JPH09130440A

JPH09130440A - 検波回路装置

Info

Publication number: JPH09130440A
Application number: JP7283604A
Authority: JP
Inventors: Makoto Onishi; 誠大西; Takehiko Kobayashi; 岳彦小林
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Hitachi Denshi KK
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ディジタル無線送受信装置において、雑音特
性が優れ、かつ受信信号レベルが低い場合でも安定に受
信が可能な検波回路装置を提供すること。【解決手段】同期検波方式での動作に必要な基準搬送
波信号を発生するコスタスループ３０と、遅延検波方式
での動作に必要な基準搬送波信号を発生する遅延素子４
０と、これらによる基準搬送波信号を切り替える切替ス
イッチ１１と、この切替スイッチ１１を制御する切替制
御回路１５を設け、受信信号レベルが大きい場合にはコ
スタスループ３０の出力を選択して同期検波方式で動作
させ、受信レベルが小さいときには、遅延素子４０の出
力を選択して、遅延検波方式で動作するようにしたも
の。簡単な切替回路の増設により、信号対雑音特性が優
れ、かつ受信レベルが低下した場合でも、受信が可能な
高性能、高信頼の検波回路装置を容易に得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル変調波
信号の検波回路に係り、特に無線伝送方式によるディジ
タル変調波信号の復調に好適な検波回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル無線伝送では、ディジタルデ
ータ信号によって搬送波の振幅や周波数、或いは位相を
変調して伝送する。この場合、ディジタル的な離散値に
よって搬送波が変調されるので、それぞれＡＳＫ(振幅
シフトキーイング)変調、ＦＳＫ(周波数シフトキーイン
グ)変調、ＰＳＫ(位相シフトキーイング)変調と呼ばれ
る。また、ＡＳＫとＰＳＫを組み合わせたＱＡＭ(直交
変調)という方式もある。

【０００３】一方、これらのディジタル変調波信号を受
信して復調するには、搬送波信号から変調信号成分を取
り出し(検波)、変調信号から元のディジタルデータを復
元する操作が必要である。そして、この復調処理の中
で、搬送波信号から変調信号を抽出する検波方式として
は、従来から、受信搬送波信号位相に同期した基準位相
情報を抽出して、これを検波に用いる同期検波方式と、
受信信号の位相情報を積極的には用いない非同期検波方
式とが知られている。ここで、後者の非同期検波方式と
しては、遅延検波方式が広く採用されている。

【０００４】そこで、まず、同期検波方式について、図
３により説明すると、図示の例は、ＱＰＳＫ(４相位相)
変調方式の変調波信号を復調する検波回路の一例で、コ
スタスループと呼ばれている搬送波再生回路を用いたも
のである。この図３において、３０はコスタスループ、
３１は帯域通過フィルタ、３２、３３は周波数混合器、
３４は９０°移相器、３５は電圧制御発振器、３６、３
７は低域通過フィルタ、３８はループフィルタ、３９は
信号乗算器である。

【０００５】受信入力信号は、帯域通過フィルタ３１を
通してから、周波数混合器３２、３３によって、コスタ
スループ３０から直接供給される同相基準搬送波信号、
或いは９０°移相器３４を介して供給される直交基準搬
送波信号と、それぞれ掛け合わされる。そして、これら
周波数混合器３２、３３の出力は、それぞれ低域通過フ
ィルタ３６、３７に入力され、ここで高周波成分を除去
することにより検波出力信号Ｉ、直交検波出力信号Ｑと
して取出される。

【０００６】コスタスループ３０は、信号乗算器３９、
ループフィルタ３８、電圧制御発振器３５で構成され、
同相検波出力信号Ｉと直交検波出力信号Ｑの両方の信号
から搬送波信号の位相差を検出し、ループフィルタ３８
を介して電圧制御発振器３８を駆動し、これにより、上
記した同期検波に必要な基準搬送波信号を生成する働き
をする。

【０００７】このように、同期検波方式では搬送波の同
期回路が必要で、回路が若干複雑化するが、検波出力の
雑音特性は他の方式より優れているという利点を有す
る。

【０００８】次に、遅延検波方式について、図４により
説明すると、この例は、差動符号化ＱＰＳＫ方式による
遅延検波回路を示したものである。

【０００９】この図４において、４０は遅延素子であ
り、その他、帯域通過フィルタ３１、周波数混合器３
２、３３、９０°移相器３４、低域通過フィルタ３６、
３７は、何れも図３の例と同じもので、機能も同じであ
る。

【００１０】図３から明らかなように、この遅延検波方
式では、基準搬送波信号を生成するコスタスループの代
りに遅延素子４０を用い、この遅延素子４０により受信
信号を１送信データクロック分遅延させ、この遅延させ
た信号を基準搬送波信号として周波数混合器３２、３３
に入力し、これにより検波出力信号Ｉと直交検波出力信
号Ｑを得るようにしたものである。

【００１１】従って、この遅延検波方式は、同期検波方
式におけるコスタスループを遅延素子に置き換えたもの
に相当し、回路が簡略化される利点がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、同
期検波方式と遅延検波方式について、それぞれの利害得
失についての配慮がされておらず、単に一方の方式を採
用していたため、以下の問題があった。

【００１３】すなわち、まず、同期検波方式では、Ｓ／
Ｎ(信号対雑音比)特性は優れているものの、搬送波同期
を取るための回路が必要であり、なおかつ、再生搬送波
の位相変動が小さくなければならない。しかしながら、
この搬送波同期に用いられるコスタスループなどの位相
同期ループ(ＰＬＬ)回路は、受信信号のＳ／Ｎが悪いと
きには同期外れを起こし、同期検波が不可能となってし
まうという問題を有しているのである。

【００１４】一方、遅延検波方式では、上述したように
同期回路を必要としないので、回路が簡単になる利点が
あるが、受信信号同志の掛け合わせとなるため、雑音特
性がについては、同期検波方式より悪くなってしまうと
いう問題を有しているのである。

【００１５】本発明の目的は、これらの検波方式の欠点
を補い、受信信号のＳ／Ｎが悪くて同期外れが生じても
検波が可能で、かつＳ／Ｎの良いときには、それに応じ
て充分な雑音性能が得られる検波方式を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、同期検波方
式と遅延検波方式の何れの方式でも動作するようにして
おき、受信信号のレベルに応じてこれらの方式を切り替
え、搬送波同期が確立している場合には、同期検波方式
による動作を選択し、同期外れを起こしている場合に
は、遅延検波方式による動作が選択されるようにして達
成される。

【００１７】これにより、本発明によれば、雑音特性が
優れ、誤り率の小さい検波回路が容易に実現できる。こ
のとき、上記した検波方式を切替える信号としては、同
期検波方式での動作に用いられる搬送波再生回路から得
られる同期確定信号を用いるようにしても良い。

【００１８】さらに、本発明による検波方式では、遅延
検波回路を持っているため、差動復調された復調出力が
得られるが、他方、同期検波回路出力は差動復調されな
いため、同期検波回路の後に差動復号器を設け、符号形
式を遅延検波回路出力と合わせるようにしても良い。

【００１９】一方、本発明は、π／４シフトＱＰＳＫ変
調方式のように、復調器において差動復号器が必要な場
合に対しては、そのまま適用することができる。また、
本発明は、通常のＱＰＳＫのように、差動化を必要とし
ない変調方式に対しては、変調器に差動符号器を設ける
ことにより、適用することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による検波回路方式
について、図示の実施例により説明する。図１は、本発
明を差動符号化ＱＰＳＫ変調方式に適用した場合の一実
施例で、図において、１１、１２、１３は切替スイッ
チ、１４は差動復号器、１５は切替制御回路であり、そ
の他の構成要素、すなわち、コスタスループ３０、帯域
通過フィルタ３１、周波数混合器３２、３３、９０°移
相器３４、電圧制御発振器３５、低域通過フィルタ３
６、３７、ループフィルタ３８、信号乗算器３９、それ
に遅延素子４０は、図３及び図４で説明した回路と同一
で、機能も全く同じである。

【００２１】切替スイッチ１１〜１３は、図示のよう
に、連動したそれぞれ１回路２接点のスイッチで構成さ
れ、切替制御回路１５の出力により切替制御されるよう
になっている。そして、これら３個の切替スイッチ１１
〜１３のうち、まず切替スイッチ１１は、コスタスルー
プ３０の出力と遅延素子４０の出力の何れかを基準搬送
波信号として選択し、周波数混合器３２、３３に供給す
る働きをする。従って、この切替スイッチ１１が図示の
通りに切り替えられているときは、回路により検波動作
は同期検波方式に選択され、図示と反対に切り替えられ
たときには、遅延検波方式に選択されることになる。

【００２２】次に切替スイッチ１２、１３は、回路の検
波動作が同期検波方式に切替えられているときの出力信
号が、遅延検波方式による出力信号の形式と同じになる
ようにするためのもので、このため、低域通過フィルタ
３６、３７の出力と、差動復号器１４の出力を切り替え
て出力端子に取り出す働きをする。

【００２３】従って、これらの切替スイッチ１２、１３
により、同期検波のときは差動復号器１４の出力が、ま
た遅延検波のときは低域通過フィルタ３６、３７の出力
が各々選択され、同相検波出力信号と、直交検波出力信
号として出力されることになる。

【００２４】差動復号器１４は、差動符号化ＱＰＳＫ方
式用の差動復号器として構成されたもので、低域通過フ
ィルタ３６、３７の同期検波出力を差動復号化して出力
する働きをし、これにより、同期検波出力を遅延検波出
力と同じ符号形式にすることができるようにするもの
で、例えば図２に示すように構成されている。

【００２５】すなわち、図２において、２１、２２は排
他論理ゲート、２３、２４は遅延用フリップフロップ、
２５、２６は反転ゲート、２７、２８は全加算器であ
り、これらにより差動復号器１４が構成されており、以
下の通り動作する。

【００２６】低域通過フィルタ３６の出力に得られる同
相符号Ｉと、低域通過フィルタ３７の出力に得られる直
交符号Ｑの２ビットの信号を排他論理ゲート２１に入力
し、グレイ符号を自然２進符号に変換する。これを遅延
フリップフロップ２３、２４に入力し、遅延した２ビッ
トを生成する。

【００２７】現時点の符号から１データクロック前の符
号を引き算(２を法とする引き算)すれば差動復号が行え
るので、この引き算を行うため、遅延した符号を反転ゲ
ート２５、２６で極性反転して全加算器２５、２６に入
力し、ＬＳＢ側の全加算器２８のＣ₀ 入力に論理“１”
の信号を入力する。そして、これら全加算器２５、２６
の出力を排他論理ゲート２２に入力し、自然２進符号を
グレイ符号に戻してやれば、差動復号出力が得られるこ
とになる。

【００２８】切替制御回路１５は、受信された信号の強
度に応じて切替スイッチ１１〜１３を制御する働きをす
るもので、これらの切替スイッチ１１〜１３を、受信信
号のレベルが所定のレベル以上になったときだけ図示の
通りに切替えるが、受信された信号の強度が所定のレベ
ルに達しない間は、図示とは反対の接点に切替えておく
ように制御する。

【００２９】そして、この実施例では、切替制御回路１
５は、コスタスループ３０のループフィルタ３８の出力
信号の時間変化を検出することにより、切替スイッチ１
１〜１３の切替信号を生成するように構成されており、
ループフィルタ出力信号の時間変化が、予め設定してあ
る判定値より大きいときには、同期が確定せず同期外れ
であるとして切替スイッチ１１〜１３を図示とは反対の
接点に切替え、遅延検波方式を選択し、時間変化が上記
判定値より小さくなって同期したと見做せるときは、同
期確立が得られたものとして切替スイッチ１１〜１３を
図示の通りに切替え、同期検波方式を選択するようにな
っている。

【００３０】次に、この実施例の動作について説明す
る。いま、図示してない無線受信機からは、何も受信入
力信号が供給されていないとすると、このときには、低
域通過フィルタ３６、３７の出力には何も信号が得られ
ないから、コスタスループ３０のループフィルタ３８の
出力は安定せず、従って、ループフィルタ出力信号の時
間変化は当然設定値より大きくなって同期確定信号は得
られず、この結果、同期外れとなって、切替スイッチ１
１〜１３は、制御切替回路１５により、図示とは反対の
接点に切替えられている。

【００３１】次に、この状態で、無線受信機に所定の周
波数の電波が入感し、この結果、或るレベルの受信入力
信号が入力されたとすると、この信号が遅延素子４０に
より１送信データクロック分遅延された信号が基準搬送
波信号として周波数混合器３２、３３に入力されるよう
になり、これにより遅延検波方式による動作の結果、低
域通過フィルタ３６、３７の出力に検波出力が現われ始
め、図示とは反対の接点側に閉じている切替スイッチ１
２、１３により、これら低域通過フィルタ３６、３７の
出力が、そのまま検波出力信号Ｉと直交検波出力信号Ｑ
として出力されるようになる。

【００３２】一方、この結果、コスタスループ３０に
も、これらの検波出力信号が入力されるので、ループフ
ィルタ３８の出力にも同期がかかるようになり、安定し
た信号が現われ始めるが、このときの信号の時間変化の
大きさは、低域通過フィルタ３６、３７の出力に現われ
ている検波信号のレベル、つまり受信入力信号のレベル
に依存し、このレベルが或るレベル以上になったとき、
ループフィルタ３８の出力信号の時間変化が、切替制御
回路１５に設定してある上記判定値以下に収まるように
なっている。

【００３３】そこで、受信入力信号が入力され始めた
後、そのレベルが増加し、所定レベルになると、ループ
フィルタ３８の出力が安定し、切替制御回路１５が動作
して切替スイッチ１１〜１３を図示の通りに切り替え
る。この結果、切替スイッチ１１により、周波数混合器
３２、３３に対する基準搬送波信号は、それ迄の遅延素
子４０の出力信号から、今度はコスタスループ３０の出
力信号に切り替えられ、これにより、周波数混合器３
２、３３による検波動作は、遅延検波方式から同期検波
方式に切り替えられることになる。

【００３４】また、同じくこの結果、切替スイッチ１
２、１３により、それ迄の低域通過フィルタ３６、３７
の出力に代えて、今度は作動復号器１４の出力Ｉ’、
Ｑ’が選択され、各々同相検波信号と直交検波出力信号
として出力されるようになる。

【００３５】従って、この実施例によれば、同期検波方
式による検波動作と、遅延検波方式による検波動作の２
種の動作モードが受信入力信号のレベルに応じて自動的
に切り替えられ、受信入力信号のレベルが低い間は遅延
検波方式で動作し、レベルが或る程度に達したとき、始
めて同期検波方式での動作に移行する動作が得られるこ
とになるので、受信信号のＳ／Ｎが悪くて同期外れが生
じても検波出力か得られると共に、Ｓ／Ｎの良いときに
は、それに応じて充分な雑音性能が得られることにな
り、入力信号のダイナミックレンジが広く、出力かも雑
音特性に優れ、誤り率の小さい検波回路を容易に得るこ
とができする。

【００３６】なお、上記実施例では、切替制御回路１５
が、コスタスループ３０のループフィルタ３８の出力信
号の時間変化を検出することにより、切替スイッチ１１
〜１３の切替信号を生成するように構成されているが、
これに代え、直接受信入力信号のレベルに応じて切替ス
イッチ１１〜１３の切替を制御するように構成しても良
い。

【００３７】ところで、上記実施例は、ＱＰＳＫ変調方
式を対象としているので、送信側の変調方式も差動符号
方式とし、送信信号を差動符号化ＱＰＳＫとしておく必
要があるのは当然であるが、このときの差動符号化のた
めには、図２で説明した差動復号器と類似の回路を用い
ればよく、従って、当業者なら容易に実現することがで
きる。

【００３８】しかして、送信側での変調方式がπ／４シ
フトＱＰＳＫの場合には、方式的に差動符号化が行われ
るので、変調器に差動復号器を設ける必要はない。

【００３９】さらに、上記実施例によれば、極小規模の
回路を付加するだけで、雑音特性が優れ、受信信号レベ
ルが小さいときでも検波出力が得られる検波方式を提供
することができる。

【００４０】また、上記実施例では、ＱＰＳＫ変調方式
に本発明を適用した場合を例に説明を行ったが、本発明
は、ＱＡＭ方式や多値ＰＳＫ方式など、他の変調方式の
送受信装置における検波方式にも適用可能であることは
言うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、ディジタル無線による
伝送装置において、受信信号レベルに応じて最適な検波
方式を選択し、最良の検波特性を得られる検波方式が実
現できる。すなわち、受信信号レベルが大きい場合に
は、信号対雑音特性の優れた同期検波方式を選択し、受
信信号が低くなって同期が外れたときには遅延検波方式
を自動選択されるので、高性能、高信頼のディジタル送
受信装置の検波方式を提供することができる。

【００４２】そして、本発明では、従来の検波回路に極
簡単な切替回路を設けるだけで容易に実現できるので、
極めて実用的な検波回路を簡単に実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検波回路装置の一実施例を示すブ
ロック構成図である。

【図２】本発明における差動復号器の詳細を示すブロッ
ク構成図である。

【図３】同期検波方式による検波回路の従来例を示すブ
ロック構成図である。

【図４】遅延検波方式による検波回路の従来例を示すブ
ロック構成図である。

【符号の説明】

１１、１２、１３切替スイッチ１４差動復号器１５切替制御回路２１、２２排他論理ゲート２３、２４遅延用フリップフロップ２５、２６反転ゲート２７、２８全加算器３０コスタスループ３１帯域通過フィルタ３２、３３周波数混合器３４９０°移相器３５電圧制御発振器３６、３７低域通過フィルタ３８ループフィルタ３９信号乗算器４０遅延素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル信号伝送システムにおける信
号復調用の検波回路装置において、遅延検波方式で動作するのに必要な基準搬送波信号を生
成する第１の基準搬送波信号生成手段と、同期検波方式で動作するのに必要な基準搬送波信号を生
成する第２の基準搬送波信号生成手段と、上記第１の基準搬送波信号生成手段による基準搬送波信
号と、上記第２の基準搬送波信号生成手段による基準搬
送波信号を切替えて出力するスイッチ手段と、受信された信号の強度に応じて上記スイッチ手段を制御
する切替制御手段とを設け、受信された信号の強度レベルが所定のレベルに達しない
間は上記第１の基準搬送波信号生成手段による基準搬送
波信号に切替え、遅延検波方式により動作し、所定のレ
ベル以上になったとき、上記第１の基準搬送波信号生成
手段による基準搬送波信号に切替え、同期検波方式によ
り動作するように構成したことを特徴とする検波回路装
置。
【請求項２】請求項１の発明において、上記切替制御手段による受信信号の強度レベルの判定
が、第２の基準搬送波信号生成手段に設けられている搬
送波再生回路の同期確定状態により行なわれるように構
成したことを特徴とする検波回路装置。
【請求項３】請求項１の発明において、検波された信号を入力とする差動復号器を設け、同期検波方式で動作しているときは、この差動複号器を
介して出力を取り出すように構成したことを特徴とする
検波回路装置。