JPH09294151A - ディジタル変復調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】搬送波再生用のパイロットキャリアを挿入する
ディジタル変復調器において、送信ベースバンド帯でデ
ィジタル的に周波数シフトを行う機能を付加し、また、
復調側において、同期検波、準同期検波を行うことで高
安定、高精度なディジタル伝送が可能な変復調器を提供
する。 【解決手段】送信ベースバンド信号を周波数シフトする
手段を有し、送信ベースバンド信号に直流オフセットを
加えることでパイロットキャリアを挿入し、このパイロ
ットキャリアを用いて搬送波再生回路による同期検波、
あるいはＡＦＣ、位相補正回路による準同期検波を行う
ディジタル変復調器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルデータ
を用いて画像、音声情報を伝送するディジタル伝送装置
に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】ベースバンド信号に直流オフセットを与
えることでパイロットキャリアを付加し、ディジタルデ
ータによる画像等の伝送を行う従来技術としては、例え
ば、テレビジョン学会年次大会予稿（１９９３年、１４
−６）に示されるものがある。以下この従来例につい
て、図４を用いて説明する。

【０００３】入力端子１から入力されるディジタルデー
タは、マッピング部２で同相信号Ｉ、直交信号Ｑにマッ
ピングされ、各々ロールオフフィルタ３ｉ、３ｑで帯域
制限を受ける。この信号をＤＡ変換器６ｉ、６ｑでアナ
ログ信号に変換した後、高域通過フィルタ２９ｉ、２９
ｑで直流近傍の成分を抑圧する。その後、Ｉ信号に対
し、加算器８で直流電源部７からの直流成分を加算し、
Ｑ信号とともに乗算器９ｉ、９ｑ、発振器１０、９０度
移相器１１、加算器１２で構成される直交変調器で直交
変調を行う。この時、Ｉ信号に加えられた直流成分は、
搬送波周波数そのものに変換され、これが受信側の搬送
波再生のためのパイロットキャリアとなる。

【０００４】ディジタル伝送においては、変調波の周波
数成分が直流近傍にも存在する。このため、受信キャリ
ア再生用フィルタの帯域内にこの直流近傍の変調波成分
が落ち込むことにより、その成分が再生キャリアのキャ
リアジッタとなりる。高域通過フィルタ２９ｉ、２９ｑ
は、搬送波近傍の変調成分抑圧による、再生後のキャリ
アジッタの抑圧を目的として挿入されている。

【０００５】搬送波出力端子１３から出力された信号は
受信入力端子１４から入力され、乗算器１５ｉ、１５
ｑ、搬送波再生回路３０へ入力される。搬送波再生回路
３０では、送信側で挿入されたパイロットキャリアを用
いて搬送波の再生を行う。この再生搬送波は、乗算器１
５ｉ、１５ｑへ再生搬送波を送りＩ、Ｑ分離を行う。Ｉ
信号は加算器１８で直流成分を除去した後、Ｑ信号は乗
算器１５ｑから直接、それぞれＡＤ変換器２０ｉ、２０
ｑに入力され、ディジタル信号に変換される。その後、
ロールオフフィルタ２４ｉ、２４ｑで波形整形され、復
号部２７で符号判定、パラレル−シリアル変換を行い、
再生データを得るものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例では、再
生搬送波のキャリアジッタを抑圧する目的でＩ、Ｑのベ
ースバンド信号を高域通過フィルタに通しており、伝送
すべき信号成分が抑圧される。このため、等価的にＣ／
Ｎ比の劣化が生じてしまうという問題がある。

【０００７】つまり、受信側キャリア再生にて、安定な
再生搬送波を得るためには、変調器でパイロットキャリ
アを重畳するだけでは不十分であり、キャリア近傍（ベ
ースバンドでは直流近傍となる）の変調波成分を除去、
あるいは抑圧する必要がある（なぜならば、パイロット
キャリアの位相だけに着目した場合、変調成分は単なる
雑音とみなされる）。

【０００８】一方、伝送効率を劣化させないためには、
ベースバンドスペクトルを極力劣化させないことが重要
であるり、この点で、上記変調波成分の除去、あるいは
抑圧は、相反する。つまり両者は二律背反の関係にあ
る。

【０００９】また、受信側では、高周波帯、あるいは中
間周波帯で、搬送波再生を行っており、それ以降に発生
する位相誤差に対して補正できないという問題がある。

【００１０】本発明の目的はこれらの問題点の解決を図
るものである。

【００１１】すなわち、本発明の第一の目的は、高域通
過フィルタを削除し、伝送すべき信号成分を除去したり
抑圧すること無く、送信局部発振器の位相雑音の影響を
減らし、再生搬送波のキャリアジッタを抑圧することを
目的とする。

【００１２】本発明の第二の目的は、高周波帯、あるい
は中間周波帯で行う搬送波再生では追従できない位相誤
差に対しても極力その位相誤差を補正し、高精度、高効
率なディジタル伝送を行うことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、送信ベースバンド帯においてディジタ
ル的に周波数シフトを行う機能を付加し、さらに、送受
間の周波数誤差をＡＦＣで除去し、残った位相誤差に対
してはベースバンド帯で、補正できるようにしたもので
ある。

【００１４】その結果、必要とされる信号成分を除去、
抑圧すること無く、安定な搬送波再生、位相誤差補正が
可能となり、高効率なディジタルデータの伝送が可能と
なる。 本発明により、ベースバンドスペクトル（電
力）を保持したまま、キャリア近傍の変調成分（雑音）
を除去することで再生搬送波の雑音によるキャリアジッ
タを抑圧する。

【００１５】しかし、前項に示す復調器の構成では、キ
ャリアの周波数誤差と位相誤差を同時に補正しようとし
ており、同期高速性などとのトレードオフで、位相補正
残が生じ、さらに乗算器以降、判定部までの間に加わっ
た雑音によて生じる位相誤差に対してはなんら補正手段
を持たない。

【００１６】比較的低効率の伝送方式（例えば、ＢＰＳ
Ｋ、ＱＰＳＫ）でのこれらの位相誤差による影響は少な
くても、１６ＰＳＫや１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなど、多
値化、高効率化が進むにつれ、その影響は無視出来なく
なって来る。これに対応するためには高周波部ではＡＦ
Ｃにより周波数誤差のみを除去し、ベースバンド部で、
ディジタル信号所による位相誤差補正を行うような方法
が必要となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図１を
用いて説明する。

【００１８】送信部の入力端子１は、マッピング部２と
接続されマッピング部２はＩ信号、Ｑ信号それぞれに対
し、ロールオフフィルタ３ｉ、３ｑ、周波数変換部４、
及び複素フィルタ５を介してＤＡ変換器６ｉ、６ｑと接
続される。Ｉ信号側では、ＤＡ変換器６ｉは加算器８を
介して乗算器９ｉと接続され、Ｑ信号側は、ＤＡ変換器
６ｑと乗算器９ｑが接続され、乗算器９ｉ、９ｑは加算
器１２を介して搬送波出力端子１３と接続される。加算
器８には直流電源部７が接続され、発振器１０はＩ信号
側の乗算器９ｉ、９０度移相器１１と接続される。９０
度移相器１１はＱ信号側の乗算器９ｑと接続される。ま
た、受信部の受信入力端子１４はＩ信号側、Ｑ信号側そ
れぞれの乗算器１５ｉ、１５ｑに接続されるとともにＡ
ＦＣ回路２１、位相誤差検出部２５を介して、位相補正
回路２６と接続される。Ｉ信号側の乗算器１５ｉは加算
器１８、ＡＤ変換器２０ｉを介して複素フィルタ２２に
接続され、Ｑ信号側の乗算器１５ｑはＡＤ変換器２０ｑ
を介して複素フィルタ２２に接続される。複素フィルタ
２２は周波数変換部２３、ロールオフフィルタ２４ｉ、
２４ｑ、位相補正回路２６を介して復号部２７、再生デ
ータ出力端子２８と接続される。

【００１９】以下、この動作について説明する。送信部
の入力端子１から入力されたデータは、マッピング部２
でシリアル−パラレル変換された後、所定の信号点配置
に従いマッピングされる。マッピングされた信号は、Ｉ
信号、Ｑ信号それぞれロールオフフィルタ３ｉ、３ｑ
で、帯域制限、波形整形され周波数変換部４へ送出され
る。周波数変換部４ではω1（ω1<<ωb、ωb；ベースバ
ンド帯域）だけ周波数シフトを行い、複素フィルタ５へ
入力する。この時の周波数変換部４、複素フィルタ５の
動作を図５を用いて説明する。マッピング、帯域制限後
の信号のスペクトルは図２（ａ）に示すようになってい
る。この信号を周波数変換部４を通すことにより図２
（ｂ）に示すように中心周波数θよりω1だけ周波数シ
フトされた信号を得る。複素フィルタ５の周波数特性
は、図２（ｂ）の破線で示されるようになっており、こ
の複素フィルタ５を通すことで図２（ｃ）に示す信号を
得る。この信号をＩ、ＱそれぞれＤＡ変換器６ｉ、６ｑ
でＤＡ変換し、Ｉ信号側には、加算器８において、直流
電源部７から与えられる直流成分を加え、発振器１０、
９０度移相器１１、乗算器９ｉ、９ｑおよび加算器１２
で構成される直交変調器により、直交変調する。これに
より、図２（ｄ）に示す様に、高域通過フィルタを介さ
ずにパイロットキャリアが挿入された信号を得る。

【００２０】受信側では、この信号を受信入力端子１４
で受信し、乗算器１５ｉ、１５ｑとＡＦＣ回路２１へ送
る。ＡＦＣ回路２１では、送信側で挿入されたパイロッ
トキャリアを用いて、送受間の周波数差を求め、これを
補正するように発振器１９を制御する。乗算器１５ｉ、
１５ｑでは、発振器１９、あるいは９０度移相器１６か
らの信号により直交検波、Ｉ、Ｑ分離を行う。Ｉ信号側
では加算器１８で、直流オフセットを除去し、ＡＤ変換
器２０ｉでＡＤ変換した後、複素フィルタ２２へ入力さ
れ、Ｑ信号側はＡＤ変換後、同様に複素フィルタ２２へ
入力される。複素フィルタ２２、周波数変換部２３で送
信部の逆の処理を行い、信号スペクトルをもとに戻し、
ロールオフフィルタ２４ｉ、２４ｑで波形整形を行う。
ＡＦＣ２１では送、受間の周波数差に対してのみ補正し
ており、ロールオフフィルタ２４ｉ、２４ｑの出力信号
には、伝送路のフェージングによる位相歪や、送受信機
のアナログ系で加わる位相歪が残っている。この歪を補
正するため、パイロットキャリアの位相と、復調信号の
位相差を位相誤差検出部２５で求めて、位相補正回路２
６で、求めた位相誤差を補正した後、復号部２７で符号
判定、パラレル−シリアル変換を行い、再生データ出力
端子２８から再生データを出力するものである。

【００２１】本実施例では、複素フィルタ処理、周波数
シフトを行うことが必須の条件である。

【００２２】しかしながら、ＡＦＣ回路２１と位相補正
回路２６を用いた準同期検波方式を示したが、従来例に
示される様に、高周波帯、あるいは中間周波帯で搬送波
の再生を行う、同期検波方式を取ることもできる。

【００２３】次に、本実施例を用いた応用例について図
３を用いて説明する。

【００２４】図３は本実施例を用いた、放送用中継装置
であるＦＰＵ（Ｆｅｉｌｄ Ｐｉｃｋｕｐ ｕｎｉｔ）
のブロック図である。送信制御部４０は、同軸ケーブル
４１、送信高周波部４２を介してアンテナ４３と接続さ
れ、受信部のアンテナ４４は、受信高周波部４５、同軸
ケーブル４６を介して受信制御部４７と接続される。

【００２５】以下、この動作について説明する。送信制
御部４０では、入力されたディジタルデータを用いて、
前述した動作に従い変調をかけ、１３０ＭＨｚの第一中
間周波信号を得る。この第一中間周波信号は、機器制御
用の制御信号、高周波部の電源等と重畳され、同軸ケー
ブル４１で送信高周波部４２へ入力される。送信高周波
部４２では、第一中間周波信号から１５００ＭＨｚの第
二中間周波信号、さらに送信周波数である７ＧＨｚ帯、
あるいは１０ＧＨｚ帯へと周波数変換し、電力増幅を行
ってアンテナ４３から送信波を出力する。送信波は、受
信アンテナ４４で受信され、受信高周波部４５に入力さ
れる。受信高周波部４５では、受信波から、１５００Ｍ
Ｈｚ、１３０ＭＨｚへと順次周波数変換を行い、１３０
ＭＨｚの中間周波信号で同軸ケーブル４６を介して受信
制御部４７へ入力される。

【００２６】受信制御部４７ではこの中間周波信号から
ベースバンド信号、さらに再生データを得るが、この時
送信側で挿入されたパイロットキャリアを用いて同期検
波、あるいは準同期検波を行うものである。

【００２７】なお、以上の実施例において、復調器側
に、ＡＦＣ回路、ベースバンド部に位相補正回路を設け
ているが、周波数誤差補正、位相誤差補正の手段、アル
ゴリズムに関しては、これに限られるものではない。ま
た、現実にな困難であるが、高周波部での周波数オフセ
ット、ベースバンドでの位相誤差がなければ必ずしも必
要ない。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、伝送すべき信号の一部
を除去、抑圧すること無く周波数誤差、位相誤差を検出
するためのパイロットキャリアを挿入するため、安定で
確度の高い搬送波再生、位相誤差補正が可能となり、高
効率、高精度なディジタル伝送が可能となる。

【００２９】先に述べように、パイロットキャリア近傍
の変調成分はキャリア再生部あるいはＡＦＣ回路でパイ
ロットキャリア位相そのものだけに着目しようとする場
合には雑音とみなされてしまう。再生キャリアジッタ
は、キャリア再生系で、キャリア成分を抽出するフィル
タの帯域内に落ち込む雑音が原因となるため、送信側
で、ハイパスフィルタあるいは周波数シフト等の手段を
用いてキャリア近傍の変調成分を抑圧除去し、再生キャ
リアジッタを抑える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図

【図２】本発明における信号周波数特性の説明図

【図３】本発明の応用例を示すブロック図

【図４】従来の技術を示すブロック図

【符号の説明】

１ 入力端子、 ２ マッピング部 ３ｉ、３ｑ、２４
ｉ、２４ｑ、 ロールオフフィルタ、 ４、２３ 周波
数変換部、 ５、２２ 複素フィルタ、 ６ｉ、６ｑ
ＤＡ変換器、 ７、１７ 直流電源部、 ８、１２、１
８ 加算器、９ｉ、９ｑ、１５ｉ、 １５ｑ 乗算器、
１０、１９ 発振器、 １１、１６９０度移相器、
１３ 搬送波出力端子、 １４ 受信入力端子、 ２０
ｉ、２０ｑ ＡＤ変換器、 ２１ ＡＦＣ回路、 ２５
位相誤差検出部、 ２６位相補正回路、 ２７ 復号
部、 ２８ 再生データ出力端子、 ２９ｉ、２９ｑ
高域通過フィルタ、 ３０ 搬送波再生回路、 ４０
送信制御部、 ４１、４６ 同軸ケーブル、 ４２
送信高周波部、 ４３、 ４４ アンテナ、４５ 受信
高周波部、 ４７ 受信制御部、 ωb ベースバンド
帯域、 ωsサンプリング周波数、 ω1 周波数オフセ
ット量、ωc 送信波中心周波数

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直交変復調方式を用いるディジタル変復調
   器において、該ディジタル変復調器の変調部にはベース
   バンド信号を周波数シフトするための手段と、周波数シ
   フトされた後のベースバンド信号に直流オフセットを与
   えることで、搬送波再生のためのパイロットキャリアを
   付加する手段とを有し、復調部には、変調部で与えられ
   た直流成分を除去する手段と、変調部の周波数シフトに
   よって与えられた周波数オフセットを除去する手段と、
   パイロットキャリアを用いて搬送波再生を行う機能を有
   することを特徴とするディジタル変復調器。
2. 【請求項２】請求項１記載のディジタル変復調器で、復
   調器において周波数制御手段を用いて周波数誤差を除去
   する機能と、位相誤差検出部と、この位相誤差検出部か
   らの信号により、ベースバンド帯で位相誤差を除去する
   ことを特徴とするディジタル変復調器。
3. 【請求項３】電気信号をディジタルデータとして伝送す
   るためのディジタル変復調器において、 前記デジタル
   データからＩ信号とＱ信号を得るマッピング手段と、該
   マッピング手段により得たＩ信号とＱ信号のそれぞれの
   帯域制限、波形成形するロールオフフィルタ手段と、該
   ロールオフフィルタ手段からの波形成形されたベースバ
   ンドＩ、Ｑ信号から周波数シフトする周波数変換手段
   と、 該周波数シフトしたＩ、Ｑ信号の帯域制限を行う
   複素フィルタ手段と、 該複素フィルタ手段を介したＩ
   とＱ信号それぞれの信号をアナログ信号に変換するＩ信
   号Ｄ／Ａ変換手段およびＱ信号Ｄ／Ａ変換手段と、 該
   Ｄ／Ａ変換されたＩ信号に直流オフセットを与える加算
   手段と、 該直流オフセットが与えられたＩ信号と前記
   Ｑ信号を直交変調詩パイロットキャリアを付加する直交
   変調手段とから成るデジタル変調部と、 該デジタル変
   調部から送信された信号を受信し、Ｉ信号とＱ信号に直
   交復調する直交復調手段と、 前記変調部の出力を受け
   前記直交復調手段の局部発信周波数を制御する周波数制
   御手段と、 前記ディジタル変調部でＩ信号に与えられ
   た直流成分を除去する手段と、 該Ｉ信号と前記復調Ｑ
   信号とをデジタル信号に変換するＩ信号Ａ／Ｄ変換手段
   およびＱ信号Ａ／Ｄ変換手段と、 これら２つのＡ／Ｄ
   変換手段からのディジタルデータを帯域制限する複素フ
   ィルタ手段と、該複素フィルタにより帯域制限されたデ
   ィジタル信号を逆周波数シフトする周波数シフト手段
   と、 逆周波数シフトしたディジタル信号の波形成形を
   行うロールオフフィルタ手段と、次段の位相補正回路
   と、 前記周波数制御手段からのパイロットキャリア信
   号と前記逆周波数シフト手段からの復調信号より前記該
   位相補正回路に補正信号を与える位相誤差検出回路と、
   該位相補正回路を経由したＩ、Ｑ信号データを復合する
   復合手段とより成る復調部とを有することを特徴とする
   ディジタル変復調器
4. 【請求項４】請求項１または、請求項２記載のディジタ
   ル変復調器を有する放送用中継装置。