JP4941308B2 - 搬送波再生回路および擬似引き込み検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送波再生回路および擬似引き込み検出方法に関し、特には無線通信システムの復調回路に用いる搬送波再生回路および擬似引き込み検出方法に関する。

図７は、マイクロ波ディジタル無線通信システムの復調回路を示したブロック図である。

この復調回路は、直交検波器５１、発振器５２、Ａ／Ｄ変換器５３および位相回転器５４を用いて、入力中間周波数信号ＩＦＩＮ１５１の同期を確立して、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８を生成する。なお、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８は、再生信号Ｉｃｈ１５９およびＱｃｈ１６０として復調回路の外部に出力される。

Ｃ／Ｎ推定回路６０は、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８を使って、Ｃ／Ｎ比（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio)を推定する。搬送波同期・非同期検出回路６１は、その推定結果に基づいて、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８が同期状態か否かを検出する。

しかしながら、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８が擬似引き込み状態になった場合、Ｃ／Ｎ推定回路６０は、その回路の性質上、疑似引き込み状態の検出を行うことができない。このため、ＦＲＡＭ同期回路６３が、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８がフレーム同期状態か否かを判断し、その判断結果から疑似引き込み状態を検出しなければならない。

ここで、ＦＲＡＭ同期回路６３は、再生信号Ｉｃｈ１５９およびＱｃｈ１６０がフレーム単位で同期しているか否かを判断する。このため、搬送波同期・非同期検出回路６１による同期・非同期の検出に比べて時間がかかる。したがって、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８が擬似引き込み状態から正常な引き込み状態に復旧されるまでの時間が大きかった。その結果、再生信号Ｉｃｈ１５７およびＱｃｈ１５８がフレーム同期するまでに多大な時間を必要としていた。

この擬似引き込みの検出にかかる時間を軽減することが可能な技術には、特許文献１に記載の復調回路がある。

この復調回路は、再生信号の信号点が信号点配置面上の予め定められた領域内に入る個数を計数する。復調回路は、その個数が予め定められた閾値を超えると、入力信号の擬似引き込みを検出する。

これにより、入力信号がフレーム単位で同期しているか否かを判断しなくても良くなるため、擬似引き込みの検出にかかる時間を軽減することが可能になる。
特開２００４−２４２２５８号公報

特許文献１に記載の復調回路では、擬似引き込みを検出するための信号点配置面上の領域を予め定めておかなければならない。このため、その領域を擬似引き込みの検出に適当な領域に定めることが難しい。したがって、擬似引き込みの検出精度が低くなるという問題点を有する。

そこで、本発明の目的は、上記の課題である擬似引き込みの検出精度が低くなるという問題点を解決する搬送波再生回路および擬似引き込み検出方法を提供することである。

本発明による搬送波再生回路は、入力信号と基準信号との位相誤差を検出し、該位相誤差を示す差分信号に基づいて前記基準信号と前記入力信号との同期を確立して再生信号を生成する再生手段と、前記再生信号がフレーム基準信号とフレーム同期状態か否かを判断する判断手段と、前記判断手段にて前記再生信号がフレーム基準信号とフレーム同期状態でないと判断されると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断し、その時の前記差分信号の値を擬似引き込み値として記憶し、また、前記差分信号の値が前記擬似引き込み値になると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する制御手段と、を含む。

また、本発明による擬似引き込み検出方法は、搬送波再生回路による擬似引き込み検出方法であって、入力信号と基準信号との位相誤差を検出し、前記位相誤差を示す差分信号に基づいて前記基準信号と前記入力信号との同期を確立して再生信号を生成し、前記再生信号がフレーム基準信号とフレーム同期状態か否かを判断し、前記再生信号が前記フレーム基準信号とフレーム同期状態でないと判断されると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断し、その時の前記差分信号の値を擬似引き込み値として記憶し、前記差分信号の値が前記擬似引き込み値になると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する。

本発明によれば、擬似引き込みの検出精度を高くすることが可能になる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明による第一の実施形態の復調回路の構成を示したブロック図である。

図１において、復調回路は、直交検波器１と、発振器２と、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）３と、位相回転器４と、搬送波位相検波器（ＣＡＲＲ・ＰＤ）５と、搬送波ループフィルタ（ＣＡＲＲ・ＬＰＦ）６と、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７と、加算器８と、数値制御発振器９と、Ｃ／Ｎ推定回路１０と、搬送波同期・非同期検出回路１１と、ＦＲＡＭＥ同期回路１２と、間欠リセット信号発生回路１３と、擬似引き込みＣＡＲＡ・ＡＰＣ記憶回路１４とを含む。

なお、本実施形態では、変調方式は、ＱＰＳＫ（４位相偏移変調：Quadrature Phase Shift Keying）またはＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの直交変調方式を想定している。また、復調器の検波方式は、準同期検波方式を想定している。

直交検波器１は、発振器２が生成した周波数信号ｆｃ１０２に基づいて、入力中間周波数信号ＩＦＩＮ１０１を、位相が互いに直交するベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４に直交変換する。なお、入力中間周波数信号ＩＦＩＮ１０１は、変調器から受信した受信信号から変換された信号である。また、ベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４は、アナログ信号である。ここで、「Ｉｃｈ」および「Ｑｃｈ」は、互いに直交するベースバンド信号を表す、一般的な表記である。

発振器２は、変調器の発振器に近い周波数で自走し、その周波数の周波数信号ｆｃ１０２を生成する。ここで、発振器２の周波数は、変調器の発振器の周波数と同じではないため、ベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４には、発振器２の周波数と変調器の発振器の周波数との差分に相当する周波数の位相回転が残っている。

Ａ／Ｄ変換器３は、アナログ信号であるベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４のそれぞれをディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれに変換する。これは、以降の処理をディジタル処理で行うためである。なお、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６は、入力信号の一例である。

位相回転器４、搬送波位相検波器５、搬送波ループフィルタ６、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７、加算器８、数値制御発振器９、Ｃ／Ｎ推定回路１０、搬送波同期・非同期検出回路１１と、ＦＲＡＭＥ同期回路１２、間欠リセット信号発生回路１３および擬似引き込みＣＡＲＡ・ＡＰＣ記憶回路１４は、搬送波再生回路を構成する。

また、位相回転器４、搬送波位相検波器５、搬送波ループフィルタ６、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７、加算器８および数値制御発振器９は、搬送波再生ＰＬＬ回路を構成する。

搬送波再生ＰＬＬ回路は、再生手段の一例である。搬送波再生ＰＬＬ回路は、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６と基準信号との位相誤差を検出する。搬送波再生ＰＬＬ回路は、その位相誤差を示す位相誤差積算信号１１７に基づいて基準信号とディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれとの同期を確立して、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８を生成する。搬送波再生ＰＬＬ回路は、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８を出力する。なお、位相誤差積算信号１１７は、差分信号の一例である。

位相回転器４と数値制御発振器９とは、同期回路を構成する。同期回路は、加算器８が生成したＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９に基づいて、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれの同期を確立して、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８を生成する。

位相回転器４は、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６の位相回転を除去して、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８を生成する。

具体的には、位相回転器４は、数値制御発振器９が生成した制御信号ｃｏｓ１２０に基づいてディジタル信号Ｉｃｈ１０５に逆回転を与えることで、基準信号とディジタル信号Ｉｃｈ１０５との同期を確立する。また、位相回転器４は、数値制御発振器９が生成した制御信号ｓｉｎ１２１に基づいてディジタル信号Ｑｃｈ１０５に逆回転を与えることで、基準信号とディジタル信号Ｑｃｈ１０５との同期を確立する。これにより、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６の同期が確立され、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８が生成される。

なお、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８は、出力信号ＩｃｈＯＵＴ１０９およびＱｃｈＯＵＴ１１０として復調回路の外部と、ＦＲＡＭＥ同期回路１２とに出力される。以下、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８を、搬送波と総称することもある。

搬送波位相検波器５は、基準信号を生成する。搬送波位相検波器５は、基準信号と搬送波との位相誤差を検出し、その位相誤差を示す位相誤差信号１１６を生成する。

位相誤差信号１１６は、少なくとも、搬送波の位相が進んでいるか遅れているかが示されていればよい。例えば、搬送波位相検波器５は、搬送波の位相が進んでいれば「＋１」の位相誤差信号１１６を生成し、搬送波の位相が遅れていれば「−１」の位相誤差信号を生成する。また、搬送波位相検波器５は、搬送波の位相の進みおよび遅れの大小に応じた連続の値を有する位相誤差信号１１６を生成してもよい。

搬送波ループフィルタ６は、搬送波位相検波器５が生成した位相誤差信号１１６から高周波成分を除去して、位相誤差積算信号１１７を生成する。

ＳＷＥＥＰＥＲ（掃引）回路７は、位相誤差積算信号１１７を調節するためのＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。これは、搬送波が非同期状態の場合に、搬送波の引き込み範囲を調節するためである。

例えば、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、搬送波が非同期状態の場合、その搬送波の引き込み範囲を広げるためのＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。このようなＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８は、例えば、図２で示すような三角波である。図２において、縦軸で示したＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の値分、搬送波の引き込み範囲が広がる。以下、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の値を制御値と称することもある。

また、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、搬送波が非同期状態から同期状態になった場合、現在の制御値（引き込みポイント）を維持するためのＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。このようなＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８は、図３で示すように、搬送波が同期状態になる直前の値が保持される。

なお、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、位相誤差積算信号１１７が位相誤差ありを示すと、搬送波が非同期状態であると判断し、位相誤差積算信号１１７が位相誤差なしを示すと、搬送波が同期状態であると判断する。

さらに、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ記憶回路（以下、記憶回路と称する）１４にて搬送波が擬似引き込み状態であると判断されると、記憶回路１４が生成した擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２に基づいて、擬似引き込み値（擬似引き込みポイント）が回避されるようなＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。

具体的には、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２に基づいて、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の初期値および初期増減方向を決定する。ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、その決定した初期値を有し、その初期値から初期増減方向に値が変化する三角波をＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８として生成する。なお、初期増減方向は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の初期値からの増減方向である。

より具体的には、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２が＋（プラス）の値を示す場合、初期値を０に決定し、初期増減方向を−（マイナス）に決定する。その後、再引き込みの際には、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、初期値をＸ（＋方向の最大値）に決定し、初期増減方向を−に決定する。

一方、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２が−の値を示す場合、初期値を０に決定し、初期増減方向を＋に決定する。その後、再引き込みの際には、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、初期値を−Ｘ（−方向の最大値）に決定し、初期増減方向を＋に決定する。

なお、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、搬送波が非同期状態から同期状態になった場合、直前の初期値および初期増減方向を保存し、その後、搬送波が非同期状態になると、その保存した初期値を有し、その保存した初期増減方向に値が変化する擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２を生成する。

加算器８は、調節手段の一例である。加算器８は、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７で生成されたＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８に基づいて、搬送波ループフィルタ６で生成された位相誤差積算信号１１７を調節する。具体的には、加算器８は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を位相誤差積算信号１１７に加算してＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９を生成する。

数値制御発振器９は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９に応じて、互いに位相が直交する正弦波信号を、制御信号ｃｏｓ１２０およびｓｉｎ１２１として生成する。例えば、数値制御発振器９は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９を角度に対応する値に変換し、その角度に応じた余弦（ｃｏｓ）および正弦（ｓｉｎ）のそれぞれの値を示す制御信号ｃｏｓ１２０およびｓｉｎ１２１を生成する。

Ｃ／Ｎ推定回路１０は、位相回転器４が生成した搬送波を使って、受信信号のＣ／Ｎ値を推定し、その推定結果を示す推定Ｃ／Ｎ値１１１を生成する。例えば、Ｃ／Ｎ推定回路１０は、先ず、搬送波である再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８のそれぞれの分散値を求め、それらの分散値を加算して雑音電力を求める。続いて、Ｃ／Ｎ推定回路１０は、その雑音電力に基づいて、Ｃ／Ｎ値を推定する。

搬送波同期・非同期検出回路（以下、検出回路と称する）１１は、Ｃ／Ｎ推定回路１０にて生成された推定Ｃ／Ｎ値１１１と予め設定されたＣ／Ｎ閾値１１２とを比較して、搬送波が同期状態か否かを検出する。そして、検出回路１１は、その検出結果を示す搬送波非同期検出信号１１３を生成し、搬送波非同期検出信号を出力する。

ここで、検出回路１１は、推定Ｃ／Ｎ値１１１がＣ／Ｎ閾値１１２より低い場合、搬送波は非同期状態であると検出し、推定Ｃ／Ｎ値１１１がＣ／Ｎ閾値１１２以上の場合、搬送波は同期状態であると検出する。

ＦＲＡＭＥ（フレーム）同期回路１２は、フレーム基準信号を生成する。ＦＲＡＭＥ（フレーム）同期回路１２は、出力信号ＩｃｈＯＵＴ１０９およびＱｃｈＯＵＴ１１０に基づいて、搬送波がフレーム基準信号とＦＲＡＭＥ同期状態か否かを判断する。そして、ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、その判断結果を示すＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を生成し、ＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を出力する。

間欠リセット信号発生回路１３は、一定周期で、搬送波ループフィルタ６およびＳＷＥＥＰＥＲ回路７をリセットするためのリセット信号（リセットパルス）を生成する。これにより、搬送波再生ＰＬＬ回路が一定周期でリセットされる。

また、間欠リセット信号発生回路１３は、検出回路１１から受信した搬送波非同期検出信号１１３が示す状態が同期状態から非同期状態に変化した場合、および、ＦＲＡＭＥ同期回路１２から受信したＦＲＡＭＥ非同期信号が示す状態がフレーム同期状態からフレーム非同期状態に変化した場合、搬送波ループフィルタ６およびＳＷＥＥＰＥＲ回路７をリセットするための間欠リセット信号１１５を生成する。

さらに、間欠リセット信号発生回路１３は、記憶回路１４から疑似引き込み検出信号１２３を受信した場合、間欠リセット信号１１５を生成する。

記憶回路１４は、検出回路１１から同期状態を示す搬送波非同期検出信号１１３を受信し、かつ、ＦＲＡＭＥ同期回路１２からフレーム非同期状態を示すＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を受信した場合、搬送波が疑似引き込み状態であると判断する。そして、記憶回路１４は、そのときのＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値を、擬似引き込み値として記憶する。このとき、記憶回路１４は、その擬似引き込み値で搬送波が疑似引き込み状態であると判断された回数をその値に対応付けて記憶してもよい。

また、記憶回路１４は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９が擬似引き込み値になると、搬送波が疑似引き込み状態であると判断する。このとき、記憶回路１４は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９が一定時間継続して擬似引き込み値になっていると、搬送波が疑似引き込み状態であると判断することが望ましい。

記憶回路１４は、搬送波が疑似引き込み状態であると判断すると、記憶している擬似引き込み値を擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２としてＳＷＥＥＰＥＲ回路７に出力する。さらに、記憶回路１４は、擬似引き込み状態を示す疑似引き込み検出信号１２３を間欠リセット信号発生回路１３に出力する。

次に動作を説明する。

直交検波器１は、発振器２から受信した周波数信号ｆｃ１０２に基づいて、入力中間周波数信号ＩＦＩＮ１０１をベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４に直交変換する。直交検波器１は、ベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４をＡ／Ｄ変換器３に出力する。

Ａ／Ｄ変換器３は、ベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４を受信する。Ａ／Ｄ変換器３は、ベースバンド信号Ｉｃｈ１０３およびＱｃｈ１０４のそれぞれをディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれに変換する。Ａ／Ｄ変換器３は、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６を出力する。

搬送波再生ＰＬＬ回路は、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６と基準信号との位相誤差を検出する。搬送波再生ＰＬＬ回路は、その位相誤差を示す誤差信号に基づいて基準信号とディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれの同期を確立して、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８（搬送波）を生成する。

なお、搬送波再生ＰＬＬ回路による同期の確立処理は、当業者にとって自明なため詳細な説明は省略する。

以下、本発明の中心である、擬似引き込みの検出処理について説明する。

先ず、搬送波が同期状態か否かを判断する処理を説明する。

Ｃ／Ｎ推定回路１０は、位相回転器４から搬送波を受信すると、その搬送波を使って、その搬送波のＣ／Ｎ値を推定する。そして、Ｃ／Ｎ推定回路１０は、その推定結果を示す推定Ｃ／Ｎ値１１１を生成し、推定Ｃ／Ｎ値１１１を検出回路１１に出力する。

検出回路１１は、推定Ｃ／Ｎ値１１１を受信すると、推定Ｃ／Ｎ値１１１とＣ／Ｎ閾値１１２とを比較して、搬送波が基準信号と同期状態か否かを検出する。検出回路１１は、その検出結果を示す搬送波非同期検出信号１１３を生成する。そして、検出回路１１は、搬送波非同期検出信号１１３を間欠リセット信号発生回路１３および記憶回路１４に出力する。

次に、疑似引き込時の検出から復旧までの時間を短縮するため処理について説明する。

先ず、ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、出力信号ＩｃｈＯＵＴ１０９およびＱｃｈＯＵＴ１１０を受信する。ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、出力信号ＩｃｈＯＵＴ１０９およびＱｃｈＯＵＴ１１０に基づいて、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８がフレーム同期信号とフレーム同期状態か否かを判断する。ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、その判断結果を示すＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を生成し、ＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を間欠リセット信号発生回路１３および記憶回路１４に出力する。

記憶回路１４は、搬送波非同期検出信号１１３、ＦＲＡＭＥ非同期信号１１４およびＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９を受信する。記憶回路１４は、搬送波非同期検出信号１１３が同期状態を示し、かつ、ＦＲＡＭＥ非同期信号１１４がフレーム非同期状態を示す時間を計測する。

記憶回路１４は、その時間が所定時間以上継続すると、搬送波が疑似引き込み状態であると判断する。そして、記憶回路１４は、疑似引き込み検出信号１２３を生成し、疑似引き込み検出信号１２３を間欠リセット信号発生回路１３に出力する。

ここで、記憶回路１４は、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８が疑似引き込み状態であると判断すると、その時に受信しているＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値を擬似引き込み値として記憶する。そして、記憶回路１４は、その擬似引き込み値を擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２としてＳＷＥＥＰＥＲ回路７に出力する。

また、記憶回路１４は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値と、記憶された擬似引き込み値とを常に比較し、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値が一定時間以上継続して擬似引き込み値になっているか否かを判断する。

記憶回路１４は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値が一定時間以上継続して擬似引き込み値になっていると、搬送波が疑似引き込み状態であると判断する。

そして、記憶回路１４は、疑似引き込み検出信号１２３を生成し、疑似引き込み検出信号１２３を間欠リセット信号発生回路１３に出力する。さらに、記憶回路１４は、その疑似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２をＳＷＥＥＰＥＲ回路７に出力する。

間欠リセット信号発生回路１３は、非同期を示す搬送波非同期検出信号１１３を受け付けた場合、および、フレーム非同期を示すＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を受け付けた場合、間欠リセット信号１１５を生成する。例えば、間欠リセット信号発生回路１３は、搬送波非同期検出信号１１３とＦＲＡＭＥ非同期信号１１４とのＯＲ（論理和）を求め、その結果が真の場合、間欠リセット信号１１５を生成する。

また、間欠リセット信号発生回路１３は、疑似引き込み検出信号１２３を受信した場合も、間欠リセット信号１１５を生成する。

間欠リセット信号発生回路１３は、間欠リセット信号１１５を生成すると、間欠リセット信号１１５を搬送波ループフィルタ６およびＳＷＥＥＰＥＲ回路７に出力する。

ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、間欠リセット信号１１５を受信した場合、内部の三角波(ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８)を生成する回路をリセットする。

また、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、間欠リセット信号１１５および疑似引き込みＣＡＲＲ ＡＰＣ情報１２２を受信した場合、その生成する回路をリセットした後、疑似引き込みＣＡＲＲ ＡＰＣ情報１２２に基づいて、三角波の初期値および初期増減方向を決定する。ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、その決定した初期値を有し、その初期値から初期増減方向に値が変化する三角波を生成し、その三角波をＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８として加算器８に出力する。

加算器８は、位相誤差積算信号１１７およびＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を受信すると、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を位相誤差積算信号１１７に加算して、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９を生成する。加算器８は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９を数値制御発振器９および記憶回路１４に出力する。

次に、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する動作を詳細に説明する。

図４は、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７が擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２を用いずに生成したＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の一例を説明するための説明図である。

この場合、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、搬送波が非同期状態の場合、初期増減方向が＋の三角波をＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８として生成する（期間＊１）。その後、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の値が擬似引き込みポイントになると、搬送波の位相誤差がなくなり、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、直前の値を保持するＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する（期間＊２）。

そして、記憶回路１４が搬送波を擬似引き込み状態と判定すると、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、間欠リセット信号発生回路１３から間欠リセット信号１１５を受信する。その後、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、三角波をＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８として生成して再引き込みを行う（期間＊３）。その後、再び、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８が擬似引き込みポイントになり、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、直前の値を保持するＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する（期間＊２）。

さらにその後、記憶回路１４が搬送波を擬似引き込み状態と判定すると、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、再び、間欠リセット信号発生回路１３から間欠リセット信号１１５を受信する。そして、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、再び三角波をＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８として生成して再々引き込みを行う（期間＊４）。その後、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の値が引き込みポイントになり、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、直前の値の信号をＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８として生成する
このように、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７が搬送波の擬似引き込みポイントを識別することができないので、毎回同じ擬似引き込みポイントで誤った引き込みが行われる。このため、再生信号Ｉｃｈ１０７および１０８の再引き込みの効率を落とす大きな要因となっていた。

図５は、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７が擬似引き込みＣＡＲＲ・ＡＰＣ情報１２２を用いて生成したＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の一例を説明するための説明図である。

先ず、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８が非同期状態の場合、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、０を初期値とし、初期増減方向を＋方向とした三角波信号をＣＡＲＲ ＡＰＣ補助信号１１８として生成する。その後、時刻Ａで搬送波の位相誤差がなくなると、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、その直前の値（制御値"Ｚ"）を保持するＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。

その後、時刻Ｂで、記憶回路１４は、ＦＲＡＭＥ同期回路１２からＦＲＡＭＥ非同期信号１１４を受信すると、その時のＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値を疑似引き込み値として認識し、間欠リセット信号発生回路１３に疑似引き込み検出信号１２３を出力する。

ここで、記憶回路１４は、その擬似引き込み値を記憶すると共に、その値を疑似引き込みＣＡＲＲ ＡＰＣ情報１２２としてＳＷＥＥＰＥＲ回路７に出力する。

間欠リセット信号発生回路１３は、疑似引き込み検出信号１２３を受信すると、搬送波ループフィルタ６およびＳＷＥＥＰＥＲ回路７に間欠リセット信号１１５を出力して、搬送波再生ＰＬＬ回路をリセットする。

ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、三角波をリセットした直後に、疑似引き込みＣＡＲＲ ＡＰＣ情報１２２に基づいて、疑似引き込みポイント(制御値"Ｚ")を回避するような三角波を生成する。この場合、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、初期値を０とし、初期増減方向を−方向とした三角波を生成する。

これは、正常の引き込みポイントが、ＺからＸまでの範囲より、０から−Ｘまでの範囲に含まれる可能性が高いためである。なぜなら、ＺからＸまでの範囲より、０から−Ｘまでの範囲の方が広いためである。

その後、時刻ＣでＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９が疑似引き込みポイント(制御値"Ｚ")に到達するが、記憶回路１４は、時刻ＢでそのＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値が記憶されているので、時刻Ｄで再度、間欠リセット信号発生回路１３に疑似引き込み検出信号１２３を出力して、搬送波再生ＰＬＬ回路をリセットする。また、記憶回路１４は、再び、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値を疑似引き込みＣＡＲＲ ＡＰＣ情報１２２としてＳＷＥＥＰＥＲ回路７に出力する。

ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、間欠リセット信号１１５および疑似引き込みＣＡＲＲ ＡＰＣ情報１２２を受信すると、疑似引き込みポイント(制御値"Ｚ")を回避するような三角波が生成される。この場合、時刻Ｂで、初期値を０とし、初期増減方向を−方向とした三角波を生成した際に、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号の値が−ＸからＺの間で、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８が正常に引き込まなかったことから、初期値をＸをとし、初期増減方向を−方向とした三角波を生成する。

その後、時刻Ｅで、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８が正常に引き込まれる
なお、時間Ｅ以降において、何らかの原因で、再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８が非同期になった場合、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、初期値をＸをとし、初期増減方向を−方向とした三角波を生成する。

次に効果を説明する。

搬送波再生ＰＬＬ回路は、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６と基準信号との位相誤差を検出し、その位相誤差を示す差分信号に基づいて基準信号とディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれの同期を確立して搬送波（再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８）を生成する。ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、搬送波がフレーム同期信号とフレーム同期状態か否かを判断する。記憶回路１４は、ＦＲＡＭＥ同期回路１２にて搬送波がフレーム同期状態でないと判断されると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断する。そして、記憶回路１４は、その時の位相誤差積算信号１１７の値を擬似引き込み値として記憶する。また、記憶回路１４は、位相誤差積算信号１１７の値が擬似引き込み値になっていると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断する。

この場合、搬送波がフレーム同期状態でないと判断されると、その時の位相誤差積算信号１１７の値が擬似引き込み値として記憶される。また、位相誤差積算信号１１７の値が擬似引き込み値になっていると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断される。

このため、疑似引き込みを起こしやすい位相誤差積算信号１１７の値を正確に把握することが可能になる。したがって、擬似引き込みの検出精度を高くすることが可能になる。また、時間の経過とともに本復調器を組み込んだシステムを安定して運用することが可能になる。

また、本実施形態では、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、位相誤差積算信号１１７を調節するためのＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。加算器８は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８に基づいて位相誤差積算信号１１７を調節する。同期回路は、その調節された位相誤差積算信号１１７（ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９）に基づいて、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれの同期を確立する。そして、記憶回路１４は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９が擬似引き込み値になっていると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断する。

この場合、擬似引き込みの検出精度をより高くすることが可能になる。

また、本実施形態では、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、記憶回路１４にて搬送波が擬似引き込み状態であると判断されると、擬似引き込み値に基づいてＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。

この場合、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値が再び擬似引き込み値になる可能性を軽減することが可能になる。したがって、再引き込み時に速やかに正常な引き込み状態にすることが可能になる。

また、本実施形態では、ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、擬似引き込み値に基づいてＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８の初期値と、初期増減方向を決定する。ＳＷＥＥＰＥＲ回路７は、その初期増減方向のＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号１１８を生成する。

この場合、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値が再び擬似引き込み値になる可能性を容易に軽減することが可能になる。

また、本実施形態では、記憶回路１４は、ＣＡＲＲ・ＡＰＣ信号１１９の値が一定時間以上継続して擬似引き込み値になっていると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断する。

この場合、擬似引き込みの検出精度をより高くすることが可能になる。

次に第二の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、本発明による最も簡単な構成を示す。

図６は、本実施形態の搬送波再生回路の構成を示したブロック図である。図６において、搬送波再生回路は、ＦＲＡＭＥ同期回路１２と、記憶回路１４と、再生回路２００とを含む。

再生回路２００は、基準信号を生成する。再生回路２００は、入力信号と基準信号との位相誤差を検出し、その位相誤差を示す差分信号に基づいて入力信号の同期を確立して再生信号を生成する。

ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、再生信号がフレーム同期信号とフレーム同期状態か否かを判断する。

再生回路２００は、ＦＲＡＭＥ同期回路１２にて再生信号がフレーム同期状態でないと判断されると、再生信号が擬似引き込み状態であると判断する。再生回路２００は、その時の位相誤差積算信号の値を擬似引き込み値として記憶する。

また、再生回路２００は、差分信号の値が擬似引き込み値になると、再生信号が擬似引き込み状態であると判断する。

次に動作を説明する。

再生回路２００は、入力信号を受信すると、入力信号と基準信号との位相誤差を検出し、その位相誤差を示す差分信号を生成する。再生回路２００は、その位相誤差積算信号を記憶回路１４に出力すると共に、その位相誤差積算信号に基づいて入力信号の同期を確立して再生信号を生成する。再生回路２００は、再生信号をＦＲＡＭＥ同期回路１２および搬送波再生回路の外部に出力する。

ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、再生信号を受信すると、その再生信号がフレーム同期状態か否かを判断する。ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、その判断結果を示すＦＲＡＭＥ非同期信号を記憶回路１４に出力する。

記憶回路１４は、差分信号およびＦＲＡＭＥ非同期信号を受信する。記憶回路１４は、そのＦＲＡＭＥ非同期信号が示す判断結果を確認する。記憶回路１４は、その判断結果がフレーム非同期状態を表すと、再生信号が擬似引き込み状態であると判断して、その時の差分信号の値を擬似引き込み値として記憶する。

また、記憶回路１４は、差分信号の値と、記憶している擬似引き込み値とを常に比較し、その差分信号の値と擬似引き込み値とが同じか否かを判断する。記憶回路１４は、差分信号の値が擬似引き込み値と同じであると、再生信号が擬似引き込み状態であると判断する。

次に効果を説明する。

本実施形態によれば、再生回路２００は、ディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６と基準信号との位相誤差を検出し、その位相誤差を示す差分信号に基づいて基準信号とディジタル信号Ｉｃｈ１０５およびＱｃｈ１０６のそれぞれの同期を確立して搬送波（再生信号Ｉｃｈ１０７およびＱｃｈ１０８）を生成する。ＦＲＡＭＥ同期回路１２は、搬送波がフレーム同期信号とフレーム同期状態か否かを判断する。記憶回路１４は、ＦＲＡＭＥ同期回路１２にて搬送波がフレーム同期状態でないと判断されると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断する。そして、記憶回路１４は、その時の位相誤差積算信号１１７の値を擬似引き込み値として記憶する。また、記憶回路１４は、位相誤差積算信号１１７の値が擬似引き込み値になっていると、搬送波が擬似引き込み状態であると判断する。

この場合でも、疑似引き込みを起こしやすい位相誤差積算信号１１７の値を正確に把握することが可能になる。したがって、擬似引き込みの検出精度を高くすることが可能になる。

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

例えば、変調方式は、ＱＰＳＫに限らず、例えば、他のＰＳＫ（偏移変調：Phase Shift Keying）または多値ＱＡＭなどでもよい。

また、本発明は、マイクロ波ディジタル無線通信システム以外にも、ディジタル無線通信システム全般に利用できる。

本発明の第一の実施形態の復調回路の構成を示したブロック図である。 ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号の一例を示した説明図である。 ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号の他の例を示した説明図である。 ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号の他の例を示した説明図である。 ＣＡＲＲ・ＡＰＣ補助信号の他の例を示した説明図である。 本発明の第二の実施形態の搬送波再生回路の構成を示したブロック図である。 関連する技術の復調回路を示したブロック図である。

符号の説明

１ 直交検波器
２ 発振器
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 位相回転器
５ 搬送波位相検波器
６ 搬送波ループフィルタ
７ ＳＷＥＥＰＥＲ回路
８ 加算器
９ 数値制御発振器
１０ Ｃ／Ｎ推定回路
１１ 搬送波同期・非同期検出回路
１２ ＦＲＡＭＥ同期回路
１３ 間欠リセット信号発生回路
１４ 擬似引き込みＣＡＲＡ・ＡＰＣ記憶回路
２００ 再生回路

Claims (10)

1. 入力信号と基準信号との位相誤差を検出し、該位相誤差を示す差分信号に基づいて前記基準信号と前記入力信号との同期を確立して再生信号を生成する再生手段と、
   前記再生信号がフレーム基準信号とフレーム同期状態か否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段にて前記再生信号がフレーム基準信号とフレーム同期状態でないと判断されると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断し、その時の前記差分信号の値を擬似引き込み値として記憶し、また、前記差分信号の値が前記擬似引き込み値になると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する制御手段と、を含む搬送波再生回路。
2. 請求項１に記載の搬送波再生回路において、
   前記再生手段は、
   前記差分信号を調節するための補助信号を生成する掃引手段と、
   前記掃引手段にて生成された補助信号に基づいて前記差分信号を調節する調節手段と、
   前記調節手段にて調節された差分信号に基づいて前記基準信号と前記入力信号との同期を確立する同期手段と、を含み、
   前記制御手段は、前記調節手段にて調節された差分信号の値が前記擬似引き込み値になると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する、搬送波再生回路。
3. 請求項２に記載の搬送波再生回路において、
   前記掃引手段は、前記制御手段にて前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断されると、前記擬似引き込み値に基づいて、前記補助信号を生成する、搬送波再生回路。
4. 請求項３に記載の搬送波再生回路において、
   前記掃引手段は、前記擬似引き込み値に基づいて、前記補助信号の初期値と初期増減方向とを決定し、該決定された初期値を有し、該初期増減方向に値が変化する補助信号を生成する、搬送波再生回路。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の搬送波再生回路において、
   前記制御手段は、前記差分信号の値が一定時間以上継続して前記擬似引き込み値になっていると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する、搬送波再生回路。
6. 搬送波再生回路による擬似引き込み検出方法であって、
   入力信号と基準信号との位相誤差を検出し、
   前記位相誤差を示す差分信号に基づいて前記基準信号と前記入力信号との同期を確立して再生信号を生成し、
   前記再生信号がフレーム基準信号とフレーム同期状態か否かを判断し、
   前記再生信号が前記フレーム基準信号とフレーム同期状態でないと判断されると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断し、その時の前記差分信号の値を擬似引き込み値として記憶し、
   前記差分信号の値が前記擬似引き込み値になると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する、擬似引き込み検出方法。
7. 請求項６に記載の擬似引き込み検出方法において、
   前記差分信号を調節するための補助信号を生成し、
   前記生成された補助信号に基づいて前記差分信号を調節し、
   前記調節された差分信号に基づいて前記基準信号と前記入力信号との同期を確立し、
   前記調節された差分信号の値が前記擬似引き込み値になると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する、擬似引き込み検出方法。
8. 請求項７に記載の擬似引き込み検出方法において、
   前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断されると、前記擬似引き込み値に基づいて前記補助信号を生成する、擬似引き込み検出方法。
9. 請求項８に記載の擬似引き込み検出方法において、
   前記擬似引き込み値に基づいて、前記補助信号の初期値と該初期増減方向とを決定し、該決定された初期値を有し、該初期増減方向に値が変化する補助信号を生成する、擬似引き込み検出方法。
10. 請求項６ないし９のいずれか１項に記載の擬似引き込み検出方法において、
    前記差分信号の値が一定時間以上継続して前記擬似引き込み値になっていると、前記再生信号が擬似引き込み状態であると判断する、擬似引き込み検出方法。

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