(57)【要約】【課題】  振幅変調信号と位相変調信号の両方を簡易な構成の共通の回路で復調することが可能な信号復調装置を提供する。【解決手段】  位相変調信号の復調に用いられている直交検波回路３を利用し、受信した振幅変調信号に対して、発振器３３で生成した搬送波と同じ周波数の無変調信号のｃｏｓ成分とｓｉｎ成分を乗算器３１、３２によりそれぞれ乗じて、出力の高周波成分を高周波フィルタ４１、４２で除去し、ベクトル演算回路５でその二乗平均をとることにより、振幅情報を取得する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交検波回路と信号処理回路を有する信号復調装置であって、
直交検波回路から出力される同相成分と直交成分のそれぞれから高周波成分を除去する高周波フィルタを有し、
前記信号処理回路は、振幅変調信号入力時には、高周波フィルタ通過後の同相成分出力を基にして振幅変調信号の振幅成分を取得することを特徴とする信号復調装置。
【請求項２】
直交検波回路と信号処理回路を有する信号復調装置であって、
直交検波回路から出力される同相成分と直交成分のそれぞれから高周波成分を除去する高周波フィルタを有し、
前記信号処理回路は、振幅変調信号入力時には、高周波フィルタ通過後の同相成分と直交成分の二乗平均から振幅変調信号の振幅成分を取得することを特徴とする請求項１記載の信号復調装置。
【請求項３】
得られた振幅に応じて、受信した振幅変調信号を増幅するアンプを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の信号復調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号復調装置に関し、例えば、狭域通信（ＤＳＲＣ；Dedicated Short Range Communication）システムで用いられるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式信号のような振幅変調信号とＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方信号のような位相変調信号の両者を変調可能とした信号復調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＴＣや商用車管理システム等の路車間通信等で用いられるＤＳＲＣシステムにおいては、主にＡＳＫ変調方式とＱＰＳＫ変調方式の２つの変調方式が混在して用いられている。したがって、車載側の通信装置には、変調方式の異なる２種類の信号を復調するシステムを備える必要がある。従来は、ＡＳＫ変調信号の復調部とＱＰＳＫ変調信号の復調部をそれぞれ独立に設け、復調すべき信号に応じて切替を行っていた。しかし、変調方式それぞれに独立の復調回路を設けると、回路構成が複雑になり、コストアップにもなる。そこで、異なる変調方式の復調回路を共用化する技術の開発が進められている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１は、受信信号をデジタル化し、デジタル演算により復調を行うことで、プログラムの切替によって各種の変調信号の復調を可能とするものである。特許文献２は、ＭＳＫ（Minimum Shift Keying）変調方式とＱＰＳＫ変調方式の復調回路の共用化に関するものである。
【特許文献１】特開２００３−７８５７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３４２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭＳＫ変調とＱＰＳＫ変調とは、ともに周波数変調方式である点が共通するため、特許文献２に記載の技術のように回路の共有化を実現することは容易であるが、ＡＳＫ変調は、振幅変調である点で相違し、復調方式が根本的に異なる。また、特許文献１の技術によれば各種の変調方式の復号をソフトウェアで行うため、振幅変調と周波数変調を共通の装置で復号することは可能となるが、ＤＳＲＣシステムでは、通信を行うエリアが狭く、短時間にリアルタイムで比較的大量のデータ処理を行う必要があるため、高速で処理を行うプロセッサ、メモリを要することになり、装置構成が複雑化し、コストアップになる。
【０００５】
そこで本発明は、振幅変調信号と位相変調信号の両方を簡易な構成の共通の回路で復調することが可能な信号復調装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る信号復調装置は、直交検波回路と信号処理回路を有する信号復調装置であって、直交検波回路から出力される同相成分と直交成分のそれぞれから高周波成分を除去する高周波フィルタを有し、この信号処理回路は、振幅変調信号入力時には、高周波フィルタ通過後の同相成分出力を基にして振幅変調信号の振幅成分を取得することを特徴とする。
【０００７】
あるいは、信号処理回路は、振幅変調信号入力時には、高周波フィルタ通過後の同相成分と直交成分の二乗平均を基にして振幅変調信号の振幅成分を取得することが好ましい。
【０００８】
直交検波回路では、入力された信号を２つに分岐し、一方に搬送波と同じ周波数の無変調信号のＣＯＳ成分を、他方に搬送波と同じ周波数の無変調信号のＳＩＮ成分を乗じる。乗算結果のうち前者を同相成分、後者を直交成分と呼ぶ。入力信号がＱＰＳＫ変調信号のような位相変調場合、同相成分・直交成分から信号の位相を検出する。一方、入力信号が振幅変調信号、例えば、ＡＳＫ変調信号（Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ））の場合、前者はＡ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）×ｃｏｓ（２πｆｔ）＝Ａ／２×｛ｃｏｓ（４πｆｔ＋θ）＋ｃｏｓθ｝、後者はＡ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）×ｓｉｎ（２πｆｔ）＝Ａ／２×｛ｓｉｎ（４πｆｔ＋θ）＋ｓｉｎθ｝となり、高周波成分であるｃｏｓ（４πｆｔ＋θ）、ｓｉｎ（４πｆｔ＋θ）を高周波フィルタで除去すると、その通過後の出力は、前者がＡ／２×ｃｏｓθ、後者がＡ／２×ｓｉｎθとなる。一般にθ≒０であり、ｃｏｓθ≒１となるから、前者はＡ／２に略等しい。
【０００９】
周波数偏差によりθ≠０の場合、前者と後者の二乗平均をとる。二乗平均は√｛（Ａ／２×ｃｏｓθ）２＋（Ａ／２×ｓｉｎθ）２｝であり、これは、Ａ／２の絶対値である。
【００１０】
さらに、得られた振幅に応じて、受信した振幅変調信号を増幅するアンプを備えているとよい。すなわち、増幅利得を振幅に応じて制御する。
【発明の効果】
【００１１】
直交検波回路の出力を高周波フィルタに導き、通過させて高周波成分を除去することにより、ＱＰＳＫ変調方式等の位相変調信号の復調に用いられる直交検波回路によって振幅変調信号の振幅情報を取り出すことができる。このため、振幅変調信号の復調用に専用の回路（包絡線検波回路）を設ける必要がなくなり、復調回路を共用できるので、構成が簡略化され、コストダウンが図れる。
【００１２】
特に、二乗平均を利用した場合には、周波数偏差の影響を受けずに低雑音での復調を行うことができる。
【００１３】
振幅変調信号受信時の利得調整に二乗平均を用いることで、振幅情報による利得調整が可能となり、搬送波の影響を受けない利得調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は本発明に係る信号復調装置を備えた車載用通信装置の受信部の主要構成を示すブロック構成図であり、図２はこの車載用通信装置が用いられるＤＳＲＣシステムのイメージ図である。
【００１６】
この通信装置の受信部は、本発明に係る信号復調装置１００を有しており、アンテナ１と、アンプ２と、直交検波回路３と、高周波フィルタ４１、４２と、ベクトル演算回路５と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路６から構成される。
【００１７】
アンテナ１とアンプ２が接続され、アンプ２の出力は２つに分岐されて直交検波回路３へと導かれる。直交検波回路３は、２つの乗算器３１、３２と発振器３３から構成されており、各乗算器３１、３２のそれぞれの一方の入力端子と出力端子が直交検波回路３の入力端子、出力端子となる。各乗算器３１、３２の他方の入力端子は、発振器３３に接続され、所定周波数の無変調信号のcos成分、sin成分が入力されている。
【００１８】
直交検波回路３の２つの出力端子にはそれぞれ高周波フィルタ４１、４２が接続され、高周波フィルタ４１、４２の出力端子とベクトル演算回路５の入力端子が接続されている。ベクトル演算回路５の出力端子は、ＡＧＣ回路６の入力端子へと接続されるとともに、図示していない信号処理回路へと接続されている。ＡＧＣ回路６の出力端子は、乗算器でもあるアンプ２のもう一つの入力端子へと接続されている。
【００１９】
ＤＳＲＣシステムは図２に示されるように、路上に設置されている送受信機７から電波８を送信するものであり、送受信エリア内を通過する車両９に設置された通信装置(本発明に係る受信機１００を有する)との間で通信を行うものである。ＤＳＲＣシステムの無線周波数は、例えば５．８ＭＨｚ帯が用いられ、変調方式としてはＡＳＫ変調方式とＱＰＳＫ変調方式が併用される。
【００２０】
本実施形態の動作を説明する前に、この受信機での通信に用いられるデジタル変調波について簡単に説明する。
【００２１】
図３は、ＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調、ＦＳＫ変調それぞれの変調波を元になるデジタル信号とともに示した図である。図３（ａ）に示されるように元となるデジタル信号のベースバンド波形は、単純な二値波形とする。ＡＳＫ変調では、ベースバンド波形に応じて被変調波の振幅を異ならせる。例えば、図３（ｂ）に示されるように、振幅が０の領域（ベース信号が０）と一定振幅（＝Ａ）の領域（ベース信号が１）が存在する。これに対して、ＰＳＫ変調の場合には、被変調波はベースバンド波形が切り替わる時点でその位相のみを切り替えるので、図３（ｃ）に示されるように、その振幅は常に一定である。ＦＳＫ変調の場合も、被変調波はベースバンド波形に応じてその周波数を切り替えるので、図３（ｄ）に示されるように、その振幅は常に一定となる。
【００２２】
図４はＱＰＳＫ変調の場合の被変調波をベースバンド波形とともに示す図である。ＱＰＳＫ変調は図３（ｃ）に示されるＰＳＫ変調を発展させたものであり、ベースバンドの２ビットずつを組み合わせ、組み合わせたビット値に応じて被変調波の位相をπ／４ずつ異ならせることで、４値を一度に伝送できるようにして周波数利用効率を高めた伝送方式である。
【００２３】
本実施形態における直交検波回路３は、ＱＰＳＫ変調方式の復調に広く用いられている。以下、具体的な動作について説明する。まず、ＱＰＳＫ変調方式の復調から述べる。乗算器３１、３２で入力信号の搬送波と同じ周波数の無変調信号のｃｏｓ成分、ｓｉｎ成分を乗じて高周波フィルタ４１、４２を通過させることにより、同相成分Ｉと直交成分Ｑをそれぞれ取得できる。図５は、ＱＰＳＫ変調方式における、この同相成分Ｉと直交成分との関係を示したものである。ここでは、元のデジタルデータの０を−１として、１を１として取り扱った場合を示している。直交検波回路３を利用することで、同相成分Ｉと直交成分Ｑとを独立に把握することができる。
【００２４】
ＡＳＫ変調信号が入力された場合、ＡＳＫ変調信号は、Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）で表せる（ここで、Ａは元のデジタルデータに応じて０または１の値をとるものとする）。
【００２５】
乗算器３１で処理された出力信号は、Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）×ｃｏｓ（２πｆｔ）＝Ａ／２×｛ｃｏｓ（４πｆｔ＋θ）＋ｃｏｓθ｝となり、乗算器３２で処理された出力信号は、Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）×ｓｉｎ（２πｆｔ）＝Ａ／２×｛ｓｉｎ（４πｆｔ＋θ）＋ｓｉｎθ｝となる。高周波フィルタ４１、４２で（４πｆｔ＋θ）を除去することにより、それぞれＡ／２×ｃｏｓθ、Ａ／２×ｓｉｎθが出力として得られる。
【００２６】
ベクトル演算回路５は、この出力からベクトル演算によって振幅Ａを求める。具体的には、両者の二乗平均√｛（Ａ／２×ｃｏｓθ）２＋（Ａ／２×ｓｉｎθ）２｝をとる。この二乗平均値は|Ａ／２|となるから、ＡＳＫ変調信号の振幅が得られ、これにより、元データを復調することができる。
【００２７】
ここで、θが０に近い場合には、上記出力はそれぞれＡ／２、０に略等しくなるため、ベクトル演算回路５を用いずともＡＳＫ変調信号の振幅を得ることができ、元データの復調が可能である。しかし、周波数偏差があり、θが０からずれている場合には、同相成分出力であるＡ／２×ｃｏｓθが小さくなり、正しい変調ができない可能性がある。このような場合には、ベクトル演算回路５での二乗平均値演算を行うことで、周波数偏差成分が除去されるので、振幅を正しく把握し、精度良く復調を行うことができる。
【００２８】
ＡＧＣ回路６は、求めた振幅値Ａ／２に応じてアンプ２による増幅率を制御する（図６参照）。従来のＡＧＣでは、復調部に入力される信号に応じて制御を行っているが、これでは、搬送波であるｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）の変動の影響を受けやすい。これに対して、本発明によれば、求めるべき振幅値に応じた増幅が可能であるため、利得の制御効率が良く、精度のよい測定が可能となる。
【００２９】
入力された変調信号がＡＳＫ変調信号かＱＰＳＫ変調信号かは以下のようにして判定する。θ≒０の場合には、ＡＳＫ変調信号の場合、直交成分出力が略０で一定であることから判定できる。また、θ≠０の場合も、二乗平均値の変動を基にして変調方式の判別が可能である。
【００３０】
以上の説明では、ＱＰＳＫ変調とＡＳＫ変調との共有化について説明したが、他の位相変調と振幅変調の復調回路の共用についても本発明は好適に利用可能であり、車載通信装置やＤＳＲＣシステムに限らず、他の通信システムにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る信号復調装置を備えた車載用通信装置の受信部の主要構成を示すブロック構成図である。
【図２】図１の車載用通信装置が用いられるＤＳＲＣシステムのイメージ図である。
【図３】ＡＳＫ変調、ＦＳＫ変調、ＰＳＫ変調による被変調波と入力波の波形をともに示す図である。
【図４】入力波とＱＰＳＫ変調による被変調波の波形をともに示す図である。
【図５】ＱＰＳＫ変調方式における同相成分と直交成分の関係を示す図である。
【図６】ＡＧＣ回路における増幅率の設定を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１…アンテナ、２…アンプ、３…直交検波回路、５…ベクトル演算回路、６…ＡＧＣ回路、７…送受信機、８…電波、９…車両、３１…乗算器、３２…乗算器、３３…発振器、４１…高周波フィルタ、１００…信号復調装置。
【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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【図６】
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