JPH04501042A - 直角変調の方法とその装置 - 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】 直角変調の方法とその装置 背景技術 本発明は、一般的に直角振幅変調システムに関し、特に信号成分を副搬送波上に 変調することにより送信周波数スペクトルの中心に搬送波およびビット同期情報 を含めることができるシステムに関する。無線通信用に設計された直角変調シス テムでは、送信された情報の受信とデコーディングを促進するためにパイロット 搬送波を送信することが望ましい。パイロット搬送波を送信することは知られて いるが、このような搬送波は直角振幅変調された信号に、サイド周波数として付 加される。ただし、この方法にも限界と欠点がある。無線経路上に起きる選択的 フエージイングのために、パイロット搬送波が信号情報と離れるという問題が起 こる可能性がある。さらに、受信機のパスバンドの限界のために、パイロット搬 送波信号が受信機のパスバンド・フィルターの端に近すぎたり、その外側に来る という位置にあることが望ましい。

デジタル情報を同期的方法で送信しようとする場合は、チャンネル・フエージイ ングと雑音のためにビット同期の維持が妨げられることがある。そのため、この ようなシステムにおいては、ビット同期信号と同期デジタル情報をともに送信す ることが望ましい。パイロット搬送波と同様に、ビット同期信号は送信される周 波数スペクトルの中心にできるだけ近づけて配置すべきである。

発明の概要 直角振幅変調のための本方法と装置は、信号スペクトルの中心およびその近傍に 搬送波パイロットおよびビット同期信号を含めたものである。

本発明に従った直角振幅変調信号の送信方法は、第１および第２の信号を第１の 副搬送波上に直角変調する段階、第３および第４の信号を第２の副搬送波上に直 角変調する段階、前記第１および第２の直角変調された副搬送波を搬送波上に直 角変調する段階；および 前記直角変調された搬送波を送信する段階を有する。

本発明の１つの特徴において、パイロット搬送波を発生させるために、直角変調 された副搬送波の１つにＤＣ成分を与えるという段階を含む。本発明の他の特徴 として、前記の直角変調された副搬送波の１つにビット同期信号を与えるという ステップを含む。本発明のざらに他の特徴として、送信信号が所定のどットレー トを有するデジタル信号であり、ビット同期信号がビットレートの整数約数であ る周波数を有する。

本発明のさらに他の特徴として、直角振幅変調された信号の送信方法は、各々副 搬送波成分を含む第１および第２のプロトタイトパルスをメモリから読み込み、 第１および第２のプロトタイプ・パルスを合算して第１の直角変調された幅搬送 波を導出させ、各々副搬送波成分を含む第３および第４のプロトタイプ・パルス をメモリから読み込み、前記の第１および第２の直角変調された副搬送波で搬送 波を直角変調し、直角変調された搬送波を送信するという段階を含む。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従った、特にアナログ信号の送信に適した直角振幅変調シス テムのブロック図である。

第２図は、本発明に従った、特にデジタル信号の送信に適した他の直角振幅変調 システムのブロック図である。

第３図は、本発明に従った、所定のパルス波形を利用した他の直角振幅変調シス テムの概略ブロック図である。

第４図は、第３図のシステムに使用する通信機終端の概略ブロック図である。

第５図は、本発明に従った、パイロット搬送波とビット同期信号とを有する直角 変調された信号の周波数スペクトルのグラフ表示である。

第６Ａ図は、毎秒１ビツトに正規化した時間軸である。

第６Ｂ図は、オフセット発振器１１の出力ＣＯＳ　（Ｗ　□ｔ）のグラフ表示で ある。

第６Ｃ図は、周波数４倍器３０の出力または副搬送波Ｃｏ　ｓ　（４ｗ（）　ｔ 　＞のグラフ表示である。

第６Ｄ図は、移相器１２の出力または直角位相副搬送波ＣＯ８（４ＷＱｔ十π／ ２）のグラフ表示である。

第６Ｅ図は、第６Ｄ図の直角位相副搬送波上で変調された８２チヤンネル・パル スＰ（ｔ）のグラフ表示である。

第６Ｆ図は、第６Ｃ図の副搬送波上で変調された８１チヤンネル・パルスＰ（ｔ −１＞のグラフ表示である。

第６Ｇ図は、第６Ｄ図の直角位相副搬送波上で変調された８４チヤンネル・パル スＰ　（ｔ−２＞のグラフ表示である。

第６Ｈ図は、第６Ｃ図の副搬送波上で変調された８３チヤンネル・パルスＰ　（ ｔ−３＞のグラフ表示である。

発明を実施するための望ましい形態 図面の参照符号に照らして、まず第１図に言及すると、信号スペクトルの中心に パイロット搬送波信号を与えることのできる直角変調システムを示す。独立した アナログおよび／またはデジタル信号であり得る４つの入力信号Ｓ１ないしＳ４ が、組み合わされている。この特定のシステムはビット同期情報の挿入に対して 準備かないため、アナログ信号に最も適している。

副搬送波信号ＣＯＳ　［Ｗ□　ｊ　］を与えるために、オフセット発振器１１が 用いられている。この出力は、直角位相副搬送波信号Ｃ０８（Ｗ□ｉ＋π／２） を与える９０度移相器１２にも与えられる。４つの入力信＠Ｓ１ないしＳ４は、 ミキサーまたは掛痺器回路１３ないし１６にそれぞれ印加される。発振器１１か らの副搬送波信号は、ミキサー１３と１５に印加され、一方、移相器１２からの 直角位相副搬送波信号はミキサー１４と１６に印加される。ミキサー１３および １４の出力は合算器１７において結合され、一方、ミキサー１５および１６の出 力は合算器１８において結合される。合算器１７の出力はＩｔｘまたはＲＦ搬送 波上の変調用の同相信号であり、合算器１８の出力はＱｔＸまたはＲＦ搬送波上 の直角変調用の直角位相信号である。

ミキサー１３と１４、および合算器１７は第１の副搬送波上に第１および第２の 信号を直角変調する手段を構成し、ミキサー１５と１６、および合算器１８は第 ２の副搬送波上に第３および第４の信号を直角変調する手段を構成する。

直角変調された信号に送信用のパイロット搬送波信号を設けることが望ましい場 合は、絶対値Ｃを有するＤＣオフセット電圧を合算器１７および１８のいずれか に印加する。

合算器１７または１８の出力はミキサーまたは掛算器２０および２１にそれぞれ 与えられる。搬送波周波数発振器２２は同相の搬送波信号ｃｏｓ　（ｗｏｔ＞を 与え、それがミキサー２０と９０度移相器２３の入力に印加される。移相器２３ の出力は、直角位相搬送波信号ｃｏｓ　（ｗｏｔ＋π／２）であり、ミキサー２ １に印加される。ミキサー２０および２１の出力は合算回路２４に与えられて、 合成された転送信号Ｘ（ｔ）を発生する。Ｘ（ｔ＞信号はつぎにバンドパス・フ ィルターとアンプを通ってアンテナに印加することができる。これで、第４図に 示されるように、無線通信用の直角変調された搬送波を送信するための手段が構 成される。ミキサー２０と２１、および合算器２４は副搬送波を搬送波に直角変 調する手段を構成する。

デジタル信号を送信する場合は、ビット同期信号を与えることか望ましい。ビッ ト同期信号は搬送波信号のサイドバンド信号として与えられ、直角位相信号間の 周波数スペクトル内に位置する。デジタル通信に適したシステムを、第２図に示 す。第１図の部分と同じ部分は同じ参照番号で示す。主な違いは、オフセット発 振器の配置である。本実施例では、オフセット発振器１１は、第１図の発振器周 波数の１／４の出力周波数Ｗ□を与える。周波数Ｗ□はビットレートの整数約数 として選択され、好ましい実施例においては各サブチャンネルのビットレートの １／４（総ビツトレートの１／１６）である。第２図のオフセット発振器１１の 出力は、周波数４倍器（ｑｕａｄｒｕｐｌｅｒ）　３０に印加され、第１図と同 じ方法で移相器１２およびミキサー１３ないし１６に印加される。しかし、オフ セット発振器１１の低周波数信号も、またＭに等しい増幅定数を有するアンプ３ １に印加される。この場合、その出力は副搬送波の１つに同期信号を合算するた めの手段を構成する合算器１８に印加される。アンプ３１の出力を合算器１７に 、搬送波信号Ｃを合算器１Ｂに印加するか、あるいは希望により両方の出力を同 一の合算器に印加することもできる。ＩｔＸおよびＱｔＸ信号は、第１図に示さ れるように、そのあと搬送波周波数上で直角変調される。第５図に示されるよう に、出力信号Ｘ（ｔ）は、直角変調された信号成分のみならず、搬送波、および ビット同期サイドバンドを含む。信号Ｓ１ないしＳ４はここに参照として詳述さ れている１９８７年１月２８日に出願され、モトローラ社の所有する米国特許出 願番号箱００７，８４７号に開示されているように、メモリＲＯＭから読み出し た所定のパルスＰ（ｔ）であることが望ましい。

記憶されたパルスを用いる場合は、ビットレートと副搬送波周波数が整数比の関 係を持っていれば、乗算の積またはミキシングを表すパルスをメモリから読み込 むことによって、ミキサー１３ないし１６のミキシングおよび乗算の段階を省く ことができる。

第３図に示すのは、ＩｔｘおよびＱｔＸ信号を供給するためのマイクロプロセッ サをベースにしたシステムである。

この場合、プロセッサを構成するデジタル信号プロセッサ３１は、送信されるデ ジタル・データを受信するためのデータ人力３２を含む。デジタル・データは、 ４つの独立したデジタル・データのストリームであるか、または好ましくは単一 のデータ・ストリームが８１ないしＳ４信号（分割されたものである。プロセッ サ３１はＲＡＭ３３とＲＯＭ３４を含む。ＲＯＭ３４は、合算されてＩｔＸＩ３ よびＱｔｘ信号をもたらすための、あらかじめプログラムされた波形を含む。Ｉ ｔｘ信号は第６Ｆ図のＰ（ｔ−１）ｃｏｓ（４ｗ□ｔ）に相当する記憶されたＳ １パルスを、搬送波周波数Ｃとともに第６Ｅ図のＰ　（ｔ）ｃｏｓ　（Ｊｗｏｔ 十π／２）に相当するＳ２信号に加えることによって導かれる。同様に、ＱｔＸ 信号は、第６Ｇ図の８３信号Ｐ（ｔ−３）ｃｏｓ　（４ｗｏｔ）と記憶されたパ ルスＳ４Ｐ　（ｔ）ｃｏｓ　（４ｗｏｔ＋π／２）にビット同期信号ＭＣＯ５（ ４ｗｏｔ＞を加えたものである。このプロセスを、あとにつづく４ビツトのそれ ぞれの組に対して行う。バイナリ・システムの場合は、１つのプロトタイプ・パ ルスのみを記憶するだけでよい。その他のバイナリ信号を表すことはしない。ま た、第６Ｆ図ないし６Ｈ図に示すように、同じ波形が位相または時間が異なるだ けの各チャンネルＳ１ないしＳ４に用いられる。好ましい実施例では、バイナリ または２レベルの信号を利用するが、情報のスループットを増加するためにマル チレベル（たとえば８レベル）の信号を各チャンネルに与えることもできる。そ のときは、それぞれの負の値が、プロセッサ３１により簡単に演算することがで きる他の４レベルを表すので、１つの８レベル信号に対して４つのパルスを記憶 させる必要がある。

プロセッサ３１の出力は、１２ビツトＤ／Ａコンバータ３５に印加される。結晶 を有する発振器回路４０が、プロセッサ３１のクロック入力とカウンター４２お よび４３のクロック入力に印加される２ＮＸビツトレートに等しい出力周波数を 与える。カウンター４２は、Ｎによる除算カウンターを構成し、０度および一１ ８０度の出力を与える。

この出力は、サンプル同期割り込みとしてプロセッサ３１に印加され、またサン プルおよびホールド回路４４および４５にそれぞれ印加される。１台のＤ／Ａコ ンバータ３５を、ＩｔＸおよびＱｔＸ信号用に用いるために、これらはビットレ ートの２倍である。サンプルおよびホールド回路４４および４５の入力は、Ｄ／ Ａコンバータ３５の出力と接続されている。低域フィルター４６６よび４７の入 力はサンプルおよびホールド回路４４と４５の出力に接続され、それらの出力は ＱｔｘおよびＩｔｘ送信信号となる。これらの信号は次に、第１図と第２図に示 すように搬送波周波数ＷＣ上で直角変調される。この実施例では、テキサス・イ ンスツルメント社のＴＭＳ３２０２０デジタル信号プロセッサを利用することが できる。ＲＯＭ３４に記憶されたプロトタイプ・パルス情報を含むオブジェクト ・コードを添付の第１表に示す。

第４図を参照すると、第３図のｌｔＸおよびＱｔｘ信号を搬送波に直角変調する ための無線終端が示されている。

ＩｔＸおよびＱｔｘ信号は、第１図と第２図のミキサー２１と２０に対応するミ キサー５１と５２にそれぞれ印加される。搬送波と９０度直角位相搬送波信号は 、搬送波周波数発振器２２と移相器２３に対応する搬送波周波数発振器５３によ り、ミキサー５１と５２にそれぞれ与えられる。

ミキサー５１および５２の出力は、その出力が送信信号×（１）となる合算器５ ４に印加される。

通信機の終端は第１図と第２図で用いられるものと同じである。この場合の合算 器５４の出力または第１図と第２図の合算器２４の出力は、バンドパス・フィル タ５５に印加され、フィルタ５５の出力はリニアＲＦアンプ５６にはいり、その 出力がアンテナ５７を介して送信される。送信される信号は、第５図に示される ように、副搬送波上で変調された入力信号、中心搬送波信号、および２種類の搬 送波サイドバンド・ビット同期信号を含む。搬送波とビット同期信号は、無線パ ス上で起こる可能性のめる選択的フェーディングを補償するために、受信した送 信信号を復調する場合に便利である。

動作上、最初の１組の信号が第１の副搬送波上に直角変調され、第２の組の信号 が第２の副搬送波上に直角変調される。２つの直角変調された副搬送波は、次に 搬送波上に直角変調され、搬送波周波数から間隔をおいた成分信号を運ぶ情報と なる。パイロット搬送波信号とビット同期信号を２倍の直角変調情報信号を運ぶ サイドバンド間に挿入することもできる。これにより、不安定なチャンネル上を 送信することのできるスペクトル効率のよい信号が得られる。

その結果、従来の直角位相振幅変調の信頼性が高くなかった陸上の自動車無線な どの用途に用いることができる。

ＦＩＧ、４ ＦＩＣ，５ 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．第１および第２の信号を第１の副搬送波上に直角変調する段階； 第３および第４の信号を第２の副搬送波上に直角変調する段階； 前記第１および第２の直角変調された副搬送波を搬送波上に直角変調する段階； および 前記直角変調された搬送波を送信する段階；によって構成されることを特徴とす る直角振幅変調信号の送信方法。
2. ２．パイロット搬送波を発生させるように前記直角変調副搬送波の１つにＤＣ成 分を与える段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の直角振 幅変調信号の送信方法。
3. ３．前記直角変調副搬送波にビット同期信号を与える段階をさらに有することを 特徴とする請求の範囲第１項記載の直角振幅変調信号の送信方法。
4. ４．信号が所定のビットレートをもつデジタル信号であり、かつビット同期信号 が前記ビットレートの整数倍である周波数を有する、ところの請求の範囲第３項 記載の直角振幅変調信号の送信方法。
5. ５．各々副搬送波成分を含む第１および第２のプロトタイプ・パルスをメモリか ら読み込む段階；前記第１および第２のプロトダイブ・パルスを合算して、第１ の直角変調された副搬送波を発生させる段階；各々副搬送波成分を含む第３およ び第４のプロトタイプ・パルスをメモリから読み込む段階； 前記第３および第４のプロトタイプ・パルスを合算して、第２の直角変調された 副搬送波を発生させる段階；前記第１および第２の直角変調された副搬送波で搬 送波を直角変調する段階；および 前記直角変調された搬送波を送信する段階；によって構成されることを特徴とす る直角振幅変調信号の送信方法。
6. ６．前記搬送波の直角変調に先立って、前記合算されたパルスの１つにオフセッ トを合算する段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲第５項記載の直角 振幅変調信号の送信方法。
7. ７．前記搬送波の直角変調に先立って、前記合算されたパルスの１つに同期信号 を合算する段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲第５項記載の直角振 幅変調信号の送信方法。
8. ８．第１の副搬送波上で第１および第２の信号を直角変調する手段； 第２の副搬送波上で第３および第４の信号を直角変調する手段； 前記第１および第２の副搬送波を搬送波上に直角変調する手段；および 前記直角変調された搬送波を送信する手段；によって構成されることを特徴とす る直角変調信号の送信装置。
9. ９．前記副搬送波の１つに同期信号を合算する手段を有することを特徴とする請 求の範囲第８項記載の直角変調信号の送信装置。
10. １０．前記第１および第２の信号と前記第３および第４の信号を直角変調するた めにプロセッサ手段を使用することを特徴とする請求の範囲第８項記載の直角変 調信号の送信装置。
11. １１．前記プロセッサ手段が副搬送波成分を有するプロトタイプ・パルスを含む メモリ手段を有し、前記第１および第２の副搬送波が前記マイクロプロセッサ手 段内でプロトタイプ・パルスを合算することによって導出されることを特徴とす る請求の範囲第１０項記載の直角変調信号の送信装置。