JPH08163191A

JPH08163191A - 直交変調装置及びその制御方法

Info

Publication number: JPH08163191A
Application number: JP6323948A
Authority: JP
Inventors: Shunji Abe; 俊二安部
Original assignee: Kokusai Electric Co Ltd
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】直交変調のアナログ信号処理部分において生
ずるベースバンド信号の直流オフセットを無調整で防止
することができる直交変調装置及びその制御方法を提供
する。【構成】入力された送信データは、エンコーダ部４に
おいて符号化され、その符号化の結果に応じてシンボル
マッピング部４において、Ｉ，Ｑの直交座標における座
標位置に変換され、Ｉ相及びＱ相信号発生部６，７から
はＩ，Ｑ相のベースバンド信号が出力され、周波数オフ
セット部１２において、各Ｉ相，Ｑ相ベースバンド信号
は、正弦波ｓｉｎω₁t及び余弦波ｃｏｓω₁tと乗算され
ることで、周波数オフセットされ、その後、コセンセン
サ１５ａ，１５ｂを介して直交変調器１０に入力される
ようになっているので、直流成分によるベースバンド信
号の変動が確実に防止されることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル通信におけ
る変調方式の一つであるＱＰＳＫ（Quadrat-ure Phase
Shift Keying）変調に用いられる直交変調装置に係り、
特に、ベースバンド信号の直流オフセット成分の除去を
図った直交変調装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル変調方式のなかで、比較的多
く用いられる変調方式としては、ＱＰＳＫ変調や１６Ｑ
ＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調が知ら
れている。これらの変調方式は、ベースバンド信号と搬
送波とのいわゆる直交変調を行うものである。図２には
このような直交変調を実現する直交変調装置の一構成例
が示されており、以下、図２を参照しつつ従来装置につ
いて概括的に説明する。

【０００３】この直交変調装置は、ベースバンド信号生
成部１と、ディジタル・アナログ変換部２と、直交変調
部３とに大別されてなるものである。ベースバンド信号
生成部１は、入力された送信データをＩ相、Ｑ相のベー
スバンド信号にして出力するためのもので、送信データ
を符号化するエンコーダ部４と、エンコーダ部４の出力
信号をＩ相、Ｑ相の直交座標に配置するためのシンボル
マッピング部５と、Ｉ相信号を発生するＩ相信号発生部
６と、Ｑ相信号を発生するＱ相信号発生部７とを具備し
てなるものである。

【０００４】ディジタル・アナログ変換部２は、Ｉ相信
号及びＱ相信号に対してディジタル・アナログ変換を施
すもので、２つのデジタル・アナログ変換器（図２にお
いては「Ｄ／Ａ」と略記）８ａ，８ｂと、不要な高周波
成分を除去するためのローパスフィルタ（図２において
「ＬＰＦ」と略記）９ａ，９ｂとを具備してなるもので
ある。

【０００５】直交変調部３は、アナログ化されたＩ相信
号及びＱ相信号により搬送波（ｃｏｓωct）に対して直
交変調を施すもので、直交変調器１０と、送信用局部信
号発振器１１とを具備してなるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の直交変調装置では、ベースバンド信号生成部１は、
ディジタル処理であるので量子化誤差以外、本質的に直
流オフセットが生ずる余地はないが、ディジタル・アナ
ログ変換部２のディジタル・アナログ変換器８ａ，８ｂ
以降の部分はアナログ処理であるため、回路を構成する
個々の部品の電気的特性のいわゆるバラツキ等に起因し
て、不要な直流成分が生じる。この直流成分は、そのま
まベースバンド信号に重畳されることとなり、ベースバ
ンド信号の直流レベルがその分シフトするいわゆる直流
オフセットが生ずる。

【０００７】一方、上述のような構成を有する直交変調
装置から出力された信号を、受信側で復調してベースバ
ンド信号におけるデータを再生するには、復調されたベ
ースバンド信号が所定の閾値を越えたか否かのレベル判
定を行うことでデータを再生する方法があるが、この
際、ベースバンド信号に上述のような直流オフセットが
あると、誤った判定結果が生じてしまい、正確なデータ
の再生が不可能となってしまうという問題が生ずる。

【０００８】このため、先に図２を参照しつつ説明した
直交変調装置には、このような直流オフセットを除去す
るためのオフセット調整回路が設けられるが普通である
が、オフセット調整回路自体もアナログ回路であるた
め、一時的に直流オフセットを除去することができて
も、回路部品の電気的特性の時間的変化等により直流オ
フセットが漸増してしまい、結局上述のような問題が生
じてしまうことになる。また、直流オフセットの大きさ
は、個々の装置でバラツキがあるため、オフセット調整
回路を設けても直流オフセットの大きさに応じた各々の
調整が必要となり、使い勝手が悪いという問題点があっ
た。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、アナログ信号処理部分においてベースバンド信号の
直流オフセットの発生を防止し、しかもその直流オフセ
ットの大きさに応じた調整を要することなくベースバン
ド信号の直流オフセットの除去が可能で、ベースバンド
信号の直流レベルの変動を確実に防止することのできる
直交変調装置及びその制御方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、入力信号を符号化
すると共に、この符号化の結果に応じてＩ相及びＱ相信
号を生成し、これらＩ相及びＱ相信号によって、搬送波
に対して直交変調を施す直交変調装置において、前記Ｉ
相信号及びＱ相信号の周波数領域における位置を変更す
る周波数位置変更手段と、前記周波数位置変更手段の出
力信号の内、直流成分を除く信号成分を通過させる直流
成分除去手段とを設け、前記直流成分除去手段の出力信
号によって搬送波に対する直交変調を施すようにしたこ
とを特徴としている。

【００１１】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の直交変調装置におい
て、周波数位置変更手段は、所定の周波数を有する正弦
波とＩ相信号及びＱ相信号との乗算を行う乗算器と、所
定の周波数を有する余弦波とＩ相信号及びＱ相信号との
乗算を行う乗算器と、所定の周波数を有する正弦波とＩ
相信号との乗算結果と所定の周波数を有する余弦波とＱ
相信号との乗算結果とを加算する加算器と、所定の周波
数を有する余弦波とＩ相信号との乗算結果と所定の周波
数を有する正弦波とＱ相信号との乗算結果の符号反転さ
れたものとを加算する加算器とを具備し、直流成分除去
手段は、コンデンサであることを特徴としている。

【００１２】上記従来例の問題点を解決するための請求
項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の直交変
調装置の制御方法において、直交変調における信号の直
流レベル変動を防止する直交変調装置の制御方法であっ
て、入力信号を符号化すると共に、前記符号化の結果に
応じてＩ相信号及びＱ相信号を生成し、前記生成された
Ｉ相信号及びＱ相信号によって搬送波に対して直交変調
を施す場合に、前記Ｉ相信号及び前記Ｑ相信号をアナロ
グ信号化する前に、周波数位置変更手段で前記Ｉ相信号
及び前記Ｑ相信号の周波数領域における位置を移動さ
せ、その後アナログ信号化を施し、次いて直流成分除去
手段で直流成分の除去を行った後に搬送波に対する直交
変調を施すことで前記Ｉ相信号及び前記Ｑ相信号をアナ
ログ信号化した際に生ずる直流レベルの変動を防止する
ことを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１，２記載の発明によれば、Ｉ相信号及
びＱ相信号が周波数位置変更手段により周波数領域での
位置を変更されることにより、従来、搬送波に対する直
交変調を行う前に生じていた直流成分とＩ相信号及びＱ
相信号とが周波数領域で分離されることとなり、さら
に、直流成分は直流成分除去手段により除去されるの
で、直流レベルの変動のないＩ相信号及びＱ相信号によ
って搬送波との直交変調がなされることとなり、従来と
異なり、受信側における誤ったデータの再生を防止でき
る。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、Ｉ相信号及
びＱ相信号のアナログ信号化前に、これら両信号の周波
数領域の位置を変更しすることで、アナログ信号化にお
いて生ずる直流成分とＩ相信号及びＱ相信号とが周波数
領域において分離され、直流成分のみが直交変調前に除
去される請求項１，２記載の直交変調装置の制御方法と
しているので、Ｉ相信号及びＱ相信号の直流レベルの変
動が確実に防止できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る直交変調装置の一実施例
について図１を参照しつつ説明する。ここで、図１は、
本発明に係る直交変調装置の構成例を示す構成図であ
る。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定す
るものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変する
ことができるものである。

【００１６】以下の説明において、図２に示された従来
装置の構成要素と同一の構成要素については同一の符号
を付することとする。本装置は、ベースバンド信号生成
部１と、本実施例の特徴部分である周波数位置変更手段
としての周波数オフセット部１２と、ディジタル・アナ
ログ変換部２と、直交変調手段としての直交変調部３と
に大別されてなるものである。

【００１７】ベースバンド信号生成部１は、Ｉ相及びＱ
相のベースバンド信号を生成するもので、その基本的構
成は従来の装置と同一のものである。すなわち、ベース
バンド信号生成部１は、符号化手段としてのエンコーダ
部４と、シンボルマッピング部５と、Ｉ相信号発生部６
及びＱ相信号発生部７とを具備してなるものである。

【００１８】エンコーダ部４は、外部から入力された送
信データに対して符号化を施すもので、具体的には２進
数で表現された直列データを並列データ化するための処
理が行われるようになっている。シンボルマッピング部
５は、エンコーダ部４によって符号化された信号をＩ
相、Ｑ相の直交座標に配置（シンボル配置）するための
回路である。

【００１９】Ｉ相信号発生部６及びＱ相信号発生部７
は、シンボルマッピング部５によるシンボル配置に応じ
てＩ相ベースバンド信号又はＱ相ベースバンド信号を生
成するものである。尚、本実施例においては、直交信号
を発生させる手段はシンボルマッピング部５とＩ相信号
発生部６及びＱ相信号発生部７により実現されている。

【００２０】周波数オフセット部１２は、４つの乗算器
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと２つの加算器１４
ａ，１４ｂとを具備してなるものである。乗算器１３
ａ，１３ｂにはＩ相信号発生部６の出力信号がそれぞれ
入力されるようになっていると共に、一方の乗算器１３
ａには外部から余弦波ｃｏｓω₁tが、他方の乗算器１３
ｂには正弦波ｓｉｎω₁tが、それぞれ入力されるように
なっている。

【００２１】また、乗算器１３ｃ，１３ｄにはＱ相信号
発生部７の出力信号がそれぞれ入力されるようになって
いると共に、一方の乗算器１３ｃには外部から正弦波ｓ
ｉｎω₁tが、他方の乗算器１３ｄには余弦波ｃｏｓω₁t
が、それぞれ入力されるようになっている。尚、正弦波
ｓｉｎω₁t及び余弦波ｃｏｓω₁tの周波数ｆ1 (＝ω₁
／２π）は、搬送波程高いものである必要はなく、いわ
ゆる低周波領域で十分である。

【００２２】一方の加算器１４ａは、乗算器１３ａの出
力信号（Ｉ相信号と余弦波ｃｏｓω₁tとの積）と、乗算
器１３ｃの出力信号（Ｑ相信号と正弦波ｓｉｎω₁tとの
積）とを加算するものである。他方の加算器１４ｂは、
乗算器１３ｂの出力信号（Ｉ相信号と正弦波ｓｉｎω₁t
との積）と、乗算器１３ｄの出力信号（Ｑ相信号と余弦
波ｃｏｓω₁tとの積）とを加算するものである。

【００２３】ディジタル・アナログ変換部２は、周波数
オフセット部１２のディジタル出力信号をアナログ化す
るもので、ディジタル信号をアナログ信号に変換するた
めの２つディジタル・アナログ変換器（図１において
「Ｄ／Ａ」と略記すると共に、以下「Ｄ／Ａ変換器」と
言う。）８ａ，８ｂと、２つのローパスフィルタ（図１
において「ＬＰＦ」と略記）９ａ，９ｂと、直流成分除
去手段としての２つのコンデンサ１５ａ，１５ｂとを具
備してなるものである。

【００２４】ローパスフィルタ９ａ，９ｂは、Ｄ／Ａ変
換器８ａ，８ｂの出力信号に含まれる不要な周波数成分
を除去するためのものである。尚、ローパスフィルタ９
ａ，９ｂに代えてバンドパスフィルタを用いてもよい。
２つのコンデンサ１５ａ，１５ｂは、ローパスフィルタ
９ａ，９ｂの出力信号に含まれる直流成分を除去するた
めのものである。

【００２５】直交変調部３は、直交変調器１０と、送信
用局部信号発振器１１とを具備してなり、送信用局部信
号発振器１１により発生された搬送波ｃｏｓωctが直交
変調器１０においてディジタル・アナログ変換部２の出
力信号により直交変調されるようになっている。

【００２６】次に、上記構成における本装置の動作につ
いて説明する。先ず、外部入力された送信データは、ベ
ースバンド信号生成部１によりＩ相のベースバンド信号
とＱ相のベースバンド信号とに分離、生成されることに
なる。ここで、例えばＩ相信号発生部６から出力された
Ｉ相のベースバンド信号をＩ(t) 、Ｑ相信号発生部７か
ら出力されたＱ相のベースバンド信号をＱ(t) とする
と、これらベースバンド信号は、乗算器１３ａ〜１３ｄ
において正弦波又は余弦波と乗算されることとなる。

【００２７】すなわち、乗算器１３ａからは、Ｉ(t) ×
ｃｏｓω₁tが、乗算器１３ｂからは、Ｉ(t) ×ｓｉｎω
₁tが、乗算器１３ｃからは、Ｑ(t) ×ｓｉｎω₁tが、乗
算器１３ｄからはＱ(t) ×ｃｏｓω₁tが、ぞれぞれ出力
される。尚、乗算器１３ｃの出力信号は、加算器１４ａ
において加算される際に符号が反転されて加算されるこ
ととなる。

【００２８】そして、加算器１４ａからは、Ｉ(t) ×ｃ
ｏｓω₁t−Ｑ(t) ×ｓｉｎω₁t（式１）が、加算器１４
ｂからはＩ(t) ×ｓｉｎω₁t＋Ｑ(t) ×ｃｏｓω₁t（式
２）が、それぞれ出力されることとなる。この加算器１
４ａ，１４ｂから出力されたＩ相及びＱ相のベースバン
ド信号は、乗算器１３ａ〜１３ｄ及び加算器１４ａ，１
４ｂを有しない従来のベースバンド信号の位相が角度ω
₁t分だけシフトされてオフセットされたものに相当す
る。単純に、Ｉ（ｔ）×ｃｏｓω_１ｔ＋Ｑ（ｔ）×ｓｉ
ｎω_１ｔのような合成であれば、基底帯域を中心に位相
進みと遅れの両方が生じてしまうため、直交変調後に搬
送波ωｃを中心に２波が生じてしまい、いずれか一方は
不要となるが、（式１）、式（２）、のような合成であ
れば、基底帯域を中心に位相進み又は遅れの片方しか生
じないため、直交変調後に搬送波ωｃを中心に１波が生
じるものである。尚、送信データが入力されるベースバ
ンド信号生成部１から周波数オフセット部１２の出力段
まではディジタル処理なので、ベースバンド信号に直流
オフセット成分が含まれることがない。

【００２９】上述のようにして周波数オフセットされた
ベースバンド信号は、Ｄ／Ａ変換器８ａ，８ｂを介して
アナログ信号としてローパスフィルタ９ａ，９ｂに入力
され、不要な周波数成分が除去されてコンデンサ１５
ａ，１５ｂを通して直交変調器１０に入力されることと
なる。

【００３０】ここで、Ｄ／Ａ変換器８ａ，８ｂによるア
ナログ信号化やローパスフィルタ９ａ，９ｂを通過する
過程で直流成分が生じるが、コンデンサ１５ａ，１５ｂ
によりこの直流成分は除去され、周波数オフセットされ
たベースバンド信号だけがコンデンサ１５ａ，１５ｂを
介して直交変調器１０に入力されることとなる。

【００３１】そして、直交変調器１０においては、送信
用局部信号発振器１１で発生された搬送波ｃｏｓωctが
コンデンサ１５ａを介して入力された信号｛Ｉ(t) ×ｃ
ｏｓω₁t−Ｑ(t) ×ｓｉｎω₁t｝により変調されたもの
と、コンデンサ１５ｂを介して入力された信号｛Ｉ(t)
×ｓｉｎω₁t＋Ｑ(t) ×ｃｏｓω₁t｝により変調された
ものとが合成されて送信信号として出力されることとな
る。

【００３２】上述のように、本実施例においては、ベー
スバンド信号を周波数領域において角速度ω₁ を用いて
乗算・加減算を行うことで、オフセット成分となる直流
成分を分離させ、その後にコンデンサによる直流成分の
除去を行い、直交変調器１０へ入力するようにしてある
ので、従来と異なりベースバンド信号に直流成分により
オフセット成分が加算されることがない。

【００３３】したがって、受信側において復調の後、ベ
ースバンド信号に対してレベル判定を施してデータを再
生する場合、直流成分によるベースバンド信号のオフセ
ットのために正確なレベル判定結果が得られなくなるよ
うな従来の問題が解決されることとなる。

【００３４】また、ベースバンド信号と直流成分とを周
波数領域で分離した後に直流成分を除去するようにした
ので、ベースバンド信号には直流成分の影響が残ること
が殆どなく、従来と異なり使用中に度々調整するような
必要がなく、使い勝手が向上するという効果を奏するも
のである。

【００３５】

【発明の効果】請求項１，２記載の発明によれば、Ｉ相
信号及びＱ相信号が周波数位置変更手段により周波数領
域での位置を変更されることにより、従来、搬送波に対
する直交変調を行う前に生じていた直流成分とＩ相信号
及びＱ相信号とが周波数領域で分離されることとなり、
さらに、直流成分は直流成分除去手段により除去される
ので、直流レベルの変動のないＩ相信号及びＱ相信号に
よって搬送波との直交変調がなされることとなり、従来
と異なり、受信側における誤ったデータの再生を防止で
きる効果がある。

【００３６】請求項３記載の発明によれば、Ｉ相信号及
びＱ相信号のアナログ信号化前に、これら両信号の周波
数領域の位置を変更しすることで、アナログ信号化にお
いて生ずる直流成分とＩ相信号及びＱ相信号とが周波数
領域において分離され、直流成分のみが直交変調前に除
去される請求項１，２記載の直交変調装置の制御方法と
しているので、Ｉ相信号及びＱ相信号の直流レベルの変
動が確実に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る直交変調装置の一実施例における
構成を示す構成図である。

【図２】従来の装置の一構成例を示す構成図である。

【符号の説明】

１…ベースバンド信号生成部、２…ディジタル・アナ
ログ変換部、３…直交変調部、４…エンコーダ部、
５…シンボルマッピング部、６…Ｉ相信号発生部、
７…Ｑ相信号発生部、１３ａ〜１３ｄ…乗算器、
１４ａ，１４ｂ…加算器、１５ａ，１５ｂ…コンデン
サ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を符号化すると共に、この符号
化の結果に応じてＩ相及びＱ相信号を生成し、これらＩ
相及びＱ相信号によって、搬送波に対して直交変調を施
す直交変調装置において、前記Ｉ相信号及びＱ相信号の
周波数領域における位置を変更する周波数位置変更手段
と、前記周波数位置変更手段の出力信号の内、直流成分
を除く信号成分を通過させる直流成分除去手段とを設
け、前記直流成分除去手段の出力信号によって搬送波に
対する直交変調を施すようにしたことを特徴とする直交
変調装置。
【請求項２】周波数位置変更手段は、所定の周波数を
有する正弦波とＩ相信号及びＱ相信号との乗算を行う乗
算器と、所定の周波数を有する余弦波とＩ相信号及びＱ
相信号との乗算を行う乗算器と、所定の周波数を有する
正弦波とＩ相信号との乗算結果と所定の周波数を有する
余弦波とＱ相信号との乗算結果とを加算する加算器と、
所定の周波数を有する余弦波とＩ相信号との乗算結果と
所定の周波数を有する正弦波とＱ相信号との乗算結果の
符号反転されたものとを加算する加算器とを具備し、直
流成分除去手段は、コンデンサであることを特徴とする
請求項１記載の直交変調装置。
【請求項３】直交変調における信号の直流レベル変動
を防止する直交変調装置の制御方法であって、入力信号
を符号化すると共に、前記符号化の結果に応じてＩ相信
号及びＱ相信号を生成し、前記生成されたＩ相信号及び
Ｑ相信号によって搬送波に対して直交変調を施す場合
に、前記Ｉ相信号及び前記Ｑ相信号をアナログ信号化す
る前に、周波数位置変更手段で前記Ｉ相信号及び前記Ｑ
相信号の周波数領域における位置を移動させ、その後ア
ナログ信号化を施し、次いて直流成分除去手段で直流成
分の除去を行った後に搬送波に対する直交変調を施すこ
とで前記Ｉ相信号及び前記Ｑ相信号をアナログ信号化し
た際に生ずる直流レベルの変動を防止することを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の直交変調装置の制御方
法。