(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ値（Ｎは２以上の整数）位相変調された受信信号を復調する復調器であって、
前記受信信号に係る搬送波と同一の周波数を有し、かつ前記Ｎ値のそれぞれに対応したＮ個の位相シフトクロックを、所定のシリアル化クロック信号を用い１データシンボル期間内においてシリアル化し、そのシリアル化された信号を基準信号として出力する基準信号生成器と、
前記受信信号と前記基準信号とを比較する比較器と、
前記１データシンボル期間内における前記比較器の比較結果に基づいて、前記受信信号の位相差と最も近接している前記基準信号の位相に対応する値のディジタルベースバンドデータを出力するデコーダと、
を備えることを特徴とする復調器。
【請求項２】
前記比較器は、前記受信信号と前記基準信号とを比較する際に、両者の位相差をＤＣ値に変換し、ＤＣ値をディジタル値として出力することを特徴とする請求項１記載の復調器。
【請求項３】
前記基準信号生成器は、前記１データシンボル期間内でＮ値の全てに対応して位相変調した信号を、シリアル化クロック信号が規定するタイミングに対応して切り替えて前記基準信号として出力するセレクタを備えることを特徴とする請求項１記載の復調器。
【請求項４】
Ｎ値（Ｎは２以上の整数）位相変調された受信信号を復調する方法であって、
前記受信信号に係る搬送波と同一の周波数を有し、かつ前記Ｎ値のそれぞれに対応したＮ個の位相シフトクロックを、所定のシリアル化クロック信号を用い１データシンボル期間内においてシリアル化し、そのシリアル化された信号を基準信号として出力するステップと、
前記受信信号と前記基準信号とを比較するステップと、
前記１データシンボル期間内における前記比較結果に基づいて、前記受信信号の位相差と最も近接している前記基準信号の位相に対応する値のディジタルベースバンドデータを出力するステップと、
を含むことを特徴とする復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２００８−２３２２８１号（２００８年９月１０日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。【０００２】
本発明は、復調器および復調方法に関し、特に多値位相変調信号を復調する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディジタルデータによって搬送波を変調する方式として、搬送波の振幅をディジタルデータ値に対応して制御するＡＳＫ（振幅変調）、周波数を制御するＦＳＫ（周波数変調）、位相を制御するＰＳＫ（位相変調）の３種に大別される。ＰＳＫは、受信した信号のＳＮＲ（信号対雑音電力比）が同一である場合、最も良好なビット誤り率を達成することができる。ところで、ＰＳＫの復調に際しては、ＡＳＫ、ＦＳＫの場合と異なり位相シフトされた搬送波信号と受信信号の比較が不可避である。ＰＳＫとして、例えば、４値位相変調（ＱＰＳＫ）信号の場合、特許文献１に記載されるディジタル無線受信装置に示されるように、生成された再生搬送波、９０度位相遅延された再生搬送波、１８０度位相遅延された再生搬送波、２７０度位相遅延された再生搬送波の４相の基準信号は、受信したＱＰＳＫ信号と時刻ｔ、ｔ＋１／ｆｓ（ｆｓはサンプリングクロックの周波数）のそれぞれにおいて同時に比較される。【０００４】
なお、関連する技術として、非特許文献１において位相検知器およびチャージポンプの構成が記載されている。
【特許文献１】国際公開第２００６／０４６６３２号パンフレット
【非特許文献１】Ｂｅｈｚａｄ  Ｒｅｚａｖｉ、“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ａｎａｌｏｇ  ＣＭＯＳ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ”、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、２００１、ｐ．５５４〜ｐ．５５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
なお、上記特許文献及び非特許文献の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。【０００６】
特許文献１を参照して説明した従来の復調器には、それぞれ位相シフトされたＮ本（Ｎは２以上の整数）の基準信号が必要であって、これらＮ本の基準信号と受信した信号とを同時に比較するために、Ｎ個の比較回路が必要となる。したがって、多値度が高くなるにつれて比較回路の数が増加し、回路および消費電力が増大してしまうこととなる。【０００７】
したがって、本発明の目的は、位相変調の多値度が高くなっても、低消費電力・省面積の復調器および復調方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つのアスペクト（側面）に係る復調器は、Ｎ値（Ｎは２以上の整数）位相変調された受信信号を復調する復調器であって、前記受信信号に係る搬送波と同一の周波数を有し、かつ前記Ｎ値のそれぞれに対応したＮ個の位相シフトクロックを、所定のシリアル化クロック信号を用い１データシンボル期間内においてシリアル化し、そのシリアル化された信号を基準信号として出力する基準信号生成器と、受信信号と基準信号とを比較する比較器と、前記１データシンボル期間内における比較器の比較結果に基づいて、前記受信信号の位相差と最も近接している前記基準信号の位相に対応する値のディジタルベースバンドデータを出力するデコーダと、を備える。
【０００９】
本発明の他のアスペクト（側面）に係る復調方法は、Ｎ値（Ｎは２以上の整数）位相変調された受信信号を復調する方法であって、前記受信信号に係る搬送波と同一の周波数を有し、かつ前記Ｎ値のそれぞれに対応したＮ個の位相シフトクロックを、所定のシリアル化クロック信号を用い１データシンボル期間内においてシリアル化し、そのシリアル化された信号を基準信号として出力するステップと、受信信号と基準信号とを比較するステップと、前記１データシンボル期間内における比較結果に基づいて、前記受信信号の位相差と最も近接している前記基準信号の位相に対応する値のディジタルベースバンドデータを出力するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、位相変調の多値度が高くなっても、低消費電力、省面積の回路で復調することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る復調器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る復調器の動作を表すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例に係る復調器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１２】
１１  基準信号生成器
１２  比較器
１３、１３ａ  デコーダ
１４  セレクタ
１５  位相検知器・チャージポンプ・ＡＤ変換器
２１  ０度シフトクロック信号
２２  １８０度シフトクロック信号
２３  シリアル化クロック信号
２４  基準信号
２５  受信信号
２６  比較クロック信号
２７、２７ａ  比較結果信号
２８  復調信号
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る復調器は、Ｎ値（Ｎは２以上の整数）位相変調された受信信号（図１の２５）を復調する復調器であって、受信信号に係る搬送波と同一の周波数を有すると共に１データシンボル期間内においてＮ値の全てに対応して順次位相変調した基準信号（図１の２４）を生成する基準信号生成器（図１の１１）と、受信信号と基準信号とを比較する比較器（図１の１２）と、比較器の比較結果に基づいて受信信号を復調するデコーダ（図１の１３）と、を備える。【００１４】
本発明の復調器において、比較器は、１データシンボル期間内においてＮ個の位相のそれぞれに対し受信信号と基準信号との位相差を求め、デコーダは、位相差が最も小さい位相変調に対応する値をデコードするようにしてもよい。【００１５】
本発明の復調器において、比較器は、受信信号と基準信号とを比較する際に、両者の位相差をＤＣ値に変換し、ＤＣ値をディジタル値として出力するようにしてもよい。【００１６】
本発明の復調器において、基準信号生成器は、１データシンボル期間内でＮ値の全てに対応して位相変調した信号を、シリアル化クロック信号が規定するタイミングに対応して切り替えて基準信号として出力するセレクタ（図１の１４）を備えるようにしてもよい。【００１７】
本発明の他の実施形態に係る復調器は、Ｎ個の位相ｐ１、ｐ２、・・・ｐＮで変調された電気信号が入力される装置であって、入力された信号に対して、当該通信に用いられる搬送波と同一位相を有する搬送波を再生し、データシンボル期間内においてｐ１、ｐ２、・・・ｐＮの全通りの位相シフトを完了させて、Ｎ値の位相変調信号を生成することを特徴とする位相変調器と、入力された該信号と位相変調器から出力された信号とを比較する機能を有することを特徴とする比較器と、復調器から出力された信号比較結果から、入力された該信号とｐ１、ｐ２、・・・ｐＮの位相差よりＮ個のうち入力された該信号位相と最も近接している位相差がいずれか判断することを特徴とするデコーダと、を含むＮ値位相変調信号の復調機能を備える位相変調信号の復調器である。【００１８】
本発明の復調器において、データシンボル期間内において、ｐ１、ｐ２、・・・ｐＮと、入力された該信号とを比較し、全ての位相差の検出を完了させることが好ましい。【００１９】
本発明の復調器において、入力された該信号と、位相変調器から出力された信号とを比較する動作において、両者の信号の電圧、あるいは電流値の比較がｐ１、ｐ２、・・・ｐＮの全通りにおいて可能である比較器が含まれてもよい。【００２０】
本発明の復調器において、入力された該信号と、位相変調器から出力された信号とを比較する動作において、両者の位相差をＤＣ値に変換して、ディジタル値として出力することが可能である比較器が含まれてもよい。【００２１】
以上のような復調器によれば、従来構成の多値ＰＳＫ復調では達成できない低電力動作性・省面積回路実現を提供することができる。その理由は、従来はＮ値ＰＳＫ復調に際してＮ本の基準信号を同時に参照するためにＮ個の比較回路が必要であった。これに対し、本発明においてはＮ個の基準信号をシリアル化して基準信号とし受信信号との波形比較を行うため、比較回路は１個で済むためである。【００２２】
さらに、同一構成でＢＰＳＫから任意のＮ値ＰＳＫまで復調することが可能である。その理由は、復調に際しての多値度を変更するには、基準信号をＮ：１のセレクタでシリアル化すれば、回路を変更せずとも制御信号で対応可能だからである。【００２３】
以下、実施例に即し、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施例に係る復調器の構成を示すブロック図である。図１において、復調器は、基準信号生成器１１、比較器１２、デコーダ１３を備える。基準信号生成器１１は、位相変調器に相当し、セレクタ１４を含む。セレクタ１４は、シリアル化クロック信号２３のレベルに対応して０度シフトクロック信号２１、１８０度シフトクロック信号２２のいずれかを選択して基準信号２４として比較器１２に出力する。比較器１２は、受信信号２５と基準信号２４とを比較し、比較結果信号２７をデコーダ１３に出力する。デコーダ１３は、比較結果信号２７に基づいてデコード出力である復調信号２８を出力する。【００２５】
このような構成の復調器において、まず初めに、通信において受信した受信信号２５は、位相変調のための基準信号２４との波形比較を行う比較器１２へ入力される。一方で、ＢＰＳＫを復調する際の基準となるのは、０度シフトクロック信号２１と１８０度シフトクロック信号２２である。これら２つのクロック信号は、それぞれ基準信号生成器１１内において生成された後、セレクタ１４においてシリアル化クロック信号２３に従って０度シフトクロック信号２１、１８０度シフトクロック信号２２が切り替えられることでシリアル化され、基準信号２４として受信信号２５と同様に比較器１２へ入力される。【００２６】
比較器１２には、受信信号２５と基準信号２４とを比較するタイミングを規定する比較クロック信号２６も入力される。なお、比較器１２は、１ビット量子化器で構成され、それぞれアナログ値である受信信号２５と基準信号２４との大小関係を、比較クロック信号２６で規定されるタイミングに従って比較し、比較した結果を０、１の２値で表される比較結果信号２７として出力するようにしてもよい。比較結果信号２７は、デコーダ１３に入力されて適宜演算処理を施された上、所望のディジタルベースバンドデータである復調信号２８として出力される。【００２７】
以上のような構成の復調器の特徴として、多値度に関係なく比較器１２は、１つのみであることが挙げられる。なお、従来技術と比較して基準信号生成器１１が追加されている。この場合、同ブロックにおいて送信時はデータシンボルクロックに従って基準信号を切り替えることで、送信側でも変調器として受信側と共用を図ることが可能であり、送受信器として見た場合、回路の追加は実質的に発生しない。【００２８】
次に、復調器の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施例に係る復調器の動作を表すタイミングチャートである。ここでは、０度シフトに対してディジタルベースバンドデータ“１”が、１８０度シフトに対してディジタルベースバンドデータ“０”がそれぞれ対応しているＢＰＳＫを考える。さらに、データシンボル期間Ｔ１において、ベースバンドデータ“０”が変調さている例、つまり受信したＢＰＳＫ信号は、基準となる搬送波位相に対して１８０度反転している場合を考える。【００２９】
別途の送受信同期により、送信器から受信した信号と受信側で持っている信号との間で位相同期が完了次第、基準信号生成器１１において０度シフトクロック信号２１と、それを反転させた１８０度シフトクロック信号２２を生成する。【００３０】
さらに図２に示すように、シリアル化クロック信号２３が規定するタイミングに対応して、データシンボル期間Ｔ１内で０度シフトクロック信号２１と、１８０度シフトクロック信号２２とを切り替え、基準信号２４として出力する。この切り替えの順番は、いずれが先であっても構わないが、ここでは、データシンボル期間Ｔ１の前半で０度シフトクロック信号２１を選択し、データシンボル期間Ｔ１の後半（Ｔ２）で１８０度シフトクロック信号２２を選択して基準信号２４としている。なお、１データシンボル内で両者のクロック割り当て時間が等配分である必要は必ずしもない。【００３１】
次に基準信号２４は、受信した受信信号２５と共に比較器１２へ入力される。比較器１２は、クロック立ち上がり位置などの比較クロック信号２６の規定するタイミング関係に従って、基準信号２４と受信信号２５との間で信号値の大小関係を比較し、比較結果信号２７としてディジタル値を出力する。この比較結果信号２７は、デコーダ１３へ送られ、シリアル化クロック信号２３が基準信号２４として０度シフトクロック信号２１を比較器１２に供給している間、比較結果の間で多数決を取るなどして瞬間的に混入したノイズ等の影響を下げるような演算を行う。ここで演算を行った結果は、次の１８０度シフトクロック信号２２による比較結果が出るまで保持される。また、シリアル化クロック信号２３がセレクタ１４を切り替えて１８０度シフトクロック信号２２を比較器１２に供給している間も、同様に比較結果信号２７に対してデコーダ１３での多数決その他の処理を行う。ここで、１８０度シフトクロック信号２２に対する比較結果が得られた後、０度シフトクロック信号２１が選択されている間に得られた結果と、１８０度シフトクロック信号２２が選択されている間に得られた結果とをデコーダ１３において比較する。データシンボル期間Ｔ１では、受信信号２４に関し、１８０度シフトクロック信号２２と位相が一致するとの判断が得られ次第、デコーダ１３は、ディジタルベースバンドデータ“０”を出力する。【００３２】
次に、本実施例の構成において、ＱＰＳＫ信号を復調する際の動作について説明する。ここでも、別途の送受信同期により、送信器から受信した信号と受信側で持っている信号との間で位相同期が完了次第、基準信号生成器１１においてシリアル化クロック信号２３が規定するタイミング関係に応じて、図１に示す０度シフトクロック信号２１、１８０度シフトクロック信号２２に加え、９０度シフトクロック、２７０度シフトクロックの２相のクロック信号も加えて順次生成し、基準信号２４として出力する。この切り替えの順番も、先に説明したＢＰＳＫ復調の場合と同様に、いずれが先であるかは限定されない。また、データシンボル内で４者のクロック信号の割り当て時間が等配分である必要もない。【００３３】
ここで出力された基準信号２４は、受信信号２５と共に比較器１２に入力され、ＢＰＳＫの場合と同様に比較クロック信号２６に従って０度シフトクロック信号、９０度シフトクロック信号、１８０度シフトクロック信号、２７０度シフトクロック信号のそれぞれの信号と受信信号２５との波形を順次比較し、波形が一致したクロック信号に基づいてディジタルベースバンドデータをデコーダ１３から出力する。【００３４】
以上のように、本実施例の復調器の構成をほとんど変えることなく基準信号生成器１１で生成する基準信号２４をＢＰＳＫからＱＰＳＫに変えるだけで両者いずれの復調回路としても用いることができる。さらに、ＱＰＳＫを超える多値信号、例えば８ＰＳＫについても、シフトクロック信号の数を８個に増やすだけで、本発明の復調器の構成をほとんど変えることなく同様に復調器として動作可能であることは明らかである。【００３５】
本実施例によれば、従来技術と比較して比較器の数を１つに抑えることが可能となる。したがって、回路面積の縮小、消費電力の削減が可能となる。また、本実施例の復調器の構成でＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、またはそれ以上の多値ＰＳＫ信号の復調が可能である。したがって、位相変調に限れば同一フォトマスク、同一ＬＳＩ上で種々の通信方式に対応することが可能である。【００３６】
ただし、本実施例の復調器の場合、１データシンボルの１／Ｎの期間内で各シフトクロック信号に対して比較動作を終える必要がある。したがって、Ｅｂ／Ｎｏ（１ビットあたりのエネルギ）は、従来の１／Ｎとなり、復調誤り率や妨害波耐性は、劣化する傾向にある。このため、近距離または妨害波の少ない通信環境において適している方式である。
【実施例２】
【００３７】
図３は、本発明の第２の実施例に係る復調器の構成を示すブロック図である。図３において、図１と同一の符号は同一物を表し、その説明を省略する。第２の実施例に係る復調器は、図１の比較器１２の代わりに、位相検知器・チャージポンプ・ＡＤ変換器１５を備える。【００３８】
受信信号２５と基準信号２４は、位相検知器・チャージポンプ・ＡＤ変換器１５へ入力される。ここで、位相検知器とチャージポンプにおいて受信信号２５と基準信号２４との間の位相差は、ＤＣ値に変換されてチャージポンプから出力される。この位相検知器・チャージポンプの構成の例は、参考文献１等において参照される。【００３９】
チャージポンプから出力されたＤＣ値は、ＡＤ変換器へ入力され、ＡＤ変換器は、入力されたＤＣ値をディジタル値に変換して後段のデコーダ１３ａへ比較結果信号２７ａとして出力する。デコーダ１３ａにおいて、０度シフトクロック信号２１での比較時と１８０度シフトクロック信号２２での比較時とで、比較結果信号２７ａが小さいほうが受信信号２５と基準信号２４との位相差が小さいことを意味し、「波形が一致した」と判断する。そして、一致と判断した方のクロック信号に対応するデータをディジタルベースバンドデータとして復調して出力する。【００４０】
なお、基準信号生成器１１において、ＢＰＳＫでなくＱＰＳＫ、さらに多値ＰＳＫ信号を出力して受信信号２５と波形比較を行えば、本実施例の復調器の構成を変えることなく多値ＰＳＫ復調が可能である点は、第一の実施例と同じである。【００４１】
以上説明したように、本実施例の復調器によれば、位相差を位相検知器・チャージポンプにおいて連続的なアナログ値として一旦取り出すため、第一の実施例と異なりＡＤ変換器を要し、ＬＳＩコスト・消費電力の面では不利である。しかしながら、ＡＤ変換器に入力されるのはＤＣ値であり、ＰＳＫ変調信号のように一定の周波数占有帯域幅を有する信号をＡＤ変換する必要はない。このため、ＡＤ変換器に起因する電力消費の増大を抑えることができる。【００４２】
なお、本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図１】
0005510330.tif 000002
【図２】
0005510330.tif 000003
【図３】
0005510330.tif 000004