(57)【要約】【課題】ＰＳＫ変調信号の受信器において、位相誤差を高精度に検出する。【解決手段】ＢＰＳＫ変調信号、ＱＰＳＫ変調信号、８相ＰＳＫ変調信号等の変調信号の位相誤差を位相誤差検出器２６で検出する。位相誤差検出器２６は、ＢＰＳＫ変調信号の場合、位相誤差が−４５ｄｅｇから４５ｄｅｇの場合には２ＩＱにより位相誤差を検出し、４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの場合には２ＩＱの代わりに−２ＩＱ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）により検出し、−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの場合には２ＩＱの代わりに−２ＩＱ−２（Ｉ2＋Ｑ2）により検出する。【選択図】図１
2005191946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号のシンボル点データをＭ乗する乗算手段と、
Ｍ乗されたシンボル点データの虚数部成分の信号振幅を演算により検出することで位相誤差を検出する検出手段と、
を有するＭ相ＰＳＫ変調された受信信号の位相誤差を検出する位相誤差検出回路であって、
前記Ｍ乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定する符号判定手段と、
を有し、前記検出手段は、前記位相誤差に応じて前記虚数部成分の信号振幅の絶対値が単調増加あるいは単調減少するように、前記実数部成分の符号に応じて前記虚数部成分の信号振幅の前記演算を変化させる
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項２】
請求項１記載の回路において、さらに、
前記位相誤差を検出すべきタイミングにおける前記虚数部成分の信号振幅の符号を判定する第２符号判定手段と、
を有し、前記検出手段は、前記実数部成分の符号及び前記虚数部成分の信号振幅の符号に応じて、位相誤差を検出すべきタイミングにおける前記虚数部成分の信号振幅の前記演算を変化させる
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項３】
請求項２記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号はＢＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、２乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記第２符号判定手段は、前記位相誤差を検出すべきタイミングにおける前記虚数部成分の信号振幅の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が正である場合には２ＩＱにより演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が正である場合には−２ＩＱ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が負である場合には−２ＩＱ−２（Ｉ2＋Ｑ2）により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項４】
請求項２記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号はＢＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、２乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記第２符号判定手段は、前記位相誤差を検出すべきタイミングにおける前記虚数部成分の信号振幅の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が正である場合には２ＩＱにより演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が正である場合には（Ｉ2＋Ｑ2）により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が負である場合には−（Ｉ2＋Ｑ2）により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項５】
請求項２記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号はＱＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、４乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記第２符号判定手段は、前記位相誤差を検出すべきタイミングにおける前記虚数部成分の信号振幅の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が負である場合には−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）により演算し、前記実数部成分の符号が正であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が負である場合には４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）2により演算し、前記実数部成分の符号が正であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が正である場合には４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）−２（Ｉ2＋Ｑ2）2により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項６】
請求項２記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号は８相ＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、８乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記第２符号判定手段は、前記位相誤差を検出すべきタイミングにおける前記虚数部成分の信号振幅の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が正である場合には８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が正である場合には−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）4により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記虚数部成分の信号振幅の符号が負である場合には−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）−２（Ｉ2＋Ｑ2）4により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項７】
請求項１記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号はＢＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、２乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が正である場合には２ＩＱにより演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記位相誤差が４５ｄｅｇ以上９０ｄｅｇ以下の範囲内にある場合には−２ＩＱ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記位相誤差が−４５ｄｅｇ以上−９０ｄｅｇ以下の範囲内にある場合には−２ＩＱ−２（Ｉ2＋Ｑ2）により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項８】
請求項１記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号はＱＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、４乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が負である場合には−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）により演算し、前記実数部成分の符号が正であって前記位相誤差が２２．５ｄｅｇ以上４５ｄｅｇ以下の範囲内にある場合には４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）2により演算し、前記実数部成分の符号が正であって前記位相誤差が−２２．５ｄｅｇ以上−４５ｄｅｇ以下の範囲内にある場合には４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）−２（Ｉ2＋Ｑ2）2により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項９】
請求項１記載の回路において、
前記Ｍ相ＰＳＫ変調された受信信号は８相ＰＳＫ変調された信号であってその実数部成分の信号をＩ、虚数部成分の信号をＱとし、
前記符号判定手段は、８乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定し、
前記検出手段は、前記実数部成分の符号が正である場合には８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記位相誤差が１１．２５ｄｅｇ以上２２．５ｄｅｇ以下の範囲内にある場合には−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）4により演算し、前記実数部成分の符号が負であって前記位相誤差が−１１．２５ｄｅｇ以上−２．５ｄｅｇ以下の範囲内にある場合には−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）−２（Ｉ2＋Ｑ2）4により演算する
ことを特徴とする位相誤差検出回路。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の位相誤差検出回路と、
前記位相誤差検出回路からの位相誤差に基づいて受信信号の位相を回転させて送信時の位相と合致させる位相回転器と、
を備えるデジタル信号復調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位相誤差検出回路及びこれを備えたデジタル信号復調回路に関し、特にＰＳＫ変調されたデジタル信号の位相誤差を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタル衛星放送を受信するレシーバが知られている。このようなレシーバにおいては、アンテナで受信されたＲＦ信号はキャリア信号と乗算され、直交変調信号であるＩ信号及びＱ信号が復調される。すなわち、受信信号とｃｏｓｉｎｅ波キャリア信号とを乗算してＩ信号が復調され、受信信号と−ｓｉｎｅ波キャリア信号（ｃｏｓｉｎｅ波キャリア信号の位相を９０度遅延させた信号）とを乗算してＱ信号が復調される。Ｉ信号及びＱ信号はアナログデジタルコンバータＡＤＣにてデジタル信号に変換された後、位相回転器に出力する。
【０００３】
位相回転器では、受信信号の位相を回転して送信時の位相に合致させる。デジタル直交変調によりデジタルデータを伝送する場合、送信側のキャリア信号と受信側のキャリア信号との間には周波数誤差及び位相誤差が生じる。このため、受信信号は送信信号に対して周波数誤差及び位相誤差に対応する角度だけＩ−Ｑ位相平面内において回転してしまう。位相回転器は、この角度誤差を補償するものである。位相回転器には、復調信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出器からの誤差信号、及び復調信号の位相誤差を検出する位相誤差検出器からの誤差信号がループフィルタを介してフィードバックされる。位相回転器は、これらの誤差信号に応じて受信信号の角度を調整する。角度調整された受信信号は、インターポレータ等に出力され復調される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５５３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
位相誤差検出器では、例えば以下のような位相誤差検出が知られている。すなわち、Ｍ相ＰＳＫ変調信号のシンボル点データに対してＭ乗し、その虚数部成分の振幅を検出することで位相誤差を検出する。例えば、Ｍ＝２の場合、すなわちＢＰＳＫ変調信号のシンボル点データは、振幅をＡ、位相誤差をｄ、位相誤差がないときの位相をθとすると、Ａｅ(θ+d)iで表される。但し、ＢＰＳＫの場合、θ＝０あるいはπである。これを２乗すると、Ａ2ｅ(2θ+2d)i＝Ａ2｛ｃｏｓ（２ｄ）＋ｉｓｉｎ（２ｄ）｝となり、虚数部成分であるＡ2ｓｉｎ（２ｄ）の振幅を検出することにより、位相誤差ｄを検出する。
【０００６】
Ｍ＝４の場合、すなわちＱＰＳＫ変調信号のシンボルデータの場合には、θ＝０，π／，３π／４，５π／４，７π／４であり、４乗するとＡ4ｅ(4θ+4d)i＝Ａ4｛ｃｏｓ（４ｄ）＋ｉｓｉｎ（４ｄ）｝となり、虚数部成分であるＡ4ｓｉｎ（４ｄ）の振幅を検出することで位相誤差ｄを検出する。
【０００７】
図１０には、Ｍ＝２（ＢＰＳＫ）における２乗信号の実数部と虚数部の振幅が示されている。また、図１１には、Ｍ＝４（ＱＰＳＫ）における４乗信号の実数部と虚数部の振幅が示されている。図１０において、位相誤差ｄの絶対値が４５ｄｅｇ以下であれば位相誤差の絶対値の増大とともに虚数部の振幅も増大するが、絶対値が４５ｄｅｇを超える場合には虚数部の振幅は減少してしまい、位相誤差ｄに対応した値を検出することができない。図１１においても同様であり、位相誤差ｄの絶対値が２２．５ｄｅｇ以下であれば問題ないが、これを超えると虚数部の振幅は減少してしまい位相誤差ｄに一義的に対応した検出値を得ることができない。
【０００８】
本発明の目的は、Ｍ相ＰＳＫ信号の受信信号をＭ乗してその虚数部の信号振幅から位相誤差を検出する際に、その位相誤差に対してより正確な検出値を得ることのできる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、受信信号のシンボル点データをＭ乗する乗算手段と、Ｍ乗されたシンボル点データの虚数部成分の信号振幅を演算により検出することで位相誤差を検出する検出手段とを有するＭ相ＰＳＫ変調された受信信号の位相誤差を検出する位相誤差検出回路であって、前記Ｍ乗されたシンボル点データの実数部成分の符号を判定する符号判定手段とを有し、前記検出手段は、前記位相誤差に応じて前記虚数部成分の信号振幅の絶対値が単調増加あるいは単調減少するように、前記実数部成分の符号に応じて前記虚数部成分の信号振幅の前記演算を変化させる。なお、一般に、「単調増加」あるいは「単調減少」は、ｙ＝ｆ（ｘ）なる関数関係においてｘが増加した場合にｙが単調に増加あるいは減少することを意味するが、本発明における「単調増加」あるいは「単調減少」には、位相誤差によらず振幅が一定値となる場合も含むものとする。
【００１０】
本発明においては、Ｍ乗されたシンボル点データの信号の虚数部分の信号振幅が、位相誤差に対して単調に変化しないことに鑑み、単に虚数部分の信号振幅をそのまま演算して位相誤差を検出するのではなく、位相誤差に応じて単調増加あるいは単調減少するように演算内容を変化させて位相誤差を検出する。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、ＢＰＳＫ変調信号の場合において、位相誤差が０ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの範囲内では２乗信号の虚数部成分の振幅が位相誤差に応じて単調増加するものの、４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲内においては位相誤差に応じて逆に減少してしまうことに鑑み、この範囲内において信号振幅が位相誤差に対して単調増加するように演算内容を変化させる。具体的には、位相誤差と信号振幅の対応関係を示すグラフにおいて、４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲のグラフを位相誤差軸に対して対称変換し、さらに０〜４５ｄｅｇのグラフと連続となるように２Ａ2だけ上方にシフトさせる。この操作は、数学的には虚数部の信号振幅Ｉｂの符号を反転して−Ｉｂとし、これに２Ａ2を加算することに等しい。
【００１２】
本発明の位相誤差検出器は、Ｍ相ＰＳＫ変調信号を受信するデジタル受信回路に組み込むことができる。このデジタル受信回路では、デジタル受信信号の位相を回転させる位相回転器と、この位相回転器で位相回転された受信信号からシンボル点データを抽出し、所定のフィルタリング処理をした信号の位相誤差を位相誤差検出器で検出して位相回転器にフィードバックすることで、受信信号の位相を送信時の位相に合致させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１には、本実施形態に係る位相誤差検出器が組み込まれたデジタル信号処理回路の構成ブロック図が示されている。図１の回路は、例えばデジタル衛星放送の受信装置に適用される。
【００１５】
アンテナで受信されたＲＦ信号はキャリア信号と乗算され、直交変調信号であるＩ信号及びＱ信号が復調される。すなわち、受信信号とｃｏｓｉｎｅ波キャリア信号とを乗算してＩ信号が復調され、受信信号と−ｓｉｎｅ波キャリア信号（ｃｏｓｉｎｅ波キャリア信号の位相を９０度遅延させた信号）とを乗算してＱ信号が復調される。Ｉ信号及びＱ信号はアナログデジタルコンバータＡＤＣにてデジタル信号に変換された後、本回路に供給される。
【００１６】
ＤＣオフセット除去器１０は、Ｉ信号及びＱ信号に含まれるＤＣ成分、すなわち、Ｉ信号及びＱ信号に含まれる累積値を除去してＡＧＣ１２に出力する。
【００１７】
ＡＧＣ１２は、Ｉ信号及びＱ信号の振幅が所定値となるように制御し、位相回転器１４に出力する。
【００１８】
位相回転器１４は、受信信号の位相を回転して送信時の位相に合致させるものである。デジタル直交変調によりデジタルデータを伝送する場合、送信側のキャリア信号と受信側のキャリア信号との間には周波数誤差及び位相誤差が生じる。このため、受信信号は送信信号に対して周波数誤差及び位相誤差に対応する角度だけＩ−Ｑ位相平面内において回転してしまう。位相回転器１４は、この角度誤差を補償するものである。位相回転器１４には、周波数オフセット検出器２４からの周波数誤差及び位相誤差検出器２６からの位相誤差がループフィルタ２８を介してフィードバックされる。位相回転器１４は、これらの誤差に応じて受信信号の角度を調整する。位相回転器１４は、角度調整した受信信号をインターポレータ１６に出力する。
【００１９】
インターポレータ１６は、受信信号に対してそのサンプル点データからサンプル間にあるシンボル点のデータを推定する。ＡＤＣでは、シンボルとは非同期のタイミングでサンプリングするため（非同期サンプル）、インターポレータ１６でシンボル点のデータを内挿補間する必要が生じる。インターポレータ１６は、ＡＤＣのサンプルデータに対して補間したデータを再サンプル処理してシンボル点を抽出する。インターポレータ１６は、基本的にはＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限長インパルス応答）フィルタで構成される。具体的には、インターポレータ１６は、直列接続された複数のラッチ、並列接続された複数の係数器、及び加算器を含んで構成される。各ラッチは、デジタル信号をサンプル期間だけ保持して出力する。各係数器は、入力デジタル信号に対して所定の係数を乗じて加算器に出力する。加算器は、各係数器の出力を加算し、後段のナイキストフィルタ１８に出力する。各係数器の係数（タップ係数）は、予め複数組（例えば３２組）用意しておき、これらの組の中からいずれかの組を選択できる構成とする。すなわち、内挿補間すべき位置により複数組の中のいずれかの組を選択的に用いる。各係数器の係数はＣＰＵによりレジスタ３０に書き込まれて各係数器に供給される。内挿補間すべき位置、すなわち内挿補間のタイミングは、タイミングエラー検出器２０及びループフィルタ２２からなるタイミングコントロール回路により調整される。
【００２０】
ナイキストフィルタ（あるいはルートナイキストフィルタ）１８は、ローパスフィルタの一種で、信号帯域を制限する。フィルタを半分に分割して送信側と受信側に設けてシンボル間干渉を抑制する技術が知られており、ナイキストフィルタ１８は受信側に設けられるフィルタ分である。なお、フィルタの半分を使用することは、レスポンスの２乗根（ルート）を得ることに等しい。ナイキストフィルタ１８は、インターポレータ１６からのデジタル信号をフィルタリング処理し、後段の復調器等に出力する。
【００２１】
このような構成において、位相誤差検出器２６では、既述したようにナイキストフィルタ１８からの出力信号（同相成分Ｉ信号、直交成分Ｑ信号）からその位相誤差を検出してループフィルタ２８に出力する。位相誤差検出器２６の基本動作は、シンボル点での信号をＭ相ＰＳＫ変調信号に応じてＭ乗し、その虚数部の信号振幅を検出することで位相誤差ｄを検出するものであるが、単にＭ乗した虚数部の信号振幅を検出するのでは、特に位相誤差ｄが大きいところで位相誤差ｄが大きくなるにつれ検出位相誤差が小さくなってしまうので、位相回転（周波数誤差）がある際の正しい位相への引き込み性能や、位相誤差が大きいところからの引き込み特性が良くない。
【００２２】
そこで、本実施形態の位相誤差検出器２６は、以下に示すような演算処理を行って位相誤差ｄを検出する。以下、Ｍ＝２の場合（ＢＰＳＫ変調信号）、Ｍ＝４の場合（ＱＰＳＫ変調信号）に分けてその動作を説明する。
【００２３】
＜ＢＰＳＫ変調信号の場合＞
ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号の振幅をＡ、位相誤差をｄ、位相誤差がないときの位相をθ（θ＝０あるいはπ）とすると、
Ａｅ(θ+d)i＝Ｉ＋ｉＱ
であり、これを２乗すると、
Ａ2ｅ(2θ+2d)i＝Ａ2｛ｃｏｓ（２ｄ）＋ｉｓｉｎ（２ｄ）｝
＝（Ｉ2−Ｑ2）＋ｉ２ＩＱ
＝Ｒｂ＋ｉＩｂ
となる。ここで、Ｒｂ＝Ｉ2−Ｑ2は実数部成分、Ｉｂ＝２ＩＱは虚数部成分である。
【００２４】
位相誤差が４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの場合、図１０に示されるように虚数部成分２ＩＱは位相誤差の増大とともに減少する。一方、位相誤差が４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇに存在することは、実数部成分Ｒｂが負となることで検出できる（図１０参照）。そこで、位相誤差が４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの場合、２ＩＱの代わりに、
−Ｉｂ＋２Ａ2＝−Ｉｂ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）＝−２ＩＱ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）
で位相誤差を検出する。ここで、−Ｉｂ＋２Ａ2は、Ｉｂの符号を反転して２Ａ2を加算することであるから、Ｉｂを図１０において位相誤差軸（横軸）に関して線対称とし、さらに縦軸に対して２Ａ2だけ上方にシフトさせる操作を意味する。
【００２５】
一方、位相誤差が−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの場合も、虚数部成分２ＩＱは位相誤差の増大とともに減少する。位相誤差が−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇに存在することは実数部成分Ｒｂが負となることで検出できる。そこで、位相誤差が−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの場合、２ＩＱの代わりに、
−Ｉｂ−２Ａ2＝−Ｉｂ−２（Ｉ2＋Ｑ2）＝−２ＩＱ−（Ｉ2＋Ｑ2）
で位相誤差を検出する。ここで、−Ｉｂ−２Ａ2は、Ｉｂの符号を反転して２Ａ2を減算することであるから、Ｉｂを図１０において位相誤差軸（横軸）に関して線対称とし、さらに縦軸に対して２Ａ2だけ下方にシフトさせる操作を意味する。
【００２６】
図２には、このように操作を行った場合の、２乗信号の実数部成分と虚数部成分の信号振幅が示されている。位相誤差ｄが−４５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇでは図１０と同一であるが、位相誤差ｄが４０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇと、−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇでは、それぞれＩ信号、Ｑ信号の操作により位相誤差が増大するに従い振幅も増大している。したがって、位相誤差が−９０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲にわたってＩ信号とＱ信号の振幅から実際の位相誤差ｄに対応した（単調増加した）検出位相誤差を得ることができる。
【００２７】
以上をまとめると、位相誤差の検出方法として、
（１）位相誤差が０〜４５ｄｅｇの場合
２ＩＱ
（２）位相誤差が４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの場合
−２ＩＱ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）
（３）位相誤差が０〜−４５ｄｅｇの場合
２ＩＱ
（４）位相誤差が−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの場合
−２ＩＱ−（Ｉ2＋Ｑ2）
を用いることで位相誤差を検出する。
【００２８】
なお、４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇと、−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇとでは、Ｒｂの符号は共に負であるため両者を識別することはできない。但し、虚数部成分の符号は両者で異なるから（０〜４５ｄｅｇは正、０〜−４５ｄｅｇは負）、これを用いて両者を識別すればよい。
【００２９】
図３には、位相誤差検出器２６における位相誤差検出フローチャートが示されている。まず、ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号を入力し、２乗信号の実数部成分であるＲｂ＝Ｉ2−Ｑ2 を算出する（Ｓ１０１）。そして、算出した実数部成分Ｒｂの符号が正であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００３０】
実数部成分Ｒｂの符号が正である場合、位相誤差は−４５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの範囲に存在することになるから、位相誤差検出器２６は、従来と同様に２乗信号の虚数部成分Ｉｂ＝２ＩＱの信号振幅により位相誤差ｄを検出する（Ｓ１０３）。
【００３１】
また、実数部成分Ｒｂの符号が負である場合、位相誤差は４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲、あるいは−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの範囲にあることを意味するから、次に、虚数部成分Ｉｂ＝２ＩＱの符号が正であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。符号が正である場合には位相誤差は４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの範囲内にあると判定し（Ｓ１０５）、２ＩＱではなく−２ＩＱ＋２（Ｉ2＋Ｑ2）の信号振幅により位相誤差を検出する（１０６）。一方、符号が負である場合には位相誤差は−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの範囲内にあると判定し（Ｓ１０７）、２ＩＱではなく−２ＩＱ−２（Ｉ2＋Ｑ2）の信号振幅により位相誤差を検出する（１０８）。検出された位相誤差はループフィルタ２８に供給される。
【００３２】
以上の処理により、ＢＰＳＫ変調信号の位相誤差を検出することができる。なお、位相誤差が大きい場合（その絶対値が４５ｄｅｇ以上の場合）には信号振幅が一定値となるようにした位相誤差検出法も考えられる。
【００３３】
具体的には、上述の説明において、４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇの場合には２ＩＱではなくＡ2＝Ｉ2＋Ｑ2とし、−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇの場合には２ＩＱではなく−Ａ2＝−（Ｉ2＋Ｑ2）とする等である。
【００３４】
図４には、この場合の実数部成分と虚数部成分の信号振幅が示されている。位相誤差ｄが４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇではＡ2に一定化され、−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇでは−Ａ2に一定化される点に留意されたい。４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇで実際の位相誤差ｄの増大に伴い検出位相誤差値は増大しないが、こうすることにより計算処理はより簡便なものとなる。この方法では、位相誤差が大きい場合には、位相回転器１４で、ある程度の量を回転させ、位相誤差を−４５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの範囲内に抑え、その後、精度よく位相誤差を補償できる。
【００３５】
図５には、この場合の位相誤差検出器２６の処理フローチャートが示されている。図３と異なる点は、位相誤差が４５ｄｅｇ〜９０ｄｅｇと判定された場合にＩ2＋Ｑ2で位相誤差を検出してループフィルタ２８に出力し（Ｓ２０６）、位相誤差が−４５ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇと判定された場合に−（Ｉ2＋Ｑ2）で位相誤差を検出してループフィルタ２８に出力する点である（Ｓ２０８）。
【００３６】
＜ＱＰＳＫ変調信号の場合＞
ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号の振幅をＡ、位相誤差をｄ、位相誤差がないときの位相をθ（θ＝π／４、３π／４、５π／４、７π／４）とすると、
Ａｅ(θ+d)i＝Ｉ＋ｉＱ
であり、これを４乗すると、
Ａ4ｅ(4θ+4d)i＝Ａ4｛ｃｏｓ（４ｄ）＋ｉｓｉｎ（４ｄ）｝
＝（Ａ2ｅ(2θ+2d)i）2
＝（Ｒｂ＋ｉＩｂ）2
＝（Ｒｂ2−Ｉｂ2）＋ｉ・２ＲｂＩｂ
＝Ｒｑ＋ｉＩｑ
となる。ここで、Ｒｑ＝（Ｒｂ2−Ｉｂ2）＝Ｉ4−６Ｉ2Ｑ2＋Ｑ4は実数部成分、Ｉｑ＝２ＲｂＩｂ＝４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）は虚数部成分である。
【００３７】
位相誤差が０ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇの場合、位相誤差の増大とともに虚数部Ｉｑの絶対値は増大する（符号は負）。また、−２２．５ｄｅｇ〜０ｄｅｇの場合も、位相誤差の増大とともに虚数部Ｉｑの絶対値は増大する（符号は正）。したがって、位相誤差が−２２．５ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇの場合、−Ｉｑ（符号を反転させたのは、位相誤差の増大とともに虚数部の振幅を負から正へと増大させるため）で位相誤差を検出することができる。但し、−Ｉｑ＝−２ＲｂＩｂ＝−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）である。
【００３８】
一方、位相誤差が２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの場合、図１１に示されるように虚数部成分Ｉｑの絶対値は位相誤差の増大とともに減少する。一方、位相誤差が２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇに存在することは、実数部成分Ｒｑが正となることで検出できる（図１１参照）。そこで、位相誤差が２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの場合、−Ｉｑの代わりに、
−（−Ｉｑ）＋２Ａ4
＝Ｉｑ＋２（Ｒｂ2＋Ｉｂ2）
＝２ＲｂＩｂ＋２（Ｒｂ2＋Ｉｂ2）
＝４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）2
で位相誤差を検出する。ここで、−（−Ｉｑ）＋２Ａ4は、−Ｉｑの符号を反転して２Ａ4を加算することであるから、−Ｉｑを図１１において位相誤差軸（横軸）に関して線対称とし、さらに縦軸に対して２Ａ4だけ上方にシフトさせる操作を意味する。
【００３９】
一方、位相誤差が−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇの場合も、虚数部成分の絶対値は位相誤差の増大とともに減少する。位相誤差が−２２．５ｅｇ〜−４５ｄｅｇに存在することは実数部成分Ｒｑが正となることで検出できる。そこで、位相誤差が−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇの場合、−Ｉｑの代わりに、
−（−Ｉｑ）−２Ａ4
＝Ｉｑ−２（Ｒｂ2＋Ｉｂ2）
＝２ＲｂＩｂ−２（Ｒｂ2＋Ｉｂ2）
＝４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）−２（Ｉ2＋Ｑ2）2
で位相誤差を検出する。ここで、−（−Ｉｑ）−２Ａ4は、−Ｉｑの符号を反転して２Ａ4を減算することであるから、−Ｉｑを図１１において位相誤差軸（横軸）に関して線対称とし、さらに縦軸に対して２Ａ4だけ下方にシフトさせる操作を意味する。
【００４０】
図６には、このように操作を行った場合の、４乗信号の実数部成分と虚数部成分の信号振幅が示されている。位相誤差ｄが−２２．５ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇでは図１１と同一であるが、位相誤差ｄが２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇと、−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇでは、それぞれ位相誤差が増大するに従い振幅も増大している。したがって、位相誤差が−４５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの範囲にわたって実際の位相誤差ｄに対して単調増加する値を検出することができる。
【００４１】
以上をまとめると、位相誤差の検出方法として、
（１）位相誤差が０〜２２．５ｄｅｇの場合
−２ＲｂＩｂ＝−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）
（２）位相誤差が２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの場合
２ＲｂＩｂ＋２（Ｒｂ2＋Ｉｂ2）＝４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）2
（３）位相誤差が０〜−２２．５ｄｅｇの場合
−２ＲｂＩｂ＝−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）
（４）位相誤差が−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇの場合
２ＲｂＩｂ−２（Ｒｂ2＋Ｉｂ2）＝４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）−２（Ｉ2＋Ｑ2）2
を用いることで位相誤差を検出する。
【００４２】
なお、２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇと、−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇとでは、Ｒｑの符号は共に正であるため両者を識別することはできない。但し、虚数部成分の符号は両者で異なるから、これを用いて両者を識別すればよい。
【００４３】
図７には、位相誤差検出器２６における位相誤差検出フローチャートが示されている。まず、ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号を入力し、４乗信号の実数部成分であるＲｑ＝Ｉ4−６Ｉ2Ｑ2＋Ｑ4 を算出する（Ｓ３０１）。なお、Ｒｑ＝（Ｒｂ2−Ｉｑ2）であるから、ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号を入力するのではなく、ＢＰＳＫ変調信号の位相誤差を検出する部位からのＲｂ、Ｉｂを入力して実数部成分を算出してもよい。そして、算出した実数部成分Ｒｑの符号が負であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。
【００４４】
実数部成分Ｒｑの符号が負である場合、位相誤差は−２２．５ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇの範囲に存在することになるから、位相誤差検出器２６は、４乗信号の虚数部成分の反転信号−Ｉｑ＝−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）の信号振幅により位相誤差ｄを検出する（Ｓ３０３）。
【００４５】
また、実数部成分Ｒｑの符号が正である場合、位相誤差は２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの範囲、あるいは−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇの範囲にあることを意味するから、次に、虚数部成分−Ｉｑの符号が正であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。符号が正である場合には位相誤差は２２．５ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの範囲内にあると判定し（Ｓ３０５）、−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）ではなく、４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）2の信号振幅により位相誤差を検出する（３０６）。一方、符号が負である場合には位相誤差は−２２．５ｄｅｇ〜−４５ｄｅｇの範囲内にあると判定し（Ｓ３０７）、−４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）ではなく、４ＩＱ（Ｉ2−Ｑ2）−２（Ｉ2＋Ｑ2）2の信号振幅により位相誤差を検出する（３０８）。検出された位相誤差はループフィルタ２８に供給される。
【００４６】
以上の処理により、ＱＰＳＫ変調信号の位相誤差を検出することができる。なお、ＱＰＳＫにおいても、ＢＰＳＫの場合と同様に、位相誤差が大きい場合（その絶対値が２２．５ｄｅｇ以上の場合）には信号振幅が一定値となるようにして位相誤差を検出することもできる。
【００４７】
＜８相ＰＳＫ変調信号の場合＞
ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号の振幅をＡ、位相誤差をｄ、位相誤差がないときの位相をθ（θ＝０、π／４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π／４）とすると、
Ａｅ(θ+d)i＝Ｉ＋ｉＱ
であり、これを８乗すると、
Ａ8ｅ(8θ+8d)i＝Ａ8｛ｃｏｓ（８ｄ）＋ｉｓｉｎ（８ｄ）｝
＝（Ａ4ｅ(4θ+4d)i）2
＝（Ｒｑ＋ｉＩｑ）2
＝（Ｒｑ2−Ｉｑ2）＋ｉ・２ＲｑＩｑ
＝Ｒｏ＋ｉＩｏ
となる。ここで、Ｒｏ＝（Ｒｑ2−Ｉｑ2）＝Ｉ8−２８Ｉ6Ｑ2＋７０Ｉ4Ｑ4−２８Ｉ2Ｑ6＋Ｑ8は実数部成分、Ｉｏ＝２ＲｑＩｑ＝８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）は虚数部成分である。
【００４８】
位相誤差が０ｄｅｇ〜１１．２５ｄｅｇの場合、位相誤差の増大とともに虚数部Ｉｏの絶対値は増大する。また、−１１．２５ｄｅｇ〜０ｄｅｇの場合も、位相誤差の増大とともに虚数部Ｉｏの絶対値は増大する。したがって、位相誤差が−１１．２５ｄｅｇ〜１１．２５ｄｅｇの場合、Ｉｏで位相誤差を検出することができる。但し、Ｉｏ＝２ＲｑＩｑ＝８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）である。
【００４９】
一方、位相誤差が１１．２５ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇの場合、虚数部成分Ｉｏの絶対値は位相誤差の増大とともに減少する。一方、位相誤差が１１．２５ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇに存在することは、実数部成分Ｒｏが負となることで検出できる。そこで、位相誤差が１１．２５ｄｅｇ〜２２．５ｅｇの場合、Ｉｏの代わりに、
−Ｉｏ＋２Ａ8
＝−２ＲｑＩｑ＋２（Ｒｑ2＋Ｉｑ2）
＝−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）4
で位相誤差を検出する。ここで、−Ｉｏ＋２Ａ8は、Ｉｏの符号を反転して２Ａ8を加算することであるから、Ｉｏを位相誤差軸（横軸）に関して線対称とし、さらに縦軸に対して２Ａ8だけ上方にシフトさせる操作を意味する。
【００５０】
一方、位相誤差が−１１．２５ｄｅｇ〜−２２．５ｄｅｇの場合も、虚数部成分の絶対値は位相誤差の増大とともに減少する。位相誤差が−１１．２５ｄｅｇ〜−２２．５ｄｅｇに存在することは実数部成分Ｒｏが負となることで検出できる。そこで、位相誤差が−１１．２５ｄｅｇ〜−２２．５ｄｅｇの場合、Ｉｏの代わりに、
−Ｉｏ−２Ａ8
＝−２ＲｑＩｑ＋２（Ｒｑ2＋Ｉｑ2）
＝−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）−２（Ｉ2＋Ｑ2）4
で位相誤差を検出する。ここで、−Ｉｑｏ−２Ａ8は、Ｉｏの符号を反転して２Ａ8を減算することであるから、Ｉｏを位相誤差軸（横軸）に関して線対称とし、さらに縦軸に対して２Ａ8だけ下方にシフトさせる操作を意味する。
（１）位相誤差が０〜１１．２５ｄｅｇの場合
８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）
（２）位相誤差が１１．２５ｄｅｇ〜２２．５ｅｇの場合
−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）＋２（Ｉ2＋Ｑ2）4
（３）位相誤差が０〜−１１．２５ｄｅｇの場合
８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）
（４）位相誤差が−１１．２５ｄｅｇ〜−２２．５ｄｅｇの場合
−８ＩＱ（Ｉ6−７Ｉ4Ｑ2＋７Ｉ2Ｑ4＋Ｑ6）−２（Ｉ2＋Ｑ2）4
を用いることで位相誤差を検出する。
【００５１】
なお、１１．２５ｄｅｇ〜２２．５ｄｅｇと、−１１．２５ｄｅｇ〜−２２．５ｄｅｇとでは、Ｒｏの符号は共に負であるため両者を識別することはできない。但し、虚数部成分の符号は両者で異なるから、これを用いて両者を識別すればよい。また、８相ＰＳＫにおいても、ＢＰＳＫの場合と同様に、位相誤差が大きい場合（その絶対値が１１．２５ｄｅｇ以上の場合）には信号振幅が一定値となるようにして位相誤差を検出することもできる。
【００５２】
以上のようにして、ＢＰＳＫ変調信号、ＱＰＳＫ変調信号、８相ＰＳＫ変調信号において位相誤差を検出し、位相回転制御を行うことができる。位相誤差検出器２６は、これらの変調信号（一般にＭ相ＰＳＫ変調信号）それぞれに対応する回路ブロックを有し、それぞれの回路ブロックで位相誤差を検出する。
【００５３】
図９には、位相誤差検出器２６の構成ブロック図が示されている。位相誤差検出器２６は、ＢＰＳＫ変調信号の位相誤差を演算するＢＰＳＫ演算部２６ａ、ＱＰＳＫ変調信号の位相誤差を演算するＱＰＳＫ演算部２６ｂ、８相ＰＳＫ変調信号の位相誤差を演算する８ＰＳＫ演算部２６ｃを有し、これらは直列接続される。すなわち、ＢＰＳＫ演算部２６ａの後段にＱＰＳＫ演算部２６ｂが接続され、ＱＰＳＫ演算部２６ｂの後段に８ＰＳＫ演算部２６ｃが接続される。
【００５４】
ＢＰＳＫ演算部２６ａには、ナイキストフィルタ１８からのＩ信号、Ｑ信号が供給される。ＢＰＳＫ演算部２６ａは、上述した（１）〜（４）に従って位相誤差ｄを演算して出力する。また、演算により算出された２乗信号の実数部成分Ｒｂ及び虚数部成分Ｉｂを後段のＱＰＳＫ演算部２６ｂに出力する。
【００５５】
ＱＰＳＫ演算部２６ｂは、ＢＰＳＫ演算部２６ａからのＲｂ及びＩｂを入力し、これらを用いて位相誤差ｄを演算して出力する。また、演算により算出された４乗信号の実数部成分Ｒｑ及び虚数部成分Ｉｑを後段の８ＰＳＫ演算部２６ｃに出力する。
【００５６】
８ＰＳＫ演算部２６ｃは、ＱＰＳＫ演算部２６ｂからのＲｑ及びＩｑを入力し、これらを用いて位相誤差ｄを演算して出力する。
【００５７】
図９に示された位相誤差検出器２６の構成は一例であり、各相の演算部を並列に接続してそれぞれにＩ信号及びＱ信号を供給する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態の全体構成図である。
【図２】ＢＰＳＫ変調信号の位相誤差検出説明図である。
【図３】ＢＰＳＫ変調信号の位相誤差検出フローチャートである。
【図４】ＢＰＳＫ変調信号の位相誤差検出説明図である。
【図５】ＢＰＳＫ変調信号の他の位相誤差検出フローチャートである。
【図６】ＱＰＳＫ変調信号の位相誤差検出説明図である。
【図７】ＱＰＳＫ変調信号の位相誤差検出フローチャートである。
【図８】８相ＰＳＫ変調信号の位相誤差検出フローチャートである。
【図９】位相誤差検出器の構成ブロック図である。
【図１０】ＢＰＳＫ変調信号の２乗信号の実数部と虚数部の信号を示すグラフ図である。
【図１１】ＱＰＳＫ変調信号の４乗信号の実数部と虚数部の信号を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５９】
１４  位相回転器、１６  インターポレータ、１８  ナイキストフィルタ、２６  位相誤差検出器、２８  ループフィルタ。
【図１】
2005191946.tif 000003
【図２】
2005191946.tif 000004
【図３】
2005191946.tif 000005
【図４】
2005191946.tif 000006
【図５】
2005191946.tif 000007
【図６】
2005191946.tif 000008
【図７】
2005191946.tif 000009
【図８】
2005191946.tif 000010
【図９】
2005191946.tif 000011
【図１０】
2005191946.tif 000012
【図１１】
2005191946.tif 000013