JP2002543671A - ディジタルgmskフィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
システム、いわゆるGMSK変調システムに関する。とりわけ、本発明は、この
ようなGMSK変調システムに対する改善されたGMSKフィルタに関する。
調が使用される。前置接続されたガウスフィルタを有するこの変調システム、い
わゆるGMSK変調システム(ガウシアン最小シフトキーイング変調システム)
では、キャリア信号がガウスフィルタリングされたディジタルデータ信号によっ
て変調される。この場合、この変調のためには周波数変調(FM変調)又は直交
変調が使用され得る。直交変調は非常に精確に互いに適合する線形のIパス及び
Qパス及び付加的な移動シフタ及びミキシングモジュールを必要とするので、実
現するには比較的コスト高である。従って、コストの理由からしばしばより簡単
に実装できるFM変調が使用される。
tor)が使用される。この変調に使用されるディジタルデータ信号はこのために
まず最初にガウスフィルタによってフィルタリングされる。このガウスフィルタ
は本来のデータ信号であるディジタル方形信号の若干の平滑化に使用される。こ
のガウスフィルタはいわばローパスフィルタであり、あまりにも急激な位相ジャ
ンプが生じないようにするのである。これによってより狭帯域の変調されたキャ
リア信号が実現される。ガウスフィルタの出力側において得られる信号は、次い
で電圧制御発振器(VCO)を制御する。
ンス社のワイヤレスDECT電話において実現されるように、例えば、個別構成
素子を有するアナログフィルタ素子として構成される。もしくは、例えばフィリ
ップス及びNSC社のワイヤレス電話において実現されているようにディジタル
フィルタとして構成される。
Xビットディジタルアナログ変換器(D/A変換器)によるディジタルアナログ
変換が行われる。このディジタルアナログ変換の際に、あらゆるディジタルアナ
ログ変換の場合のように、D/A変換器のステップ関数によって否応なく量子化
誤差が存在する。この量子化誤差は、D/A変換器の分解能を、すなわちこのD/
A変換器のビット幅を増大することによってこのD/A変換器において発生する
ステップを小さくすることによって低減される。
電流源を有する。個別電流源はこの場合電流を送出し、この電流は基準電流Ir
efのバイナリの倍数である。すなわち、これらの電流は、値Iref,2*I
ref,4*Iref...2^N*Irefを有する。単純な加算によって各
ディジタル値が生じる。このD/A変換器おける問題は、最上位ビット(MSB
)への切り換えの際に、最大基準電流を除く全基準電流の総和から最大基準電流
への切り換えが行われることによって発生する。これらの基準電流が正確に整合
されてない場合には、そして実際にはほぼ常にそうなのであるが、変換器特性曲
線にジャンプが存在する。これによって高周波側波帯信号が発生され、これらの
高周波側波帯信号は上述の側波帯抑制を損なう。
の電圧はアクティブにバッファを介して又はパッシブに抵抗を介して加算される
。しかし、パッシブなやり方の場合には、出力側抵抗は一定ではなく比較的高オ
ーム抵抗である。さらに、抵抗は集積にはとくに良好には適していない。なぜな
ら、これらの抵抗はその実装のために大きな面積を必要とするからである。従っ
て、通常、電圧はバッファを介して加算される。このバッファは(ここでは10
MHzのオーダの)十分に大きい帯域幅を有する。しかし、このようなバッファ
はその実装には比較的大きな面積を必要とし多くの電流を消費する。
タルフィルタはしばしばリードオンリーメモリ(ROM)に格納されたテーブル
として実現される。
小の面積で実現されねばならない。しかし、同時にフィルタはできるだけ高精度
を持たなくてはならない。
GMSKフィルタを提供することである。
フィルタはD/A変換器に対して電流出力側を有するパラレルなD/A変換器を使
用する。この場合、アナログ出力信号は、個別電流源からの個別電流の加法的合
成から生じる全電流から成る。
流源である。この名称「ディフェレンシャル電流源」は、この場合、この電流源
がそれぞれ変換器特性曲線のステップから次のステップへと進むために必要な電
流を供給することを指し示している。この場合、このフィルタの実現に必要なチ
ップ面積は最大和電流によってのみ決定され、電流源の個数によっては決定され
ない。
御に必要な制御電圧に変換され、この結果、従来技術のD/A変換器とは対照的
に出力側バッファは必要ない。
に重み付けされている。これによってディジタルフィルタリングを省略すること
ができる。
その動作パラメータの大きなバラツキを有する。それゆえ、VCOの所定の周波
数変化範囲を達成するために、製造の際に制御電圧を調整しなければならない。
この変調変化範囲調整は本発明のGMSKフィルタではディフェレンシャル電流
源の基準電流の整合によって行われる。
み決定される小さいチップ面積に実装されるフィルタを実現する。このフィルタ
は出力側バッファを必要としない。ディフェレンシャル電流源の電流のガウス曲
線状の重み付けによってディジタルフィルタリングを省くことが実現される。さ
らに、これによって、正確なガウス曲線状の変換器特性曲線が実現される。
行われる。
設計仕様を示し、 図3は本発明のGMSKフィルタが適用されるGMSK変調器の出力信号を示
し、 図4はテーブルに本発明のGMSKフィルタのどの電流源が値0011を有す
る変調シーケンスにおいて順次接続されるかを示し、 図5はテーブルにおいて本発明のGMSKフィルタのどの電流源が値0010
1を有する変調シーケンスにおいて順次接続されるかを示し、 図6はテーブルにおいて電流源を制御するためのシフトレジスタのシフト方向
の調整を示し、 図7はテーブル形式において電流源を制御するためのシフトレジスタの長いル
ープ又は短いループの実行に対する判定を示す。
ィルタはその上側部分に14個の個別電流源I1〜I14を有する。これらの電
流源の異なる個別電流値は基準電流Irefによって発生される。これらの電流
源は全部で14個のスイッチb1〜b14を介して個々に共通線路に接続される
。参照符号VDDTXDAはこの場合電流源に対する給電電圧を示す。
ジュールが示されている。この制御ロジックモジュールは基本的に個々のセルに
よって示されたシフトレジスタから成る。電流源のスイッチングのためのロジッ
クは18ビットサーモメータ・コードによって作動する。この場合、「論理1」
は左から及び「論理0」は右からシフトレジスタにシフトされる。これは、図面
ではこのシフトレジスタの左側の「1」及びこのシフトレジスタの右側の「0」
によって示されている。シフト方向は「停止」、「左へ」及び「右へ」の間で切
り換え可能である。シフトクロックは、ここに図示された実施例では10.36
8MHzであり、このロジックモジュールの左側に図示されているように外部か
らこの制御ロジックモジュールに供給される。このシフトレジスタの精確な機能
は後で図4及び5に基づいて詳しく説明する。このモジュールの左側に示されて
いるように、この制御ロジックモジュールには、とりわけ送信すべきビットシー
ケンスを示す信号TXDAQ、送信すべきビットシーケンスが到着するクロック
であるクロック1.152MHz、上記のシフトクロック10.368MHzが供
給される。さらに、この制御ロジックモジュールはRESETQ入力側を有する
。このRESETQ入力側によってこの制御ロジックモジュールは所定の初期状
態にリセットされる。この制御ロジックモジュールにはシフトレジスタの下にさ
らにメモリが示されている。なぜなら、信号TXDAは時点nにも時点n+1に
も必要とされるからである。
電流の設計仕様を示している。左の列には14個のここで使用される電流源I1
〜I14が記載されている。真ん中の列には各々の個別電流源の電流値が見える
。個別電流源の電流値は、電流源の変化する相互接続によるこれらの電流値によ
ってできるだけエラーなくガウシアン変換器特性曲線が得られるように選択され
る。右の列には個別電流源の部分電流を次々と加算することから得られる全電流
が図示されている。ここに示された電流は相対的な値であり、つまりは全電流値
1.0に正規化された値である。
示す。上部の縁にはこの変調に使用されるバイナリ値のシーケンスの例が示され
ている。この場合にはシーケンス001010011である。下の水平軸は時間
軸であり、左の垂直軸は相対的な全電流値を示す。
る変調シーケンスにおいて順次接続されるかを示す。バイナリ変調値の0011
シーケンスにおいて、シフトレジスタのいわゆる長いループがサーモメータ・コ
ードによって実行される。
する変調シーケンスにおいて順次接続されるかを示す。ここに図示された001
01シーケンスにおいて、シフトレジスタのいわゆる短いループがサーモメータ
・コードによって実行される。
サーモメータ・コード(thermometer-code)と呼ばれる。なぜなら、このコード
は水銀柱が上下するサーモメータのように見えるからである。つまり、「論理1
」に関して常に1ビットだけより多くなるか又は1ビットだけより少なくなるか
である。この場合、より下位の全てのビットはこの場合レベル「論理1」を有す
る。サーモメータ・コードを有するここで使用されるシフトレジスタは短いルー
プ及び長いループを有する。短いループは010又は101ビットシーケンスに
対して実行される。これに対して、長いループは0011又は1100ビットシ
ーケンスに対して実行される。短いループが実行されるか又は長いループが実行
されるかの判定は電流源I7のスイッチングにおいて実施される。長いループに
おいては、このシフトレジスタは常に完全に「論理1」によって充填されるか又
は完全に空であるか、すなわち完全に「論理0」によって充填されているかのい
ずれかである。短いループにおいては、シフト方向は位置5及び位置13で変化
され、1クロックのあいだシフトが抑制される。長いループにおいては、シフト
方向は変調クロック(この場合は1.152MHz)の各上昇エッジによって変
化される。シフト方向は変調すべき次のビットに依存する。
が示されている。
詳しく言えば変調ビットの値を示し、TXDA(n+1)は時点n+1における変
調ビットの値を示す。
発明のディジタルGMSKフィルタでは別個のディジタルフィルタは必要ない。
なぜなら、「フィルタリング」はすでに電流源の非線形重み付けによって実現さ
れるからである。サーモメータ・コードを有するシフトレジスタを介する電流源
の制御によって常にそれぞれ1つの電流源だけが接続乃至は遮断され、この結果
、常に出力電流の単調な上昇乃至は降下が実現される。個別電流源の個々の重み
付けによって、サンプリング値は実際的には量子化誤差なしで得られる。出力側
バッファは必要ない。なぜなら、電流は単純に負荷抵抗において加算され得るか
らである。
様を示す。
シーケンスにおいて順次接続されるかを示す。
する変調シーケンスにおいて順次接続されるかを示す。
を示す。
は短いループの実行に対する判定を示す。
小の面積で実現されねばならない。しかし、同時にフィルタはできるだけ高精度
を持たなくてはならない。 国際公開WO97/04525にはディジタルGMSKフィルタが記述されて
いる。このディジタルGMSKフィルタは多数の個別電流源の電流の総和によっ
て和電流を発生し、この和電流が抵抗によって相応の電圧値に変換される。所望
のフィルタ機能に従って重み付けされた電流源はこの場合シフトレジスタを介し
て制御される。 国際公開WO97/33414AにはGMSK変調用のパルス形成のための装
置が示されている。この装置により受信されるディジタルデータストリームはリ
ードオンリーメモリ、ロジック回路及びディジタル・アナログ変換器によってV
COに対するアナログ制御信号に変換される。 重み付けされたGMSKアナログ信号を発生するための更に別のディジタル・
アナログ変換器が欧州特許出願EP0743759A1に記述されている。
に重み付けされている。これによってディジタルフィルタリングを省略すること
ができる。 シフトレジスタの本発明の構成(両側から入力可能及びシフト方向の切り換え
可能)によって、個別電流源は有利に制御可能である。
Claims (8)
- 【請求項1】 GMSK伝送システム(ガウシアン最小シフトキーイング伝
送システム)におけるキャリア信号の周波数変調に使用するためのディジタルG
MSKフィルタにおいて、 該ディジタルGMSKフィルタは多数の個別電流源(ディフェレンシャル電流
源I1〜I14)を含み、該多数の個別電流源(ディフェレンシャル電流源I1
〜I14)は個々の電流値を有し、前記電流源は個々に変調すべきディジタル信
号に従って制御ロジックモジュールを介して制御され、全電流は出力側抵抗を介
して電圧値に変換され、該電圧値は電圧制御発振器(VCO)を制御し、これに
よって前記キャリア信号の周波数が変調されることを特徴とする、GMSK伝送
システム(ガウシアン最小シフトキーイング伝送システム)におけるキャリア信
号の周波数変調に使用するためのディジタルGMSKフィルタ。 - 【請求項2】 個別電流源(I1〜I14)の個々の電流値は非線形に重み
付けされることを特徴とする、請求項1記載のディジタルGMSKフィルタ。 - 【請求項3】 個別電流源(I1〜I14)の個々の電流値の重み付けは、
全電流としてそれぞれ電流源のそれぞれの接続乃至は遮断によってガウス曲線状
特性曲線が得られるように行われることを特徴とする、請求項2記載のディジタ
ルGMSKフィルタ。 - 【請求項4】 個別電流源(I1〜I14)の制御は、常にそれぞれ1つの
個別電流源だけが接続又は遮断されるように制御ロジックモジュールにおいてシ
フトレジスタを介してサーモメータ・コードを使用して行われることを特徴とす
る、請求項1〜3のうちの1項記載のディジタルGMSKフィルタ。 - 【請求項5】 シフトレジスタには一方の側から変調ビットの値「論理1」
がシフトインされ、反対側から変調ビットの値「論理0」がシフトインされるこ
とを特徴とする、請求項4記載のディジタルGMSKフィルタ。 - 【請求項6】 シフトレジスタのシフト方向は停止、左へ、右への間で切り
換え可能であることを特徴とする、請求項4又は5記載のディジタルGMSKフ
ィルタ。 - 【請求項7】 シフトレジスタはいわゆる長いループ及びいわゆる短いルー
プを有し、前記長いループにおいては前記シフトレジスタは常に完全に「論理1
」か又は完全に「論理0」で充填され、前記短いループにおいてはシフト方向が
前記シフトレジスタの所定の位置において変化され、シフトが1クロックのあい
だ抑制されることを特徴とする、請求項4〜6のうちの1項記載のディジタルG
MSKフィルタ。 - 【請求項8】 シフトレジスタの長いループにおいて、シフト方向は変調す
べき次のビットに依存して変化されることを特徴とする、請求項7記載のディジ
タルGMSKフィルタ。
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