JPH08228207A - キャリア信号発生回路及びそれを用いたｑｐｓｋ変調回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディジタル回路で構成されたＱＰＳＫ変調回
路を提供する。 【構成】 音声やデータである変調信号は、ＩＱ符号回
路２０によってディジタル信号であるＩｓ、Ｑｓに変換
される。それぞれの信号Ｉｓ、Ｑｓはローパスフィルタ
２６ａ、２６ｂにおいて高調波成分を除去された後、積
和回路２８ａ、２８ｂにおいてキャリア信号と積和演算
される。キャリア信号Ｉｃ、Ｑｃはキャリア波形発生回
路３０によって生成される。このキャリア信号Ｉｃ、Ｑ
ｃは、正弦波信号の所定角度毎の値をサンプリングする
ことにより得られた信号である。このため、このキャリ
ア信号Ｉｃ及びＱｃは加算や減算を行っても元の波形の
形状をしている。その結果、積和回路２８ａ、２８ｂの
出力信号を加算回路１０によって加算することによって
ディジタル信号であるＱＰＳＫ変調信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波形発生器に関する。
特にＱＰＳＫ通信方式による変調を行うキャリア周波数
信号の発生に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈ
ａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）通信方式は移動体
通信・衛星通信はもとより、ＣＡＴＶの分野にも幅広く
用いられている。図３には、このようなＱＰＳＫ変調器
の回路例が示されている。

【０００３】図４に示されているように、時系列データ
であるディジタル信号は、９０度位相が異なるＩ相とＱ
相とに分割されて、変調回路に入力される。変調回路に
おいては、このＩ相とＱ相とに対して、９０度位相が異
なる２つのキャリア信号とそれぞれ乗算される。そし
て、それぞれの乗算結果が加算され、最終的なＱＰＳＫ
変調信号として出力される。

【０００４】図４における乗算と加算とは、通常はアナ
ログ回路による乗算・加算回路が用いられている。しか
し、アナログ回路による方式では、回路を構成する各部
品のばらつきによる残留キャリアや、いわゆるＱｕａｄ
ｒａｔｕｒｅ Ｂａｌａｎｃｅの不安定さを人手による
調整によって、除去しなければならない。さらに、各部
品の特性は温度により変化する場合が多く、製造時の調
整だけではその後の回路特性の劣化を抑止しきることは
困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ＱＰＳＫ変調
回路をディジタルで構成することが考えられる。ディジ
タルで回路を構成するためには、ローパスフィルタや、
乗算器、加算器等をディジタル回路で構成する必要があ
る。

【０００６】近年、ディジタルによる信号処理が一般的
なものとなっているため、乗算器や、加算器をディジタ
ルによって構成することは、それほど困難なことではな
い。ローパスフィルタもディジタルフィルタで構成しな
ければならないが、このディジタルフィルタは、本出願
の発明者が特願平７−２７１８６号公報において提案し
たディジタルフィルタが好適である。

【０００７】一方、キャリア信号発生器は、互いに位相
が９０度異なる２相のキャリア信号を発生しなければな
らない。この場合、構成を簡易なものとするため、９０
度位相が異なる２相の矩形波信号などを用いようとする
と、それらの矩形波信号を加算若しくは減算した信号波
は、元の矩形波信号とは全く異なる波形となってしま
い、そのままではＱＰＳＫ変調回路において用いること
はできない。この様子が、図５に示されている。図５に
示されているように、互いに９０度位相が異なる２つの
矩形波信号Ｉと、Ｑとを例えば加算すると、図５のＩ＋
Ｑで示された波形となり、原信号であるＩやＱとは異な
る波形の信号となってしまう。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、ＱＰＳＫ変調回路をディ
ジタル回路で構成するため、ＱＰＳＫ変調回路において
用いられるキャリア信号をディジタル信号として発生す
るキャリア信号発生器を提供することである。また、他
の目的は、このキャリア信号発生器を用いて、ＱＰＳＫ
変調回路を構成することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、上記目
的を達成するために、所望のキャリア信号の波形データ
が記憶されている記憶手段と、前記記憶手段にアドレス
信号を順次供給し、前記記憶手段に、前記所望のキャリ
ア信号の波形データを出力させるアドレス発生手段と、
を含み、前記記憶手段から、前記所望のキャリア信号が
ディジタル信号として出力されることを特徴とするキャ
リア信号発生回路である。

【００１０】第２の本発明は、上記目的を達成するため
に、第一の本発明のキャリア信号発生回路において、前
記記憶手段は、互いに位相が９０度異なる２つのキャリ
ア信号の波形データを記憶しており、互いに位相が９０
度異なるキャリア信号を発生することを特徴とするキャ
リア信号発生回路である。

【００１１】第３の本発明は、上記課題を解決するため
に、上記第二の本発明のキャリア信号発生回路におい
て、前記キャリア信号は正弦波信号であり、前記記憶手
段には前記正弦波信号の所定の角度における値が記憶さ
れていることを特徴とするキャリア信号発生回路であ
る。

【００１２】第４の本発明は、上記課題を解決するため
に、上記第三の本発明のキャリア信号発生回路におい
て、請求項３記載のキャリア信号発生回路において、前
記記憶手段には前記正弦波信号の、０度、４５度、９０
度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５
度における値が波形データとして記憶されていることを
特徴とするキャリア信号発生回路である。

【００１３】第５の本発明は、上記課題を解決するため
に、上記第二又は三又は四の本発明のキャリア信号発生
回路と、前記キャリア信号発生器が出力する２相の互い
に位相が９０度異なるキャリア信号を用いてＱＰＳＫ変
調を行う積和演算部と、を含むことを特徴とするＱＰＳ
Ｋ変調回路である。

【００１４】

【作用】第１の本発明の記憶手段は、所望のキャリア信
号の波形データが記憶されているため、適当なアドレス
信号を供給することにより、所望のキャリア信号を簡易
にかつ正確に得ることが可能となる。

【００１５】第２の本発明における記憶手段は、位相が
９０度異なる二つのキャリア信号の波形データを記憶し
ているため、ＱＰＳＫ変調回路に好適な信号が得られ
る。

【００１６】第３の本発明における記憶手段には、正弦
波信号の所定角度の値が記録されているため、これら二
つの信号を加算もしくは減算してもその演算結果は常に
三角関数となり、波形形状が全く異なったものとなるこ
とはない。

【００１７】第４の本発明における記憶手段には、４５
度刻みの正弦波の波形データが記録されている。そのた
め、９０度位相が異なる二つの信号を加算もしくは減算
しても、波形の形状が変化することはない。

【００１８】第５の本発明においては、上記第３、４の
キャリア信号発生器を用いてＱＰＳＫ変調回路を構成し
たので、ディジタル回路によりＱＰＳＫ変調回路が構成
される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００２０】図１には、本実施例に係るＱＰＳＫ変調回
路のブロック構成図が示されている。本実施例において
特徴的なことはＱＰＳＫ変調のための積和演算などがデ
ィジタル等で行われることである。その結果、加算回路
１０から出力されるＱＰＳＫ変調信号は、ディジタル信
号であり、Ｄ／Ａコンバータ１２を介してアナログ信号
に変換される。なお、本実施例におけるＱＰＳＫ変調回
路の出力信号は、最終的に必要な周波数の信号に変換す
るため、コンバート用発振器１４が出力する信号と、ミ
キサ１６において乗算される。このミキサ１６から出力
されたコンバート後の信号は帯域フィルタ１８を通過す
ることにより、所望の周波数帯域を有するＱＰＳＫ信号
となる。

【００２１】本実施例においては、音声やデータ等の変
調波は、変調度入力としてＩＱ符号回路２０に供給され
る。このＩＱ符号回路２０において、音声やデータは、
クロック信号により分周された周期を有するＩｓ信号及
びＱｓ信号となる。なお、クロック発生回路２２から出
力されるクロック信号は、分周回路２２によって分周さ
れた後、ＩＱ符号回路２０に供給される。

【００２２】ＩＱ符号回路２０が出力するＩｓ信号、Ｑ
ｓ信号は、それぞれローパスフィルタ２６ａ、２６ｂに
供給される。このローパスフィルタ２６ａ、２６ｂは、
ＤＳＰ等を用いて構成することも好適であるが、出力す
べき波形データＲＯＭを用いたフィルタを用いるのが好
適である。このようなローパスフィルタは、本出願の発
明者が特願平７−２７１８６号において提案している。

【００２３】ローパスフィルタ２６ａ、２６ｂ、の出力
信号は、最終的に得られるＱＰＳＫ信号が所定の通信帯
域内に収まることを容易にするような形状となってい
る。

【００２４】このローパスフィルタ２６ａ、２６ｂのそ
れぞれの出力信号は、積和回路２８ａ、２８ｂにおい
て、キャリア信号Ｉｃ、Ｑｃとそれぞれ乗算され各キャ
リアを除かれて平衡変調信号となる。もちろん、このキ
ャリア信号Ｉｃ、Ｑｃもローパスフィルタ２６ａ、２６
ｂから出力される信号と同様にディジタル信号である。
積和回路２８ａ、２８ｂも、全てディジタル換算器が用
いられている。

【００２５】本実施例において特徴的なことは、キャリ
ア信号Ｉｃ及びＱｃを発生するキャリア波形発生回路が
ＲＯＭによって構成されていることである。具体的に
は、キャリア発生回路３０は、図２に示されているよう
な構成を有している。図２に示されているように、キャ
リア波形発生回路３０は、外部からのクロック信号をカ
ウントし、ＲＯＭ３２に対するアドレス信号を作り出す
カウンタ回路３４と、このカウンタ回路３４が出力する
順次インクリメントするアドレス信号を受けて、波形デ
ータを次々と出力するＲＯＭ３２とから構成されてい
る。本実施例においては、このＲＯＭ３２には、二つの
正弦波信号が記録されている。一方はＩｃであり、他方
はＱｃである。本実施例においては、カウンタ３４は３
ビットのカウンタであり、ＲＯＭ３２に、
「０」、．．．「７」のアドレス信号を順次供給する。
ＲＯＭ３２が出力する波形の様子が図３に示されてい
る。図３（ａ）にはクロック信号が示されており図３の
（ｂ）及び（ｃ）には、それぞれキャリア信号ＩｃとＱ
ｃの波形の様子が示されている。図３（ｂ）に示されて
いるように、キャリア信号Ｉｃは、正弦波信号の値を４
５度刻みでサンプルした値を取る信号である。すなわ
ち、カウンタ３４の出力アドレスが「０」である場合に
は、キャリア信号Ｉｃの出力信号は０であり、カウンタ
３４の出力信号が「１」である場合には、１／√２であ
る。これは、カウンタ３４の出力信号が「１」である場
合には、角度４５度の正弦波の値を取ったものである。
そして、カウンタ３４の出力信号が「２」である場合に
は、キャリア信号Ｉｃの値は「１」となる。このよう
に、キャリア信号Ｉｃは、正弦波信号の４５度の値をそ
れぞれ取ったディジタル信号である。図３（ｃ）から理
解されるように、キャリア信号Ｑｃは、キャリア信号Ｉ
ｃから９０度遅れた信号である。位相が９０度遅れてい
ることを除けば、その波形の形状はキャリア信号Ｉｃと
全く同様である。

【００２６】本実施例において特徴的なことは、キャリ
ア信号Ｉｃ及びＱｃが正弦波信号の所定角度における値
をその値とするディジタル信号で構成されていることで
ある。この結果、キャリア信号Ｉｃとキャリア信号Ｑｃ
とを加算もしくは減算しても、その演算結果はやはり正
弦波となり、波形の形状が異なったものとなってしまう
ことがない。例えば図３（ｄ）にはキャリア信号Ｉｃ
と、キャリア信号Ｑｃとを加算した結果の信号の波形が
示されている。図３（ｄ）に示されているように、その
絶対値は√２倍になっているものの、得られる波形はや
はり三角関数の形状をなしており、上述した図５のよう
に形状が乱れてしまうことがない。これは、元のキャリ
ア信号であるＩｃとＱｃとがそれぞれ正弦波信号の所定
角度ごとの値をサンプリングすることにより、得られた
信号だからである。このように、二つのキャリア信号Ｉ
ｃ及びＱｃを選んでいるため、積和回路２８ａ、２８
ｂ、加算回路１０における演算においても、正確な演算
が実行でき正確なＱＰＳＫ信号が得られるものである。

【００２７】このように、キャリア波形発生回路３０が
発生する信号は、クロック信号に同期して、０と正負そ
れぞれのピークの間に１／√２の値をもつＩｃ及びＱｃ
が発生される。そして、積和回路２８ａ、２８ｂにおい
ては、それぞれキャリア信号Ｉｃと変調信号Ｉｓとを
得、また、キャリア信号Ｑｃと変調信号Ｑｓによる平衡
変調が行われる。この二つの積和回路２８ａ、２８ｂか
ら出力されるデータは加算回路１０により加算されてデ
ィジタル信号であるＱＰＳＫ信号となる。上述したよう
にこのＱＰＳＫ信号は、Ｄ／Ａコンバータ１０において
アナログ信号に変換される。所定の周波数変換が施され
た後、最終的なＱＰＳＫ信号として、帯域フィルタ１８
から出力される。なお、実際に通信機器においては帯域
フィルタ１８を通過した後、このＱＰＳＫ信号は必要な
電力にまで電力増幅されてからケーブルテレビの回線な
どに送出される。以上述べたように実施例によれば、Ｑ
ＰＳＫ変調回路をディジタル回路で構成したため、アナ
ログ回路によってＱＰＳＫ変調回路を構成するのに比較
して、残留キャリア及びクワドラチャバランスの調整が
不要となり、機器の製造工数が削減されると共に、機器
の温度安定性の向上が期待される。

【００２８】

【発明の効果】第１の本発明によれば、記憶手段に、順
次アドレス信号を供給することによって、キャリア信号
を発生させたので、極めて簡易な構成で正確なディジタ
ルのキャリア信号が発生できるキャリア信号発生回路が
得られる。

【００２９】第２の本発明によれば、互いに位相が９０
度異なる二つのキャリア信号が発生されるため、ＱＰＳ
Ｋ変調回路の構成に好適なキャリア信号発生回路が得ら
れる。

【００３０】第３の本発明によれば、記憶手段に記憶さ
れているキャリア信号の波形データは、正弦波信号の所
定の角度における値が記録されているため、正弦波に近
いキャリア信号が得られると共に得られた二つのキャリ
ア信号を加算もしくは減算してもキャリア信号の波形の
形状の崩れることのないキャリア信号発生器が得られ
る。

【００３１】第４の本発明によれば、４５度ステップで
正弦波の値を波形データとするキャリア信号発生器が得
られるので、簡易な構成で正確なキャリア信号の発生が
可能である。

【００３２】第５の本発明によれば、上記第２第３及び
第４のキャリア信号発生回路を用いてＱＰＳＫ変調回路
を構成したので、全てディジタル演算によるＱＰＳＫ変
調回路が得られる。その結果、残留キャリア及びクワド
ラチャバランスの調整が不要となり、製造工数が削減さ
れ、製造コストが低減されると共に、機器の特性が向上
されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例に係るＱＰＳＫ変調回路の構成ブロ
ック図である。

【図２】 キャリア波形発生回路３０の構造を表す構造
ブロック図である。

【図３】 キャリア信号発生回路３０が出力するキャリ
ア信号Ｉｃ及びＱｃの波形を表す説明図である。

【図４】 従来のＱＰＳＫ変調回路の構成を表す構成ブ
ロック図である。

【図５】 キャリア信号として単純な矩形波信号を用い
たときの不具合を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ 加算回路、１２ Ｄ／Ａコンバータ、１４ コン
バート用発振器、１６ミキサ、１８ 帯域フィルタ、２
０ ＩＱ符号回路、２２ クロック発生回路、２４ 分
周回路、２６ａ，２６ｂ ローパスフィルタ、２８ａ，
２８ｂ 積和回路、３０ キャリア波形発生回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望のキャリア信号の波形データが記憶さ
   れている記憶手段と、 前記記憶手段にアドレス信号を順次供給し、前記記憶手
   段に、前記所望のキャリア信号の波形データを出力させ
   るアドレス発生手段と、 を含み、前記記憶手段から、前記所望のキャリア信号が
   ディジタル信号として出力されることを特徴とするキャ
   リア信号発生回路。
2. 【請求項２】請求項１記載のキャリア信号発生回路にお
   いて、 前記記憶手段は、互いに位相が９０度異なる２つのキャ
   リア信号の波形データを記憶しており、互いに位相が９
   ０度異なるキャリア信号を発生することを特徴とするキ
   ャリア信号発生回路。
3. 【請求項３】請求項２記載のキャリア信号発生回路にお
   いて、 前記キャリア信号は正弦波信号であり、前記記憶手段に
   は前記正弦波信号の所定の角度における値が記憶されて
   いることを特徴とするキャリア信号発生回路。
4. 【請求項４】請求項３記載のキャリア信号発生回路にお
   いて、 前記記憶手段には前記正弦波信号の、０度、４５度、９
   ０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１
   ５度における値が波形データとして記憶されていること
   を特徴とするキャリア信号発生回路。
5. 【請求項５】請求項２又は３又は４記載のキャリア信号
   発生回路と、 前記キャリア信号発生器が出力する２相の互いに位相が
   ９０度異なるキャリア信号を用いてＱＰＳＫ変調を行う
   積和演算部と、 を含むことを特徴とするＱＰＳＫ変調回路。