JPH0646012A - Ｃｎ比検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 受信されたデジタル変調信号のＣＮ比を検出
するためのＣＮ比検出回路が開示される。このＣＮ比検
出回路は、復調器４内のクロック成分抽出回路１に接続
された帯域通過フィルタ２と、フィルタ２の出力信号を
検波する検波回路３とを含む。クロック成分抽出回路１
は、変調においてデータを規定するために用いられたク
ロック信号成分、すなわちクロック周期ごとにシフトさ
れる周波数または位相を有するシフト信号成分のみを抽
出する。帯域通過フィルタ２は、クロック周波数を中心
周波数とする帯域通過特性を有している。 【効果】 受信されたデジタル変調信号のレベルが低く
ても、正確なＣＮ比信号Ｓｃｎを検出することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＣＮ比検出回路に関
し、特に、受信されたデジタル変調信号の搬送波信号レ
ベルのノイズレベルに対する比（ＣＮ比）を検出するＣ
Ｎ比検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルデータ伝送の普及に伴い、Ｐｈ
ａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ（以下「ＰＳＫ」と
いう）や、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ
（以下「ＭＳＫ」という）などのデジタル変調方式が、
地上における無線回線や、衛星回線を用いたデジタルデ
ータ伝送に幅広く用いられている。

【０００３】一般的に、これらのデジタル変調波を用い
た通信では、受信信号のＣａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉ
ｓｅ ｒａｔｉｏ（以下「ＣＮ比」という）が検出さ
れ、この検出信号、すなわちＣＮ比信号が復調器内で利
用される。たとえば、受信信号のＣＮ比に応じて、復調
器内の増幅器の利得が制御されるなど、復調器中の回路
の回路定数を変化させるための制御信号として用いられ
る。また、場合によっては受信信号のＣＮ比がモニタリ
ングされる。

【０００４】受信信号のＣＮ比を検出するため、従来で
は、復調器内に設けられたＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉ
ｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ回路（以下「ＡＧＣ回路」という）
における利得制御電圧が用いられていた。ＡＧＣ回路
は、入力信号のレベルに応じて増幅回路の利得を自動的
に制御することができ、常に一定のレベルの出力信号を
得ることができる。

【０００５】図８は、従来のＡＧＣ回路の回路ブロック
図である。図８を参照して、このＡＧＣ回路１００は、
入力信号ＭＳを増幅する可変増幅器１０１と、増幅され
た信号ＭＳｏを受ける増幅器１０２と、増幅器１０２の
出力信号を検波する検波回路１０３と、検波回路１０３
の出力に接続された直流増幅器１０４とを含む。直流増
幅器１０４から出力された出力信号Ｓｃは、可変増幅器
１０１の利得制御入力に与えられる。

【０００６】図８に示したＡＧＣ回路１００がデジタル
変調信号、たとえばＭＳＫ変調信号のための復調器にお
いて設けられる場合では、入力信号として受信されたＭ
ＳＫ変調信号ＭＳがＡＧＣ回路１００に与えられる。前
述のように、その場合では可変増幅器１０１の制御電圧
信号Ｓｃが、受信信号のＣＮ比信号Ｓｃｎとして出力さ
れる。

【０００７】図９は、図８に示した可変増幅器１０１の
入力信号レベルと制御電圧レベルとの間の関係を示すグ
ラフである。ＡＧＣ回路１００内に設けられた可変増幅
器１０１の制御電圧信号レベルＳｃは、入力信号レベル
ＭＳの変動、すなわち受信信号のＣＮ比の変化に追従す
るので、ＣＮ比信号Ｓｃｎとして使用することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図９に示したように、
受信信号レベル（または入力信号レベル）が高い範囲内
では、すなわち良好なＣＮ比が得られる範囲内では、入
力信号レベルと制御電圧信号レベルとの間に好ましい対
応関係が成り立つので、受信信号の正確なＣＮ比信号Ｓ
ｃｎが得られる。しかしながら、受信信号レベルが低い
範囲内では、信号成分よりも雑音成分の方が大きくな
り、したがって雑音成分を主に検波することとなり、受
信信号レベルと制御電圧信号レベルとの間に好ましい対
応関係が成り立たない。その結果、受信信号の正確なＣ
Ｎ比信号Ｓｃｎが得られなかった。

【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、受信されたデジタル変調信号レ
ベルが低くても、正確なＣＮ比を検出することのできる
ＣＮ比検出回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＣＮ比検
出回路は、デジタル変調信号から、その中に含まれる予
め定められたクロック周期ごとにシフトされる周波数ま
たは位相を有するシフト信号成分を抽出する抽出手段
と、予め定められたクロック周期に応じて決定される中
心周波数を有しかつ抽出手段によって抽出されたシフト
信号成分を受けるように接続された帯域通過フィルタ手
段と、帯域通過フィルタ手段から出力された出力信号を
検波し、ＣＮ比信号を出力する検波手段とを含む。

【００１１】

【作用】この発明におけるＣＮ比検出回路では、帯域通
過フィルタ手段が、抽出手段によって抽出されたシフト
信号成分のうち、予め定められたクロック周期に応じて
決定される中心周波数の信号成分を選択的に出力する。
検波手段が帯域通過フィルタ手段から出力された出力信
号を検波し、ＣＮ比信号を出力する。すなわち、シフト
信号成分のみを検波することにより、受信されたデジタ
ル変調信号のＣＮ比を検出することができる。検波手段
から出力されるＣＮ比信号のレベルは、受信されたデジ
タル変調信号のＣＮ比に対応して変化するので、受信信
号レベルが低くて検出されるＣＮ比が低い場合でも、正
確にＣＮ比を検出することができる。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示すＣＮ比検
出回路の回路ブロック図である。図１を参照して、この
ＣＮ比検出回路は、デジタル変調信号のための復調器４
内に設けられたクロック成分抽出回路１と、クロック成
分抽出回路１によって抽出されたクロック信号成分を受
ける帯域通過フィルタ２と、帯域通過フィルタ２の出力
信号を検波する検波回路３とを含む。たとえば、デジタ
ル変調信号がＭＳＫ変調信号である場合では、ＭＳＫ変
調信号ＭＳがクロック成分抽出回路１に与えられる。

【００１３】クロック成分抽出回路１は、デジタル変調
信号ＭＳに含まれるクロック信号成分、すなわち変調の
際にデータを規定するために用いられたクロック信号の
周期ごとにシフトされる周波数または位相を有するシフ
ト信号成分を抽出する。帯域通過フィルタ２は、変調す
るのに用いられたこのクロック信号の周波数を中心周波
数とする帯域特性を有している。したがって、帯域通過
フィルタ２は、抽出されたクロック信号成分に含まれる
雑音成分を除去し、きれいな正弦波信号を出力する。

【００１４】しかしながら、受信されたデジタル変調信
号のＣＮ比が低下してくると、雑音成分の増加により、
クロック成分が減少される。したがって、帯域通過フィ
ルタから出力される正弦波信号の波形は、図２に示すよ
うにＣＮ比の劣化に伴って小さくなる。したがって、こ
の正弦波信号を検波回路３により検波することにより、
受信信号のＣＮ比を検出することが可能となる。受信信
号のＣＮ比と検波回路３の出力電圧（検波電圧）との間
には、図３に示した関係が成り立つ。

【００１５】図３は、受信信号のＣＮ比と図１に示した
検波回路３の出力電圧との間の関係を示すグラフであ
る。図３に示すように、受信信号のＣＮ比が低下した場
合でも、図１に示したＣＮ比検出回路では雑音成分を含
まないクロック成分、すなわちシフト信号成分のみが検
波されるので、受信されたデジタル変調信号の正確なＣ
Ｎ比を検出することが可能となる。

【００１６】図４は、この発明の別の実施例を示すＣＮ
比検出回路の回路ブロック図である。一般的に、デジタ
ル変調信号のための復調器には、デジタル変調信号に含
まれるクロック信号成分を再生するためのクロック再生
回路が設けられている。図４に示したＣＮ比検出回路で
は、クロック再生回路３００内に設けられた回路５およ
び６が、ＣＮ比検出のために共用され得る。

【００１７】図４を参照して、クロック再生回路３００
は、受信されたデジタル変調信号ＭＳからクロック信号
成分を中心するクロック成分抽出回路５と、クロック成
分抽出回路５の出力に接続された帯域通過フィルタ６
と、帯域通過フィルタ６の出力に接続されたリミッタ回
路７と、リミッタ回路７の出力に接続された位相同期回
路８とを含む。位相同期回路８を介して、送信側と同期
した再生クロック信号Ｓｒｃが出力される。

【００１８】図４に示した実施例では、受信信号のＣＮ
比を検出するため、帯域通過フィルタ６の出力に検波回
路３が接続される。帯域通過フィルタ６は、クロック再
生回路３００において、変調に使われたクロック信号の
周波数を中心周波数とする帯域通過特性を有している。
したがって、この帯域通過フィルタ６の出力に検波回路
３を接続するだけで受信信号のＣＮ比を示すＣＮ比信号
Ｓｃｎが得られる。言い換えると、クロック再生回路３
００内のクロック成分抽出回路５および帯域通過フィル
タ６の共用により、検波回路３を追加するだけで極めて
簡単にＣＮ比検出回路を提供することができる。

【００１９】図５は、図１に示したクロック成分抽出回
路１として適用可能なクロック成分抽出回路の一例を示
す回路ブロック図である。図５を参照して、クロック成
分抽出回路１は、デジタル変調信号ＭＳをＴ／２（Ｔは
変調に用いられたクロック信号の周期に相当する）だけ
遅延させる遅延回路５１と、デジタル変調信号ＭＳおよ
び遅延された信号ＭＳＤの乗算を行なう乗算器５２とを
含む。乗算器５２を介して、クロック信号成分を示す出
力信号Ｓ（ｔ）が出力される。

【００２０】図６は、この発明のさらに別の実施例を示
すデジタル変調信号再生回路の回路ブロック図である。
図６を参照して、このデジタル変調信号再生回路４００
は、ＭＳＫ変調信号ＭＳを受ける検波器（乗算器）１０
および１１と、検波器１０および１１の出力にそれぞれ
接続されたローパスフィルタ１２および１３と、ローパ
スフィルタ１２および１３から出力された出力信号Ｉ
（ｔ）およびＱ（ｔ）を乗算する乗算器１４と、乗算器
１４の出力信号Ｒ（ｔ）とクロック再生回路２００から
与えられる信号とを乗算する乗算器１５と、乗算器１５
の出力に接続されたループフィルタ１６と、ループフィ
ルタ１６の出力信号に応答して動作する電圧制御発振器
１７と、電圧制御発振器１７の位相をπ／２だけシフト
させる移相器１８とを含む。

【００２１】図６に示した再生回路４００は、さらに、
乗算器１４の出力信号Ｒ（ｔ）を受けるように接続され
たクロック再生回路２００と、回路２００から出力され
たクロック信号成分（シフト信号成分）を受ける１／２
分周器２０５と、分周器２０５の出力信号の位相をπ／
２だけシフトさせるπ／２移相器２０６と、クロック再
生回路２００に接続された検波回路３とを含む。

【００２２】クロック再生回路２００は、乗算器１４の
出力信号Ｒ（ｔ）を受ける２乗回路２０１と、２乗回路
２０１の出力信号Ｓ（ｔ）を受ける帯域通過フィルタ２
０２と、フィルタ２０２の出力信号レベルを制限するリ
ミッタ（ＬＩＭ）２０３と、リミッタ２０３の出力に接
続されたＰＬＬ回路２０４とを含む。

【００２３】次に、図６に示したデジタル変調信号再生
回路４００の動作について説明する。検波器１０および
１１は、次の式（１）により表わされるＭＳＫ変調信号
ＭＳをそれぞれ受ける。

【００２４】 Ｙ（ｔ）＝ｃｏｓ｛ωｃｔ＋ｇπｔ／（２Ｔ）｝ …（１） ここで、ωｃは搬送波の角周波数、ｇは変調データ信号
（＝±１）である。

【００２５】乗算器１０は、変調信号ＭＳと電圧制御発
振器１７から出力される発振信号Ｃ（ｔ）とを乗算す
る。信号Ｃ（ｔ）は次の式（２）により表わされる。

【００２６】 Ｃ（ｔ）＝ｃｏｓ（ωｃｔ−θ） …（２） ここで、θは再生回路における位相誤差である。

【００２７】検波器１０の出力信号はローパスフィルタ
１２に与えられ、ローパスフィルタ１２により高周波信
号成分、すなわち搬送波信号成分が除去される。したが
って、次の式（３）により表わされるＩ軸信号Ｉ（ｔ）
がローパスフィルタ１２から出力され、その信号が乗算
器１４に与えられる。

【００２８】 Ｉ（ｔ）＝１／２ｃｏｓ｛ｇπｔ／（２Ｔ）＋θ｝ …（３） 検波器１１は、変調信号ＭＳとπ／２移相器１８によっ
てシフトされた位相の発振信号Ｃ（ｔ）とを乗算する。
検波器１１の出力信号はローパスフィルタ１３に与えら
れ、ローパスフィルタ１３により搬送波信号成分が除去
される。したがって、Ｑ軸信号Ｑ（ｔ）がローパスフィ
ルタ１３から出力され、その信号が乗算器１４に与えら
れる。信号Ｑ（ｔ）は次の式（４）により表わされる。

【００２９】 Ｑ（ｔ）＝１／２ｓｉｎ｛ｇπｔ／（２Ｔ）＋θ｝ …（４） 乗算器１４は、与えられた信号Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）
の乗算を行ない、次の式（５）により表わされる出力信
号Ｒ（ｔ）を出力する。

【００３０】 Ｒ（ｔ）＝１／８ｓｉｎ｛ｇπｔ／Ｔ＋２θ｝ …（５） 乗算器１４の出力信号Ｒ（ｔ）はクロック再生回路２０
０に与えられる。２乗回路２０１は、与えられた信号Ｒ
（ｔ）の２乗処理を行ない、次の式（６）により表わさ
れる出力信号Ｓ（ｔ）を出力する。

【００３１】 Ｓ（ｔ）＝ｃｏｓ（２ｇπｔ／Ｔ＋４θ｝ …（６） 出力信号Ｓ（ｔ）は帯域通過フィルタ２０２に与えられ
る。帯域通過フィルタ２０２は、ＭＳＫ変調信号を生成
するために使われているクロック信号の周波数（以下
「クロック周波数」という）を中心周波数とする帯域通
過特性を有している。すなわち、ここにいうクロック周
波数は、前述の式（１）におけるクロック周期Ｔの逆数
に相当する。したがって、帯域通過フィルタ２０２は、
１／Ｔを中心周波数とする帯域通過特性を有している。
帯域通過フィルタ２０２の出力信号を検波回路３により
検波することにより、Ｃ／Ｎ比検出を行なうことができ
る。

【００３２】クロック再生回路２００では、帯域通過フ
ィルタ２０２の出力信号がリミッタ２０３に与えられ
る。リミッタ２０３から出力される一定振幅を有する出
力信号は、ＰＬＬ回路２０４に基準信号として与えられ
る。その結果、ＰＬＬ回路２０４から、送信側において
変調に用いられたクロック周期Ｔと同期した再生クロッ
ク信号が出力される。

【００３３】再生クロック信号は、１／２分周器２０５
により分周された後、π／２移相器２０６に与えられ
る。π／２移相器２０６によってシフトされた信号は、
乗算器１５に与えられる。乗算器１５は、与えられた信
号と信号Ｒ（ｔ）の乗算を行ない、乗算された信号をル
ープフィルタ１６に与える。ループフィルタ１６の出力
信号は、電圧制御発振器１７の制御電圧として電圧制御
発振器１７に与えられる。これにより、電圧制御発振器
１７は、送信側における変調に用いられている搬送波と
同期した再生搬送波信号Ｃ（ｔ）を出力する。

【００３４】図６に示した実施例では、クロック信号成
分（シフト信号成分）を抽出するのにクロック再生回路
２００内の２乗回路２０１が用いられていた。クロック
信号成分は２乗回路の出力信号Ｓ（ｔ）だけでなく、図
６に示した他の信号Ｒ（ｔ），Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）
にも含まれている。したがって、図７に示した実施例で
は、これらの信号のいずれかを用いてＣＮ比の検出が行
なわれる。

【００３５】図７は、この発明のさらに別の実施例を示
すデジタル変調信号再生回路の回路ブロック図である。
図７を参照して、このデジタル変調信号再生回路５００
は、図６に示した回路４００と比較すると、乗算器１４
の出力信号Ｒ（ｔ）を受けるように接続された帯域通過
フィルタ２′と、検波回路３とをさらに含む。信号Ｒ
（ｔ）は前述の式（５）により示されており、したがっ
てこの信号Ｒ（ｔ）に含まれるクロック信号成分を抽出
するため、帯域通過フィルタ２′の中心周波数は１／２
Ｔ（すなわち帯域通過フィルタ２０２の１／２の周波
数）に設定されている。帯域通過フィルタ２′の出力信
号を検波回路３により検波することにより、図６に示し
た実施例と同様にＣＮ比検出を行なうことができる。

【００３６】さらには、信号Ｒ（ｔ）に代えて、ローパ
スフィルタ１２または１３から出力される信号Ｉ（ｔ）
またはＱ（ｔ）をＣＮ比を検出するために用いることも
できる。そのような実施例では、帯域通過フィルタ２′
の中心周波数は、１／４Ｔ（すなわち帯域通過フィルタ
２０２の１／４の周波数）に設定される。このような実
施例においても、帯域通過フィルタ２′の出力信号を検
波回路３により検波することにより、受信信号のＣＮ比
を検出することができる。

【００３７】このように、クロック成分抽出回路に帯域
通過フィルタが接続され、変調においてデータを規定す
るために用いられたクロック信号成分、すなわちシフト
信号成分のみについて検波を行なうことにより、受信信
号のＣＮ比が検出される。検波回路の出力信号レベル
は、受信信号のＣＮ比に対応しており、受信信号のレベ
ルは低くても正確なＣＮ比を検出することができる。こ
れに加えて、図４および図６に示した実施例では、クロ
ック再生回路内の回路をＣＮ比検出のために共用できる
ので、追加の回路は検波回路だけとなり、したがって僅
かの回路の追加だけでＣＮ比検出回路が得られる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、抽出
手段によって抽出されたシフト信号成分を受ける帯域通
過フィルタ手段を設け、帯域通過フィルタ手段から出力
される出力信号を検波する検波手段によってＣＮ比検出
回路が構成されるので、受信されたデジタル変調信号レ
ベルが低くても、正確なＣＮ比を検出することのできる
ＣＮ比検出回路が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すＣＮ比検出回路の回
路ブロック図である。

【図２】図１に示した帯域通過フィルタの出力正弦波信
号の波形図である。

【図３】受信信号のＣＮ比と図１に示した検波回路の出
力電圧との間の関係を示すグラフである。

【図４】この発明の別の実施例を示すＣＮ比検出回路の
回路ブロック図である。

【図５】クロック成分抽出回路の一例を示す回路ブロッ
ク図である。

【図６】この発明のさらに別の実施例を示すデジタル変
調信号再生回路の回路ブロック図である。

【図７】この発明のさらに別の実施例を示すデジタル変
調信号再生回路の回路ブロック図である。

【図８】従来の復調器内に設けられるＡＧＣ回路の回路
ブロック図である。

【図９】図８に示した可変増幅器の入力信号レベルと制
御電圧レベルとの間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ クロック成分抽出回路 ２ 帯域通過フィルタ ３ 検波回路 ４ 復調器 ＭＳ デジタル変調信号（ＭＳＫ変調信号） Ｓｃｎ ＣＮ比信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信されたデジタル変調信号のＣＮ比を
   検出するＣＮ比検出回路であって、 前記デジタル変調信号は、データを規定するために予め
   定められたクロック周期ごとにシフトされる周波数また
   は位相を有するシフト信号成分を含んでおり、 前記デジタル変調信号に含まれる前記シフト信号成分を
   抽出する抽出手段と、 前記予め定められたクロック周期に応じて決定される中
   心周波数を有し、かつ前記抽出手段によって抽出された
   前記シフト信号成分を受けるように接続された帯域通過
   フィルタ手段と、 前記帯域通過フィルタ手段から出力される出力信号を検
   波し、ＣＮ比信号を出力する検波手段とを含む、ＣＮ比
   検出回路。