した最大電圧値で、同期検波されたベースバンド信号の周波数を電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator:ＶＣＯ）で連続的に周波数制御しており、共にアナログ回路にて実現するためのもので実施回路は高価であり、また集積回路化による回路の無調整化や小型化には不向きであった。
【０００９】
本発明は、前記の問題点を解消するためになされたものであって、擬似同期状態の検出と回避をディジタル回路によって実現し、誤動作の生じない集積回路化による回路の無調整化や小型化に適したＭＳＫ復調回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＭＳＫ受信信号のプラス或はマイナス側振幅時間が基準位相信号によって定められた１周期内に占める振幅時間割合が正常同期状態では０，５０，１００［％］のいずれかをとるのに対して、擬似同期状態では常に５０［％］となる点に着目して、上記の目的を達成するために次の構成を有する。
【００１１】
本発明の要旨は、ＭＳＫ受信信号を復調するＭＳＫ復調回路に於いて、第１の時間を１周期とする基準位相信号を発生する基準位相信号発生手段と、基準位相信号の第１の時間のタイミング期間内に占めるＭＳＫ受信信号のプラス側振幅時間またはマイナス側振幅時間である片側振幅時間割合を算出する演算手段と、片側振幅時間割合が上限許容値と下限許容値からなる第１の範囲と比較して片側振幅時間割合が第１の範囲内の場合には第１パラメータと判定し、それ以外は第２パラメータと判定する判定手段と、判定手段によって得られた連続３回の判定結果が第１パラメータのみである場合には、ＭＳＫ受信信号と基準位相信号が疑似同期状態にあると判断する制御手段と、を設けることにある。
【００１２】
上記したように擬似同期状態では常に５０［％］となるので、制御手段は判定手段によって得られた少なくとも連続３回の判定結果が、片側振幅時間割合が５０［％］を含む所定範囲である第１パラメータのみであれば、ＭＳＫ受信信号と基準位相信号が疑似同期状態にあると判断できる。
【００１３】
また、制御手段がさらに連続３回中の２回目の片側振幅時間割合が第１の範囲中の第１の範囲より狭い第２の範囲内にもない場合には、ＭＳＫ受信信号と基準位相信号が疑似同期状態にあると判断することで、判定エラーを防止できる。
【００１４】
また、制御手段は、疑似同期状態の場合には基準位相信号の１周期Ｔ時間を１周期Ｔ／２時間に変更することで、簡単に正常同期状態に修正できる。
【００１５】
また、第２の範囲は、５０％を含まない範囲であることで、確実に判定エラーを防止できる。
【００１６】
また、第２の範囲は、上限許容値又は下限許容値の近傍の範囲であることで、判定エラーを有効に防止しつつ擬似同期状態を検出でき、かつ、正常同期状態をも正確に判断できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、ＭＳＫ受信信号のプラス或はマイナス側振幅時間が基準位相信号によって定められた１周期内に占める振幅時間割合が正常同期状態と擬似同期状態で相違する点を見出し、係る点に着目して擬似同期状態を検出するものである。
【００１８】
すなわち、図３に示すようにＭＳＫ受信信号Ｓ１と基準位相信号Ｓ２が正常同期状態にある場合には、割合Ｔｒが０，５０，１００［％］のいずれかをとるのに対して、図４に示すように擬似同期状態にある場合には、割合Ｔｒが常に５０［％］となり、該割合Ｔｒを判定パラメータとして擬似同期状態を検出し、正常同期状態に修正するものである。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態を示すブロック図であり、ＭＳＫ復調装置のうち本発明に係わる部分のみを示している。
【００２０】
本実施の形態に係るＭＳＫ復調装置は、各々ディジタル回路によって構成する基準位相信号発生回路１、演算回路２、判定回路３、演算制御ＭＰＵ４を有している。
【００２１】
ＭＳＫ復調装置が受信するＭＳＫ受信信号Ｓ１は、ディジタル信号によって表されるシンボルをＭＳＫ変調によって得られた信号であり、例えば、図３に示すように各シンボルを論理レベル「０」、「１」のバイナリー信号で表す場合、論理レベル「０」の信号を周波数ｆの１周期（Ｔ［sec］）で表し、論理レベル「１」の信号を周波数ｆ／２の半周期（Ｔ［sec］）で表すような変調が行われている。
【００２２】
基準位相信号発生回路１（図１）は、１周期がＴ［sec］の基準位相信号Ｓ２ａと１周期がＴ／２［sec］の基準位相信号Ｓ２ｂの２つの基準位相信号Ｓ２を生成できる（図３〜５）。
【００２３】
演算回路２は、同時並行して存在するＭＳＫ受信信号Ｓ１と基準位相信号Ｓ２ａに関して、基準位相信号Ｓ２ａによって定められる１周期Ｔ［sec］のタイミング期間（時機と時間）内にＭＳＫ受信信号Ｓ１のマイナス側振幅時間ｎｔの占める割合であるマイナス側占有割合Ｔｒ（図３〜５）を算出する。前記マイナス側占有割合Ｔｒは、（ｎｔ／Ｔ）×１００［％］で求められる。
【００２４】
判定回路３は、演算回路２で算出されたマイナス側占有割合Ｔｒと所定の許容範囲Ａ（上限許容値ＨＴｒ〜下限許容値ＬＴｒ間）の比較を行い、判定パラメータＤ１を決定する判定回路である。
【００２５】
本実施の形態では、判定回路３で用いる前記上限許容値ＨＴｒは７５％とし、前記下限許容値ＬＴｒは２５％とし、判定結果（パラメータ）Ｄ１は２５％＜Ｔｒ＜７５％を満たす場合にはＤ１＝「０」とし、それ以外の場合（２５％≧Ｔｒ、７５％≦Ｔｒ）にはＤ１＝「１」としている。尚、本実施形態では、上限許容値ＨＴｒは７５％とし、前記下限許容値ＬＴｒは２５％としたがそれに限定するものではない。
【００２６】
演算制御ＭＰＵ４は、演算制御ＭＰＵ（Micro Processor Unit）であり、判定回路３で判定された連続する３シンボルの判定パラメータＤ１のパターンが所定パターン「０００」と合致するか否かを行う第１の判定を行う。すなわち、判定結果「０」が連続した場合には、マイナス側占有割合Ｔｒが５０［％］近傍で連続することとなり、擬似同期状態にある可能性がある。
【００２７】
しかしながら、正常同期状態にも係わらず受信Ｓ／Ｎ等の悪化により前記割合Ｔｒが許容範囲Ａの範囲を若干超えて判定エラーが生じる場合がある。係る判定エラーを防止するため、演算制御ＭＰＵ４はさらに連続する３シンボルの２回目の前記割合Ｔｒが、ノイズ等の影響を受けた特定範囲ＳＡ内にあるか否かの第２の判定を行う。
【００２８】
すなわち、前記第１の判定の結果、判定パラメータＤ１＝「０００」の場合に、演算制御ＭＰＵ４は更に該パターン中の２番目「０」の前記割合Ｔｒが許容範囲Ａ中の特定範囲ＳＡ内の値であるか否かを判定する第２の判定を行う制御回路である。
【００２９】
前記特定範囲ＳＡは、許容範囲Ａ内のノイズ等の影響を受けるであると思われる範囲で、上限許容値ＨＴｒと下限許容値ＬＴｒの近傍の所定範囲である。本実施の形態では、下限許容値ＬＴｒの近傍の下限特定範囲ＬＳＡを２５［％］＜ＬＳＡ＜(２５＋α)［％］（αは１７％を基本値とする概ね２５％を超えない値）とし、上限許容値ＨＴｒの近傍の上限特定範囲ＨＳＡを(７５−β)％＜ＨＳＡ＜７５％（βは１７％を基本値とする概ね２５％を超えない値）としている。
【００３０】
また、演算制御ＭＰＵ４は、前記第２の判定で前記割合Ｔｒが前記特定範囲ＳＡ内にない場合には擬似同期状態（ＭＳＫ変調信号の伝送シンボルレートｆに同期している正常同期状態とｆ／２の周波数での同期状態）と判断して、基準位相信号発生回路１に対し１周期がＴ／２［sec］の基準位相信号Ｓ２ｂを出力するように制御信号Ｃ１を出力する。
【００３１】
尚、演算制御ＭＰＵ４は、上記第１，第２の判定結果が上記以外の場合には正常同期状態と判断して、基準位相信号発生回路１の基準位相信号Ｓ２を基準位相信号Ｓ２ａに維持する。前記正常同期状態の場合には、判定パラメータＤ１がＭＫＳ復調データと判断する。
【００３２】
以下、ＭＳＫ復調装置の動作を、図２のフローチャートを参照しつつ、説明する。
【００３３】
ステップａ１で、演算制御ＭＰＵ４が基準位相信号発生回路１の基準位相信号Ｓ２を１周期がＴ［sec］の基準位相信号Ｓ２ａに設定する。
【００３４】
ステップａ２では、基準位相信号Ｓ２が基準位相信号Ｓ２ａの時、演算制御ＭＰＵ４が判定回路３で決定された判定パラメータＤ１が連続した「０００」パターンであるか否か第１の判定を行う。
【００３５】
判定パラメータＤ１が連続した「０００」パターンに一致した場合（ＹＥＳ）、ステップａ３で、演算制御ＭＰＵ４が該パターン中の２回目「０」の前記割合Ｔｒが特定範囲ＳＡ内、すなわち下限特定範囲ＬＳＡ又は上限特定範囲ＨＳＡ内であるか否かの第２の判定を行う。
【００３６】
第２の判定結果、特定範囲ＳＡ内でない場合（ＮＯ）は、ステップａ４で演算制御ＭＰＵ４が基準位相信号発生回路１の発生する基準位相信号Ｓ２を１周期がＴ／２［sec］の基準位相信号Ｓ２ｂに設定する。
【００３７】
以下、図３〜５を参照しながら本実施形態の制御方法による作用効果を説明する。
【００３８】
図３に示すように、論理レベル「０１０…」のビット同期フレーム受信時に於いて、入力されたＭＳＫ受信信号Ｓ１の位相とＭＳＫ受信回路の基準位相信号Ｓ２ａが同期状態であるとき、演算回路２によって得られたＭＳＫ受信信号Ｓ１のマイナス側振幅時間の割合Ｔｒは、５０％、１００％、５０％、…であるから、判定回路３によって得られた連続した３回の判定パラメータＤ１は「０１０…」となり、演算制御ＭＰＵ４は基準位相信号発生回路１の発生する基準位相信号Ｓ２ａを変更させない。
【００３９】
図４に示すように、入力されたＭＳＫ受信信号Ｓ１の位相とＭＳＫ受信回路の基準位相信号Ｓ２が疑似同期状態であるとき、演算回路２によって得られたＭＳＫ受信信号Ｓ１のマイナス側振幅時間の割合Ｔｒは、５０％、５０％、５０％、…であるから、判定回路３によって得られた連続した３回の判定値は「０００…」が得られる。
【００４０】
さらに２回目の割合Ｔｒが５０％であり、前記特定範囲ＳＡ内にはないので、演算制御ＭＰＵ４の制御信号Ｃ１に基づいて基準位相信号発生回路１が基準位相信号Ｓ２ｂを演算回路２に出力することで（図５）、疑似同期状態に陥っている場合だけを同期状態に修正することが出来る。
【００４１】
なお、上述した発明の実施の形態に於いては入力したＭＳＫ受信信号Ｓ１のマイナス側振幅時間からマイナス側占有割合Ｔｒを算出する方法を用いているが、入力したＭＳＫ受信信号Ｓ１のプラス側振幅時間からプラス側占有割合Ｔｒを算出する手法であっても構わない。
【００４２】
また、本実施の形態では、回路規模を最も小さくするために判定回路３での判定パラメータＤ１は２５％＜Ｔｒ＜７５％で判断した。その大小関係の符号（＜、≦）は任意に設定できるが、大小関係の符号の一方が等号付き不等号の場合には、等号を処理する部分が付加されるので、回路規模が大きくなる。従って、回路規模を小さくする観点からは、２５％＜Ｔｒ＜７５％か２５％≦Ｔｒ≦７５％が望ましく、２５％≦Ｔｒ＜７５％か２５％＜Ｔｒ≦７５％としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の要旨によれば、ディジタル回路によってＭＳＫ復調装置の疑似同期状態を判定・回避することができるので、集積回路化による回路の無調整化や小型化が図れる。また連続した３回の第１パラメータのパターンサーチで制御ができるのでファームウェアが非常に簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る正常同期状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】擬似同期状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
Ｓ１ＭＳＫ受信信号
１基準位相信号発生回路
Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ基準位相信号
２演算回路
Ｔｒマイナス側占有割合
３判定回路
Ｄ１判定パラメータ
４演算制御ＭＰＵ
Ｃ１制御信号

Claims

ＭＳＫ受信信号を復調するＭＳＫ復調回路に於いて、
第１の時間を１周期とする基準位相信号を発生する基準位相信号発生手段と、
前記基準位相信号の第１の時間内に占める前記ＭＳＫ受信信号のプラス側振幅時間またはマイナス側振幅時間である片側振幅時間割合を算出する演算手段と、
前記片側振幅時間割合が、上限許容値と下限許容値からなる第１の範囲と比較し、前記片側振幅時間割合が前記第１の範囲内の場合には第１パラメータと判定し、それ以外は第２パラメータと判定する判定手段と、
前記判定手段によって得られた連続３回の判定結果が第１パラメータのみである場合には、前記ＭＳＫ受信信号と前記基準位相信号が疑似同期状態にあると判断する制御手段と、を有することを特徴とするＭＳＫ復調回路。
前記制御手段は、前記判定手段によって得られた連続３回の判定結果が第１パラメータのみであり、且つ、該連続３回中の２回目の片側振幅時間割合が前記第１の範囲中の該第１の範囲より狭い第２の範囲内にもない場合には、前記ＭＳＫ受信信号と前記基準位相信号が疑似同期状態にあると判断することを特徴とする請求項１に記載のＭＳＫ復調回路。
前記制御手段は、前記疑似同期状態の場合には、前記基準位相信号の１周期Ｔ時間を１周期Ｔ／２時間に変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＳＫ復調回路。
前記第２の範囲は、５０％を含まない範囲であることを特徴とする請求項２又３に記載のＭＳＫ復調回路。
前記第２の範囲は、前記上限許容値又は前記下限許容値の近傍の範囲であることを特徴とする請求項２乃至４に記載のＭＳＫ復調回路。