(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
８相変調（８相ＰＳＫ：Phase  Shift  Keying）方式で位相変調されたデジタル信号を同期検波して復調する際に用いられる基準搬送波を再生するための位相検出装置であって、
受信信号の同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）信号から４相変調（ＱＰＳＫ：Quadrature  Phase  Shift  Keying）方式用の基準搬送波を仮位相値として出力する４相位相比較器と、
送受信に用いられた８相変調方式における理想信号点の絶対値を前記仮位相値に加算した値を演算し、かつ、前記仮位相値から前記絶対値を減算した値も演算すると共に、位相平面における反時計回り方向を正方向と設定して前記仮位相値から極性を判別し、該極性が正の場合には前記加算した値を出力し、前記極性が負の場合には前記減算した値を変換位相値として出力する仮位相値変換回路と、
前記４相位相比較器に入力する同相信号および直交信号、または、該４相位相比較器から出力される仮位相値に基づいて、位相平面上における受信信号点の存在領域を判別し、該存在領域を示す領域信号を出力する位相領域判別回路と、
該領域信号に基づいて前記仮位相値と前記変換位相値とを切り替えて出力する選択回路と
を有することを特徴とする位相検出装置。
【請求項２】
前記位相領域判別回路は、８相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎に領域を判別することを特徴とする請求項１に記載の位相検出装置。
【請求項３】
前記選択回路は、前記位相領域判別回路により判別された領域信号が、４相変調方式と８相変調方式に共通の理想信号点に近い方の領域であることを示す信号である場合は前記仮位相値を選択し、８相変調方式のみの理想信号点に近い方の領域であることを示す信号である場合は前記変換位相値を選択することを特徴とする請求項２に記載の位相検出装置。
【請求項４】
前記選択回路は、前記位相領域判別回路により判別された領域信号が、４相変調方式の位相制御方向の極性と８相変調方式の位相制御方向の極性が同じになることを示す場合には前記仮位相値を選択し、４相変調方式の位相制御方向の極性と８相変調方式の位相制御方向の極性が逆方向になることを示す場合には前記変換位相値を選択することを特徴とする請求項２に記載の位相検出装置。
【請求項５】
前記位相領域判別回路は、前記４相位相比較器から出力される仮位相値を所定値と比較する比較回路を有し、該回路の比較結果により受信信号点の存在領域を判別することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の位相検出装置。
【請求項６】
前記位相領域判別回路は、前記４相位相比較器に入力する同相信号および直交信号の値の比を求める除算回路を有し、該回路の除算結果により受信信号点の存在領域を判別することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の位相検出装置。
【請求項７】
前記位相領域判別回路は、前記４相位相比較器に入力する同相信号および直交信号のアークタンジェントの値を求める信号点角度判別回路を有し、該回路の演算結果により受信信号点の存在領域を判別することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の位相検出装置。
【請求項８】
８相変調方式で位相変調されたデジタル信号を同期検波して復調する際に用いられる基準搬送波を再生するための位相検出装置であって、
受信信号の同相信号および直交信号から位相平面上における受信信号点の存在領域を判別し、受信信号点の存在領域を示す領域信号を出力する位相領域判別回路と、
前記領域信号に基づいて領域毎に異なる固定角度のサイン波およびコサイン波を発生させる数値制御発振器と、
前記同相信号および直交信号に対する前記固定角度のサイン波の積と、前記同相信号および直交信号に対する前記固定角度のコサイン波の積とを、位相が直交する積同士を加算させることにより、前記同相信号および直交信号に位相回転を与えて出力する複素乗算器と、
前記複素乗算器から出力される位相回転が与えられた同相信号および直交信号に対して、４相変調方式の搬送波用の位相値を出力する４相位相比較器と、
を有することを特徴とする位相検出装置。
【請求項９】
前記位相領域判別回路は、８相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎に受信信号の領域を判別することを特徴とする請求項８に記載の位相検出装置。
【請求項１０】
前記位相領域判別回路は、受信信号の領域を、８相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎に加え、４相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎にも判別し、
前記複素乗算器は、前記位相領域判別回路により検出された領域信号に最も近い８相変調方式の理想信号点が、該８相方式の理想信号点と最も近い４相方式の理想信号点と重なるように、前記同相信号および直交信号に対して位相回転を与えることを特徴とする請求項９に記載の位相検出装置。
【請求項１１】
前記位相領域判別回路は、位相平面の反時計回り方向を正方向と設定して、前記４相変調方式の受信信号の領域毎に位相制御方向の極性を判別し、
前記複素乗算器は、該極性が正の場合には、該領域内の８相変調方式の理想信号点が、該８相方式の理想信号点と最も近い４相方式の理想信号点と重なるように、前記同相信号および直交信号に対して位相回転を与えることを特徴とする請求項９に記載の位相検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、８値（８相）ＰＳＫ信号を復調するために用いられる同期検波用の基準搬送波を受信信号から検出する位相検出装置に関し、特に、回路構成が容易なＱＰＳＫ復調器用の４相位相比較器から出力される搬送波位相値と、受信信号の位相平面上における信号点の位置とから、搬送波位相値を変換して８相ＰＳＫ信号に対応できるようにした搬送波位相検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル情報の通信や放送、あるいは、位置測定システム等には、基準搬送波に信号を載せる変調方式として、位相を偏移させる位相偏移変調（Phase Shift Keying:ＰＳＫ）方式が用いられている。ＰＳＫ方式には、２位相を偏移させるＢＰＳＫ(Binary PSK)方式、４相を偏移させるＱＰＳＫ(Quadrature PSK)方式、８相を偏移させる８相ＰＳＫ方式、および、１６相を偏移させる１６ＰＳＫ方式等が有る。
【０００３】
ＰＳＫ方式で位相数を多くすると、一度に送る情報量を増やせる反面、信号間の位相差が小さくなるので、受信側では信号を判別しづらくなる。従って、通信に利用する位相数を２相から４相、あるいは、４相から８相等に増加させた場合には、無線のサービスエリアが同等であるように設定する場合、送信側の出力を増加させたり、受信機の能力を向上させる必要がある。言い換えれば、位相数を増加させて信号伝送速度を向上させた場合には、耐雑音特性等は劣化する。
【０００４】
このため、通信用途に応じて、例えば、大画面の高画質ディスプレイを有する装置に大量のデータを即時に送信したい場合には、伝送品質は低くても高速に信号伝送が可能なＱＰＳＫ方式等が用い、小型形態端末等のように小さなディスプレイを有する装置には、通信に用いられるデータ量が少ないので、信号伝送速度は遅くとも伝送品質が高いＢＰＳＫ方式等が用いれば良い。
【０００５】
また、一般的に位相偏移変調方式の受信信号を復調する際には、受信信号を同期させた基準搬送波と掛け合わせてから、低域通過フィルタで高調波ベースバンド信号を取り出している。また、ＰＳＫ方式では、受信信号と同期した基準搬送波を受信信号から再生する搬送波再生回路を有している。基準搬送波の再生方法としては、周波数逓倍方式、コスタスループ方式等が知られている。
【０００６】
周波数逓倍方式は、変調されている受信信号をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数位相数）することにより逓倍された変調信号の各位相を一致させ、その信号からＮ倍の基準搬送波周波数の近傍成分（位相が変化しない正弦波）のみを狭帯域フィルタを用いて抽出し、さらにそのＮ倍の正弦波成分を１／Ｎの分周回路で分周することにより基準搬送波を得ている。
【０００７】
一方、コスタスループ方式は、周波数逓倍方式で実施するＮ逓倍および１／Ｎ分周について、ベースバンド帯域における加減算および乗算により等価的に実施する方式である。コスタスループ回路は、比較的簡単な回路構成であり、精度良く搬送波を再生できるため、ＢＰＳＫ信号やＱＰＳＫ信号の復調回路に使用されている。
【０００８】
ところで、コスタスループ方式は、上記したように比較的簡単な回路構成であり、精度良く搬送波を再生できるため、２相と４相のＰＳＫ方式では数多く使用される。しかし、コスタスループ方式は、８相のＰＳＫ方式では信号間の位相差が小さくなり、受信側で信号を判別できなくなるために使用されておらず、一般的に周波数逓倍方式が用いられていた。すなわち、８相ＰＳＫ方式の受信信号の搬送波再生においては、受信波を８乗則回路など非線形回路を使用して搬送波を再生していた。
【０００９】
図１５は、周波数逓倍方式により位相偏移変調方式の受信信号を復調して再生搬送波を得る場合の構成ブロック図であり、例えば、「次世代ディジタル変復調技術  笹瀬巌監修  トリケップス」のP24-P25「周波数逓倍方式による搬送波再生」に示されている。
【００１０】
図１５において、２００は周波数逓倍方式による従来の位相検出装置であり、１９は受信信号から再生された搬送波を利用して同相信号Ｉと直交信号Ｑを復調信号ＤＭとして出力する直交検波器であり、２０は再生された基準搬送波からその搬送波と直交する（９０°回転させた）直交信号を生成する位相変換回路である。
【００１１】
また、位相検出装置２００において、１６は受信信号をＮ逓倍するＮ逓倍器（８相ＰＳＫの場合は８逓倍器）であり、１７は搬送波のＮ逓倍の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタであり、１８はＮ逓倍された受信信号をＮ分周して再生された基準搬送波を出力するＮ分周器（８相ＰＳＫの場合は８分周器）である。
【００１２】
次に、図１５に示した従来の８相ＰＳＫ信号の搬送波再生装置における再生搬送波を得るための動作について説明する。
８相ＰＳＫ方式の受信信号（変調信号）は、Ｎ逓倍器１６によって８逓倍（８相ＰＳＫの場合）されることにより、変調信号の位相が一致する。この位相が一致した８逓倍された受信信号は、帯域通過フィルタ１７を通過することにより、８逓倍された周波数成分だけ、すなわち、搬送波周波数の８倍の周波数の近傍成分のみが取り出される。この搬送波周波数の８倍の周波数成分は、位相が変化しない正弦波となる。
【００１３】
次に、この８倍の周波数成分は、８分周器を通過させることにより１／８の周波数になり、基準搬送波の周波数になる。従って、図１５の８相ＰＳＫ搬送波再生装置により、８相ＰＳＫ方式の受信信号（変調信号）における８つの位相状態が０に揃えられて縮退し、無変調の正弦波が得られることになる。この無変調の正弦波が再生された基準搬送波となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の８相ＰＳＫ信号の搬送波再生装置は、８逓倍器、帯域通過フィルタ、及び、８分周器を用いているため、搬送波再生装置としての回路規模が大きくなるという問題がある。
【００１５】
また、従来の８相ＰＳＫ信号の搬送波再生装置は、受信波を８逓倍及び８分周することにより基準となる搬送波を得るため、受信波中にノイズ成分、あるいは、フェージング等の影響による変動成分が含まれる場合には、帯域通過フィルタで抑圧できなかったそれらのノイズ成分や変動成分がそのまま基準となる搬送波に残り、精度の良い基準搬送波が得られないという問題がある。
【００１６】
さらに従来の８相ＰＳＫ信号の搬送波再生装置は、安定位相点が８つあることから、安定位相点が４つであるＱＰＳＫ信号に比べ、受信回線品質が悪い（低Ｃ/Ｎ：信号電力対雑音電力比）時に、再生搬送波の位相が間違った位相に引き込まれる位相スリップを起こしやすい、すなわち、動作安定性が悪いと言う問題がある。
【００１７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、比較的簡潔な回路構成を用いて、基準搬送波の精度が良くかつ安定に動作する８相ＰＳＫ搬送波位相検出装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明の位相検出装置は、８相変調（８相ＰＳＫ：Phase Shift Keying）方式で位相変調されたデジタル信号を同期検波して復調する際に用いられる基準搬送波を再生するための位相検出装置であって、受信信号の同相信号および直交信号から４相変調方式用の基準搬送波を仮位相値として出力する４相位相比較器と、送受信に用いられた８相変調方式における理想信号点の絶対値を仮位相値に加算した値を演算し、かつ、仮位相値から絶対値を減算した値も演算すると共に、位相平面における反時計回り方向を正方向と設定して仮位相値から極性を判別し、該極性が正の場合には加算した値を出力し、極性が負の場合には減算した値を変換位相値として出力する仮位相値変換回路と、４相位相比較器に入力する同相信号および直交信号、または、該４相位相比較器から出力される仮位相値に基づいて、位相平面上における受信信号点の存在領域を判別し、該存在領域を示す領域信号を出力する位相領域判別回路と、該領域信号に基づいて仮位相値と変換位相値とを切り替えて出力する選択回路とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項２の本発明は、請求項１に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、８相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎に領域を判別することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項３の本発明は、請求項２に記載の位相検出装置において、選択回路は、位相領域判別回路により判別された領域信号が、４相変調方式と８相変調方式に共通の理想信号点に近い方の領域であることを示す信号である場合は仮位相値を選択し、８相変調方式のみの理想信号点に近い方の領域であることを示す信号である場合は変換位相値を選択することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項４の本発明は、請求項２に記載の位相検出装置において、選択回路は、位相領域判別回路により判別された領域信号が、４相変調方式の位相制御方向の極性と８相変調方式の位相制御方向の極性が同じになることを示す場合には仮位相値を選択し、４相変調方式の位相制御方向の極性と８相変調方式の位相制御方向の極性が逆方向になることを示す場合には変換位相値を選択することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項５の本発明は、請求項１〜４の何れかに記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、４相位相比較器から出力される仮位相値を所定値と比較する比較回路を有し、該回路の比較結果により受信信号点の存在領域を判別することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６の本発明は、請求項１〜４の何れかに記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、４相位相比較器に入力する同相信号および直交信号の値の比を求める除算回路を有し、該回路の除算結果により受信信号点の存在領域を判別することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項７の本発明は、請求項１〜４の何れかに記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、４相位相比較器に入力する同相信号および直交信号のアークタンジェントの値を求める信号点角度判別回路を有し、該回路の演算結果により受信信号点の存在領域を判別することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項８に記載した本発明の位相検出装置は、８相変調方式で位相変調されたデジタル信号を同期検波して復調する際に用いられる基準搬送波を再生するための位相検出装置であって、受信信号の同相信号および直交信号から位相平面上における受信信号点の存在領域を判別し、受信信号点の存在領域を示す領域信号を出力する位相領域判別回路と、領域信号に基づいて領域毎に異なる固定角度のサイン波およびコサイン波を発生させる数値制御発振器と、同相信号および直交信号に対する固定角度のサイン波の積と、同相信号および直交信号に対する固定角度のコサイン波の積とを、位相が直交する積同士を加算させることにより、同相信号および直交信号に位相回転を与えて出力する複素乗算器と、複素乗算器から出力される位相回転が与えられた同相信号および直交信号に対して、４相変調方式の搬送波用の位相値を出力する４相位相比較器とを有することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項９の本発明は、請求項８に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、８相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎に受信信号の領域を判別することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１０の本発明は、請求項９に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、受信信号の領域を、８相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎に加え、４相変調方式の位相平面上における隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度毎にも判別し、複素乗算器は、位相領域判別回路により検出された領域信号に最も近い８相変調方式の理想信号点が、該８相方式の理想信号点と最も近い４相方式の理想信号点と重なるように、同相信号および直交信号に対して位相回転を与えることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１１の本発明は、請求項９に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、位相平面の反時計回り方向を正方向と設定して、４相変調方式の受信信号の領域毎に位相制御方向の極性を判別し、複素乗算器は、該極性が正の場合には、該領域内の８相変調方式の理想信号点が、該８相方式の理想信号点と最も近い４相方式の理想信号点と重なるように、同相信号および直交信号に対して位相回転を与えることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、本発明を具体的に説明する。
【００３０】
実施の形態１．
図１は、本発明の説明のために位相平面上に４相と８相の理想信号点を示した図であり、８相の理想信号点が、１個置きに４相の理想信号点と重なることから、４相と８相に共通の理想信号点Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈと、８相のみの理想信号点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇが交互に隣り合うように示されている。位相平面上で、理想信号点ＡとＥを結ぶ線がＩ軸であり、理想信号点ＣとＧを結ぶ線がＱ軸となる。
【００３１】
また、図１において、Ｉ軸とＱ軸は直交する座標軸であり、Ｉ軸とＱ軸が共に正である領域が第１象限、Ｉ軸が負でＱ軸が正である領域が第２象限、Ｉ軸とＱ軸が共に負である領域が第３象限、Ｉ軸が正でＱ軸が負である領域が第４象限となる。４相と８相に共通の理想信号点Ｂは、Ｉ軸に対して４５°に配置され、理想信号点Ｄは、Ｉ軸に対して１３５°に配置され、理想信号点Ｈは、Ｉ軸に対して−４５°に配置され、理想信号点Ｆは、Ｉ軸に対して−１３５°に配置される。
【００３２】
また、図１のＩＱ直交座標では、任意の受信信号である信号点ＯＰ（図示せず）の角度をθとすると、信号点ＯＰの座標位置は、角度θとsin関数およびcos関数を用いて（cosθ、sinθ）と表すことができる。
【００３３】
第１象限における４相変調の受信信号は、位相制御されて理想信号点Ｂに引き込まれ、第２象限における４相変調の受信信号は、位相制御されて理想信号点Ｄに引き込まれ、第３象限における４相変調の受信信号は、位相制御されて理想信号点Ｆに引き込まれ、第４象限における４相変調の受信信号は、位相制御されて理想信号点Hに引き込まれる。
【００３４】
位相制御は、第１象限および第３象限ではＩ−Ｑの演算により位相値（あるいは位相誤差）が出力され、第２象限および第４象限ではＱ−Ｉの演算により位相値が出力される。
【００３５】
但し、第１象限内でも、Ｉ軸を基準として４５°までの受信信号は、反時計回りを正方向と設定した場合の正方向に位相制御されて理想信号点Ｂに引き込まれるが、Ｉ軸を基準として４５°からＱ軸までの受信信号は、負方向に位相制御されて理想信号点Bに引き込まれることになる。同様にして、第２象限内では、Ｑ軸を基準として４５°までの受信信号は、正方向に位相制御されて理想信号点Ｄに引き込まれるが、Ｑ軸を基準として４５°からＩ軸までの受信信号は、負方向に位相制御されて理想信号点Ｄに引き込まれる。
【００３６】
第４象限内では、Ｉ軸を基準として−４５°までの受信信号は、負方向に位相制御されて理想信号点Ｈに引き込まれるが、Ｉ軸を基準として−４５°からＱ軸までの受信信号は、正方向に位相制御されて理想信号点Ｈに引き込まれ、第３象限内では、I軸からＱ軸を基準として１３５°までの受信信号は、正方向に位相制御されて理想信号点Ｆに引き込まれるが、Ｑ軸を基準として１３５°からＱ軸までの受信信号は、負方向に位相制御されて理想信号点Ｆに引き込まれる。
【００３７】
上記のように、４相の場合には、９０°毎に理想信号点が変わり、４５°毎にその理想信号点に引き込まれる方向（位相制御される極性）が異なっているが、８相の場合には、４５°毎に理想信号点が変わり、２２．５°毎にその理想信号点に引き込まれる方向が異なることになる。
【００３８】
図１では、８相変調の受信信号を各２２．５°毎に分類するために、Ｉ軸に対して２２．５°毎の領域を設けた。第１象限には、領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１の４個の領域が設けられている。同様にして、第２象限には、領域ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２の４個の領域が設けられ、第３象限には、領域ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３の４個の領域が設けられ、第４象限には、領域ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４の４個の領域が設けられている。
【００３９】
例えば、第１象限では、領域ａ１の受信信号は、負方向に位相制御されて理想信号点Ａに引き込まれ、領域ｂ１の受信信号は、正方向に位相制御されて理想信号点Ｂに引き込まれ、領域ｃ１の受信信号は、負方向に位相制御されて理想信号点Ｂに引き込まれ、領域ｄ１の受信信号は、正方向に位相制御されて理想信号点Ｃに引き込まれる。
【００４０】
以上から、第１象限における８相変調の受信信号については、領域ｂ１およびｃ１の受信信号は、４相変調の受信信号と同様な位相制御を用いて理想信号点に引き込むことができることがわかるが、領域ａ１およびｄ１の受信信号については、４相変調の受信信号と逆方向（逆極性）の位相制御を用いて理想信号点に引き込むための手段が必要になる。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態１の８相ＰＳＫ位相検出装置の構成を示すブロック図である。また、図３は、図２の８相ＰＳＫ位相検出装置で検出される位相値の一例をＩＱ直交座標軸上に示した図であり、図４は、ＩＱ直交座標軸の第１象限における様々な位相値の例を示した図である。
【００４２】
図２において、１は受信信号から再生された搬送波のコサイン波及びサイン波を利用して同相信号Ｉと直交信号Ｑを復調信号ＤＭとして出力する直交検波器であり、２は変形コスタス回路により構成されて受信信号が４相の場合（ＱＰＳＫ）の位相値を出力する４相位相比較器であり、本実施の形態ではその位相値を仮位相値ＴＰＶとして出力する。３は仮位相値ＴＰＶから８相の受信信号の位相領域を判別する第１位相領域判別回路であり、５は仮位相値ＴＰＶの制御方向（極性）を逆に変換した変換位相値ＣＴＰＶにして出力する仮位相値変換回路であり、６は仮位相値ＴＰＶと変換位相値ＣＴＰＶとから第１位相領域判別回路３の出力により一方を選択して位相値ＰＶとして出力する第１選択回路であり、７は位相値ＰＶから雑音を除去するループフィルタであり、８は位相値ＰＶに基づいて搬送波のコサイン波及びサイン波を生成する数値制御発振器（ＮＣＯ）である。また、本実施の形態の位相検出装置１０１は、４相位相比較器２、第１位相領域判別回路３、仮位相値変換回路５、第１選択回路６により構成される。
【００４３】
４相位相比較器２は、さらに、同相信号Ｉの極性を判別する第１極性判別回路２１と、直交信号Ｑの極性を判別する第２極性判別回路２２と、直交信号Ｑに第１極性判別回路２１による極性判別結果を乗算して出力する第１乗算器２３と、同相信号Ｉに第２極性判別回路２２による極性判別結果を乗算して出力する第２乗算器２４と、第２乗算器２４の乗算結果から第１乗算器２３の乗算結果を減算して出力する第１減算器２５とから構成される。
【００４４】
第１位相領域判別回路３は、さらに、４相位相比較器２から出力された仮位相値ＴＰＶの絶対値をとる絶対値算出回路５１と、仮位相値ＴＰＶの絶対値と比較される第１固定値Ｆ１を格納する第１固定値記憶部５２と、仮位相値ＴＰＶの絶対値と第１固定値Ｆ１とを比較して比較結果を制御信号（２値）として第１選択回路６に出力する比較回路５３とから構成される。なお、第１固定値Ｆ１は、例えば、ＩＱ直交座標の各理想信号点の半径をＲとした時に、Ｒ・cos２２．５°−Ｒ・sin２２．５°で表すことができる。
【００４５】
仮位相値変換回路５は、さらに、仮位相値ＴＰＶの極性を判別する第３極性判別回路３１と、仮位相値ＴＰＶに加算あるいは減算される第２固定値Ｆ２を格納する第２固定値記憶部３２と、仮位相値ＴＰＶに第２固定値Ｆ２を加算して変換位相値ＣＴＰＶの候補として出力する第１加算器３３と、仮位相値ＴＰＶから第２固定値Ｆ２を減算して変換位相値ＣＴＰＶの候補として出力する第２減算器３４と、第３極性判別回路３１の出力により第１加算器３３の出力と第２減算器３４の出力とから選択して変換位相値ＣＴＰＶを出力する第２選択回路３５とから構成される。
【００４６】
上述のように構成された実施の形態１の８相ＰＳＫ位相検出装置の動作について以下に説明する。
８相ＰＳＫ受信信号の同相信号（Ｉ信号）と直交信号（Ｑ信号）が直交検波器１から４相位相比較器２に入力されると、４相位相比較器２では、各々の信号に対してその信号と異なる側の信号の極性を乗算し、一方の乗算結果から他方の乗算結果を減算することにより、４相のＱＰＳＫ方式で用いられる信号点の配置を基準とした位相値に比例する値を算出し、その値を仮位相値ＴＰＶとして出力する。
【００４７】
ここで、４相のＱＰＳＫ方式の信号点の配置および位相制御範囲と、本実施の形態１で用いられる８相ＰＳＫ方式の信号点の配置および位相制御範囲について実例を用いて説明する。
【００４８】
図３に示したように、受信信号がＩＱ直交座標軸上に（Ｉ≒０．８７、Ｑ＝０．５）で示される第１象限の信号点Ｔである場合には、仮位相値ＴＰＶの位相制御方向（極性）は（＋）であり、位相領域はｂ１になる。仮位相値ＴＰＶは、４相位相比較器２の出力であるので、｛Ｉ×（Ｑの極性）−Ｑ×（Ｉの極性）｝を演算することにより得ることができる。また、ＩとＱの極性は、正（＋）のときが「１」であり、負（−）のときが「−１」とする。従って、変形コスタス回路からなる４相位相比較器２の出力（仮位相値ＴＰＶ）は、ＩＱ直交座標では、以下の演算により求めることができる。
【００４９】
ＴＰＶが第１象限：ＴＰＶ＝Ｉ×（１）−Ｑ×（１）＝Ｉ−Ｑ
ＴＰＶが第２象限：ＴＰＶ＝−Ｉ×（１）−Ｑ×（−１）＝Ｑ−Ｉ
ＴＰＶが第３象限：ＴＰＶ＝−Ｉ×（−１）−（−Ｑ）×（−１）＝Ｉ−Ｑ
ＴＰＶが第４象限：ＴＰＶ＝Ｉ×（−１）−（−Ｑ）×（１）＝Ｑ−Ｉ
【００５０】
図３の場合には、信号点Ｔは第１象限であるので、仮位相値ＴＰＶ＝０．８７×１−０．５×１＝０．３７となる。
また、受信信号がＩＱ直交座標軸上に（Ｉ≒０．８７、Ｑ＝−０．５）で示される第４象限の信号点Ｕである場合には、仮位相値ＴＰＶの位相制御方向（極性）は（−）であり、位相領域はｃ４になる。この場合には、信号点Ｕの仮位相値ＴＰＶ＝０．８７×（−１）−（−０．５）×１＝−０．３７となる。
【００５１】
本実施の形態では、上記の仮位相値ＴＰＶの値に基づいて第１位相領域判別回路で信号点の属する位相領域を判別し、４相のＱＰＳＫ方式の位相制御がそのまま使える領域であるか、４相のＱＰＳＫ方式の位相制御と逆方向の制御が必要である領域であるかを判別する。
【００５２】
また、仮位相値変換回路５では、４相のＱＰＳＫ方式の位相制御と逆方向の制御が必要である場合に用いる変換位相値を生成しており、例えば、第１象限における領域ａ１とｄ１の信号点は、４相のＱＰＳＫ方式の位相制御と逆方向の制御が必要である点では同様であるが、元の４相のＱＰＳＫ方式の位相制御が逆方向になる。従って、変換位相値ＣＴＰＶについても逆方向を得る必要があり、仮位相値ＴＰＶにＩＱ直交座標軸における理想信号点の半径Ｒを加算した変換位相値ＣＴＰＶと、仮位相値ＴＰＶから理想信号点の半径Ｒを減算した変換位相値ＣＴＰＶとから、仮位相値ＴＰＶから信号点の極性を判別することにより選択して用いる。
【００５３】
図４は、４相のＱＰＳＫ方式と８相ＰＳＫ方式の信号点の配置および位相制御範囲についての図３と異なる例を示した図である。なお、図中では第１〜第４の各象限を代表して第１象限のみについて図示する。
【００５４】
図４中で、ＱＡ１とＱＡ２で示された矢印の範囲がＱＰＳＫ方式で用いられる信号点Ｂの配置を基準とした位相制御範囲であり、本実施の形態１では、仮位相値ＴＰＶの範囲となる。
【００５５】
同相信号Ｉと直交信号Ｑから４相位相比較器２で検出される仮位相値ＴＰＶは、直交座標軸であるＩ軸、あるいは、Ｑ軸に近いほど値が大きくなる値であり、Ｂ点においては零となる。
【００５６】
ここで、８相ＰＳＫ方式では、信号点がＢ点の他にＩ軸上のＡ点とＱ軸上のＣ点に配置されることから、仮位相値ＴＰＶの中で値の大きい方については、Ａ点またはＣ点に位相制御する必要がある。
本実施の形態では、仮位相値ＴＰＶは、比較回路５３によって第１固定値Ｆ１と比較され、受信信号から検出された仮位相値ＴＰＶの直交座標上の点が、図４の領域ａ１に存在するか、ｄ１に存在するか、あるいは、領域ｂ１またはｃ１に存在するかが判別される。
【００５７】
一方、仮位相値変換回路５は、第３極性判別回路３１により仮位相値ＴＰＶの極性を判別し、図４で反時計回りを正として、極性が正である場合には仮位相値ＴＰＶから第２固定値Ｆ２を減算し、極性が負である場合には仮位相値ＴＰＶに第２固定値Ｆ２を加算する。つまり、極性が正となる仮位相値ＴＰＶについては、Ａ点で値が零になるように第２固定値Ｆ２を減算し、極性が負となる仮位相値ＴＰＶについては、Ｃ点で値が零になるように第２固定値Ｆ２を加算する。
【００５８】
これらの減算結果あるいは加算結果は、第３極性判別回路３１の判別結果を制御信号として第２選択回路３５で選択されて仮位相値変換回路５から出力される。なお、この減算結果あるいは加算結果は、位相値としてそのまま出力されるわけではなく、後述する第１選択回路６により、極性が正となる仮位相値ＴＰＶのうちで図４の領域ａ１と領域ｄ１の場合のみが選択されて出力される。
【００５９】
第１選択回路６では、比較回路５３の比較結果を制御信号（２値）として、仮位相値ＴＰＶと仮位相値変換回路５の出力とから選択した結果を出力する。仮位相値ＴＰＶが図４の領域ａ１および領域ｄ１に存在する場合には、仮位相値変換回路５の出力を選択し、図４の領域ｂ１および領域ｃ１に存在する場合には、仮位相値ＴＰＶが選択される。
【００６０】
このように演算することによって、例えば、図４に示したように受信信号の信号点Ｐあるいは信号点Ｓが領域ａ１あるいはｄ１に存在する場合の仮位相値ＴＰＶは、Ａ点あるいはＣ点を基準とした８相ＰＳＫ方式の信号点配置に対応した位相値ＰＶに変換され、図４に示したように受信信号の信号点Ｑあるいは信号点Ｒが領域ｂ１あるいはｃ１に存在する場合の仮位相値ＴＰＶは、８相ＰＳＫ方式とＱＰＳＫ方式に共通のＢ点を基準とした信号点配置に対応するので仮位相値ＴＰＶを変換する必要はなくなる。従って、第１選択回路６は、比較回路５３の制御信号により仮位相値ＴＰＶをそのまま位相値ＰＶとして出力する。また、領域ａ１、ｄ１に受信信号の信号点が存在する場合は、第１選択回路６は、仮位相値変換回路５の出力である変換位相値ＣＴＰＶを選択して出力する。
【００６１】
具体的には、図４でａ１〜ｄ１が各々２２．５°であり、ｓａ１〜ｓｄ２が各々１１．２５°とした場合、４相位相比較器２から出力される各信号点の仮位相値ＴＰＶの値（Ｉ−Ｑ）は、以下のようになる。
【００６２】
信号点Ａの（Ｉ−Ｑ）＝cos０°−sin０°＝１
信号点Ｐの（Ｉ−Ｑ）＝cos１１．２５°−sin１１．２５°≒０．７８６
信号点Ｍの（Ｉ−Ｑ）＝cos２２．５°−sin２２．５°≒０．５４１
信号点Ｑの（Ｉ−Ｑ）＝cos３３．７５°−sin３３．７５°≒０．２７５
信号点Ｂの（Ｉ−Ｑ）＝cos４５°−sin４５°＝０
信号点Ｒの（Ｉ−Ｑ）＝cos５６．２５°−sin５６．２５°≒−０．２７５
信号点Ｎの（Ｉ−Ｑ）＝cos６７．５°−sin６７．５°≒−０．５４１
信号点Ｓの（Ｉ−Ｑ）＝cos７８．７５°−sin７８．７５°≒−０．７８６
信号点Ｃの（Ｉ−Ｑ）＝cos９０°−sin９０°＝−１
【００６３】
また、仮位相値変換回路５から出力される値（変換位相値ＣＴＰＶ）は、第３極性判別回路３１で、上記（Ｉ−Ｑ）の極性を検出し、極性が（＋）であれば、ＩＱ直交座標における理想信号点の半径＝１を減算した値が第２選択回路３５により選択され、極性が（−）であれば、１を加算した値が第２選択回路３５により選択されて第１選択回路６に出力される。具体的には、仮位相値変換回路５の各信号点毎の出力値は以下のようになる。
【００６４】
信号点Ａの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）−１＝０
信号点Ｐの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）−１≒−０．２１４
信号点Ｍの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）−１≒−０．４５９
信号点Ｑの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）−１≒−０．７２５
信号点Ｂの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）±１＝±１
信号点Ｒの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）＋１≒０．７２５
信号点Ｎの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）＋１≒０．４５９
信号点Ｓの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）＋１≒０．２１４
信号点Ｃの変換位相値ＣＴＰＶ＝（Ｉ−Ｑ）＋１＝０
【００６５】
８相用の制御が必要になる場合は、信号点Ｍよりも信号点Ａに近い側の領域ａ１と、信号点Ｎよりも信号点Ｃに近い側の領域ｄ１であるので、（Ｉ−Ｑ）の絶対値が０．５４１よりも大きい場合となる。この０．５４１という値が、第１位相領域判別回路３内の第１固定値記憶部５２に第１固定値Ｆ１として記憶される。第１位相領域判別回路３では、絶対値算出回路５１により絶対値となった仮位相値ＴＰＶと、この第１固定値Ｆ１（０．５４１）とを、比較回路５３で比較して、第１固定値Ｆ１よりも絶対値の仮位相値ＴＰＶ大きい場合と小さい場合に分けて、例えば２値の異なる制御信号を第１選択回路６に出力する。第１選択回路６では、第１固定値Ｆ１よりも絶対値の仮位相値ＴＰＶが大きい場合には、変換位相値ＣＴＰＶを選択し、第１固定値Ｆ１よりも絶対値の仮位相値ＴＰＶが小さい場合には、仮位相値ＴＰＶを選択し、その選択結果を位相値ＰＶとしてループフィルタ７に出力する。
【００６６】
同様にして、第２象限では、（Ｑ−Ｉ）の絶対値が０．５４１よりも大きい場合、第３象限では、第１象限と同様に（Ｉ−Ｑ）の絶対値が０．５４１よりも大きい場合、第４象限では、第２象限と同様に（Ｑ−Ｉ）の絶対値が０．５４１よりも大きい場合に８相用の制御が実施され、変換位相値ＣＴＰＶが選択されて、その選択結果が位相値ＰＶとしてループフィルタ７に出力される。
【００６７】
図５は、ＩＱ直交座標における仮位相値ＴＰＶの絶対値が第１固定値Ｆ１（０．５４１）よりも大きい領域と位相角度の関係を示す図である。
第１象限において、仮位相値ＴＰＶの絶対値が０．５４１よりも大きい領域は、領域ｍａ１及び領域ｍｄ１である。例えば、８相ＰＳＫ方式では、各信号点の振幅半径と理想信号点の振幅半径がほぼ同一である場合、領域ｍａ１中の理想信号点の半径で描いた円弧は、領域ａ１中の理想信号点の半径で描いた円弧と同じになり、従って、仮位相値ＴＰＶの絶対値が０．５４１よりも大きいことを示すことができる。なお、各信号点の振幅半径Ｒと理想信号点の振幅半径Ｒ０が異なる場合には、領域ｍａ１は領域ａ１と異なる場合が考えられるが、受信信号の振幅の影響があまりない状況下では本実施の形態が有効である。
【００６８】
同様にして、領域ｍｄ１も仮位相値ＴＰＶの絶対値が０．５４１よりも大きいことを示すことができる。第２象限の領域ｍａ２およびｍｄ２、第３象限の領域ｍａ３およびｍｄ３、第４象限の領域ｍａ４およびｍｄ４についても、同様に仮位相値ＴＰＶの絶対値が０．５４１よりも大きいことを示すことができる。
【００６９】
図６は、本実施の形態における、４相位相比較器２の出力（仮位相値ＴＰＶ）、仮位相値変換回路５の出力（変換位相値ＣＴＰＶ）、および、第１選択回路６により選択された出力（位相値ＰＶ）を示す図である。
【００７０】
４相位相比較器２から出力される仮位相値ＴＰＶは、従来のＱＰＳＫの出力と同様であるので、例えば、第１象限では、Ｉ軸上の理想信号点Ａ（１，０）から理想信号点Ｂ（cos４５°、sin４５°）の間のものは（＋）極性であり、Ｑ軸上の理想信号点Ｃ（０，１）から理想信号点Ｂ（cos４５°、sin４５°）の間のものは（−）極性となり、すなわち、理想信号点Ｂに引き込まれる。
【００７１】
それとは逆に、仮位相値変換回路５から出力される変換位相値ＣＴＰＶは、従来のＱＰＳＫの出力とは逆方向（逆極性）の出力になるので、例えば、第１象限では、Ｉ軸上の理想信号点Ａ（１，０）から理想信号点Ｂ（cos４５°、sin４５°）の間のものは（−）極性であり、Ｑ軸上の理想信号点Ｃ（０，１）から理想信号点Ｂ（cos４５°、sin４５°）の間のものは（＋）極性となり、すなわち、理想信号点Ａと理想信号点Ｂの間のものは理想信号点Ａに引き込まれ、理想信号点Ｃと理想信号点Ｂの間のものは理想信号点Ｃに引き込まれる。
【００７２】
第１選択回路６の出力は、上記の４相位相比較器２から出力される仮位相値ＴＰＶと、仮位相値変換回路５から出力される変換位相値ＣＴＰＶとを、Ｉ軸から２２．５°および６７．５°の角度で切り替えて出力する。例えば、第１象限では、受信信号の信号点がＩ軸から２２．５°間での領域ａ１である場合には、変換位相値ＣＴＰＶが選択される。同様に、受信信号の信号点が領域ｂ１およびｃ１である場合には、仮位相値ＴＰＶが選択され、受信信号の信号点が領域ｄ１である場合には、再び、変換位相値ＣＴＰＶが選択される。
【００７３】
第２象限では、同様に、領域ａ２および領域ｄ２で変換位相値ＣＴＰＶが選択され、領域ｂ２および領域ｃ２で仮位相値ＴＰＶが選択される。第３象限および第４象限においても、同様に、領域ａ３、領域ａ４、領域ｄ３および領域ｄ４で変換位相値ＣＴＰＶが選択され、領域ｂ３、領域ｂ４、領域ｃ３および領域ｃ４で仮位相値ＴＰＶが選択される。
【００７４】
以上説明したように、実施の形態１に係る位相検出装置の８相ＰＳＫ方式の位相検出装置１０１は、ＱＰＳＫ復調用の４相位相比較器２の出力である仮位相値ＴＰＶの大きさを比較回５３によって第１固定値Ｆ１と比較し、ＩＱ直交座標における受信信号が存在する領域によって、仮位相値をＴＰＶそのまま出力するか、仮位相値変換回路５によって仮位相値ＴＰＶに第２固定値Ｆ２を加算もしくは減算した変換位相値ＣＴＰＶを出力するか選択して位相値ＰＶとしてループフィルタ７に出力するので、比較的簡単な回路構成で、８相ＰＳＫ方式の信号点配置に対応した搬送波の位相を検出することができる。
【００７５】
本実施の形態の４相位相比較器２は、変形コスタス回路からなり、従来の位相検出装置に用いられる８逓倍器、帯域通過フィルタ、及び、８分周器等と比べた場合、変形コスタス回路は比較的簡単で規模が小さい回路である。また、第１位相領域判別回路３および仮位相値変換回路５についても、従来の８逓倍器、帯域通過フィルタ、及び、８分周器等と比較すると簡単で規模が小さい回路である。従って、本実施の形態では、比較的簡潔で規模の小さい回路構成を用いて、精度が良くかつ安定に動作する８相ＰＳＫ用の基準搬送波を得ることができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、上記のように変形コスタス回路を用いるので、従来の８相ＰＳＫ信号の搬送波再生装置における、受信波を８逓倍及び８分周することにより基準となる搬送波を得る処理が無くなることから、受信波中にノイズ成分、あるいは、フェージング等の影響による変動成分が含まれる場合であっても、帯域通過フィルタで抑圧できなかったそれらのノイズ成分や変動成分がそのまま基準となる搬送波に残ることが無くなり、精度の良い基準搬送波を得ることができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、上記のように基準搬送波の精度が向上することから、受信回線品質が悪い（低Ｃ/Ｎ）時に、再生搬送波の位相が間違った位相に引き込まれる位相スリップが起りにくくなり、動作安定性を向上させることができる。
【００７８】
実施の形態２．
上記した実施の形態１では、信号点が存在する位相領域を、仮位相値ＴＰＶの絶対値が第１固定値Ｆ１（０．５４）より大きいか否かにより判別したが、この方法では、各信号点の振幅半径Ｒと理想信号点の振幅半径Ｒ０が異なる場合、すなわち、受信信号の振幅の影響が大きい状況下では、領域ｍａ１は領域ａ１と異なってしまい、正確に領域を判別できない場合が考えられる。そこで、本実施の形態２では、信号点が存在する位相領域をＩ信号とＱ信号の比によって判別することにより受信信号の振幅の影響が大きい状況下でも正確に領域を判別し、その判別結果を用いて仮位相値ＴＰＶと変換位相値ＣＴＰＶとの選択を行なう。
【００７９】
図７は、本発明の実施の形態２である位相検出装置１０２の構成を示すブロック図である。尚、図７においては、図２に示した第１の実施の形態の位相検出装置１０１と同じ機能の部分については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、図８は、図７の位相検出装置の位相値をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【００８０】
図７の８相ＰＳＫ方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０２が、図２に示した実施の形態１の位相検出装置１０１と主に異なる点は、Ｑ／Ｉ除算回路９によって、Ｉ信号に対するＱ信号の比（Ｑ／Ｉ）を算出し、第２位相領域判別回路１０により、その比（Ｑ／Ｉ）からＩＱ直交座標軸上の信号点が存在する領域を判別して制御信号を出力し、第１選択回路６を制御する点である。他の構成については、実施の形態１の構成と同様である。第２位相領域判別回路１０は、第１位相領域判別回路３と同様に入力値を所定値と比較することにより、例えば２値の制御信号を出力する回路であるが、本実施の形態では入力値がＱ／Ｉになることから、所定値についても実施の形態１とは異なっている。本実施の形態で用いる所定値については後述する。
【００８１】
本実施の形態では、例えば、第１象限内の信号点が存在する領域について、予め２２．５°毎に分割した領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を設定しておき、上記した比（Ｑ／Ｉ）により受信信号の信号点が何れの領域に属するかを判別する。
【００８２】
以下、本実施の形態２の位相検出装置の動作を説明する。
４相位相比較器２の出力である仮位相値ＴＰＶが、仮位相値変換回路５によって変換位相値ＣＴＰＶに変換され、第１選択回路６で仮位相値ＴＰＶと変換位相値ＣＴＰＶとから選択された値が位相値ＰＶとして出力されるまでの動作は実施の形態１と同様である。本実施形態では、第１選択回路６を制御するための制御信号の生成方法が実施の形態１とは異なり、上記した比（Ｑ／Ｉ）により第２位相領域判別回路１０で制御信号を生成する。
【００８３】
Ｑ／Ｉ除算回路９は、Ｉ信号とＱ信号の比の値を算出する。第２位相領域判別回路１０は、この比（Ｑ／Ｉ）を用いて受信信号の存在する領域がａ１〜ｄ１の何れであるかを判別する。具体的には、Ｉ信号とＱ信号の比（Ｑ／Ｉ）を用いているため、例えば、第１象限における信号領域は図８に示したような領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１となり、Ｑ／Ｉの値により以下のように領域が分割される。
【００８４】
領域ａ１：０＜Ｑ/Ｉ＜sin22.５°/cos22.5°≒０．４１４
領域ｂ１：sin22.５°/cos22.5°≒０．４１４＜Ｑ/Ｉ＜sin45°/cos45°＝１
領域ｃ１：sin45°/cos45°＝１＜Ｑ/Ｉ＜sin67.5°/cos67.5°≒２．４１４
領域ｄ１：sin67.5°/cos67.5°≒２．４１４＜Ｑ/Ｉ＜∞
上記の値０．４１４、１、２．４１４が第２位相領域判別回路１０で用いられて、領域が判別される。
【００８５】
例えば、図８において受信信号の信号点がＴとすると、比（Ｑ／Ｉ）は０．５／０．８７＝０．５７５となり、これは、０．４１４＜Ｑ/Ｉ＜１の範囲の値であるので、受信信号の信号点は領域ｂ１に存在することがわかる。
【００８６】
すると、実施の形態１と同様に、領域ｂ１、ｃ１に信号が存在する場合は、仮位相値ＴＰＶを変換する必要はないので、第１選択回路６は第２位相領域判別回路１０からの制御信号により仮位相値ＴＰＶをそのまま出力する。一方、領域ａ１あるいはｄ１に信号が存在する場合は、第１選択回路６は仮位相値変換回路５から出力される変換位相値ＣＴＰＶを選択して出力する。
【００８７】
以上説明したように、実施の形態２に係る８相ＰＳＫ方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０２は、信号の存在する領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１等を角度によって分割して設定し、Ｑ／Ｉ除算回路９によってＩ信号とＱ信号の比を算出し、その比から第２位相領域判別回路１０により信号点が存在する領域を判別して第１選択回路６を制御するように構成したので、受信信号の振幅の影響が大きい状況下でも正確に領域を判別し、第１の実施の形態よりも受信信号の振幅の影響を抑えることができるので動作を安定化させることができる。
【００８８】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３である位相検出装置１０３の構成を示すブロック図である。尚、図９においては、図７に示した第２の実施の形態の位相検出装置と同じ機能の部分については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、図１０は、図９の位相検出装置の位相値をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【００８９】
図９の８相ＰＳＫ方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０３が、図７に示した実施の形態２の位相検出装置１０２と主に異なる点は、本実施の形態では、Ｉ信号に対するＱ信号の比（Ｑ／Ｉ）を算出するＱ／Ｉ除算回路９に代わり、信号点角度判別回路１１によりＩ信号とＱ信号から信号点の角度θ１を算出し、第３位相領域判別回路１２により、その角度θ１からＩＱ直交座標軸上の信号点が存在する領域を判別して制御信号を出力し、第１選択回路６を制御する点である。他の構成については、実施の形態２の構成と同様である。
【００９０】
第３位相領域判別回路１２は、第２位相領域判別回路１０と同様に入力値を所定値と比較することにより、例えば２値の制御信号を出力する回路であるが、本実施の形態では入力値が信号点の角度θ１になることから、所定値についても実施の形態１および２とは異なって角度になっている。本実施の形態で用いる所定値については後述する。
【００９１】
本実施の形態３においても、例えば、予め２２．５°毎に分割した領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を設定しておき、上記した信号点の角度θ１により受信信号の信号点が何れの領域に属するかを判別する。
【００９２】
また、本実施の形態３で信号点の角度を検出する方法は、Ｉ信号とＱ信号からアークタンジェント（TAN−1）を演算することにより角度θ１を検出する。アークタンジェント（TAN−1）の演算は、読み出し専用メモリ（ROM）に格納したＩ信号とＱ信号に対応する角度θ１から読み出す（検出する）ように構成しても良い。検出された角度θ１が、上記した領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１の何れの領域であるかを判別することによって、仮位相値ＴＰＶと変換位相値ＣＴＰＶとから選択を行う。
【００９３】
以下、本実施の形態３の位相検出装置１０３の動作を説明する。
４相位相比較器２の出力である仮位相値ＴＰＶが、仮位相値変換回路５によって変換位相値ＣＴＰＶに変換され、第１選択回路６で仮位相値ＴＰＶと変換位相値ＣＴＰＶとから選択された値が位相値ＰＶとして出力されるまでの動作は実施の形態１と同様である。本実施形態では、第１選択回路６を制御するための制御信号の生成方法が実施の形態１とは異なり、上記したように、Ｉ信号とＱ信号からアークタンジェント（TAN−1）を演算することにより求めた角度θ１を用いて、第３位相領域判別回路１２で制御信号を生成する。
【００９４】
（TAN−1 ROM）等からなる信号点角度判別回路１１は、Ｉ信号とＱ信号から信号点の角度θ１を検出し、その角度θ１から第３位相領域判別回路１２が受信信号の信号点が存在する領域が領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１の何れの領域であるかを判別する。具体的には、受信信号の信号点の角度θ１を用いているため、例えば、第１象限における信号領域は図１０に示したように、予め設定した２２．５°毎の領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１と同様の角度が所定値になり、角度により以下のように領域が分割される。
【００９５】
θ１＝TAN−1（Ｑ/Ｉ）
領域ａ１：０＜θ１＜２２．５°
領域ｂ１：２２．５°＜θ１＜４５°
領域ｃ１：４５°＜θ１＜６７．５°
領域ｄ１：６７．５°＜θ１＜９０°
【００９６】
第１象限の場合には、上記の値２２．５°、４５°、６７．５°、９０°が第３位相領域判別回路１２で用いられて、領域が判別される。
【００９７】
例えば、図１０において受信信号の信号点がＴとすると、角度θ１はTAN−1（０．５／０．８７）＝３０°となり、これは、２２．５°＜θ１＜４５°の範囲の値であるので、受信信号の信号点は領域ｂ１に存在することがわかる。
【００９８】
すると、実施の形態１と同様に、領域ｂ１、ｃ１に信号が存在する場合は、仮位相値ＴＰＶを変換する必要はないので、第１選択回路６は第３位相領域判別回路１２からの制御信号により仮位相値ＴＰＶをそのまま出力する。一方、領域ａ１あるいはｄ１に信号が存在する場合は、第１選択回路６は仮位相値変換回路５から出力される変換位相値ＣＴＰＶを選択して出力する。
【００９９】
以上説明したように、実施の形態３に係る８相ＰＳＫ方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０３は、受信信号の信号点の存在する領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１等を角度によって分割して設定し、TAN−1 ROM等の信号点角度判別回路１１によって、受信信号の信号点の角度θ１を検出し、その角度θ１から第３位相領域判別回路１２により信号点が存在する領域を判別して第１選択回路６を制御するように構成したので、受信信号の信号点が存在する領域を角度によって分割することができ、受信信号の振幅の影響が大きい状況下でも正確に領域を判別し、受信信号の振幅の影響を抑えることで第１の実施の形態よりも安定に動作させることができ、また、Ｑ/Ｉ除算回路９を備える第２の実施の形態よりも、簡単な回路構成にすることができる。
【０１００】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４の説明のために位相平面上に８相の理想信号点を図１とは異なる配置で示した図であり、８相の理想信号点が、４相の理想信号点とは重ならず、任意の隣り合う８相の理想信号点の中間に４相の理想信号点が配置されるようになっている。具体的には、ＩＱ直交座標軸の第１象限において、４相の理想信号点Ｋについては、図１と同様にＩ軸と４５°の角度で配置されるが、８相の理想信号点ＪはＩ軸と２２．５°の角度で配置され、８相の理想信号点ＬはＩ軸と６７．５°の角度で配置される。
【０１０１】
第１象限における４相変調の受信信号は、実施の形態１〜３と同様に位相制御されて理想信号点Ｋに引き込まれる。また、８相の受信信号は、図１１のままであるとすると、領域ａ１および領域ｂ１に信号点が検出された受信信号は、８相の理想信号点Ｊに引き込まれ、領域ｃ１および領域ｄ１に信号点が検出された受信信号は、８相の理想信号点Ｌに引き込まれる必要があるが、４相の位相比較器を利用する場合、４相の理想信号点Ｋに引き込まれることになる。
【０１０２】
そこで、本実施の形態の位相検出装置では、上記した実施の形態１〜３とは異なり、４相位相比較器の出力を変換させるのではなく、４相位相比較器に入力する同相信号Ｉと直交信号Ｑから予め位相領域を判別し、その同相信号Ｉと直交信号Ｑに対して固定角度の位相回転を行ってから４相位相比較器に入力させることにより、８相の理想信号点を４相の理想信号点に一致させて、８相の位相値を検出するように構成した。なお、上記の固定角度とは、受信信号の信号点が検出された位相領域をカバーする８相の理想信号点が、４相の理想信号点の配置と重なるように、ＩＱ直交座標軸を回転させる角度である。
【０１０３】
図１２は、本発明の実施の形態４である位相検出装置１０４の構成を示すブロック図である。また、図１３、１４は図１２の位相検出装置１０４の位相値をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【０１０４】
図１２の８相ＰＳＫ方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０４が、図９に示した実施の形態３の位相検出装置１０３と主に異なる点は、本実施の形態では、４相位相比較器２の前段に同相信号Ｉと直交信号Ｑを回転させる複素乗算器１３が設けられている点と、４相位相比較器２の後段の仮位相値変換回路５および第１選択回路６が無くなり、そのため、第１選択回路６に制御信号を出力する第３位相領域判別回路１２や信号点角度判別回路１１も無くなっている点と、複素乗算器１３用にsin波とcos波を生成する数値制御発振器１５と、その数値制御発振器１５に受信信号の位相領域を判別した制御信号を出力する第４位相領域判別回路１４とが設けられている点である。その他の構成については、実施の形態３の構成と同様である。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、４相位相比較器２の出力が、後段の回路が無くなることから、仮位相値ＴＰＶではなく位相値ＰＶとなってループフィルタ７に直接に入力される。
【０１０６】
複素乗算器１３は、第３から第６の４個の乗算器４１〜４４と、第３減算器４５と第２加算器４６とから構成される。第３乗算器４１には、同相信号Ｉと数値制御発振器１５からcos波が入力されて乗算結果が出力される。第４乗算器４２には、直交信号Ｑと数値制御発振器１５からcos波が入力されて乗算結果が出力される。第５乗算器４３には、同相信号Ｉと数値制御発振器１５からsin波が入力されて乗算結果が出力される。第６乗算器４４には、直交信号Ｑと数値制御発振器１５からsin波が入力されて乗算結果が出力される。
【０１０７】
第３減算器４５では、第３乗算器４１の出力から第６乗算器４４の出力を減算して回転同相信号Ｉ’として出力し、第２加算器４６では、第４乗算器４２の出力と第５乗算器４３の出力とを加算して回転直交信号Ｑ’として出力する。
【０１０８】
以下、本実施の形態４の位相検出装置１０４の動作を説明する。
第４位相領域判別回路１４は、例えば、実施の形態３の第３位相領域判別回路１２と同様に受信信号の位相領域を判別するが、入力信号が同相信号（Ｉ信号）および直交信号（Ｑ信号）であることから、判別方法が実施の形態３とは異なる。例えば、実施の形態２のように、Ｉ信号とＱ信号の極性を考慮し大きさを比較することにより受信信号が存在する領域を判別するが、判別する領域は、図１１における領域ａ１と領域ｂ１を加えた領域（ａ１＋ｂ１）であるか、あるいは、領域ｃ１と領域ｄ１を加えた領域（ｃ１＋ｄ１）であるかを判別するのみで良い。
【０１０９】
受信信号が領域（ａ１＋ｂ１）に存在する場合は、第４位相領域判別回路８は、22.5度の固定値を出力する。すると、数値制御発振器１５からは、cos(22.5°)とsin(22.5°)の固定値が出力される。一方、受信信号が領域（ｃ１＋ｄ１）に存在する場合は、第４位相領域判別回路８は、−22.5度の固定値を出力する。すると、数値制御発振器１５からは、cos(−22.5°)とsin(−22.5°)の固定値が出力される。
【０１１０】
複素乗算器１３は、受信信号が領域（ａ１＋ｂ１）に存在する場合は、同相信号（Ｉ信号）および直交信号（Ｑ信号）に対して＋22.5度の固定位相回転を施し、受信信号が領域（ｃ１＋ｄ１）に存在する場合は、−22.5度の固定位相回転を施す。
【０１１１】
図１３は、Ｉ信号およびＱ信号に対して＋22.5度の固定位相回転を施した場合のＩＱ直交座標軸を示す図である。
図１１に示した８相の理想信号点Ｊは、＋22.5度の固定位相回転を施された結果、複素乗算器１３から出力される理想信号点Ｊの信号点配置は４相の理想信号点Ｋと一致する。この複素乗算器１３から出力される回転同相信号Ｉ’及び回転直交信号Ｑ’が４相位相比較器２に入力されて、受信信号が領域（ａ１＋ｂ１）に存在する場合の８相の基準搬送波の位相が検出される。
【０１１２】
図１４は、Ｉ信号およびＱ信号に対して−22.5度の固定位相回転を施した場合のＩＱ直交座標軸を示す図である。
図１１に示した８相の理想信号点Ｌは、−22.5度の固定位相回転を施された結果、複素乗算器１３から出力される理想信号点Ｌの信号点配置は４相の理想信号点Ｋと一致する。この複素乗算器１３から出力される回転同相信号Ｉ’及び回転直交信号Ｑ’が４相位相比較器２に入力されて、受信信号が領域（ｃ１＋ｄ１）に存在する場合の８相の基準搬送波の位相が検出される。
【０１１３】
なお、上記説明は、第１象限のみについて行ったが、第２象限〜第４象限についても同様の方法により８相の基準搬送波の位相を検出することができる。
【０１１４】
以上説明したように、実施の形態４に係る８相ＰＳＫ方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０４は、第４位相領域判別回路１４によって受信信号の存在する領域を判別し、その領域に対応させて複素乗算器１３により受信信号に対して＋22.5度もしくは−22.5度の固定位相回転を与え、８相ＰＳＫ方式の信号点配置をＱＰＳＫ方式の信号点配置に変換し、ＱＰＳＫ用の４相位相比較器２がそのまま使用できるように構成したので、実施の形態１と同様に、比較的簡単な回路構成で、８相ＰＳＫ方式の信号点配置に対応した搬送波の位相を検出することができる。
【０１１５】
また、４相位相比較器２は、変形コスタス回路からなるので、比較的簡潔で規模の小さい回路構成を用いて、精度が良くかつ安定に動作する８相ＰＳＫ用の基準搬送波のを得ることができ、ノイズ成分や変動成分がそのまま基準となる搬送波に残ることが無くなって精度の良い基準搬送波を得ることができる。
【０１１６】
また、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３では、位相安定点が８点存在することから、低Ｃ/Ｎ時は隣接する位相安定点へのスリップを起こしやすいのに対し、本実施の形態４では、位相安定点は４点であることから、動作安定性を向上させることができる。
【０１１７】
なお、上記した各実施の形態は、８相ＰＳＫ方式の変調波を復調する際の基準搬送波を生成するための位相検出装置に適用したものであるが、例えば、ディジタルテレビジョン受信機等の復調部の一部回路中に組み込まれてもよい。
【０１１８】
また、上記位相検出装置を構成する各種回路の種類、接続状態、位相検出装置に接続される主信号部の種類、制御方法などは前述した実施の形態に限られない。
【０１１９】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５の本発明では、ＱＰＳＫ復調用４相位相比較器による仮位相値の大きさを固定値と比較し、それにより受信信号が存在する領域を判別し、その領域によって仮位相値をそのまま出力するか、仮位相値に固定値を加算もしくは減算したものを出力するか選択し、８相ＰＳＫ信号点配置に対応した搬送波位相検出器とするように構成したので、比較的簡単で規模の小さい回路構成で８相ＰＳＫ方式の信号点配置に対応した基準搬送波の位相を検出することができるという効果を有する。
さらに、受信波中にノイズ成分、あるいは、フェージング等の影響による変動成分が含まれるような受信回線品質が悪い（低Ｃ/Ｎ）場合であっても、ノイズ成分や変動成分がそのまま基準となる搬送波に残ることが無くなり、精度の良くかつ安定に動作する基準搬送波を得ることができることから、再生される基準搬送波の位相が間違った位相に引き込まれる位相スリップが起りにくくなり、受信動作の安定性を向上させることができるという効果を有する。
【０１２０】
また、請求項６の本発明では、Ｉ信号とＱ信号の比を算出し、その比から受信信号が存在する領域を判別するように構成したので、上記した効果に加えて、受信信号の存在する領域を角度によって分割することができるようになり、受信信号の振幅の影響が大きい状況下でも正確に領域を判別し、受信信号の振幅の影響を抑えることができるので動作を安定化させることができるという効果を有する。
【０１２１】
また、請求項７の本発明では、受信信号の信号点の存在する領域を角度によって分割して設定し、Ｉ信号とＱ信号からTAN−1を演算して受信信号の信号点の角度を検出し、信号点が存在する領域を判別するように構成したので、上記した効果に加えて、簡単な回路構成で、受信信号の信号点が存在する領域を角度によって分割することができ、受信信号の振幅の影響が大きい状況下でも正確に領域を判別し、受信信号の振幅の影響を抑えることで安定に動作させることができるという効果を有する。
【０１２２】
請求項８乃至１１の発明では、受信信号の存在する領域を判別し、その領域に対応させて受信信号に対して固定位相回転を与え、８相ＰＳＫ方式の信号点配置をＱＰＳＫ方式の信号点配置に変換し、ＱＰＳＫ用の４相位相比較器が使用できるようにしたので、位相安定点が８点から４点に減少することから、請求項１乃至５の効果に加えて、低Ｃ/Ｎ時であっても隣接する位相安定点へのスリップを起こしにくくなり、動作安定性を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の説明のために位相平面上に４相と８相の理想信号点を示した図である。
【図２】  本発明の実施の形態１の８相ＰＳＫ位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】  図２の８相ＰＳＫ位相検出装置で検出される位相値の一例をＩＱ直交座標軸上に示した図である。
【図４】  ＩＱ直交座標軸の第１象限における様々な位相値の例を示した図である。
【図５】  ＩＱ直交座標における仮位相値の絶対値が固定値よりも大きい領域と位相角度の関係を示す図である。
【図６】  本実施の形態における４相位相比較器の出力と仮位相値変換回路の出力と選択回路により選択された出力を示す図である。
【図７】  本発明の実施の形態２の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  図７の位相検出装置の位相値をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【図９】  本発明の実施の形態３の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  図９の位相検出装置の位相値をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【図１１】  本発明の実施の形態４の説明のために位相平面上に８相の理想信号点を図１とは異なる配置で示した図である。
【図１２】  本発明の実施の形態４の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】  図１２の位相検出装置の位相値の一状態をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【図１４】  図１２の位相検出装置の位相値の図１３とは異なる状態をＩＱ直交座標軸上に表した図である。
【図１５】  周波数逓倍方式により位相偏移変調方式の受信信号を復調して再生搬送波を得る場合の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１  直交検波器、  ２  ４相位相比較器、  ３  第１位相領域判別回路、  ５仮位相値変換回路、  ６  第１選択回路、  ７  ループフィルタ、  ８  数値制御発振器、  ２１  第１極性判別回路、  ２２  第２極性判別回路、  ２３  第１乗算器、  ２４  第２乗算器、  ２５  第１減算器、  ３１  第３極性判別回路、  ３２  第２固定値記憶部、  ３３  第１加算器、  ３４  第２減算器、３５  第２選択回路、  ５１  絶対値算出回路、  ５２  第１固定値記憶部、５３  比較回路、  １０１  位相検出装置、  Ｉ  同相信号、  Ｑ  直交信号、  ＴＰＶ  仮位相値、  ＣＴＰＶ  変換位相値、  ＰＶ  位相値、  ＲＣ  受信信号。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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