特開 2018-133602 受信装置、受信方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-133602(P2018-133602A)

(43)【公開日】2018年8月23日

(54)【発明の名称】受信装置、受信方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/26 20060101AFI20180727BHJP

   H04B 1/10 20060101ALI20180727BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/26 C

   H04B1/10 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-23873(P2017-23873)

(22)【出願日】2017年2月13日

(71)【出願人】

【識別番号】301072650

【氏名又は名称】ＮＥＣスペーステクノロジー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】中村 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】戸田 知朗

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 義文

【テーマコード（参考）】

5K020

5K052

【Ｆターム（参考）】

5K020AA08

5K020DD02

5K020EE02

5K020EE03

5K020EE05

5K020HH11

5K052BB02

5K052DD15

5K052EE01

5K052EE35

5K052GG22

5K052GG26

(57)【要約】

【課題】Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制し、かつ高速に受信信号を復調すること。
【解決手段】変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信装置であって、局発信号を発振する発振器と、受信信号と局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて、受信信号と局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する周波数検波器と、を備え、発振器は、制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信装置であって、
局発信号を発振する発振器と、
前記受信信号と前記局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、
前記受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした前記局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する周波数検波器と、を備え、
前記発振器は、前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する、受信装置。

【請求項2】

前記周波数検波器は、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させる第１遅延回路と、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させる第２遅延回路と、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算する第１検波器内乗算器と、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算する第２検波器内乗算器と、
前記第１検波器内乗算器の乗算の結果と、前記第２検波器内乗算器の乗算の結果を加算し、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出する検波器内加算器と、
前記周波数の差分に基づいて、前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する制御部と、を備える、請求項１に記載の受信装置。

【請求項3】

前記発振器、前記第１乗算器、前記第２乗算器、および前記周波数検波器は、ループ回路を構成し、前記発振器は、前記局発信号の周波数を繰り返し調整する、請求項１または２に記載の受信装置。

【請求項4】

変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信装置であって、
局発信号を発振する発振器と、
前記受信信号と前記局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、
前記受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした前記局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成する周波数検波器と、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成する位相検波器と、を備え、
前記発振器は、前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整する、受信装置。

【請求項5】

前記周波数制御信号と、前記位相信号とを切り替えて前記発振器に出力する切替器をさらに備える、請求項４に記載の受信装置。

【請求項6】

前記周波数検波器は、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させる第１遅延回路と、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させる第２遅延回路と、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算する第１検波器内乗算器と、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算する第２検波器内乗算器と、
前記第１検波器内乗算器の乗算の結果と、前記第２検波器内乗算器の乗算を加算し、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出する検波器内加算器と、
前記周波数の差分に基づいて、前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する制御部と、を備える、請求項４または５に記載の受信装置。

【請求項7】

変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信方法であって、
局発信号を発振し、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成し、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成し、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、
前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する、受信方法。

【請求項8】

変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信方法であって、
局発信号を発振し、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成し、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成し、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成し、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成し、
前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整する、受信方法。

【請求項9】

変調した受信信号を受信する非同期検波回路方式の受信装置の処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
局発信号を発振するステップと、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成するステップと、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成するステップと、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成するステップと、
前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整するステップとを、前記コンピュータに実行させる、プログラム。

【請求項10】

変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信装置の処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
局発信号を発振するステップと、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成するステップと、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成するステップと、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成するステップと、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成するステップと、
前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整するステップとを、前記コンピュータに実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、受信装置、受信方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

変調したデジタル信号等を受信信号として受信する受信装置は、受信信号を復調することで送信装置が送信した情報を取り出すことができる。受信信号の復調の方式には、大きく分けて同期検波方式と、非同期検波方式の２種類がある。非同期検波方式は、同期検波方式と比較して、受信したデジタル信号を高速に復調することができる点において、同期検波方式よりも優れている。

【0003】

しかしながら、非同期検波方式において、受信信号の復調時にＳ／Ｎ（S(Signal:信号量)/N(Noise:雑音量）)を改善するために積分すると、受信信号がオフセットを持つ場合に位相が変化しＳ／Ｎの改善量が劣化する問題が知られている。Ｓ／Ｎの改善量が劣化すると、受信信号を正確に復調できなくなる可能性があるので、Ｓ／Ｎの改善量が劣化しない受信装置が求められている。

【0004】

特許文献１は、希望信号を高速に捕捉することができるデジタル放送受信機を開示している。具体的には、特許文献１に記載のデジタル放送受信機は、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control Information）区間の位相誤差電圧値のピーク数、および微分係数の方向に基づいて、再生キャリア周波数を周波数スキャンニングすることによって希望信号を高速に捕捉している。

【0005】

特許文献２は、デジタル信号を安定に受信し、復調するデジタル信号復調装置を開示している。具体的には、特許文献２に記載のデジタル信号復調装置は、変調信号の周波数が変動した場合でも、変調信号を安定した中間周波数信号に変換することによって安定に復調している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−１６８５２０号公報

【特許文献2】特開平０６−２３２９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１は、Ｓ／Ｎの改善量の劣化についてなんら考慮していない問題がある。また、特許文献２は、非同期検波方式のデジタル信号復調装置についてなんら考慮していない問題がある。

【0008】

本発明は、Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制し、かつ受信信号を高速に復調することのできる受信装置、受信方法、および局発信号調整プログラム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】

【0009】

本発明の一態様の受信装置は、変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信装置であって、局発信号を発振する発振器と、前記受信信号と前記局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、前記受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした前記局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する周波数検波器と、を備え、前記発振器は、前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する。

【0010】

本発明の他の態様の受信装置は、変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信装置であって、局発信号を発振する発振器と、前記受信信号と前記局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、前記受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした前記局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成する周波数検波器と、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成する位相検波器と、を備え、前記発振器は、前前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整する。

【0011】

本発明の他の態様の受信方法は、変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信方法であって、局発信号を発振し、前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成し、前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成し、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する。

【0012】

本発明の他の態様の受信方法は、変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信方法であって、局発信号を発振し、前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成し、前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成し、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成し、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成し、前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整する。

【0013】

本発明の他の態様のプログラムは、変調した受信信号を受信する非同期検波回路方式の受信装置の処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、局発信号を発振するステップと、前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成するステップと、前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成するステップと、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成するステップと、前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整するステップとを、前記コンピュータに実行させる。

【0014】

本発明の他の態様のプログラムは、変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信装置の処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、局発信号を発振するステップと、前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成するステップと、前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成するステップと、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成するステップと、前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成するステップと、前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整するステップとを、前記コンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制し、かつ受信信号を高速に復調することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の原理を説明するための受信装置の構成を示すブロック図である。

【図2】周波数検波器の一例を示すブロック図である。

【図3】Ｓ／Ｎの改善量の劣化を示すグラフである。

【図4】本発明の原理を説明するための受信装置の動作を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第１実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

【図6】第１実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第２実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

【図8】第２実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

［原理］
まず、本発明の実施形態を説明する前に、図１を参照して本発明の原理について説明する。

【0018】

受信装置１０は、第１乗算器１１と、第２乗算器１２と、移相器１３と、周波数アシスト機能部１４と、を備えている。

【0019】

受信装置１０は、２つの成分（Ｉ−Ｐｈａｓｅ、Ｑ−Ｐｈａｓｅ）を持つ受信信号を分配して第１乗算器１１、および第２乗算器１２に供給する。第１乗算器１１、および第２乗算器１２は、受信信号を受け、受信信号に局発信号を乗算するとともに、乗算した結果をＩ(In-Phase：同相）信号、Ｑ(Quadrature-Phase:直交位相）信号として外部に出力することができる。

【0020】

具体的には、第１乗算器１１は、送信装置が変調して送信した受信信号（デジタル変調信号）と、後述する発振器１４２が発振する局発信号を受け、乗算してＩ信号を生成するとともに、生成したＩ信号を周波数アシスト機能部１４、および復調器（図示しない）等に出力する。第２乗算器１２は、受信信号と、移相器１３により位相をπ／２シフトさせた局発信号を受け、乗算してＱ信号を生成するとともに、生成したＱ信号を周波数アシスト機能部１４、および復調器に出力する。

【0021】

移相器１３は、受けた信号の位相をシフトさせるとともに、位相をシフトさせた信号を外部に出力することができる。受信装置１０において、移相器１３は、局発信号を受け、局発信号の位相をπ／２シフトさせて第２乗算器１２に出力する。

【0022】

周波数アシスト機能部１４は、周波数検波器１４１と、発振器１４２とを備え、受信装置１０に対して周波数アシスト機能を適用する機能を有している。

【0023】

ここで、本発明における周波数アシスト機能について説明する。

【0024】

周波数アシスト機能とは、受信信号の周波数を検波するとともに、検波した周波数に基づいて受信信号の搬送波周波数と局発周波数とが一致するように局発信号の周波数を制御することによって、Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制することのできる機能である。

【0025】

具体的には、周波数アシスト機能は、受信信号の搬送波周波数と、局発信号の周波数の差分（以下、誤差とも呼ぶ）を算出し、算出した誤差に基づいて局発信号の周波数を受信信号の周波数と一致するように調整する。すなわち、非同期検波回路において、周波数アシスト機能は、受信信号の搬送波周波数と、局発信号の周波数を同期させる機能である。

【0026】

受信装置１０は、局発信号の周波数を受信信号の周波数と同期させることによって非同期検波後のＳ／Ｎを改善するための復調器での積分において、Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制する。したがって、受信装置１０は、Ｓ／Ｎを改善するための積分において、通常の非同期検波方式の受信装置と比べて、Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制することができる。

【0027】

以下では、受信装置１０に対して周波数アシスト機能を適用する周波数アシスト機能部１４について具体的に説明する。

【0028】

周波数検波器１４１は、Ｉ信号、およびＱ信号を受け、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて受信信号と局発信号の周波数の誤差を算出する。

【0029】

図２は、周波数検波器１４１の構成の一例を示すブロック図である。

【0030】

周波数検波器１４１は、第１遅延回路１４１１と、第２遅延回路１４１２と、第１検波器内乗算器１４１３と、第２検波器内乗算器１４１４と、検波器内加算器１４１５と、制御部１４１６と、を備えている。

【0031】

第１遅延回路１４１１は、Ｉ信号を受け、Ｉ信号にタイムラグを発生させるとともに、タイムラグを発生させたＩ信号を第１検波器内乗算器１４１３に出力する。

【0032】

第２遅延回路１４１２は、Ｑ信号を受け、Ｑ信号にタイムラグを発生させるとともに、タイムラグを発生させたＱ信号を第２検波器内乗算器１４１４に出力する。

【0033】

第１検波器内乗算器１４１３は、Ｑ信号と、タイムラグが発生したＩ信号を乗算するとともに、乗算した結果を検波器内加算器１４１５に出力する。

【0034】

第２検波器内乗算器１４１４は、Ｉ信号と、タイムラグが発生したＱ信号を乗算するとともに、乗算した結果を検波器内加算器１４１５に出力する。

【0035】

検波器内加算器１４１５は、第１検波器内乗算器１４１３と、第２検波器内乗算器１４１４から出力された結果を加算することによって受信信号と局発信号の周波数の誤差である誤差信号を生成する。また、検波器内加算器１４１５は、生成した誤差信号を制御部１４１６に出力する。

【0036】

制御部１４１６は、誤差信号に基づいて局発信号の周波数を調整するための制御信号を生成するとともに、生成した制御信号を発振器１４２に出力する。

【0037】

なお、上述した周波数検波器１４１の構成は例示であり、本発明を何ら限定するものではない。

【0038】

発振器１４２は、初期の段階では、任意の周波数の局発信号を第１乗算器１１、および第２乗算器１２に出力する。そして、発振器１４２は、制御部１４１６から制御信号を受けると、制御信号にしたがって局発信号の周波数を調整するとともに、周波数を調整した局発信号を第１乗算器１１、および第２乗算器１２に出力する。

【0039】

周波数アシスト機能部１４は、上述した構成を有しているので、発振器１４２が発振する局発信号の周波数を受信信号の搬送波周波数と同期させることができる。

【0040】

すなわち、受信装置１０は、通常の非同期検波の受信装置と比べて、Ｓ／Ｎの改善量の劣化を抑制することができる。また、受信装置１０において、第１乗算器１１、第２乗算器１２、および周波数アシスト機能部１４はループコイルを構成しているので、Ｉ信号、およびＱ信号を繰り返し生成することによって受信信号の搬送波周波数と局発信号との周波数の誤差をより小さくすることができる。つまり、受信装置１０は、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差を実質的に０に調整することができる。

【0041】

ここで、図３を参照して、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差と、Ｓ／Ｎの改善量の関係について説明する。

【0042】

図３は、非同期検波方式の受信装置の、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差と、Ｓ／Ｎの改善量の関係を示すグラフであり、横軸が受信信号と局発信号との周波数の誤差を示し、縦軸がＳ／Ｎの改善量（ｄＢ）を示している。図示の通り、非同期検波方式の受信装置は、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差が大きいほどＳ／Ｎの改善量が劣化する。

【0043】

上述の通り、受信装置１０は、局発信号の周波数を受信信号の搬送波周波数と同期しているので局発信号と受信信号の周波数の誤差は実質的に０である。すなわち、受信装置１０は、Ｓ／Ｎの改善量が劣化することなく、受信信号を復調することができる。

【0044】

［受信装置１０の動作］
図４は、受信装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。以下、図４を参照しつつ、受信装置１０の動作の流れについて説明する。

【0045】

まず、第１乗算器１１は受信信号、および局発信号を受け、第２乗算器１２は受信信号、および位相がπ／２シフトした局発信号を受ける（ステップＳ１０１）。

【0046】

次に、第１乗算器１１は、受信信号と局発信号とを乗算するとともに、Ｉ信号を周波数アシスト機能部１４、および復調器等に出力する。第２乗算器１２は、受信信号と位相がπ／２シフトした局発信号とを乗算するとともに、Ｑ信号を周波数アシスト機能部１４、および復調器等に出力する（ステップＳ１０２）。

【0047】

続いて、周波数アシスト機能部１４はＩ信号、およびＱ信号を受け、周波数検波器１４１がＩ信号、およびＱ信号に基づいて受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差を算出する（ステップＳ１０３）。

【0048】

更に、周波数検波器１４１は、算出した誤差に基づいて受信信号の搬送波周波数に一致するように局発信号の周波数を調整させる指令である周波数の制御信号を発振器１４２に出力する（ステップＳ１０４）。

【0049】

そして、発振器１４２は、制御信号にしたがって局発信号を調整する（ステップＳ１０５）。

【0050】

なお、受信装置１０は、第１乗算器１１、第２乗算器１２、および周波数アシスト機能部１４がループ回路を構成しているので、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理を繰り返す。受信装置１０は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理を繰り返すことによって、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差を実質的に０に調整することができる。

【0051】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、上述の原理と同様の内容については繰り返しの煩雑を避けるために、適宜説明を省略する。

【0052】

［第１実施形態］
図５は、本発明の第１実施形態に係る受信装置１０Ａの構造を示すブロック図である。

【0053】

受信装置１０Ａは、第１乗算器１１Ａと、第２乗算器１２Ａと、移相器１３Ａと、周波数アシスト機能部１４Ａと、復調器１５Ａと、を備えている。

【0054】

周波数アシスト機能部１４Ａは、周波数検波器１４１Ａと、発振器１４２Ａと、ＬＰＦ（Low Pass Filter：ローパスフィルタ）１４３Ａとを備え、受信装置１０に対して周波数アシスト機能を適用する機能を有している。なお、周波数検波器１４１Ａは、周波数検波器１４１で実現することができる。

【0055】

ＬＰＦ１４３Ａは、周波数検波器１４１Ａから制御信号を受け、制御信号に生じたノイズを除去し、ノイズを除去した制御信号を発振器１４２Ａに出力する。発振器１４２Ａは、ノイズが除去された制御信号にしたがって、局発信号の周波数を安定して調整することができる。

【0056】

復調器１５Ａは、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて、受信信号を復調する。本発明において、復調器１５Ａは、一般的な方法で変調した受信信号を復調することができる。

【0057】

［受信装置１０Ａの動作］
次に、図６を参照して、受信装置１０Ａの動作について説明する。図６は、受信装置１０Ａの動作の流れを示すフローチャートである。

【0058】

まず、第１乗算器１１Ａは受信信号、および局発信号を受け、第２乗算器１２Ａは受信信号、および位相がπ／２シフトした局発信号を受ける（ステップＳ２０１）。

【0059】

次に、第１乗算器１１Ａ、および第２乗算器１２Ａは、受信信号と局発信号とを乗算する。第１乗算器１１ＡはＩ信号を、第２乗算器１２ＡはＱ信号を、それぞれ周波数アシスト機能部１４Ａ、および復調器１５Ａに出力する（ステップＳ２０２）。

【0060】

続いて、周波数アシスト機能部１４ＡはＩ信号、およびＱ信号を受けると、周波数検波器１４１ＡがＩ信号、およびＱ信号に基づいて、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の誤差を算出する（ステップＳ２０３）。

【0061】

更に、周波数検波器１４１Ａは、算出した差分に基づいて、受信信号の搬送波周波数に一致するように局発信号の周波数を調整する周波数の制御信号を生成し、生成した制御信号を、ＬＰＦ１４３Ａを介して発振器１４２Ａに出力する（ステップＳ２０４）。

【0062】

次に、発振器１４２Ａは、制御信号にしたがって局発信号の周波数を調整するとともに、周波数を調整した局発信号を第１乗算器１１Ａ、および第２乗算器１２Ａに出力する（ステップＳ２０５）。

【0063】

なお、受信装置１０Ａは、第１乗算器１１Ａ、第２乗算器１２Ａ、および周波数アシスト機能部１４Ａがループ回路を構成しているので、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５の処理を繰り返す。

【0064】

そして、復調器１５Ａは、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて、変調した受信信号を復調する（ステップＳ２０６）。

【0065】

上述の通り、受信装置１０Ａは、局発信号の周波数を受信信号の搬送波周波数と同期しているので局発信号と受信信号の周波数の誤差は実質的に０である。すなわち、受信装置１０Ａは、Ｓ／Ｎの改善量が劣化することなく、受信信号を復調することができる。

【0066】

［第２実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る受信装置１０Ｂについて説明する。図７は、受信装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。具体的には、受信装置１０Ｂは、周波数アシスト機能を有する同期検波方式の受信装置である。

【0067】

受信装置１０Ｂは、第１乗算器１１Ｂと、第２乗算器１２Ｂと、移相器１３Ｂと、周波数アシスト機能部１４Ｂと、復調器１５Ｂと、を備えている。

【0068】

周波数アシスト機能部１４Ｂは、周波数検波器１４１Ｂと、発振器１４２Ｂと、ＬＰＦ１４３Ｂと、位相検波器１４４Ｂと、切替器１４５Ｂと、を備えている。つまり、周波数アシスト機能部１４Ｂは、受信信号の搬送波周波数だけでなく、受信信号の位相も検波することができる。すなわち、同期検波回路において、周波数アシスト機能とは、局発信号の周波数、および位相を、受信信号の搬送波周波数、および位相と同期させる機能である。

【0069】

周波数アシスト機能部１４Ｂにおいては、第１乗算器１１Ｂ、および第２乗算器１２Ｂから、それぞれ、Ｉ信号、およびＱ信号を受けると、周波数検波器１４１Ｂが局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、位相検波器１４４Ｂが局発信号の位相を制御するための制御信号を生成する。

【0070】

周波数検波器１４１Ｂは、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて、受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の差分を算出することができる。そして、周波数検波器１４１Ｂは、局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を切替器１４５Ｂに出力する。なお、周波数検波器１４１Ｂは、周波数検波器１４１で実現することができる。

【0071】

位相検波器１４４Ｂは、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて、受信信号の搬送波の位相と局発信号の位相の差分を算出することができる。そして、位相検波器１４４Ｂは、局発信号の位相を制御するための位相制御信号を切替器１４５Ｂに出力する。

【0072】

切替器１４５Ｂは、周波数制御信号と、位相制御信号とを切り替えてＬＰＦ１４３Ｂに出力することが可能であり、周波数制御信号と、位相制御信号とを切り替えてＬＰＦ１４３Ｂを介して発振器１４２Ｂに出力する。

【0073】

すなわち、受信装置１０Ｂは、局発信号の周波数、および位相を受信信号の周波数、および位相と同期することができる。

【0074】

具体的には、初期の段階では、切替器１４５Ｂは、周波数制御信号、および位相制御信号の内、周波数制御信号を通過させる。そして、発振器１４２Ｂは、周波数検波器１４１Ｂの出力に基づいて、局発信号の周波数を粗調整する。その後、切替器１４５Ｂは、通過させる制御信号を周波数制御信号から位相制御信号に切り替える。そして、発振器１４２Ｂは、位相検波器１４４Ｂの出力に基づいて、局発信号の位相を精密に受信信号の位相に同期させる。

【0075】

［受信装置１０Ｂの動作］
次に、図８を参照して、受信装置１０Ｂの動作について説明する。図８は、受信装置１０Ｂの動作の流れを示すフローチャートである。

【0076】

まず、第１乗算器１１Ｂは受信信号、および局発信号を受け、第２乗算器１２Ｂは受信信号、および位相がπ／２シフトした局発信号を受ける（ステップＳ３０１）。

【0077】

次に、第１乗算器１１Ｂ、および第２乗算器１２Ｂは、受信信号と局発信号とを乗算する。第１乗算器１１ＢはＩ信号を、第２乗算器１２ＢはＱ信号を、それぞれ周波数アシスト機能部１４Ｂ、および復調器１５Ｂに出力する（ステップＳ３０２）。

【0078】

続いて、周波数アシスト機能部１４Ｂにおいては、Ｉ信号、およびＱ信号を受けると、周波数検波器１４１Ｂが、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて受信信号の搬送波周波数と局発信号の周波数の差分を算出する（ステップＳ３０３）。

【0079】

更に、位相検波器１４４Ｂが、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて受信信号の搬送波の位相と局発信号の位相の差分を算出する（ステップＳ３０４）。

【0080】

次に、周波数検波器１４１Ｂは、受信信号の周波数に一致するように局発信号の周波数を調整するための周波数制御信号を、算出した差分に基づいて生成し、生成した周波数制御信号を切替器１４５Ｂに出力する。一方、位相検波器１４４Ｂは、受信信号の位相に一致するように局発信号の位相を調整するための位相制御信号を、算出した差分に基づいて生成し、生成した位相制御信号を切替器１４５Ｂに出力する（ステップＳ３０５）。

【0081】

続いて、切替器１４５Ｂは、初期の段階では、周波数制御信号、および位相制御信号の内、周波数制御信号を、ＬＰＦ１４３Ｂを介して発振器１４２Ｂに出力する（ステップＳ３０６）。

【0082】

次に、発振器１４２Ｂは、周波数制御信号にしたがって、局発信号の周波数を受信信号の周波数に粗調整する（ステップＳ３０７）。

【0083】

次いで、切替器１４５Ｂは、位相制御信号を、ＬＰＦ１４３Ｂを介して発振器１４２Ｂに出力する（ステップＳ３０８）。

【0084】

そして、発振器１４２Ｂは、位相制御信号にしたがって、局発信号の位相を精密に受信信号の位相に同期させる（ステップＳ３０９）。

【0085】

なお、受信装置１０Ｂは、第１乗算器１１Ｂ、第２乗算器１２Ｂ、および周波数アシスト機能部１４Ｂがループ回路を構成しているので、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０９の処理を複数回繰り返す。

【0086】

そして、復調器１５Ｂは、Ｉ信号、およびＱ信号に基づいて、受信信号を復調する（ステップＳ３１０）。

【0087】

上述の通り、受信装置１０Ｂは、局発信号の周波数、および位相を受信信号の周波数、および位相と同期しているので局発信号と受信信号の周波数、および位相の誤差は実質的に０である。すなわち、受信装置１０Ｂは、Ｓ／Ｎの改善量が劣化することなく、受信信号を復調することができる。

【0088】

なお、上述した受信装置１０、受信装置１０Ａ、および受信装置１０Ｂを構成する各部は、ハードウエアによって実現してもよいし、ソフトウエアによって実現してもよい。また、各部は、ハードウエアとソフトウエアの組み合わせによって実現してもよい。

【0089】

例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が、読み取り可能な記憶媒体が保持するプログラムを読み出すことによって、コンピュータを受信装置１０、受信装置１０Ａ、および受信装置１０Ｂの各部として動作させてもよい。記憶媒体を例示すると、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、および半導体メモリ等である。また、プログラムは、ＣＰＵが読み取り可能な記憶媒体が保持しているだけでなく、ネットワークに接続された記憶装置が保持していてもよい。

【0090】

上記の各実施形態の一部、または全部は、以下の付記のようにも記載されうる。なお、以下の付記は本発明をなんら限定するものではない。

【0091】

［付記１］
変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信装置であって、
局発信号を発振する発振器と、
前記受信信号と前記局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、
前記受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした前記局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する周波数検波器と、を備え、
前記発振器は、前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する、受信装置。

【0092】

［付記２］
前記周波数検波器は、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させる第１遅延回路と、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させる第２遅延回路と、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算する第１検波器内乗算器と、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算する第２検波器内乗算器と、
前記第１検波器内乗算器の乗算の結果と、前記第２検波器内乗算器の乗算の結果を加算し、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出する検波器内加算器と、
前記周波数の差分に基づいて、前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する制御部と、を備える、付記１に記載の受信装置。

【0093】

［付記３］
前記発振器、前記第１乗算器、前記第２乗算器、および前記周波数検波器は、ループ回路を構成し、前記発振器は、前記局発信号の周波数を繰り返して調整する、付記１または２に記載の受信装置。

【0094】

［付記４］
変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信装置であって、
局発信号を発振する発振器と、
前記受信信号と前記局発信号を受け、Ｉ信号を生成する第１乗算器と、
前記受信信号と、移相器によって位相がπ／２シフトした前記局発信号を受け、Ｑ信号を生成する第２乗算器と、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成する周波数検波器と、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成する位相検波器と、を備え、
前記発振器は、前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整する、受信装置。

【0095】

［付記５］
前記周波数制御信号と、前記位相信号とを切り替えて前記発振器に出力する切替器をさらに備える、付記４に記載の受信装置。

【0096】

［付記６］
前記周波数検波器は、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させる第１遅延回路と、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させる第２遅延回路と、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算する第１検波器内乗算器と、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算する第２検波器内乗算器と、
前記第１検波器内乗算器の乗算の結果と、前記第２検波器内乗算器の乗算を加算し、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出する検波器内加算器と、
前記周波数の差分に基づいて、前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成する制御部と、を備える、付記４または５に記載の受信装置。

【0097】

［付記７］
前記発振器、前記第１乗算器、前記第２乗算器、および前記周波数検波器は、ループ回路を構成し、前記発振器は、前記局発信号の周波数を繰り返して調整する、付記４〜６のいずれか１つに記載の受信装置。

【0098】

［付記８］
変調した受信信号を受信する非同期検波方式の受信方法であって、
局発信号を発振し、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成し、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成し、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、
前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整する、受信方法。

【0099】

［付記９］
前記制御信号は、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させ、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させ、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算した結果を出力し、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算した結果を出力し、
前記Ｉ信号を乗算した結果と、前記Ｑ信号を乗算した結果とを受け、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、
前記周波数の差分に基づいて生成される、付記８に記載の受信方法。

【0100】

［付記１０］
変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信方法であって、
局発信号を発振し、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成し、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成し、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成し、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成し、
前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整する、受信方法。

【0101】

［付記１１］
前記周波数制御信号と、前記位相信号とを切り替えて前記発振器に出力する、付記１０に記載の受信方法。

【0102】

［付記１２］
前記制御信号は、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させ、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させ、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算した結果を出力し、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算した結果を出力し、
前記Ｉ信号を乗算した結果と、前記Ｑ信号を乗算した結果とを受け、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、
前記周波数の差分に基づいて生成される、付記１０または１１に記載の受信方法。

【0103】

［付記１３］
変調した受信信号を受信する非同期検波回路方式の受信装置の処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
局発信号を発振するステップと、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成するステップと、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成するステップと、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための制御信号を生成するステップと、
前記制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整するステップとを、前記コンピュータに実行させる、プログラム。

【0104】

［付記１４］
前記制御信号を生成するステップは、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させるステップと、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させるステップと、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算した結果を出力するステップと、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算した結果を出力するステップと、
前記Ｉ信号を乗算した結果と、前記Ｑ信号を乗算した結果とを受け、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出するステップと、
前記周波数の差分に基づいて前記制御信号を生成するステップとを含む、付記１３に記載のプログラム。

【0105】

［付記１５］
変調した受信信号を受信する同期検波方式の受信装置の処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
局発信号を発振するステップと、
前記受信信号と前記局発信号によってＩ信号を生成するステップと、
前記受信信号と、位相がπ／２シフトした前記局発信号によってＱ信号を生成するステップと、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出し、該周波数の差分に応じて前記局発信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成するステップと、
前記Ｉ信号、および前記Ｑ信号に基づいて前記受信信号と前記局発信号の位相の差分を抽出し、該位相の差分に応じて前記局発信号の位相を制御するための位相制御信号を生成するステップと、
前記周波数制御信号にしたがって前記局発信号の周波数を調整し、前記局発信号の周波数の調整後に、前記位相制御信号にしたがって前記局発信号の位相を調整するステップとを、前記コンピュータに実行させる、プログラム。

【0106】

［付記１６］
前記コンピュータに、前記周波数制御信号と、前記位相信号とを切り替えて前記発振器に出力するステップとを実行させる、付記１５に記載のプログラム。

【0107】

［付記１７］
前記制御信号を生成するステップは、
前記Ｉ信号にタイムラグを発生させるステップと、
前記Ｑ信号にタイムラグを発生させるステップと、
前記Ｑ信号とタイムラグが発生した前記Ｉ信号を乗算した結果を出力するステップと、
前記Ｉ信号とタイムラグが発生した前記Ｑ信号を乗算した結果を出力するステップと、
前記Ｉ信号を乗算した結果と、前記Ｑ信号を乗算した結果とを受け、前記受信信号と前記局発信号の周波数の差分を抽出するステップと、
前記周波数の差分に基づいて前記制御信号を生成するステップとを含む、付記１５または１６に記載のプログラム。

【産業上の利用可能性】

【0108】

本発明は、例えば、衛星通信等の送信装置と受信装置の相対速度が大きく、ドップラー効果によって位相が大きく変動する状況であっても受信信号を復調することができる。また、本発明は、通信回線が低品質のため、送信装置と受信装置の間で安定した通信ができない場合であってもＳ／Ｎの改善量は劣化しないので、コストの観点からも一般的な受信装置よりも有利である。

【符号の説明】

【0109】

１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・受信装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ・・・第１乗算器
１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・第２乗算器
１３，１３Ａ，１３Ｂ・・・移相器
１４，１４Ａ，１４Ｂ・・・周波数アシスト機能部
１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ・・・周波数検波器
１４１１・・・第１遅延回路
１４１２・・・第２遅延回路
１４１３・・・第１検波器内乗算器
１４１４・・・第２検波器内乗算器
１４１５・・・検波器内加算器
１４１６・・・制御部
１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ・・・発振器
１４３Ａ，１４３Ｂ・・・ＬＰＦ
１４４Ｂ・・・位相検波器
１４５Ｂ・・・切替器
１５Ａ，１５Ｂ・・・復調器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】