JP7423144B2

JP7423144B2 - 無線受信装置

Info

Publication number: JP7423144B2
Application number: JP2019235050A
Authority: JP
Inventors: 康英田中
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2024-01-29
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: JP2021103864A

Description

本発明は、冗長系を有する無線通信装置に関し、特に、受信に纏わる機序としての無線受信装置に関する。

冗長系を有する無線通信装置に関する技術として、例えば、冗長構成の切替え元装置および切替え先装置と対向装置とのコネクション維持のためにシーケンシャルなシーケンス番号管理を必要とし、管理するシーケンス番号が送達非確認である冗長構成システムであって、切替え元装置は、予め設定された一定間隔でシーケンス番号を切替え先装置に送信する手段を有し、切替え先装置は、切替え元装置から一定間隔で送信されてくるシーケンス番号を記憶する手段と、切替え元装置との切替え時にその間隔分だけ記憶しているシーケンス番号を進める手段とを有する、ものが知られている（特許文献１）。

特開２００６－３２４８３３号公報

ところで、冗長系を有する無線通信装置では、送信側において装置のメンテナンス作業や交換作業等々で装置の送信系が切替わったり（具体的には、現用系の送信系から待機系の送信系へと、または、待機系の送信系から現用系の送信系へと切替わったり）装置の異常が検出されて装置の送信系が切替わったりしたときに、受信側において、現用系の装置を経由する無線信号と待機系の装置を経由する無線信号との間のローカルの周波数オフセットやゲインオフセット（衝撃）を吸収するようにして、受信系の装置の瞬断を短くして無線フレームから伝送データを効率よく取り出すことが必要とされる。そこで、受信側で高速に引き込むためにＡＧＣ（Ａutomatic Ｇain Ｃontrol の略：自動利得制御）やキャリア再生について高速引き込み用のパラメータに切替える制御が行われる場合がある。しかしながら、発明者の知見によると、送信側において送信系の装置の切替えが行われたときに受信側においてクロック再生系のループ変動があり、その振る舞いがＡＧＣやキャリア再生に影響を与える、という問題が発生する。特に、直交検波処理のデジタル化に伴い、クロックジッタの影響がキャリアジッタの原因になる構成となり、送信側における送信系の切替時のクロック再生の揺らぎが受信側においてキャリア再生の引き込みに影響を及ぼす、という問題が発生する。

そこで本発明は、キャリア再生やＡＧＣの引き込みを安定させることが可能な無線受信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、送信側の無線通信装置において無線フレームに挿入された０系の送信装置から１系の送信装置への切替えを予告する切替予告信号を検出する切替予告信号検出部と、前記０系の送信装置を経由する無線フレームと前記１系の送信装置を経由する無線フレームとの間のキャリア位相の誤差成分に対応するキャリア再生基準信号を生成する数値制御発振器を含むキャリア再生部と、受信した前記無線フレームを減衰させる減衰器を含む自動利得制御部と、前記０系の送信装置を経由する無線フレームと前記１系の送信装置を経由する無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分によって制御される電圧制御型発振器を含むクロック再生部と、前記キャリア再生部へと供給するパラメータを切替え可能な第１のスイッチと、前記自動利得制御部へと供給するパラメータを切替え可能な第２のスイッチと、を有し、前記切替予告信号検出部が前記切替予告信号を検出した場合に、前記第１のスイッチが前記キャリア再生部へと供給する前記パラメータを、復調性能を重視することを目的としてループ帯域を狭くしてノイズに対するキャリア再生ループの安定度を高くするためのパラメータ値が設定された通常動作用パラメータから、ループ帯域を広くして素早く周波数誤差を引き込むためのパラメータ値が設定された引き込み用パラメータへと切替え、前記第２のスイッチが前記自動利得制御部へと供給する前記パラメータを、復調性能を重視することを目的としてローパスフィルタの帯域を狭くするパラメータ値が設定された通常動作用パラメータから、レベル変動に対して瞬時に引き込むように前記ローパスフィルタの帯域を広くするパラメータ値が設定された引き込み用パラメータへと切替え、さらに、前記クロック再生部が前記クロック位相の誤差成分の検出を停止する、ことを特徴とする無線受信装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線受信装置において、前記無線フレームの変調方式が四位相偏移変調である、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、キャリア再生部へと供給するパラメータを通常動作用パラメータから引き込み用パラメータへと切替えるとともに、自動利得制御部へと供給するパラメータを通常動作用パラメータから引き込み用パラメータへと切替え、さらに、クロック再生部がクロック位相の誤差成分の検出を停止するようにしているので、送信側において送信系の装置の切替えが行われた際の受信側におけるクロック再生系のループ変動の発生を回避することができ、キャリア再生部および自動利得制御部を安定的に動作させることが可能となる。特に、信号帯域に対するキャリア周波数の誤差が相対的に大きい無線通信システムの場合に、前記作用効果が顕著に現れる。

請求項２に記載の発明によれば、四位相偏移変調方式が用いられて行われる無線通信において上記の効果を奏することが可能となる。

この発明の実施の形態における無線通信システムの概略構成を示す図である。この発明の実施の形態に係る無線受信装置の概略構成を示す機能ブロック図である。図２の無線受信装置の動作を説明する図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお、以下では、この発明の特徴的な構成について説明し、無線通信を行う際の従来と同様の仕組みについては説明を省略する。

図１は、この発明の実施の形態における無線通信システム１００の概略構成を示す図である。図１では、無線通信システム１００の概略構成を示す（図１の上側）とともに、無線通信の送受信局のそれぞれに配置される無線通信装置１０１の概略構成の機能ブロックを示す（図１の下側）。

無線通信システム１００を構成する無線通信の送受信局のそれぞれに、無線通信装置１０１およびアンテナ１０２が配置される（図１の上側参照）。無線通信装置１０１同士は、アンテナ１０２を介して無線回線１０３によって接続される。

まず、この実施の形態において無線受信装置１が適用されるベースの構成としての無線通信装置１０１の構成を説明する。

無線通信装置１０１は、冗長系を有する無線通信装置であり、送信用として、０系ＭＯＤ部１２０Ａおよび０系ＴＸ部１３０Ａ（「０系の送信装置」と呼ぶ）と、１系ＭＯＤ部１２０Ｂおよび１系ＴＸ部１３０Ｂ（「１系の送信装置」と呼ぶ）とを備えるとともに、受信用として、０系ＲＸ部１４０Ａおよび０系ＤＥＭ部１５０Ａ（「０系の受信装置」と呼ぶ）と、１系ＲＸ部１４０Ｂおよび１系ＤＥＭ部１５０Ｂ（「１系の受信装置」と呼ぶ）とを備え、さらに、インターフェース部１１０と、監視制御部１６０と、送受信部１７０とを備える（図１の下側参照）。なお、この発明の説明における「０系」は「現用系」などとも呼ばれ、また、「１系」は「待機系」などとも呼ばれる。

ここで、無線通信装置１０１は、送信用の機序と受信用の機序とを備えて送受信を行う装置であるところ、以下の説明では、送信用の機序を用いて送信に纏わる処理を行う場合の無線通信装置１０１のことを「送信側」と称し、受信用の機序を用いて受信に纏わる処理を行う場合の無線通信装置１０１のことを「受信側」と称する。また、以下の説明では０系の送信装置から１系の送信装置へと切替える場合について主に説明するが、１系の送信装置から０系の送信装置へと切替える場合も、１系の送信装置と０系の送信装置とを入れ換えれば動作としては同様である。

監視制御部１６０は、インターフェース部１１０、０系ＭＯＤ部１２０Ａおよび０系ＴＸ部１３０Ａ（即ち、０系の送信装置）、１系ＭＯＤ部１２０Ｂおよび１系ＴＸ部１３０Ｂ（即ち、１系の送信装置）、０系ＲＸ部１４０Ａおよび０系ＤＥＭ部１５０Ａ（即ち、０系の受信装置）、１系ＲＸ部１４０Ｂおよび１系ＤＥＭ部１５０Ｂ（即ち、１系の受信装置）、ならびに送受信部１７０を監視・制御するとともに、送信スイッチ１７１および受信スイッチ１１３の切替動作を制御することにより、無線フレームの送信や受信に用いる系を、０系から１系へと切替えたり、１系から０系へと切替えたりする。

インターフェース部１１０は、データ回線終端装置１１１（データ通信装置やデータ回線装置と呼ばれる機器を含む）を備えるとともに、送信系の仕組みとして送信ハイブリッド部１１２を備え、また、受信系の仕組みとして受信スイッチ１１３を備える。

インターフェース部１１０は、通信対象の伝送データの入力を受け、前記伝送データを、データ回線終端装置１１１および送信ハイブリッド部１１２を介して、０系ＭＯＤ部１２０Ａと１系ＭＯＤ部１２０Ｂとのそれぞれに対して出力する。

０系ＭＯＤ部１２０Ａと１系ＭＯＤ部１２０Ｂとは、各々、送信無線フレーム処理部１２１および変調部１２２を備える。また、０系ＴＸ部１３０Ａと１系ＴＸ部１３０Ｂとは、各々、送信周波数変換部１３１を備える。さらに、送受信部１７０は、送信系の仕組みとして送信スイッチ１７１および送信フィルタ１７２を備えるとともに、受信系の仕組みとして受信フィルタ１７３、低雑音増幅器１７４、および受信ハイブリッド部１７５を備える。

送信無線フレーム処理部１２１は、送信ハイブリッド部１１２から出力される伝送データの入力を受け、前記伝送データにフレーム同期信号を挿入して無線フレーム（送信信号）を生成し、生成した無線フレームを変調部１２２へと出力する。

変調部１２２は、送信無線フレーム処理部１２１から出力される無線フレームの入力を受け、前記無線フレームに所定の周波数の搬送波信号を重畳させてデジタル変調を行い、変調した無線フレームを送信周波数変換部１３１へと出力する。変調部１２２は、前記無線フレームに、例えば４００ＭＨｚ程度の周波数の搬送波信号を重畳させてデジタル変調を行う。

送信周波数変換部１３１は、変調部１２２から出力されるデジタル変調された無線フレームの入力を受け、前記無線フレームを、前記所定の周波数（例えば、４００ＭＨｚ程度）よりも高周波の信号に変換する。送信周波数変換部１３１は、前記デジタル変調された無線フレームを、周波数が例えば１０ＧＨｚ程度の信号に変換する。

そして、監視制御部１６０の制御による送信スイッチ１７１の切替動作によって０系ＭＯＤ部１２０Ａおよび０系ＴＸ部１３０Ａ（即ち、０系の送信装置）と送受信部１７０（具体的には、０系ＴＸ部１３０Ａの送信周波数変換部１３１と送信フィルタ１７２）とが接続されているときには、０系ＭＯＤ部１２０Ａにおいてデジタル変調されるとともに０系ＴＸ部１３０Ａにおいて周波数変換された無線フレーム（「０系の無線フレーム」と呼ぶ）が、送信スイッチ１７１を介するとともに、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる送信フィルタ１７２を通過してアンテナ１０２へと出力される。これにより、０系の無線フレームが、アンテナ１０２から無線回線１０３を介して他方の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置１０１のアンテナ１０２へと、電波として送信される。

これに対して、監視制御部１６０の制御による送信スイッチ１７１の切替動作によって１系ＭＯＤ部１２０Ｂおよび１系ＴＸ部１３０Ｂ（即ち、１系の送信装置）と送受信部１７０（具体的には、１系ＴＸ部１３０Ｂの送信周波数変換部１３１と送信フィルタ１７２）とが接続されているときには、１系ＭＯＤ部１２０Ｂにおいてデジタル変調されるとともに１系ＴＸ部１３０Ｂにおいて周波数変換された無線フレーム（「１系の無線フレーム」と呼ぶ）が、送信スイッチ１７１を介するとともに、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる送信フィルタ１７２を通過してアンテナ１０２へと出力される。これにより、１系の無線フレームが、アンテナ１０２から無線回線１０３を介して他方の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置１０１のアンテナ１０２へと、電波として送信される。

また、他方の（言い換えると、この通信では送信側になる）無線通信装置１０１のアンテナ１０２から無線回線１０３を介して無線フレームが当該の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置１０１のアンテナ１０２へと電波として送信されると、アンテナ１０２は、受信した無線フレームを電気信号へと変換する。電気信号に変換された無線フレーム（受信波信号）は所定の周波数帯域の信号のみを通過させる受信フィルタ１７３を通過した上で低雑音増幅器１７４において増幅され、増幅された無線フレーム（受信波信号）は受信ハイブリッド部１７５を介して０系ＲＸ部１４０Ａと１系ＲＸ部１４０Ｂとのそれぞれに対して出力される。

０系ＲＸ部１４０Ａと１系ＲＸ部１４０Ｂとは、各々、受信周波数変換部１４１を備える。また、０系ＤＥＭ部１５０Ａと１系ＤＥＭ部１５０Ｂとは、各々、復調部１５１および受信無線フレーム処理部１５２を備える。

監視制御部１６０の制御による、インターフェース部１１０の受信スイッチ１１３の切替動作によって０系ＤＥＭ部１５０Ａの受信無線フレーム処理部１５２とインターフェース部１１０とが接続されているときには、０系ＲＸ部１４０Ａの受信周波数変換部１４１が、入力された無線フレーム（受信波信号）を前記高周波（例えば、１０ＧＨｚ程度）よりも低い周波数（例えば、４００ＭＨｚ程度）の信号に変換し、周波数変換した無線フレーム（受信波信号）を０系ＤＥＭ部１５０Ａの復調部１５１へと出力する。

これに対して、監視制御部１６０の制御による、インターフェース部１１０の受信スイッチ１１３の切替動作によって１系ＤＥＭ部１５０Ｂの受信無線フレーム処理部１５２とインターフェース部１１０とが接続されているときには、１系ＲＸ部１４０Ｂの受信周波数変換部１４１が、入力された無線フレーム（受信波信号）を前記高周波（例えば、１０ＧＨｚ程度）よりも低い周波数（例えば、４００ＭＨｚ程度）の信号に変換し、周波数変換した無線フレーム（受信波信号）を１系ＤＥＭ部１５０Ｂの復調部１５１へと出力する。

復調部１５１は、受信周波数変換部１４１から出力される無線フレーム（受信波信号）の入力を受け、前記無線フレーム（受信波信号）を復調し、復調した無線フレームを受信無線フレーム処理部１５２へと出力する。

受信無線フレーム処理部１５２は、復調部１５１から出力される無線フレームの入力を受け、前記無線フレームに含まれているフレーム同期信号に基づいて無線フレームから伝送データを取り出し、取り出した伝送データをインターフェース部１１０へと出力する。

上記の無線通信システム１００では、送信スイッチ１７１の切替動作により、０系ＭＯＤ部１２０Ａおよび０系ＴＸ部１３０Ａ（即ち、０系の送信装置）と送受信部１７０とが接続している状態から、１系ＭＯＤ部１２０Ｂおよび１系ＴＸ部１３０Ｂ（即ち、１系の送信装置）と送受信部１７０とが接続する状態へと切替えられると、切替時に、０系の送信装置から送受信部１７０へと出力される０系の無線フレームと、１系の送信装置から送受信部１７０へと出力される１系の無線フレームとの間で、オフセットが発生する。これら無線フレームに関するオフセットとしては、具体的には、０系ＴＸ部１３０Ａの送信周波数変換部１３１での高周波信号と１系ＴＸ部１３０Ｂの送信周波数変換部１３１での高周波信号との周波数誤差や、０系ＴＸ部１３０Ａの送信周波数変換部１３１から送受信部１７０へと出力される０系の無線フレームの電力と１系ＴＸ部１３０Ｂの送信周波数変換部１３１から送受信部１７０へと出力される１系の無線フレームの電力との偏差が挙げられる。なお、周波数誤差が存在すると、０系の送信装置を経由する０系の無線フレームと１系の送信装置を経由する１系の無線フレームとの位相差が大きくなるという問題が生じる。また、電力の偏差が存在すると、０系の送信装置を経由する０系の無線フレームと１系の送信装置を経由する１系の無線フレームとのゲイン偏差によって受信側に衝撃が与えられるという問題が生じる。

そこで、この発明に係る無線受信装置１は、送信側における０系の送信装置から１系の送信装置への切替時に、０系の無線信号と１系の無線信号との間のローカル周波数オフセットやゲインオフセット（衝撃）を吸収して無線フレームから伝送データを効率よく取り出すための仕掛けを備えるようにしている。

具体的には、送信側の無線通信装置１０１が０系の無線フレームを送信している状態で１系の無線フレームの送信へと切替える場合に、まず、監視制御部１６０が、０系ＭＯＤ部１２０Ａの送信無線フレーム処理部１２１に対して０系の無線フレームの送信から１系の無線フレームの送信への切替えを指示するための切替制御信号を供給する。

０系ＭＯＤ部１２０Ａの送信無線フレーム処理部１２１は、前記切替制御信号が入力されると、インターフェース部１１０から出力される伝送データに、フレーム同期信号の挿入と同時に、送信スイッチの切替えを予告する切替予告信号を挿入して無線フレーム（即ち、０系の無線フレーム）を生成する。これにより、送信側の無線通信装置１０１の送信スイッチ１７１の切替動作前に、送信側の無線通信装置１０１から、無線回線１０３を介して、伝送データにフレーム同期信号に加えて切替予告信号が挿入されて構成される０系の無線フレームが他方の（言い換えると、この通信では受信側になる）無線通信装置１０１へと送信される。なお、切替予告信号は、例えば、無線フレームのうちの対向局間通信用の冗長ビットを利用して、無線フレームに挿入されて発報される。

監視制御部１６０は、また、切替制御信号を出力した時点から所定時間が経過した時点で、送信スイッチ１７１に対して、０系の送信装置との接続から１系の送信装置との接続への切替えを指示するためのスイッチ切替信号を供給する。

送信スイッチ１７１は、前記スイッチ切替信号が入力されると、切替動作を行い、０系ＭＯＤ部１２０Ａおよび０系ＴＸ部１３０Ａ（即ち、０系の送信装置）と送受信部１７０とを接続している状態から、１系ＭＯＤ部１２０Ｂおよび１系ＴＸ部１３０Ｂ（即ち、１系の送信装置）と送受信部１７０とを接続している状態へと切替わる。

無線受信装置１では、さらに、０系の送信装置と１系の送信装置との間で、０系の無線フレームと１系の無線フレームとの同期、搬送周波数の同期、および高周波信号の同期をとることにより、送信側の無線通信装置１０１の送信スイッチ１７１の切替動作時に発生する０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間の位相オフセットやゲインオフセットを最小限に抑えて、受信側の無線通信装置１０１において０系の受信装置や１系の受信装置における０系の無線フレームおよび１系の無線フレームの保持時間内で復調部１５１への伝送データの入力を完了させるようにしている（「高速引き込み方式」などとも呼ばれる）。

図２は、この発明の実施の形態に係る無線受信装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。なお、図２は、上記で説明した無線通信システム１００における無線通信装置１０１のような構成（図１参照）をベースとしつつ、この発明の特徴的な構成を分かり易く示すことを考慮して、無線通信装置１０１の構成のうちの一部を省略している。図２は、具体的には、上記で説明した無線通信装置１０１の送受信部１７０とインターフェース部１１０との間の、０系ＲＸ部１４０Ａおよび０系ＤＥＭ部１５０Ａの０系の受信装置に相当する構成に対して適用されたり、１系ＲＸ部１４０Ｂおよび１系ＤＥＭ部１５０Ｂの１系の受信装置に相当する構成に対して適用されたりする特徴的な構成を、特に受信に纏わる機序としての無線受信装置１として示している。

この実施の形態に係る無線受信装置１は、送信側の無線通信装置１０１において無線フレームに挿入された０系の送信装置から１系の送信装置への切替えを予告する切替予告信号を検出する切替予告信号検出部６１と、０系の送信装置を経由する無線フレームと１系の送信装置を経由する無線フレームとの間のキャリア位相の誤差成分に対応するキャリア再生基準信号を生成する数値制御発振器４４を含むキャリア再生部４０と、受信した無線フレームを減衰させる減衰器を含む自動利得制御部２０と、０系の送信装置を経由する無線フレームと１系の送信装置を経由する無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分によって制御される電圧制御型発振器３３を含むクロック再生部３０と、キャリア再生部４０へと供給するパラメータを切替え可能な第１のスイッチとしてのキャリア再生制御スイッチ６３と、自動利得制御部２０へと供給するパラメータを切替え可能な第２のスイッチとしてのＡＧＣ制御スイッチ６６と、を有し、切替予告信号検出部６１が切替予告信号を検出した場合に、キャリア再生制御スイッチ６３がキャリア再生部４０へと供給するパラメータを切替え、ＡＧＣ制御スイッチ６６が自動利得制御部２０へと供給するパラメータを切替え、さらに、クロック再生部３０がクロック位相の誤差成分の検出を停止する、ようにしている。

この実施の形態に係る無線受信装置１は、自動利得制御部２０と、クロック再生部３０と、キャリア再生部４０とを含む機序として構成される。

自動利得制御部２０（「ＡＧＣ(Ａutomatic Ｇain Ｃontrol の略)」とも呼ばれる）は、ＡＴＴ２１、電力検出器２２、Ｄ／Ａ変換器２３、およびローパスフィルタ２４を備える。

ＡＴＴ２１は、減衰器（「アッテネータ（attenuator）」とも呼ばれる）を含み、送受信部１７０から出力される無線フレーム（受信波信号）を、外部からの信号に応じて減衰量を調整して減衰させる。ＡＴＴ２１における減衰量は、電力検出器２２による電力の検出結果に応じて所定の制御が行われて変化する。

電力検出器２２は、帯域制限部１７から出力される信号の電力を検出する。電力検出器２２の出力は、Ｄ／Ａ変換器２３へと入力されてＤ／Ａ変換器２３においてデジタル－アナログ変換処理が施された上で、ローパスフィルタ２４へと入力される。

ローパスフィルタ２４は、Ｄ／Ａ変換器２３から出力される、電力検出器２２における検出電力のアナログ信号の入力を受け、前記検出電力のアナログ信号を平滑化した上でＡＴＴ２１に対して出力する。そして、ＡＴＴ２１は、ローパスフィルタ２４から出力される検出電力のアナログ信号によって制御される。

検波回路１３は、ＡＴＴ２１から出力される減衰処理後の無線フレーム（受信波信号）の入力を受け、前記無線フレームに対して直交復調処理を施して同相成分のベースバンド信号Ｉおよび直交成分のベースバンド信号Ｑを出力する。なお、検波回路１３は同相検波回路と直交検波回路とから構成され、直交復調処理後のベースバンド信号は同相成分と直交成分とからなるが、分かり易さを考慮して、図面では、同相成分のベースバンド信号Ｉと直交成分のベースバンド信号Ｑとを１つの信号線で表す。また、ＡＴＴ２１から出力される減衰処理後の無線フレームは、同相検波回路および直交検波回路に対して分配供給される。

局部発振器１４は、所定の固定周波数を持つ局部発振信号を生成し、生成した局部発振信号を検波回路１３へと出力し、検波回路１３における周波数変換の基準となる信号を発振する。なお、局部発振器１４から出力される局部発振信号は、図示していない分配器で２分配された上で、一方は０°位相の局部発振信号として同相検波回路へと供給され、他方は９０°移相された上で９０°位相の局部発振信号として直交検波回路へと供給される。

Ａ／Ｄ変換器１５は、検波回路１３から出力されるベースバンド信号（同相成分、直交成分）の入力を受け、前記ベースバンド信号（同相成分と直交成分とのそれぞれ）に対してアナログ－デジタル変換処理を施して受信信号（同相成分、直交成分）を出力する。

デジタル信号処理型復調器１６（図中では、ＤＤＥＭと表記）は、Ａ／Ｄ変換器１５から出力される受信信号（同相成分、直交成分）の入力を受け、前記受信信号に対して復調処理を施して復調信号（同相成分、直交成分）を出力する。なお、無線通信システム１００において用いられる変調方式は、特定の方式に限定されるものではないものの、例えば四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Ｑuadrature Ｐhase Ｓhift Ｋeying の略）が用いられる。

帯域制限部１７は、デジタルデータ伝送における符号間干渉防止に要求される伝達特性を形成するためのフィルタであり、デジタルデータ伝送におけるＲＯＦ（Ｒoll－Ｏff Ｆilter の略）を用いて構成され、デジタル信号処理型復調器１６から出力される復調信号（同相成分、直交成分）の入力を受け、前記復調信号に対して帯域制限処理を施して出力する。

クロック再生部３０は、クロック位相誤差検出部３１、ローパスフィルタ３２、および電圧制御型発振器３３を備える。

クロック位相誤差検出部３１は、０系の受信装置のデジタル信号処理型復調器１６から出力されて帯域制限部１７を経た復調信号（同相成分、直交成分）および１系の受信装置のデジタル信号処理型復調器１６から出力されて帯域制限部１７を経た復調信号（同相成分、直交成分）の入力を受け、０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分を検出し、検出したクロック位相の誤差成分をローパスフィルタ３２に対して出力する。なお、クロック位相の誤差成分の検出の仕法は、特定の手法に限定されるものではないものの、例えばゼロクロッシング方式が用いられる。

ローパスフィルタ３２は、クロック位相誤差検出部３１から出力されるクロック位相の誤差成分の入力を受け、前記クロック位相の誤差成分を平滑化して出力する。

電圧制御型発振器３３は、ローパスフィルタ３２から出力されるクロック位相の誤差成分によって制御され、０系の無線フレームと１系の無線フレームとで位相同期したクロックをＡ／Ｄ変換器１５のクロック入力端子に対して入力する。

キャリア再生部４０は、複素乗算回路４１、キャリア位相誤差検出部４２、ループフィルタ４３、および数値制御発振器４４を備える。

複素乗算回路４１は、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されてデジタル信号処理型復調器１６および帯域制限部１７を経て入力されるデジタル信号の復調信号（同相成分、直交成分）と、数値制御発振器４４から出力される局部発振信号とを乗算して混合処理し、前記デジタル信号の復調信号（同相成分と直交成分とのそれぞれ）をベースバンド帯の復調信号（同相成分、直交成分）に周波数変換する。複素乗算回路４１には、周波数変換キャリアとして、数値制御発振器４４から出力される局部発振信号が供給される。

キャリア位相誤差検出部４２は、０系の受信装置の複素乗算回路４１から出力される復調信号（同相成分、直交成分）および１系の受信装置の複素乗算回路４１から出力される復調信号（同相成分、直交成分）の入力を受け、０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間のキャリア位相の誤差成分を検出し、検出したキャリア位相の誤差成分をループフィルタ４３に対して出力する。なお、キャリア位相の誤差成分の検出の仕法は、特定の手法に限定されるものではなく、送信スイッチ１７１の切替動作前における０系の無線フレームの位相を基準位相としたときの、前記基準位相に対する１系の無線フレームの位相差を特定／計算することができる手法の中から適当な手法が適宜選択される。

ループフィルタ４３は、キャリア位相誤差検出部４２から出力されるキャリア位相の誤差成分の入力を受け、前記キャリア位相の誤差成分を平均化した上で数値制御発振器４４の周波数制御端子に対して出力する。

数値制御発振器４４（「ＮＣＯ(Ｎumerical Ｃontrolled Ｏscillator の略)」とも呼ばれる）は、ループフィルタ４３で平均化されたキャリア位相の誤差成分に対応するキャリア再生基準信号（局部発振信号）を生成し、生成したキャリア再生基準信号を複素乗算回路４１へと出力する。

シンボル判定部５１は復調信号についてシンボル判定を行い、誤差計算部５２は理想シンボルと受信シンボルとの誤差を計算する。誤差計算部５２は、具体的には減算器によって構成される。

復号部５３は、複素乗算回路４１から出力される復調信号（同相成分と直交成分とのそれぞれ）に復号処理を施し、復号化したデータ（並列復調データ）を出力する。なお、無線通信システム１００において用いられる復号方式は、特定の方式には限定されない。

並直列変換部５４は、復号部５３から出力される並列復調データを並直列変換して１系列の復調データを生成し、生成した復調データをインターフェース部１１０へと出力する。

無線受信装置１は、送信側における０系の送信装置から１系の送信装置への切替時に、０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間の位相オフセットやゲインオフセット（衝撃）を吸収して無線フレームから伝送データを効率よく取り出すための仕掛けとして、自動利得制御部２０、クロック再生部３０、およびキャリア再生部４０のそれぞれを制御する、切替予告信号検出部６１、引込制御部６２、キャリア再生制御スイッチ６３、ＡＧＣ制御スイッチ６６、およびホールド制御部６９を含む機序を備える。

切替予告信号検出部６１は、復号部５３から出力される復号化されたデータの入力を受け、前記復号化されたデータから切替予告信号（即ち、送信側の無線通信装置１０１の０系ＭＯＤ部１２０Ａの送信無線フレーム処理部１２１において０系の無線フレームに挿入された切替予告信号）を検出した場合に、引き込み処理の実行を指示するための引込制御実行信号を引込制御部６２に対して出力する。

引込制御部６２は、引込制御実行信号が入力されると、前記引込制御実行信号が入力されてから所定時間（「切替指示時間」と呼ぶ）が経過した時点で、キャリア再生制御スイッチ６３とＡＧＣ制御スイッチ６６とに対して引き込み用パラメータへの切替えを指示するための引込切替信号を出力する。

切替指示時間は、送信側において監視制御部１６０が０系ＭＯＤ部１２０Ａの送信無線フレーム処理部１２１に対して切替制御信号を出力してから送信スイッチ１７１に対してスイッチ切替信号を出力するまでの時間（「切替移行時間」と呼ぶ）に対応する。そこで、送信側の無線通信装置１０１の監視制御部１６０が切替制御信号を出力してから受信側の無線通信装置１０１の引込制御部６２が引込制御実行信号の入力を受けるまでの時間差が考慮された上で、切替移行時間に基づく切替指示時間が引込制御部６２に予め記憶されるようにしてもよい。

キャリア再生制御スイッチ６３は、通常時は、通常動作用パラメータが予め記憶されている通常動作用パラメータ出力部６４と接続してキャリア再生部４０のループフィルタ４３に対して通常動作用パラメータを供給し、また、引込制御部６２から出力される引込切替信号が入力されると、引き込み用パラメータが予め記憶されている引き込み用パラメータ出力部６５との接続へと切替わってキャリア再生部４０のループフィルタ４３に対して引き込み用パラメータを供給する。

キャリア再生部４０のループフィルタ４３に対して供給される引き込み用パラメータとしては、ループ帯域を広くして素早く周波数誤差を引き込むためのパラメータ値が設定される。また、通常動作用パラメータとしては、復調性能を重視することを目的として、ループ帯域を狭くしてノイズに対するキャリア再生ループの安定度を高くするためのパラメータ値が設定される。

ＡＧＣ制御スイッチ６６は、通常時は、通常動作用パラメータが予め記憶されている通常動作用パラメータ出力部６７と接続して自動利得制御部２０のローパスフィルタ２４に対して通常動作用パラメータを供給し、また、引込制御部６２から出力される引込切替信号が入力されると、引き込み用パラメータが予め記憶されている引き込み用パラメータ出力部６８との接続へと切替わって自動利得制御部２０のローパスフィルタ２４に対して引き込み用パラメータを供給する。

自動利得制御部２０のローパスフィルタ２４に対して供給される引き込み用パラメータとしては、レベル変動に対して瞬時に引き込むようにローパスフィルタ２４の帯域を広くするパラメータ値が設定される。また、通常動作用パラメータとしては、復調性能を重視することを目的として、ローパスフィルタ２４の帯域を狭くするパラメータ値が設定される。

引込制御部６２は、引込制御実行信号が入力されると、また、切替指示時間が経過した時点で、ホールド制御部６９に対して前記引込制御実行信号を転送する。

ホールド制御部６９は、引込制御実行信号が入力されると、クロック再生部３０のクロック位相誤差検出部３１に対して、クロック位相誤差検出部３１での検出動作を一時的に停止することを指示するための検出ホールド信号を出力する。

クロック位相誤差検出部３１は、ホールド制御部６９から出力される検出ホールド信号が入力されると、０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分の検出を停止する。

引込制御部６２は、また、引込制御実行信号が入力されてから所定時間（「引込完了時間」と呼ぶ）が経過した時点で、キャリア再生制御スイッチ６３とＡＧＣ制御スイッチ６６とに対して通常動作用パラメータへの切替えを指示するための通常切替信号を出力するとともに、ホールド制御部６９に対してクロック位相誤差検出部３１での検出動作を再開することを指示するためのホールド解除信号を出力する。

引込完了時間は、送信側における０系の送信装置から１系の送信装置への切替時に発生する０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間の位相オフセットやゲインオフセットの衝撃によるエラー発生が終了するまでの期間、言い換えると、無線フレームのフレーム同期信号などの既知信号の受信が可能になるまでの期間に相当する。

キャリア再生制御スイッチ６３は、引き込み用パラメータ出力部６５と接続してキャリア再生部４０のループフィルタ４３に対して引き込み用パラメータを供給している状態で、引込制御部６２から出力される通常切替信号が入力されると、通常動作用パラメータ出力部６４との接続へと切替わってキャリア再生部４０のループフィルタ４３に対して通常動作用パラメータを供給する。

ＡＧＣ制御スイッチ６６は、引き込み用パラメータ出力部６８と接続して自動利得制御部２０のローパスフィルタ２４に対して引き込み用パラメータを供給している状態で、引込制御部６２から出力される通常切替信号が入力されると、通常動作用パラメータ出力部６７との接続へと切替わって自動利得制御部２０のローパスフィルタ２４に対して通常動作用パラメータを供給する。

ホールド制御部６９は、ホールド解除信号が入力されると、クロック再生部３０のクロック位相誤差検出部３１に対して、前記ホールド解除信号を転送する。クロック位相誤差検出部３１は、ホールド制御部６９から転送されるホールド解除信号が入力されると、０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分の検出を再開する。

次に、このような構成の無線受信装置１の動作や作用などについて、図３も参照しながら説明する。

まず、無線通信装置１０１（この通信において送信側の無線通信装置）が送信する無線フレームについて０系の無線フレームから１系の無線フレームへの切替えが行われる際に、監視制御部１６０が、送信する無線フレームの切替えの発動として、０系ＭＯＤ部１２０Ａの送信無線フレーム処理部１２１に対して切替制御信号を供給する（ステップＳ１）。そして、０系ＭＯＤ部１２０Ａの送信無線フレーム処理部１２１は、伝送データに切替予告信号を挿入して０系の無線フレームを生成して出力する。これにより、送信側の無線通信装置１０１から受信側の無線通信装置１０１に対して切替予告信号が発報される（ステップＳ２）。

無線回線１０３を介して送信された無線フレームを受信側の無線通信装置１０１が受信した際に、切替予告信号検出部６１は、前記無線フレームに挿入された切替予告信号を検出すると（ステップＳ３）、引込制御部６２に対して引込制御実行信号を出力する。

送信側の無線通信装置１０１では、監視制御部１６０が、切替制御信号を出力してから切替移行時間が経過した時点で、送信する無線フレームの切替えの指示として、送信スイッチ１７１に対してスイッチ切替信号を供給する（ステップＳ４）。そして、スイッチ切替信号が入力された送信スイッチ１７１が、０系の送信装置と送受信部１７０とを接続している状態から１系の送信装置と送受信部１７０とを接続している状態へと切替わる。

受信側の無線通信装置１０１では、引込制御部６２が、引込制御実行信号が入力されてから切替指示時間が経過した時点で、キャリア再生制御スイッチ６３とＡＧＣ制御スイッチ６６とに対して引込切替信号を出力する。引込切替信号が入力されたキャリア再生制御スイッチ６３およびＡＧＣ制御スイッチ６６は、引き込み用パラメータ出力部６５，６８との接続へと切替わる。これにより、キャリア再生制御スイッチ６３およびＡＧＣ制御スイッチ６６は、引き込み用パラメータの供給を受け、高速引き込みモードで動作する（ステップＳ５）。

引込制御部６２が、引込制御実行信号が入力されてから切替指示時間が経過した時点で、さらに、ホールド制御部６９に対して前記引込制御実行信号を転送する。引込制御実行信号が入力されたホールド制御部６９がクロック位相誤差検出部３１に対して検出ホールド信号を出力し、検出ホールド信号が入力されたクロック位相誤差検出部３１が０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分の検出を停止する（ステップＳ５）。

続いて、引込制御部６２が、引込制御実行信号が入力されてから引込完了時間が経過した時点で、キャリア再生制御スイッチ６３とＡＧＣ制御スイッチ６６とに対して通常切替信号を出力するとともに、ホールド制御部６９に対してホールド解除信号を出力する。

通常切替信号が入力されたキャリア再生制御スイッチ６３およびＡＧＣ制御スイッチ６６が、通常動作用パラメータ出力部６４，６７との接続へと切替わる。これにより、キャリア再生制御スイッチ６３およびＡＧＣ制御スイッチ６６が、通常動作用パラメータの供給を受け、通常モードで動作する（ステップＳ６）。

また、ホールド解除信号が入力されたホールド制御部６９がクロック位相誤差検出部３１に対して前記ホールド解除信号を転送し、ホールド解除信号が入力されたクロック位相誤差検出部３１が０系の無線フレームと１系の無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分の検出を再開する（ステップＳ６）。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。具体的には、上記の実施の形態ではこの発明に係る無線受信装置１が適用されるベースの構成として図１に示す無線通信装置１０１を挙げたが、この発明が適用され得る無線通信装置の構成は、図１に示す無線通信装置１０１に限定されるものではなく、上記の実施の形態における自動利得制御部２０、クロック再生部３０、およびキャリア再生部４０に相当する構成を含む無線通信装置であればどのような構成でもよい。

１無線受信装置
１３検波回路
１４局部発振器
１５Ａ／Ｄ変換器
１６デジタル信号処理型復調器
１７帯域制限部
２０自動利得制御部
２１ＡＴＴ
２２電力検出器
２３Ｄ／Ａ変換器
２４ローパスフィルタ
３０クロック再生部
３１クロック位相誤差検出部
３２ローパスフィルタ
３３電圧制御型発振器
４０キャリア再生部
４１複素乗算回路
４２キャリア位相誤差検出部
４３ループフィルタ
４４数値制御発振器
５１シンボル判定部
５２誤差計算部
５３復号部
５４並直列変換部
６１切替予告信号検出部
６２引込制御部
６３キャリア再生制御スイッチ
６４通常動作用パラメータ出力部（キャリア再生部用）
６５引き込み用パラメータ出力部（キャリア再生部用）
６６ＡＧＣ制御スイッチ
６７通常動作用パラメータ出力部（自動利得制御部用）
６８引き込み用パラメータ出力部（自動利得制御部用）
６９ホールド制御部
１００無線通信システム
１０１無線通信装置
１０２アンテナ
１０３無線回線
１１０インターフェース部
１１１データ回線終端装置
１１２送信ハイブリッド部
１１３受信スイッチ
１２０Ａ０系ＭＯＤ部
１２０Ｂ１系ＭＯＤ部
１２１送信無線フレーム処理部
１２２変調部
１３０Ａ０系ＴＸ部
１３０Ｂ１系ＴＸ部
１３１送信周波数変換部
１４０Ａ０系ＲＸ部
１４０Ｂ１系ＲＸ部
１４１受信周波数変換部
１５０Ａ０系ＤＥＭ部
１５０Ｂ１系ＤＥＭ部
１５１復調部
１５２受信無線フレーム処理部
１６０監視制御部
１７０送受信部
１７１送信スイッチ
１７２送信フィルタ
１７３受信フィルタ
１７４低雑音増幅器
１７５受信ハイブリッド部

Claims

送信側の無線通信装置において無線フレームに挿入された０系の送信装置から１系の送信装置への切替えを予告する切替予告信号を検出する切替予告信号検出部と、
前記０系の送信装置を経由する無線フレームと前記１系の送信装置を経由する無線フレームとの間のキャリア位相の誤差成分に対応するキャリア再生基準信号を生成する数値制御発振器を含むキャリア再生部と、
受信した前記無線フレームを減衰させる減衰器を含む自動利得制御部と、
前記０系の送信装置を経由する無線フレームと前記１系の送信装置を経由する無線フレームとの間のクロック位相の誤差成分によって制御される電圧制御型発振器を含むクロック再生部と、
前記キャリア再生部へと供給するパラメータを切替え可能な第１のスイッチと、
記自動利得制御部へと供給するパラメータを切替え可能な第２のスイッチと、を有し、
前記切替予告信号検出部が前記切替予告信号を検出した場合に、
前記第１のスイッチが前記キャリア再生部へと供給する前記パラメータを、復調性能を重視することを目的としてループ帯域を狭くしてノイズに対するキャリア再生ループの安定度を高くするためのパラメータ値が設定された通常動作用パラメータから、ループ帯域を広くして素早く周波数誤差を引き込むためのパラメータ値が設定された引き込み用パラメータへと切替え、
前記第２のスイッチが前記自動利得制御部へと供給する前記パラメータを、復調性能を重視することを目的としてローパスフィルタの帯域を狭くするパラメータ値が設定された通常動作用パラメータから、レベル変動に対して瞬時に引き込むように前記ローパスフィルタの帯域を広くするパラメータ値が設定された引き込み用パラメータへと切替え、
さらに、前記クロック再生部が前記クロック位相の誤差成分の検出を停止する、
ことを特徴とする無線受信装置。
前記無線フレームの変調方式が四位相偏移変調である、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。