JP2001285249A - 伝送信号の生成方法、及び伝送信号の生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル直交変調器の同相信号と直交信
号の演算時間の差により生じる変調特性の劣化を補償す
ることにある。 【解決手段】 デジタル直交変調器の演算タイミング誤
差により生じる信号点配置位置誤差に応じて、それを補
正するための補償信号点を設定する信号点設定手段（１
２）と、伝送すべきデジタル情報信号をその信号点設定
手段に基づいて割り付けるデータマッピング手段（１
１）と、そのデータマッピング手段で割り付けた信号点
情報を基にデジタル変調（１３）、及びデジタル直交変
調（１５）を行うようにして伝送信号生成装置を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直交する２つのデ
ジタル情報信号を１つのキャリアで変調する直交デジタ
ル変調方式に係り、特に変調される２つのデジタル情報
信号間での干渉、クロストーク等の歪を生じさせる直交
変調信号における位相誤差を補償する方法、及びその位
相誤差を補償する手段を有する伝送信号の生成方法、及
び伝送信号の生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル信号処理技術の進歩に伴
い、高能率圧縮符号化されたデジタル映像、音声を伝送
するための高能率にデジタル情報を伝送するための高能
率デジタル変調方式の実現が望まれている。高能率なデ
ジタル変調方式は、定められた周波数帯域の中で出来る
だけ大きな情報量のデジタル信号を、小さな誤り率で伝
送できる変調、復調方式である。

【０００３】その１つとして、１つのキャリア信号を２
種類の情報信号で変調する２相変調方式があるが、その
変調方式は現行ＮＴＳＣ方式のアナログテレビジョン方
式で２つの色差信号を伝送するために使用されており、
１つのサブキャリアで２種類の色信号を伝送している。

【０００４】この２種類の色信号を２種類のデジタル信
号とみなし、１つのサブキャリア信号を振幅変調方向
と、位相変調方向とでそれぞれに変調して伝送する方法
がＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）として
知られている。

【０００５】ここで、多数のサブキャリアのそれぞれ
を、多数の２種類のデジタル信号でＱＡＭ変調を行い伝
送する方式は、直交周波数分割多重変調方式（ＯＦＤ
Ｍ）と呼ばれ、ここでなされるデジタル変調信号の周波
数はサブキャリア数の多い分だけ低くすることができる
ため、ガードインターバル期間を設けても伝送効率の低
下を少なく保つことができ、マルチパス歪の影響を受け
ない無線伝送路を確保することができる。

【０００６】このＯＦＤＭ方式はデジタル変調信号の周
波数を低く出来るため、伝送周波数スペクトラムを矩形
に出来るなど、隣接チャンネルとの干渉を小さく出来る
ため、帯域利用率のよい、高能率なデジタル変調方式を
実現することができる。

【０００７】このような特徴を有する変調方式を、小さ
な回路規模で実現することは、これらの変調方式を用い
る移動体通信応用面で重要であり、従来から行われてい
たアナログ直交変調回路をデジタル直交変調回路により
実現できれば、デジタル化された変調回路のＬＳＩ化が
可能となり、変調回路の小型化、省電力化が可能とな
る。

【０００８】本出願人は平成１１年８月「直交周波数分
割多重変調方法及び直交周波数分割多重変調装置」とし
てデジタル直交変調技術の出願を行っている（特願Ｈ１
１−２３８０９８）が、このデジタル変調器の内部で行
われる正弦波と余弦波の乗算は、１、０、−１の値を用
いて行えることから回路構成が簡単にできるという特徴
を持つものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して小形、省電力化のなされるＬＳＩを用いるデジタル
直交変調器は、扱う信号の周波数が小さいほどＬＳＩの
小型、省電力化に適しており、可能な限り動作周波数を
低くした回路の実現が試みられているが、そのような低
い周波数による直交デジタル変調回路では動作周波数を
低く設定したことによる誤差が生じ、変調回路の特性を
悪化させる。

【００１０】その変調特性が悪化する原因について述べ
る。ＯＦＤＭ伝送方式に代表されるマルチキャリア伝送
方式において、変調信号は逆フーリエ変換によってサブ
キャリアに対して同相である信号と直交している信号と
が時系列信号として生成され、これらの生成された時系
列で示される信号は、デジタル直交変調回路に供給され
る。

【００１１】ここで生成された同相信号と直交信号は、
同時刻におけるサンプリングデータとして得られてお
り、これらの信号をデジタル直交変調器において、変調
周波数に該当する信号と９０度の位相差をもった信号と
でそれぞれ乗算するため、変調周波数を表現している信
号の１サンプル分に相当するタイミング位相差が生じて
いる。

【００１２】このタイミング位相差については特開平８
−１０２７６６、デジタル処理直交変調器にも記されて
おり、高能率なデジタル変調器を実現するためデジタル
フィルタを用い、このタイミング位相差の課題を解決し
ようとしている。

【００１３】しかしながら、このようにして生じた前記
タイミング位相差を補償するデジタルフィルタは高精度
な演算を必要とし、装置の複雑化、高価格化をきたして
しまう。また例えば、直交信号側のみにデジタルフィル
タを挿入した場合、タイミング位相差は吸収できるもの
の、フィルタの振幅周波数特性を平坦にすることが難し
く、その振幅特性の乱れのためデジタル変調特性を劣化
させてしまうなど有効に活用されるには至ってなかっ
た。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の１）〜５）の手段より成るものであ
る。すなわち、

【００１５】１） 実数部信号と虚数部信号とを軸とす
る２次元平面を複数の領域に分割し、それらの分割され
た領域毎にその領域を指定するための中心的な位置を信
号点として定めるとともに、伝送すべきデジタル情報信
号をその内容に応じて、複数の前記信号点のうちの特定
の信号点に順次割り付け、その順次割り付けられた各信
号点における実数部信号と虚数部信号とよりなる信号点
情報をデジタル変調及びデジタル直交変調を行うことに
より高周波信号に変換した伝送信号を生成する伝送信号
の生成方法において、前記信号点の位置に割り付けられ
た信号点情報に対してデジタル変調及びデジタル直交変
調を行って得られた変調信号点を、前記信号点の位置に
対して点対象となる位置に補償信号点として定める第１
のステップ（１２）と、前記伝送すべきデジタル情報信
号を前記第１のステップで定められた前記補償信号点に
割り付ける第２のステップ（１１）と、その第２のステ
ップで割り付けた前記補償信号点における信号点情報を
デジタル変調及びデジタル直交変調して高周波信号を生
成する第３のステップ（１３、１５）とを少なくとも有
することを特徴とする伝送信号の生成方法。

【００１６】２） 前記第１のステップにおける前記補
償信号点の位置は、前記デジタル変調及びデジタル直交
変調により生成される同相信号と直交信号の位相差、振
幅差、或いは前記デジタル直交変調器の直交性差により
生じる誤差を補償した信号点の位置であることを特徴と
する請求項１に記載の伝送信号の生成方法。

【００１７】３） 前記第１のステップにおける前記補
償信号点の位置は、前記デジタル直交変調により信号処
理される同相信号と直交信号のタイミングの差により生
じる誤差を補償した信号点の位置であることを特徴とす
る請求項１に記載の伝送信号の生成方法。

【００１８】４） 実数部信号と虚数部信号とを軸とす
る２次元平面を複数の領域に分割し、それらの分割され
た領域毎にその領域を指定するための中心的な位置を信
号点として定めるとともに、伝送すべき第１系統のデジ
タル情報信号をその内容に応じて、複数の前記信号点の
うちの特定の信号点に順次割り付け、その順次割り付け
た各信号点における実数部信号と虚数部信号とよりなる
第１の信号点情報を、第１のキャリア周波数により第１
の変調信号として生成し、かつ伝送すべき第２系統のデ
ジタル情報信号をその内容に応じて、複数の前記信号点
のうちの特定の信号点に順次割り付け、その順次割り付
けた各信号点における実数部信号と虚数部信号とよりな
る第２の信号点情報を、前記第１のキャリア周波数と周
波数が同一で極性の異なる第２のキャリア周波数により
第２の変調信号として生成するデジタル変調手段を用
い、前記デジタル変調手段により生成された前記第１及
び第２の変調信号をデジタル直交変調して、高周波信号
に変換した伝送信号を生成する伝送信号の生成方法にお
いて、前記伝送すべき第１及び第２系統のデジタル情報
信号に係る前記各信号点の位置に割り付けられた信号点
情報に対してデジタル変調及びデジタル直交変調を行っ
て得られた第１及び第２の変調信号点を、前記各信号点
の位置に対して点対象となる位置に第１及び第２の補償
信号点として定める第１のステップ（１２）と、前記伝
送すべき第１及び第２系統のデジタル情報信号を前記第
１のステップで定められた前記第１及び第２の補償信号
点に割り付ける第２のステップ（１１）と、その第２の
ステップで割り付けた前記第１及び第２の補償信号点に
おける各信号点情報をデジタル変調及びデジタル直交変
調して前記高周波信号を生成する第３のステップ（１
３、１５）とを少なくとも有することを特徴とする伝送
信号の生成方法。

【００１９】５） 実数部信号と虚数部信号とを軸とす
る２次元平面を複数の領域に分割し、それらの分割され
た領域毎にその領域を指定するための中心的な位置を信
号点として定めるとともに、伝送すべきデジタル情報信
号をその内容に応じて、複数の前記信号点のうちの特定
の信号点に順次割り付け、その順次割り付けられた各信
号点における実数部信号と虚数部信号とよりなる信号点
情報をデジタル変調及びデジタル直交変調を行うことに
より高周波信号に変換した伝送信号を生成する伝送信号
の生成装置において、前記信号点の位置に割り付けられ
た信号点情報に対してデジタル変調及びデジタル直交変
調を行って得られた変調信号点を、前記信号点の位置に
対して点対象となる位置に補償信号点として定める補償
信号点設定手段（１２）と、前記伝送すべきデジタル情
報信号を前記補償信号点設定手段で設定された前記補償
信号点に割り付けるマッピング手段（１１）と、そのマ
ッピング手段で割り付けられた前記補償信号点における
信号点情報をデジタル変調及びデジタル直交変調して高
周波信号を生成する高周波信号生成手段（１３、１５）
とを有することを特徴とする伝送信号の生成装置。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の伝送信号の生成方
法、及び伝送信号の生成装置の実施の形態につき、好ま
しい実施例により説明する。図１は、その実施例に関わ
る直交周波数分割多重変調装置の概略構成であり、その
構成と動作について概説する。

【００２１】この直交周波数分割多重変調装置はデータ
マッピング回路１１、マッピングテーブル１２、ＩＦＦ
Ｔ演算回路１３、デジタル直交変調回路１５、中間周波
発振器１６、及びＤＡ変換器１７より構成される。

【００２２】この様に構成される直交周波数分割多重変
調装置の動作について述べるに、変調されるべきデジタ
ルデータはデータマッピング回路１１に供給され、ここ
ではそのデータは直交周波数分割多重信号を構成するそ
れぞれの搬送波のうちのどの搬送波に割り付けられて伝
送されるかを定め、各々の搬送波に対して変調するデジ
タルデータの数値に応じてＱＡＭ変調される搬送波の信
号点の位置が定められ、それらの信号点の位置に対応す
る振幅方向、及び角度方向の位置に対応する信号ｉ、ｑ
が生成され、ＩＦＦＴ演算回路１３に供給される。

【００２３】ここでは、供給された信号ｉ、ｑに従って
直交周波数分割多重を構成する各々の搬送波が与えられ
た信号点の位置で直交周波数変調され、各々の搬送波が
実数部信号Ｒと虚数部信号Ｉとして合成されたベースバ
ンド信号出力が得られ、これらのベースバンド信号出力
はデジタル直交変調器１５に供給される。ここでは、そ
のベースバンド信号出力である実数部信号Ｒと虚数部信
号Ｉは、中間周波発振器１６が発振する周波数を中心と
する周波数帯域の信号に変換され、新しい周波数帯域の
信号に変換されたデジタル直交変調信号はＤＡ変換器１
７によりアナログ信号に変換されて出力される。

【００２４】ここで、データマッピング回路１１に接続
されるマッピングテーブル１２は、後述するデジタル直
交変調器により生じる特性誤差を予め補正するためのデ
ータが格納されているテーブルであり、そのテーブルは
データマッピング回路１１によりマッピングされた信号
に対して、所定の法則による補正を行うことによりデジ
タル直交変調器の特性誤差を補正し、特性のよいデジタ
ル変調装置を実現するものである。

【００２５】このようにして生成された伝送信号は受信
装置に供給され、その供給された前記高周波信号を復調
して伝送された前記信号点情報を得るとともに、その得
られた信号点情報より伝送されたデジタル情報信号を復
号して得るように構成される。

【００２６】ここで、デジタル直交変調回路によりもた
らされる特性の変化について従来から用いられていたア
ナログ直交変調器との比較により説明する。まず、従来
から用いられているアナログ直交変調器の場合である
が、アナログ直交変調器にはデジタル信号の形でＩＦＦ
Ｔ演算器１３より出力される信号はＤＡ変換器１７によ
りアナログ信号に変換された信号が供給され、その供給
された信号を中間周波発振器より供給される中間周波発
振周波数を中心とする周波数帯域の信号に変換を行って
いた。

【００２７】図２にアナログ直交変調器の回路を示す。
同図において、例えばＩＦＦＴ演算器１３より供給され
たベースバンド信号はＤＡ変換器１７によりアナログ信
号に変換され、変換された実数部信号Ｒは中間周波発振
器１６より供給される角周波数がωｔである余弦信号は
９０度移相器により角周波数がωｔである正弦波の信号
と乗算されるとともに、アナログ信号に変換された虚数
部信号（Ｉ）は中間周波発振器１６より供給される角周
波数がωｔである余弦波信号と乗算され、この２つの乗
算器より得られる演算出力は加算器により加算されて直
交変調出力信号として出力される。

【００２８】ここで中間周波発振器より供給される余弦
波出力信号に対する正弦波出力信号は９０度移相器を用
いて生成されるが、その９０度移相器の特性はそれらを
構成するアナログ回路の回路定数の変動により特性が変
動し易いため、またアナログ乗算器も高周波特性が変動
し易く長期間にわたって安定した直交変調出力信号を得
ることが難しく、その特性を改善するため回路素子の変
動の影響を受け難いデジタル化された直交変調回路の実
現が望まれていた。

【００２９】図３にデジタル回路で構成される直交変調
器の構成を示す。同図においてＩはＩＦＦＴ１３より供
給される実数部の信号であり、Ｑは虚数部の信号であ
り、それぞれのＩ、Ｑ信号は増幅度が１として示される
増幅器と、増幅度が−１として示される反転型増幅器に
供給され、これらの増幅器よりそれぞれＩ、−Ｑ、−
Ｉ、Ｑの４信号が得られる。

【００３０】これらの４信号はデータセレクタに供給さ
れ、データセレクタは中間周波発振器から供給される発
振周波数の周期に応じて、この４つの信号を順次切り換
えながら出力する。すなわち、最初は信号Ｉを、次に−
Ｑを、その次は−Ｉを、そして最後にＱを出力するよう
な動作を繰り返し行う。

【００３１】図４に、このようにして動作するデジタル
直交変調器のタイミングチャートを示す。同図におい
て、サンプル期間と記される時間間隔は直交周波数分割
多重信号のサンプリング周波数に相当する期間であり、
その期間はｎポイントＩＦＦＴ回路を動作させるための
窓区間の１／ｎに相当する。

【００３２】この図において、信号はＩＦＦＴ演算器
１３からの実数部出力信号をＩとして、サンプル期間を
単位とする演算区間をｎ−１、ｎ、ｎ＋１とする添え字
により示しており、信号は同様にしてＩＦＦＴ演算器
１３からの虚数部出力信号Ｑに同様のｎ−１、ｎ、ｎ＋
１の添え字を付して示してある。

【００３３】信号は、信号Ｉが増幅器により増幅され
た信号Ｉと、反転増幅された信号−Ｉがデータセレクタ
により、サンプル期間内で複数回切り換えられていると
きの信号を示しており、その信号はＩ_n、0、−Ｉ_n、0、
Ｉ_n、、0、−Ｉ_n、・・・・のように繰り返されており、
この信号はＩ_nに余弦関数の９０度おきの値、１、０、
−１、０、・・・・を乗じた値となっている。

【００３４】同様にして信号は0、−Ｑn、0、Ｑn、
0、−Ｑn、0、・・・・となっている。このようにして
得られた信号と信号を加算したのが信号であり、
その信号はＩ_n、−Ｑ_n、−Ｉ_n、Ｑ_n、Ｉ_n、−Ｑ_n、−
Ｉ_n、・・・・となっており、これがこの直交変調器の
出力信号となる。

【００３５】ここで、この例に示すように１つのサンプ
ル期間の中で多数回信号が繰り返し切り換えられるとき
は、この信号の切り換え順によるIとQ信号に与えれらる
変調特性差は少ないが、サンプル期間が小さな時間の場
合で、その間に信号の切り換え繰り返し回数を多数回行
えないような場合はそのデジタル直交変調回路より得ら
れる変調信号に特性の差が生じ、その差の特性を補正す
るための信号処理が必要となる。

【００３６】本実施例はその様な特性の差を補正した特
性のよいデジタル直交変調器を実現するものであり、そ
の特性の補正は前述の図４においてサンプル期間の開始
点で出現する信号は、最初に実数部のＩ_nの信号であ
り、次に虚数部のＱ_nの信号が出現するように、常に実
数部の信号が虚数部の信号より先に出現することによる
時間誤差に係る信号位相のずれによる特性の差を補償し
てなるものである。

【００３７】このような時間差により生じるデジタル変
調信号出力における特性のずれを、データマッピング回
路１１で規定し、ＩＦＦＴに供給するｉ信号とｑ信号の
関係を補正し、その補正された信号によりＩＦＦＴ変換
を行い、デジタル直交変調された変調信号が、正規の変
調信号となるように補償するものである。

【００３８】すなわち、このときのデジタル直交変調器
で生じるＩ信号とＱ信号の時間差により生じる特性の差
は、そのデジタル直交変調部の正弦波のタイミング誤差
であり、その結果直交変調された信号に対するＩ、Ｑ信
号ベクトルの直交性に対する誤差でもある。この直交性
の誤差は、中間周波発振器の周波数に対して正及び負に
同一周波数離れて存在する被変調信号の側帯波同士で、
正の周波数の側帯波に対し、負の周波数の側帯波の信号
がクロストーク成分として漏洩し、被変調波信号の周波
数スペクトラム成分が変化することになり、この漏洩す
る信号レベルを打ち消すようにもする。

【００３９】また、このクロストーク成分は負の周波数
の側帯波から正の周波数の側帯波に対しても同様に存在
する。従って、これらのクロストークを予め補正するデ
ータマッピング特性は、中心キャリアに対して同一周波
数の差を有し、その周波数差の極性がお互いに異なる相
対応するサブキャリアに対しても、データマッピングの
特性補償を行う必要がある。

【００４０】この、正負対になる周波数の変調信号を生
成するためのデータマッピングにおける信号点配置を行
う方法として、例えば信号点配置を複素平面の座標で表
現するとき、実数部信号と、虚数部信号が相等しく
（１、１）として割当てを行うべき信号に対して、（１
＋ｘ、１＋ｙ）のように実数部信号をｘ、虚数部信号を
ｙ異ならしめた座標を与えるようにして行う。

【００４１】このようにして、相対応する正、及び負の
周波数を有するサブキャリアに対するそれぞれの実数部
と虚数部の信号を次のように表現する。 （正の周波数の実数、正の周波数の虚数、負の周波数の
実数、負の周波数の虚数）＝（ｄ１＋ｘ、ｄ２＋ｙ、ｄ
３＋ｘ’、ｄ４＋ｙ’）

【００４２】ここで、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は正規の
信号点配置を与えるための値であり、例えばＱＰＳＫ
（quadrature phase shift keying）によるデジタル変
調方式であるときはこれらのｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は
＋１か−１のいずれかの値を取る。そして、これらの
ｘ、ｘ’、ｙ、ｙ’で示される補償信号の値について、
詳述する。

【００４３】また、前述の図４に示したように、直交変
調器の出力信号は、サンプル期間の開始位置に対する
Ｉ信号とＱ信号が出現する位置は、デジタル直交変調器
の動作を制御するハードウエアの構成により、ないしは
デジタル変調器の動作を制御する制御プログラムソフト
の構成により一義的に定まり、一般的にはその順序が一
定になるようにされている。

【００４４】例えば、その出現順序をランダムにする方
法はあるが、その場合は前述のような特性の違いが変調
信号に対する雑音となって得られてしまうため更に好ま
しくない。また、Ｉ信号とＱ信号の出現順序を反対にす
る方法はあるが、その場合は逆極性の誤差信号が生じる
こととなり、いずれの場合でも変調信号の補償が必要と
なる。

【００４５】以上のように、お互いに同じ時刻のデータ
であるＩ信号とＱ信号とが異なる時刻のデータとしてデ
ジタル直交変調器で処理されるため、Ｒ信号とＩ信号の
直交性が変調周波数の1サンプル時間分だけ異なること
になり、その時間差の補償が必要となる。

【００４６】このときの時間差の補償は、サンプル期間
が小さく、デジタル変調回路はその期間内におけるＩ、
Ｑ信号の切り換え繰り返し回数を多く取れないときはサ
ンプル期間に対するＩ、Ｑ信号の出現時間差の割合が大
きくなり、変調誤差の補償信号レベルも大きくなる

【００４７】図５に、その具体的な動作例を示す。同図
において、サンプル期間は１９．５ｎｓｅｃ、すなわち
サンプル周波数は５１．２ＭＨｚであり、ＩＦＦＴ演算
回路は１９．５ｎｓｅｃごとに演算結果である実数部信
号と、虚数部信号である信号を出力する。

【００４８】このＩＦＦＴ演算回路のサンプル期間毎に
得られる、Ｉ_n、Ｉ_n+1、Ｉ_n+2、Ｉ_{n +3}、・・・・、及び
Ｑ_n、Ｑ_n+1、Ｑ_n+2、Ｑ_n+3、・・・・を変調信号のサン
プリングデータとみなし、すなわち、そのサンプリング
データは直流から最高１６ＭＨｚまでの信号成分を含む
ベースバンド信号であるとし、この信号成分を中間周波
発振器の発振周波数である２５．６ＭＨｚを中心とする
周波数帯の信号に変換する。

【００４９】このときの周波数変換された信号の帯域
は、２５．６±１６ＭＨｚであり、変換されたデータ列
のサンプリング周波数は１０２．４ＭＨｚであり、この
ときに生じる直交性の誤差は、約９．８ｎｓ（１／１０
２．４ＭＨｚ）である。

【００５０】従ってこの直交性の誤差は、中心周波数２
５．６ＭＨｚよりも１２．８ＭＨｚ高い３８．４ＭＨｚ
の周波数のサブキャリアに対しては、π／４ラジアンの
位相遅れとなっており、反対に中心周波数より１２．８
ＭＨｚ低い周波数のサブキャリアに対しては、π／４ラ
ジアンの位相進みとなり、デジタル直交変調回路にはこ
のようにして生じた位相差を補正するための補償機能の
搭載が必要となる。

【００５１】ここで、その必要な補償量について述べ
る。まず、その補償量を実数軸、虚数軸よりなる２次元
平面で表現する。図６は、αの位相角を有し、角速度＋
ω_nで回転しており振幅がＡであるサブキャリアの状態
を、虚数、実数軸による２次元平面で示したものであ
る。すなわち、そのサブキャリア信号は、式（１）のよ
うに示される。 A×cos(＋ω_nt ＋α) ＋ j×A×sin(＋ω_nt ＋α) （１）

【００５２】ここで、そのサブキャリアがＱＰＳＫ（qu
adrature phase shift keying）されている場合では、
Ａは１．４１（２の平方根）で、αはπ/4、3π/4、5π
/4、7π/4のいずれかの値をとる。

【００５３】同様にして、角速度が−ω_nで回転してお
り振幅がＢで、βの位相角を有しているサブキャリア信
号は式（２）ように表される。 B×cos(−ω_nt ＋β) ＋ j×B×sin(−ω_nt ＋β) （２）

【００５４】ここで、実数部信号に対して虚数部信号の
振幅と位相に誤差がある場合のサブキャリアについて述
べる。すなわち、虚数部信号の振幅変化がλ倍であり、
位相角のずれがγラジアンである場合である。このとき
の角速度が＋ω_nであるサブキャリアを式（３）で、角
速度が−ω_nであるサブキャリアを式（４）で示す。

【００５５】 A×cos(＋ω_nt ＋α) ＋ j×λ×A× sin(＋ω_nt ＋α−γ) （３） B×cos(−ω_nt ＋β) ＋ j×λ×B× sin(−ω_nt ＋β＋γ) （４） ここで、γは前述のサンプリング期間（約９．８ｎｓ）
に基づいて生じる演算誤差であり、この誤差を補償する
必要がある。

【００５６】次に、これらのサブキャリア信号を指数関
数で表し、更に述べる。まず、式（１）を指数関数で表
すと式（５）のようになる。 （ａ＋ｊｂ）×ｅ^jω^nt （５） ここで ａ＝Ａ×cos α、ｂ＝Ａ×sin α である。

【００５７】つぎに、式（３）の三角関数を展開し、指
数関数で表すと図７に示す、式（６）のようになる。同
様に式（４）を展開し同図に示す式（７）が得られる。
これらの式はそれぞれ項６１、６２、６３、６４、及び
項７１、７２、７３、７４の４項づつで構成されてい
る。

【００５８】式（６）において、項６１と６３は角速度
ωｔで回転するベクトルであり、そのベクトルを図８に
示す。同図において、ベクトル６１は、振幅（ベクトル
長）はＡ／２であり、実数軸からの角度がαとして示さ
れており、同様にしてベクトル６３は振幅がλ×Ａ／２
で、実数軸からの角度はα−γとなっている。

【００５９】図９に示す太線６２と６４は角速度−ωｔ
で回転するベクトルであり、その実数軸からの角度はベ
クトル６２は−αであり、ベクトル６４は−（α−γ）
の角度の負のベクトルであり、第２象現のベクトルとさ
れている。

【００６０】また、前述の図１０のベクトル７２と図１
１のベクトル７１で実数部信号を表し、また前述の図１
１のベクトル７３と図１０のベクトル７４で虚数部信号
を表している。同様に、式（７）において、項７１と７
３は角速度−ωｔで回転するベクトルであり、そのベク
トルを図１１に示す。

【００６１】また、式（７）における項７２と７４は角
速度ωｔで回転するベクトルであり、そのベクトルを図
１０に示す。そして、前述の図８のベクトル６１と図９
のベクトル６２で前述の式１の実数部信号を表し、また
前述の図８のベクトル６３と図９のベクトル６４で虚数
部信号を表している。

【００６２】このようにして、デジタル直交変調器の実
数部信号と虚数部信号の間で演算時間が同一でないこと
により生じる変調信号の誤差を、式６における項６３、
６４で、λが１以外の数、γが０以外の数をとるとして
述べた。デジタル直交変調器の動作タイミングに基づく
変調信号の誤差を補償することは、デジタル直交変調器
で生じるこのような誤差を打ち消す手段を設けることで
あり、つぎにその方法について述べる。

【００６３】具体的には、項６３に対して、振幅が１／
λ倍で位相がγ進んでいる信号を与えれば、デジタル直
交変調器により振幅がλ倍され、位相がγ遅れるため、
項６３に対してλとγが消去された信号が得られる。そ
のような、λとγを補償するための信号を与えるのが、
前述の図７に示す式（６）に対する式（８）であり、式
(７)に対しては式（９）である。

【００６４】それは、前述の式(３)、（４）による特性
に対して、振幅λと位相角γの打ち消された特性の信号
であり、前述の式（１）、（２）によりデジタル直交変
調が与えられたような変調信号が得られることを意味
し、デジタル直交変調器で実数部と虚数部が異なる時間
で信号処理されることにより生じる誤差信号成分が等価
的に打ち消されることになるからである。

【００６５】図１２に、デジタル直交変調器より補償さ
れた角周波数ωｔの信号出力を得るためのマッピング点
を示す。同図において、８１、８３、９２、９４のベク
トルを合成して設定すべきベクトル１０１を求めている
が、ベクトル８１と８３は、式（８）におけるｅ^jω^tを
含む項であり、ベクトル９２と９４は式（９）において
ｅ^jω^tを含む項であるように、ベクトル１０１は角速度
＋ωｔで回転するベクトルを合成したものである。

【００６６】すなわち、ベクトル１０１は、ベクトル８
１とベクトル９２を合成したベクトルと、ベクトル８３
とベクトル９４を合成したベクトルとの両者を合成して
ベクトル１０１を求めており、この求められたベクトル
１０１が角速度ωｔで回転するサブキャリアに対して与
えるべき信号点の補正位置である。

【００６７】図１３に、デジタル直交変調器より補償さ
れた角周波数−ωｔの信号出力を得るためのマッピング
点を示す。同図において、設定すべき信号点１０２は式
（８）、（９）におけるｅ^-jω^tを含む項に対応するベ
クトル８２、８４、９１、９３を合成して求めたもので
あり、角周波数−ωｔで回転するサブキャリアに対して
変調を行うための補正された信号点を与えるものであ
る。

【００６８】このようにして、角周波数がω_nであるサ
ブキャリア A×cos(＋ω_nt ＋α) ＋ j×A× sin(＋ω_nt ＋α) 及び角周波数が−ω_nであるサブキャリア Ｂ×cos(−ω_nt ＋β) ＋ j×Ｂ× sin(−ω_nt ＋β) を得るために、角周波数がω_nであるサブキャリアを A×cos(＋ω_nt ＋α) ＋ j×(1/λ)×A× sin(＋ω_nt
＋α＋γ) また、角周波数が−ω_nであるサブキャリアを Ｂ×cos(−ω_nt ＋β) ＋ j×(1/λ)×Ｂ× sin(−ω_nt
＋β−γ) のようにＱ信号の振幅と位相を補正された値とすればよ
いことになる。

【００６９】次に、前述の式（８）、式（９）におい
て、各周波数＋ω_nに関わるサブキャリア信号成分につ
いて選び出し、選び出したそれぞれの信号成分の合成信
号を求めると次のようになる。 (A/2)× e^jα＋(B/2)× e^-jβ＋(1/λ)× (A/2)× e^j(α⁺γ⁾ −(1/λ)× (B/2)× e^-j(β^-γ⁾ ＝(A/2)×(cosα＋jsinα)＋(B/2)×(cosβ−jsinβ) ＋(1/λ)× (A/2)×(cos(α＋γ)＋jsin(α＋γ)) −(1/λ)× (B/2)×(cos(β−γ)−jsin(β−γ) ) ＝(A/2)×cosα＋(B/2)×cosβ＋(1/λ)×(A/2)×cos(α＋γ) −(1/λ)×(B/2)×cos(β−γ) ・・・・（１０） ＋j×((A/2)×sinα−(B/2)×sinβ＋(1/λ)× (A/2)×sin(α＋γ) ＋(1/λ)×(B/2)×sin(β−γ) ) ・・・・（１１）

【００７０】同様にして式（８）、式（９）における、
各周波数−ω_nに関わるサブキャリア信号成分について
選び出し、選び出したそれぞれの信号成分の合成信号を
求めると次のようになる。 (B/2)× e^jβ＋(A/2)× e^-jα＋(1/λ)× (B/2)× e^j(β^-γ⁾ −(1/λ)× (A/2)× e^-j(α⁺γ⁾ ＝(B/2)×(cosβ＋jsinβ)＋(A/2)×(cosα−jsinα) ＋(1/λ)× (B/2)×(cos(β−γ)＋jsin(β−γ)) −(1/λ)× (A/2)×(cos(α＋γ)−jsin(α＋γ) ) ＝ (B/2)×cosβ＋(A/2)×cosα＋(1/λ)×(B/2)×cos(β−γ) −(1/λ)×(A/2)×cos(α＋γ) ・・・・（１２） ＋j×((B/2)×sinβ−(A/2)×sinα＋(1/λ)×(B/2)×sin(β−γ) ＋(1/λ)×(A/2)×sin(α＋γ) ) ・・・・（１３） となる。

【００７１】ここで、式（１０）が、＋ω_nサブキャリ
ア成分の実数部に割当てる数値であり、式（１１）が、
＋ω_nサブキャリア成分の虚数部に割当てる数値であ
り、式（１２）が、−ω_nサブキャリア成分の実数部に
割当てる数値であり、式（１３）が、−ω_nサブキャリ
ア成分の虚数部に割当てる数値である。

【００７２】このようにして、角周波数が＋ω_nと−ω_n
であるサブキャリアの実数部成分と虚数部成分の信号レ
ベルが求められた。しかるに、前述の図３に示したデジ
タル直交変調器の誤差成分は、虚数部信号の演算時間に
関するものであるので、振幅に関する誤差は生じていな
いこととなる。そこで、λ＝１とし、γが０以外の所定
の値を持つこととなる。

【００７３】そして、この例で示すデジタル直交変調器
がＱＰＳＫであるときはＡとＢは等しい値を取るのでＡ
＝Ｂとすると、式（１０）〜（１３）はそれぞれ式（１
４）〜（１７）のようになる。

【００７４】 (A/2)×(cosα＋cosβ＋cos(α＋γ)−cos(β−γ)) ・・・・・・（１４） ＋j×(A/2)×(sinα−sinβ＋sin(α＋γ)＋sin(β−γ) ) ・・・・（１５） (A/2)×(cosβ＋cosα＋cos(β−γ)−cos(α＋γ)) ・・・・・・（１６） ＋j×(A/2)×(sinβ−sinα＋sin(β−γ)＋sin(α＋γ) ) ・・・・（１７）

【００７５】さらに、ＱＰＳＫ変調方式のときに与えら
れる変調角度はπ/4、3π/4、5π/4、7π/4の４つのう
ちのいずれかであり、角度α、βはこの４×４の組合わ
せで選ばれることとなる。

【００７６】図１４に示す表は、このような正および負
のサブキャリアの周波数が、それぞれがＱＰＳＫ方式で
変調されるときに、それぞれのキャリアが４つの信号点
を指定され、１６種類の場合分けができるが、その１６
種類のそれぞれの場合について示したものである。

【００７７】すなわち、同表において、それぞれの枠内
の４つの数式は、上から式（１４）、（１５）、（１
６）、（１７）に対応する値を示しており、またγはそ
れぞれのサブキャリアの周波数により異なった値がとら
れる。

【００７８】なお、本実施例では説明を理解しやすくす
るため、ＱＰＳＫ変調に応用した例で述べたが、変調方
式はこれに限らず、ＢＰＳＫ変調や、多値ＱＡＭ変調等
にも応用できることは言うまでもない。

【００７９】またこのような動作タイミングの差による
特性差の補償は、マルチキャリアを対象とした技術に限
定されるものでなく、中心キャリアに対して正である周
波数と、負である周波数を設定して、それぞれのサブキ
ャリア周波数について信号点配置を定めて情報を伝送す
る変調方式に対しても応用ができる。

【００８０】また、本実施例は、振幅誤差がないときの
例として、λ＝１と限定して前述の図１４に表を示した
が、振幅誤差がある場合でも同様にしてその補正を行う
ための設定すべき信号点を求め、位相の補償と同時に振
幅差の補償も行えるものである。

【００８１】以上のように本実施例の装置によれば、例
えばＩＦＦＴなどでデジタル直交変調して得られる実数
部、及び虚数部のベースバンド信号をデジタル信号のま
ま中間周波数帯のデジタル直交周波数分割多重変調され
た信号に変換するときに、そのデジタル直交変調器がＩ
ＦＦＴ演算器からの実数部の信号と虚数部の信号を交互
に演算してデジタル直交変調信号を生成する場合におい
ても、その実数部信号と虚数部信号の演算タイミングの
差により生じる誤差信号を、予めＩＦＦＴで実数部、及
び虚数部の信号を生成するときにその演算誤差を打ち消
すための信号点配置を与えてＩＦＦＴ演算を行うため、
誤差信号を含まない、デジタル直交変調信号生成処理に
よる安定した精度の高いデジタル直交分割多重信号を得
ることができる。

【００８２】さらに、前記デジタル変調及びデジタル直
交変調により生成される同相信号と直交信号の位相差、
振幅差、或いは前記デジタル変調及びデジタル直交変調
による直交性差により生じる位置誤差についても補償す
ることができる。

【００８３】さらにまた、変調した信号の送信時に使用
する中心キャリアに対して、正方向と負方向に同じ周波
数間隔はなれて設定される２つのサブキャリア間の干渉
により生じる位置誤差に関しても、前述の図１４に示し
た表により、相対するサブキャリアに与えられる変調信
号に応じて設定されるマッピングテーブル値を用いてデ
ジタル変調を行うことにより、両キャリアが干渉して生
じる位置誤差を補償したデジタル直交変調信号を生成す
ることができる。

【００８４】なお、上記実施例におけるデジタル直交変
調器はＩ信号に続いてＱ信号のデータを用いてデジタル
変調を行う構成のもので説明したが、デジタル直交変調
器の信号処理シーケンスはＱ信号の演算処理を最初に行
い、次にＩ信号のデータを用いる演算処理する構成にし
ても同様の効果を奏する。

【００８５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、例えばＩ
ＦＦＴなどでデジタル直交変調して得られる実数部、及
び虚数部のベースバンド信号をデジタル信号のまま中間
周波数帯のデジタル直交周波数分割多重変調された信号
に変換するときに、そのデジタル直交変調器がＩＦＦＴ
演算器からの実数部の信号と虚数部の信号を交互に演算
してデジタル直交変調信号を生成する場合においても、
その実数部信号と虚数部信号の演算タイミングの差によ
り生じる誤差信号を、予めＩＦＦＴで実数部、及び虚数
部の信号を生成するときにその演算誤差を打ち消すため
の信号点配置を与えてＩＦＦＴ演算を行うことにより、
誤差信号を含まない、デジタル直交変調信号生成処理に
よる安定した精度の高いデジタル直交変調信号を得る方
法を提供できる効果がある。

【００８６】また、請求項２記載の発明によれば、特
に、デジタル直交変調により生成される同相信号と直交
信号の位相差、振幅差、或いは前記デジタル直交変調に
よる直交性差により生じる位置誤差により生じる信号点
配置の位置誤差を補償しているので、請求項１の効果に
加え、実際のデジタル直交変調器の有する回路の動作誤
差に伴って生じる信号点位置の誤差を補償して動作する
安定した精度の高いデジタル直交変調信号を得る方法を
提供できる効果がある。

【００８７】そして、請求項３記載の発明によれば、特
にデジタル直交変調器が固有に有する回路動作の誤差を
補償しているので、請求項１の効果に加え、デジタル直
交変調器が有する演算処理動作に伴って生じる信号点位
置の誤差を補償して動作する安定した精度の高いデジタ
ル直交変調信号を得る方法を提供できる効果がある。

【００８８】そしてまた、請求項４記載の発明によれ
ば、特に中心搬送波周波数に対して同じ周波数だけ正の
方向、及び負の方向に配置される２つのサブキャリアに
対しても位置誤差補償を行うので、請求項１の効果に加
え、正及び負に同一周波数で配置される２つのサブキャ
リアが干渉して生じる信号点位置の誤差を補償して動作
する安定した精度の高いデジタル直交変調信号を得る方
法を提供できる効果がある。

【００８９】また、請求項５記載の発明によれば、特に
例えばＩＦＦＴなどでデジタル直交変調して得られる実
数部、及び虚数部のベースバンド信号をデジタル信号の
まま中間周波数帯のデジタル直交周波数分割多重変調さ
れた信号に変換するときに、そのデジタル直交変調器が
ＩＦＦＴ演算器からの実数部の信号と虚数部の信号を交
互に演算してデジタル直交変調信号を生成する場合にお
いても、その実数部信号と虚数部信号の演算タイミング
の差により生じる誤差信号を、予めＩＦＦＴで実数部、
及び虚数部の信号を生成するときにその演算誤差を打ち
消すための信号点配置を与えてＩＦＦＴ演算を行うの
で、誤差信号を含まない、デジタル直交変調信号生成処
理による安定した精度の高いデジタル直交変調信号を生
成する伝送信号生成装置を構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重変調
装置の概略ブロック図である。

【図２】アナログ直交変調器の構成を示す図である。

【図３】デジタル回路で構成される直交変調器の構成を
示す図である。

【図４】デジタル直交変調器の動作タイミングをチャー
トで示す図である。

【図５】サンプル期間の短いデジタル直交変調器の動作
タイミングをチャートで示す図である。

【図６】αの位相角を有し、角速度＋ω_nで回転する振
幅がＡであるサブキャリアの状態を、虚数、実数軸によ
る２次元平面で示したものである。

【図７】信号ベクトルを示す式（６）〜（９）を示した
ものである。

【図８】式（６）の項６１と６３のベクトルを虚数、実
数軸による２次元平面で示したものである。

【図９】式（６）の項６２と６４のベクトルを虚数、実
数軸による２次元平面で示したものである。

【図１０】式（７）の項７２と７４のベクトルを虚数、
実数軸による２次元平面で示したものである。

【図１１】式（７）の項７１と７３のベクトルを虚数、
実数軸による２次元平面で示したものである。

【図１２】デジタル直交変調器より補償された角周波数
ωｔの信号出力を得るためのマッピング点を示す図であ
る。

【図１３】デジタル直交変調器より補償された角周波数
−ωｔの信号出力を得るためのマッピング点を示す図で
ある。

【図１４】正および負の同一周波数のサブキャリアのそ
れぞれがＱＰＳＫ方式で変調され、それぞれのキャリア
が４信号点を指定されるときの補償されたマッピング点
を得るための表である。

【符号の説明】

１１ データマッピング回路 １２ マッピングテーブル １３ ＩＦＦＴ演算回路 １５ デジタル直交変調回路 １６ 中間周波発振器 １７ ＤＡ変換器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実数部信号と虚数部信号とを軸とする２次
   元平面を複数の領域に分割し、それらの分割された領域
   毎にその領域を指定するための中心的な位置を信号点と
   して定めるとともに、伝送すべきデジタル情報信号をそ
   の内容に応じて、複数の前記信号点のうちの特定の信号
   点に順次割り付け、その順次割り付けられた各信号点に
   おける実数部信号と虚数部信号とよりなる信号点情報を
   デジタル変調及びデジタル直交変調を行うことにより高
   周波信号に変換した伝送信号を生成する伝送信号の生成
   方法において、 前記信号点の位置に割り付けられた信号点情報に対して
   デジタル変調及びデジタル直交変調を行って得られた変
   調信号点を、前記信号点の位置に対して点対象となる位
   置に補償信号点として定める第１のステップと、 前記伝送すべきデジタル情報信号を前記第１のステップ
   で定められた前記補償信号点に割り付ける第２のステッ
   プと、 その第２のステップで割り付けた前記補償信号点におけ
   る信号点情報をデジタル変調及びデジタル直交変調して
   高周波信号を生成する第３のステップとを少なくとも有
   することを特徴とする伝送信号の生成方法。
2. 【請求項２】前記第１のステップにおける前記補償信号
   点の位置は、前記デジタル変調及びデジタル直交変調に
   より生成される同相信号と直交信号の位相差、振幅差、
   或いは前記デジタル直交変調器の直交性差により生じる
   誤差を補償した信号点の位置であることを特徴とする請
   求項１に記載の伝送信号の生成方法。
3. 【請求項３】前記第１のステップにおける前記補償信号
   点の位置は、前記デジタル直交変調により信号処理され
   る同相信号と直交信号のタイミングの差により生じる誤
   差を補償した信号点の位置であることを特徴とする請求
   項１に記載の伝送信号の生成方法。
4. 【請求項４】実数部信号と虚数部信号とを軸とする２次
   元平面を複数の領域に分割し、それらの分割された領域
   毎にその領域を指定するための中心的な位置を信号点と
   して定めるとともに、伝送すべき第１系統のデジタル情
   報信号をその内容に応じて、複数の前記信号点のうちの
   特定の信号点に順次割り付け、その順次割り付けた各信
   号点における実数部信号と虚数部信号とよりなる第１の
   信号点情報を、第１のキャリア周波数により第１の変調
   信号として生成し、かつ伝送すべき第２系統のデジタル
   情報信号をその内容に応じて、複数の前記信号点のうち
   の特定の信号点に順次割り付け、その順次割り付けた各
   信号点における実数部信号と虚数部信号とよりなる第２
   の信号点情報を、前記第１のキャリア周波数と周波数が
   同一で極性の異なる第２のキャリア周波数により第２の
   変調信号として生成するデジタル変調手段を用い、 前記デジタル変調手段により生成された前記第１及び第
   ２の変調信号をデジタル直交変調して、高周波信号に変
   換した伝送信号を生成する伝送信号の生成方法におい
   て、 前記伝送すべき第１及び第２系統のデジタル情報信号に
   係る前記各信号点の位置に割り付けられた信号点情報に
   対してデジタル変調及びデジタル直交変調を行って得ら
   れた第１及び第２の変調信号点を、前記各信号点の位置
   に対して点対象となる位置に第１及び第２の補償信号点
   として定める第１のステップと、 前記伝送すべき第１及び第２系統のデジタル情報信号を
   前記第１のステップで定められた前記第１及び第２の補
   償信号点に割り付ける第２のステップと、 その第２のステップで割り付けた前記第１及び第２の補
   償信号点における各信号点情報をデジタル変調及びデジ
   タル直交変調して前記高周波信号を生成する第３のステ
   ップとを少なくとも有することを特徴とする伝送信号の
   生成方法。
5. 【請求項５】実数部信号と虚数部信号とを軸とする２次
   元平面を複数の領域に分割し、それらの分割された領域
   毎にその領域を指定するための中心的な位置を信号点と
   して定めるとともに、伝送すべきデジタル情報信号をそ
   の内容に応じて、複数の前記信号点のうちの特定の信号
   点に順次割り付け、その順次割り付けられた各信号点に
   おける実数部信号と虚数部信号とよりなる信号点情報を
   デジタル変調及びデジタル直交変調を行うことにより高
   周波信号に変換した伝送信号を生成する伝送信号の生成
   装置において、 前記信号点の位置に割り付けられた信号点情報に対して
   デジタル変調及びデジタル直交変調を行って得られた変
   調信号点を、前記信号点の位置に対して点対象となる位
   置に補償信号点として定める補償信号点設定手段と、 前記伝送すべきデジタル情報信号を前記補償信号点設定
   手段で設定された前記補償信号点に割り付けるマッピン
   グ手段と、 そのマッピング手段で割り付けられた前記補償信号点に
   おける信号点情報をデジタル変調及びデジタル直交変調
   して高周波信号を生成する高周波信号生成手段とを有す
   ることを特徴とする伝送信号の生成装置。