JPH05308387A - 搬送波位相同期検出回路 - Google Patents

搬送波位相同期検出回路

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JPH05308387A
JPH05308387A JP13776792A JP13776792A JPH05308387A JP H05308387 A JPH05308387 A JP H05308387A JP 13776792 A JP13776792 A JP 13776792A JP 13776792 A JP13776792 A JP 13776792A JP H05308387 A JPH05308387 A JP H05308387A
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JP
Japan
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phase
signal
multiplier
synchronization
circuit
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JP13776792A
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English (en)
Inventor
Hiroki Tsuda
弘樹 津田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で同期検出を迅速になし得る搬送
波位相同期検出回路を提供する。 【構成】 入力信号(2相PSK信号)は、VCO1と
復調器2と位相検波器3とループフィルタ4とで構成さ
れる位相同期ループにおいて直交同期検波され復調信号
が得られる。この位相同期ループで検波された復調信号
を2相PSK入力信号で再変調して変調成分を除去し
(乗算器5)、この変調成分の除去された信号とVCO
1の出力基準信号とを乗算して直流成分を得(乗算器
6)、それをろ波し(ローパスフィルタ7)、閾値との
大小関係を比較して同期有無を判定する(判定回路
8)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル変調された
2相PSK信号の復調に際して搬送波と基準信号との位
相の同期有無を検出する搬送波位相同期検出回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】周知のように、ディジタル変調された2
相PSK信号の復調にはPLL(位相同期ループ)によ
る同期検波方式が採用されるが、ディジタル衛星通信で
は、ドップラーシフト、送信側または衛星上の局部発振
器のドリフト、自動利得制御(AFC)の残留等により
搬送波周波数に偏差が生ずる。特に、小型低価格化を目
指した地球局では、安定度の低い発振器を使用する場合
があり、このような場合搬送波周波数に偏差が生じ易
い。
【0003】従って、受信側の復調部では、例えば図6
に示すような搬送波再生復調回路が用いられる。図6に
おいて、この搬送波再生復調回路は、VCO(電圧制御
発振器)1と復調器2と位相検波器3とループフィルタ
4の閉ループが入力信号(2相PSK信号)を同期検波
復調する周知のPLL回路であるが、このPLL回路に
対しユニーク・ワード(UW)検出回路61、フレーム
同期論理回路62、周波数掃引制御回路63、スイッチ
64及び加算器65を付加し、周波数偏差が存在する状
況下において早期に位相同期が図れるようにしている。
【0004】まず、PLL回路の基本動作は概略次のよ
うになっている。VCO1は、ループフィルタ4の出力
制御電圧によって発振周波数が制御され、所定周波数の
基準信号を出力する。この基準信号は複素信号の形で復
調器2の一方の入力に与えられる。また入力信号(2相
PSK信号)も複素信号の形で復調器2の他方の入力に
与えられる。
【0005】復調器2では、2相PSK信号が基準信号
で直交同期検波され、その検波により得られた直交復調
列(2系統の復調信号)が位相検波器3に与えられる。
位相検波器3では、この直交復調列から、入力信号(2
相PSK信号)と基準信号との位相差を検出し、それを
誤差信号としてループフィルタ4に与える。ループフィ
ルタ4は、誤差信号から高周波成分を除去し、それを制
御電圧としてVC01に与える。
【0006】以上の位相同期ループの動作が繰り返し行
われ、VCO1はその出力基準信号と入力信号(2相P
SK信号)との位相差を縮小する方向に制御され、搬送
波の位相が同期し、2相PSK信号についての復調動作
が行われる。
【0007】さて、付加回路では、UW検出回路61に
て復調信号に基づき位相同期ループの同期確立の有無を
検出し、フレーム同期論理回路62にてその検出結果に
基づき所定の制御信号を形成する。この制御信号によ
り、周波数掃引制御回路63の起動と停止、スイッチ6
4の開閉制御が行われ、周波数偏差が生じても早期の位
相同期が達成される。
【0008】即ち、VCO1が搬送波を捕捉できるまで
周波数掃引制御回路63から掃引電圧信号を発生させ、
それとループフィルタ4の出力電圧とを加算器65で加
算したものを制御電圧としてVCO1に与え、迅速な搬
送波位相同期を図る。
【0009】また、上記したPLLによる同期検波方式
では、搬送波位相同期過程においては搬送波周波数の偏
差及び必要位相同期時間の程度に応じて周波数引き込み
範囲を広くして位相同期時間が短くなるようにループの
帯域を広げ、位相同期後では雑音に対して位相同期の追
従や保持を有利にするためループの帯域を狭くする必要
があるが、このループ帯域の切り換えをスイッチ64の
開閉制御等で行う。
【0010】さらに、自動車、船舶、航空機等の移動体
を対象とする移動体衛星通信では、移動体と固定局との
間の衛星回線は移動体の位置環境により電搬特性が異な
るが、例えば伝送路上の建物やその他の遮蔽物によって
引き起こされる受信信号の減衰(シャドーイング)が生
じた場合、シャドーイング状態であることを速やかに検
出してスイッチ64を開成し、VCO1がシャドーイン
グとなった直前の発振周波数を保持出力するよう制御す
る。これにより、シャドーイング状態中の誤った誤差検
出や不要な制御を停止させ得、信号が正常に復帰した後
迅速に再位相同期が確立される。
【0011】なお、図6は、同期確立の有無検出をユニ
ーク・ワードの検出によるフレーム同期を利用した方法
であるが、その他の検出方法として誤り訂正技術を利用
したものが知られている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の搬送波
位相同期検出方法では、次のような問題がある。まず、
ユニーク・ワードの検出を利用して同期検出を行う方法
では、フレーム同期との関係で、ユニーク・ワードの誤
検出や不検出を考慮する必要がありそのため付加回路の
構成が複雑になるという問題がある。
【0013】また、移動体衛星通信では、シャドーイン
グによって起こるバースト状の誤りを拡散する目的で、
送信側はユニーク・ワードを含むデータを長いフレーム
単位でインターリーブしてから送信することが行われて
いる。しかし、インターリーブするフレーム長は、シャ
ドーイング時間や受信電力変動周期等から決められ、ま
た受信側はフレーム内のインターリーブされたユニーク
・ワードを検出して同期確立を行うので、フレームが長
くなる分同期確立に時間を要するという問題がある。
【0014】なお、誤り訂正符号技術を利用する方法で
は、伝送情報の冗重度が増えるので、それだけ同期確立
に時間がかかる。また伝送速度が低下しても誤り率特性
を良好に維持しようとすると伝送速度が低下した分同期
確立に長い時間を要するという問題がある。
【0015】本発明の目的は、2相PSK信号を直交同
期検波する位相同期ループの位相同期有無を簡単な回路
構成で、かつ、短時間に検出できる搬送波位相同期検出
回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の搬送波位相同期検出回路は次の如き構成を有
する。即ち、本発明の搬送波位相同期検出回路は、2相
PSK入力信号を直交同期検波する位相同期ループの位
相同期有無を検出する搬送波位相同期検出回路であっ
て; この搬送波位相同期検出回路は、前記2相PSK
入力信号と前記位相同期ループにて検波された復調信号
とを乗算する第1の乗算器と; 前記第1の乗算器の出
力と前記位相同期ループにおける基準信号とを乗算する
第2の乗算器と;前記第2の乗算器の出力をろ波処理す
るフィルタと; 前記フィルタの出力と予め設定した閾
値との大小関係を比較し搬送波の位相の同期有無を判定
する判定回路と; を備えたことを特徴とするものであ
る。
【0017】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の搬送波位
相同期検出回路の作用を説明する。本発明では、位相同
期ループで検波された復調信号を2相PSK入力信号で
再変調して変調成分を除去し(第1の乗算器)、この変
調成分の除去された信号と基準信号とを乗算して直流成
分を得(第2の乗算器)、それをろ波し(フィルタ)、
閾値との大小関係を比較して同期有無を判定する(判定
回路)。
【0018】従って、比較的簡単な回路構成で搬送波の
位相の同期有無を検出できる。しかも、フレーム同期検
出や誤り訂正符号技術を利用しないので、フレーム長や
誤り訂正符号の冗重度等とは無関係に検出できることと
なり、短期間での検出動作が可能となる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係る搬送波位相同期
検出回路を示す。この搬送波位相同期検出回路は、前述
した位相同期ループに、(第1の)乗算器5、(第2
の)乗算器6、ローパスフィルタ7及び判定回路8を付
加したものである。
【0020】入力信号たる2相PSK信号s(t)は、帯
域制限された信号で、A(t)を送信データ符号(±
d)、ωc を搬送波周波数、θi(t)を搬送波位相とする
と、数式1で表される。
【0021】
【数1】s(t)=A(t)exp[j(ωct+θi(t))]
【0022】また、VCO1が出力する基準信号r(t)
は、θ0(t)を基準信号の位相とすると、数式2で表せ
る。
【0023】
【数2】r(t)= exp[j(ωct+θ0(t))]
【0024】復調器2は、例えば図2に示すように構成
され、数式1で示される複素信号と数式2で示される複
素信号との乗算を行い、複素信号からなる復調信号を検
波出力する(数式3)。
【0025】
【数3】 s(t)r(t)=A(t)exp[j(θi(t)−θ0(t))]=A(t)exp[jθe(t)] =A(t)cosθe(t)+jA(t)sinθe(t)
【0026】数式3において、θe(t)は、θe(t)=θ
i(t)−θ0(t)、即ち、入力信号(2相PSK信号)と基
準信号との位相誤差を表す。
【0027】位相検波器3は、例えば、1981年にJohn W
illey & Sons,Inc.から発行されたV.K.Bhargava, 他著
「DIGITAL COMMUNICATIONS BY SATELLITE 」のFig.5 に
示される構成のもので、図3に示す位相検波特性を有す
るが、この位相検波特性でもって、実数部信号A(t)cos
θe(t)と虚数部信号A(t)sinθe(t)との直交する2系列
の復調信号から位相誤差を検出し、誤差信号e(t)を出
力する(数式4)。なお、数式において、SGN[ ] は符
号関数(ハードリミタ)である。
【0028】
【数4】 e(t)=A(t)sinθe(t)・SGN [A(t)cosθe(t)]
【0029】この誤差信号がループフィルタ4にてろ波
処理されVCO1に制御電圧として印加される。ループ
フィルタ4は、ループの特性を決めるものであるので、
目的に応じた伝達関数が得られるようなろ波特性のフィ
ルタが選択される。
【0030】以上のように、位相同期ループ(PLL)
は、入力信号(2相PSK信号)とVCO1の出力基準
信号との位相差を最小(e(t)=0)となるように動作
する。
【0031】さて、乗算器5では、入力信号(2相PS
K信号)と復調器2の出力復調信号とを乗算し、つま
り、復調信号を入力信号(2相PSK信号)で再変調
し、変調成分を除去した信号を出力する(数式5)。
【0032】
【数5】 s(t)[s(t)r(t)]=A2(t) exp[j(ωc(t)+θi(t)+θe(t))]
【0033】また、乗算器6では、乗算器5の出力と基
準信号との乗算を行う(数式6)。ここで、位相同期ル
ープにおいて搬相波の位相が同期し、入力信号と基準信
号との位相誤差θe が小さくなると、数式6において、
cos θe ≒1、sin θe ≒0となる。つまり、搬送波位
相同期が確立すると、乗算器6が出力する複素信号のう
ち、実数部信号Re[y(t)]は数式7、虚数部信号Im
[y(t)]は数式8となり、乗算器6の出力はほぼ直流成
分のみとなる。
【0034】
【数6】y(t) =A2(t) exp[j2θe(t)] =A2(t) cos[2θe(t)]+A2(t) sin[2θe(t)]
【0035】
【数7】Re[y(t)]≒d2
【0036】
【数8】Im[y(t)]≒0
【0037】この乗算器6の出力は、ローパスフィルタ
7において、信号対雑音比(S/N)が低い条件の信号
でも誤検出や不検出が最小となるようにS/Nが改善さ
れ、判定回路8に入力する。
【0038】判定回路8では、ローパスフィルタ7の出
力レベルと閾値との大小関係を比較し、搬送波位相同期
状態か否かを判定する。例えば、図4に示すように、入
力信号(同図(a))に対し、ローパスフィルタ7の出力
は同図(b)のようになり、また閾値は同図(b)に示
すように設定されている。判定回路では、同図(c)に
示すように、ローパスフィルタ7の出力レベルが閾値レ
ベルを越える時点で搬送波位相同期が検出されたと判断
し、閾値レベルを越えていれば位相同期状態にあると判
定し、そうでなければ搬送波位相同期は未確立と判定す
る。
【0039】この判定回路8の出力信号(検出判定信
号)は、周波数捕捉時の周波数掃引制御、搬送波位
相同期を保持または確立するのに有利なループ帯域への
切換制御、シャドーイング時の搬送波とクロック位相
情報の保持及びAFC(周波数制御)の停止、等を行う
際の制御信号として利用できる。図5に、周波数捕捉の
ための周波数掃引制御への適用例を示してある。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の搬送波位
相同期検出回路によれば、位相同期ループで検波された
復調信号を2相PSK入力信号で再変調して変調成分を
除去し、この変調成分の除去された信号と基準信号とを
乗算して直流成分を得、それをろ波し、閾値との大小関
係を比較して同期有無を判定するようにしたので、比較
的簡単な回路構成で搬送波の位相の同期有無を検出でき
る。しかも、フレーム同期検出や誤り訂正符号技術を利
用しないので、フレーム長や誤り訂正符号の冗重度等と
は無関係に検出できることとなり、短期間での検出動作
が可能となる。そして、検出信号は各種制御の制御信号
として幅広く利用できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る搬送波位相同期検出回
路の構成ブロック図である。
【図2】復調器の構成ブロック図である。
【図3】位相検波器の位相検波特性図である。
【図4】判定回路の動作説明図である。
【図5】本発明の搬送波位相同期検出回路を周波数捕捉
のための周波数掃引制御への適用例の構成ブロック図で
ある。
【図6】従来の搬送波位相同期検出回路を備えた搬送波
再生復調回路の構成ブロック図である。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器(VCO) 2 復調器 3 位相検波器 4 ループフィルタ 5,6 乗算器 7 ローパスフィルタ 8 判定回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2相PSK入力信号を直交同期検波する
    位相同期ループの位相同期有無を検出する搬送波位相同
    期検出回路であって; この搬送波位相同期検出回路
    は、前記2相PSK入力信号と前記位相同期ループにて
    検波された復調信号とを乗算する第1の乗算器と; 前
    記第1の乗算器の出力と前記位相同期ループにおける基
    準信号とを乗算する第2の乗算器と; 前記第2の乗算
    器の出力をろ波処理するフィルタと; 前記フィルタの
    出力と予め設定した閾値との大小関係を比較し搬送波の
    位相の同期有無を判定する判定回路と; を備えたこと
    を特徴とする搬送波位相同期検出回路。
JP13776792A 1992-04-30 1992-04-30 搬送波位相同期検出回路 Pending JPH05308387A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06177924A (ja) * 1992-10-13 1994-06-24 Nec Corp 位相同期検出回路
JP2006217054A (ja) * 2005-02-01 2006-08-17 Fujitsu Ltd 周波数同期または位相同期を自動確立する無線受信装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06177924A (ja) * 1992-10-13 1994-06-24 Nec Corp 位相同期検出回路
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