JPH0438041A - ロツク検出回路 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明はロック検出回路に関し、例えば位相変調方式の
衛星通信システムに適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、ロック検出回路において、ロックした後安定
するまでに要する時間を基準にしてロック状態を判定す
ることにより、確実に安定なロック状態を検出すること
ができる。

Ｃ従来の技術 従来、衛星通信システムにおいては、ディジタル信号を
位相変調して伝送するようになされたものがある。

このため受信側においては、全体として位相口ツクルー
プを形成することにより、搬送波に位相ロックした基準
信号を生成し、当該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するようになされている。

すなわち２相位相変調においては、基準信号及び当該基
準信号に対してπ／２だけ位相のずれた第２の基準信号
を、位相変調されたディジタル信号に乗算して第１及び
第２の復調信号（いわゆる１チャンネル信号及びＱチャ
ンネル信号でなる）を生成し、当該Ｉチャンネル信号及
びＱチャンネル信号に基づいて、基準信号を位相ロック
させる。

このとき第３図に示すように、■チャンネル信号及びＱ
チャンネル信号においては、位相ロックしていないとき
はＩＱ平面上に一様に分布するのに対し、位相ロックす
ると、Ｉ軸を中心にして、当該Ｉ軸に接近した斜線で示
した領域に分布する。

従ってこの関係を利用して、位相がロックしたか否か判
断し、当該判断結果に基づいて基準信号を位相ロックさ
せた後、ループゲインを順次段階的に小さく切り換える
ことにより、最終的に安定な位相ロック状態を得、確実
にディジタル信号を復調するようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする課題 ところで、このようにＩチャンネル信号及びＱチャンネ
ル信号の分布を基準にしてロックしたか否か判断すると
、ロックした直後の不安定な状態でループゲイン切り換
える場合がある。

この場合、不安定な状態でループゲインを切り換えるこ
とにより、折角引き込んだロック状態がはずれ、改めて
始めの状態からロックし直す必要がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、確実に安
定なロック状態を検出することができるロック検出回路
を提案しようとするものである。

８課題を解決するための手段 かかる課題を解決するため本発明においては、第１の基
準信号ｓ　ｏｓｃ及び第１の基準信号Ｓ　ｏｓｃに対し
てπ／２だけ位相のずれた第２の基準信号５ｏｓｃ＋を
、位相変調されたディジタル信号ＳＩＮに乗算して第１
及び第２の復調信号Ｓ１及びＳｏを生成し、第１及び第
２の復調信号Ｓ１及びＳ、に基づいて、第１の基準信号
ｓ　ｏｓｃを位相変調されたディジタル信号ＳＩＮの搬
送波に位相ロックさせてディジタル信号Ｓ０を復調する
復調回路工において、第１及び第２の復調信号ＳＩ及び
Ｓｏの比較結果に基づいて、第１及び第２の復調信号Ｓ
。

及びＳＱがロック検出領域に位置するときロック検出デ
ータを出力する比較手段２２．２４．２６．２８．３０
と、ロック検出データを積分する積分手段３１．３２．
３３と査備え、積分手段３１．３２．３３の積分結果が
所定値以上に立ち上がると、ロック検出信号Ｓ１゜、を
出力する。

Ｆ作用 ロック検出データを積分すれば、積分結果に基づいて、
ロックした後安定したか否かを判断することができ安定
した状態でロック検出信号Ｓ、。。

を得ることができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳迷する。

第１図において、１は全体として衛星通信システムの復
調回路を示し、２相位相変調されたディジタル信号を復
調する。

すなわち復調回路１は、位相変調されたディジタル信号
でなる入力信号ＳＩＮを、コスタスループ型復調回路２
に与える。

コスタスループ型復調回路２は、当該入力信号ＳＩＮを
乗算回路４及び６に与え、ここで基準信号Ｓ　Ｏｄｅ及
び当該基準信号Ｓ０８．に対して位相がπ／２だけ変位
した基準信号Ｓ　ｏｓｃｔとの乗算信号を得、当該基準
信号をローパスフィルタ回路（ＬＰＦ）８及び１０に出
力する。

これにより、入力信号ＳＩＮの搬送波に基準信号ｓ　ｏ
ｓｃが正常に位相ロックしているとき、ローパスフィル
タ回路８を介してＩチャンネル信号Ｓｔを得ることがで
き、この実施例においては、■チャンネル信号Ｓ１を続
くディジタル信号処理（図示せず）に出力する。

これに対して、ローパスフィルタ回路１０においては、
基準信号Ｓ。８．に対して位相がπ／２だけ変位した基
準信号Ｓ　ＱＩＣＩとの乗算信号が入力されることによ
り、正常に位相ロックしているとき、信号レベルがＯレ
ベルのＱチャンネル信号Ｓ、を得ることができる。

乗算回路１２は、１チャンネル信号Ｓ、及びＱチャンネ
ル信号Ｓ、の乗算信号を出力する。

ループフィルタ回路１４は、２次のフィルタ回路で構成
され、乗算回路１２から出力される乗算信号を電圧制御
型発振回路（ＶＣＯ）１６に出力する。

これにより電圧制御型発振回路１６においては、ループ
フィルタ回路１４から出力される制御信号の信号レベル
が０レベルになるように発振周波数が制御され、　入力
信号ＳＩＮの搬送波に基準信号ｓ　ｏｓｃを位相ロック
させることができる。

これに対してπ／２移相器１８は、　基準信号ｓ　ａｓ
ｃの位相をπ／２だけシフトさせて基準信号３０３Ｃ１
を生成する。

さらにこの実施例においては、第２図に示すようにＩチ
ャンネル信号Ｓ、及びＱチャンネルＳ０をそれぞれＩ及
びＱとおいて、次式 ３式％（１） の直線で区切られる領域を設定し、当該直線を境にして
Ｉ軸に接近した斜線で示した領域（以下ロック検出領域
と呼ぶ）にＩチャンネル信号Ｓ、及びＱチャンネルＳ、
が分布するか否かでロックを判定する。

このようにすれば、ロックしていないにもかかわらず、
雑音により復調信号Ｓ１及びＳＱの分布が偏った場合で
も、値ａを１より小さな値に設定することにより、ロッ
ク検出領域への分布の集中を有効に回避し得、その分ロ
ックの誤判定を有効に回避することができる。

すなわちロック検出回路２０は、復調信号Ｓ。

を重み付は回路２２に与え、ここで復調信号Ｓ１を値ａ
だけ重み付けする。

さらにロック検出回路２０は、重み付けした復調信号Ｓ
Ｉ及び復調信号ＳＱを加算回路２４及び減算回路２６に
与え、加算回路２４及び減算回路２６の出力信号を乗算
回路２８で乗算する。

これにより乗算回路２８を介して、次式３式％） で表される乗算信号Ｓ、を得ることができる。

従って、復調信号Ｓ、及びＳ、が、ロック検出領域に分
布する場合は、次式 ％式％） の関係が得られ、乗算信号３つの正負を判定することに
より、ロック検出領域に分布しているか否か判断するこ
とができる。

この検出原理に基づいて、２値化回路３０は、乗算信号
３やがＯ又は負の値のとき値−１の出力データを送出す
るのに対し、乗算信号Ｓ４が正の値のとき値１の出力デ
ータを送出し、これにより乗夏信号Ｓイを２値化する。

加算回路３１は、リミッタ３２、遅延回路３３゛と共に
所定範囲で２値化回路３０の出力データを積分し、その
積分結果をカウンタ回路３４に出力する。

従って、カウンタ回路３４においては、基準信号Ｓ。３
ｃがロックしていないとき、負の積分結果が入力される
のに対し、ロックしているとき正の値の積分結果を得る
ことができる。

これによりカウンタ回路３４は、積分結果が、所定値以
上の正の値に立ち上がると、ロックしたと判定し、ロッ
ク検出信号Ｓ、。。を続（ディジタル信号処理回路に出
力する。

ここでコスタスループ型のロック特性は、ループフィル
タ回路１４の特性で決まり、ロックして安定な状態に落
ち着くまでの時間は、減衰率ζ及び固有周波数ω、で決
まる。

すなわち、入力抵抗Ｒ１、帰澤抵抗Ｒ２、Ｒ３、積分コ
ンデンサＣを用いて、ループゲインＫ及び値ａを、次式 とおくと（ｋ、　、ｋ！は任意の値でなる）、減衰率ζ
及び固有周波数ω３は、次式 従って、ロックした後安定な状態に落ち着くまでの期間
ｔは、次式 ％式％（１０） これに対してカウンタ回路３４においては、ロックして
いない場合、リミッタ３２で制限される負の値に保持さ
れるのに対し、ロックすると、復調された１チャンネル
信号ＳＩの伝送レートＲｄに応じて負の値から立ち上が
る。

すなわち、ディジタル信号が１ビツト復調されるたびに
カウント値がアップカウントされることにより、カウン
タ回路３４においては、次式％式％ で表される周期Ｔでカウントアツプされ、リミッタ３２
で制限される正の値まで立ち上がる。

従って、カウンタ回路３４を用いて積分結果をカウント
すれば、ロックした後の時間経過を検出することができ
、安定状態に落ち着くまでの時間をカウント値に置き換
えて検出することができる。

すなわち、カウンタ回路３４のカウントが所定値以上に
立ち上がったとき、ロックしたと判断すれば、ロックし
た後の安定した状態を検出することができる。

従って当該検出結果に基づいて、順次ループフィルタ回
路１４の特性を切り換えるようにすれば、ロックした状
態を逃がすことなくループゲインを小さく切り換えるこ
とができる。

この検出原理に基づいて、制御回路３６は、ロック検出
信号Ｓ、。。が立ち上がると、ループフィルタ回路１４
に制御信号Ｓｅｔを出力し、ループフィルタ回路１４の
利得を切り換える。

同時に制御回路３６は、カウンタ回路３４に制御信号Ｓ
ｅｔを出力し、カウンタ値をリミッタ３２で決まる負の
値に初期化する。

かくして制御回路３６においては、ロックした後、安定
状態に落ち看いてループゲインを切り換え得、基準信号
Ｓ　ｏｓｅのロックを逃すことなくループゲインを切り
換えることができる。

制御回路３６は、当該ループゲインの切り換え動作を繰
り返し、これにより所定のループゲインでロック状態に
落ち着くと、続くディジタル信号処理回路に制御信号を
出力し、これにより安定なロック状態でディジタル信号
を処理することができる。

かくしてこの実施例において、重み付は回路２２、加算
回路２４、減算回路２６、乗算回路２８及び２値化回路
３０は、　　■チャンネル信号及びＱチャンネル信号で
なる第１及び第２の復調信号ＳＩ及びＳｏの比較結果に
基づいて、第１及び第２の復調信号Ｓ、及びＳｏがロッ
ク検出領域に位置するときロック検出データを出力する
比較手段を構成するのに対し、加算回路３１、リミッタ
３２及び遅延回路３３は、ロック検出データを積分する
積分手段を構成する。

以上の構成において、入力信号ＳＩＮは乗算回路４及び
６でそれぞれ基準信号Ｓ　ｏｓｃ及び５Ｏ１Ｃ＋と乗算
されれた後、ローパスフィルタ回路８及び１０を介して
出力され、これによりローパスフィルタ回路８を介して
！チャンネル信号Ｓ１を得ることができる。

ローパスフィルタ回路８及び１０から出力される■チャ
ンネル信号ＳＩ及びＱチャンネル信号Ｓ。

は、乗算回路１２で乗算され、その乗算信号がループフ
ィルタ回路１４を介して電圧制御型発振回路１６に与え
られ、これにより基準信号ｓ　ｏｓｃをロックさせるこ
とができる。

１チャンネル信号Ｓｌ及びＱチャンネル信号Ｓｌｌは、
ロック検出回路２０において、ロック検出領域に位置す
るか否か判断され、これによりロック状態になると２値
化回路３０から順次値１の出力データが出力される。

これによりカウンタ回路３４においては、ロック状態に
なると、リミッタ３２で制限される負の値から順次立ち
上がる。

ロックした後安定な状態に落ち着くと、当該カウント値
が正の所定値に立ち上がることにより、当該安定状態が
検出され、当該検出結果に基づいて、ループゲインが切
り換えられる。

以上の構成によれば、■チャンネル信号Ｓ１及びＱチャ
ンネル信号Ｓ０がロック領域に位置するとき、カウンタ
回路のカウント値を順次アップカウントして、ロックし
た後安定するまでに要する時間を基準にしてロック状態
を判定したことにより、確実に安定なロック状態を検出
することができる。

なお上述の実施例においては、乗算回路２８の出力信号
を２値化した場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、所望の値で多値化するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、衛星通信システムに適
用して２相位相変調されたディジタル信号を復調する場
合について述べたが、本発明は２相位相変調したディジ
タル信号を復調する場合に限らず、４相、８相位相変調
されたディジタル信号を復調する場合、さらには地上通
信の通信システムに適用する場合に広（適用することが
できる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、ロックするとカウンタ回
路のカウント値を順次アップカウントしてロックした後
安定するまでに要する時間を基準にしてロック状態を判
定したことにより、確実に安定なロック状態を検出し得
るロック検出回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による復調回路を示すブロッ
ク図、第２図はその動作の説明に供する路線図、第３図
はロックした状態の説明に供する特性曲線図である。 １・・・・・・復調回路、２・・・・・・コスタスルー
プ型復調回路、４．６．１２．２８・・・・・・乗算回
路、１４・・・・・・ループフィルタ回路、１６・・・
・・・電圧制御型発振回路、２０・・・・・・ロック検
出回路、２２・・・・・・重み付は回路、２４．３１・
・・・・・加算回路、２６・・・・・・減算回路、３０
・・・・・・２値化回路、３３・・・・・・遅延回路、
３４・・・・・・カウンタ回路。 ４１頷位号Ｏ関保 烙２　図 口・ツク状ｓＯ桧出 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　第１の基準信号及び上記第１の基準信号に対してπ／
   ２だけ位相のずれた第２の基準信号を、位相変調された
   ディジタル信号に乗算して第１及び第２の復調信号を生
   成し、上記第１及び第２の復調信号に基づいて、上記第
   １の基準信号を上記位相変調されたディジタル信号の搬
   送波に位相ロックさせて上記ディジタル信号を復調する
   復調回路において、 上記第１及び第２の復調信号の比較結果に基づいて、上
   記第１及び第２の復調信号がロック検出領域に位置する
   ときロック検出データを出力する比較手段と、 上記ロック検出データを積分する積分手段とを具え、上
   記積分手段の積分結果が所定値以上に立ち上がると、ロ
   ック検出信号を出力することを特徴とするロック検出回
   路。