(57)【要約】【課題】  信号位相を回転する位相回転方法及び位相回転装置に関し、位相回転処理の簡単化と位相誤差の低減とを図る。【解決手段】  極座標変換部１により、位相回転を行う信号の同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑとを振幅成分ｒと角度成分θとに変換し、位相回転部３により、角度成分θに位相回転量φを加算して回転角度成分θ’を出力し、振幅調整部２により、回転角度成分θ’に対応した振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘを求め、この最大値ｒ’ｍａｘと振幅成分ｒとを比較し、最大値を超えていない時は、そのまま出力し、最大値を超えている時は、その最大値に制限した振幅成分ｒ’を出力し、直角座標変換部４により、振幅成分ｒ’と回転角度成分θ’とを同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑとに変換する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号位相を回転する位相回転方法に於いて、
位相回転を行う信号の同相成分信号と直交成分信号とを、極座標変換により振幅成分と角度成分とに変換し、前記極座標変換により得られた振幅成分が、前記角度成分に位相回転量を加算した回転角度成分に於ける振幅成分の最大値を超えている時は、前記振幅成分を前記最大値に制限した振幅成分とし、該振幅成分と前記位相回転量を加算した回転角度成分とを基に直交座標変換により同相成分信号と直交成分信号とに変換する過程を含む
ことを特徴とする位相回転方法。
【請求項２】
信号位相を回転する位相回転装置に於いて、
位相回転を行う信号の同相成分信号と直交成分信号とを入力して振幅成分と角度成分とに変換する極座標変換部と、
該極座標変換部からの前記角度成分に位相回転量を加算して回転角度成分を出力する位相回転部と、
該位相回転部からの回転角度成分に対応した振幅成分の最大値を求め、該最大値と前記極座標変換部から振幅成分とを比較し、該振幅成分を前記最大値以下に制限した振幅成分を出力する振幅調整部と、
該振幅調整部からの振幅成分と前記位相回転部からの回転角度成分とを入力して同相成分信号と直交成分信号とに変換する直交座標変換部と
を備えたことを特徴とする位相回転装置。
【請求項３】
前記振幅調整部は、角度成分に対する振幅成分の最大値を格納し、前記位相回転部からの回転角度成分をアドレスとして前記最大値を読出すメモリと、該メモリから読出した最大値と前記極座標変換部からの振幅成分とを比較し、該振幅成分が前記最大値を超えないように制限する演算部とを含む構成を有することを特徴とする請求項２記載の位相回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号位相を所望の位相にディジタル信号処理によって回転させる位相回転方法及び位相回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の信号処理に於いて、信号位相を調整する各種の手段が適用されている。一般的には、直交座標上で表される信号の位相を、その信号の同相成分信号（Ｉ）と直交成分信号（Ｑ）とに対して乗除算又は加減算処理を行った後、合成する処理により回転させることができる。又準同期検波方式を適用した受信装置の直交復調回路に於いて、受信した直交変調信号を、π／２の位相差の復調用搬送波により、Ｉ，Ｑ直交信号に復調し、それぞれディジタル信号に変換して、位相オフセット分を補正する位相回転回路を設けた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
又地球上の軌道を周回する複数の衛星からの電波を受信して復調し、この電波の受信点の三次元位置と移動速度とを算出できる航法システムが知られており、この航法システムの受信機に於いて、直交復調信号を処理する機能を備え、位相シフト等の手段を設けている。その為の構成として、例えば、信号の振幅と位相とに対応させた信号点を、Ｘ，Ｙ軸の直交座標のＸ成分値とＹ成分値とに対応させてメモリに格納し、信号の位相回転位置に対応する信号点に対応するＸ成分値とＹ成分値とを読出すことにより、位相回転処理を行うものである。しかし、この構成は、位相回転による信号点の移動についてみると、回転角度によっては、直交格子を縦横以外に斜めに横切ることになり、誤差分が位相回転位置によって大きく変化する。
【０００４】
そこで、位相回転に従って信号点が移動する軌跡を、座標原点を中心とした同心円とし、各円上に信号点を配置した状態でメモリに格納する。即ち、極座標に類似した構成で信号点を記憶させたメモリを用いることにより、位相回転位置による誤差分の変化を少なくする。その場合、入力された信号のレベルを、信号点を配置した円の半径に相当するレベルに一旦変換し、メモリから位相回転後の信号点を読出し、そのレベルを再変換するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
又データ伝送に於ける復調回路に於いて、ディジタル処理により直交したＩ，Ｑ信号の位相回転を、例えば、図４に示すように、三角関数乗算部２１〜２４と加算器２５，２６とを設けた構成により処理する手段が知られている。この場合、Ｉ，Ｑ信号と位相回転量θとにより、三角関数乗算部２１〜２４と加算器２５，２６とによって、
Ｉ’＝Ｉｃｏｓθ−Ｑｓｉｎθ
Ｑ’＝Ｉｓｉｎθ＋Ｑｃｏｓθ
の演算を行い、位相回転量θに従って位相回転した直交信号Ｉ’，Ｑ’を求めることができる。尚、三角関数を２の巾乗で表して、三角関数乗算部２１〜２４を、複数のシフトレジスタと、加算器と、セレクタとを含む構成で実現することができることが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平６−１８１４７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７５６号公報
【特許文献３】特公平７−６５９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
信号位相の回転処理は、前述のように、既に各種の手段が提案されているが、位相回転後の信号もディジタル信号とするものであるから、処理するビット数により、取り扱うことができる最大値が決まることになる。例えば、図５の（Ａ）に示すように、Ｉ，Ｑ信号の最大値をそれぞれ同一の値のＩｍａｘ，Ｑｍａｘとすると、π／４の位相角の信号ＡのＩ，Ｑ信号は、最大値Ｉｍａｘ，Ｑｍａｘとなる。この信号Ａを位相回転量φ回転させると、信号Ａは信号Ａ’となる。この信号Ａ’は、信号Ａとレベル（振幅）は同一であるが、同相成分信号Ｉは最大値Ｉｍａｘ以下となり、直交成分信号Ｑは最大値Ｑｍａｘを超えて、信号処理としてはオーバーフローの状態となる。その為、図５の（Ｂ）に示すように、信号Ａ’の同相成分信号Ｉは最大値以下であるが、直交成分信号Ｑは最大値Ｑｍａｘに制限されることになり、従って、位相回転後は信号Ａ”となる。その為、位相回転した信号Ａ’と、最大値を超えないように処理した信号Ａ”との間はδの位相差が生じることになる。即ち、位相回転処理により位相誤差δが生じる問題がある。
【０００７】
このような問題は、前述の信号点を同心円上に配置してメモリに格納した場合でも同様に発生する。このような位相誤差δを低減する為には、位相回転後のＩ，Ｑ信号が最大値Ｉｍａｘ，Ｑｍａｘを超える場合、その超えた割合に従って、超えない方の信号も低減する処理を行う必要があり、位相回転処理が複雑化する問題が生じる。
【０００８】
本発明は、比較的簡単な処理及び構成により、位相回転後の信号成分を最大値に制限すると共に位相誤差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の位相回転方法は、位相回転を行う信号の同相成分信号と直交成分信号とを、極座標変換により振幅成分と角度成分とに変換し、前記角度成分に位相回転量を加算した回転角度成分に於ける振幅成分の最大値を求め、前記極座標変換により得られた振幅成分が前記最大値を超えている時は、前記振幅成分を前記最大値に制限した振幅成分とし、該振幅成分と前記位相回転量を加算した回転角度成分とを基に直交座標変換により同相成分信号と直交成分信号とに変換する過程を含むものである。
【００１０】
又本発明の位相回転装置は、位相回転を行う信号の同相成分信号と直交成分信号とを入力して振幅成分と角度成分とに変換する極座標変換部と、該極座標変換部からの前記角度成分に位相回転量を加算して回転角度成分を出力する位相回転部と、該位相回転部からの回転角度成分に対応した振幅成分の最大値を求め、該最大値と前記極座標変換部から振幅成分とを比較し、該振幅成分を前記最大値以下に制限した振幅成分を出力する振幅調整部と、該振幅調整部からの振幅成分と前記位相回転部からの回転角度成分とを入力して同相成分信号と直交成分信号とに変換する直交座標変換部とを備えている。
【００１１】
又前記位相回転装置の振幅調整部は、角度成分に対する振幅成分の最大値を格納し、前記位相回転部からの回転角度成分をアドレスとして前記最大値を読出すメモリと、該メモリから読出した最大値と前記極座標変換部からの振幅成分とを比較し、該振幅成分が前記最大値を超えないように制限する演算部とを含む構成を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
ディジタル信号処理により信号位相を位相回転量φだけ回転させる際に、極座標に変換して、角度成分に対して位相回転量を加算して位相回転処理を行い、その位相回転後の振幅成分を最大値に制限して直交座標に変換するから、変換後の同相成分と直交成分とは最大値を超えることがなく、即ち、オーバーフローが生じないので、位相誤差が生じないものとなる。又振幅の調整も必要最小限にとどめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の位相回転方法は、位相回転を行う信号の同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑとを、極座標変換により振幅成分ｒと角度成分θとに変換し、角度成分θに位相回転量φを加算した回転角度成分θ’に於ける振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘを求め、極座標変換により得られた振幅成分ｒが最大値ｒ’ｍａｘを超えている時は、振幅成分ｒを最大値ｒ’ｍａｘに制限した振幅成分ｒ’とし、この振幅成分と、位相回転量φを加算した回転角度成分θ’とを基に直交座標変換により同相成分信号Ｉ’と直交成分信号Ｑ’とに変換する過程を含むものである。
【００１４】
本発明の位相回転装置は、位相回転を行う信号の同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑとを入力して振幅成分ｒと角度成分θとに変換する極座標変換部１と、この極座標変換部１からの角度成分θに位相回転量φを加算して回転角度成分θ’を出力する位相回転部３と、この位相回転部３からの回転角度成分θ’に対応した振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘを求めて、この最大値ｒ’ｍａｘと極座標変換部１から振幅成分ｒとを比較し、この振幅成分ｒが最大値を超えていない時は、そのまま出力し、最大値を超えている時は、その最大値に制限した振幅成分ｒ’を出力する振幅調整部２と、この振幅調整部２からの振幅成分ｒ’と位相回転部３からの回転角度成分θ’とを入力して同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑとに変換する直交座標変換部４とを備えている。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は極座標変換部、２は振幅調整部、３は位相回転部、４は直交座標変換部を示す。直交座標で表されるＩ，Ｑ信号を極座標変換部１に入力して、振幅（動径）成分ｒと角度成分θとによる極座標（ｒ，θ）に変換する。位相回転部３は、極座標変換部１により変換された角度成分θに位相回転量φを加算し、加算した回転角度成分θ’を振幅調整部２と直交座標変換部４とに入力する。
【００１６】
振幅調整部２は、位相回転部３から入力された回転角度成分θ’に対応した振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘを求め、極座標変換部１からの振幅成分ｒが最大値を超えているか否かを判定する。この最大値ｒ’ｍａｘは、Ｑ信号についてはかっこ内で示すと、
ｒ’ｍａｘ＝Ｉ（Ｑ）ｍａｘ／ｃｏｓθ’
（但し、０≦｜θ’｜≦π／４及び３π／４≦｜θ’｜≦π）
ｒ’ｍａｘ＝Ｉ（Ｑ）ｍａｘ／ｓｉｎθ’
（但し、π／４≦｜θ’｜≦３π／４）
として求めることができる。
【００１７】
振幅成分ｒが、回転角度成分θ’に従って回転した場合の最大値ｒ’ｍａｘを超えない場合、そのまま振幅成分ｒ’として出力し、又超える場合は、振幅成分ｒを回転角度成分θ’に於ける最大値に制限した振幅成分ｒ’として出力し、その振幅成分を直交座標変換部４に入力し、又その振幅成分の調整量ｒｃ＝（振幅成分ｒ−位相回転後の振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘ）を、後段の処理回路に出力する。尚、振幅成分ｒが最大値を超えない場合は、ｒ＝ｒ’として、直交座標変換部４に入力し、その時の調整量ｒｃ＝０とする。
【００１８】
直交座標変換部４は、振幅成分ｒ’と回転角度成分θ’とを基に、
Ｉ’＝ｒ’ｃｏｓθ’
Ｑ’＝ｒ’ｓｉｎθ’
により、位相回転後の直交したＩ’，Ｑ’信号を出力することができる。この場合、それぞれ最大値を超えないものとなる。即ち、オーバーフローを生じないので、位相誤差は生じないものとなる。尚、振幅成分が最大値に従って制限された場合、後段の処理回路に於いて、調整量ｒｃにより、本来の振幅成分となるように補正することができる。
【００１９】
図２は、位相回転処理の説明図であり、（Ａ）に示すように、π／４の位相角で、振幅（動径）成分ｒの信号の同相成分信号Ｉは最大値Ｉｍａｘで、直交成分信号Ｑも最大値Ｑｍａｘとした場合、極座標変換部１は、入力された同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑとを、振幅（動径）成分ｒと角度成分θ（この場合、θ＝π／４）とに変換し、制御情報としての位相回転量φに従って回転する場合に、位相回転部３は、θ’＝θ＋φの処理により求めた回転角度成分θ’を振幅調整部２に加える。
【００２０】
振幅調整部２は、振幅成分ｒと回転角度成分θ’とにより、位相回転後の信号の振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘを前述の演算式に従って求めて振幅成分ｒと比較し、この振幅成分ｒが最大値ｒ’ｍａｘを超えている場合、振幅成分ｒを最大値に制限したｒ’とする。
【００２１】
この最大値に制限した振幅成分ｒ’を位相回転量φに従って回転すると、図２の（Ｂ）に示す状態となり、位相回転後の振幅成分ｒ’は、直交成分信号Ｑの最大値Ｑｍａｘを超えないものとなり、又位相誤差も発生しないものとなる。例えば、角度成分θ＝π／４とし、位相回転量φ＝π／１２とすると、回転角度位相θ’＝θ＋φ＝π／３となる。そして、振幅成分ｒ＝１とすると、角度成分θ＝π／４の時の同相成分Ｉと直交成分Ｑとの最大値は約０．７となる。そして、回転角度位相θ’＝π／３とした場合の振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘは、約０．８となる。従って、振幅成分ｒ＝１を、この最大値ｒ’ｍａｘ≒０．８に制限した振幅成分ｒ’を直交変換部４に出力する。直交座標変換部４は、この振幅成分ｒ’と回転角度位相θ’とを基に、同相成分信号Ｉ’と直交成分信号Ｑ’とに変換する。又回転方向を反対とした場合も同様であり、その場合は、同相成分信号Ｉの最大値Ｉｍａｘを超えないように、振幅成分ｒを制限することができる。
【実施例２】
【００２２】
図３は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は、同一名称部分を示す。この実施例は、振幅調整部２を、メモリ５と演算部６とにより構成し、メモリ５に、回転角度成分θ’と振幅成分の最大値ｒ’ｍａｘとの関係のデータを格納する。このメモリ５に対して、位相回転部３からの回転角度成分θ’をアドレスとして入力し、最大値を読出して演算部６に入力する。
【００２３】
演算部６は、極座標変換部１からの振幅成分ｒと、メモリ５からの最大値ｒ’ｍａｘとを比較し、ｒ≧ｒ’ｍａｘの場合は、振幅成分ｒをそのまま直交座標変換部４に入力する振幅成分ｒ’とし、又ｒ≦ｒ’ｍａｘの場合は、その最大値を振幅成分ｒ’として、直交座標変換部４に入力する。直交座標変換部４は、前述の実施例と同様に、振幅成分ｒ’と角度成分θ’とを基に直交座標変換により、位相回転後の同相成分信号Ｉ’と直交成分信号Ｑ’とに変換して出力する。
【００２４】
尚、メモリ５は、２πの角度範囲にわたる最大値ｒ’ｍａｘを格納することなく、例えば、０〜π／２の角度範囲にわたる最大値ｒ’ｍａｘを格納し、角度成分θ’が０〜π／２の範囲でない場合に、アドレス変換してアクセスすることにより、最大値の読出しを行う構成とすることもできる。それにより、メモリ５の小型化を図ることができる。又演算部６は、比較、減算の処理機能を有する簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】位相回転処理の説明図である。
【図３】本発明の実施例２の説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【図５】従来例の位相回転処理の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  極座標変換部
２  振幅調整部
３  位相回転部
４  直交座標変換部
５  メモリ
６  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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