JPH03261254A - 定包絡線変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ベースバンドの情報信号を包絡線の振幅が一定な定包絡
線ＢＰＳＫ変調波に変調する定包絡線変調器、特にスペ
クトラム拡散（ＳＳ）通信方式に適した定包絡線変調器
に関し、 簡単な回路構成で、一定包絡線の変調波が得られ、その
周波数分布に特定のピークを持たず帯域が拡がることな
く、かつ、スペクトラム拡散方式を採用しても逆拡散時
に拡散されうる補完信号を発生する機能を有する定包絡
線変調器を提供することを目的とし、 ベースバンドの情報信号Ｉと、該情報信号′Ｉとともに
直交変調されたとき変調信号の包絡線が一定となるよう
に振幅が調節された補完信号Ｑとを直交変調する定包絡
線変調器であって、該情報信号Ｉから該補完信号Ｑの振
幅を演算して出力する補完信号演算手段と、該情報信号
工と該補完信号Ｑとを直交変調する直交変調手段とを具
備する定包絡線変調器において、該補完信号演算手段の
出力と所定の閾値とを比較する比較手段と、該比較手段
の現在の出力および過去の出力に基づく演算を行なって
極性切換信号とする演算手段と、該極性切換信号に基づ
いて該補完信号演算手段の出力の極性を切り換えて該直
交変調手段へ供給する極性切換手段とを具備して構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明はベースバンドの情報信号を包路線の振幅が一定
な定包絡線ＢＰＳＫ変調波に変調する定包絡線変調器、
特にスペクトラム拡散（ＳＳ）通信方式に適した定包絡
線変調器に関する。

衛星通信あるいは移動通信の分野において、小型・低消
費電力の送信機の開発が要望されている。

以下に詳述するように、スペクトラム拡散方式を効果的
に採用することが可能で、かつ、包絡線が一定の変調波
を出力する定包絡線変調器は、この要望を満たすものと
して有望である。

〔従来の技術〕

周知の如くスペクトラム拡散通信方式は、情報信号の帯
域を、それよりもはるかに広い周波数帯域に拡散させて
伝送する方式である。その利点の１つとして、伝送路の
Ｓ／Ｎ比が悪（ても所定の誤り率を達成することができ
ることが挙げられる。

したがって、この方式を採用することにより、比較的小
電力の送信機で所望の通信を遠戚することができ、無線
機の小型化・低消費電力化に寄与すること大である。

また、送信機の最終段の電力増幅器（ＨＰＡ）そのもの
の低消費電力化も重要であるが、それにはＣ級増幅器を
使用するのが有効である。しかしながら、Ｃ級増幅器は
増幅器の非線形領域を使用して増幅を行なうものである
ため、信号の振幅が変動すると波形歪を生し、そのため
に信号の周波数帯域が広がる等の問題がある。

したがって、送信機の最終段の電力増幅器としてＣ級増
幅器を採用するためには、その前段の変調器はその変調
出力の包絡線が常に一定となる定包絡線変調器でなけれ
ばならない。さらに、スペクトラム拡散通信方式を採用
して、−層の小型化・低消費電力化をはかるにあたって
考慮すべきことは、定包絡線化を実現したとしてもその
ために■　変調信号の周波数スペクトルに特定のピーク
を生してスペクトラム変調方式の利点を損ねたり、 あるいは ■　拡散信号と一定の相関を有する信号が挿入され、そ
れが逆拡散時に拡散されない といった事態を避けなければならない。

ところで、基本的な変調方式としてＢＰＳＫ変調方式を
採用した場合、ベースバンド信号の変わり目で周波数帯
域が広がることを避けるため、−Ｃにベースバンド領域
あるいは変調信号の領域で帯域制限が行われ、そのため
、変調信号は第６図（Ｃ）欄に表わすような包絡線が一
定でない信号となる。

このようなりＰＳＫ変調波の包路線を一定にするものと
して）１．Ｙａｚｄａｍ、　ｅｔ、ａｌ″Ｃｏｎ５ｔａ
ｎｔ　ＥｎｖｅｌｏｐｅＢａｎｄｌｉｍｉｔｅｄ　ＢＰ
ＳＫ　Ｓｉｇｎａｌ”＋　ＴＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｃｏ
ｍｍｕｎ。

Ｖｏｌ　Ｃ０Ｍ−２８Ｎｏ、６　ＰＰ、８８９−８９７
　（Ｊｕｎｅ、　１９８０）に記載の技術がある。これ
は第７図のような構成に表わすことができる。帯域制限
のための低域フィルタ８００を通過したベースバンド信
号Ｉは直交変調器１２０の一方の入力として入力される
ほか、演算器１００にも入力される、演算器１００にお
いては所定の振幅値をＡとしてＡ−１１１により補完信
号の振幅Ｑが演算され、その結果が直交変調器１２０の
他方の入力として入力される。補完信号は第６図（Ｄ）
Ｉに示すような波形となり、これと低域フィルタ８００
を通過した信号（（Ｂ）４Ｍ）とで直交変調を行なうこ
とにより、定包絡線変調波が得られる。

第７図の構成により出力される変調波を位相図に表わす
と第８図（Ｂ）ａの破線上を移動する点として表わされ
る。図に明らかなように、ベースバンド信号と補完信号
は位相を９０°ずらして台底されるので、変調波の包路
線は厳密には一定でない。完全に一定にするためにはＡ
−１１１の演算の代わりに、ｒΔ７−＝１１１の演算を
行なうことで達威される。その結果を（Ｃ）　４１１ｉ
！に示す。

この定色路線信号にはベースバンド信号と位相が９０°
異なる補完信号が含まれている。そのため、通常のＢＰ
ＳＫ変調の場合には、復調の際に補完信号の存在により
同期およびキャリア再生が困難であるが、これに加えて
スペクトラム拡散通信方式を採用すれば、この補完信号
は直流的な成分てあり、逆拡散信号とは相関がないので
拡散され、問題とならない。したがってこの定包絡線変
調器はスペクトラム拡散通信方式に最適の変調器である
ということができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、さらに小型化・低消費電力化を追求する
ならば、前述の変調器には未だ改善の余地を残している
。スペクトラム通信方式においては、第９図（Ａ）Ｎで
示すベースバンド信号の帯域が（Ｂ）欄に示すように拡
散されるので、送信機の低電力化が実現される。しかし
、周波数成分としてキャリア周波数のみを含む直流的成
分である補完信号が加わることによって、周波数スペク
トルは（Ｃ）８に示す如く、中央にピークを持つスペク
トルとなる。このピークのために、伝送路中の電力増幅
器が飽和し、歪みを生ずるという問題がもたらされる。

全体の振幅を小さくすれば歪みはなくなるが、増幅器の
性能を有効に利用しているとは言えない。

補完信号を直流的に与えるのでなく、頻繁に極性を切り
換えてやればこの問題はなくなるが、この切り換えをい
かなるタイミングで行なうかが次の問題となる。

まず、拡散信号とは独立に拡散信号と相関のないランダ
ム符号を発生して極性を切り換えることが考えられる。

この場合、補完信号と逆拡散信号とは相関がないので逆
拡散時に拡散されるため、干渉の問題はない。しかしな
がらこの場合、切換信号は拡散信号とは無関係に発生さ
れるので、演算された補完信号の振幅が比較的大きい時
に切り換えられる確率が大である。したがって、変調信
号の帯域が拡がってしまうという問題を生ずる。

そこで、拡散信号の状態に応じて補完信号の極性を切り
換えることにより、補完信号の振幅が小さいときのみ、
極性切換を行なうことが考えられる。しかしこの場合に
はどうしても拡散信号と切換信号との間に一定の相関が
生じてしまい、そのため、逆拡散時に拡散されないとい
う問題を生じる。

これらの問題を解決するために、拡散信号の一周期分を
入力とする極性切替回路により、拡散信号と相関がなく
かつ補完信号の振幅に応じたタイミングで切り換えを行
なうことが考えられる。しかしながらこの場合には補完
信号の生成回路は極めて大規模なものになるであろう。

したがって本発明の目的は、簡単な回路構成で、一定包
絡線の変調波が得られ、その周波数分布に特定のピーク
を持たず帯域が拡がることなく、かつ、スペクトラム拡
散方式を採用しても逆拡散時に拡散されうる補完信号を
発生する機能を有する定包絡線変調器を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る定包絡線変調器の原理構成を表わ
す図である。本発明の定包絡線変調器はベースバンドの
情報信号■と、該情報信号１とともに直交変調されたと
き変調信号の包絡線が一定となるように振幅が調節され
た補完信号Ｑとを直交変調する定包絡線変調器であって
、従来公知である、該情報信号Ｉから該補完信号Ｑの振
幅を演算して出力する補完信号演算手段１０と、該情報
信号Ｉと該補完信号Ｑとを直交変調する直交変調手段１
２とを具備するほか、該補完信号演算手段１０の出力と
所定の闇値９０とを比較する比較手段５０と、該比較手
段５０の現在の出力および過去の出力に基づく演算を行
なって極性切換信号とする演算手段６０と、該極性切換
信号に基づいて、該補完信号演算手段１０の出力の極性
を切り換えて該直交変調手段１２へ供給する極性切換手
段７０とを具備することを特徴としている。

補完信号演算手段１０における演算は、所定値をＡとし
て、従来公知のＱ＝Ａ−ＩＩＩの演算にょっても良いが
、Ｑ＝　　　　−１７の演算による方が好ましい。ただ
しｌは情報信号の大きさ、Ｑは補完信号の大きさである
。

〔作　用〕

補完信号演算手段１０の出力と所定の閾値９０とを比較
手段５０において比較し、その結果および過去の出力結
果に応じて極性を切り換えることにより、補完信号の振
幅が所定値以下のときのみ補完信号の極性を切り換える
ことが可能となる。またスペクトラム拡散方式を採用し
た場合、補完信号のための極性切換信号は、後に詳述す
るように、拡散信号と相関の少ない信号となりうる。

［実施例］ 第２図は本発明の定包絡線変調器の一実施例を表わす図
である。この回路には図示しないＰＮ発生器によって発
生されるＰＮ符号と排他的論理和をとることによって拡
散されたベースバンド信号が入力される。

低域フィルタ８００は帯域制限のためのデジタルフィル
タである。演算器１０２は低域フィルタ８００の出力Ｉ
に基づいて、ｆＴｒ：１１の演算を行なって補完信号の
大きさＱを出力する。演算器１０２は入力Ｉをアドレス
とし、その内容としてｆｌ−司７の値が格納されたＲＯ
Ｍによって実現される。比較器５００は入力Ａから入力
される値と入力Ｂから入力される値とを比較し、入力Ｂ
からの値が大きいときのみ、論理゛１”を出力する。

比較器５００の入力Ａには演算器１０２の出力が接続さ
れ、入力Ｂには所定の閾値を表わすデジタル値りが接続
されている。Ｄフリップフロップ６００はクロック入力
（図示せず）の立ち上がりのタイミングにおいて比較器
５００の出力をサンプリングし、出力する。Ｄフリップ
フロップ６０２にはＤフリップフロップ６００の出力が
入力され６００と同一のタイミングにおいてサンプリン
グして出力される。

したがってＤフリップフロップ６００にはサンプリング
時の比較器５００の出力が出力され、６０２には１クロ
ツク前の値が出力される。ＡＮＤ回路６０６にはＤフリ
ップフロップ６００の出力と、Ｄフリップフロップ６０
２の出力を反転回路６０４で論理反転したものが入力さ
れる。したがって、ＡＮＤ回路６０６の出力は、１クロ
ツク前において演算器１０２の出力が閾値りよりも大き
く、現在の値が閾値りよりも小さいとき、すなわち、演
算器１０２の出力が閾値りよりも大きい状態から閾値り
よりも小さい状態に変化したときのみ、論理“１”とな
る。

Ｔフリップフロップ６０８にはＡＮＤ回路６０６の出力
が人力されており、ＡＮＤ回路６０６の出力が論理“１
”になったときその出力が反転する。極性切換回路７０
０はＴフリップフロップ６０８の出力に応じて、それが
論理“１”のとき人力Ｑをそのまま出力し、論理“０”
のとき極性を反転して−Ｑを出力する。Ｄ／Ａ変換器１
２１０　、１２１２は低域フィルタ８００の出力（情報
信号）と極性切換回路７００の出力（補完信号）をそれ
ぞれアナログ信号に変換して直交変調器１２０へ供給す
る。直交変調器１２０は両者の直交変調を行なうもので
あるが、乗算器１２０１において搬送波の周波数の信号
を出力する発振器１２００の出力と情報信号との積をと
り、乗算器１２０３において発振器１２００の出力の位
相を９０°遅延させた信号と補完信号との積をとって、
ハイブリッド１２０４で両者を台底して出力するもので
ある。

第３図は第２図の回路の動作を説明するためのタイ柔ン
グチャートである。（Ａ）〜（Ｆ）８はそれぞれ、第２
図中Ａ−Ｆで示した個所の信号の状態を表わす。点線は
拡散されたベースバンド信号の信号の変わり目のタイミ
ングを表わしているが、フリップフロップ６００　、６
０２には、−例としてこの周期の１７２の周期のクロッ
クが供給されている。

（Ｂ）４１１１の信号は（Ａ）ＷＡの信号の高域成分が
除去された形をとっている。（Ｃ）欄の信号はＢ欄の信
号の振幅をＩとし、所定値をＡとしてＱ＝　　　　−１
０の演算により算出された信号Ｑであり、（Ｂ）＠の信
号の絶対値が最小のとき最大となり、絶対値が最大のと
き最小となるもので、常に正の値をとっている。

（Ｃ）＠には比較器５００へ与えられる闇値のしベルＬ
も破線で示されている。Ｄフリップフロップ６００　、
６０２へ供給されるクロックの立ち上がりのタイくング
は図中点線で示した位置および隣接する点線の中央の位
置にある。したがってＤフリップフロップ６００の出力
（（Ｄ）Ｉ）はこのタイ泉ングにおいて演算器１０２の
出力のレベルよりもレベルＬが高いとき論理“ｌ”とな
り、レベルＬが低いとき論理“０′°となる。モしてＴ
フリップフロップ６０８の出力（（Ｅ）＠）は（Ｄ）欄
の信号がＯから１へ変化するタイミングにおいて出力が
反転する。その結果として、極性切換回路７００の出力
（（Ｆ）＠）は信号Ｑ（（Ｃ）ａ）のレベルが充分低い
ときに極性が反転される信号となる。

第４図は第２図の回路において出力される変調波を位相
図上に表わしたものである。第３図（Ｆ）欄および第４
図から明らかなように、補完信号は適当に極性が切り換
えられるので変調波の周波数スペクトル上のピークが充
分減衰し、しかもそのタイミングは補完信号の振幅が充
分小さいときに行なわれるので、帯域の拡がりが最小限
に止どめられる。

次に、第２図の回路によって生成される補完信号とスペ
クトラム拡散符号との相関について記述する。第５図は
計算機シミュレーションによって得られたこれらの相互
相関特性を表わす図である。

図に示すように、相互相関が十分小さいため、スペクト
ラム拡散復調器で逆拡散すれば補完信号は拡散されてレ
ベルが十分小さくなり、復調器で劣化を生じないことが
わかる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、簡単な回路構成
で、スペクトラム変調方式の利点を最大限に発揮するこ
との可能な定包絡線変調器が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定包絡線変調器の原理構成を表わす図
、 第２図は本発明の一実施例を表わす図、第３図は第２図
の回路の動作を説明するためのタイミングチャート、 第４図は第２図の回路による変調波を表わす位相図、 第５図は第２図の回路における補完信号とスペクトラム
拡散符号との相互相関を表わす図、第６図はＢＰＳＫ信
号の変調波および従来技術による補完信号の波形を表わ
す波形図、 第７図は従来の定包絡線変調器のＩＩＩ戒を表わす図、 第８図は従来技術における変調波を表わす位相図、 第９図は従来回路においてスペクトラム拡散方式を採用
した場合の変調波の周波数スペクトルを表わす図。 図において、 １０２・・・演算器、　　　　１２０・・・直交変調器
、５００・・・比較器、 ６００、６０２・・・Ｄフリップフロップ、６０８・・
・Ｔフリップフロップ、 ７００・・・極性切換器、 ８００・・・低域デジタルフィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベースバンドの情報信号Ｉと、該情報信号Ｉととも
   に直交変調されたとき変調信号の包絡線が一定となるよ
   うに振幅が調節された補完信号Ｑとを直交変調する定包
   絡線変調器であって、該情報信号Ｉから該補完信号Ｑの
   振幅を演算して出力する補完信号演算手段（１０）と、
   該情報信号Ｉと該補完信号Ｑとを直交変調する直交変調
   手段（１２）とを具備する定包絡線変調器において、該
   補完信号演算手段（１０）の出力と所定の閾値（９０）
   とを比較する比較手段（５０）と、該比較手段（５０）
   の現在の出力および過去の出力に基づく演算を行なって
   極性切換信号とする演算手段（６０）と、 該極性切換信号に基づいて該補完信号演算手段（１０）
   の出力の極性を切り換えて該直交変調手段（１２）へ供
   給する極性切換手段（７０）とを具備することを特徴と
   する定包絡線変調器。