JP2001024728A - 直交変調器及びそれを備える移動体通信機、通信システム - Google Patents
直交変調器及びそれを備える移動体通信機、通信システムInfo
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Abstract
去することができる直交変調器を提供する。 【解決手段】 音声信号等の送信信号から複数のベース
バンド信号を生成する生成手段と、前記複数のベースバ
ンド信号と複数の搬送波とをミキシングするミキサ手段
とを備える直交変調器において、前記生成手段又は前記
ミキサ手段で発生する各々の直流オフセット成分を前記
複数のベースバンド信号に応じて抽出する抽出手段と、
前記抽出した各々の前記直流オフセット成分を相互に比
較する比較手段と、前記比較の結果得られる複数の比較
結果信号と他の比較結果信号と加算する加算手段と、前
記加算の結果得られる複数の加算信号に含まれる直流オ
フセット成分を前記複数のベースバンド信号から除去す
る除去手段とを備える。
Description
ド信号の各々の直流オフセット成分を除去する直交変調
器及びそれを備える移動体通信機、通信システムに関す
る。
信方式として、一般に位相が90°異なる2つの搬送波
に、ディジタル化された音声信号(ベースバンド信号)
を乗せる直交変調方式を採用している。直交変調を行う
には、直交変調器が用いられる。
調器によって、Iチャネルのベースバンド信号(以下、
「I信号」と称する。)、Qチャネルのベースバンド信
号(以下、「Q信号」と称する。)等を、直交関係にあ
る搬送波によって増幅変調した後に、これらを加算する
ことにより、変調波出力を得る。
ベースバンド信号に直流オフセットがある場合には、直
交変調器によって得られる変調波に直流オフセットに起
因するキャリアリークが現れる。そのため、これを防止
するために、以下に示すような技術がある。
変調器の構成図である。図2に示すように、従来技術1
の直交変調器は、I信号及びQ信号とこれらと位相が反
転したIB信号及びQB信号とを生成するベースバンド
LSI81と、搬送波源84の出力電流の位相を90°
変調する90°移相器83と、フィルタ85を介しベー
スバンドLSI81の出力信号と90°移相器83の出
力信号とをミキシングするたとえばギルバートマルチプ
ライヤ型のI/Qミキサ82とを備えている。
まず、ベースバンドLSI81は、外部の図示しないR
OMから出力されるI/Q直流レベルオフセット設定信
号を入力して、この信号に従ってI信号、Q信号、IB
信号、QB信号を生成する。なお、IB信号及びQB信
号は、I/Qミキサ82をバランスよく動作させるため
に生成するものである。
号は、I/Qミキサ82のMOD端子から出力されるM
OD信号(変調波)のキャリアリークが最小となるよう
に設定されているものである。すなわち、キャリアリー
クは、I/Q直流レベルオフセット設定信号により抑制
している。
ィルタ85を介してI/Qミキサ82のトランジスタQ
1〜Q4に、Iベースバンド信号とIBベースバンド信
号とが対に入力され、Qベースバンド信号とQBベース
バンド信号とが対に入力される。
5〜Q12は、搬送波源84から出力され、90°移相
器83で生成された0°搬送波、90°搬送波、180
°搬送波及び270°搬送波が所定に形態で入力され
る。
信号とをミキシングして、MOD端子からMOD信号を
出力する。こうして、MOD信号のキャリアリークを最
小としている。
変調器として、特開平6−303145号公報に掲載さ
れているキャリアリーク抑制回路の構成図である。図6
は、このキャリアリーク抑制回路の概念図である。ま
た、図7は、図6の具体的な構成図であって、I信号、
Q信号を変調する回路を別々に構成している。
概略説明する。直交変調部100は、位相が90°異な
るI信号、Q信号を入力して、直交変調信号を出力す
る。直交変調信号の1部は、簡易変調部101に入力さ
れる。なお、簡易変調部101は、直交変調信号のほか
に、直交変調部100から出力されるキャリアLo(搬
送波)を入力する。
号を、I信号、Q信号に復調する。そして、復調したI
信号の直流オフセット成分とQ信号の直流オフセット成
分とを直交変調部100にフィードバックする。直交変
調器100は、I信号、Q信号から直流オフセット成分
を差分することによって除去する。こうして、変調波の
キャリアリークを抑制している。
いて具体的に説明する。なお、直交変調部100のう
ち、I信号を変調する方を100とし、Q信号を変調す
る方を100”としている。また、簡易復調部101の
うち、I信号を復調する方を101とし、Q信号を復調
する方を101”としている。
1、121によってディジタル信号からアナログ信号へ
変換され、オペアンプ112、122及びロールオフ・
フィルタ113、123において所定の処理がされ、ロ
ーカル発信器120の出力である搬送波0°、90°と
ともにミキサ114、124へ出力される。
を掛け合わせて振幅変調して、直交変調信号を出力す
る。直交変調信号の1部は、簡易復調部101、10
1”に入力され、バンドパスフィルタ101A、102
Aによってオフセット成分を抽出して、遅延素子101
L、102Lによって変調側のキャリアのタイミングと
同調して、復調用ミキサ101X、102Xへ出力す
る。
搬送波0°、90°も入力し、遅延素子101L、10
2Lの出力信号と直交位相搬送波とを掛け合わせて、D
/A変換器111〜ミキサ114で発生する直流オフセ
ット成分を検出する。直流オフセット成分は、ローパス
フィルタ101F、102Fで積分され、増幅器101
a、101bを介して、オペアンプ112、122へフ
ィードバックされる。
器の出力信号から101a、101bの出力信号を差分
して、直流オフセット成分を除去する。直流オフセット
成分が除去されたベースバンド信号は、ロールオフ・フ
ィルタ113、123、ミキサ114、124を介し
て、合成ハイブリッド130へ出力され、ミキサ114
側の出力信号とミキサ124側の出力信号とがミキシン
グされ、バンドパスフィルタ140を介して、直交変調
器の外部へ出力される。
から出力されるI/Q直流レベルオフセット設定信号に
従って、ベースバンドLSIが各ベースバンド信号を生
成しているが、このベースバンド信号から得られる変調
波は、必ずしもキャリアリークが減少できるものではな
かった。
路とのI信号とQ信号との間の直流オフセットが製造ば
らつきや、周囲の温度、光などの環境変動に対して相互
関係にあるとは限らないので、キャリアリークの減少量
は、周囲の環境に依存するためである。
値は、ROMに格納されているため変更することができ
ず、そのため、ベースバンドLSIとミキサ回路とのI
信号,Q信号間の直流オフセットのばらつき等に対応し
た補正等をすることができない。
Iから出力されるI信号、Q信号の直流レベルが低くな
ると、I/Qミキサのトランジスタのコレクタ−エミッ
タ間電圧が低下して一定の電流がI/Qミキサに流れな
くなる。これにより、変調信号は、I/Q信号に対して
線形性を失い、I/Q3次変調歪を増加させる場合があ
る。
Q信号に復調して、I信号の直流オフセット成分とQ信
号の直流オフセット成分とを直交変調部にフィードバッ
クしているものの、I信号とQ信号との間の直流オフセ
ット成分を除去するようなフィードバックループが存在
しない。そのため、I信号とQ信号と間の直流オフセッ
ト成分によるキャリアリークを除去することができな
い。
り、簡易復調器の消費電力は、直交復調部と同等にな
る。したがって、従来技術2に示した直交変調器の消費
電力は、従来技術1の直交変調器と比較すると、2倍近
くに増大する。さらに、従来技術2は、バンドパスフィ
ルタのC化実現は精度面で容易でないため、簡易復調器
のIC化は困難である。
の直流オフセット成分を除去することができる直交変調
器を提供することを課題とする。
変調歪の増加を防ぐことを課題とする。
に、本発明は、音声信号等の送信信号から複数のベース
バンド信号を生成する生成手段と、前記複数のベースバ
ンド信号と複数の搬送波とをミキシングするミキサ手段
とを備える直交変調器において、前記生成手段又は前記
ミキサ手段で発生する各々の直流オフセット成分を前記
複数のベースバンド信号に応じて抽出する抽出手段と、
前記抽出した各々の前記直流オフセット成分を相互に比
較する比較手段と、前記比較の結果得られる複数の比較
結果信号と他の比較結果信号と加算する加算手段と、前
記加算の結果得られる複数の加算信号に含まれる直流オ
フセット成分を前記複数のベースバンド信号から除去す
る除去手段とを備える。
発する音声を集音する集音手段と、前記集音手段から出
力される音声信号を入力して直交変調する上記直交変調
器と、前記直交変調器から出力される直交変調信号を送
信する送信手段とを備える。
動体通信機と、前記移動体通信機間と電波の送受信を行
う基地局とを備える。
施形態について説明する。
変調器の概念図である。図1に示す直交変調器は、図示
しない送信手段から送信される音声信号、画像信号等を
入力して複数のベースバンド信号を生成する生成手段1
Aと、複数のベースバンド信号と複数の搬送波とをミキ
シングするミキサ手段3Aと、生成手段1A又はミキサ
手段3Aで発生する各々の直流オフセット成分を複数の
ベースバンド信号に応じて抽出する抽出手段7Aと、抽
出した各々の直流オフセット成分を相互に比較する比較
手段11Aと、比較の結果得られる複数の比較結果信号
と他の比較結果信号と加算する加算手段14Aと、加算
の結果得られる複数の加算信号に含まれる直流オフセッ
ト成分を複数のベースバンド信号から除去する除去手段
6Aとを備える。
2に示す直交変調器は、I信号、IB信号、Q信号及び
QB信号を生成するベースバンドLSI1と、フィルタ
2を介した各ベースバンド信号の直流オフセット成分を
差分することにより直流レベルを除去する除去回路6
と、搬送波源4の出力電流の位相を90°変調する90
°移相器5と、除去回路6の出力信号と90°移相器5
から出力される搬送波とをミキシングするたとえばギル
バートマルチプライヤ型のI/Qミキサ3とを備えてい
る。
けるベースバンド成分(IE、IEB、QE、QEB)
の交流成分を除去するローパスフィルタ(LPF)7〜
10と、ローパスフィルタ7〜10を介したI信号の直
流オフセット成分(IE)とQ信号の直流オフセット成
分(QE)とを比較するコンパレータ11、I信号の直
流オフセット成分(IE)とIB信号の直流オフセット
成分(IEB)とを比較するコンパレータ12及びQ信
号の直流オフセット成分(QE)とQB信号の直流オフ
セット成分(QEB)とを比較するコンパレータ13
と、コンパレータ11〜13の出力信号V1BとV2B
とを加算する加算器14、V1BとV2とを加算する加
算器15、V1とV3Bとを加算する加算器16及びV
1とV3とを加算する加算器17と、加算器14〜17
の加算結果により得られた信号を各ベースバンド信号か
ら除去するDCレベル変換回路18〜21とを備えてい
る。
路18の構成図である。図3に示すように、加算器14
は、コンパレータ11〜13の出力信号V1B及びV2
Bと固定基準電圧Vrefを入力して所定の電流CIを
生成する手段を備え、DCレベル変換回路18は、カレ
ントミラー回路を構成するトランジスタQ14、Q15
と、差動アンプを構成するトランジスタQ16、Q17
と、I信号をI信号へレベルシフトする手段とを備えて
いる。なお、加算器15〜17及びDCレベル変換回路
19〜21も図3と同様の構成である。
ついて説明する。まず、ベースバンドLSI1は、外部
の図示しないROMから出力されるI/Q直流レベルオ
フセット設定信号を入力する。そして、この信号に従っ
てI信号、Q信号、IB信号、QB信号を生成する。
信号及びQ信号の位相を反転させた信号であり、I/Q
ミキサ3をバランスよく動作させるために生成するもの
である。
ィルタ2を介してDCレベル変換回路18〜21へ入力
される。DCレベル変換回路18〜21は、各々のベー
スバンド信号から、後述する手法により生成される直流
オフセット成分を除去して、その除去により得られた信
号(I、IB、Q、QB)を、I/Qミキサ3のトラン
ジスタQ1〜Q4のベース(第1の端子)に、I信号と
IB信号とを対に入力し、Q信号とQB信号とを対に入
力する。
により得られた信号は、最適な基準直流レベルV0に設
定された直流レベルに、I相補信号間、Q相補信号間及
び直交したI信号とQ信号間の直流オフセット分を補正
した値となり、I=V0+k(−V1−V2)、IB=
V0+k(−V1+V2)、Q=V0+k(V1+V
3)、QB=V0+k(V1−V3)となる(但し、k
はDCレベル変換回路により定まる定数である)。
〜Q12のベースには、搬送波源4から出力され、90
°移相器5で変調された0°搬送波、90°搬送波、1
80°搬送波及び270°搬送波が所定の形態で入力さ
れ、エミッタ出力が加算されてQ1〜Q4のコレクタ電
流となる。
6のベースには、0°搬送波、180°搬送波が入力さ
れ、各エミッタ出力電流は加算されトランジスタQ1の
コレクタ(第2の端子)電流となる。同様に、Q7、Q
8からのエミッタ出力電流はQ2のコレクタ入力電流、
Q9、Q10からのエミッタ出力電流はQ3のコレクタ
入力電流、Q11、Q12からのエミッタ出力電流はQ
4のコレクタ入力電流となる。
Q4のゲートには、DCレベル変換回路18〜21の出
力信号が入力されるため、トランジスタQ1〜Q4のエ
ミッタ(第3の端子)から、DCレベル変換回路18〜
21の出力信号と90°移相器5の出力信号とが加算さ
れ出力される。
信号は、ノード端子QE、IE、IBE及びQBEから
ローパスフィルタ7〜10へ入力される。ローパスフィ
ルタ(LPF)7〜10は、入力信号のベースバンド成
分を除去して、各ベースバンド信号の直流オフセット成
分(振幅のセンタ直流バイアス値)を出力する。なお、
各ノード端子及びローパスフィルタ7〜10により抽出
手段を構成している。
E)とQ信号の直流オフセット成分(QE)とをコンパ
レータ11へ出力する。また、I信号の直流オフセット
成分(IE)とIB信号の直流オフセット成分(IE
B)とコンパレータ12へ出力する。さらに、Q信号の
直流オフセット成分(QE)とQB信号の直流オフセッ
ト成分(QEB)とをコンパレータ13へ出力する。
ベースバンド信号のオフセット成分を比較する。そし
て、コンパレータ11は、V1とV1Bとを出力し、コ
ンパレータ12はV2とV2Bとを出力し、コンパレー
タ13はV3とV3Bとを出力する。
ち、出力信号V1BとV2Bとは加算器14へ入力さ
れ、V1BとV2とは加算器15に入力され、V1とV
3Bとは加算器16に入力され、V1とV3とは加算器
17に入力される。加算器14〜17は、入力される2
つの信号を加算して、各々加算信号CI、CIB、C
Q、CQBを、DCレベル変換回路18〜21へ出力す
る。
ように、フィルタ2を介して出力される各ベースバンド
信号から、加算器14〜17から出力される加算信号を
除去して、その除去した信号をI/Qミキサ3へ出力す
る。
を除去するには、具体的に、まず加算器14にV1B及
びV2Bと固定基準電圧Vrefを入力して加算信号C
Iを得る。加算信号CIは、カレントミラー回路によ
り、トランジスタQ15側にも流れる。トランジスタQ
15のコレクタ端子から出力される信号は、レベルシフ
ト手段のトランジスタQ3のベース側にIとなる。な
お、加算器15〜17及びDCレベル変換回路19〜2
1も同様に直流オフセット成分の除去が行われる。
たとえば外部電圧Vcc=3.0V、V0=1.7V程
度に設定している場合に、外部I/Q 直流入力レベル
が1.5Vから1.35Vに低下しても、V0=1.7
Vは、ほぼ一定に保たれ、直流オフセット分のみV0に
対して補正されることになる。
してギルバートマルチプライヤ型のものを例にして説明
したが、I/Qミキサの形態は、これに限定されるもの
ではない。また、I/Qミキサ3、加算器14等のトラ
ンジスタに、バイポーラ型のものを例に説明したが、M
OSトランジスタを用いてもよい。ちなみにMOSトラ
ンジスタでは、ゲートが第1の端子、ドレインが第2の
端子、ソースが第3の端子である。
の送信システムのブロック図である。図4(b)は、図
4(a)に示す移動体通信機31の内部構成図である。
図4(a)の送信システムは、たとえば、実施形態1で
説明した直交変調器を備えるセルラなどの移動体通信機
31、32と、移動体通信機31と移動体通信機32と
の間の電波の送受信を行う基地局35とを備えている。
また、移動体通信機31、32は、基地局35と電波の
送受信を行うアンテナ33、34を有している。
は、アンテナ33(送信手段)の他に、ユーザが発する
マイクロフォン36などの集音手段と、マイクロフォン
36で集音されたユーザの音声信号を直交変調する直交
変調器37とを備える。
て、移動体通信機31から移動体通信機31へ電波を送
信する場合を例に説明する。まず、たとえば移動体通信
機31のユーザが音声を発すると、移動体通信機31の
マイクロフォン36によってその音声が集音される。
バンドLSI(図2参照)に入力され、ベースバンド信
号に変換される。そして、除去回路によってベースバン
ド信号の直流オフセット成分が除去されたベースバンド
信号は、I/Qミキサへ出力される。
去された各ベースバンド信号と搬送波とをミキシングし
て、MOD信号を出力する。MOD信号は、図示しない
パワーアンプなどによって増幅され、アンテナ33を介
して基地局35へ送信される。
された電波を受信すると、それを移動体通信機32へ送
信する。移動体通信機32は、アンテナ34によりその
電波を受信して、図示しない復調器によってベースバン
ド信号を音声信号へ変換して、図示しないスピーカから
出力する。
ベースバンド信号と直交する複数の搬送波とをミキシン
グする場合に、複数のベースバンド信号の各々の直流オ
フセット成分をミキサ手段からを抽出して、それをフィ
ードバックして、複数のベースバンド信号から除去す
る。したがって、I信号とQ信号との間のオフセット成
分を除去することができる直交変調器を提供することが
できる。
る。
である。
機の構成図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 音声信号等の送信信号から複数のベース
バンド信号を生成する生成手段と、前記複数のベースバ
ンド信号と複数の搬送波とをミキシングするミキサ手段
とを備える直交変調器において、 前記生成手段又は前記ミキサ手段で発生する各々の直流
オフセット成分を前記複数のベースバンド信号に応じて
抽出する抽出手段と、 前記抽出した各々の前記直流オフセット成分を相互に比
較する比較手段と、 前記比較の結果得られる複数の比較結果信号と他の比較
結果信号と加算する加算手段と、 前記加算の結果得られる複数の加算信号に含まれる直流
オフセット成分を前記複数のベースバンド信号から除去
する除去手段とを備えることを特徴とする直交変調器。 - 【請求項2】 前記複数のベースバンド信号は、Iチャ
ネルベースバンド信号及びQチャネルベースバンド信号
とそれらのベースバンド信号と位相が反転したIBチャ
ネルベースバンド信号及びQBチャネルベースバンド信
号であることを特徴とする請求項1に記載の直交変調
器。 - 【請求項3】 前記ミキサ手段は、前記生成手段から出
力される前記複数のベースバンド信号を各々入力する第
1の端子と、 前記複数の搬送波を各々入力する第2の端子と、 前記複数のベースバンド信号と複数の搬送波とのミキシ
ング信号を各々出力する第3の端子とを有するI/Q差
動対を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の
直交変調器。 - 【請求項4】 前記抽出手段は、各々の前記第3の端子
の出力信号を前記ミキサ手段から外部に取り出す手段及
び該取り出された信号に含まれる交流成分を除去する手
段とを備えることを特徴とする請求項3に記載の直交変
調器。 - 【請求項5】 ユーザが発する音声を集音する集音手段
と、 前記集音手段から出力される音声信号を入力して直交変
調する請求項1〜4のいずれか1項に記載の直交変調器
と、 前記直交変調器から出力される直交変調信号を送信する
送信手段とを備えることを特徴とする移動体通信機。 - 【請求項6】 請求項5に記載の移動体通信機と、 前記移動体通信機と電波の送受信を行う基地局とを備え
ることを特徴とする通信システム。
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