JPH0834487B2

JPH0834487B2 - コスタスループ型復調装置

Info

Publication number: JPH0834487B2
Application number: JP1172166A
Authority: JP
Inventors: 光洋小野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0336849A

Description

【発明の詳細な説明】〔目次〕産業上の利用分野従来の技術［第５〜８図］発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（第１図）作用（第１図）実施例（第２〜４図）発明の効果〔概要〕ベースバンドデータに基づき搬送波（キャリア）再生
あるいはロック再生を作り出すコスタス（Costas）ルー
プ型復調装置に関し、周波数引き込みのための範囲を可変にできるように
し、しかも保護回路での保護段数をも可変にできるよう
にして、伝送速度が低いものの場合でも、周波数引き込
みおよびキャリア引き込み保持を容易且つ迅速に行なえ
るようにして、より安定した復調を可能にすることを目
的とし、周波数引き込み補助部で設定される電圧制御発振器制
御信号へ付加すべき周波数引き込み範囲を、スイープ状
態のときは大きく設定し、トラック状態のときは小さく
設定するように構成するとともに、保護回路で設定され
るスイープ状態からトラック状態への移行またはトラッ
ク状態からスイープ状態への移行を決めるための保護段
数を、スイープ状態のときとトラック状態のときとで変
更しうるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ベースバンドデータに基づき搬送波（キャ
リア）再生あるいはクロック再生を作り出すコスタスル
ープ型復調装置に関する。

同期検波の場合、受信側では被変調入力波の搬送波成
分と同相の搬送波を再生する回路が必要である。このよ
うな復調側における搬送波再生回路として、例えばコス
タスループがある。

〔従来の技術〕

第５図は従来のコスタスループ型復調方式を採る４相
PSK復調装置のブロック図であるが、この第５図に示す
４相PSK復調装置では、例えば70MHz帯のQPSK波が、シン
セサイザー20からの信号に応じて周波数変換回路21で周
波数変換され、更に48MHzバンドパスフィルタ22でろ波
され、可変アッテネータ23でゲインを調整されたのち、
90°ハイブリッド１で、90°位相の異なる２系統の信号
に分割される。

そして、各信号はミキサー2A;2B,帯域制限用のローパ
スフィルタ3A;3BおよびA/D変換器10A;10Bを経てキャリ
ア再生回路CRCへ入力されるようになっている。

キャリア再生回路CRCは、位相検波およびループフィ
ルタの機能を有するもので、そのループフィルタ部分の
出力がD/A変換器11を介して電圧制御発振器（VCO）６へ
入力され、電圧制御発振器６の出力が各ミキサー2A,2B
へ入力されるようになっている。

なお、24はビットタイミングリカバリー（クロック再
生回路）で、このクロック再生回路24からの出力はA/D
変換器10A,10Bへ入力される。

ところで、このキャリア再生回路CRCは、第６図に示
すごとく、位相検波回路４やループフィルタを構成する
アップ／ダウンカウンタ51,加算・減算回路52のほか
に、スイープ／トラック制御信号発生部7,ΔＦ設定回路
８′を有している。

ここで、位相検波回路４はA/D変換器10A,10Bからの信
号を受けてこれらの信号の位相偏差を検出するもので、
アップ／ダウンカウンタ51はアップ／ダウン制御部50か
らのアップ／ダウン制御信号に基づき計数値をアップ
（Up）あるいはダウン（Down）するもので、加算・減算
回路52はアップ／ダウンカウンタ51からの計数値にΔＦ
設定回路８′からのΔＦ（周波数引き込み範囲分）を加
算あるいは減算するものである。

また、スイープ／トラック制御信号発生部７は、再生
データの誤りを訂正する誤り訂正回路（FEC）中の位相
不確定除去回路から出されるINIT信号（この信号は位相
状態が変化したときに出される位相状態変化信号であ
る）を受けたときは、スイープ（Sweep;掃引）を行なわ
せるための制御信号をアップ／ダウン制御部50へ入力
し、INIT信号が入力されていないときは、トラック（Tr
ack;掃引停止）させるための制御信号をアップ／ダウン
制御部50へ入力するもので、アップ／ダウン制御部50
は、スイープ／トラック制御信号発生部７からスイープ
制御信号を受けると、アップ／ダウンカウンタ51をアッ
プカウントあるいはダウンカウントさせつづけ、スイー
プ／トラック制御信号発生部７からトラック制御信号を
受けると、位相検波回路４からの偏差情報でアップ／ダ
ウンカウンタ51のアップ／ダウン制御を行なわせるよう
になっている。

さらに、ΔＦ設定回路８′はアップ／ダウンカウンタ
51からの計数値に周波数引き込みのための所要の範囲Δ
Ｆを付与するものである。

このようにΔＦを付与するのは、アップ／ダウンカウ
ンタ51の計数値だけでは一点しか指定できないので、電
圧制御発振器６による周波数の引き込みができないため
である。

このような構成により、例えば同期が外れたような場
合は、INIT信号がスイープ／トラック制御信号発生部７
へ入力されるため、このスイープ／トラック制御信号発
生部７からはスイープ制御信号がアップ／ダウン制御部
50へ入力される。これによりアップ／ダウンカウンタ51
はアップカウントあるいはダウンカウントをしつづけ、
その結果計数値が一方向にアップあるいはダウンする。
そして、この計数値に所要のΔＦを加算あるいは減算し
て、ある範囲をもたせて電圧制御発振器６を制御する。
これにより、位相差のずれが−45°から45°の間をスイ
ープする［第７図（ａ）参照］。そして、第７図（ｂ）
に示すように、位相差０を含む範囲になると、今度はス
イープ／トラック制御信号発生部７からトラック制御信
号が出されるため、アップ／ダウン制御部50は位相検波
回路４からの位相偏差信号に基づくアップ／ダウン制御
信号をアップ／ダウンカウンタ51へ出す。これにより、
アップ／ダウンカウンタ51の計数値はこのアップ／ダウ
ン制御信号に依存してアップ／ダウンし、位相差を完全
に０にする［第７図（ｃ）参照］。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、伝送速度の低いものを取り扱う場合は、Δ
Ｆを小さくしないと、サイクルスキップなどが増えて、
安定な復調を期待できない。

しかし、ΔＦが小さいと、トラック状態を検出してか
らアップ／ダウンカウンタ51のアップ／ダウンを一方向
制御から解除する間に、位相０の点を過ぎてしまうおそ
れがあり、この場合は、再度スイープ状態になってしま
い、なかなかトラック状態に移行できず、ひいては周波
数の引き込みがうまくいかないという問題点がある。

そこで、第８図に示すように、コスタスループを用い
たものにおいて、周波数引き込みのための範囲ΔＦを可
変にできるΔＦ設定回路８を設け、且つ、スイープ状態
からトラック状態への移行およびトラック状態からスイ
ープ状態への移行を決めるための保護段数（例えば、IN
IT信号の入力回数や所要の遅延時間）を設定して、スイ
ープ／トラック制御信号について一定の保護をかける保
護回路９′を設けることにより、伝送速度が低いものの
場合でも、周波数引き込みを容易に行なえるようにする
ことも考えられる。

なお、この場合のスイープ／トラック制御信号発生部
７への入出力信号のタイミングチャートを示すと、第９
図（ａ）〜（ｃ）のようになる。

また、第８図中、第6,7図と同じ符号はほぼ同様の部
分を示している。

しかし、この場合は、保護回路９′での保護段数が一
定であるため、次のような問題点がある。すなわち、ス
イープ状態からトラック状態に真に移動した場合でも、
キャリアをトラックさせることができなかったり、逆に
トラック状態であっても、低C/N（キャリア／ノイズ）
時には、キャリア引き込み保持ができなかったりするの
である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもの
で、コスタスループを用いたものにおいて、周波数引き
込みのための範囲を可変できるようにし、しかも保護回
路での保護段数をも可変にできるようにして、伝送速度
が低いものの場合でも、周波数引き込みおよびキャリア
引き込み保持を容易且つ迅速に行なえるようにして、よ
り安定した復調を可能にした、コスタスループ型復調装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。

この第１図に示すように、本発明の場合も、90°ハイ
ブリッド１で２系統に分割された入力信号ラインのそれ
ぞれに、ミキサー2A;2Bと、このミキサー2A;2Bからの出
力を受けるローパスフィルタ3A;3Bとをそなえ、各ロー
パスフィルタ3A,3B間の偏差出力を同期検波回路４から
出し、この偏差出力をループフィルタ５を介して電圧制
御発振器６へフィードバックし、且つ、電圧制御発振器
６からの出力を各ミキサー2A,2Bへ入力するコスタスル
ープ型復調装置についてのものである。

また、７はスイープ／トラック制御信号発生部で、こ
のスイープ／トラック制御信号発生部７は、電圧制御発
振器６をスイープモードにするためのスイープ制御信号
および電圧制御発振器６をトラックモードにするための
トラック制御信号をそれぞれループフィルタ５へ出すも
のである。

さらに、８は周波数引き込み補助部で、この周波数引
き込み補助部８は、ループフィルタ５から出力される電
圧制御発振器制御信号に周波数引き込みのための所要の
範囲ΔＦを付与するもので、ΔＦは可変できるようにな
っている。即ち、この周波数引き込み補助部８は、この
周波数引き込み補助部８で設定される電圧制御発振器制
御信号へ付与すべき周波数引き込み範囲ΔＦを、スイー
プ状態のときは大きく設定し、トラック状態のときは小
さく設定するように構成されているのである。

９は保護回路で、この保護回路９は、スイープ状態か
らトラック状態への移行またはトラック状態からスイー
プ状態への移行を決めるための保護段数を設定するもの
で、更にこの保護回路９は、スイープ状態のときとトラ
ック状態のときとで保護段数を変更すべく構成されてい
る。

〔作用〕

このような構成により、例えば同期が外れたような場
合は、スイープ／トラック制御信号発生部７からはスイ
ープ制御信号がループフィルタ５へ入力される。これに
より電圧制御発振器６がスイープモードになって、位相
差のずれが−45°から45°の間をスイープする。このと
きのΔＦは大きく設定されているとともに、保護段数は
スイープ状態に適した所定値に設定されている。

そして、位相差０を含む範囲になると、今後はスイー
プ／トラック制御信号発生部７からトラック制御信号が
出されるため、電圧制御発振器６はスイープモードを解
除して位相検波回路４からの位相偏差信号に基づき位相
差を完全に０にする。そして、位相差が０になって同期
が完了すると、ΔＦは今までよりも小さい値に変更され
る。また、このとき保護回路９で設定される保護段数を
前述のスイープ状態時のものとは異なった値に設定され
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例としてのコスタスループ型
復調方式を採る４相PSK復調装置のブロック図である
が、この第２図に示す４相PSK復調装置では、例えば70M
Hz帯のQPSK波が、シンセサイザーからの信号に応じて周
波数変換回路で周波数変換され、更に48MHzバンドパス
フィルタでろ波され、可変アッテネータでゲインを調整
されたのち、90°ハイブリッド１で、90°位相の異なる
２系統の信号に分割される。

ところで、このキャリア再生回路CRCは、位相検波回
路４やスイープ／トラック制御信号発生部７あるいはル
ープフィルタを構成するアップ／ダウン制御部50,アッ
プ／ダウンカウンタ51,加算・減算回路52のほかに、周
波数引き込み補正部としてのΔＦ可変回路8,保護回路と
しての保護段数可変回路９を有している。

ここで、位相検波回路4,スイープ／トラック制御信号
発生部7,アップ／ダウン制御部50,アップ／ダウンカウ
ンタ51,加算・減算回路52は従来のものと同様であるの
で、その説明は省略する。

ここで、ΔＦ可変回路８は、アップ／ダウンカウンタ
51からの計数値に周波数引き込みのための所要の範囲Δ
Ｆを付与するものであるが、このΔＦ可変回路８は更に
ΔＦの値を変更できるようになっている。即ち、ΔＦ可
変回路８は、ΔＦ可変回路８で設定されるΔＦを、スイ
ープ状態のときは大きく設定し、トラック状態のときは
小さく設定するように構成されているのである。

また、保護段数可変回路９は、スイープ状態からトラ
ック状態への移行を決めるための保護段数（この保護段
数を前方保護段数という）およびトラック状態からスイ
ープ状態への移行を決めるための保護段数（この保護段
数を後方保護段数という）を設定するもので、更にこの
保護段数可変回路９は、スイープ状態のときとトラック
状態のときとで保護段数を変更しうるように構成されて
いる。例えばスイープ状態のときは、前方および後方保
護段数を小さな（少ない）値に設定し、トラック状態の
ときは、スイープ状態のときよりも大きな（多い）値
（最適値）に設定する。このようにスイープ状態のとき
に、前方および後方保護段数を小さくすると、スイープ
状態からトラック状態に移行したことを早く検出するこ
とができるほか、後方保護段数が少ないと、誤りによっ
てトラック状態を検出しても、早くスイープ状態に戻る
ことができる。

なお、保護段数には、上記のように前方保護段数と後
方保護段数とがあるが、まず、前方保護段数とは、非同
期状態（スイープ状態）から同期状態（トラック状態）
に移行する際に、複数回連続して同期情報が検出され
る、即ち、所要時間INIT信号が存在しなくなると、同期
と判断するために設定される段数（連続して同期情報が
検出される回数あるいは時間）であり、この前方保護段
数を少なく設定すると、誤って同期と検出したときに、
スイープが停止してしまう一方、この前方保護段数を多
く設定すると、本当に同期している場合に、スイープを
停止できない事態におちいる。従って、この前方保護段
数は非同期時は少なく設定され、同期時は多く設定する
ことが好ましい。また、後方保護段数とは、同期状態
（トラック状態）から非同期状態（スイープ状態）に移
行する際に、複数回連続して同期情報が検出されない、
即ち、所要時間INIT信号が存在すると、非同期と判断す
るために設定される段数（連続して非同期情報が検出さ
れない回数あるいは時間）であり、この後方保護段数を
少なく設定すると、誤って非同期と検出したときに、ス
イープを行なってしまう一方、この後方保護段数を多く
設定すると、本当に非同期である場合に、スイープへな
かなか移行できない事態におちいる。従って、この後方
保護段数も非同期時は少なく設定され、同期時は多く設
定することが好ましい。

次に、保護段数およびΔＦを変えるための構成例を第
３図に示す。この第３図において、91は制御回路で、こ
の制御回路91は、復調出力から検出され位相状態が変化
したときに出される位相状態変化信号（INIT信号）を受
けるとともにINIT CAR（キャリア）信号をクロックとし
て受けることにより、INIT信号の存在・不存在情報を出
力するものである。

92は前方保護段数設定用ダウンカウンタで、このダウ
ンカウンタ92は、制御回路91からのINIT信号の存在・不
存在情報を受けて、INIT信号が存在すると、前方保護段
数の値をロードしつづけ、INIT信号が存在しなくなる
と、ダウンカウントを始め、トラック状態の信号を出力
するものである。

93は後方保護段数設定用ダウンカウンタで、このダウ
ンカウンタ93は、制御回路91からのINIT信号の存在・不
存在情報を受けて、INIT信号が存在しないときに、後方
保護段数の値をロードしつづけ、INIT信号が存在するよ
うになると、ダウンカウントを始め、スイープ状態の信
号を出力するものである。

94はセット・リセット回路で、このセット・リセット
回路94は、前方保護段数設定用ダウンカウンタ92および
後方保護段数設定用ダウンカウンタ93からの出力で、セ
ット・リセットされるものである。

95はカウンタで、このカウンタ95は、セット・リセッ
ト回路94からの出力を受けるとともに、INIT CAR信号を
クロックとして受けることにより、スイープ状態になる
と、リセットされて、初期値を出力し、トラック状態に
なると、計数を開始するもので、このカウンタ95の出力
はアドレス情報として、後述のROM96へ出力される。な
お、このカウンタ95は、キャリアウト信号により、スイ
ープ／トラック制御信号発生部７へトラックモードにす
べきかスイープモードにすべきかという情報を提供して
いる。

96はROMで、このROM96には、前方保護段数の設定値，
後方保護段数の設定値およびΔＦの設定値の組が複数組
記憶されており、カウンタ95からのアドレス情報によ
り、前方保護段数の設定値，後方保護段数の設定値およ
びΔＦの設定値の組のいずれかが選択されて、前方保護
段数設定用ダウンカウンタ92,後方保護段数設定用ダウ
ンカウンタ93およびΔＦ設定回路８へ供給されるように
なっている。

すなわち、上記の制御回路91,前方保護段数設定用ダ
ウンカウンタ92,後方保護段数設定用ダウンカウンタ93,
セット・リセット回路94,カウンタ95,ROM96で、スイー
プ状態からトラック状態への移行またはトラック状態か
らスイープ状態への移行を決めるための保護段数を設定
するとともに、スイープ状態のときとトラック状態のと
きとで保護段数を変更する保護回路９を構成する。

また、上記のカウンタ95,ROM96は、ΔＦ可変回路８と
共に、ループフィルタ５から出力される電圧制御発振器
制御信号に周波数引き込みのための所要の範囲ΔＦを付
与するとともに、この周波数引き込み範囲ΔＦを、スイ
ープ状態のときは大きく設定し、トラック状態のときは
小さく設定する周波数引き込み補助部を構成する。

なお、INIT CAR信号とINIT信号とのタイミング関係を
示すと、第４図（ａ），（ｂ）のようになる。

上述の構成により、例えば同期が外れたような場合
は、スイープ／トラック制御信号発生部７からはスイー
プ制御信号がアップ／ダウン制御部50へ入力される。こ
れによりアップ／ダウンカウンタ51はアップカウントあ
るいはダウンカウントをしつづけ、この結果計数値が一
方向にアップあるいはダウンする。そして、この計数値
に所要のΔＦを加算あるいは減算して、ある範囲をもた
せて電圧制御発振器６を制御する。これにより位相差の
ずれが−45°から45°の間をスイープする［第７図
（ａ）参照］。このときのΔＦは大きく設定されてお
り、しかも、前方および後方保護段数は少なく設定され
ている。

そして、第７図（ｂ）に示すように、位相差０を含む
範囲になる［第７図（ｂ）に示す状態では、依然として
保護段数は少なく設定されている］と、今度はスイープ
／トラック制御信号発生部７からトラック制御信号が出
されるため、アップ／ダウン制御部50は位相検波回路４
からの位相偏差信号に基づくアップ／ダウン制御信号を
アップ／ダウンカウンタ51へ出す。これによりアップ／
ダウンカウンタ51の計数値はこのアップ／ダウン制御信
号に依存してアップ／ダウンし、位相差を完全に０にす
る［第７図（ｃ）参照］。

その後、位相差が０になって同期が完了する［トラッ
ク状態が検出されてすぐではなく、少しの遅延後（この
遅延時間はカウンタ95で設定される）］と、カウンタ95
からのアドレス指示により、ROM96の読み出しΔＦが変
わり、これにより、ΔＦは今までよりも小さい値に変更
される。また、前方保護段数や後方保護段数の設定値
も、今までの小さい値から大きい値の最適値に変更せし
められる。

なお、ΔＦを小さくした後に、スイープ状態に再度移
行すると、保護段数可変回路９の指示により、また元の
状態に戻される。即ち、ΔＦは再度大きく設定されると
ともに、前方保護段数や後方保護段数の設定値も再度少
ない値に戻される。

このように、スイープ中は保護段数を少なくしながら
ΔＦを大きくしているので、スイープ状態からトラック
状態への移行を早く検出することができ、更にはこのよ
うに早くトラック状態を検出してからアップ／ダウンカ
ウンタ51のアップ／ダウンを一方向制御から解除する間
に、位相０の点を過ぎてしまうおそれがなくなり、これ
によりトラック状態への移行、ひいては周波数の引き込
みを速やかにしかも確実に行なうことができる。また、
位相差が０になった後はΔＦを小さくするとともに、保
護段数を大きくして最適値に戻すことが行なわれるの
で、伝送速度の低いものを取り扱う場合でも、サイクル
スキップなどが増えることがなく、非常に安定した復調
が期待できるものである。

なお、保護段数可変回路９は、スイープ／トラック制
御信号発生部７とΔＦ可変回路８との間に設けてもよ
く、更に、場合によっては、スイープ時には、保護段数
を大きくし、トラック状態になると、保護段数を小さく
することも考えられる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のコスタスループ型復調
装置によれば、電圧制御発振器制御信号へ付加すべき周
波数引き込み範囲を、スイープ状態のときは大きく設定
し、トラック状態のときは小さく設定するように構成さ
れるとともに、スイープ状態のときとトラック状態のと
きとで保護段数を変更しうるように構成されているの
で、伝送速度が低いものの場合でも、周波数引き込みお
よびキャリア引き込み保持を容易且つ迅速に行ない、且
つ、安定した復調が可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は
保護段数を変えるための構成例を示すブロック図、第４図は第３図において使用するINIT信号とINIT CAR信
号との関係を示すタイミングチャート、第５図は４相PSK復調装置のブロック図、第６図は従来例を示すブロック図、第７図（ａ）〜（ｃ）はスイープ／トラック制御過程を
説明する図、第８図は本発明案出過程で創案されたもののブロック
図、第９図はスイープ／トラック制御信号発生部の入出力波
形を示すタイミングチャートである。図において、１は90°ハイブリッド、2A,2Aはミキサー、3A,3Bはロー
パスフィルタ、４は位相検波回路、５はループフィル
タ、６は電圧制御発振器（VCO）、７はスイープ／トラ
ック制御信号発生部、８はΔＦ可変回路（周波数引き込
み補助部）、９は保護段数可変回路（保護回路）、10A,
10BはA/D変換器、11はD/A変換器、20はシンセサイザ
ー、21は周波数変換回路、22はバンドパスフィルタ、23
は可変アッテネータ、24はビットタイミングリカバリー
（クロック再生回路）、50はアップ／ダウン制御部、51
はアップ／ダウンカウンタ、52は加算・減算回路、91は
制御回路、92は前方保護段数設定用ダウンカウンタ、93
は後方保護段数設定用ダウンカウンタ、94はセット・リ
セット回路、95はカウンタ、96はROM、CRCはキャリア再
生回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２系統に分割された入力信号ラインのそれ
ぞれに、ミキサー（2A;2B）と、該ミキサー（2A;2B）か
らの出力を受けるローパスフィルタ（3A;3B）とをそな
え、各ローパスフィルタ（3A,3B）間の偏差出力をルー
プフィルタ（５）を介して電圧制御発振器（６）へフィ
ードバックし、且つ、該電圧制御発振器（６）からの出
力を各ミキサー（2A,2B）へ入力するコスタスループ型
復調装置において、電圧制御発振器（６）をスイープモードにするためのス
イープ制御信号および該電圧制御発振器（６）をトラッ
クモードにするためのトラック制御信号をそれぞれ該ル
ープフィルタ（５）へ出すスイープ／トラック制御信号
発生部（７）と、該ループフィルタ（５）から出力される電圧制御発振器
制御信号に周波数引き込みのための所要の範囲（ΔＦ）
を付与する周波数引き込み補助部（８）と、スイープ状態からトラック状態への移行またはトラック
状態からスイープ状態への移行を決めるための保護段数
を設定する保護回路（９）が設けられて、該周波数引き込み補助部（８）が、該電圧制御発振器制
御信号へ付加すべき周波数引き込み範囲（ΔＦ）を、ス
イープ状態のときは大きく設定し、トラック状態のとき
は小さく設定するように構成されるとともに、該保護回路（９）が、スイープ状態のときとトラック状
態のときとで該保護段数を変更しうるように構成されて
いることを特徴とする、コスタスループ型復調装置。