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JP3133736B2 - デジタルコスタスループ回路 - Google Patents
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JP3133736B2 - デジタルコスタスループ回路 - Google Patents

デジタルコスタスループ回路

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JP3133736B2
JP3133736B2 JP11051827A JP5182799A JP3133736B2 JP 3133736 B2 JP3133736 B2 JP 3133736B2 JP 11051827 A JP11051827 A JP 11051827A JP 5182799 A JP5182799 A JP 5182799A JP 3133736 B2 JP3133736 B2 JP 3133736B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル受信信号
からキャリア除去するデジタルコスタスループ回路、特
に、速やかなキャリア再生動作を実現するものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】デジタルコスタスループ回路を含むデジ
タル受信機におけるフロントエンド部の一般的な構成を
図3に示す。なお、このようなデジタル受信機は、デジ
タルテレビ衛星放送の受信などに利用される。
【0003】デジタル受信機におけるフロントエンド部
では、アンテナ31によって受信した信号をチューナ3
2により任意の中間周波信号(IF信号)にダウンコン
バートする。次に、直交検波回路33にて直交検波し、
ベースバンドのアナログI信号(I)、Q信号
(Q)を得る。このアナログI信号、Q信号は、AD
コンバータ34によりデジタルI信号(I)、Q信号
(Q)に変換されナイキストフィルタ35に入力され
る。ナイキストフィルタ35は、不要な高周波成分を除
去するとともに符号間干渉を防止するためのフィルタ処
理を行う。
【0004】ここで、直交検波回路33にて直交信号成
分を生成する際、完全なキャリアの同期検波が行われな
いと、ベースバンドのアナログI信号、Q信号およびデ
ジタルI信号、Q信号にキャリア成分が残留する。この
残留したキャリア成分を除去するためにデジタルコスタ
スループ回路36を有しており、このデジタルコスタス
ループ回路によって、残留キャリア成分が除去されたデ
ジタルI’信号(I’ )、Q’信号(Q’)が得ら
れる。
【0005】デジタルコスタスループ回路36は、I’
信号、Q’信号から位相差成分を検出し、検出した位相
差成分をループフィルタ363に供給する。ループフィ
ルタ363は、十分に低い低域フィルタであり、供給さ
れる位相差成分の高域成分を除去する。ループフィルタ
363の出力は、NCO364に供給され、このNCO
364は、ループフィルタ363の出力に基づいて、
I’信号、Q’信号中の残留キャリア成分をうち消す制
御信号Θを生成し、これを出力する。SIN,COSR
OM365は、制御信号Θを入力としてそのアドレス値
に対応したsin,cosデータの値を該複素乗算回路
361に供給する。
【0006】複素乗算回路361は、 I’= I×cosΘ−Q×sinΘ Q’= I×sinΘ+Q×cosΘ の演算が行われ、残留キャリア成分が除去されたデジタ
ルI’信号、Q’信号が得られる。
【0007】このようにして、直交検波回路33におい
て、完全な同期検波が行われなくても、デジタルコスタ
スループ回路によって、残留したキャリア成分を除去す
ることができ、受信したデジタルデータを復調すること
ができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記デジタルコスタス
ループ回路36ではループフィルタの出力によりNCO
が制御信号Θを生成している。この制御を安定して行う
ためには、ループフィルタにおいて信号の変化を十分に
抑制しなければならない。このため、キャリアの再生が
十分行われておらず、残留キャリア成分が大きい場合に
は、キャリアロックするまでに時間がかかるという問題
点があった。また、キャリアロックまでの時間を短縮し
ようとすると、安定した制御が行えなくなるため、ルー
プフィルタの設計が難しいという問題があった。
【0009】また、従来例の一つとして、NCO364
内に外部のコントローラなどから制御できるレジスタを
設け、外部のコントローラからソフトウェアの制御によ
り該レジスタを操作し、制御信号Θを所望の値に近づけ
ることが提案されている。しかし、この回路では、外部
のコントローラからソフトウェア制御するために、この
ための信号の入出力が必要となり、またソフトウェアに
よる制御が新たに必要となる等の問題があった。
【0010】本発明の目的は、比較的簡単な回路で、速
やかなキャリア再生動作を実現できるデジタルコスタス
ループ回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、残留キャリ
ア成分を含むI,Q信号から残留キャリア成分を位相差
成分として検出する位相差検出回路と、この位相差検出
回路からの位相差成分を残留キャリア成分除去のための
制御信号に変換する制御信号変換回路と、残留キャリア
成分を含むI,Q信号と該制御信号を複素乗算すること
により、残留キャリア成分を除去する複素乗算回路と、
を備えるデジタルコスタスループ回路において、上記位
相差検出回路において検出した位相差成分に基づき、上
記制御信号変換回路に能動的に変化する位相差を供給し
上記制御信号を変化させる誤差発生回路を有する
【0012】このように、従来のデジタルコスタスルー
プ回路に加えて、能動的に位相差を与える位相誤差発生
回路を新たに備えることにより、速やかなキャリア再生
動作を実現する。これにより、速やかなキャリア再生動
作を実現することが可能となる。
【0013】また、上記誤差発生回路は、位相差検出回
路において検出した位相差成分に基づいて、制御信号が
所定の精度を有するものかを判定するロック判定回路
と、このロック判定回路において、アンロックと判定さ
れたときに、能動的に変動する位相差を発生させる位相
誤差発生回路と、を有する
【0014】これによって、位相差が小さなロック時に
は、制御信号に大きな変動を与えることなく、必要なと
きに限定して制御信号を変動させることができる。
【0015】そして、上記位相差検出回路において、検
出した位相差成分を平滑するループフィルタと、このル
ープフィルタの出力の変動を検出する検出回路と、を有
し、この検出回路の検出値に応じて、ロック時における
上記位相誤差発生回路の出力を変動させ、上記制御信号
を変化させる
【0016】このようにループフィルタの出力が偏り、
ロックがはずれそうになったときに、制御信号の基準を
ずらすことができ、ロックがはずれることを防止するこ
とができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。
【0018】図1に本実施の形態のデジタルコスタスル
ープ回路の概略構成を示す。図に示すように、ナイキス
トフィルタの出力であるI信号(I)、Q信号
(Q)は、複素乗算回路11に入力される。この複素
乗算回路11は、図3の従来例と同様に、制御信号Θに
基づく複素乗算を行い、残留キャリア成分を除去し、
I’信号(I’)及びQ’信号(Q’)を得る。位
相差検出回路12は、I’信号、Q’信号から位相差を
検出し、これをループフィルタ13を介しNCO15に
供給する。NCO15は、ループフィルタ13から供給
される高域がカットされた位相差に基づいて、残留キャ
リア成分を除去するための制御信号Θを発生する。次
に、この制御信号ΘをROM16に供給し、ROM16
のSINROM、COSROMよりsinデータ、co
sデータを読み出す。そして、複素乗算回路11がsi
nデータ、cosデータにより、上述の従来例と同様の
複素演算を行い、残留キャリア成分の除去されたI’信
号、Q’信号を得る。
【0019】例えば、デジタルデータがQPSK変調で
ある場合に、図4に示すような位相差が発生する。すな
わち、直行検波回路で完全なキャリアの同期検波が行わ
れた場合、I’信号、Q’信号から得られるデータの位
相tan−1(Q’/I’)がA,B,C,Dの4点に
位置するはずである。しかし、完全なキャリアの同期検
波が行われず、I’信号、Q’信号にキャリア成分が残
留すると、位相ずれが起こり、a,b,c,d点に位置
することになる。そこで、この位相差を位相差検出回路
12において検出し、位相差データとして出力する。
【0020】位相差検出回路12において検出した位相
差データは、位相誤差発生回路14に供給される。この
位相誤差発生回路14は、検出した位相差が十分大きい
ことでキャリアがアンロック状態と判定し、その場合に
は、NCO15に対し、能動的に位相差を変更する信号
を供給する。これによって、NCO15から出力される
制御信号Θが予め定められた態様で順次変更される。そ
こで、ループフィルタ13から出力される位相差があま
り変化しなくても、制御信号Θを適切に変化させて、大
きな位相誤差を早期に解消することができる。一方、キ
ャリアがロック状態と判定された場合には、ループフィ
ルタ13からの出力により制御信号Θが制御され、安定
した制御が行える。
【0021】図2に、本発明の回路のさらに具体的な構
成を示す。本実施の形態においては、位相誤差発生回路
14は、位相誤差発生カウンタ141と、タイミングカ
ウンタ142と、ロック判定回路143で構成される。
また、NCO15は、位相誤差微調回路151とループ
フィルタ出力カウンタ152で構成される。
【0022】位相誤差発生回路14において、位相差検
出回路12からの入力である位相差は、キャリアがロッ
ク状態に近づくと、0に近づいて行く。よって、ロック
判定回路143は、位相差検出回路12からの位相差デ
ータが0から大きく離れた値である場合にアンロック状
態と判定する。そして、この場合、タイミングカウンタ
142にアンロック状態を示す状態信号:0を出力す
る。一方、位相差検出回路12からの位相差データが0
付近に収束した値である場合は、キャリアがロックして
いると判定し、タイミングカウンタ142にロック状態
を示す状態信号:1を出力する。
【0023】タイミングカウンタ142は、任意の長さ
のカウンタであり、キャリアがロック状態、すなわち該
状態信号が1の場合、動作は停止している。他方、キャ
リアがアンロック状態、すなわち該状態信号が0の場
合、所定のタイミング、例えばシステムクロックに同期
したタイミングでカウントアップを行い、カウンタがオ
ーバーフローする毎に次段位相誤差発生カウンタ141
に対してカウントパルス信号を出力する。なお、タイミ
ングカウンタ142がカウントアップするまでのカウン
タの長さは、カウントするクロックと、制御信号Θをど
のように変えたいかなどに基づいて決定される。
【0024】位相誤差発生カウンタ141は、タイミン
グカウンタ142からのカウントパルス信号により位相
誤差発生カウンタ141を変化させ、NCO15に位相
誤差データを出力する。例えば、位相誤差発生カウンタ
141を8ビットとすると、初期値は0から始まり、タ
イミングカウンタ142からのカウントパルス信号が入
力される毎に、−1,1,−2,2,−3,…,−12
6,126,−127,127,−128と遷移して行
き元の0に戻る。
【0025】キャリア再生がロック状態で、カウントパ
ルス信号が入力されなければ前記位相誤差カウンタは、
現状の状態を保持し続ける。ただし、ロック状態の時で
も、後述するループフィルタ出力カウンタ152からの
カウントアップパルス信号により位相誤差発生カウンタ
141は、カウントアップされ、またカウントダウンパ
ルス信号によりカウントダウンされる。
【0026】すなわち、キャリアのアンロック状態にお
いては、位相誤差発生カウンタ141から制御信号Θを
能動的に変化させるための位相差データを出力する。そ
して、ロック状態になったときにタイミングカウンタ1
42からのカウントパルスが止まるため、そのときの出
力でロックされる。ただし、上述のように、ループフィ
ルタ出力カウンタ152からのパルスにより、値が変化
する。
【0027】NCO15において、位相誤差微調回路1
51は、ループフィルタ13の出力が0の時は、位相誤
差発生回路14からの位相誤差データをそのまま制御信
号Θとして次段ROM16に出力する。また、ループフ
ィルタ13の出力がマイナスの値の時、位相誤差発生回
路14からの位相誤差データに1を加算した値を制御信
号Θとして次段ROM16に出力する。ループフィルタ
13の出力がプラスの値の時は、位相誤差発生回路14
からの位相誤差データから1を減算した値を制御信号Θ
として次段のROM16に出力する。
【0028】これによって、キャリアのロック時におい
て、ループフィルタ13からの信号に応じて制御信号Θ
が変更される。
【0029】また、ループフィルタ出力カウンタ152
は、内部で2つのカウンタを持ち、ループフィルタ13
の出力を監視する。ループフィルタ13の出力がプラス
の値の時は、プラス側のカウンタをインクリメントする
と同時に、マイナス側のカウンタをクリアする。また、
ループフィルタ13の出力がマイナスの値の時は、マイ
ナス側のカウンタをインクリメントすると同時に、プラ
ス側のカウンタをクリアする。それぞれのカウンタは、
オーバーフローするとカウントアップパルス信号あるい
はカウントダウンパルス信号を位相誤差発生回路14内
の位相信号発生カウンタ141に出力する。
【0030】ループフィルタ13の出力は、キャリアロ
ックされている状態では0を中心にプラス値とマイナス
値を行き来する。しかし、温度変化などに応じて、キャ
リアが徐々に一方側にずれていく場合がある。このよう
な場合、位相差データが順次大きくなり、そのままでは
キャリアロックがはずれてしまう。
【0031】ところが、本実施の形態では、キャリアロ
ックが外れかかりループフィルタ13の出力が、プラス
側あるいはマイナス側に偏った値となり、これによって
ループフィルタ出力カウンタ152が位相誤差発生カウ
ンタにカウントアップまたはカウントダウンの信号を出
力する。これによって、位相誤差発生カウンタが出力す
る位相誤差データが変更され、そのときの位相誤差にあ
った制御信号Θが出力されることになる。そこで、キャ
リアロックがはずれることなく、制御を継続することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明におけるデジタルコスタスループ回路
の構成を表すブロック図である。
【図2】 図1を具体的に表したブロック図である。
【図3】 従来のデジタルコスタスループ回路の一構成
を表すブロック図である。
【図4】 QPSKの場合の位相差を示す図である。
【符号の説明】
11 複素乗算回路、12 位相差検出回路、13 ル
ープフィルタ、14位相誤差発生回路、15 NCO、
16 ROM。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 残留キャリア成分を含むI,Q信号から
    残留キャリア成分を位相差成分として検出する位相差検
    出回路と、 この位相差検出回路からの位相差成分を残留キャリア成
    分除去のための制御信号に変換する制御信号変換回路
    と、 残留キャリア成分を含むI,Q信号と該制御信号を複素
    乗算することにより、 残留キャリア成分を除去する複素乗算回路と、を備える
    デジタルコスタスループ回路において、 位相差検出回路において検出した位相差成分に基づい
    て、制御信号が所定の精度を有するものかを判定するロ
    ック判定回路と、 このロック判定回路においてアンロックと判定されたと
    きに、能動的に変動する位相差を発生させ上記制御信号
    を変化させる位相誤差発生回路と、 上記位相差検出回路において検出した位相差成分を平滑
    するループフィルタと、 このループフィルタの出力の変動を検出する検出回路
    と、 上記ロック判定回路においてロックと判定されている時
    における上記位相誤差発生回路の出力を前記検出回路の
    検出値に応じて変動させ、上記制御信号を変化させる位
    相誤差微調回路と、 を有することを特徴とするデジタルコスタスループ回
    路。
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