JP2003169034A - 行列・逆行列を利用した変調・復調装置 - Google Patents

行列・逆行列を利用した変調・復調装置

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】多数のサブキャリヤーを使って変調された信号
を復調するのに、狭帯域のデジタルフィルターを構成し
て復調すると、段数が増加して分析に長い時間がかか
り、伝送速度は上がらず回路規模も大きくなる。 【解決手段】本発明では、変調回路動作を各サブキャリ
ヤーの三角関数値行列と、変調データ行列を乗算しDA変
換することと見なして、サンプリング毎の状態を一次連
立方程式で表すと、この復調には、AD変換データを変調
出力とし、変調データ系列を未知数として、連立方程式
を解いて復調データ系列を得られる。これにより、比較
的少ないサブキャリヤー数と少ないサンプリング数で復
調データ系列が得られ、伝送速度の高速化と回路規模の
縮小を基本として、DA・AD変換器の高速化をオーバーサ
ンプリング数の増加に当てて位相振巾補正し、伝送信頼
度向上させることで解決した。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
【0001】本発明は、信号反射の影響が少ない媒体を介し
て、多数のサブキャリヤーを直交振巾変調してデジタル
データを転送する変調復調方式にかかわれるものであ
る。
【従来の技術】
【0002】多数のサブキャリヤーに分割して、各サブキャ
リヤー周波数を直交振巾変調するデジタルデータ転送方
式は、デジタルケーブルテレビのQAM方式やメタル電話
回線のDSLなど多くの例えがあるが、その基本理論はサ
ブキャリヤーの各周波数に注目して、これを分析する方
法としてインパルス応答を係数にしたデジタルフィルタ
ーやFFTを採用しての変調復調する方式であり、連続波
に近いと見なせる程の比較的長い時間をかけての分析す
る方式によるものであった。
【発明が解決しようとする課題】
【0003】サブキャリヤーの各周波数1本1本に注目するた
め、分離精度を向上さすには、分析する波数を増加させ
て、多いデータ数で分析する必要上長い時間がかかり転
送速度の向上に課題があった。即ち周波数帯域を広げ
て、サブキャリヤー本数を増加させて対応せねばなら
ず、種々の制限あって困難であった。
【課題を解決するための手段】
【0004】本発明は、データ転送速度を向上さすため、サ
ブキャリヤー１本１本の周波数別々に注目するのではな
く、送信データが各サブキャリヤー周波数の直交振巾変
調加算値である点に注目して、一つのサブキャリヤーの
正弦波又は余弦波について解析する時は、変調データか
ら他の全てのサブキャリヤーデータを活用して徐却して
求めることを理念として、少ない波形数で直接に変調デ
ータ系列を求める方式を確立するものである。多数のサ
ブキャリヤー周波数を直交振巾変調加算することを、行
列を導入して表すと、行数、列数ともにサブキャリヤー
数の２倍の正方行列で、その要素が各列にサブキャリヤ
ー毎の正弦波又は余弦波を割り当て、行単位にはDA変換
の順番として、正弦波又は余弦波の値を配列して変調行
列を構成する。この変調行列に、変調データ系列で成る
一列の変調データ系列行列を乗算した結果が、一列の変
調データ行列として直交振巾変調加算値の各DA変換時の
データとなる。即ち、変調行列の一行一行はDA変換順番
に従って、各サブキャリヤーの正弦波又は余弦波の値で
構成されて居り、これに変調データ系列の一列の変調デ
ータ系列行列を乗じることは、変調データ系列に対応す
る正弦波又は余弦波の値を乗算して合計したものとな
り、各DA変換順番の出力データとなる。このように見る
と、直交振幅変調は多元一次式で表せることを示してい
る。この多元一次式を復調する側から見ると、DA変換デ
ータの代わりに復調側が実行するAD変換データが対応
し、変調データ系列を未知数とすると、多元連立方程式
と見なすことができる。従って、サブキャリヤー数の２
倍の変調データ系列に対して、サブキャリヤー数の２倍
の一次式があることになり、この連立方程式は解ける。
受信側で、AD変換のサンプリング周波数を変調側のDA変
換サンプリング周波数に合せて、このAD変換データ列か
ら、変調データ系列を求める方法として、変調に使った
変調行列の逆行列にAD変換データ列の一列AD変換データ
行列を乗じて求められる。この考え方を基にオーバーサ
ンプリングを導入すると、変調・復調共にオーバーサン
プリング数だけの行列と逆行列が作られるので、それぞ
れの行列・逆行列の行を、オーバーサンプリングの順番
に組入れ合成した行列で、同様な方法で変調・復調する
と、変調データ系列のオーバーサンプリング数倍の復調
データ数値で得られる。また、逆行列を合成せずに、各
逆行列に乗算するAD変換データをオーバーサンプリング
順番が合致するもので復調すると、同じ変調データ系列
復調値がオーバーサンプリング数だけ得られることにな
る。このことを数式を当てはめて説明する。
【数１】
【発明の実施の形態】
【実施例】
【表1】
【発明の効果】
【数2】
【図面の簡単な説明】
[図１]変調・復調システム全体ブロック図 [図２]変調側ブロック図 [図３]復調ブロック図 [図４]位相振巾補正ブロック図 [図５]時分割位相振巾補正ブロック図 [図６]同期用復調ブロック図 [図７]同期検知回路ブロック図
【符号の簡単な説明】
DFF：データフリップフロック回路 CLK：クロック ROM：リードオンリーメモリ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サブキャリヤー数ｎ個に対して、適当な正
    の整数αを定めて、２αｎのアドレスを持つ変調ＲＯＭ
    を２ｎ個と、変調データ系列保持回路を２ｎ個と、変調
    ＲＯＭデータと変調データ系列を乗算する乗算回路を２
    ｎ個と、乗算回路出力を全て加算する合計加算回路と、
    この値をDA変換するDA変換器で変調回路を構成する。ま
    た、DA変換と同じサンプリング周波数のAD変換器と、２
    αｎのアドレスを持つ復調ROM１と復調ROM２をそれぞれ
    ２ｎ個と４ｎ個と、AD変換データと復調ROM１データを
    乗算累積加算し、２αnデータ毎にリセットする乗算累
    積加算回路を２ｎ個と、AD変換データと復調ROM２デー
    タを乗算し、α別に累積加算し、２αnデータ毎にリセ
    ットする乗算α別累積加算回路を4ｎ個と、同一サブキ
    ャリヤーの正弦波と余弦波の累積加算値より、位相補正
    をする位相補正回路とで復調回路を構成する。変調ROM
    の２ｎ個には、サブキャリヤー別で正弦波と余弦波に分
    けて割当て、そのデータはサンプリング順番をアドレス
    として、それぞれのサブキャリヤーの三角関数値を保持
    さす。復調ROM１の２ｎ個には変調ROMからα行づつ飛ん
    で、抜き取ったα種類の２ｎ行２ｎ列の行列の逆行列を
    求めて、再び該当するαの位置に組入れ合成した２αｎ
    行２ｎ列の行列の各1列を割当てて復調ROM１とする。復
    調ROM２の4ｎ個には復調ROM１の一つのサブキャリヤー
    の余弦波と正弦波を選んでデータをα行飛びに循環的に
    ズラして作り、前記4αｎ個のα別累積加算結果を位相
    補正回路で補正後ズレの順番に並べ比較し、同一数値が
    α個に近い複数並ぶ最初の位置が、ズレの順番の最初に
    来るように、復調ROMのアドレスカウンターをリセット
    して、変調復調の同期をとることを特長とした変復調シ
    ステム。但しROMデータ及び変調データ系列には、演算
    する前後に正整数と符号つきデータ間のデータ変換回路
    を必要な場合含むものとする。
  2. 【請求項2】請求項1で装置が使用するサブキャリヤー周
    波数に関して、変調ROMデータの一つのサブキャリヤー
    に属する余弦波データ及び正弦波データの2条を少なく
    ともアドレスがα個飛びα抜取り、それぞれ加算した値
    が限りなく等しくなるように周波数を決定したことを特
    長にした請求項1に属する変調・復調装置
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