JPH0246045A - 位相同期回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はＰＳＫ　（フェーズ・シフト・キーイング：
位相偏移変調）復調用キャリア再生回路に用いられる位
相同期回路に関する。

（従来の技術） 周知のように、キャリア再生回路に用いられる位相同期
回路のループ時定数は、周波数引込み範囲に関してのみ
考慮すればよく、−置局波数引込みが完了した後はキャ
リア周波数の変動に追従できる程度に狭帯域な特性が望
ましい。一般に、キャリア周波数変動は送受点あるいは
中継点の位置変動がよほど速くない限り水晶発振器の変
動程度と極めて小さい。したがって、通常のキャリア再
生回路用の位相同期回路ではループ時定数をハードウェ
アが実現可能な範囲で狭帯域に設定している。

しかしながら、近年実用化されつつある低ビツトレート
のＰＳＫ方式伝送では、ビットレートに比較して参〇対
的に強い位相雑音が発生しゃすいため、ＰＳＫ復調用キ
ャリア再生回路に用いる位相同期回路ではループ時定数
をあまり狭帯域にすることができない。すなわち、ルー
プ時定数を狭帯域にしすぎると伝送系の位相雑音に追従
しきれなくなる。例えば、ＱＰＳＫ　（９０’ずつ位相
のずれた４）０伝送）、ＢＰＳＫ　（１８０＠ずつ位相
のずれた２相伝送）等においては本来の位相情報がずれ
て、他の位相情報となってデータが変化するというサイ
クルスリップを発生してしまい、また誤り率特性が劣化
するという問題も生じてしまう。

逆にループ時定数の帯域特性を広くすると、伝送中の熱
雑音を除去できなくなり、位相ジッタを生じて高純度の
キャリア再生信号が得られなくなる。

以上のことから、従来のＰＳＫ復調用キャリア再生回路
では、同期位相回路のループ時定数の帯域特性を、伝送
中の位相雑音及び熱雑音の両者を考慮し、その妥協点で
設定しなければならず、その２整が非常に困難であった
。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように従来のＰＳＫ復調用キャリア再生回路
に用いられる位相同期回路では、ループ時定数の帯域特
性を伝送中の位相雑音及び熱雑音の両者を考慮して設定
しなければならず、その調整が非常に困難であった。

この発明は上記課題を解決するためになされたもので、
伝送中の位相雑音及び熱雑音に影響されず、サイクルス
リップが少なくかつ誤り率特性が良好な位相同期信号を
生成することができ、特にＰＳＫ復、Ａｍキャリア再生
回路に用いて好適な位相同期回路を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明に係る第１の位相同
期回路は、基準信号を発生し当該基準信号の１周波数を
制御入力端からの制御電圧に応じて変化させる電圧制御
発振器と、前記基準信号と入力信号との位相を比較しそ
の位相差を検出する位相比較器と、この位相比較器の出
力信号から制御信号に応じて決定される帯域の信号のみ
を抽出した後、電圧信号に変換して前記可変周波数発振
器の制御入力端に導出する帯域可変ループフィルタと、
前記入力信号及び基準信号を入力し両者を相対的に比較
して入力信号に発生する位相雑音の強度を検出し、この
強度に基づいて前記帯域可変ループフィルタの帯域を制
御する制御信号を生成して当該フィルタに供給する位相
雑音検出器とを具備し、前記位相雑音の強度が高いとき
前記可変帯域ループフィルタの帯域を広くし位相雑音の
強度が低いとき前記可変帯域ループフィルタの帯域を狭
くするようにしたことを特徴とする。

また、この発明に係る第２の位相同期回路は、基準信号
を発生し当該基準信号の周波数を制御入力端からの制御
電圧に応じて変化させる電圧制御発振器と、前記基準信
号とＰＳＫ伝送データ信号との位相を比較しその位相差
を検出する位相比較器と、この位相比較器の出力信号か
ら制御信号に応じて決定される帯域の信号のみを抽出し
た後、電圧信号に変換して前記可変周波数発振器の制御
入力端に導出する帯域可変ループフィルタと、前記基檗
信号及びＰＳＫ伝送データ信号を入力し両信号から符号
判定を行なってＰＳＫ伝送データ列を検出する符号検出
器と、この符号検出器で得られたデータ列を入力し、こ
のデータ列のユニークワードが持つ符号パターンの変化
をみることによってユニークワードを検出し、検出され
ないときサイクルスリップがあると判断して検出信号を
出力するサイクルスリップ検出器と、このサイクルスリ
ップ検出器の検出信号に基づいてサイクルスリップ発生
頻度をｉｌＮ定し、ループ帯域を広げるかまたは狭める
かして、サイクルスリップ頻度が減少するように前記ル
ープフィルタに帯域制御信号を送る帯域制御回路とを具
備して構成される。

（作用） 上記構成による第１の位相同期回路では、電圧制御発振
器、位相比較器及びループフィルタからなる通常のＰＬ
Ｌ回路に対し、前記ループフィルタを帯域可変とし、位
相雑音検出器により入力信号及び基準信号を相対的に比
較して入力信号に発生する位相雑音の強度を検出し、こ
の強度に基づいて前記帯域可変ループフィルタの帯域を
制御する。

この構成によれば、位相雑音の強度が高いときループフ
ィルタの帯域を広くし、位相雑音の強度が低いときルー
プフィルタの帯域を狭くすることができるので、再生信
号を入力信号位相に高速追従させることができ、これに
よってビット誤り率、サイクルスリップ発生頻度を低減
させることができ、また位トロ雑音が弱いときにはルー
プフィルタを狭帯域に制御することにより、入力信号の
熱雑音成分を狭帯域のループフィルタで阻止することが
でき、これによって常に位相ジッタの少ない高純度のス
ペクトラムを持つ再生信号を得ることができる。

上記構成による第２の位相同期回路では、電圧制御発振
器、位相比較器及びループフィルタからなる通常のＰＬ
Ｌ回路に対し、前記ループフィルタを帯域可変とし、符
号検出器によって基準信号及びＰＳＫ伝送データ信号か
ら符号判定を行なってＰＳＫ伝送データ列を検出し、サ
イクルスリップ検出器でデータ列のユニークワードが持
つ符号パターンの変化をみてユニークワードを検出し、
検出されないときサイクルスリップがあると判断して検
出信号を発生し、帯域制御回路で検出信号からサイクル
スリップ発生頻度を測定し、ループ帯域を広げるかまた
は狭めるかして、サイクルスリップ頻度が減少するよう
に前記ループフィルタの帯域を制御する。

この構成によれば、位相雑音の強度にかかわらず、直接
サイクルスリップ発生を検出してその発生頻度が減少す
るようにループ帯域を繰返し制御することができ、サイ
クルスリップ発生頻度を最小にすることができ、これに
伴ってビット誤り率を最小にすることができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、入力信号はＰＳＫ変６
変波周波る。この入力信号は２分配され、一方は位相比
較器１１ループフイルタ１２、ｖＣＯ（電圧制御発振）
回路１３で構成される一般的なキャリア再生ＰＬＬ　（
位相同期ループ）回路に導かれ、他方は位相雑音検出器
１４に導かれる。但し、ここで用いるループフィルタ１
２は帯域を決定する時定数を調整できるようになってい
る。

上記ＰＬＬ回路は、位相比較器１１で入力信号とＶＣＯ
回路１３からの局部発振信号とを位相比較して位相差を
求め、この位相差信号をループフィルタ１２で電圧信号
に変換し、この電圧信号でｖＣＯ回路１３の発振周波数
を制御するものである。

ＶＣＯ回路１３の発振周波数信号はキャリア再生信号と
して出力され、同時に位相雑音検出器１４に送られる。

この位相雑音検出器１４は入力信号及びキャリア再生信
号から相対的な位相雑音強度を求め、この位相雑音強度
に応じて上記ループフィルタ１２の帯域を制御するもの
である。このループフィルタＩ２の帯域は位相雑音が強
いときには広帯域に、位相雑音が弱いときには狭帯域に
制御される。

上記位相雑音検出器１４の具体的な構成を第２図に示し
て説明する。

まず、入力信号（ＰＳＫ変調波）は２分配され、一方は
振幅検出器１４１に、他方は位相比較器１４２に送られ
る。振幅検出器１４１は入力信号の振幅成分を検出する
もので、位相比較器１４２はｖＣＯ回路Ｊ３からのキャ
リア再生信号を基準信号として入力し、この基準信号と
入力信号とを位相比較してその位相差を検出するもので
ある。これらの検出は伝送系が帯域制限されている場合
には符号判定タイミングでのサンプリングによって行わ
れる。

尚、位相比較器１４２は第１図に示したＰＬＬ回路の位
相比較器１１と兼用してもよい。

上記振幅検出器１４１及び位相比較器１４２の各出力は
それぞれ分散検出器１４３　、１４４に入力される。

これら分散検出回路１４３，１４４は例えばピークホー
ルド回路で構成され、振幅の絶対値の最大値と最小値の
差、位相差の最大値と最小値の差をそれぞれ検出するこ
とにより、振幅、位相差の分散の程度を検出するもので
ある。各分散検出回路１４３゜１４４の検出出力は比較
回路１４５に入力され、ここで再入力の差成分が検出さ
れる。この差成分の信号は上記位相雑音強度信号として
ループフィルタ１２に送られる。すなわち、ループフィ
ルタ１２は比較回路１４５の差成分がなくなるように帯
域を制限することになる。

ここで、例えばＱＰＳＫ復調信号をベクトル表示でみる
と、伝送系に熱雑音のみが存在する場合は第３図（ａ）
のように表示され、熱雑音及び位相雑音が混在する場合
は第３図（ｂ）のように表示される。同図から明らかな
ように、復調信号の絶対値（振幅成分）の分散と位相成
分の分散とが同程度であれば位相雑音がなく、位相成分
の分散の方が大きければ位相雑音があることがわかる。

そこで、上記位相雑音検出器１４では、振幅検出器１４
１及び位相比較器１４２の各出力からそれぞれ分散検出
回路１４３　、１４４で分散の程度を検出し、比較回路
１４５で各分散の程度を比較する。これによって位相雑
音の有無及び大小を検出できるので、この比較結果を位
相雑音強度としてループフィルタＩ２に送り、その帯域
を制御している。

したがって、上記構成によるＰＳＫ復調用キャリア再生
回路の位相同期回路は、位相雑音の強度に応じてループ
フィルタ１２の帯域特性を制御し、位相雑音が強いとき
にはループフィルタ１２を広帯域に制御しておくので、
キャリア再生信号を入力信号位相に高速追従させること
ができ、これによってビット誤り率、サイクルスリップ
発生頻度を低減させることができる。また、位を目雑音
が弱いときにはループフィルタ１２を狭帯域に制御して
おくので、入力信号の熱雑音成分を狭帯域のループフィ
ルタ１２で阻止することができ、これによって常に位相
ジッタの少ない高純度のスペクトラムを持つキャリア再
生信号を得ることができる。

尚、上記実施例において、復調動作全体をディジタル演
算によって行なうようにすれば、分散検出、比較、ルー
プ帯域制御を極めて簡単に行なうことができる。

第４図にこの発明に係る他の実施例を示す。但し、第４
図において第１図と同一部分には同一符号を付して示す
。

第４図に示すＰＳＫ復調キャリア再生回路の位相同期回
路では、ＰＳＫ変調波なる入力信号を２分配し、一方を
位相比較器ＩＬ小ループィルタ１２及び■ＣＯ回路１３
からなる第１図と同様のキャリア再生ＰＬＬ回路に入力
し、他方をキャリア再生ＰＬＬ回路で得られるキャリア
再生信号と共に符号検出器１５に入力する。この符号検
出器１５は両信号から符号判定を行なってＰＳＫ伝送デ
ータ列を検出するもので、このデータ列はサイクルスリ
ップ検出器１６に送られる。

ここで、ＰＳＫ伝送データ列は第５図に示すように各デ
ータの前にユニークワードＵＷを付加して構成される。

このユニークワードＵＷは一定符号パターンの情報で、
この符号パターンはサイクルスリップがあると変化する
ことになる。サイクルスリップ検出器１６は入力データ
列のユニークヮドＵＷが持つ符号パターンの変化をみる
ことによってユニークワードＵＷを検出し、検出されな
いときサイクルスリップがあると判断して帯域制御回路
１７に検出信号を出力するものである。

帯域制御回路１７は次のアルゴリズムによりループフィ
ルタ１２を通じてＰＬＬ回路のループ帯域を制御する。

（１）サイクルスリップ発生頻度を測定し、記憶する。

（２）　　ループ帯域を広げるかまたは狭めるかして、
サイクルスリップ頻度が減少するようにループ帯域を制
御する。

（３）新しいサイクルスリップ頻度を測定し、かねて記
憶した頻度と比較する。

（４）新しい頻度ガ（改善されている（少なくなってい
る）ならば、新しい頻度を記憶して（２）に戻る。

改善されていなければ、ループ帯域を当初よりも狭めて
または広げて（３）に戻る。

以上の回路構成によれば、位相雑音の強度にかかわらず
、直接サイクルスリップ発生を検出してその発生頻度が
減少するようにループ帯域を繰返し制御するので、サイ
クルスリップ発生頻度を最小にすることができ、これに
伴ってビット誤り率を最小にすることができる。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、伝送中の位相雑音
及び熱雑音に影響されず、サイクルスリップが少なくか
つ誤り率特性が良好な位相同期信号を生成することがで
き、特にＰＳＫ復調用キャリア再生回路に用いて好適な
位相同期回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る位相同期回路の一実施例を示す
ブロック回路図、第２図は同実施例の位を０雑音強度検
出器の構成を示すブロック回路図、第３図は第２図の位
Ｆｌ雑音強度検出手段を説明するための特性図、第４図
はこの発明に係る他の実施例を示すブロック回路図、第
５図は第４図の回路で利用するＰＳＫデータ列の構成を
示すパターン図である。 １１・・・位相比較器、１２・・・ループフィルタ、１
３・・・ｖＣＯ回路、１４・・・位相雑音検出器、１４
１・・・振幅検出器、１４２・・・位相比較器、１４３
　、１４４・・・分散器、１４５・・・比較回路、１５
・・・符号検出器、１６・・・サイクルスリップ検出器
、１７・・・帯域制御回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦（ａ） 第３図 第４図 （ｂ） 第５　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準信号を発生し当該基準信号の周波数を制御入
   力端からの制御電圧に応じて変化させる電圧制御発振器
   と、前記基準信号と入力信号との位相を比較しその位相
   差を検出する位相比較器と、この位相比較器の出力信号
   から制御信号に応じて決定される帯域の信号のみを抽出
   した後、電圧信号に変換して前記可変周波数発振器の制
   御入力端に導出する帯域可変ループフィルタと、前記入
   力信号及び基準信号を入力し両者を相対的に比較して入
   力信号に発生する位相雑音の強度を検出し、この強度に
   基づいて前記帯域可変ループフィルタの帯域を制御する
   制御信号を生成して当該フィルタに供給する位相雑音検
   出器とを具備し、前記位相雑音の強度が高いとき前記可
   変帯域ループフィルタの帯域を広くし位相雑音の強度が
   低いとき前記可変帯域ループフィルタの帯域を狭くする
   ようにしたことを特徴とする位相同期回路。
2. （２）前記位相雑音検出器は、入力信号の振幅成分を検
   出する振幅検出器と、前記電圧制御発振器から出力され
   る基準信号と前記入力信号とを位相比較してその位相差
   を検出する位相比較器と、前記振幅検出器の検出信号を
   入力し、振幅の絶対値の最大値と最小値の差を検出する
   ことにより振幅の分散の程度を検出する振幅分散検出器
   と、前記位相比較器から出力される位相差信号を入力し
   、位相差の最大値と最小値の差を検出することにより位
   相差の分散の程度を検出する位相差分散検出器と、前記
   振幅分散検出器及び位相差分散検出器の各出力を入力し
   て両者の差成分を検出する比較回路とを備え、この差成
   分を前記制御信号として前記ループフィルタに送り、該
   ループフィルタの帯域を制御するようにしたことを特徴
   とする請求項（１）記載の位相同期回路。
3. （３）基準信号を発生し当該基準信号め周波数を制御入
   力端からの制御電圧に応じて変化させる電圧制御発振器
   と、前記基準信号とＰＳＫ伝送データ信号との位相を比
   較しその位相差を検出する位相比較器と、この位相比較
   器の出力信号から制御信号に応じて決定される帯域の信
   号のみを抽出した後、電圧信号に変換して前記可変周波
   数発振器の制御入力端に導出する帯域可変ループフィル
   タと、前記基準信号及びＰＳＫ伝送データ信号を入力し
   両信号から符号判定を行なってＰＳＫ伝送データ列を検
   出する符号検出器と、この符号検出器で得られたデータ
   列を入力し、このデータ列のユニークワードが持つ符号
   パターンの変化をみることによってユニークワードを検
   出し、検出されないときサイクルスリップがあると判断
   して検出信号を出力するサイクルスリップ検出器と、こ
   のサイクルスリップ検出器の検出信号に基づいてサイク
   ルスリップ発生頻度を測定し、ループ帯域を広げるかま
   たは狭めるかして、サイクルスリップ頻度が減少するよ
   うに前記ループフィルタに帯域制御信号を送る帯域制御
   回路とを具備する位相同期回路。