(57)【要約】ベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタル信号から、前記変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得する搬送波再生回路と、前記位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の正規の量からのずれ量に応じて、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求するリセット回路とを備える復調回路。
2015005197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から、前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得する搬送波再生回路と、
前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の正規の位相偏移量からのずれ量に応じて、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求するリセット回路と、
を備えることを特徴とする復調回路。
【請求項２】
前記受信信号から、前記ベースバンド信号の互いに直交する２つの成分であるＩ信号、Ｑ信号を復調する直交復調器と、
前記Ｉ信号および前記Ｑ信号をサンプリングして、それぞれ前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の復調回路。
【請求項３】
逐次出力される前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号を、所定のデータ量ごとに区切るフレームと同期させることで、当該フレームごとに設けられる前記固定変調期間を特定する固定変調期間特定信号を出力するフレーム同期回路と、
前記フレーム同期回路が出力する前記固定変調期間特定信号に基づいて、前記固定変調期間において、前記位相偏移量の、前記正規の位相偏移量からのずれ量を検出する誤差検出回路と、
を更に備え、
前記リセット回路は、
前記ずれ量が所定のずれ量閾値以上となった場合に、前記搬送波再生回路の動作を再起動させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の復調回路。
【請求項４】
前記フレーム同期回路は、前記固定変調期間として、予め定められた所定の信号パターンからなる情報であって、前記フレームごとに出力されるフレーム同期判定情報が出力される期間を特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の復調回路。
【請求項５】
前記フレーム同期回路は、前記フレーム同期判定情報が出力される期間において読み取った情報が、予め定められた前記信号パターンからなる前記フレーム同期判定情報と一致しない場合に、所定の非同期検出信号を出力し、
前記リセット回路は、前記非同期検出信号を受信した場合に、前記搬送波再生回路の動作を再起動させる
ことを特徴とする請求項４に記載の復調回路。
【請求項６】
前記フレーム同期回路は、前記固定変調期間として、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、当該固定変調期間以外の期間における変調方式よりも雑音耐性が高い変調方式で直交変調されている期間を特定する
ことを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の復調回路。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の復調回路と、
前記受信信号を外部から受信する受信部と、
を備えることを特徴とする受信器。
【請求項８】
搬送波再生回路が、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得し、
リセット回路が、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の、正規の位相偏移量からのずれ量に応じて、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求する
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】
本発明は、無線通信システムに用いられる復調回路、当該復調回路を備える受信器、及び復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の直交変調方式を用いたデジタル無線通信システムでは、受信器において、その直交変調された受信信号を復調する処理が行われる。
この際、当該受信器に備えられた復調回路は、その受信信号と搬送波信号とを同期させることによって、変調の基礎となる位相偏移量を示す情報の抽出（「引き込み」）を行う。
また、この復調回路において、受信信号と搬送波信号とを、本来の位相量から常に一定の位相量だけずれた状態で同期し続ける誤引き込み状態に陥る場合があることが知られている。復調回路は、このような誤引き込み状態に陥ると、誤った位相偏移量を取得してしまうため、正しい信号に復調できなくなる恐れがある。【０００３】
この問題に対し、上記復調処理において受信信号と正しい同期が成され、意図する通りに「引き込み」が行われているか否かを判定する機能を備えている復調回路がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の復調回路は、Ｉ−Ｑ座標（直交するｃｏｓ軸（Ｉ：Ｉｎｐｈａｓｅ）とｓｉｎ軸（Ｑ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）による座標）上において、Ｉ信号及びＱ信号により特定される位相偏移量（シンボル）が正常引き込み時において存在する領域（Ａ領域）と、誤引き込み時において存在する領域（Ｂ領域）と、を予め設定している。そして、受信するＩ信号、Ｑ信号により特定されるシンボルの位置が当該Ａ領域及びＢ領域に属する頻度の比率に応じて、誤引き込み状態となっているか否かを判定する。
特許文献１に記載の復調回路は、このようにして、誤引き込み状態に陥っているか否かを精度よく判別し、誤引き込み状態に陥っている場合には、現引き込み処理をリセットして、再度の引き込み処理を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２９９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の復調回路は、多値変調方式（例えば、１６ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、１０２４ＱＡＭ等）に適用する場合、多値の数（１シンボル当たりに割り当てられるビット数）に応じた分の領域を設定する必要が生じ、回路が複雑化するという問題があった。【０００６】
そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる復調回路、受信器、及び復調方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から、前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得する搬送波再生回路と、
前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の正規の位相偏移量からのずれ量に応じて、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求するリセット回路と、
を備えることを特徴とする復調回路を提供する。【０００８】
また本発明は、搬送波再生回路が、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得し、
リセット回路が、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の、正規の位相偏移量からのずれ量に応じて、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求する
ことを特徴とする復調方法も提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡素な回路構成であって、種々の変調方式に対応可能で、かつ、誤引き込み状態から回復できる復調回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る復調回路の最小構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る復調回路の具体的な機能構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るフレーム同期回路の機能を説明する図である。
【図４】第１の実施形態に係る誤差検出回路の機能を説明する第１図である。
【図５】第１の実施形態に係る誤差検出回路の機能を説明する第２図である。
【図６】第１の実施形態に係る復調回路の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、第１の実施形態に係る復調回路を、図面を参照して説明する。
図1は、第１の実施形態に係る復調回路の最小構成を示す図である。この図において、符号１は復調回路である。
図１に示すように、復調回路１は搬送波再生回路１３を備え、この搬送波再生回路１３は、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生する。搬送波再生回路１３は更に、この搬送波信号に基づいて、上記デジタルＩ信号、デジタルＱ信号から、上記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量（Ｉ−Ｑ座標上におけるシンボルの位置）を特定するためのＩ位相信号（Ｉｃｈ２）、Ｑ位相信号（Ｑｃｈ２）を取得する。
さらに、復調回路１は、上記位相偏移量の、正規の位相偏移量からのずれ量に応じて、搬送波再生回路１３の動作を再起動させる処理を行うリセット回路１７を備えている。このずれ量は、上記Ｉ位相信号、Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式（例えばＱＰＳＫ）で直交変調される固定変調期間Ｔｑにおいて検出される。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る復調回路の具体的な機能構成を示す図である。
以下、第１の実施形態に係る復調回路１の具体的な機能構成について説明する。
図２に示すように、本実施形態に係る復調回路１は、上述した搬送波再生回路１３、リセット回路１７に加え、直交復調器１０、ローカル発振器１１、Ａ／Ｄ変換器１２、等化器１４、フレーム同期回路１５、誤差検出回路１６を備えている。
このような構成からなる本実施形態に係る復調回路１は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の直交変調方式を用いたデジタル無線通信システムに用いられる。
【００１３】
また、本実施形態に係る復調回路１は、受信信号としてＡＭＲ（Adaptive Modulation Radio）機能に準拠した無線信号を受信する。ＡＭＲ機能とは、無線通信回線網の状況に合わせて変調方式を最適に制御する機能である。このようにすることで、天候などの環境変化がある場合にも安定した高品質と、平常時の大容量信号伝送とを両立することができる。
このＡＭＲ準拠の無線信号は、上記機能を実現するために、所定のデータ量ごとに区切られたフレームにより構成される。受信信号の当該フレームの構成については後述する。
【００１４】
以下、各機能構成について簡単に説明する。
直交復調器１０は、アンテナ等を含む受信部（受信モジュール）を介して、外部から所定の受信信号を受信する。この受信信号は、送信元において、所定のベースバンド信号（伝送の対象とする信号）に基づいて直交変調された高周波信号である。
直交復調器１０は、当該受信信号に対してローカル発振器１１からの局部発信信号ｆｃに基づいて周波数変換を行い、中間周波数信号ＩＦ＿ＩＮを取得する。そして、その中間周波数信号ＩＦ＿ＩＮから、上記ベースバンド信号の互いに直交する２つの成分であるＩ信号Ｉｃｈ０、Ｑ信号Ｑｃｈ０を復調して出力する。
ここで、Ｉ信号Ｉｃｈ０及びＱ信号Ｑｃｈ０は、それぞれ中間周波数信号ＩＦ＿ＩＮの同相（In-phase）成分及び直交位相（Quadratuire）成分を示している。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１２は、当該Ｉ信号Ｉｃｈ０、Ｑ信号Ｑｃｈ０をサンプリングして、それぞれデジタルＩ信号Ｉｃｈ１、デジタルＱ信号Ｑｃｈ１に変換する。
【００１６】
搬送波再生回路１３は、内部にデジタルＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を備え、これを用いて受信信号の搬送波と同じ周波数の搬送波信号を再生することで、デジタルＩ信号Ｉｃｈ１、デジタルＱ信号Ｑｃｈ１と当該搬送波信号とを同期させる。そして、搬送波再生回路１３は、デジタルＩ信号、デジタルＱ信号から、上記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量（Ｉ−Ｑ座標上におけるシンボルの位置）を特定するためのＩ位相信号Ｉｃｈ２、Ｑ位相信号Ｑｃｈ２を取得する（以下、この処理を「引き込み処理」ともいう）。
例えば、Ｉ位相信号Ｉｃｈ２の値がＤｉ、Ｑ位相信号Ｑｃｈ２の値がＤｑであった場合、そのタイミングにおいて、位相偏移量すなわちＩ−Ｑ座標上におけるシンボルの位置は（Ｄｉ，Ｄｑ）となる。復調回路１は、このシンボル（Ｄｉ，Ｄｑ）がＩ−Ｑ座標上のいずれの領域に属しているかを特定し、その領域ごとに関連づけられた情報（「０」、「１」の組み合わせ）を出力することでベースバンド信号を復元（復調）する。
なお本実施形態においては、実際にシンボルの位置を特定する信号は、後述する等化器１４による等化処理が成された等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３となる。
【００１７】
等化器１４は、マルチパス（同一の電波を、異なる伝搬経路から複数受信する障害）による受信レベルの変動（フェージング）等の誤差要因を排除する機能部である。等化器１４は、Ｉ位相信号Ｉｃｈ２、Ｑ位相信号Ｑｃｈ２について、受信レベルが等化された等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３を出力する。
【００１８】
フレーム同期回路１５は、等化器１４から逐次出力される等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３を、所定のデータ量ごとに区切る（ＡＭＲ機能による）各フレームと同期させる処理を行う。そして、フレーム同期回路１５は、当該フレームごとに設けられた固定変調期間Ｔｑを特定する固定変調期間特定信号Ｓｔｑを出力する。
フレーム同期回路１５が、上記ＡＭＲ機能に基づいて構成されるフレームと当該位相信号とを同期させる処理、並びに、固定変調期間Ｔｑを特定する処理については後述する。
【００１９】
誤差検出回路１６は、フレーム同期回路１５が出力する固定変調期間特定信号Ｓｔｑに基づいて、固定変調期間Ｔｑ中において、等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３が特定する位相偏移量（Ｄｉ，Ｄｑ）の、正規の位相偏移量（Ｄｉ＿ｒｅｆ，Ｄｑ＿ｒｅｆ）からのずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出し、この情報を誤差検出信号Ｓｄに重畳して出力する。
【００２０】
リセット回路１７は、誤差検出回路１６から入力する誤差検出信号Ｓｄに基づいてずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を取得する。そして、リセット回路１７は、ずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の絶対値が所定のずれ量閾値ΔＤｔｈ以上となった場合に、搬送波再生回路１３の動作の再起動を要求する処理を行う。
具体的には、リセット回路１７は、例えば、誤差検出回路１６から入力するずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）からその絶対値（ΔＤｉ２＋ΔＤｑ２）１／２を算出するとともに、その算出結果が、予め記憶するずれ用閾値ΔＤｔｈ以上となった場合に、搬送波再生回路１３及び等化器１４にリセット信号Ｓｒを出力する処理を行う。
リセット信号Ｓｒは、所定のパルス信号である。当該リセット信号Ｓｒを入力した搬送波再生回路１３及び等化器１４は、現在実行中の引き込み処理を停止して再起動し、新たな引き込み処理を開始する。
【００２１】
図３は、第１の実施形態に係るフレーム同期回路１５の機能を説明する図である。
図３の（ａ）部には、受信信号（等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３）の、ＡＭＲ機能に基づくフレーム構成を模式的に図示している。
図３の（ａ）部に示すように、受信信号は、所定のデータ量ごとにフレームＦとして区切られている。ＡＭＲ機能を有するデジタル無線通信システムにおいて、その送信器及び受信器は、無線通信回線網の状況に合わせて、このフレームＦごとに変調方式（ＱＰＳＫ，６４ＱＡＭ，１０２４ＱＡＭ等）を適宜変更しながら通信を行うことができる。
【００２２】
更に、図３の（ａ）部に示すように、各フレームＦの先頭には、予め取決めされた種々の情報が重畳されるオーバーヘッド期間（ＯＨ期間Ｔｏ）が付加される。ＯＨ期間Ｔｏには、受信器（ここではフレーム同期回路１５）が、各フレームＦの開始タイミングを検出するための予め定められた特定の信号パターン（ビットパターン）であるフレーム開始信号や、フレームＦごとの変調方式を特定するための変調方式特定情報が重畳されている。
【００２３】
また、ＯＨ期間Ｔｏには、予め定められた所定のビットパターンからなるフレーム同期判定情報が重畳される期間（固定変調期間Ｔｑ）が設けられている（図３の（ａ）部）。このフレーム同期判定情報は、ＯＨ期間Ｔｏのうち、予め定められた区間に重畳される。
フレーム同期回路１５は、このフレーム同期判定情報のビットパターンを読み取って、当該ビットパターンが、予め別途記憶されているビットパターンと一致するか否かを検出することで、各フレームＦとの同期が確立されているか否かを判定する。
【００２４】
なお、上述したＡＭＲ機能を実現するにあたり、無線信号の送信器は、あるフレームＦにおいて変調方式を変更した途端に通信不能となる事態を避けるために、このフレーム同期判定情報を、雑音耐性が高い特定の変調方式（すなわち１シンボル当たりに割り当てられるビット数が少ない変調方式）で変調するように取り決められている。
このようにすることで、あるフレームＦにおいて、その前のフレームＦから変調方式が変更された際に、受信器側において、当該変更された変調方式で受信信号を読み取れなくなったとしても、少なくとも（雑音耐性が高い）フレーム同期判定情報のみは読み取ることができるため、引き続き無線通信の確立（フレームＦとの同期）を維持することができる。
本実施形態においては、フレーム同期判定情報は、例えば、雑音耐性が高い特定の変調方式として１シンボル当たりの割り当てビット数が２である“ＱＰＳＫ”で変調されるものと取り決められているものとする。
【００２５】
ここで、本実施形態に係るフレーム同期回路１５は、フレームＦと同期を取れているか否かを、ＱＰＳＫで変調されたフレーム同期判定情報を読み取ることで判定するとともに、当該ＱＰＳＫで変調されたフレーム同期判定情報が重畳されている期間（固定変調期間Ｔｑ）を特定するための固定変調期間特定信号Ｓｔｑを出力する（図３の（ｂ）部）。
フレーム同期判定情報は、上述したように、ＯＨ期間のうち予め定められた期間に重畳されるので、フレーム同期回路１５は、フレームＦとの同期を確立することで、各フレームＦにおいてフレーム同期判定情報が重畳されるタイミングを識別することができる。
このようにして、本実施形態に係るフレーム同期回路１５は、フレーム同期判定情報が重畳される期間（すなわちＱＰＳＫで変調される期間）である固定変調期間Ｔｑを特定する固定変調期間特定信号Ｓｔｑ（図３の（ｂ）部）を誤差検出回路１６に出力する。
また、図３の（ｂ）部に示すように、フレーム同期回路１５は、例えば、固定変調期間Ｔｑに一致する期間で“Ｈｉｇｈ”となる周期パルス信号である固定変調期間特定信号Ｓｔｑを出力する。
誤差検出回路１６は、固定変調期間特定信号Ｓｔｑ（図３の（ｂ）部）を受信することで、固定変調期間Ｔｑを特定することができる。
【００２６】
図４、図５は、第１の実施形態に係る誤差検出回路１６の機能を説明する第１図、および、第２図である。
本実施形態に係る誤差検出回路１６は、固定変調期間特定信号Ｓｔｑに基づいて、受信する等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３のうち、フレーム同期判定情報が重畳される期間、すなわち、ＱＰＳＫで変調される固定変調期間Ｔｑを特定する。そして、誤差検出回路１６は、その固定変調期間Ｔｑにおいて受信する等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３から特定される位相偏移量（Ｄｉ，Ｄｑ）の、正規の位相偏移量（Ｄｉ＿ｒｅｆ，Ｄｑ＿ｒｅｆ）からのずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出する。
【００２７】
ここで、上述したとおり、固定変調期間Ｔｑでは、常にＱＰＳＫで直交変調された情報が入力される。したがって、仮に搬送波再生回路１３で正しい引き込み処理が行われているならば、誤差検出回路１６が当該固定変調期間Ｔｑにおいて受信する等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３及び等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３から特定される位相偏移量は、ＱＰＳＫの正規の位相偏移量を示すシンボル（図４の白丸で示す点）の何れかに合致するはずである。
なお、誤差検出回路１６は、ＱＰＳＫの正規の位相偏移量（Ｄｉ＿ｒｅｆ，Ｄｑ＿ｒｅｆ）（図４の白丸で示す部分）を予め記憶している。
【００２８】
ところで、搬送波再生回路１３は、その動作の特性上、自己が再生する搬送波信号と、受信するデジタルＩ信号Ｉｃｈ１及びデジタルＱ信号Ｑｃｈ１との同期が、本来の位相から一定の位相だけずれた状態で安定してしまう場合がある（誤引き込み状態）。その結果、等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３及び等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３から特定される位相偏移量が、本来読み取られるべき正規の位相偏移量からその一定の位相分だけずれた位相偏移量として読み取られる。このような誤引き込み状態で読み取られる位相偏移量は、例えば、図４の黒丸で示す点のように、正規の位相偏移量で示される点から常に一定の位相だけずれた点として読み取られる。
ここで、復調回路１は、ＱＰＳＫで変調された信号を復調する場合において、例えば、各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）から特定された位相偏移量が第一象限に属する場合には２ビットの情報“００”を割り当てる。同様に、復調回路１は、第二象限に属する場合には“０１”を、第三象限に属する場合には“１０”を、そして、第四象限に属する場合には“１１”をそれぞれ割り当てることでベースバンド信号を復元する。したがって、ＱＰＳＫで変調される信号は、黒丸で示される位相偏移量と、白丸で示される正規の位相偏移量とが同一の象限に属している限り、正しく復調される。
しかしながら、ＡＭＲ機能を有する無線通信を行う場合、その送信器及び受信器は、無線通信回線網の状況に合わせて、このフレームＦ単位で変調方式を適宜６４ＱＡＭや１０２４ＱＡＭ等、ＱＰＳＫよりも雑音耐性が低い変調方式に適宜変更しながら通信を行う。
したがって、図４に示すように、一定の位相だけずれた誤引き込み状態が持続されれば、復調回路１は、ＱＰＳＫで変調された信号を正しく復調できたとしても、それ以外の期間において単位シンボル当たりの割り当てビット数が高い（雑音耐性が低い）変調方式で変調された信号については、正しく復調することができなくなるおそれがある。
【００２９】
図５は、図４の一部（Ｉ−Ｑ座標の第３象限）を拡大して図示したものである。
本実施形態に係る誤差検出回路１６は、フレーム同期回路１５から受信する固定変調期間特定信号ＳｔｑがＨｉｇｈとなっている期間（＝固定変調期間Ｔｑ）において、図５に示すようなずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出する。
具体的には、受信された各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）から特定される位相偏移量（図５の黒丸）と、４つの正規の位相偏移量を示す点（白丸）のうち上記特定される点（黒丸）に最も近い点との差異（図５に示すΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出する。誤差検出回路１６は、このずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を示す誤差検出信号Ｓｄをリセット回路１７へと出力する。
この誤差検出信号Ｓｄを入力したリセット回路１７は、入力した誤差検出信号Ｓｄによって示されるずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）に基づいて、ずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の絶対値（ΔＤｉ２＋ΔＤｑ２）１／２を算出する。そしてリセット回路１７は、絶対値（ΔＤｉ２＋ΔＤｑ２）１／２が予め記憶するずれ量閾値ΔＤｔｈ以上か否かを判定するとともに、ずれ量閾値ΔＤｔｈ以上となっている場合に、搬送波再生回路１３にリセット信号Ｓｒを出力する処理を行う。
【００３０】
ここで、上述したように、復調回路１を備える受信器は、ＡＭＲ機能に基づき、変調方式がフレームＦ単位で適宜、ＱＰＳＫ，６４ＱＡＭ，１０２４ＱＡＭ等に変更される信号を受信する。しかしながら、上述したように、フレーム同期回路１５から入力する固定変調期間特定信号ＳｔｑがＨｉｇｈとなっている期間（＝固定変調期間Ｔｑ）に入力する各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）は、常にＱＰＳＫで変調されていることが約束されている。
したがって、もし搬送波再生回路１３が正常に引き込みできているのであれば、誤差検出回路１６が固定変調期間Ｔｑに入力する各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）は、必ずＱＰＳＫ変調の際の正規の位相偏移量（Ｄｉ＿ｒｅｆ，Ｄｑ＿ｒｅｆ）（図４の白丸で示した４点）の何れかを特定するはずである。
したがって、誤差検出回路１６がずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出する期間を固定変調期間Ｔｑのみに限定することで、誤差検出回路１６は、入力する各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）を図４の白丸で示した４点のいずれかと比較するのみで、ずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を正確に検出することができる。
【００３１】
誤差検出回路１６が以上のようにして位相のずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出した結果、リセット回路１７が、そのずれ量の絶対値が所定のずれ量閾値ΔＤｔｈ以上と判定した場合には、搬送波再生回路１３が誤引き込み状態に陥っているものとして、搬送波再生回路１３にリセット信号Ｓｒを出力する処理を行う。
【００３２】
当該リセット信号Ｓｒを入力した搬送波再生回路１３は、現在実行中の引き込み処理を停止して再起動し、新たな引き込み処理を開始する。このようにすることで、復調回路１は自発的に誤引き込み状態から回復することができる。
【００３３】
本実施形態に係る復調回路１は、上述したように、誤差検出回路１６がずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出する期間を固定変調期間Ｔｑのみに限定しているので、誤差検出回路１６は、入力する各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）を、図４の白丸で示した４点のいずれかと比較するのみでずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出することができる。
したがって、復調回路１は、より１シンボル当たりの割り当てビット数が多い６４ＱＡＭや１０２４ＱＡＭで変調された複雑な変調信号についての位相のずれ量を検出する必要がないので、位相のずれ量を検出するアルゴリズム（誤差検出回路１６の処理）を簡素化できるとともに、誤引き込み状態か否かの判定精度を高めることができる。
【００３４】
なお、誤差検出回路１６は、上述したように、入力する各信号（Ｉｃｈ３、Ｑｃｈ３）を、図４の白丸で示した４点のいずれかのうち、特定された黒丸と最も近い白丸とのずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出することとしている。このとき、誤引き込み状態における実際の位相のずれ量が±π／２を超えてずれていた場合、特定される黒丸の位置が、本来比較対象とすべき白丸と比較されずに、隣接する他の白丸の位置と比較されることとなるため、誤差検出回路１６は実際のずれ量を正しく検出できない。
しかしながら、仮に搬送波再生回路１３が±π／２を超えるずれ量をもって引き込みしている状態であれば、黒丸が正規のシンボル位置と異なる象限に入ってしまうため、そもそも黒丸と白丸が正しい（上記比較が可能な）対応状態とならず、フレーム同期回路１５は、ＱＰＳＫで変調されたフレーム同期判定情報を正しく復調することができない。よってフレーム同期回路１５は、フレームＦと正しく同期をとれていないものと判定する。
【００３５】
そして、本実施形態に係るフレーム同期回路１５は、フレーム同期判定情報が出力される固定変調期間Ｔｑにおいて読み取った情報が、予め定められた信号パターンからなる情報と一致するか否かを判定し、一致しない場合には、フレームＦとの同期を確立できていないことを示す非同期検出信号Ｓｆをリセット回路１７に出力する。そして、この非同期検出信号Ｓｆを入力したリセット回路１７は、誤差検出回路１６からの誤差検出信号Ｓｄの内容にかかわらず、リセット信号Ｓｒを搬送波再生回路１３、および、等化器１４に出力する。
このようにすることで、誤引き込み状態における位相のずれ量が大きいために正規のシンボル位置と同一の象限から外れ、誤差検出回路１６がずれ量を正しく検出できなくなったとしても、フレーム同期回路１５自身が、フレーム同期判定信号を正しく読み取れなくなったことを検出してリセット回路１７にリセット信号Ｓｒを出力させるので、誤引き込み状態から回復することができる。
【００３６】
以上、第１の実施形態に係る復調回路によれば、簡素な回路構成であって、誤引き込み状態から回復することができる。
【００３７】
図６は、第１の実施形態に係る復調回路の処理フローを示す図である。
このフローチャートは、復調回路１を備える受信器が、外部から受信信号を受信し始めたタイミングから開始する。
【００３８】
まず、直交復調器１０及びＡ／Ｄ変換器１２が、直交復調処理及びＡ／Ｄ変換を行い、デジタルＩ信号Ｉｃｈ１、デジタルＱ信号Ｑｃｈ１を取得する（ステップＳ１）。
具体的には、直交復調器１０が、受信信号に対してローカル発振器１１からの局部発信信号ｆｃに基づいて周波数変換を行い、中間周波数信号ＩＦ＿ＩＮを取得する。そして直交復調器１０は、その中間周波数信号ＩＦ＿ＩＮから、上記ベースバンド信号の互いに直交する２つの成分であるＩ信号Ｉｃｈ０、Ｑ信号Ｑｃｈ０を復調して出力する。
次いで、Ａ／Ｄ変換器１２が、当該Ｉ信号Ｉｃｈ０、Ｑ信号Ｑｃｈ０をサンプリングして、それぞれデジタルＩ信号Ｉｃｈ１、デジタルＱ信号Ｑｃｈ１に変換する。
【００３９】
次に、搬送波再生回路１３及び等化器１４が、位相偏移量を示すＩ位相信号Ｉｃｈ３、Ｑ位相信号Ｑｃｈ３を取得する（ステップＳ２）。
具体的には、上述したように、搬送波再生回路１３が、内部に備えるデジタルＰＬＬを用いて受信信号の搬送波と同じ周波数の搬送波信号を再生し、デジタルＩ信号Ｉｃｈ１、デジタルＱ信号Ｑｃｈ１との同期を取ることで、Ｉ位相信号Ｉｃｈ２、Ｑ位相信号Ｑｃｈ２を取得する。
そして、等化器１４が、受信レベルのフェージング等の誤差要因を排除し、受信レベルが等化された等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３を出力する。
【００４０】
次に、フレーム同期回路１５が、逐次受信する等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３において、ＡＭＲ機能に基づいて構成されるフレームと同期させる処理を行う（ステップＳ３）。そして、フレーム同期回路１５は、フレームごとに重畳されるフレーム同期判定情報を読み取って、同期できているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４１】
ここで、フレーム同期判定情報が正しく読み取れず、同期できていないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、フレーム同期回路１５は、リセット回路１７に非同期検出信号Ｓｆを出力する。そして、これを入力したリセット回路１７が、搬送波再生回路１３および等化器１４の動作を再起動すべく、リセット信号Ｓｒを出力する（ステップＳ８）。
一方、フレーム同期判定情報が正しく読み取れ、同期できていると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、フレーム同期回路１５は、当該フレーム同期判定情報が重畳されている期間、すなわち必ずＱＰＳＫで変調されていることが約束される期間である固定変調期間Ｔｑを特定し、固定変調期間特定信号Ｓｔｑを出力する（図３参照）（ステップＳ５）。
【００４２】
次に、誤差検出回路１６が、受信する固定変調期間特定信号Ｓｔｑに基づいて、固定変調期間Ｔｑ中において、等化Ｉ位相信号Ｉｃｈ３、等化Ｑ位相信号Ｑｃｈ３が特定する位相偏移量（Ｄｉ，Ｄｑ）の、正規の位相偏移量（Ｄｉ＿ｒｅｆ，Ｄｑ＿ｒｅｆ）からのずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を検出し、この情報を誤差検出信号Ｓｄに重畳して出力する（ステップＳ６）。
【００４３】
次に、この誤差検出信号Ｓｄを入力したリセット回路１７が、ずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の絶対値が所定のずれ量の閾値ΔＤｔｈ以上か否かを判定する（ステップＳ７）。
そして、ずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の絶対値が所定のずれ量閾値ΔＤｔｈ以上と判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、搬送波再生回路１３及び等化器１４の動作を再起動すべく、リセット信号Ｓｒを出力する（ステップＳ８）。
一方、ずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の絶対値が所定のずれ量閾値ΔＤｔｈ以上ではないと判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、復調回路１は一連の処理を終了する。ただし、復調回路１は、外部から受信信号を入力する限り、引き続きステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００４４】
なお、以上に説明した第１の実施形態に係る復調回路１は、上述の態様に限定されることはない。
例えば、リセット回路１７は、誤差検出回路１６からずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を示す誤差検出信号を逐次入力するが、このずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）には突発的なノイズ等による誤差を含んでいる場合がある。このような突発的に発生したノイズ誤差を含んで取得されたずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の絶対値がずれ量閾値ΔＤｔｈ以上となった場合に、リセット回路１７が直ちにリセット信号Ｓｒを出力するものとすると、搬送波再生回路１３の動作を本来リセットしなくてよい場合にもリセットさせてしまう恐れがある。
したがって、リセット回路１７は、誤差検出回路１６から逐次入力するずれ量（ΔＤｉ，ΔＤｑ）を示す複数の誤差検出信号に基づいて、（ΔＤｉ，ΔＤｑ）の移動平均を算出し、このずれ量移動平均（ΔＤｉｂ，ΔＤｑｂ）による絶対値がずれ量閾値ΔＤｔｈ以上となった場合にリセット信号Ｓｒを出力するようにしてもよい。
このようにすれば、リセット回路１７からは、位相偏移量が一定のずれ量をもって取得される状態が継続する場合（すなわち誤引き込み状態に陥っている場合）のみ、適切にリセット信号Ｓｒが出力されることとなる。
【００４５】
また、上述の説明において復調回路１は、固定変調期間Ｔｑで定められている変調方式がＱＰＳＫであるとして説明しているが、これは一例であって、この態様に限定されるものではない。すなわち、本実施形態の他の変形例に係る復調回路１には、固定変調期間Ｔｑにおいて、例えば、ＢＰＳＫ（binary phase-shift keying）等、雑音耐性が高い他の変調方式が採用されてもよい。
【００４６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【００４７】
この出願は、２０１３年７月１１日に出願された日本出願特願２０１３−１４５３７０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、簡素な回路構成であって、種々の変調方式に対応可能で、かつ、誤引き込み状態から回復できる復調回路を提供することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・復調回路
１０・・・直交復調器
１１・・・ローカル発振器
１２・・・Ａ／Ｄ変換器
１３・・・搬送波再生回路
１４・・・等化器
１５・・・フレーム同期回路
１６・・・誤差検出回路
１７・・・リセット回路
【図１】
2015005197.tif 000003
【図２】
2015005197.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015005197.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月24日(2016.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から、前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得する搬送波再生回路と、
前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の正規の位相偏移量からのずれ量が所定の判定閾値を上回った場合に前記搬送波再生回路が誤引き込み状態に陥っていると判断し、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求するリセット回路と、
を備えることを特徴とする復調回路。
【請求項２】
前記受信信号から、前記ベースバンド信号の互いに直交する２つの成分であるＩ信号、Ｑ信号を復調する直交復調器と、
前記Ｉ信号および前記Ｑ信号をサンプリングして、それぞれ前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の復調回路。
【請求項３】
逐次出力される前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号を、所定のデータ量ごとに区切るフレームと同期させることで、当該フレームごとに設けられる前記固定変調期間を特定する固定変調期間特定信号を出力するフレーム同期回路と、
前記フレーム同期回路が出力する前記固定変調期間特定信号に基づいて、前記固定変調期間において、前記位相偏移量の、前記正規の位相偏移量からのずれ量を検出する誤差検出回路と、
を更に備え、
前記リセット回路は、
前記ずれ量が所定のずれ量閾値以上となった場合に、前記搬送波再生回路の動作を再起動させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の復調回路。
【請求項４】
前記フレーム同期回路は、前記固定変調期間として、予め定められた所定の信号パターンからなる情報であって、前記フレームごとに出力されるフレーム同期判定情報が出力される期間を特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の復調回路。
【請求項５】
前記フレーム同期回路は、前記フレーム同期判定情報が出力される期間において読み取った情報が、予め定められた前記信号パターンからなる前記フレーム同期判定情報と一致しない場合に、所定の非同期検出信号を出力し、
前記リセット回路は、前記非同期検出信号を受信した場合に、前記搬送波再生回路の動作を再起動させる
ことを特徴とする請求項４に記載の復調回路。
【請求項６】
前記フレーム同期回路は、前記固定変調期間として、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、当該固定変調期間以外の期間における変調方式よりも雑音耐性が高い変調方式で直交変調されている期間を特定する
ことを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の復調回路。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の復調回路と、
前記受信信号を外部から受信する受信部と、
を備えることを特徴とする受信器。
【請求項８】
搬送波再生回路が、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得し、
リセット回路が、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の、正規の位相偏移量からのずれ量が所定の判定閾値を上回った場合に前記搬送波再生回路が誤引き込み状態に陥っていると判断し、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求する
ことを特徴とする復調方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から、前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得する搬送波再生回路と、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の正規の位相偏移量からのずれ量が所定の判定閾値を上回った場合に前記搬送波再生回路が誤引き込み状態に陥っていると判断し、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求するリセット回路と、を備えることを特徴とする復調回路を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また本発明は、搬送波再生回路が、所定のベースバンド信号に基づいて直交変調された受信信号から取得されるデジタルＩ信号、デジタルＱ信号と同期する搬送波信号を再生するとともに、これに基づいて、前記デジタルＩ信号および前記デジタルＱ信号から前記ベースバンド信号に基づく変調の位相偏移量を特定するためのＩ位相信号、Ｑ位相信号を取得し、リセット回路が、前記Ｉ位相信号および前記Ｑ位相信号が出力される期間のうち、予め定められた所定の変調方式で直交変調される固定変調期間において検出される、前記位相偏移量の、正規の位相偏移量からのずれ量が所定の判定閾値を上回った場合に前記搬送波再生回路が誤引き込み状態に陥っていると判断し、前記搬送波再生回路の動作の再起動を要求することを特徴とする復調方法も提供する。
【国際調査報告】
2015005197.tif 000009
2015005197.tif 000010
2015005197.tif 000011
2015005197.tif 000012