JPH04280538A - 搬送波再生装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば衛星通信シス
テムのデータを復調するコスタスループ型の復調器に用
いて好適な搬送波再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星を用いて移動体の位置を測位したり
、移動体にデータを伝送したりする通信システムが提案
されている。このような衛星通信システムでは、ディジ
タル信号を位相変調（例えばＢＰＳＫ変調）して伝送し
ている。そして、受信側においては、例えばコスタスル
ープ型の復調回路を用いて、この位相変調されたディジ
タル信号を復調するようにしている。コスタスループ型
の復調回路は、全体として位相ロックループを形成する
ことにより、搬送波にロックした基準信号を形成し、こ
の基準信号に基づいて位相変調されたディジタル信号を
復調している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】衛星を用いた移動体通
信システムでは、移動体の位置や周囲の障害物の影響に
より、衛星からの信号のＣ／Ｎ比が一時的に悪化し、ロ
ックが外れることがある。従来のコスタスループ型の復
調回路は、搬送波に位相ロックした基準信号を形成して
データを復調するようにしているため、ロックが外れる
と、データの復調が不可能になる。そして、従来のコス
タス型の復調回路では、このように衛星からの信号のＣ
／Ｎ比が一時的に悪化し、ロックが一時的に外れると、
再び搬送波に基準信号を引き込むステップを経過し、基
準信号が搬送波にロックされなれば、データの復調が再
開できない。

【０００４】また、このようなコスタス型の復調回路に
おいて、ロック状態とアンロック状態とでループフィル
タの特性を可変させ、引込み時間を短縮し、安定したル
ープ特性が得られるようにしたものがある。すなわち、
ロック状態の前の引込み状態では、ループゲインが大き
く設定され、素早くロックできるようにされている。そ
して、ロック状態になったら、安定したループ特性とな
るように、ループゲインが下げられる。ところが、Ｃ／
Ｎ比が悪い場合には、このようにループゲインを切り替
える瞬間に、ロックが外れてしまうことがよくある。従
来のこのようなコスタス型の復調回路では、ループゲイ
ンを切り替える際にロックが外れてしまうと、再び搬送
波に基準信号を引き込むステップを経過しなければなら
ない。

【０００５】したがって、この発明の目的は、信号のＣ
／Ｎ比の悪化やループゲインの切替えにより一時的にロ
ックが外れても、直ちにロックできる搬送波再生装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１の基準
信号と第１の基準信号に対してπ／２だけ位相のずれた
第２の基準信号とを発生させる基準信号発生テーブルと
、第１及び第２の基準信号と入力信号との位相誤差を検
出する位相比較回路と、位相比較回路の出力が供給され
るループフィルタ回路と、ループフィルタ回路の出力に
応じて信号発生データを形成する数値制御発振器と、数
値制御型発振器から出力される信号発生データに対応す
るデータを記憶する記憶手段と、ロック状態かどうかを
検出する手段と、ロック状態かどうかにより、数値制御
発振器から出力される信号発生データと、記憶手段に蓄
えられているデータから形成される信号発生データとを
選択的に基準信号発生テーブルに供給する手段とを備え
るようにした搬送波再生装置である。

【０００７】

【作用】ＮＣＯ６の出力がコントローラ８に供給され、
ＮＣＯ６の出力データの変化に対応するデータ、例えば
ＮＣＯ６の出力データの変化の傾きがメモリ９に記憶さ
れる。そして、信号が一時的に途絶えると、コントロー
ラ８でメモリ９に蓄えられているＮＣＯ６の出力データ
の変化の傾きデータを基に、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ
発生テーブル４に対する信号発生データが形成され、こ
のコントローラ８からの信号発生データがスイッチ回路
７を介してｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に
供給される。このため、信号が一時的に途絶えても、ｃ
ｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に与えられる信
号発生データが連続し、ロックが外れない。

【０００８】ロック状態に達すると、ループゲインが切
替えれる。ループゲイン切替え時に、コントローラ８で
メモリ９に蓄えられているＮＣＯ６の出力データの変化
の傾きデータを基に、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テ
ーブル４に対する信号発生データが形成され、このコン
トローラ８からの信号発生データがスイッチ回路７を介
してｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に供給さ
れる。このため、ループフィルタの特性を切り替える際
に、ロックが外れない。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示す
ものである。図１において、入力端子１及び２に位相変
調されたディジタル信号（Ｉ＋ｊＱ）が供給される。こ
のディジタル信号（Ｉ＋ｊＱ）が位相比較回路３に供給
される。位相比較回路３には、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　
θ発生テーブル４からディジタル基準信号（ｃｏｓθ＋
ｊｓｉｎ　θ）が供給される。

【００１０】位相比較回路３は、乗算器１１、１２、１
３、１４、１７、減算器１５、加算器１６とから構成さ
れる。位相比較回路３で、入力ディジタル信号（Ｉ＋ｊ
Ｑ）とディジタル基準信号（ｃｏｓθ＋　ｊｓｉｎ　θ
）とが乗算される。

【００１１】つまり、入力端子１からの信号Ｉが乗算器
１１及び１３に供給される。入力端子２からの信号Ｑが
乗算器１２及び１４に供給される。ｃｏｓ　θ及びｓｉ
ｎ　θ発生テーブル４からのディジタル基準信号ｃｏｓ
θが乗算器１１及び１２に供給される。ｃｏｓ　θ及び
ｓｉｎ　θ発生テーブル４からのディジタル基準信号ｓ
ｉｎ　θが乗算器１３及び１４に供給される。

【００１２】乗算器１１の出力から信号Ｉｃｏｓ　θが
得られる。乗算器１２の出力から信号Ｑｃｏｓ　θが得
られる。 乗算器１３の出力から信号Ｉｓｉｎ　θが得られる。乗
算器１４の出力から信号Ｑｓｉｎ　θが得られる。

【００１３】乗算器１１の出力Ｉｃｏｓ　θが減算器１
５に供給される。また、乗算器１４の出力Ｑｓｉｎ　θ
が減算器１５に供給される。減算器１５で、乗算器１１
の出力Ｉｃｏｓθと乗算器１４の出力Ｑｓｉｎ　θとが
減算される。これにより、実数部の出力（Ｉｃｏｓ　θ
−Ｑｓｉｎ　θ）が得られる。

【００１４】乗算器１２の出力Ｑｃｏｓ　θが加算器１
６に供給される。乗算器１３の出力Ｉｓｉｎ　θが加算
器１６に供給される。加算器１６で、乗算器１２の出力
Ｑｃｏｓ　θと乗算器１３の出力Ｉｓｉｎ　θとが加算
される。これにより虚数部ｊの出力（Ｉｓｉｎ　θ＋Ｑ
ｃｏｓ　θ）が得られる。

【００１５】減算器１５の出力が出力端子１８に供給さ
れると共に、乗算器１７に供給される。加算器１６の出
力が乗算器１７に供給される。乗算器１７から位相比較
出力が得られる。

【００１６】位相比較回路３の出力がループフィルタ５
に供給される。ループフィルタ５は、乗算器２１及び２
２と、加算器２３及び２５と、遅延回路２４とから構成
される。位相比較回路３中の乗算器１７の出力が乗算器
２１に供給されると共に、乗算器２２に供給される。乗
算器２１には係数αが与えられる。乗算器２２には、係
数βが与えられる。乗算器２２の出力が加算器２３に供
給される。加算器２３の出力が加算器２５に供給される
と共に、遅延回路２４を介して加算器１４に供給される
。乗算器２１の出力が加算器２５に供給される。このル
ープフィルタ５の特性は、係数α及びβを可変させるこ
とにより、設定される。

【００１７】ループフィルタ５の出力がＮＣＯ（数値制
御型発振器）６に供給される。ＮＣＯ６は、減算器３１
と遅延回路３２とから構成される。すなわち、ループフ
ィルタ２５の加算器２５の出力がＮＣＯ６の減算器３１
に供給される。減算器３１の出力が遅延回路３２を介し
て減算器３１に供給される。なお、２６はループゲイン
を示している。ＮＣＯ６によりｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　
θ発生テーブル４に対する信号発生データＤＡ　が形成
される。

【００１８】ＮＣＯ６の出力がスイッチ回路７の入力端
子７Ａに供給されると共に、コントローラ８に供給され
る。コントローラ８には、信号発生データＤＡ　に対応
するデータを蓄えるメモリ９が設けられる。また、信号
検出回路１０で、位相比較回路３の出力から、信号の有
無が検出される。この信号検出回路１０の出力信号ＳＤ
　がコントローラ８に供給される。

【００１９】アンロック状態になると、コントローラ８
でメモリ９のデータから信号発生データＤＢ　が形成さ
れ、この信号発生データＤＢ　がスイッチ回路７の入力
端子７Ｂに供給される。また、コントローラ８でスイッ
チ制御信号ＤＳＷが形成され、このスイッチ制御信号Ｄ
ＳＷがスイッチ回路７に供給される。

【００２０】スイッチ回路７の出力がｃｏｓ　θ及びｓ
ｉｎ　θ発生テーブル４に供給される。ｃｏｓθ及びｓ
ｉｎ　θ発生テーブル４からは、このスイッチ回路７の
出力に応じて、ディジタル基準信号（ｃｏｓθ＋ｊｓｉ
ｎ　θ）が発生させる。

【００２１】初期状態で搬送波を引き込む時には、スイ
ッチ回路７が入力端子７Ａ側に設定される。このため、
ＮＣＯ６から出力される信号発生データＤＡがｃｏｓ　
θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に供給され、ｃｏｓθ
及びｓｉｎ　θ発生テーブル４からは、ＮＣＯ６からの
信号発生データＤＡ　に基づいて、ディジタル基準信号
（ｃｏｓθ＋　ｊｓｉｎ　θ）が発生される。

【００２２】位相比較回路３からは、ｃｏｓ　θ及びｓ
ｉｎ　θ発生テーブル４からのディジタル基準信号（ｃ
ｏｓθ＋　ｊｓｉｎ　θ）と入力ディジタル信号（Ｉ＋
ｊＱ）との位相差に応じた信号が出力され、この位相差
信号がループフィルタ５を介してＮＣＯ６に供給される
。ＮＣＯ６からは、この位相誤差信号に基づいて信号発
生データＤＡ　が出力され、この信号発生データＤＡ　
に基づいて、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４
からディジタル基準信号（ｃｏｓθ＋　ｊｓｉｎ　θ）
が発生される。これにより、ディジタル基準信号（ｃｏ
ｓθ＋　ｊｓｉｎ　θ）が入力ディジタル信号（Ｉ＋ｊ
Ｑ）に引き込まれ、ロック状態となる。

【００２３】ロック状態にある時には、信号検出回路１
０から検出信号ＳＤが得られる。この検出信号ＳＤ　が
コントローラ８に供給される。信号検出回路１０から検
出信号ＳＤ　が得られる間では、スイッチ回路７が入力
端子７Ａ側に設定される。したがって、ＮＣＯ６の出力
がｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に供給され
、ロック状態が維持される。これと共に、このＮＣＯ６
の出力がコントローラ８に供給される。コントローラ８
には、メモリ９が設けられており、このメモリ９にＮＣ
Ｏ６の出力データＤＡ　の変化に対応するデータ、例え
ばＮＣＯ６の出力データＤＡ　の変化の傾きが記憶され
る。

【００２４】つまり、入力ディジタル信号（Ｉ＋ｊＱ）
の周波数は、ドップラー効果等により、所定周期で微小
変動周波数Δｆだけ変化している。このため、回路がロ
ックしている時のＮＣＯ６の出力データＤＡ　は、図２
に示すように、２πから所定の傾きＰをもって減少する
。 変動周波数Δｆが大きければ傾きＰが大きくなり、変動
周波数Δｆが小さければ傾きＰが小さくなる。メモリ９
には、この時のＮＣＯ６の出力データの変化の傾きＰが
蓄えられる。

【００２５】例えば移動体通信で、山やビル等の影響に
より、信号が一時的に弱くなることがある。この時には
、信号検出回路１０から検出信号ＳＤ　が得られなくな
る。信号検出回路１０で検出信号ＳＤ　が得られなくな
ると、スイッチ回路７が入力端子７Ｂ側に設定される。 これと共に、コントローラ８で、メモリ９に蓄えられて
いるＮＣＯ６の出力データの変化の傾きＰのデータを基
に、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に対する
信号発生データＤＢ　が形成される。このコントローラ
８からの信号発生データＤＢ　がスイッチ回路７を介し
てｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に供給され
る。ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４からは、
このコントローラ８からの信号発生データＤＢ　に基づ
いて、ディジタル基準信号（ｃｏｓθ＋　ｊｓｉｎ　θ
）が発生される。

【００２６】このように、信号が一時的に途絶えると、
コントローラ８でメモリ９に蓄えられているＮＣＯ６の
出力データの変化の傾きＰのデータを基に、ｃｏｓ　θ
及びｓｉｎθ発生テーブル４に対する信号発生データＤ
Ｂ　が形成され、このコントローラ８からの信号発生デ
ータＤＢ　がスイッチ回路７を介してｃｏｓ　θ及びｓ
ｉｎ　θ発生テーブル４に供給される。このため、信号
が一時的に途絶えても、ロックが外れない。

【００２７】つまり、ＮＣＯ６の出力信号ＤＡ　が図３
Ｂに示すように変化しており、時点ｔ１　で信号が得ら
れなくなったとする。信号が得られなくなると、図３Ａ
に示すように、信号検出回路１０の出力信号ＳＤ　が変
化する。そして、図３Ｃに示すように、コントローラ８
でメモリ９に蓄えられているＮＣＯ６の出力データの変
化の傾きＰのデータを基に信号発生データＤＢ　が形成
され、この信号発生データがｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ
発生テーブル４に供給される。したがって、図３Ｄに示
すように、信号が一時的に途絶える時点ｔ１　の前後で
、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎθ発生テーブル４に与えられる
信号発生データＤＩＮが連続する。このため、信号が一
時的に途絶えても、ロックが外れない。

【００２８】図４は、この発明の他の実施例を示すもの
である。この実施例では、ループフィルタ５の特性を、
引込み状態とロック状態とで可変するようにしている。 つまり、コントローラ８から係数α及びβが発生される
。係数αが乗算回路２１に供給される。また係数βが乗
算回路２２に供給される。引込み状態とロック状態とで
、係数α及びβが可変される。このように、ループフィ
ルタ５の特性を可変させることで、引込み時間が短縮で
きると共に、ロック状態が安定する。

【００２９】そして、ロック状態かどうかを検出するた
めのロック検出回路５０が設けられる。ロック検出回路
５０としては、（ａＩ＋Ｑ）（ａＩ−Ｑ）が０以上かど
うかによりロック状態かどうかを検出するものが用いら
れる。このようなロック検出回路５０は、特願平２−１
４５５９４号明細書で、本願発明者により先に提案され
ている。

【００３０】つまり、位相比較回路３における加算器１
５の出力（信号Ｉ）が２乗回路５１に供給される。乗算
回路５１で、信号Ｉ２　が得られる。この２乗回路５１
の出力が乗算回路５２に供給される。乗算回路５２で、
信号Ｉ２　に、２乗された重み係数ａ２　が乗算され、
信号ａ２　・Ｉ２　が得られる。この乗算回路５２の出
力が減算回路５４に供給される。

【００３１】また、位相比較回路３における加算器１６
の出力（信号Ｑ）が２乗回路５３に供給される。２乗回
路５３で、信号Ｑ２　が得られる。この２乗回路５３の
出力が減算回路５４に供給される。減算回路５４で、乗
算回路５２の出力信号ａ２　・Ｉ２　から２乗回路５３
の出力信号Ｑ２　が減算され、信号（ａ２　・Ｉ２　−
Ｑ２　＝（ａＩ＋Ｑ）（ａＩ−Ｑ））が得られる。減算
回路５４の出力が２値化回路５５を介して、加算器５６
、遅延回路５７からなる積分回路に供給される。この積
分出力がコントローラ８に供給される。

【００３２】初期状態で搬送波を引き込む時には、スイ
ッチ回路７が入力端子７Ａ側に設定され、ＮＣＯ６から
出力される信号発生データＤＡ　がｃｏｓ　θ及びｓｉ
ｎ　θ発生テーブル４に供給される。そして、ｃｏｓθ
及びｓｉｎ　θ発生テーブル４からは、ＮＣＯ６からの
信号発生データＤＡ　に基づいて、ディジタル基準信号
（ｃｏｓθ＋　ｊｓｉｎθ）が発生される。この時には
、ループフィルタ５のゲインが高く設定される。これと
共に、このＮＣＯ６の出力がコントローラ８に供給され
る。メモリ９にはＮＣＯ６の出力データの変化に対応す
るデータが記憶される。

【００３３】ロック状態に達すると、ロック検出５０か
らロック検出信号が得られる。ロック検出回路５０から
ロック検出信号が得られると、ループフィルタ５のゲイ
ンが低く設定されるように、係数α及びβが可変される
と共に、スイッチ回路７が入力端子７Ｂ側に設定される
。このため、ループフィルタ５を切替える際に、メモリ
９に蓄えられているデータを基にして信号発生データＤ
Ｂ　が形成され、この信号発生データＤＢ　がスイッチ
回路７を介してｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル
４に供給される。したがって、ループフィルタ切替え時
にも、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に与え
られる信号発生データＤＩＮが連続し、ロックが外れな
い。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、このＮＣＯ６の出力
がコントローラ８に供給され、ＮＣＯ６の出力データの
変化に対応するデータ、例えばＮＣＯ６の出力データの
変化の傾きがメモリ９に記憶される。そして、信号が一
時的に途絶えると、コントローラ８でメモリ９に蓄えら
れているＮＣＯ６の出力データの変化の傾きＰのデータ
を基に、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に対
する信号発生データが形成され、このコントローラ８か
らの信号発生データがスイッチ回路７を介してｃｏｓ　
θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に供給される。このた
め、信号が一時的に途絶えても、ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ
　θ発生テーブル４に与えられる信号発生データが連続
し、ロックが外れない。

【００３５】また、この発明によれば、ロック状態に達
すると、ループゲインが切替えれる。ループゲイン切替
え時に、コントローラ８でメモリ９に蓄えられているＮ
ＣＯ６の出力データの変化の傾きＰのデータを基に、ｃ
ｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル４に対する信号発
生データが形成され、このコントローラ８からの信号発
生データがスイッチ回路７を介してｃｏｓ　θ及びｓｉ
ｎ　θ発生テーブル４に供給される。このため、ループ
フィルタの特性を切り替える際に、ロックが外れない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図である。

【図２】この発明の一実施例の説明に用いるタイミング
図である。

【図３】この発明の一実施例の説明に用いるタイミング
図である。

【図４】この発明の他の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１，２　　入力端子 ３　　位相比較回路 ４　　ｃｏｓ　θ及びｓｉｎ　θ発生テーブル５　　ル
ープフィルタ ６　　ＮＣＯ ８　　コントローラ ９　　メモリ １０　　信号検出回路 ５０　　ロック検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の基準信号と上記第１の基準信号
   に対してπ／２だけ位相のずれた第２の基準信号とを発
   生させる基準信号発生テーブルと、上記第１及び第２の
   基準信号と入力信号との位相誤差を検出する位相比較回
   路と、上記位相比較回路の出力が供給されるループフィ
   ルタ回路と、上記ループフィルタ回路の出力に応じて信
   号発生データを形成する数値制御発振器と、上記数値制
   御型発振器から出力される信号発生データに対応するデ
   ータを記憶する記憶手段と、ロック状態かどうかを検出
   する手段と、上記ロック状態かどうかにより、上記数値
   制御発振器から出力される信号発生データと、上記記憶
   手段に蓄えられているデータから形成される信号発生デ
   ータとを選択的に上記基準信号発生テーブルに供給する
   手段とを備えるようにした搬送波再生装置。