JPS58698B2 - 位相同期回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は搬送波が互に同期した多値多相重畳変調信号の
伝送方式の位相同期回路に関し、特に重畳変調に因り生
ずる位相誤差信号の位相変動および振動変動を補償する
回路をもつ位相同期回路に関する。

情報伝送の一つの手段として、すでに搬送波デジタル伝
送方式が実用になっているが、最近ではさらに情報伝送
量の増大化かつ使用周波数帯域の有効利用化等の観点で
研究が進められている。

その中の一つの方式として搬送波が互に同期した第１と
第２の変調波を合成して構成される多値多相重畳変調波
伝送方式がある。

この伝送方式における従来の多値多相重畳復調装置とし
て再変調形と呼ばれる搬送波同期回路を用いた復調回路
を基本構成とし、これにベクトル減算回路を付加した装
置が知られている。

この装置は第１および第２の位相変調信号を合成した多
値重畳変調信号のうちの第１の変調信号を第１の復調回
路で復調する。

またこの復調回路から再変調された第１の変調信号をと
り出し、この変調信号と重畳変調信号とがベクトル減算
して第２の変調信号を得る。

この第２の変調信号は、上述の第１の復調回路と同様な
第２の復調回路で復調されることになる。

この復調回路すなわち再変調形位相同期回路は重畳変調
波を受信した場合、第１変調波成分に対する位相同期回
路として動作し、第２変調波成分は妨害波となるために
再生された搬送波はジッタを起す。

したがって復調信号に悪影響を与える欠点がある。

本発明の目的は、上述の欠点を除いたすぐれた位相同期
回路を提供することにある。

本発明によれば、多値多相変調方式に用いられる位相同
期回路において、多値多相変調信号を入力とする４相位
相同期回路と、前記４相位相同期回路に含まれる位相検
波回路の出力により前記多値多相変調信号の各象限にお
ける位置を判別する回路と、前記判別回路の出力により
前記４相位相同期回路で得られる位相誤差信号に含まれ
る位相変動および振幅変動のうち少なくとも一方を補償
する手段とを含むことを特徴とする位相同期回路が得ら
れる。

以下、図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する
。

第１図は従来の１６値重畳変調方式の並列接続形変調装
置のブロック図の一例である。

図において１は搬送波発振器、２は第１の４相位相変調
器、３は第２の４相位相変調器、４は移相器、５は減衰
器、６は出力端子である。

位相変調器２では、搬送波を２系列の第１のデジタル信
号Ｓ１１、Ｓ１２により変調し２、以下、これを第１変
調信号または第１変調波といい、この復調信号を第１復
調信号という。

同様に、位相変調器３では搬送波を２系列の第２のデジ
タル信号Ｓ２１、Ｓ２２により変調し、以下これを第２
変調信号または第２変調波といい、この復調信号を第２
復調信号という。

移相器４は第１と第２変調信号の位相を合せるもので、
ここでは同相とする。

減衰器５は第１と第２変調信号とのレベル差を調整する
もので、ここでは第１変調信号レベルをα、第２変調信
号のレベルをβとする。

第２図は出力端子６（第１図）の変調ベクトル図である
。

７は第１変調信号のベクトルであり、８は第２変調信号
のベクトルであり、これらのベクトル合成が出力端子６
に現われる。

ここで、第１変調信号レベルγと第２変調信号レベルβ
との関係がγ＝２βの時、多値変調信号の一つである１
６値直交振幅変調信号（１６ＱＡＭ）となる。

このように重畳変調された信号を復調する従来の復調装
置を第３図に示す。

図において１０はよく知られた再変調比較形位相同期回
路を用いた４相復調回路、１８はベクトル減算回路、１
９は復調回路１０と同様な復調回路である。

復調回路すなわち位相同期回路１０は４相位相検波器１
１、識別回路１２．１３、再変調器１４、位相比較回路
１５、低域ろ波器１６および電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１７で構成される。

この装置動作はよく知られているので簡単に説明する。

識別回路１２．１３で第１復調信号Ｓ１１、Ｓ１２が識
別再生される。

一方、第２復調信号は次のようにして得られる。

入力重畳変調信号を分岐し、その信号から再生変調回路
１４の出力信号をベクトル減算回路１８（方向性結合器
も用いることができる。

）にて差引く。

すなわち再変調回路１４の出力には第１変調波が得られ
ているために、ベクトル減算回路１８の出力は第２変調
信号のみとなる。

この第２変調信号を４相復調回路１９で復調すれば第２
復調信号Ｓ２１、Ｓ２２を得ることができる。

しかしながら、この従来の位相同期回路１０に重畳変調
信号が入力された場合、この位相同期回路は、第１変調
波成分に対する位相同期回路として動作し、第２変調波
は不安波とみなされ、動作を妨害することになる。

この様子を第４図・第５図を用いて説明する。

第４図は再変調回路１４を止めた状態での位相比較回路
１５の出力ビート波形であり横軸は位相比較回路１５の
入力点での入力信号とＶＣＯ１７出力の位相差を表わし
ている。

第４図におけるビート波形Ａは第１変調波と第２変調波
の位相差がπ／２の場合、Ｂは同相の場合、Ｃは逆相の
場合、Ｄは３／２πの場合を表わしている。

このように位相比較回路１５の出力でのビート信号は第
１変調波と第２変調波との位相関係によって のレベル変動を受ける。

なお、第１変調波と第２変調波との位相関係とは、別の
言い方をすれば、変調信号の各象限における位置関係と
いうことができる。

そのため第４図の状態から再変調器１４を動作させ位相
比較器１５の出力として４相位相誤差信号を得たとき第
５図の如くになり、上述の位相変動レベル変動を直接受
けている。

但し点Ｓは位相安定点を示している。

このように重畳変調波の位相同期回路１０においては、
その位相誤差信号が、重畳変調方式に原因する位相変動
及び振幅変動の影響を直接受けることになり、たとえ、
低域泥波器１６によってジッタ成分が抑圧されたとして
も、なお前記位相誤差信号には多大のジッタ成分を含む
ことになり、Ｃ／Ｎが良好なる基準搬送波を得ることが
できない。

本発明はこのような欠点を除去するもので、位相誤差信
号に含まれる位相変動分あるいは振幅変動分が十分に補
償された位相同期回路を提供する。

第６図は本発明の再変調形位相同期回路の一実施例であ
る。

この位相同期回路は重畳変調信号の復調装置でもある。

図において２１は再生回路、２２は判定回路、２３は第
１位相変調器、２４は第２位相変調器、２５は第１振幅
変調器、２６は第２振幅変調器である。

１１．１４〜１７は第３図における番号と同一の機能を
もつ、第１位相変調器、２３は＋ｔａｎ−１ の位相シフトする位相変調 器であり、第１変調波と第２変調波との位相差がの時判
定回路２２からの駆動信号Ｇ１によって動作する。

この動作によって第５図における位相誤差信号Ｄ′がＣ
′の位相と一致する。

また第２位相変調器２４は−ｔａｎ−１β／αの位相シ
フトする位相変調器であり、第１変調波と第２変調波と
の位相差がπ／２の時駆動信号Ｇ２によって動作する。

この動作によって第５図における位相誤差信号Ａ′がＣ
′の位相と一致する。

第１振幅変調器２５は の減衰を与える振 幅変調器であり、第１変調波と第２変調波との位相差が
π／２及び３／２πの時に駆動信号Ｇ３によって動作す
る。

この動作によって第５図における位相誤差信号Ａ′及び
Ｄ′の振幅値がＣ′のそれと一致する。

また第２振幅変調器２６はの減衰を与える振幅変 調器であり、第１変調波と第２変調波との位相差が同相
の時駆動信号Ｇ４によって動作する。

この動作によって第５図における位相誤差信号Ｂ′の振
幅値がＣ′のそれと一致する。

以上の操作によって第５図における位相誤差信号Ａ′〜
Ｄ′はすべてＣ′の位相値及び振幅値に一致し、重畳変
調によって生じる振幅変動及び位相変動を補償すること
ができる。

駆動信号Ｇ１〜Ｇ４は復調回路２１と判定回路２２によ
って作られる。

第７図は再生回路２１および判定回路２２の具体的回路
である。

再生回路２１は重畳復調信号を第１復調信号と第２復調
信号に再生する回路であり、全波整流回路３０，３１、
識別回路３２〜３５および排他的論理和回路３６．３７
から構成されている。

この再生回路２１の動作を第８図を用いて説明する。

第６図の４相検波回路１１の出力信号は第１変調信号に
第２変調信号が重畳した形で復調されたものであり、４
値の復調信号となる。

チャンネルＣＨ１における復調信号を第８図の波形の如
きパターン列と仮定すると、その信号は波形２で示され
る如き第１復調信号に波形３で示される如き第２復調信
号が重畳したものである。

よって両者を何らかの手段で分離すればよい。

まず、波形１を識別回路３２にて電圧０のレベルで識別
すれは、波形４を得ることができ、これは波形２と一致
し、第１復調信号Ｓ１１を得る。

また波形１を全波整流回路３０にて全波整流すれば波形
５を得ることができる。

さらに波形５を識別回路３３にて電圧りのレベルで識別
すれば、波形６を得る。

ここで波形６に着目すると第２復調信号成分はあるがこ
の信号が負レベル（０レベル）する）の時極性が反転し
ている。

よって波形６と波形４を排他的論理和回路３６にて排他
的論理和をとれば、その否定出力として波形７を得るこ
とができる。

この波形７は波形３と一致し第２復調信号Ｓ２１となる
。

以上の操作によって第１復調信号及び第２復調信号を得
ることができる。

またチャンネルＣＨ２についても上述と同様な動作とな
る。

以上により、第１復調信号Ｓ１１、Ｓ１２と第２復調信
号Ｓ２１、Ｓ２２が再生される。

次に第７図の判定回路２２では、復調信号Ｓ１１、Ｓ１
２、Ｓ２１、Ｓ２２により第１変調信号と第２変調信号
の位相関係を判別する。

この判淀回路２２は排他的論理和回路４０〜４４および
論理積回路４５〜４８により構成される。

今、第１変調波の位相と信号Ｓ１１、Ｓ１２および第２
変調波の位相と信号Ｓ２１、Ｓ２２はそれぞれ第１表ａ
の関係が存在する。

第１表ａの関係を用いれば、第１変調波と第２変調波と
の位相関係を判別することができる。

第１表すは第１変調波と第２変調波との位相差が０の場
合、第１表ｃはπの場合、第１表ｄはの場合、第１表ｅ
は の場合の信号Ｓ１１、Ｓ１２ とＳ２１、Ｓ２２間の関係を示している。

第１表ｂ〜ｅの条件より判定回路２２を次のように得る
ことができる。

信号Ｓ１１とＳ２１とを排他的論理和回路４０にて排他
的論理和をとる。

また信号Ｓ１２とＳ２２とを回路４１にて排他的論理和
をとる。

さらに回路４０と回路４１の否定出力とを回路４４にて
排他的論理和をとると、回路４４の出力に位相差π／２
又は３／２πを表わすＧ３の信号を得ることができ、回
路４０と４１の否定出力を回路４６にて論理積をとれば
同相関係を表わす信号Ｇ４を得る。

又、信号Ｓ１２とＳ２１とを回路４２にて排他的論理和
をとり、さらに信号Ｓ１１とＳ２２とを回路４３にて排
他的論理和をとり回路４２の出力と回路４３の否定出力
を回路４７にて論理積をとればこの出力に位相差 を表わす信号Ｇ１の出力を 得る。

また回路４２の否定出力と回路４３の出力を回路４８に
て論理積をとればこの出力に を判別す る信号Ｇ２の出力を得ることができる。

さらにまた回路４０と４１の出力を回路４５で論理積を
とれば、この出力に位相差πを表わす信号Ｇ５を得るこ
とができる。

以上の操作により、判定回路２２より信号Ｇ１〜Ｇ５が
得られる。

このように位相変調器３および２４、振幅変調器２５お
よび２６を信号Ｇ１〜Ｇ４で駆動すれば、前述のごとく
位相誤差信号に重畳変調によって生ずる位相変動及び振
幅変動を補償することができる。

信号Ｇ５については後述する。第６図の回路を簡単に言
い表わせば、搬送帯で処理する再変調形４相位相同期回
路に、この位相同期回路で得られる位相誤差信号に含ま
れる位相変動および振幅変動を補償する位相変調器およ
び振幅変調器が付加されたものといえる。

第９図は本発明をベースバンド処理による位相同期回路
に適用した実施例である。

図において５０〜５５は全波整流回路、５６〜５９は移
相器、６０〜６２は減算器、６３〜６５６８はアナログ
スイッチ、６６は加算器、６７は排他的論理和回路、６
９は振幅変調器、７０は第７図の回路である。

また１１．１６．１７は第６図の番号に対応する回路で
ある。

従来の位相同期回路は回路１１，１６，１７，５０，５
１，６０６７および６８で構成されている。

詳細は特許公開昭和４８−５５６４７号参照をされたい
。

この従来の同期回路では、重畳変調波に対して位相誤差
信号は第１０図の如くなり、第５図と同じく位相変動及
び振幅変動を受ける。

それらを補償するため第９図の回路を適用することがで
きる。

第９図においてに点における信号は５点の信号に比して 位相シフトし、またＭ点の信号は５点 の信号に比して 位相シフトするように回 路構成されている。

それ故、第１変調波と第２変調波の位相差がπ／２の場
合、５点出力をアナログスイッチ６３で信号Ｇ４の否定
信号Ｇ４によってオフし、Ｍ点信号をアナログスイッチ
６５で信号Ｇ２によってオンにする。

この操作によって第１０図における位相誤差信号Ａ″を
Ｃ″の位相に致させることができる。

また第１変調波と第２変調波の位相差が３／２πの場合
、５点出力をアナログスイッチ６３で信号Ｇ４の否定信
号Ｇ４にてオフにし、Ｋ点信号をアナログスイッチ６４
で信号Ｇ１によってオンにする。

この操作によって第１１図における位相誤差信号Ｄ″を
Ｃ″の位相に一致させることができる。

すなわち、第１変調波と第２変調波との位相差が０又は
πの場合５点出力を、 の場合Ｍ煮出力を、 の場合に煮出力を 選択し、それらの信号を加算器６６にて加算し、その信
号を位相誤差信号（２逓倍信号）として用いれば、Ｈ点
における位相誤差信号（４逓倍信号）は第１０図におい
てすべてＣ〃の位相に一致する。

以上によって位相変動は補償されるが、振幅変動は次の
ようにして補償することができる。

第１変調波と第２変調波との位相差が同相の場合、駆動
信号Ｇ３にによって振幅変調器６９を動作させる。

回路６９は の減衰を与えるもので この操作によって第１０図におけるＢ〃の振幅値をＣ〃
のそれと一致させることができる。

またに点及びＭ煮出力によるＨ点における位相誤差信号
の振幅値が第１０図におけるＣ〃の振幅値に一致するよ
うに点及びＭ煮出力を調整すれば第１０図におけるＡ〃
及びＤ″の振幅値はＣ〃のそれと一致する。

以上の操作によって振幅変動を補償することができる。

次にに煮出力を５点出力に比して 位相 シフトさせる回路について説明する。

の 位相シフトは移相器５６及び５７によって達成される。

４相位相検波器１１の出力のＣＨｌ、ＣＨ２は互いに直
交しており、その両者を振幅値を変えて加算あるいは減
算すれば任意の位相状態を得ることができる。

例えばの位相差を得たい場 合には、ＣＨｌをｃｏｓθ、ＣＨ２をｓｉｎθとすると
は 即ちＣＨｌとＣＨ２を振幅比 で減算す ればよい。

または （αｓｉｎθ＋βｃｏｓθ）即ちＣＨｌとＣＨ２を振幅
比β：αで加算すればよい。

移相器５８．５９についても同様な操作を行っている。

以上のように本発明をベースバンド処理による位相同期
回路に適用した実施例である。

第９図においても重畳変調による位相変動及び振幅変動
を補償することができる。

なお位相変動を補償する方法としてベースバンド処理に
よる位相同期回路においては、演算回路及びアナログス
イッチにて達成され、搬送波帯処理による位相同期回路
においては位相変調器によって達成される。

第６図及び第９図による実施例では位相誤差信号に含ま
れる位相変動分及び振幅変動分を完全に補償する回路で
ある。

しかしながら、位相誤差信号のジッタは振幅変動よりも
位相変動分による影響を大きくうけるので、振幅変調器
２５．２６゜６９を削除しても従来の回路に比して位相
誤差信号のジッタ成分を十分小さくすることができる。

よって振幅変調器は本発明の実施に対して不可欠な要素
ではない。

また、位相誤差信号に含まれる位相変動は、第１変調波
と第２変調波との位相差がπ／２π又は３／２π時に生
じ、第６図、第９図ではその時位相補償を行ったが、そ
の時その位相誤差信号をオフにし、位相誤差信号として
第１変調波と第２変調波との位相差が０及びπの時の位
相誤差信号のみを使用する方法もある。

この方法においても、従来の回路に比して位相誤差信号
のジッタ成分を減することができる。

第１１図は逆変調方式に本発明を適用した実施例であり
、８０は４相逆変調器、８１はベクトル減算器、８２は
４相変調器、８３は論理回路である。

以下この動作を説明する。逆変調器８０の抽出キャリア
は第１２図の如く表わされる。

ベクトリＰＱは第１変調波と第２変調波の位相差がπ／
２の場合で、／ＱＰＲは前述の如く で表わされる。

同様に位相差がπの場 合ベクトルＰＳで表わされ、／ＲＰＳは で ある。

またベクトル ＲＷは位相差π、ベクトルＰＶは 位相差０である。

そこで、４相変調器８２の出力ベクトルを逆変調器８０
の出力ベクトルに応じて第２表ａの如くに制御してベク
トル減衰器８１にて両者間を減算すれば、その出力にお
いてベクトルＰＲなる一定の出力を得ることができる。

なお４相位相変調器８２の制御信号Ｘ、Ｙは第２表すの
如き条件を満たせばよい。

但し回路８２はグレイタイプとしている。

よって判定回路２２の出力信号Ｇ１．Ｇ２．Ｇ５を用い
て論理和回路８４゜８５で構成される回路８３の出力で
制御信号ＸおよびＹが得られる。

この回路８３も判定回路２２に含めて考えてもよい。

以上のように本発明による実施例として、第６図、第９
図および第１１図について説明したが、これらを総括的
に説明すると、本発明の構成の特徴は搬送波帯あるいは
ベースバンド帯で処理される４相位相同期回路に、この
４相位相同期回路で得られる位相誤差信号に含まれる位
相変動および振幅変動のうち少なくとも一方を補償する
回路を付加した点にあるものといえる。

第６図、第９図及び第１１図の実施例は重畳変調波が４
相の第１変調波、４相の第２変調波の場合、即ち１６Ｑ
ＡＭの場合であるが、本発明はこれに限られるものでは
なく、それ以上の多値多相の場合でも適用できることは
明らかである。

また第６図、第９図および第１１図においては第２復調
信号を復調する手段についても提供している。

それ故、この手段を用いれば、従来の如き第２変調波を
復調するたとえば第３図の復調回路１９が不要となり、
構成ユニットを減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の１６値重畳変調方式の変調装置のブロッ
ク図例、第２図は第１図における変調ベクトル図例、第
３図は重畳変調方式に用いられる従来の復調装置のブロ
ック図例、第４図は第３図において再変調器をとめた状
態の位相比較回路の出力ビート波形、第５図は第３図の
位相比較回路の出力波形、第６図、第９図および第１１
図は本発明の位相同期回路の実施例、第７図は第６図に
おける再生回路および判別回路の具体的回路例、第８図
は第７図の再生回路の各部の波形例、第１０図は第９図
のＨ点の波形例、第１２図は第１１図を説明するための
ベクトル図例である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多値多相変調方式に用いられる位相同期回路におい
   て、多値多相変調信号を入力とする４相位相同期回路と
   、前記４相位相同期回路に含まれる位相検波回路の出力
   により前記多値多相変調信号の各象限における位置を判
   別する回路と、前記判別回路の出力により前記４相位相
   同期回路で得られる位相誤差信号に含まれる位相変動お
   よび振幅変動のうち少なくとも一方を補償する手段とを
   含むことを特徴とする位相同期回路。