JPH0723072A

JPH0723072A - 検波方式

Info

Publication number: JPH0723072A
Application number: JP5164410A
Authority: JP
Inventors: Makoto Onishi; 誠大西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【構成】受信搬送波レベルを自動検出し、レベルの大き
いときは同期検波方式、レベルの下がったときは遅延検
波方式に切換える。【効果】受信レベルが大きいときは復調誤りの小さい同
期検波方式、レベルが小さいときは搬送波同期の不要な
遅延検波方式に自動切換えを行い、受信レベルの大小に
依らず安定に動作する検波方式が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検波方式に係り、特に、
ディジタル移動無線で用いられる同期検波と遅延検波の
両者を融合した検波方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線方式では、送信機の変調回路で搬送
波を変調データ信号により変調して送出し、受信機の復
調器で受信した変調搬送波信号から元の変調データ信号
を再生する。復調の方法は大きく分けて、受信機内で搬
送波信号成分を再生して変調搬送波の位相成分情報を用
いる同期検波方式と、搬送波の位相情報を用いず周波数
あるいは振幅情報だけから変調データ信号を再生する非
同期検波方式がある。

【０００３】図１に同期検波方式の従来例を示す。図で
は、いわゆるコスタスループを用いて二相位相偏移変調
（ＢＰＳＫ）の搬送波再生を行う方式を示している。図
１で１，３は周波数混合器、２は９０゜移相器、４は電
圧制御発振器、５，６は低域通過フィルタ、７はループ
フィルタ、８は掛算器である。

【０００４】受信入力信号は周波数混合器１，３によっ
て電圧制御発振器４の再生搬送波信号と、それを９０゜
位相シフトした直交搬送波信号とを掛け合わせ、低域通
過フィルタ５，６に通して高調波成分を取り除き、低域
通過フィルタ６から復調データ信号を出力する。低域通
過フィルタ５，６の出力を掛算器８で掛け合わせると、
変調データ成分が取り除かれた搬送波位相差信号（受信
搬送波信号と再生搬送波信号の位相差）が得られ、この
低周波成分をループフィルタ７により取り出して、電圧
制御発振器４の制御信号とする。

【０００５】以上の構成により搬送波再生と変調波の復
調が同時に行える。同期検波方式は搬送波再生が必要な
ため回路が若干複雑となるが、復調可能な信号レベルが
低くて済む利点がある。

【０００６】図２に代表的な非同期検波方式である遅延
検波回路の従来例を示す。図で２１はデータのクロック
レートに等しい遅延時間を持つ遅延素子、２２は掛算
器、２３は低域通過フィルタである。

【０００７】受信信号は掛算器２２に入力されて遅延素
子２１によって１データレート遅延された受信信号と掛
け合わされ、さらに低域通過フィルタ２３によって搬送
波の二次高調波が除去されて、基底帯域信号成分が取り
出される。この基底帯域信号はデータとそれを１データ
レート遅延した信号の排他論理和を取ったものに等し
い。従って、変調器側で予め差動符号化して置けば、図
２の回路で復調と差動復号化が同時に行える。

【０００８】差動符号化器，復号化器の一例を図３に示
す。図３ａが差動符号器、図３ｂが差動復号器である。
図において３１，３４は排他論理和ゲート、３２，３３
は遅延素子である。データ入力ｘ_nを差動符号器に加え
ると、出力を１データ遅延したｙ_n-1と、ゲート３１に
より排他論理和が取られ出力ｙ_nを得る。図３ｂの差動
復号器にｙ_nを入力すると、遅延素子３３により１デー
タ遅延したｙ_n-1とゲート３４で排他論理和をとられ、
ｘ_n′となる。ｘ_n′は数１に示すようにｘ_nに等しくな
るので、差動符号器と差動復号器を組み合わせると、差
動復号器の出力に差動符号器の入力データと同じ信号が
得られる事が解る。

【０００９】

【数１】

【００１０】図２に示した遅延検波方式により、搬送波
成分除去と差動復号化が同時に行われている。遅延検波
方式の特徴は、図２から解るように、構成が簡単で、搬
送波再生が不要である事であるが、復調に必要な信号レ
ベルが大きく、同じ誤り率を得るためには同期検波方式
と比較して、２倍の信号振幅が必要となる。

【００１１】さらに近年、ディジタル信号処理の進歩と
共に、無線機の信号処理もディジタル化が行われ、図４
に示すような準同期検波方式が用いられている。図にお
いて４１，４３は周波数混合器、４２は９０゜移相器、
４４は発振器、４５，４６は低域通過フィルタ、４７，
４８はＡＤ変換器、４９はクロック再生回路である。

【００１２】ディジタル信号処理では信号周波数が高い
と標本化周波数が高くなり、処理速度の点で不利となる
ため信号を基底帯域に周波数変換してから処理を行う。
そのため、図４に示すように、受信信号を周波数混合器
４１，４３で、発振器４４の局部搬送波信号と、それを
９０゜移相器４２に通して得た直交搬送波信号と掛け合
わせ、低域通過フィルタ４５，４６で高調波信号成分を
除いてから、ＡＤ変換器４７，４８でディジタル化す
る。クロック再生回路４９は同相，直交信号成分からデ
ータのクロック成分を抽出する回路である。ＡＤ変換器
の後段には図１の同期検波回路や、図２の遅延検波回路
を用いて、復調を行わせることが出来る。図１，図２の
回路では回路素子に搬送波周波数帯で動作可能な高速素
子を用いる必要があるが、準同期検波方式の場合は基底
帯域周波数で動作すれば良いので、ディジタル信号処理
でも構成可能となる。

【００１３】以上説明した、同期検波方式の公知例に
は、特開平1−296745 号明細書がある。また遅延検波方
式の例には、特開平2−76348号明細書が、さらに準同期
検波方式に関する公知例には、特開平1−106188号明細
書がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の項で説明し
た同期検波方式には搬送波を復調器側で再生しなければ
ならないため、回路構成が複雑になり、また搬送波信号
電力と雑音電力の比（Ｃ／Ｎ）が小さくなると搬送波再
生回路が動作しなくなり、復調動作が不可能となる欠点
がある。一方、遅延検波方式では搬送波再生が不要であ
るため、Ｃ／Ｎが低くなっても、信頼度（符号誤り率）
は低下するものの何等かの検波出力が得られる。しか
し、遅延検波では回路が高速動作する必要があり、ま
た、Ｃ／Ｎの高い場合にも、同期検波方式と同等の符号
誤り率を確保するには、受信レベルが２倍必要となる。

【００１５】本発明の目的は、同期検波方式と遅延検波
方式の欠点を補い合い、かつ長所を延ばすことの出来る
検波方式を提供する事にある。

【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、本発明は同期検波方式と遅延検波方式の回路を設
け、搬送波同期回路において、入力位相及び出力位相の
変動を観測して、検波方式切り換え信号を生成し、上記
二つの検波方式を切り換える。

【００１７】図５を用いて本発明の原理を説明する。図
５において、５０は搬送波再生制御回路、５１はクロッ
ク再生回路、５２はデータ識別器、５４は遅延フリップ
フロップ、５３は排他論理和ゲートであり、構成要素１
〜６、および８は図１の同期検波方式の対応する要素番
号と同一機能を有する。１〜６，８の構成要素は図１で
説明したコスタスループを構成していて、同期検波方式
における搬送波再生回路を成しているが、搬送波再生制
御回路５０がループフィルタ７に置き変わっている。搬
送波再生制御回路はループフィルタと制御回路から成
り、ループフィルタの入出力信号を監視し、方式切り換
え制御を行う。

【００１８】同期検波方式に切り換えた時はループフィ
ルタの出力を電圧制御発振器４に接続し、搬送波再生動
作を行う。低域通過フィルタ５，６に得られる直交同期
検波出力を、クロック再生回路５１に入力して再生クロ
ック信号ｃｌｋを得、これでデータ識別器５２，遅延フ
リップフロップ５４を動作させる。データ識別器５２は
同相検波出力を識別して論理レベルのデータ信号を再生
する。識別したデータは排他論理和ゲート５３と、遅延
フリップフロップ５４から構成された差動復号器で復号
し出力する。

【００１９】搬送波再生制御回路５０が遅延検波方式に
切り換えた時は、ループフィルタと電圧制御発振器４は
切り離され、制御回路が与える一定電圧で電圧制御発振
器４が制御される。従って、図５の検波回路部分は図４
の準同期検波方式と同等に機能する。搬送波帯の受信信
号は局部搬送波信号が混合され、基底帯域に周波数変換
されている。基底帯域で図２の遅延検波方式を考える
と、遅延素子２１は１クロック遅延のフリップフロップ
５４に、掛算器２２は基底帯域信号をデータ識別器５２
に通した後で考えれば、排他論理和ゲート５３で構成で
きることが分かる。すなわち、図５に示した構成で、同
期検波方式と遅延検波方式を兼ね備えた検波方式が実現
できることが分かる。

【００２０】図５の構成で検波方式の切り換えを自動的
に行うため、搬送波再生制御回路５０が重要な役割を果
たしている。この切り換え制御は、搬送波再生回路を構
成する位相同期回路（ＰＬＬ）の、ループフィルタの入
力信号、あるいは出力信号の変動を観測する事によって
可能である。

【００２１】図６に図５の搬送波再生制御回路５０の制
御フローを示す。ＰＬＬには、同期引き込み動作と、同
期保持動作の二つの動作モードがあり、動作開始時や受
信搬送波レベルの小さくなった時には同期引き込み動
作，受信搬送波レベルの大きいときは同期保持動作を行
う。従って、同期引き込みモードでは遅延検波方式，同
期保持モードでは同期検波方式に切り換え制御する。動
作モードの切り換えは受信搬送波レベルを監視すること
で行える。ＰＬＬでは同期引き込みモードで引き込み完
了，同期保持モードで同期はずれを検出しモードを切り
換える。すなわち、引き込み完了は、出力位相変動を観
測し、変動が一方向でなく、変動幅がある値以下に成っ
たことで、検出することが出来る。また、同期はずれ
は、入力位相変動を観測し、位相変動が一方向にある変
動幅より大きく成ることで、検知する事が出来る。

【００２２】

【作用】本発明の検波方式では受信信号レベルによって
自動的に検波方式を切り換えることにより、受信レベル
が小さくなったときには遅延検波方式，受信レベルが大
きいときは性能の良い同期検波方式で検波することが出
来る。従って移動無線のフェーディングの様に受信レベ
ルが急激に変化する伝送路の通信に最適な検波方式を提
供することが出来る。また準同期検波を用いることで動
作周波数を低減し、回路の簡単化，低消費電力化が出来
る。

【００２３】本発明の方式では遅延検波の場合、搬送波
同期回路は位相同期ループが開放となって電圧制御発振
器は無制御となるが、同期保持時の電圧制御発振器の制
御電圧を保持しておけば、局部搬送波周波数は同期保持
時の周波数と同じになり、遅延検波の時のＡＦＣ（自動
周波数制御）と同等の機能を果たすことが出来る。

【００２４】遅延検波方式を用いるために、送信側でデ
ータを差動符号化しておく必要があるが、ごく簡単な回
路で実現することが出来、ほとんど問題とならない。さ
らには、送信側で差動符号化を行わず、遅延検波方式に
切り換えた時も受信側で差動復号化を用いない事もでき
る。この場合には差動符号化器，復号化器が不要となり
回路を簡単化することが出来る。

【００２５】

【実施例】図７は四相位相変調方式の復調器に本発明を
実施した構成図である。図において７０，７１は位相回
転回路、７２はデータ識別器、７３はＲＯＭ、７４₁，
７４₂，７４₃は遅延素子、７５は加算器、７６は切換ス
イッチ、７７はループフィルタ、７８は位相比較器、７
９は制御回路である。また構成要素番号４１〜４９は図
４の準同期検波方式の構成図の対応する要素と同一の機
能を有する。

【００２６】受信信号は構成要素４１〜４８からなる準
同期検波回路により、基底帯域の同相，直交信号に変換
される。またこれらの信号をクロック再生回路４９に入
力し、後段のディジタル回路に供給する。準同期検波回
路により基底帯域に周波数変換されディジタル化された
同相直交信号は、位相回転回路７０で搬送波周波数残渣
が補正される。すなわち、受信信号の搬送波周波数と局
部発振器４４の周波数との差周波数に相当する分の、搬
送波周波数ずれ及び搬送波位相ずれを回路要素７０以降
の搬送波再生回路で同期する。

【００２７】位相回転された信号は位相回転回路７１，
遅延素子７４₁，７４₂からなる四相位相変調の差動復号
器で復号される。差動復号された信号はデータ識別器７
２により、識別されて復調データｄ_Q，ｄ_Iが得られる。
識別器７２の入力信号と出力識別値は位相比較器７８に
入力され、識別位相と受信信号点位相との位相誤差Δφ
_iが検出される。位相誤差Δφ_iはループフィルタ７７で
雑音成分除去して、位相制御信号Δφとなり切換スイッ
チ７６を経て、加算器７５と遅延素子７４₃からなる電
圧制御発振器に印加し、ＲＯＭ７３によって搬送波周波
数残渣信号のcos成分，sin成分を発生し、位相回転回路
７０に入力する。

【００２８】制御回路７９には位相誤差Δφ_iと位相制
御信号Δφが入力され、搬送波同期回路の動作状況を観
測し、検波方式切換制御を行う。すなわち、同期保持の
状態では切換スイッチ７６をループフィルタ７７側に接
続し、搬送波同期動作を行わせる。同時に位相誤差Δφ
_iの変化を観測し、一方方向に変化すれば同期外れを生
じたと判断し、動作モードを同期引き込みに切換える。
同期引き込みの状態では、切換スイッチ７６を接地側に
切換える。これにより電圧制御発振器は遅延素子７４₃
に蓄積されたデータ値（すなわち同期引き込みに切り換
えられる直前の搬送波周波数残渣信号）で固定制御され
自走する。これにより遅延検波方式のＡＦＣ（自動周波
数制御）と同等の機能が実現出来る事になる。同期引き
込み状態では位相制御信号Δφの変化を観測し、変化の
絶対値がある一定範囲内に収束したら同期引き込みが完
了したと判断して、切換スイッチ７６をループフィルタ
７７側に切換える。こうして検波方式の切換えが搬送波
制御回路により自動的に行え、受信搬送波レベルの変動
により最適な検波方式が選択できる。

【００２９】図７の実施例における位相回転回路７０，
７１の具体的構成例を図８に示す。図で８１〜８４は掛
算器、８５，８６は加算器である。図８は複素信号掛算
器を構成しており、入力信号ｘ_I＋ｊｘ_Qに複素係数ａ_I
＋ｊａ_Qを掛け、出力信号ｙ_I＋ｊｙ_Qを計算する。複素
係数ａ_I＋ｊａ_Qを複素正弦波信号exp(ｊω_n）＝cos(ｊ
ω_n)＋ｊsin(ｊω_n)とすると、位相回転回路として動作
し、入力信号の位相をω_nだけ回転し出力するので、搬
送波再生回路の位相回転器７１として機能する。また四
相位相変調信号の差動復号は位相回転で行われる。この
場合は複素係数ａ_I＋ｊａ_Qを１クロック前の受信データ
とする。

【００３０】本発明は四相位相変調方式の検波方式に適
用した実施例に付いて説明したが、本発明はこの他の変
調方式にも適用できる。また実施例では準同期検波方式
を用いた構成で説明したが、解決手段の項で述べたよう
な準同期検波を用いない方法にも適用できる。さらに、
同期検波に於いても差動復号器を用いているが、変調側
で差動符号化しなければ、これも省略することが出来
る。検波方式の切換制御方法も種々の変形が可能であ
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、受信信号レベルの変動
により最適な検波方式を自動的に選択する検波方式が実
現でき、受信レベルが大きいときは符号誤り率の小さい
同期検波方式を、受信レベルが小さいときは搬送波同期
が不要な遅延検波方式を用いて検波が行えるので、フェ
ーディング等により受信レベルが激しく変動する移動無
線通信方式に最適な検波方式を提供する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】同期検波方式の従来構成例のブロック図。

【図２】非同期検波方式の一例である遅延検波方式のブ
ロック図。

【図３】遅延検波に用いる差動符号器，復号器のブロッ
ク図。

【図４】準同期検波方式の従来構成例の説明図。

【図５】本発明による検波方式の原理の説明図。

【図６】本発明の検波方式の切換制御フローチャート。

【図７】本発明の実施例のブロック図。

【図８】本発明の実施例で用いる位相回転回路の説明
図。

【符号の説明】

４１，４３…周波数混合器、４２…９０゜移相器、４４
…発振器、４５，４６…低域通過フィルタ、４７，４８
…ＡＤ変換器、７０，７１…位相回転回路、７２…デー
タ識別器、７３…ＲＯＭ、７４₂，７４₃…遅延素子、７
６…切換スイッチ、７７…ループフィルタ、７８…位相
比較器、７９…制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同期検波回路と遅延検波回路と検波方式切
換制御回路を有し、受信信号を前記同期検波回路と前記
遅延検波回路に入力し、前記検波方式切換制御回路によ
って受信信号レベルを監視し、前記受信信号レベルが予
め定めた設定値より大きいときには、前記同期検波回路
出力を選択し、前記受信信号レベルが前記予め定めた設
定値より小さいときには、前記遅延検波回路の出力を選
択して、検波出力とすることを特徴とする検波方式。
【請求項２】請求項１に於いて、前記検波方式切換制御
回路を搬送波同期回路を用いて構成し、前記搬送波同期
回路のループフィルタと電圧制御発振器の間に切換スイ
ッチを設け、前記ループフィルタの入力信号と出力信号
の一定周期毎の変化を監視し、前記ループフィルタ入力
信号の変化が正負いずれかの一方向となり、かつ変化値
が予め設定した値より大きくなった場合には、同期外れ
と判断し、前記切換スイッチを開いて前記電圧制御発振
器を自走させると同時に前記遅延検波回路出力を検波出
力とし、前記ループフィルタ出力信号の変化の絶対値が
予め定めた設定値より小さくなった場合には、引込み完
了と判断し、前記切換スイッチを閉じて前記ループフィ
ルタ出力を前記電圧制御発振器へ導くと同時に前記同期
検波回路出力を検波出力として選択するように、前記検
波方式切換制御を行う検波方式。
【請求項３】請求項２に於いて、前記遅延検波方式に切
換制御する直前のループフィルタ出力信号を記憶保持し
て置き、前記記憶保持したループフィルタ出力信号を前
記遅延検波方式選択時の電圧制御発振器の自走時の制御
信号とする検波方式。
【請求項４】請求項１，２または３において、準同期検
波方式を用いて受信信号を基底帯域の信号に変換し、前
記基底帯域信号を前記同期検波回路および前記検波回路
に入力する検波方式。
【請求項５】請求項４において、送信機側の差動符号化
回路と、受信機側の差動復号化回路とを省略し、検波方
式の相違に依らず差動符号化を行わない検波方式。