(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）変調方式で振幅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、
受信信号から直交検波された同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）信号の絶対値に基づいて、該受信信号に対応する理想信号点が、１６ＱＡＭ変調方式における位相平面上の各制御モード切替領域に対応する各理想信号点のうちで、４相変調であるＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式における理想信号点の位相と同位相となる理想信号点であるか否かを判別して信号判別信号を出力する信号判別回路と、
前記同相信号および直交信号に基づいて、前記受信信号に対応する１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点を、ＱＰＳＫ変調方式における各理想信号点の位相に一致させるために、位相平面における時計回りに回転させる位相領域と反時計回りに回転させる位相領域の何れであるか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、前記各位相領域毎に前記１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点をＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と一致させるために所定角度のサイン波およびコサイン波を発生させる所定値の位相発振器と、
前記同相信号および直交信号と前記所定角度のサイン波の積と、前記同相信号および直交信号と前記所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および減算させることにより、前記同相信号および直交信号に前記所定角度の位相回転を与えて出力する複素乗算器と、
前記同相信号および直交信号が入力されて、前記判別信号に基づいて、同相信号および直交信号をそのまま出力するか、前記複素乗算器から出力される位相回転された同相信号および直交信号を出力するかを切替える選択回路と、
前記選択回路から出力される同相信号および直交信号に基づき、４相変調方式の搬送波を再生するための位相値を検出して出力する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２】
前記信号判別回路は、１６ＱＡＭ変調方式の位相平面上における前記受信信号に対応する同相信号および直交信号の絶対値が、双方共に前記１６ＱＡＭ変調方式における各制御モード切替領域の境界値となる第１所定値以上であるか、あるいは、双方共に前記第１所定値以下であるかを判別することにより、ＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と同位相となる理想信号点であるか否か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】
前記信号判別回路は、前記同相信号の絶対値を検出する第１絶対値回路と、
前記直交信号の絶対値を検出する第２絶対値回路と、
前記１６ＱＡＭ変調方式における各制御モード切替領域の境界値となる第１所定値を格納する第１所定値記憶部と、
前記第１絶対値回路の出力値と前記第１所定値とを比較する第１比較器と、
前記第２絶対値回路の出力値と前記第１所定値とを比較する第２比較器と、
前記第１比較器の出力と第２比較器の出力とが双方共に前記第１所定値以上である場合および双方共に前記第１所定値以下である場合に判別出力を発生する第１排他的論理和回路と
を有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４】
前記選択回路は、前記信号判別信号がＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と同位相となる理想信号点であることを示す場合には、直交検波されたままの前記同相信号および前記直交信号を選択し、前記信号判別信号がＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と異なる位相の理想信号点であることを示す場合には、前記複素乗算器により所定値の位相だけ回転が与えられて出力された同相信号および直交信号を選択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５】
前記選択回路は、前記受信信号から直交検波された同相信号および直交信号である第１の入力と、前記複素乗算器からの前記所定角度の位相回転が与えられた同相信号および直交信号である第２の入力とに接続され、前記信号判別回路からの信号判別信号により、第１の入力と第２の入力から一方を選択して前記４相位相比較器に出力する
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６】
前記位相領域判別回路は、１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点のうち、位相平面上におけるＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と位相が異なり、且つ、隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度で各位相領域の境界を設定して、位相平面上の受信信号点が前記境界の何れ側かに存在するかより各位相領域を判別することを特徴とする請求項１〜５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、前記各位相領域の境界に加え、ＱＰＳＫ変調方式において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境界を設定して判別し、
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より規定される領域内において、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と位相が異なる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点が、最も近いＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致するように、前記同相信号および直交信号に対して所定値の位相の回転を与えることを特徴とする請求項６に記載の位相検出装置。
【請求項８】
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ＱＰＳＫ変調方式における各位相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、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と位相が異なる前記位相領域内の１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点が、最も近いＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致するように、前記同相信号および直交信号に対して反時計回りの所定値の位相の回転を与えることを特徴とする請求項６に記載の位相検出装置。
【請求項９】
前記位相領域判別回路は、受信信号が直交検波された同相信号と直交信号の振幅を比較する比較器と、前記同相信号および前記直交信号の各極性を判別する各極性判別回路を有し、前記各回路の出力を用いることにより、受信信号点の存在する位相領域が、位相平面における時計回りに回転させる位相領域と反時計回りに回転させる位相領域の何れであるかを判別することを特徴とする請求項６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、前記同相信号の極性を判別する第３極性判別回路と、
前記直交信号の極性を判別する第４極性判別回路と、
前記第３極性判別回路の出力と第４極性判別回路の出力とが双方共に一方の極性を示す場合および双方共に他方の極性を示す場合に判別出力を発生する第２排他的論理和回路と、
前記受信信号に対応する同相信号および直交信号の各絶対値を比較する第３比較器と、
前記第２排他的論理和回路の出力と第３比較器の出力とが双方共に一方の極性を示す場合および双方共に他方の極性を示す場合に判別出力を発生する第３排他的論理和回路と
を有することを特徴とする請求項６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、受信信号が直交検波された同相信号と直交信号の値の比を求める除算器と、
該除算器の出力から極性を判別する第５極性判別回路と、
ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相に一致する場合の前記除算器の出力を第２所定値として記憶する第２所定値記憶部と、
前記除算器の出力を前記第２所定値と比較する第４比較器と、
前記第５極性判別回路の出力と第４比較器の出力とが双方共に一方の極性を示す場合および双方共に他方の極性を示す場合に判別出力を発生する第４排他的論理和回路と
を有することを特徴とする請求項６に記載の位相検出装置。
【請求項１２】
前記位相領域判別回路は、受信信号の同相信号および直交信号のアークタンジェントの値を演算する信号点角度判別回路と、
該信号点角度判別回路の出力から受信信号点の存在する位相領域を割り当てる位相領域割当回路と
を有することを特徴とする請求項６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、１６値ＱＡＭ変調方式にて変調された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相位相比較器を適用して、１６値ＱＡＭ変調方式の位相平面上における各領域に対応できるようにした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、位相のみを変位させる位相変調方式と共に、位相に加えて振幅を偏移させる振幅位相（ＱＡＭ）変調方式が用いられている。ＱＡＭ変調方式には４相の偏移および振幅の偏移により、振幅が偏移しないＱＰＳＫ変調方式、振幅が偏移する１６値ＱＡＭ変調方式、および、６４値ＱＡＭ変調方式等がある。
【０００３】
ＱＡＭ変調方式では、信号点を多くすると、一度に送る情報量を増やせるという利点を有する反面として、位相平面における信号間距離が小さくなるので、受信側では信号を判別しづらくなる。従って、通信に利用する信号点数を４値から１６値、あるいは、１６値から６４値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、信号点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１６ＱＡＭ変調方式等を用い、小型携帯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ＱＰＳＫ変調方式等を用いれば良い。
【０００５】
また、一般的に振幅位相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ベースバンド信号を取り出している。また、ＱＰＳＫ変調方式では、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、コスタスループ回路を用いた回路が知られている。
【０００６】
コスタスループ回路は、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搬送波位相を検出する方式である。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、ＱＰＳＫ信号の復調回路に使用されている。
【０００７】
ところで、コスタスループ回路は、上記の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、ＱＰＳＫ変調方式では数多く使用される。また、コスタスループ回路は、１６値ＱＡＭ変調方式でも使用されているが、ＱＰＳＫ変調方式に用いられているものと同じものをほとんどそのまま用いているため、１６値ＱＡＭ変調方式におけるＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相となる理想信号点のみ、すなわち１６個の理想信号点のうちの半分である８点の理想信号点に対応する受信信号しか、搬送波を再生するために用いることができない。
【０００８】
図８は、コスタスループ回路を用いた回路により１６値ＱＡＭ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、書籍「ディジタル無線通信  室谷正芳  山本平一著  産業図書株式会社」のＰ４５の「１６ＱＡＭ用選択制御形搬送波再生回路」に掲載されている。
【０００９】
図８において、２００は選択制御方式による従来の位相検出装置であり、２０１は、受信信号から再生された搬送波を同期検波用の基準搬送波として利用し、同相信号Ｉと直交信号Ｑをベースバンドの復調信号ＤＭとして出力する直交検波器である。９７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。９５は、位相検出装置２００によって検出された位相誤差信号から不要ノイズ成分を除去し、積算することによって最終的な位相誤差信号を出力するループフィルタである。１７、１８は、直交検波器２０１によって発生する高調波成分を同相信号Ｉと直交信号Ｑから除去するローパスフィルタである。
【００１０】
また、位相検出装置２００において、１９および５０は、１６ＱＡＭ変調方式におけるベースバンド信号の絶対値を検出する全波整流器であり、５３、５８は振幅レベルを識別する識別器である。また、２０２は、コスタス形位相検出回路であり、５４、５５、５６、５７は、符号判別器である。
【００１１】
次に、図８に示した従来の１６ＱＡＭ変調方式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。
１６ＱＡＭ変調方式の受信信号（変調信号）は、直交検波器２０１によって周波数誤差および位相誤差が補正され、べースバンド信号に復調される。ただし直交検波器２０１の出力には高調波成分も含まれるため、ローパスフィルタ１７、１８によって高調波成分が除去される。
【００１２】
ローパスフィルタ１７、１８の出力である同相信号Ｉおよび直交信号Ｑは、ベースバンドの復調信号ＤＭとして出力されると共に、コスタス形位相同期回路２０２にも入力され、そこで位相誤差信号が検出される。ただし、この従来例では、符号判別器５４〜５７によって、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑの符号情報のみが利用される。
【００１３】
また、この位相が検出されるときには、全波整流器１９および５０によって、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑの絶対値が検出され、その絶対値は、各々識別器５３、５８によって一定振幅（図１を用いて後述するところのＩおよびＱの値が‘２’）以上か以下かが識別される。そして、その同相信号Ｉおよび直交信号Ｑの識別信号から、受信信号が図１に示される斜線領域（ＡＡ１、ＡＡ２、ＡＢ１、ＡＢ２、ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＤ１、および、ＡＤ２）の信号、すなわち、ＱＰＳＫ信号の理想信号点と同位相の信号かどうかを示す選択制御信号を得ている。
【００１４】
次に、選択制御信号により、受信信号が図１の斜線領域に存在することが検出された場合には、コスタス型位相検出回路２０２で得られた位相誤差信号はそのままフリップフロップ９４を通過させる。また、受信信号がそれ以外の領域に存在することが検出された場合は、フリップフロップ９４にサンプルホールドしてあった直前の位相誤差信号を代用として出力する。このようにして、ＱＰＳＫ信号の理想信号点と同じ位相の１６ＱＡＭ変調方式の受信信号点からのみ得られた位相誤差信号をループフィルタ９５に入力して雑音成分を除去し、ＶＣＯ９６によって再生搬送波（基準搬送波）を得ている。
【００１５】
【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１６ＱＡＭ変調方式の搬送波再生装置では、選択制御信号によりＱＰＳＫ信号の理想信号点と同じ位相の１６ＱＡＭ変調方式の受信信号のみしか基準搬送波を再生するために用いておらず、すなわち、１６個中の８個というように受信信号の半分しか搬送波の再生に用いないため、時間あたりのデータ量が少ないことから、チューナーの位相ノイズのような高周波成分をもった高速の位相ノイズには追随することができない。そのため、従来の位相検出装置では、位相ジッタを劣化させる要因を作ってしまうという問題がある。
【００１６】
また、１６ＱＡＭ変調方式の搬送波再生装置は、上記したように受信信号の半分しか基準搬送波の再生に用いていないため、時間あたりのデータ量が少ないことから、ＰＬＬの引込み時間が、全ての受信信号を用いることができる場合に比べて約２倍になるという問題もある。
【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、全ての受信信号を用いる回路構成とし、安定に動作する１６ＱＡＭ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、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）変調方式で振幅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、受信信号から直交検波された同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）信号の絶対値に基づいて、該受信信号に対応する理想信号点が、１６ＱＡＭ変調方式における位相平面上の各制御モード切替領域に対応する各理想信号点のうちで、４相変調であるＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式における理想信号点の位相と同位相となる理想信号点であるか否かを判別して信号判別信号を出力する信号判別回路と、同相信号および直交信号に基づいて、受信信号に対応する１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点を、ＱＰＳＫ変調方式における各理想信号点の位相に一致させるために、位相平面における時計回りに回転させる位相領域と反時計回りに回転させる位相領域の何れであるか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、各位相領域毎に１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点をＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と一致させるために所定角度のサイン波およびコサイン波を発生させる所定値の位相発振器と、同相信号および直交信号と所定角度のサイン波の積と、同相信号および直交信号と所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および減算させることにより、同相信号および直交信号に所定角度の位相回転を与えて出力する複素乗算器と、同相信号および直交信号が入力されて、判別信号に基づいて、同相信号および直交信号をそのまま出力するか、複素乗算器から出力される位相回転された同相信号および直交信号を出力するかを切替える選択回路と、選択回路から出力される同相信号および直交信号に基づき、４相変調方式の搬送波を再生するための位相値を検出して出力する４相位相比較器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、信号判別回路は、１６ＱＡＭ変調方式の位相平面上における前記受信信号に対応する同相信号および直交信号の絶対値が、双方共に前記１６ＱＡＭ変調方式における各制御モード切替領域の境界値となる第１所定値以上であるか、あるいは、双方共に第１所定値以下であるかを判別することにより、ＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と同位相となる理想信号点であるか否か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、信号判別回路は、同相信号の絶対値を検出する第１絶対値回路と、直交信号の絶対値を検出する第２絶対値回路と、１６ＱＡＭ変調方式における各制御モード切替領域の境界値となる第１所定値を格納する第１所定値記憶部と、第１絶対値回路の出力値と第１所定値とを比較する第１比較器と、第２絶対値回路の出力値と第１所定値とを比較する第２比較器と、第１比較器の出力と第２比較器の出力とが双方共に第１所定値以上である場合および双方共に第１所定値以下である場合に判別出力を発生する第１排他的論理和回路とを有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１に記載の位相検出装置において、選択回路は、信号判別信号がＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と同位相となる理想信号点であることを示す場合には、直交検波されたままの同相信号および直交信号を選択し、信号判別信号がＱＰＳＫ変調方式における理想信号点の位相と異なる位相の理想信号点であることを示す場合には、複素乗算器により所定値の位相だけ回転が与えられて出力された同相信号および直交信号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４に記載の位相検出装置において、選択回路は、受信信号から直交検波された同相信号および直交信号である第１の入力と、複素乗算器からの所定角度の位相回転が与えられた同相信号および直交信号である第２の入力とに接続され、信号判別回路からの信号判別信号により、第１の入力と第２の入力から一方を選択して４相位相比較器に出力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１〜５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、１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点のうち、位相平面上におけるＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と位相が異なり、且つ、隣り合う理想信号点間の角度を２等分割する角度で各位相領域の境界を設定して、位相平面上の受信信号点が前記境界の何れ側かに存在するかより各位相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６に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、各位相領域の境界に加え、ＱＰＳＫ変調方式において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境界を設定して判別し、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より規定される領域内において、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と位相が異なる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点が、最も近いＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致するように、同相信号および直交信号に対して所定値の位相の回転を与えることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項８の本発明は、請求項６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、ＱＰＳＫ変調方式における各位相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、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と位相が異なる位相領域内の１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点が、最も近いＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致するように、同相信号および直交信号に対して反時計回りの所定値の位相の回転を与えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項９の本発明は、請求項６に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、受信信号が直交検波された同相信号と直交信号の振幅を比較する比較器と、同相信号および直交信号の各極性を判別する各極性判別回路を有し、前記各回路の出力を用いることにより、受信信号点の存在する位相領域が、位相平面における時計回りに回転させる位相領域と反時計回りに回転させる位相領域の何れであるか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６に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、同相信号の極性を判別する第３極性判別回路と、直交信号の極性を判別する第４極性判別回路と、第３極性判別回路の出力と第４極性判別回路の出力とが双方共に一方の極性を示す場合および双方共に他方の極性を示す場合に判別出力を発生する第２排他的論理和回路と、受信信号に対応する同相信号および直交信号の各絶対値を比較する第３比較器と、第２排他的論理和回路の出力と第３比較器の出力とが双方共に一方の極性を示す場合および双方共に他方の極性を示す場合に判別出力を発生する第３排他的論理和回路とを有することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１１の本発明は、請求項６に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、受信信号が直交検波された同相信号と直交信号の値の比を求める除算器と、該除算器の出力から極性を判別する第５極性判別回路と、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相に一致する場合の前記除算器の出力を第２所定値として記憶する第２所定値記憶部と、除算器の出力を第２所定値と比較する第４比較器と、第５極性判別回路の出力と第４比較器の出力とが双方共に一方の極性を示す場合および双方共に他方の極性を示す場合に判別出力を発生する第４排他的論理和回路とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１２の本発明は、請求項６に記載の位相検出装置において、位相領域判別回路は、受信信号の同相信号および直交信号のアークタンジェントの値を演算する信号点角度判別回路と、該信号点角度判別回路の出力から受信信号点の存在する位相領域を割り当てる位相領域割当回路とを有することを特徴とする。
【００３０】
【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。
【００３１】
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１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点と共にその各理想信号点毎の引き込み領域を示した図である。
位相平面上の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。従って、例えば、図１のように１６ＱＡＭ変調方式の振幅レベルを定めた場合、理想信号点は、（Ｉ、Ｑ）座標の値を用いてＡ１（１、１）あるいはＢ２（−３、３）のように表すことができる。
【００３２】
また、図１の第１象限において、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相となる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点は、Ａ１（１、１）、および、Ａ２（３、３）である。第１象限における残りの１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点であるＡ３（１、３）およびＡ４（３、１）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と異なる位相となる。Ａ１およびＡ２は、Ｉ軸の値が正の部分を０°とした場合の４５°の位相を示す線上に配置される。
【００３３】
図１では、このように、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相となる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点を黒丸で示し、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と異なる位相となる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点を二重丸で示している。また、黒丸の理想信号点に引き込まれる受信信号点の領域には斜線のハッチング処理を施し、二重丸の理想信号点に引き込まれる受信信号点の領域には無処理として図面による判別を容易にしている。
【００３４】
第１象限と同様にして、第２象限では、Ｂ１（−１、１）およびＢ２（−３、３）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相となる線上、即ち、Ｉ軸の値が正の部分を０°とした場合の１３５°の位相を示す線上に配置され、Ｂ３（−１、３）およびＢ４（−３、１）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と異なる位相となる。また、第３象限では、Ｃ１（−１、−１）およびＣ２（−３、−３）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相となる線上、即ち、Ｉ軸の値が正の部分を０°とした場合の−１３５°の位相を示す線上に配置され、Ｃ３（−１、−３）およびＣ４（−３、−１）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と異なる位相となる。また、第４象限では、Ｄ１（１、−１）およびＤ２（３、−３）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相となる線上、即ち、Ｉ軸の値が正の部分を０°とした場合の−４５°の位相を示す線上に配置され、Ｄ３（１、−３）およびＤ４（３、−１）は、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と異なる位相となる。
【００３５】
ここで、受信信号が理想信号点Ａ１に引き込まれる領域をＡＡ１、受信信号が理想信号点Ａ２に引き込まれる領域をＡＡ２、受信信号が理想信号点Ａ３に引き込まれる領域をＡＡ３、受信信号が理想信号点Ａ４に引き込まれる領域をＡＡ４とすると、それらの境界線は、第１象限ではＩ＝２の線およびＱ＝２の線となる。同様にして第２象限における境界線は、Ｉ＝−２の線およびＱ＝２の線となり、第３象限における境界線は、Ｉ＝−２の線およびＱ＝−２の線となり、第４象限における境界線は、Ｉ＝２の線およびＱ＝−２の線となる。
【００３６】
また、図１のＩＱ直交座標では、任意の受信信号を示す信号点ＯＰが示されており、Ｉ軸の値が正の部分を０°とした場合の信号点ＩＰの角度をθとしている。また、この信号点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。
【００３７】
第１象限におけるＱＰＳＫ変調方式の受信信号は、位相制御されてＩ軸の値が正の部分を０°とした場合の４５°の位相を示す線上の位置に引込まれる。また、第２象限におけるＱＰＳＫ変調方式の受信信号は、位相制御されてＩ軸の値が正の部分を０°とした場合の１３５°の位相を示す線上の位置に引込まれる。また、第３象限におけるＱＰＳＫ変調方式の受信信号は、位相制御されてＩ軸の正の部分を０°とした場合の−１３５°の位相を示す線上の位置に引込まれる。また、第４象限におけるＱＰＳＫ変調方式の受信信号は、位相制御されてＩ軸の正の部分を０°とした場合の−４５°の位相を示す線上の位置に引込まれる。
【００３８】
また、図２は、図１と同様な１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点をＱＰＳＫ方式で受信信号点の位相を引き込む位相領域と共に示した図である。
【００３９】
１６ＱＡＭ変調方式の受信信号をＱＰＳＫ変調方式と理想信号点が同位相となる出力信号とそれ以外の信号に分類するため、Ｉ軸に対して４５°毎の領域を設けた。Ｉ軸に対して４５°毎の線は、１６ＱＡＭ変調方式とＱＰＳＫ変調方式の理想信号点が同位相となる場合の、１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点が存在する位置を示す線である。
【００４０】
一方、１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点のうちで、ＱＰＳＫ変調方式と同位相とならない理想信号点の角度は、アークタンジェントを用いて示される。理想信号点Ａ４の位相平面状の角度はｔａｎ−１（１／３）であり、理想信号点Ａ３の位相平面状の角度はｔａｎ−１（３／１）であり、理想信号点Ｂ３の位相平面状の角度はｔａｎ−１（３／−１）であり、理想信号点Ｂ４の位相平面状の角度はｔａｎ−１（１／−３）であり、理想信号点Ｃ４の位相平面状の角度はｔａｎ−１（−１／−３）であり、理想信号点Ｃ３の位相平面状の角度はｔａｎ−１（−３／−１）であり、理想信号点Ｄ３の位相平面状の角度はｔａｎ−１（−３／１）であり、理想信号点Ｄ４の位相平面状の角度はｔａｎ−１（−１／３）である。また、ＱＰＳＫ変調方式と同位相とならない理想信号点の何れの角度も、Ｉ軸に対して４５°毎の最寄りの線からの角度差は一定であり、４５°−ｔａｎ−１（１／３）となる。
【００４１】
第１象限には、Ｉ軸の正の部分を０°とした場合の０°から４５°までの領域ａ、および、４５°から９０°までの領域ｂという２個の領域が設けられている。同様にして、第２象限には、９０°から１３５°までの領域ｃ、および、１３５°から１８０°までの領域ｄの２個の領域が設けられ、第３象限には、−１３５°から−１８０°（＝１８０°）までの領域ｅ、および、−９０°から−１３５°までの領域ｆの２個の領域が設けられ、第４象限には、−４５°から−９０°までの領域ｇ、および、０°から−４５°までの領域ｈの２個の領域が設けられている。
【００４２】
また、図１では、１６ＱＡＭ変調方式の受信信号のうち、ＱＰＳＫ変調方式の受信信号と同位相である理想信号点に対応する（引き込まれる）信号領域を斜線で示してあり、それらの領域の受信信号は、ＱＰＳＫ変調方式の引き込み領域と同じ位相に引き込まれるため、位相値を得るためにそのままの信号を用いることができる。すなわち、図１および、図２における以下の８個の領域については、基準搬送波を再生するために受信信号をそのままＱＰＳＫ変調方式の４相位相比較器で利用できることになる。
（１）Ａ１（１、１）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＡ１、
（２）Ａ２（３、３）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＡ２、
（３）Ｂ１（−１、１）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＢ１、
（４）Ｂ２（−３、３）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＢ２、
（５）Ｃ１（−１、−１）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＣ１、
（６）Ｃ２（−３、−３）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＣ２、
（７）Ｄ１（１、−１）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＤ１、
（８）Ｄ２（３、−３）に対応する（引き込まれる）位相領域ＡＤ２、
【００４３】
ところが、図１における斜線のない領域の１６ＱＡＭ変調方式の受信信号は、ＱＰＳＫ変調方式の引き込み領域と同じ位相に引き込まれない。しかし、ＱＰＳＫ変調方式の４相位相比較器では、第１象限の受信信号は、ＱＰＳＫ変調方式の受信信号と同様に無条件に４５°の位相を示す線上に引き込まれる。つまり、ＱＰＳＫ変調方式では領域ａの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＡ４の受信信号（例えばＡ４）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Ｉ軸の正部分から４５°の位相を示す線上の位置に引込まれる。
同様にして、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｂの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＡ３の受信信号（例えばＡ３）は、負正方向に位相制御されてＩ軸の正部分から４５°の位相を示す線上の位置に引込まれることになる。
第２象限内では、第１象限と同様にして、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｃの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＢ３の受信信号（例えばＢ３）は正方向に位相制御されてＩ軸の正部分から１３５°の位置に引込まれ、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｄの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＢ４の受信信号（例えばＢ４）は、負方向に位相制御されてＩ軸の正部分から１３５°の位置に引込まれる。
【００４４】
第３象限内あるいは第４象限でも同様にして、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｅの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＣ４の受信信号（例えばＣ４）は正方向に位相制御されてＩ軸の正部分から−１３５°の位置に引込まれ、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｆの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＣ３の受信信号（例えばＣ３）は、負方向に位相制御されてＩ軸の正部分から−１３５°の位置に引込まれ、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｇの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＤ３の受信信号（例えばＤ３）は正方向に位相制御されてＩ軸の正部分から−４５°の位置に引込まれ、ＱＰＳＫ変調方式では領域ｈの受信信号となる１６ＱＡＭ変調方式における領域ＡＤ４の受信信号（例えばＤ４）は、負方向に位相制御されてＩ軸の正部分から−４５°の位置に引込まれる。
【００４５】
以上から、第１象限における１６ＱＡＭ変調方式の受信信号について、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と理想信号が同位相である受信信号、例えば、図１における斜線領域ＡＡ１、ＡＡ２内に存在する受信信号については、ＱＰＳＫ変調方式の受信信号と同様な位相制御を用いて理想信号点に引込むことができることがわかる。つまり、ＱＰＳＫ変調方式の４相位相比較器を用いて基準搬送波の位相値を得るために、１６ＱＡＭ変調方式の受信信号をそのまま用いることができることがわかる。
【００４６】
しかし、斜線領域ＡＡ１およびＡＡ２ではない領域ＡＡ３およびＡＡ４の受信信号については、引き込まれる理想信号点がＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と異なる位相を示す線上にあるので、その理想信号点の位相を示す線の角度に対し、Ｉ軸の正部分から４５°、１３５°、−１３５°、−４５°の角度に一致するよう変換しないと、領域ＡＡ３およびＡＡ４の受信信号を４相位相比較器を用いて基準搬送波の位相値を得るために使用できないことになる。つまり、第１象限における１６ＱＡＭ変調方式の領域ＡＡ３およびＡＡ４の受信信号に対して、その受信信号点の理想信号点をＩ軸の正部分から４５°の角度（位相）に一致させる手段が必要になる。
【００４７】
そこで、本実施の形態の位相検出装置では、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１６ＱＡＭ変調方式における位相領域を判別し、図１の斜線領域はそのまま４相位相比較器に入力させ、斜線領域以外の受信信号については同相信号Ｉと直交信号Ｑに対して理想信号点の位相をＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致するように所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ようにした。つまり、図１の斜線領域だけでなく斜線領域以外の理想信号点もＱＰＳＫ変調方式の理想信号点と同じ位相になるようにして、全ての受信信号を用いて１６ＱＡＭ変調方式の位相値を検出できるように構成した。
【００４８】
図３は、本発明の実施の形態１となる１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置の構成を示すブロック図である。また、図４は、図３の１６ＱＡＭ変調方式の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。
【００４９】
図３において、１は、受信信号ＲＣから再生された搬送波のコサイン波およ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、コスタス回路により構成されて受信信号ＲＣが直交検波された同相信号Ｉと直交信号ＱからＱＰＳＫ変調方式の位相値ＰＶ生成して出力する４相位相比較器である。３は、１６ＱＡＭ変調方式の受信信号ＲＣが直交検波された同相信号Ｉと直交信号Ｑの絶対値により、受信信号ＲＣの理想信号点がＱＰＳＫ変調方式の受信信号の理想信号点と同位相の信号であるか否かを判別する信号判別回路である。４は、受信信号ＲＣの位相領域が、図２における反時計回りの正方向に位相回転させることにより理想信号点の位相がＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致する領域（領域ａ、ｃ、ｅ、および、ｇの何れか）であるか、あるいは、時計回りの負方向に位相回転されることにより理想信号点の位相がＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致する領域（領域ｂ、ｄ、ｆ、および、ｈの何れか）であるかを判別して位相領域判別信号を出力する位相領域判別回路である。
【００５０】
５は、位相領域判別回路４の出力である位相領域判別信号により、正負２種類の所定角度（所定値）の位相回転に使用するコサイン波およびサイン波を出力する位相発振器である。６は、入力される同相信号Ｉおよび直交信号Ｑに対して所定値の位相発振器５の出力であるコサイン波およびサイン波を複素乗算する複素乗算器である。７は、信号判別回路３の出力である信号判別信号により、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑか、あるいは、複素乗算器６の出力である所定値の位相回転を与えられた同相信号Ｉおよび直交信号Ｑのどちらかを選択し出力する選択回路である。８は、位相値ＰＶから雑音を除去し、位相値ＰＶを積算するループフィルタである。９は、ループフィルタ８の出力に基づいて搬送波のコサイン波およびサイン波を生成する数値制御発振器（ＮＣＯ）である。
【００５１】
上記したように図３に示した本実施の形態の位相検出装置１０１は、直交検波された同相信号Ｉおよび直交信号Ｑに基づき４相変調の位相値ＰＶを生成して出力する４相位相比較器２、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑから１６ＱＡＭ変調方式の受信信号の存在領域がＱＰＳＫ変調方式の理想信号の位相と同じ位相の理想信号点となる領域であるか否かを判別する信号判別回路３、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号の位相に一致させるための所定値の位相回転方向が正負何れの方向であるかということに基づいて領域を判別する位相領域判別回路４、ＱＰＳＫ変調方式の理想信号の位相に一致させるための所定値（所定角度）の位相出力信号（コサイン波、サイン波）を発振する位相発振器５、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑをコサイン波およびサイン波を用いて位相が直交する積同士を加算および減算して複素乗算することにより所定の位相だけ回転（変換）させて出力する複素乗算器６、受信信号ＲＣが直交検波された同相信号Ｉおよび直交信号Ｑが入力されて信号判別回路３の判別結果により１６ＱＡＭ変調方式の受信信号の存在領域がＱＰＳＫ変調方式の理想信号の位相と同じ位相の理想信号点となる領域である場合にはそのままの同相信号Ｉおよび直交信号Ｑを選択し、１６ＱＡＭ変調方式の受信信号の存在領域がＱＰＳＫ変調方式の理想信号の位相と異なる位相の理想信号点となる領域である場合には複素乗算器６により所定位相だけ回転（変換）された同相信号Ｉおよび直交信号Ｑを選択する選択回路７により構成される。
【００５２】
４相位相比較器２は、さらに、選択回路７から出力される同相信号Ｉの極性を判別する第１極性判別回路２１と、選択回路７から出力される直交信号Ｑの極性を判別する第２極性判別回路２２と、選択回路７から出力される直交信号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、選択回路７から出力される同相信号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。
【００５３】
信号判別回路３は、さらに、同相信号Ｉの絶対値を検出する第１絶対値回路３１と、直交信号Ｑの絶対値を検出する第２絶対値回路３２と、第１絶対値回路３１から出力される絶対値および第２絶対値回路３２から出力される絶対値と比較される第１所定値Ｆ１を格納する第１所定値記憶部３３と、第１絶対値回路３１から出力される絶対値と第１所定値Ｆ１とを比較する第１比較器３５と、第２絶対値回路３２から出力される絶対値と第１所定値Ｆ１とを比較する第２比較器３６と、第１比較器３５と第２比較器３６から出力された各演算結果についての排他的論理和を演算する第１排他的論理和(exclusiveOR)回路３７とから構成される。なお、第１所定値Ｆ１としては、例えば、図１のＩＱ直交座標における振幅「２」を用いる。
【００５４】
位相領域判別回路４は、さらに、同相信号Ｉの極性を判別する第３極性判別回路４４と、直交信号Ｑの極性を判別する第４極性判別回路４５と、第１絶対値回路３１から出力される絶対値と、第２絶対値回路３２から出力される絶対値とを比較する第３比較器４６と、第３極性判別回路４４と第４極性判別回路４５から出力される各判別結果の排他的論理和を演算する第２排他的論理和回路４７と、第３比較器４６と第２排他的論理和回路４７から出力される各演算結果の排他的論理和を演算する第３排他的論理和回路４８とから構成される。
【００５５】
複素乗算器６は、第３〜第６の４個の乗算器６１〜６４と、第２減算器６５と、第１加算器６６とから構成される。第３乗算器６１には、同相信号Ｉと所定値の位相発振器５からコサイン波が入力されて乗算結果が出力される。第４乗算器６２には、直交信号Ｑと所定値の位相発振器５からコサイン波が入力されて乗算結果が出力される。第５乗算器６３には、同相信号Ｉと所定値の位相発振器５からサイン波が入力されて乗算結果が出力される。第６乗算器６４には、直交信号Ｑと所定値の位相発振器５からサイン波が入力されて乗算結果が出力される。
【００５６】
第２減算器６５では、第３乗算器６１の出力から第６乗算器６４の出力を減算して所定値（所定位相（角度）だけ回転された）の位相回転同相信号Ｉ´として出力し、第１加算器６６では、第４乗算器６２の出力と第５乗算器６３の出力とを加算して所定値の位相回転同相信号Ｑ´として出力する。
【００５７】
上述のように構成された実施の形態１の１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置１０１の動作について以下に説明する。
信号判別回路３では、第１絶対値回路３１によって同相信号Ｉの絶対値が演算され、その絶対値は、第１比較器３５によって第１所定値記憶部３３に格納された第１所定値Ｆ１と比較される。第１所定値Ｆ１は、例えば、図１の値を用いると「２」の如き、１６ＱＡＭ変調方式における各制御モード切替領域の境界値である。一方、第２絶対値回路３２によって直交信号Ｑの絶対値が演算され、その絶対値も、第２比較器３６によって第１所定値記憶部３３に格納された第１所定値Ｆ１と比較される。また、第１排他的論理和回路３７によって第１比較器３５と第２比較器３６の出力が演算される。第１排他的論理和回路３７は、同相信号Ｉの絶対値および直交信号Ｑの絶対値が、両方とも上記した図１の「２」以上もしくは「２」以下である場合を検出する。すなわち、第１排他的論理和回路３７は、図１の斜線領域ＡＡ１、ＡＡ２、ＢＢ１、ＢＢ２、ＣＣ１、ＣＣ２、ＤＤ１、および、ＤＤ２に受信信号が存在する場合に「Ｌ」を出力し、斜線領域以外の領域ＡＡ３、ＡＡ４、ＢＢ３、ＢＢ４、ＣＣ３、ＣＣ４、ＤＤ３、および、ＤＤ４に受信信号が存在する場合には「Ｈ」を出力する。
【００５８】
第１排他的論理和回路３７の出力が「Ｌ」の場合、すなわち、受信信号が図１の斜線領域に存在し、ＱＰＳＫ変調方式の受信信号が引き込まれる理想信号点と今回の受信信号が引き込まれる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点が同位相である場合は、選択回路７は、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑをそのまま選択するように回路を切り替える。逆に、第１排他的論理和回路３７の出力が「Ｈ」の場合、すなわち受信信号が斜線領域と異なる領域に存在し、ＱＰＳＫ変調方式の受信信号が引き込まれる理想信号点と今回の受信信号が引き込まれる１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点の位相が異なる場合は、選択回路７は、複素乗算器６から出力される所定値だけ位相が回転（変換）された同相信号Ｉ´および直交信号Ｑ´を選択するように回路を切り替える。
【００５９】
位相領域判別回路４では、第３極性判別回路４４が同相信号Ｉの極性を判別し、第４極性判別回路４５が直交信号Ｑの極性を判別する。第２排他的論理和回路４７は第３極性判別回路４４および第４極性判別回路４５の出力を演算する。この結果、第２排他的論理和回路４７の出力は、第１象限では「Ｌ」、第２象限では「Ｈ」、第３象限では「Ｌ」、第４象限では「Ｈ」となる。
【００６０】
また、第３比較器４６は信号判別回路３の第１絶対値回路３１と第２絶対値回路３２の出力を比較する。第３比較器４６の出力としては、第１絶対値回路３１の出力である同相信号Ｉの絶対値が、第２絶対値回路３２の出力である直交信号Ｑの絶対値よりも大きい場合には「Ｈ」が出力され、直交信号Ｑの絶対値の方が同相信号Ｉの絶対値よりも大きい場合には「Ｌ」が出力される。
【００６１】
次に、第３排他的論理和回路４８によって第３比較器４６の出力と第２排他的論理和回路４７の出力が演算される。この結果、第３排他的論理和回路４８の出力は、図２におけるＱＰＳＫ変調方式の受信信号が理想信号点に引き込まれる方向を正負の回転方向で分類して示すことができる。すなわち、領域ａでは「Ｈ」、領域ｂでは「Ｌ」、領域ｃでは「Ｈ」、領域ｄでは「Ｌ」、領域ｅでは「Ｈ」、領域ｆでは「Ｌ」、領域ｇでは「Ｈ」、領域ｈでは「Ｌ」となる。
【００６２】
その次に、所定値の位相発振器５は、第３排他的論理和回路４８の出力が「Ｈ」の場合には、ＩＱ直交座標において、反時計回りを正方向とすると、正の所定値の位相出力信号を発振し、逆に、第３排他的論理和回路４８の出力が「Ｌ」の場合には、負の所定値の位相出力信号を発振する。ここで、所定値の位相出力信号としては、図１の斜線領域以外の理想信号点をＱＰＳＫ変調方式の理想信号点の位相と一致（同じ）になるように回転（変更）させる必要があるので、例えば、正の所定値の位相出力信号は、４５°−ｔａｎ−１（１／３）≒２６．５６５°となり、負の所定値の位相出力信号は、ｔａｎ−１（１／３）−４５°≒−２６．５６５°となる。
【００６３】
従って、本実施の形態の場合には、所定値の位相発振器５の一方の出力であるコサイン波は、正の所定値の位相出力信号時および負の所定値の位相出力信号時共に値は同じになり、cos（２６．５６５°）＝cos（−２６．５６５°）≒０．８９４４となる。また、位相発振器５の他方の出力であるサイン波は、正の所定値の位相出力信号時には、sin（２６．５６５°）≒０．４４７２となり、負の所定値の位相出力信号時には、sin（−２６．５６５°）≒−０．４４７２となる。
【００６４】
次に、複素乗算器６は、位相領域判別回路４の判別結果に基づいて出力される所定値の位相発振器５からの上記した各位相出力信号により、受信信号が領域ａ、ｃ、ｅ、ｇに存在する場合は、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑに対して約＋２６．５６５°の所定値の位相回転を施し、受信信号が領域ｂ、ｄ、ｆ、ｈに存在する場合は、−２６．５６５°の所定値の位相回転を施して選択回路７に同相信号Ｉ´および直交信号Ｑ´として出力する。
【００６５】
信号判別回路３の出力が「Ｈ」の場合、すなわち、受信信号が斜線領域以外に存在する場合には、選択回路７は、上記したように複素乗算器６の出力である同相信号Ｉ´および直交信号Ｑ´を選択する。その結果、各受信回路の選択回路７の出力は、理想信号点で表した場合に図４のようになる。すなわち、全ての信号点の理想信号点がＱＰＳＫ変調方式の信号点位相と同じ位相（４５°、１３５°等）上に存在することになる。
【００６６】
また、選択回路７の出力は４相位相比較器２に入力されるが、ここでの演算は、｛Ｉ×（Ｑの極性）−Ｑ×（Ｉの極性）｝であり、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、４相位相比較器２の出力は、ＩＱ直交座標では、以下の演算により求めることができる。
第１象限：Ｉ×（１）−Ｑ×（１）＝Ｉ−Ｑ
第２象限：−Ｉ×（１）−Ｑ×（−１）＝Ｑ−Ｉ
第３象限：−Ｉ×（−１）−（−Ｑ）×（−１）＝Ｉ−Ｑ
第４象限：Ｉ×（−１）−（−Ｑ）×（１）＝Ｑ−Ｉ
従って、位相制御方向は、図５のようになり、全ての信号点がＱＰＳＫ変調方式の信号点位相と同じ位相に収束する（引き込まれる）よう制御される。
【００６７】
４相位相比較器２の出力は、ループフィルタ８に入力され、ループフィルタ８によって、雑音成分が除去され、位相誤差信号が積算される。ループフィルタ８の出力が、数値制御発振器（ＮＣＯ）９に入力され、ループフィルタ８の出力である位相誤差信号に相当するコサイン波およびサイン波が出力される。これらのコサイン波およびサイン波を用いて受信信号ＲＣを直交検波器１で検波することにより、周波数誤差および位相誤差が補正された復調信号が得られる。
【００６８】
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１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置１０１は、信号判別回路３により、受信信号がＱＰＳＫ変調方式の信号点と同位相の場合は、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑをそのまま使用し、受信信号がＱＰＳＫ変調方式の信号点と同位相ではない場合は、さらに、位相領域判別回路４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６により受信信号に対して約＋２６．５６５°もしくは約−２６．５６５°の所定値の位相回転を与え、ＱＰＳＫ変調方式の信号点と同位相になるよう変換した同相信号Ｉ´および直交信号Ｑ´を使用し、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、比較的簡単な回路構成で、１６ＱＡＭ変調方式の全ての信号点を用いて搬送波の位相を検出することができる。
【００６９】
また、１６ＱＡＭ変調方式の全ての信号点を用いて搬送波の位相を検出することから、チューナーの位相ノイズのような高周波成分をもった高速の位相ノイズに追随することができ、良好な位相ジッタ特性を得ることができる。さらに、全ての信号点を用いることから引込み時間が短縮される。
【００７０】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、信号点が存在する位相領域を、同相信号Ｉの絶対値および直交信号Ｑの絶対値の振幅の比較および、同相信号Ｉの極性および直交信号Ｑの極性によって判別したが、本実施の形態２では、信号点が存在する位相領域を同相信号Ｉと直交信号Ｑの比によって判別し、所定値の位相発振器の出力を制御する。
【００７１】
図６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６においては、図３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。
【００７２】
図６に示した１６ＱＡＭ変調方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０２が、図３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、第２位相領域判別回路１０中のＩ／Ｑ除算器７１によって、Ｑ信号に対するＩ信号の比（Ｉ／Ｑ）を算出し、その比（Ｉ／Ｑ）の極性を第５極性判別回路７２により判別する点。また、さらに第４比較器７３により、その比（Ｉ／Ｑ）が第２所定値記憶部７５に格納された第２所定値Ｆ２、例えば「１」より大きいか判別する点。また、第５極性判別回路７２の出力と第４比較器７３の出力との排他的論理和を第４排他的論理和回路７４によって演算し、その結果を第２位層領域判別回路１０の出力として所定値の位相発振器５に入力させて、所定値の位相発振器５の出力値を制御する点である。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
以下、本実施の形態２の位相検出装置の動作を説明する。
信号判別回路３が、図１の斜線領域に受信信号が存在する場合に「Ｌ」を出力し、斜線領域以外に存在する場合には「Ｈ」を出力するまでの動作は、実施の形態１と同様である。本実施形態では、所定値の位相発振器５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、第２位相領域判別回路１０では、上記の比（Ｉ／Ｑ）により制御信号を生成している。
【００７４】
第２位相領域判別回路１０内のＩ／Ｑ除算器７１は、同相信号Ｉと直交信号Ｑが入力されて両者の比（Ｉ／Ｑ）を算出する。第５極性判別回路７２は、その比（Ｉ／Ｑ）の極性を判別し、極性が正の場合は「Ｌ」を出力し、極性が負の場合は「Ｈ」を出力する。また、第４比較器７３は、その比（Ｉ／Ｑ）が第２所定値記憶部７５に格納された第２所定値Ｆ２、例えば「１」より大きいか否かを判別し、大きい場合には「Ｈ」を出力し、小さい場合には「Ｌ」を出力する。第４排他的論理和回路７４は、第５極性判別回路７２の出力と第４比較器７３の出力の排他的論理和を演算する。従って、第４排他的論理和回路７４の出力は、図２において、領域ａでは「Ｈ」、領域ｂでは「Ｌ」、領域ｃでは「Ｈ」、領域ｄでは「Ｌ」、領域ｅでは「Ｈ」、領域ｆでは「Ｌ」、領域ｇでは「Ｈ」、領域ｈでは「Ｌ」となる。以降の動作は、実施の形態１と同様である。
【００７５】
以上説明したように、実施の形態２に係る１６ＱＡＭ変調方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０２は、Ｉ／Ｑ除算器７１によって同相信号Ｉと直交信号Ｑの比（Ｉ／Ｑ）を算出し、その比から第２位相領域判別回路１０で制御信号を生成し、所定値の位相発振器５を制御するように構成したので、比（Ｉ／Ｑ）に含まれる情報のみで受信信号の存在する位相領域を判別することができ、実施の形態１よりもさらに簡単な回路構成にすることができる。
【００７６】
実施の形態３．
図７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７においては、図６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。
【００７７】
図７の１６ＱＡＭ変調方式の基準搬送波を得るための位相検出装置１０３が、図６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３では、実施の形態２における第２位相領域判別回路１０に代えて、第３位相領域判別回路が用いられている点である。さらに詳しくは、第２位相領域判別回路１０中の各構成要素に代えて、信号点角度判別回路８１により同相信号Ｉと直交信号Ｑから信号点の角度θ１を算出し、角度θと各領域の関係情報を格納する位相領域割当回路８２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、位相の回転（変化）についての制御信号を所定値の位相発振器５に出力することにより、所定値の位相発振器５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。
【００７８】
また、本実施の形態３の信号点角度判別回路８１で信号点の角度を検出する方法としては、例えば、同相信号Ｉと直交信号Ｑ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。また、アークタンジェント（ｔａｎ−１）の演算は、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）に格納した同相信号Ｉと直交信号Ｑ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。位相領域割当回路８２では、信号点角度判別回路８１で検出された角度θ１が、例えば、図２に示した領域ａ〜ｈの何れの領域であるかを判別することにより所定値の位相発振器５を制御するための信号を出力することができる。
【００７９】
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。
信号判別回路３が、図１に示した斜線領域に受信信号が存在する場合に「Ｌ」を出力し、斜線領域以外に存在する場合には「Ｈ」を出力するまでの動作は、実施の形態１と同様である。本実施形態では、所定値の位相発振器５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、上記のように、同相信号Ｉと直交信号Ｑ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、位相領域割当回路８２で制御信号を生成する。
【００８０】
（ｔａｎ−１ＲＯＭ）等からなる信号点角度判別回路８１は、同相信号Ｉと直交信号Ｑから信号点の角度θ１を検出し、その角度θ１から位相領域割当回路８２が受信信号の信号点が存在する領域が領域ａ〜ｈ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、例えば角度により以下のように領域が分割される。
【００８１】
θ１＝ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）
領域ａ：０＜θ１＜４５°
領域ｂ：４５°＜θ１＜９０°
領域ｃ：９０°＜θ１＜１３５°
領域ｄ：１３５°＜θ１＜１８０°
領域ｅ：１８０°＜θ１＜２２５°
領域ｆ：２２５°＜θ１＜２７０°
領域ｇ：２７０°＜θ１＜３１５°
領域ｈ：３１５°＜θ１＜３６０°
【００８２】
第３位相領域判別回路１１内の位相領域割当回路８２では、信号点角度判別回路８１の出力と上記した領域の分類情報に基づいて、受信信号の信号点が存在する領域が領域ａ〜ｈの何れの領域であるかを判別し、受信信号が存在する領域に応じて、領域ａでは「Ｈ」、領域ｂでは「Ｌ」、領域ｃでは「Ｈ」、領域ｄでは「Ｌ」、領域ｅでは「Ｈ」、領域ｆでは「Ｌ」、領域ｇでは「Ｈ」、領域ｈでは「Ｌ」を出力する。以降の動作は、実施の形態１と同様である。
【００８３】
以上説明したように、実施の形態３に係る１６ＱＡＭ変調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ａ〜ｈを角度によって分割して設定し、ｔａｎ−１ＲＯＭ等の信号点角度判別回路８１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８２により信号点が存在する領域を判別して所定値の位相発振器５を制御するように構成したので、Ｉ／Ｑ除算器７１を備える実施の形態２よりも、さらに簡単な回路構成にすることができる。
【００８４】
なお、上記の各実施の形態では、ＱＰＳＫ変調方式の４相位相比較器を、１６ＱＡＭ変調方式で変調波を復調する際の基準搬送波を生成するために用いられる位相検出装置に適用したものであるが、他のＱＡＭ変調方式の位相検出装置に適用しても良く、また、上記各実施の形態中で説明した本発明の回路は、例えば、デ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るようにしても良い。
【００８５】
また、上記した各実施の形態に示した位相検出装置を構成する各種回路の種類、実現方法、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、好ましい実施の形態の一例であって、前述した各実施の形態に限られるものではなく、同様な機能を有する構成あるいは方法等によっても本発明は実施できることはいうまでもないことである。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項１０の本発明では、１６ＱＡＭ変調方式の受信信号の同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）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、受信信号点に最も近い理想信号点が位相平面上のＱＰＳＫ変調方式と同位相点であれば、４相位相比較器にＩ信号、Ｑ信号をそのまま入力し、ＱＰＳＫ変調方式と同位相点ではない場合は、さらに受信信号点の存在領域を判別し、その領域に対応させて受信信号に対して所定値の位相回転を与え、それら受信信号をＱＰＳＫ変調方式と同位相の信号点配置に変換し、４相位相比較器に入力するようにしたので、１６ＱＡＭ変調方式のすべての信号点を搬送波再生のために利用でき、チューナーの位相ノイズのような高周波成分をもった高速の位相ノイズに追随することができ、良好な位相ジッタ特性を得ることができ、さらに、引込み時間を短縮できるという効果を有する。
【００８７】
また、請求項１１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、上記の効果に加えて、さらに簡単な回路構成にすることができるという効果を有する。
【００８８】
また、請求項１２の本発明では、受信信号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、上記した請求項１１の効果に加えて、さらに簡単な回路構成にす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１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点を示した図である。
【図２】  本発明の説明のために位相平面上に１６ＱＡＭ変調方式の理想信号点および、位相領域の一例を示した図である。
【図３】  本発明の実施の形態１となる１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  図３の１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置によって、変換された位相検出値を直交座標軸上に表したものである。
【図５】  図３の１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置によって、変換された位相検出値の制御方向を直交座標軸上に表したものである。
【図６】  本発明の実施の形態２となる１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】  本発明の実施の形態３となる１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  従来の１６ＱＡＭ変調方式の位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  直交検波器、  ２  ４相位相比較器、  ３  信号判別回路、  ４  位相領域判別回路、  ５  所定値の位相発振器、  ６  複素乗算器、  ７  選択回路、８  ループフィルタ、  ９  数値制御発振器（ＮＣＯ）、  １０  第２位相領域判別回路、  １１  第３位相領域判別回路、  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１乗算器、  ２５  第１減算器、  ３１  第１絶対値回路、  ３２  第２絶対値回路、  ３３  第１所定値記憶部、  ３５  第１比較器、  ３６  第２比較器、  ３７  第１排他的論理和回路、  ４４  第３極性判別回路、  ４５  第４極性判別回路、  ４６  第３比較器、  ４７  第２排他的論理和回路、  ４８  第３排他的論理和回路、  ６１  第３乗算器、  ６２  第４乗算器、  ６３  第５乗算器、  ６４  第６乗算器、  ６５  第２減算器、  ６６  第１加算器、  ７１  Ｉ／Ｑ除算器、  ７２  第５極性判別回路、  ７３  第４比較器、  ７４  第４排他的論理和回路、７５  第２所定値記憶部、  ８１  信号点角度判別回路、  ８２  位相領域割当回路、  １０１  位相検出装置、  Ｉ  同相信号、  Ｑ  直交信号、  ＲＣ  受信信号、  ＤＭ  復調信号、  ＰＶ  位相値。
【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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