JP2004147052A - ディジタル変調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】QPSK変調器60は、互いに実質的に直交する複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQPSKで変調してQPSK信号を出力する。QPSK用ベースバンド処理部1、ASK用ベースバンド処理部2及び送信共通信号処理部11は、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生してQPSK変調器に入力する一方、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生してQPSK変調器に入力することにより、搬送波をQPSK又はASKで変調する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルデータ信号に従って搬送波を、直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:以下、QAMという。)と、直交位相シフトキーイング(Quadrature Phase Shift Keying:以下、QPSKという。)とのうちの少なくとも一方と、振幅シフトキーイング(Amplitude Shift Keying:以下、ASKという。)とのうちの1つに選択的に切り換えて変調することができるディジタル変調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
次世代高度交通道路システム(ITS:Intelligent Transport Systems)の推進のさきがけとして、ノンストップ自動料金収受(ETC:Electric Toll Collection)システムが実用化されている。このETCシステムは有料道路の料金所において、車両が停止することなく車載器と道路側無線装置との間で無線通信を行って、通行料金を自動的に収受するシステムである。この通信方式として、狭域通信(DSRC:Dedicated Short−range Communication)システムが、ITSシステムの標準的な無線通信方式として用いられている。
【0003】
従来技術のDSRCシステム用通信装置は、単一の振幅変調(ASK)のみに対応しており、同一機器内で複数の変調方式には対応していない。ASKに対応するため搬送波の送信段に増幅器又は変調器設置し、変調するように対応している。また、復調についても単一の振幅変調(ASK)のみに対応している。このようなDSRCシステム用通信装置は、例えば、特許文献1及び2において開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−110594公報(第2−6頁、図1、図3、図5、図7、図8)
【特許文献2】
特開2000−341347号公報(第2−5頁、図1、図2、図4)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなDSRCシステム用通信装置にあっては、同一機器内で複数の変調方式に対応していないため、異なる変調方式の機器を増設する必要があり、この場合、複数の変調器の機器増設に伴い、機器が大型化し、高コストになるという課題があった。
【0006】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して構成がきわめて簡単であって低コストであり、ディジタルデータ信号に従って搬送波を、QAMとQPSKとのうちの少なくとも一方と、ASKとのうちの1つに選択的に切り換えて変調することができるディジタル変調装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係るディジタル変調装置は、互いに実質的に直交するI軸とQ軸における複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQPSKで変調してQPSK信号を出力するQPSK変調器を備えたディジタル変調装置において、
ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する一方、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する信号処理手段とを備え、
入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQPSKとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調することを特徴とする。
【0008】
また、第2の発明に係るディジタル変調装置は、互いに実質的に直交するI軸とQ軸における、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQAMで変調してQAM信号を出力するQAM変調器を備えたディジタル変調装置において、
ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する一方、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する信号処理手段とを備え、
入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQAMとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調することを特徴とする。
【0009】
さらに、第3の発明に係るディジタル変調装置は、互いに実質的に直交するI軸とQ軸における、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQAMで変調してQAM信号を出力するQAM変調器を備えたディジタル変調装置において、
ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する信号処理手段とを備え、
入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQPSKとQAMとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態について説明する。
【0011】
実施の形態1.
図1は本発明に係る実施の形態1であるディジタル無線通信装置の構成を示すブロック図であり、図2は図1のディジタル無線通信装置の無線受信部200の構成を示すブロック図である。この実施の形態に係るディジタル無線通信装置は、無線送信部100と、無線受信部200と、送受信アンテナ300と、送受信切り換えスイッチSWとを備えて構成され、特に、無線送信部100は、QPSK変調器60及びコントローラ20を備え、入力されるディジタルデータ信号に従って搬送波を、QPSKとASKとのうちの1つに選択的に切り換えて変調することを特徴としている。
【0012】
図1において、コントローラ20は、当該ディジタル無線通信装置の各回路を制御する制御部であり、特に、QPSK又はASKの選択を指示する選択信号を出力し、ここで、QPSKを選択する選択信号としてLレベルの選択信号を用いる一方、ASKを選択する選択信号としてHレベルの選択信号を用いる。外部装置からのディジタルデータ信号は2分配されてQPSK用ベースバンド処理部1及びASK用ベースバンド処理部2に入力される。QPSK用ベースバンド処理部1は、入力されたディジタルデータ信号をシリアル/パラレル変換した後、π/4シフトQPSK信号の極座標に変換するようにマッピングし、送信共通信号処理部11内の送信フィルタとして動作するROMに対する、I軸のアドレスを表すADRSI信号と、Q軸のアドレスを表すADRSQ信号とを発生して送信共通信号処理部11に出力する。一方、ASK用ベースバンド処理部2は、入力されたディジタルデータ信号をマンチェスタ符号化することにより、ASK信号に変換するようにマッピングし、送信共通信号処理部11内の送信フィルタとして動作するROMに対する、I軸のアドレスを表すADRSI信号と、Q軸のアドレスを表すADRSQ信号とを発生して送信共通信号処理部11に出力する。
次いで、送信共通信号処理部11は、入力されるQPSK信号のためのADRSI信号及びADRSQ信号と、入力されるASK信号のためのADRSI信号及びADRSQ信号とのうちの1組を選択し、当該アドレスを示す当該信号によりアドレス指定することにより波形整形用ROMから送信フィルタによりろ波されたI軸のDATAI信号とQ軸のDATAQ信号とを得て、これらの信号を互いに同期化してリタイミングした後、I軸のTXI信号及びQ軸のTXQ信号を発生してそれぞれD/A変換器12,22に出力する。
【0013】
ここで、図1のQSPK用ベースバンド処理部1及びASK用ベースバンド処理部2、並びに、図1の送信共通信号処理部11の構成及び動作の詳細について、図3乃至図10を参照して以下に説明する。
【0014】
図3は図1のQSPK用ベースバンド処理部1の詳細構成を示すブロック図である。図3において、外部装置から入力されるディジタルデータ信号はS/P変換部73によりシリアル/パラレル変換されて2系列のディジタルデータ信号に変換された後、位相情報生成部74は入力された2系列のディジタルデータ信号を、図4の位相情報処理のテーブルを用いて、1ビットを加えた3ビットの位相情報データに変換する。ここで、図4においてディジタルデータ信号[1..0]は1ビット目から0ビット目までの2ビットのデータを表し、位相情報データ[2..0]は2ビット目から0ビット目までの3ビットのデータを表し、以下同様に表す。
【0015】
次いで、位相情報積分部75は入力される位相情報データを所定の期間時間積分した後、極座標変換部76に出力する。極座標変換部76は入力される時間積分後の位相情報データを、図5の極座標変換処理のテーブルを用いて、2ビットのI軸のIDATA信号と、2ビットのQ軸のQDATA信号とに変換することにより、図6に示すπ/4シフトQPSK信号を生成するためのマッピングを行い、これらの信号をアドレス生成部72に出力する。図6のπ/4シフトQPSK信号の信号配置図では、それぞれ3ビットの(000)から(111)までの8個のデータ系列が同一の円上でπ/4ずつ位相シフトされて配置されている。
さらに、アドレス生成部72では、マッピングされたIDATA信号とQDATA信号から、図7の送信フィルタである波形整形用ROM82,83のためのアドレスを発生して出力する。Iチャンネル波形整形用ROM82とQチャンネル用波形整形用ROM83にはそれぞれ、5シンボルの畳込みデータが予め格納されており、アドレス生成部72では、連続する5シンボルのIDATA信号及びQDATA信号を用いて、公知のオーバーサンプル8形式の送信波形を得るようなROMアドレスである、15ビットのI軸のADRSI信号と、15ビットのQ軸のADRSQ信号とを発生して送信共通信号処理部11の信号セレクタ81に出力する。
【0016】
図7は図3のQPSK信号用ベースバンド処理部1のアドレス生成部72により生成されたADRSI信号及びADRSQ信号のビット割り当てを示す信号フォーマットを示す図である。図7に示すように、ADRSI信号及びADRSQ信号はそれぞれ以下の15ビットのデータを含む。
(a)A14:コントローラ20から出力される選択信号であり、ASKのときはHレベルとなり、QPSKのときはLレベルとなる。
(b)A13:コントローラ20から出力される信号詳細選択信号であるPI4OFFL信号であり、π/4シフトQPSKのときはHレベルとなり、QPSKのときはLレベルとなる。
(c)A12乃至A3:5シンボル分の送信データ
(d)A2乃至A0:オーバーサンプル8形式の送信波形を指定するための3ビットのADRC信号である。
【0017】
図8は図1の送信共通信号処理部11の詳細構成を示すブロック図である。図8において、送信共通信号処理部11は、信号セレクタ81と、Iチャンネル波形整形用ROM82と、Qチャンネル波形整形用ROM83と、リタイミング回路84とを備えて構成される。まず、QPSK用ベースバンド処理部1からの、ぞれぞれ15ビットのADRSI信号及びADRSQ信号が信号セレクタ81に入力されるとともに、ASK用ベースバンド処理部2からの、ぞれぞれ15ビットのADRSI信号及びADRSQ信号が信号セレクタ81に入力される。信号セレクタ81は、コントローラ20からQPSKの選択を示すLレベルの選択信号が入力されているとき、QPSK用ベースバンド処理部1からの、ぞれぞれ15ビットのADRSI信号及びADRSQ信号を選択し、かつそれぞれの信号の上位に3ビットの“0”を追加し、18ビットのROMアドレスであるADRA信号と、18ビットのROMアドレスであるADRB信号とを発生してそれぞれ、対応するIチャンネル波形整形用ROM82及びQチャンネル波形整形用ROM83に出力する。
【0018】
上述のように、Iチャンネル波形整形用ROM82とQチャンネル用波形整形用ROM83にはそれぞれ、5シンボルの同一の畳込みデータが予め格納されており、入力されるROMアドレスに基づいて公知のオーバーサンプル8形式の送信波形が出力される。なお、波形整形用ROM82,83において、ASK/QPSKの選択は、図7及び図10に示すように15ビット目のアドレスで識別している。Iチャンネル波形整形用ROM82からの送信波形データである10ビットのDATAA信号と、Qチャンネル波形整形用ROM83からの送信波形データである10ビットのDATAB信号とは、リタイミング回路84により互いの信号が同期化された後、10ビットのTXI信号と、10ビットのTXQ信号とがそれぞれ、対応するD/A変換器12,22に出力される。なお、本実施の形態では、ROM82,83から出力された波形データをそれぞれD/A変換器12,22によりD/A変換することで、送信信号が出力される。ASKとQPSKでは送信すべき波形が異なるため、図8の信号セレクタ81において、変調方式を選択している。
【0019】
図9は図1のASK用ベースバンド処理部2の詳細構成を示すブロック図である。図9において、外部装置から入力されるディジタルデータ信号は、マッピング部91によりマンチェスタ符号化された後、TXDATA信号としてアドレス生成部92に出力される。次いで、アドレス生成部92では、マッピングされたIQデータであるTXDATA信号からROMアドレスであるADRSI信号及びADRSQ信号を生成して出力する。図8の波形整形用ROM82,83には5シンボルの畳込み送信データが予め格納されている。アドレス生成部92では、連続する5シンボルのIQデータであるTXDATA信号を用いて、公知のオーバーサンプル8の送信波形データを得るように、ROMアドレスであるADRSI信号及びADRSQ信号を発生して信号セレクタ81に出力する。
【0020】
図10は図9のASK用ベースバンド処理部2から出力されるADRSI信号及びADRSQ信号のビット割り当てを示す信号フォーマットを示す図である。
図10に示すように、ADRSI信号及びADRSQ信号はそれぞれ以下の15ビットのデータを含む。
(a)A14:コントローラ20から出力される選択信号であり、ASKのときはHレベルとなり、QPSKのときはLレベルとなる。
(b)A13乃至A8:すべて“0”のデータ。
(c)A7乃至A3:5チップ分の送信データ
(d)A2乃至A0:オーバーサンプル8形式の送信波形を指定するための3ビットのTX_CNT信号である。
【0021】
なお、ASKの場合には、詳細後述するように、Qチャンネルの送信波形データを出力する必要がない。従って、QチャンネルのADRSQ信号は以下の15ビットのデータを含む。
(a)A14:コントローラ20から出力される選択信号であり、ASKのときはHレベルとなり、QPSKのときはLレベルとなる。
(b)A13乃至A0:すべて“0”のデータ。
【0022】
以上のように構成されたASK用ベースバンド処理部2においては、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生する。
【0023】
次いで、図1を参照して、D/A変換器12,22以降の構成及び動作について以下に説明する。
【0024】
D/A変換器12は、入力されるIチャンネルの送信データであるTXI信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして、所定のD/A変換テーブルを参照して、所定の正の電圧又は0Vを有する非反転アナログ信号と、そのアナログ信号を反転した所定の負の電圧または0Vを有する反転アナログ信号とを発生し、前者の非反転アナログ信号をI軸非反転信号SIとして緩衝増幅器13a及び狭域通信用低域通過フィルタ15aを介して差動増幅器16の非反転入力端子に出力する一方、後者の反転アナログ信号をI軸反転信号S/Iとして緩衝増幅器13b及び狭域通信用低域通過フィルタ15bを介して差動増幅器16の反転入力端子に出力する。
【0025】
なお、π/4シフトQPSKのときは、D/A変換器12,22にそれぞれ入力されるTXI信号及びTXQ信号は、4値に対応した送信波形信号である一方、ASKのときは、D/A変換器12に入力されるTXI信号は、2値に対応した送信波形信号でありかつD/A変換器22に入力されるTXQ信号は“0”である1値に対応した送信波形信号である。
【0026】
ここで、緩衝増幅器13a,13bにはそれぞれ、オフセット電圧源14a,14bからコントローラ20により制御される所定の直流オフセット電圧が印加され、各緩衝増幅器13a,13bは入力されるアナログ信号を所定の増幅度を増幅するとともに、入力される直流オフセット電圧だけオフセット(加算)して出力する。また、各狭域通信用低域通過フィルタ15a,15bは、入力されるアナログ信号のスペクトルのうち、狭域通信で用いる搬送波及び第1側波帯の成分のみを通過させる狭帯域のベッセルフィルタ特性を有する。
【0027】
また、D/A変換器22は、入力されるディジタルデータ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして、所定のD/A変換テーブルを参照して、所定の正の電圧又は0Vを有する非反転アナログ信号と、そのアナログ信号を反転した所定の負の電圧または0Vを有する反転アナログ信号とを発生し、前者の非反転アナログ信号をQ軸非反転信号SQとして緩衝増幅器23a及び狭域通信用低域通過フィルタ25aを介して差動増幅器26の非反転入力端子に出力する一方、後者の反転アナログ信号をQ軸反転信号S/Qとして緩衝増幅器23b及び狭域通信用低域通過フィルタ25bを介して差動増幅器26の反転入力端子に出力する。ここで、緩衝増幅器23a,23bにはそれぞれ、オフセット電圧源24a,24bからコントローラ20により制御される所定の直流オフセット電圧が印加され、各緩衝増幅器23a,23bは入力されるアナログ信号を所定の増幅度を増幅するとともに、入力される直流オフセット電圧だけオフセット(加算)して出力する。また、各狭域通信用低域通過フィルタ25a,25bは、狭域通信用低域通過フィルタ15a,15bと同様に、入力されるアナログ信号のスペクトルのうち、狭域通信で用いる搬送波及び第1側波帯の成分のみを通過させる狭帯域のベッセルフィルタ特性を有する。
【0028】
なお、各オフセット電圧源14a,14b,24a,24bはそれぞれ、コントローラ20によりその出力直流電圧を変化可能な可変直流電圧源である。ここで、各オフセット電圧源14a,14b,24a,24bはこれに限らず、コントローラ20からのディジタル電圧をA/D変換するA/D変換器で構成してもよい。
【0029】
本実施の形態においては、D/A変換器12,22のサンプリング周波数を、好ましくは、ベースバンド信号の最高周波数の2倍に設定している。ところがチャネル間隔を狭く取りたい場合、その狭帯域信号周波数特性は、D/A変換後のアナログの低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bの通過周波数特性で決定される。この場合、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bの減衰特性が急峻になるため、その回路が複雑になり、コストメリット及びスケールメリットが出なくなる。そこで、サンプリング周波数を、ベースバンド信号の最高周波数の2倍を超えた整数倍であって、より好ましくは、4倍以上8倍以下で、例えば、4倍、6倍、又は8倍に設定することが好ましい。最も好ましい実施の形態では、D/A変換器12,22のサンプリング周波数を、ベースバンド信号の最高周波数の8倍に設定することで、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bの減衰特性を緩和し、回路が簡単な低域通過フィルタで構成することができる。ここで、平坦な群遅延特性を得るために、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bはベッセルフィルタとする。本発明者らが製造した試作例では、チャネル間隔は5MHzであり、ベースバンド信号の最高周波数が2MHzであり、サンプリング周波数はその8倍に設定し、すなわち16MHzに設定している。ここで、5次ベッセルフィルタである低域通過フィルタのカットオフ周波数は3MHzであり、減衰量は16MHzで−50dBである。しかしながら、同様の低域通過フィルタでは、ベースバンド信号の最高周波数が2MHzであり、サンプリング周波数はその2倍として、4MHzに設定し、このとき、低域通過フィルタのカットオフ周波数は3MHzで、減衰量は4MHzで−5dBとなる。以上説明したように、D/A変換器12,22のサンプリング周波数を、ベースバンド信号の最高周波数の8倍に設定することで、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bの減衰特性を緩和し、回路が簡単な低域通過フィルタで構成することができる。
【0030】
さらに、QPSK変調器60では、4つの低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bから出力されるアナログ信号に従って、PLL局部発振器8により発生される中間周波の搬送波に対してQPSK又はASKの変調を行い、変調後の中間周波信号を混合器5に出力する。具体的には以下の通り回路処理が実行される。
【0031】
QPSK変調器60において、PLL局部発振器8は、基準発振器10により発生される基準信号に同期して所定の分周比で分周して、第1中間周波のための第1局部発振信号(例えば、400MHz帯)を発生して混合器17に出力するとともに、上記第1局部発振信号を90度移相器18を介して混合器27に出力する。差動増幅器16は低域通過フィルタ15a,15bからの2つのアナログ信号の差分出力信号SdIを増幅して混合器17に出力する。次いで、混合器17は、入力される差動出力信号SdIと、第1局部発振信号とを混合し、混合後の信号を合成器3に出力する。一方、差動増幅器26は低域通過フィルタ25a,25bからの2つのアナログ信号の差分出力信号SdQを増幅して混合器27に出力する。次いで、混合器27は、入力される差動出力信号SdQと、90度だけ移相された第1局部発振信号とを混合し、混合後の信号を合成器3に出力する。さらに、合成器3は入力される2つの信号を合成して、中間周波増幅器4を介して送信用中間周波信号として混合器5に出力する。
【0032】
PLL局部発振器9は、基準発振器10により発生される基準信号に同期して所定の分周比で分周して、第2局部発振信号(例えば、5.4GHz帯)を発生して、送受信切り換えスイッチSWaの共通入力端子及び接点a側を介して混合器5に出力する。なお、送受信切り換えスイッチSWaの接点b側は、図2の無線受信部200の混合器32に接続され、受信時において、当該第2局部発振信号がPLL局部発振器9から混合器32に供給される。混合器5は中間周波増幅器4から入力される送信用中間周波信号と、PLL局部発振器9からの第2局部発振信号とを混合し、混合後の信号を所定の送信通過帯域を有する帯域通過フィルタ6を介してろ波することにより、例えば5.8GHz帯の送信周波数の送信無線信号を発生する。この送信無線信号は、電力増幅器7により電力増幅された後、コントローラ20により制御される送受信切り換えスイッチSWの接点a側を介して送受信アンテナ300から放射される。
【0033】
なお、無線送信部100内のオフセット電圧源14a,14b,24a,24bにおける直流オフセット電圧の設定値については詳細後述する。また、送受信切り換えスイッチSW及び後述する送受信切り換えスイッチSWa,SWbは、コントローラ20により送信時に接点a側に切り換えられる一方、受信時に接点b側に切り換えられる。
【0034】
次いで、D/A変換器12,22におけるサンプリング周波数について以下に説明する。通常のサンプリング定理に従えば、当該サンプリング周波数は、送信するベースバンド信号の最大周波数の2倍に設定される。ところが、チャネル間隔を狭く取りたい場合、無線通信の送信伝送路の伝送特性は、D/A変換器12,22から出力側のアナログ低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bのフィルタ特性で決定される。この低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bの減衰特性が一般に急峻になるため、回路が複雑になり、コストメリットやスケールメリットが出ないので、サンプリング周波数を、送信するベースバンド信号の最大周波数の、例えば4倍乃至8倍(好ましくは、4倍、6倍又は8倍)に設定することにより、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bの減衰特性を緩和し、簡単な低域通過フィルタにより構成することができる。これにより、低域通過フィルタを小型であってその回路構成を簡単にでき、コストも大幅に軽減できる。ここで、平坦な群遅延特性を得るために、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bは、好ましくは、例えばベッセルフィルタで構成される。
【0035】
発明者らの実施例においては、チャネル間隔は5MHzであり、ベースバンド信号の最大周波数が2MHzであり、サンプリング周波数はベースバンド信号の最大周波数の8倍として16MHzに設定されている。また、低域通過フィルタ15a,15b,25a,25bは、5次のベッセルフィルタで構成され、そのカットオフ周波数は3MHzで、減衰特性は16MHzで−50dBの減衰量を有する。なお、同様の低域通過フィルタ(比較例)では、ベースバンド信号の最大周波数が2MHzであり、サンプリング周波数はその2倍として4MHzに設定されるとき、低域通過フィルタのカットオフ周波数は3MHzで、減衰特性は4MHzで−5dBの減衰量となる。
【0036】
次いで、無線受信部200の構成及び動作について以下に説明する。
【0037】
送受信アンテナ300により受信された受信無線信号は、コントローラ20により制御される送受信切り換えスイッチSWの接点b側を介して図2の無線受信部200に入力される。図2の無線受信部200において、入力された受信無線信号は、低雑音増幅器31を介して混合器32に出力される。一方、混合器32には、受信時において、局部発振信号(例えば、5.4GHz帯)が図1のPLL局部発振器9から送受信切り換えスイッチSWaを介して入力される。このように構成するのは、当該装置が半二重通信であるためと、受信時のキャリアリークを抑制するためである。また、局部発振器37は、例えば水晶発振器であって、第2局部発振信号(例えば、400MHz帯)を発生して混合器36に出力する。次いで、混合器32は入力される2つの信号を混合し、第1中間周波数帯域のみを帯域通過ろ波する帯域通過フィルタ34及び第1中間周波増幅器35を介して混合器36に出力する。さらに、混合器36は入力される2つの信号を混合し、第2中間周波数帯域のみを帯域通過ろ波する帯域通過フィルタ38及び第2中間周波増幅器39を介してASK信号再生器40及びQPSK信号再生器50に出力する。
【0038】
ASK信号再生器40は、入力される信号に対して、例えば公知の包絡線検波方式を用いて復調することにより信号再生して、復調されたアナログ信号を取り出した後、緩衝増幅器41を介してA/D変換器43に出力する。ここで、緩衝増幅器41には、オフセット電圧源42からA/D変換器43に適合するための直流オフセット電圧が印加され、緩衝増幅器41は入力されるアナログ信号を増幅しかつ上記直流オフセット電圧だけオフセットして出力する。A/D変換器43は、入力されるアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングすることにより2値のディジタルデータ信号にA/D変換した後、送信フィルタ11,21に対応するフィルタ特性を有する受信フィルタ44を介してデータ再生器46に出力する。データ再生器46は入力される信号からディジタルデータ信号を再生してユニークワード検出器47に出力する。ユニークワード検出器47はコントローラ20により制御され、入力されるディジタルデータ信号を信号セレクタ45の接点a側に出力するとともに、ASK信号に特有の所定のユニークワードを検出したとき、信号セレクタ45に選択信号を出力して信号セレクタ45を接点a側に切り換えるように制御する。すなわち、ASK信号を受信したときは、信号セレクタ45は接点a側に切り換えられて、ディジタルデータ信号が出力される。
【0039】
また、QPSK信号再生器50は、入力される信号に対して、例えば公知の遅延検波方式を用いて復調することにより信号再生して、復調されたアナログ信号を取り出した後、緩衝増幅器51を介してA/D変換器53に出力する。ここで、緩衝増幅器51には、オフセット電圧源52からA/D変換器53に適合するための直流オフセット電圧が印加され、緩衝増幅器51は入力されるアナログ信号を増幅しかつ上記直流オフセット電圧だけオフセットして出力する。A/D変換器53は、入力されるアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングすることにより2値のディジタルデータ信号にA/D変換した後、送信フィルタ11,21に対応するフィルタ特性を有する受信フィルタ54を介してデータ再生器56に出力する。データ再生器56は入力される信号からディジタルデータ信号を再生してユニークワード検出器57に出力する。ユニークワード検出器57はコントローラ20により制御され、入力されるディジタルデータ信号を信号セレクタ45の接点b側に出力するとともに、QPSK信号に特有の所定のユニークワードを検出したとき、信号セレクタ45に選択信号を出力して信号セレクタ45を接点b側に切り換えるように制御する。すなわち、QPSK信号を受信したときは、信号セレクタ45は接点b側に切り換えられて、ディジタルデータ信号が出力される。
【0040】
信号セレクタ45は、QPSKの選択信号が入力されているとき、受信フィルタ54から接点b側に入力されたQPSKのディジタルデータ信号を出力する一方、ASKの選択信号が入力されているとき、受信フィルタ44から接点a側に入力されたASKのディジタルデータ信号を出力する。すなわち、本実施の形態では、ASK信号再生器40と、QPSK信号再生器50とにより同時に再生され、予め受信信号の変調方式が確定していなくともASK及びQPSKの受信信号のいずれにも対応可能となる。ここで、受信信号を処理するA/D変換器43,53に適合するために、A/D変換器43,53の前段に緩衝増幅器41,51及びオフセット電圧源42,52が設けられており、A/D変換器43,53の入力電圧値に適合するように、緩衝増幅器41,51で受信信号の最大振幅を決定し、オフセット電圧源42,52からの直流オフセット電圧を設定することにより、受信信号の入力直流電圧(動作点)を設定する。これにより、A/D変換器43,53に応じた受信信号のダイナミックレンジを確保することができる。なお、オフセット電圧源42,52に代えて、コントローラ20からのディジタルデータをD/A変換して直流オフセット電圧を発生するD/A変換器を設けてもよい。
【0041】
本実施の形態においては、QPSK変調器60を用いてコントローラ20からの選択信号を切り換えることにより、ASKの変調と、QPSKの変調のうちの1つに選択的に設定し、D/A変換器12,22からのベースバンド信号に従って搬送波を上記設定された変調方式で変調する。このときの差動増幅器16,26の直流バイアス動作点はそれぞれ、差動増幅器16,26の動作範囲内となるようにオフセット電圧源14a,14b,24a,24bから出力される直流オフセット電圧を調整し、この直流オフセット電圧の絶対値は、好ましくは、例えば当該装置回路の電源電圧Vccの1/2に設定され、オフセット電圧源14a,24aの直流オフセット電圧はVcc/2である一方、オフセット電圧源14b,24bの直流オフセット電圧は−Vcc/2である。このとき、各差動増幅器16,26の直流バイアス動作点は、差動増幅器16の非反転入力端子及び反転入力端子、並びに差動増幅器26の非反転入力端子及び反転入力端子の4つの入力端子における直流バイアス動作点が互いに同一の電位となるように設定するが、本発明はこれに限らず、差動増幅器16の2つの入力端子と、差動増幅器26の2つの入力端子とで必ずしも同一の電位に設定しなくてもよい。
【0042】
次いで、オフセット電圧源14a,14b,24a,24bの直流オフセット電圧の調整について以下に説明する。
【0043】
図13は本実施の形態に係るディジタル無線通信装置における最適な直流オフセット電圧を決定するための方法を示すグラフであって、直流オフセット電圧に対するQPSK信号の搬送波漏れ相対電力及びASK信号の変調度を示すグラフである。図13においては、オフセット電圧源14aからの直流オフセット電圧を1.5V付近に固定にして、オフセット電圧源14bからの直流オフセット電圧を変化させたときの直流オフセット電圧値とQPSK信号の搬送波漏れ相対電力(ここで、ディジタルデータがすべて“0”であるパターンを用いたときの変調信号出力のレベルを0dBとしている。)及びASK信号の変調度の関係の一例を示している。図13から明らかなように、直流オフセット電圧に対してQPSK信号の搬送波漏れ相対電力が最小となる点が存在し、また、直流オフセット電圧を上昇させるにつれて、ASK信号の変調度が大きくなっていることがわかる。
【0044】
なお、図13の測定において、Q軸のオフセット電圧源23a,23bからの直流オフセット電圧を固定にしているが、また、I軸のオフセット電圧源13a,13bからの直流オフセット電圧を固定にして、オフセット電圧源24aからの直流オフセット電圧を1.5V付近に固定にして、オフセット電圧源24bからの直流オフセット電圧を変化させても同様の特性が得られる。
【0045】
図14は実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてQPSK信号の搬送波漏れ相対電力に対する受信ビット誤り率(BER)を示すグラフである。図14から明らかなように、QPSK信号の搬送波漏れ相対電力を大きくなるにつれて、受信ビット誤り率(BER)が上昇していることがわかる。
【0046】
従って、図13及び図14から明らかなように、最も好ましくは、QPSK信号の搬送波漏れ相対電力が実質的に最小となるように、直流オフセット電圧を変化して設定することにより、このとき、受信ビット誤り率(BER)は最小となる。これにより、最小の受信ビット誤り率(BER)で通信を行うことができる。また、より好ましくは、QPSK信号の搬送波漏れ相対電力が所定のレベル(例えば、−15dB)以下となるように直流オフセット電圧を変化して設定する。このとき、図13におけるASK信号の変調度はより高いことが好ましい。これにより、より高い変調度でASK信号を変調することができ、図14から明らかなように、所定値以上の受信ビット誤り率(BER)で通信を行うことができる。
【0047】
本実施の形態において、直流オフセット電圧を決定するプロセスとして、図13に示すQPSK信号の搬送波漏れ相対電力が最小になる点で得られる直流オフセット電圧を調整点として決定する。このとき、図13ではASK信号の変調度が約80%となっている。図14からQPSK信号の搬送波漏れ相対電力は、例えばBER≦10−5とすると約−15dBまで許容できるため、ASK信号の変調度を70%から90%まで調整することができ、そのときQPSK信号の搬送波漏れ相対電力も同時に調整できる。従って、直流オフセット電圧としては、I軸のオフセット電圧源13a,13bからの直流オフセット電圧、もしくはQ軸のオフセット電圧源23a,23bからの直流オフセット電圧に対して、その非反転側又は反転側の直流オフセット電圧を例えばVcc/2に固定し、この固定電圧から例えば±10%だけの調整幅で調整することが好ましい。以上は実施例であって、これらの特性はQPSK変調器60の回路特性に依存する。
【0048】
以上の実施の形態においては、オフセット電圧源14a,14b,24a,24bからの4つの直流オフセット電圧を互いに同一の電位に設定しているが、オフセット電圧源14a,25aからの2つの直流オフセット電圧を基準電圧Vcc/2に設定し、オフセット電圧源14b,25bからの2つの直流オフセット電圧をVcc/2±10%以下で設定し、このような電位差をQPSK変調器60に印加することにより変調度を調整することが可能となる。
【0049】
さらに、QSPK変調器60を用いた、π/4シフトQPSKと、ASKとの兼用化方法について、QPSKを基準にして以下に説明する。ここで、I軸の送信フィルタ11及びQ軸の送信フィルタ22に印加されるデータは、「0」、「1」のいずれかでランダムに更新周期t(=0,1,2,…,n)で切り換えられるものとする。ここで、I軸の送信フィルタ11に印加されるデータai(ai=0,1)に対して、D/A変換器12が次式のIチャンネルの信号(I軸非反転信号)SIを出力し、
【数1】
SI=cos(2πt/4+aiπ)
Q軸の送信フィルタ21に印加されるデータbi(bi=0,1)に対して、D/A変換器22が次式のQチャンネルの信号(Q軸非反転信号)SQを出力するとき、
【数2】
SQ=−sin(2πt/4+biπ)
QPSK信号が得られ、当該QPSK信号の信号点配置は、図15となる。すなわち、図1及び図2に示す実施の形態においては、π/4シフトQPSKの場合について説明しているが、上記数1及び数2の式の設定を、図1のQPSK用ベースバンド処理部1において行うことにより、QPSKとASKで選択的に切り換え可能なディジタル変調装置を構成できる。
【0050】
また、同様にして、I軸の送信フィルタ11に印加されるデータai(ai=0,1)に対して、D/A変換器12が次式のIチャンネルの信号(I軸非反転信号)SIを出力し、
【数3】
SI=cos(2πt/8+aiπ)
Q軸の送信フィルタ21に印加されるデータbi(bi=0,1)に対して、D/A変換器22が次式のQチャンネルの信号(Q軸非反転信号)SQを出力するとき、
【数4】
SQ=−sin(2πt/8+biπ)
π/4シフトQPSK信号が得られ、当該π/4シフトQPSK信号の信号点配置は、図16となる。本実施の形態において、上記数3及び数4の式の設定は、上述のように、図1のQPSK用ベースバンド処理部1において行われる。
【0051】
さらに、I軸の送信フィルタ11に印加されるデータai(ai=0,1)に対して、D/A変換器12が次式のIチャンネルの信号(I軸非反転信号)SIを出力し、
【数5】
SI=cos(2πt/4+aiπ)
Q軸の送信フィルタ21に印加されるデータbi(bi=0,1)に対して、D/A変換器22が次式のQチャンネルの信号(Q軸非反転信号)SQを出力するとき、
【数6】
SQ=−sin(2πt/4+biπ)
このときに得られるQPSK信号において、
【数7】
SI←(SI+SQ+1)/2
【数8】
SQ←0
とすると、ASK信号が得られ、当該ASK信号の信号点配置は、図17となる。すなわち、Qチャンネルの信号を0とし、Iチャンネルの信号を上記数7の式に設定することにより、ASK信号を得ることができる。本実施の形態において、上記数7及び数8の式の設定は、上述のように、図1のASK用ベースバンド処理部2において行われる。
【0052】
以上説明したように、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する一方、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力するように構成したので、1つのQPSK変調器60を用いて、ASK信号及びπ/4シフトQPSK信号又はQPSK信号を発生させることができる。これにより、1つのQPSK変調器60を用いて複数の変調が可能となり、複数の変調器を用いる場合に比較して、大幅に小型・軽量化できるとともに、製造コストを大幅に軽減できる。
【0053】
以上の実施の形態において、QPSK変調器60では、I軸の入力信号及びQ軸の入力信号は、各差動増幅器16,26への合計4つの入力信号である。4つの緩衝増幅器13a,13b,23a,23bに印加される直流オフセット電圧及びπ/4シフトQPSK信号及びASK信号の信号配置点を考慮したベースバンドデータの時間波形について以下に示す。
【0054】
図18は実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてπ/4シフトQPSK信号を発生するときの、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/Iの時間波形図であり、図19は実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてπ/4シフトQPSK信号を発生するときの、差動増幅器16からのI軸差動出力信号SdIの時間波形図である。ここで、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/Iを、最大出力振幅を±1に規格化している。従って、図19に得られる差動出力信号SdIの最大出力振幅は2倍となる。この2倍の差動出力信号SdIでは過変調となるため、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/I最大出力振幅を1/2にするか、または1/2の電圧となるように調整する。また、π/4シフトQPSK信号のQ軸についての調整も同様である。
【0055】
図20は実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてASK信号を発生するときの、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/Iの時間波形図であり、図21は実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてASK信号を発生するときの、差動増幅器16からのI軸差動出力信号SdIの時間波形図である。ここで、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/Iを、π/4シフトQPSK信号の場合と同様に、最大出力振幅を±1に規格化している。従って、図21に得られる差動出力信号SdIの最大出力振幅は2倍となる。この2倍の差動出力信号SdIでは過変調となるため、π/4シフトQPSK信号の場合と同様に、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/I最大出力振幅を1/2にするか、または1/2の電圧となるように調整する。また、ASK信号のQ軸についての調整においては、上述のように、所定の直流バイアス電圧に固定する。
【0056】
なお、QPSK変調器60において搬送波のみを出力するときや、無線受信部200におけるπ/4シフトQPSK信号又はASK信号の復調時において、直交変調器60の各差動増幅器16,26への4つの入力信号を一定の直流バイアス電圧にして固定することにより、QPSK変調器60から無変調出力信号が出力され、送信搬送波のみを出力することができ、無線受信部200では、受信搬送波のみが得られる。
【0057】
実施の形態2.
図11は本発明に係る実施の形態2である、無線送信部100aを備えたディジタル無線通信装置の構成を示すブロック図であり、図12は図11のディジタル無線通信装置の無線受信部200aの構成を示すブロック図である。
【0058】
図11及び図12に示す実施の形態2に係るディジタル無線通信装置は、実施の形態1に比較して以下の点が異なる。
(a)図11の無線送信部100aにおいて、混合器5、帯域通過フィルタ6及びPLL局部発振器9を削除した。
(b)図1のPLL局部発振器8に代えて、図11のQPSK変調器60において無線周波数の搬送波を直接的に変調するための無線搬送波を発生するPLL局部発振器8aを設けた。
(c)図11のPLL局部発振器8aと、90度移相器18及び混合器17との間に、送受信切り換えスイッチSWbを挿入し、送受信切り換えスイッチSWbの接点aを90度移相器18及び混合器17に接続するとともに、その接点bを混合器36に接続した。
(d)図12において、混合器32、PLL局部発振器33、帯域通過フィルタ34及び中間周波増幅器35を削除した。
(e)図2のPLL局部発振器37に代えて、図12において、送受信切り換えスイッチSWbの接点bから局部発振信号を供給するようにした。
【0059】
図11及び図12において、送信時において、PLL局部発振器8aにより発生される局部発振信号は送受信切り換えスイッチSWbの接点a側を介して混合器17及び90度移相器18に出力されるが、受信時においては、PLL局部発振器8aにより発生される局部発振信号は送受信切り換えスイッチSWbの接点b側を介して図12の混合器36に出力される。
【0060】
以上説明したように、実施の形態2によれば、無線送信部100a及び無線受信部200aにおいて、1段分の中間周波回路部分を削除することにより、実施の形態1に比較して回路構成が簡単になる。
【0061】
変形例.
以上の実施の形態において、4つのオフセット電圧源14a,14b,24a,24bを設けているが、2つのオフセット電圧源14a,14bを1つのオフセット電圧源で構成し、2つのオフセット電圧源14a,14bを1つのオフセット電圧源で構成してもよい。また、4つのオフセット電圧源14a,14b,24a,24bを1つのオフセット電圧源で構成してもよい。
【0062】
以上の実施の形態において、QPSK変調器60を用いているが、本発明はこれに限らず、QPSK変調器60に代えてQAM変調器を備えてもよい。この場合、ASK用ベースバンド処理部2を備えたASK信号の発生機構に加えて、各差動増幅器16,26への入力信号としてそれぞれ4値以上の多値信号を入力して動作するQAM変調器を用いることにより、QAM信号とASK信号とを選択的に発生させることができる。このとき、QAMの選択を表す選択信号と、ASKの選択を表す選択信号とを用いる。また、上記QAM信号の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定し、もしくは、上記QAM信号の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定することが好ましい。
【0063】
さらに、上述のように、QPSK変調器に代えて、QAM変調器を用いる場合において、QAM変調器への入力信号を4値以上の多値信号と、QPSK信号を発生するための上述の所定の多値信号とで切り換えることにより、QAM信号とQPSK信号とを選択的に発生させることができ、これと、ASK用ベースバンド処理部2を備えたASK信号の発生機構とを組み合わせることにより、QAM信号とQPSK信号とASK信号とを選択的に発生させることができる。このとき、QAMの選択を表す選択信号と、QPSKの選択を表す選択信号と、ASKの選択を表す選択信号とを用いる。すなわち、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力するように構成する。従って、1つのQAM変調器を用いて、ASK信号、QPSK信号又はQAM信号を発生させることができる。これにより、1つのQAM変調器を用いて複数の変調が可能となり、複数の変調器を用いる場合に比較して、大幅に小型・軽量化できるとともに、製造コストを大幅に軽減できる。
【0064】
【発明の効果】
以上詳述したように、第1の発明に係るディジタル変調装置によれば、互いに実質的に直交するI軸とQ軸における複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQPSKで変調してQPSK信号を出力するQPSK変調器を備えたディジタル変調装置において、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する一方、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する信号処理手段とを備え、入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQPSKとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調する。従って、1つのQPSK変調器を用いて、ASK信号又はQPSK信号を発生させることができる。これにより、1つのQPSK変調器を用いて複数の変調が可能となり、複数の変調器を用いる場合に比較して、大幅に小型・軽量化できるとともに、製造コストを大幅に軽減できる。
【0065】
また、第2の発明に係るディジタル変調装置によれば、互いに実質的に直交するI軸とQ軸における、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQAMで変調してQAM信号を出力するQAM変調器を備えたディジタル変調装置において、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する一方、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する信号処理手段とを備え、入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQAMとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調する。従って、1つのQAM変調器を用いて、ASK信号又はQAM信号を発生させることができる。これにより、1つのQAM変調器を用いて複数の変調が可能となり、複数の変調器を用いる場合に比較して、大幅に小型・軽量化できるとともに、製造コストを大幅に軽減できる。
【0066】
さらに、第3の発明に係るディジタル変調装置によれば、互いに実質的に直交するI軸とQ軸における、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQAMで変調してQAM信号を出力するQAM変調器を備えたディジタル変調装置において、ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する信号処理手段とを備え、入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQPSKとQAMとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調する。従って、1つのQAM変調器を用いて、ASK信号、QPSK信号又はQAM信号を発生させることができる。これにより、1つのQAM変調器を用いて複数の変調が可能となり、複数の変調器を用いる場合に比較して、大幅に小型・軽量化できるとともに、製造コストを大幅に軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態1であるディジタル無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のディジタル無線通信装置の無線受信部200の構成を示すブロック図である。
【図3】図1のQSPK用ベースバンド処理部1の詳細構成を示すブロック図である。
【図4】図3の位相情報生成部74によって実行される位相情報生成処理を示すテーブルの図である。
【図5】図3の極座標変換部76によって実行される極座標変換処理を示すテーブルの図である。
【図6】図3のマッピング処理部71によって実行されるマッピング処理を示すπ/4シフトQPSK信号の信号配置図である。
【図7】図3のQPSK信号用ベースバンド処理部1から出力されるADRSI信号及びADRSQ信号のビット割り当てを示す信号フォーマットを示す図である。
【図8】図1の送信共通信号処理部11の詳細構成を示すブロック図である。
【図9】図1のASK用ベースバンド処理部2の詳細構成を示すブロック図である。
【図10】図9のASK用ベースバンド処理部2から出力されるADRSI信号及びADRSQ信号のビット割り当てを示す信号フォーマットを示す図である。
【図11】本発明に係る実施の形態2であるディジタル無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図12】図11のディジタル無線通信装置の無線受信部200aの構成を示すブロック図である。
【図13】実施の形態に係るディジタル無線通信装置における最適な直流オフセット電圧を決定するための方法を示すグラフであって、直流オフセット電圧に対するQPSK信号の搬送波漏れ相対電力及びASK信号の変調度を示すグラフである。
【図14】実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてQPSK信号の搬送波漏れ相対電力に対する受信ビット誤り率(BER)を示すグラフである。
【図15】実施の形態に係るディジタル無線通信装置におけるQPSK信号の信号点配置を示す図である。
【図16】実施の形態に係るディジタル無線通信装置におけるπ/4シフトQPSK信号の信号点配置を示す図である。
【図17】実施の形態に係るディジタル無線通信装置におけるASK信号の信号点配置を示す図である。
【図18】実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてπ/4シフトQPSK信号を発生するときの、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/Iの時間波形図である。
【図19】実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてπ/4シフトQPSK信号を発生するときの、差動増幅器16からのI軸差動出力信号Sd Iの時間波形図である。
【図20】実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてASK信号を発生するときの、D/A変換器12からのI軸非反転信号SI及びI軸反転信号S/Iの時間波形図である。
【図21】実施の形態に係るディジタル無線通信装置においてASK信号を発生するときの、差動増幅器16からのI軸差動出力信号SdIの時間波形図である。
【符号の説明】
1 QPSK用ベースバンド処理部、2 ASK用ベースバンド処理部、3 合成器、4 中間周波増幅器、5 混合器、6 帯域通過フィルタ、7 電力増幅器、8,9,8a PLL局部発振器、10 基準発振器、11 送信共通信号処理部、12,22 D/A変換器、13a,13b,23a,23b 緩衝増幅器、14a,14b,24a,24b オフセット電圧源、15a,15b,25a,25b 狭域通信用低域通過フィルタ、16,26 差動増幅器、17,27 混合器、18 90度移相器、20 コントローラ、31 低雑音増幅器、32 混合器、33 PLL局部発振器、34 帯域通過フィルタ、35 第1中間周波増幅器、36 混合器、37 局部発振器、38 帯域通過フィルタ、39 第2中間周波増幅、40 ASK信号再生器、41,51 緩衝増幅器、42,52 オフセット電圧源、43,53 A/D変換器、44,54 受信フィルタ、45 信号セレクタ、46,56 データ再生器、47,57 ユニークワード再生器、50 QPSK信号再生器、60 QPSK変調器、71 マッピング処理部、72 アドレス生成部、73 S/P変換器、74 位相情報生成部、75 位相情報積分部、76 極座標変換部、81 信号セレクタ、82 Iチャンネル波形整形用ROM、83 Qチャンネル波形整形用ROM、84 リタイミング回路、91 マッピング部、92 アドレス生成部、100,100a 無線送信部、200,200a 無線受信部、300 送受信アンテナ、SW,SWa,SWb 送受信切り換えスイッチ。
Claims (21)
- 互いに実質的に直交するI軸とQ軸における複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQPSKで変調してQPSK信号を出力するQPSK変調器を備えたディジタル変調装置において、
ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する一方、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QPSK変調器に入力する信号処理手段とを備え、
入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQPSKとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調することを特徴とするディジタル変調装置。 - 上記I軸信号と上記Q軸信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項1記載のディジタル変調装置。
- 上記I軸信号と上記Q軸信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項1記載のディジタル変調装置。
- 上記QPSK変調器は、
上記QPSK変調器の入力段に設けられ、入力されるディジタルデータ信号に基づいて発生されたI軸の非反転信号と反転信号とを差動増幅して複数値のI軸信号を出力する第1の差動増幅器と、
上記QPSK変調器の入力段に設けられ、入力されるディジタルデータ信号に基づいて発生されたQ軸の非反転信号と反転信号とを差動増幅して複数値のQ軸信号を出力する第2の差動増幅器とをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載のディジタル変調装置。 - 上記I軸の非反転信号及び反転信号と、上記Q軸の非反転信号及び反転信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項4記載のディジタル変調装置。
- 上記I軸の非反転信号及び反転信号と、上記Q軸の非反転信号及び反転信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項4記載のディジタル変調装置。
- 上記信号処理手段は、入力されるディジタルデータ信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングすることによりD/A変換して複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号を出力するD/A変換器を備え、
上記サンプリング周波数は、上記入力されるディジタルデータ信号に含まれるベースバンド信号の最高周波数の4倍乃至8倍に設定されたことを特徴とする請求項1乃至6のうちのいずれか1つに記載のディジタル変調装置。 - 互いに実質的に直交するI軸とQ軸における、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQAMで変調してQAM信号を出力するQAM変調器を備えたディジタル変調装置において、
ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する一方、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する信号処理手段とを備え、
入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQAMとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調することを特徴とするディジタル変調装置。 - 上記I軸信号と上記Q軸信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QAM信号の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項8記載のディジタル変調装置。
- 上記I軸信号と上記Q軸信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QAM信号の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項8記載のディジタル変調装置。
- 上記QAM変調器は、
上記QAM変調器の入力段に設けられ、入力されるディジタルデータ信号に基づいて発生されたI軸の非反転信号と反転信号とを差動増幅して複数値のI軸信号を出力する第1の差動増幅器と、
上記QAM変調器の入力段に設けられ、入力されるディジタルデータ信号に基づいて発生されたQ軸の非反転信号と反転信号とを差動増幅して複数値のQ軸信号を出力する第2の差動増幅器とをさらに備えたことを特徴とする請求項8記載のディジタル変調装置。 - 上記I軸の非反転信号及び反転信号と、上記Q軸の非反転信号及び反転信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QAM信号の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項11記載のディジタル変調装置。
- 上記I軸の非反転信号及び反転信号と、上記Q軸の非反転信号及び反転信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QAM信号の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項11記載のディジタル変調装置。
- 上記信号処理手段は、入力されるディジタルデータ信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングすることによりD/A変換して複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号を出力するD/A変換器を備え、
上記サンプリング周波数は、上記入力されるディジタルデータ信号に含まれるベースバンド信号の最高周波数の4倍乃至8倍に設定されたことを特徴とする請求項8乃至13のうちのいずれか1つに記載のディジタル変調装置。 - 互いに実質的に直交するI軸とQ軸における、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号とに基づいて、搬送波をQAMで変調してQAM信号を出力するQAM変調器を備えたディジタル変調装置において、
ASKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、I軸とQ軸の交点とI軸上の信号点との間で変化する2値のI軸信号と、ゼロ値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QPSKの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、複数値のI軸信号と、複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力し、QAMの選択を表す選択信号に応答して、入力されるディジタルデータ信号に基づいて、4値以上の複数値のI軸信号と、4値以上の複数値のQ軸信号を発生して上記QAM変調器に入力する信号処理手段とを備え、
入力されるディジタルデータ信号に従って、上記選択信号に応答してASKとQPSKとQAMとのうちの1つに選択的に切り換えて搬送波を変調することを特徴とするディジタル変調装置。 - 上記I軸信号と上記Q軸信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号と上記QAM信号とのうちの少なくとも一方の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項15記載のディジタル変調装置。
- 上記I軸信号と上記Q軸信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号と上記QAM信号とのうちの少なくとも一方の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項15記載のディジタル変調装置。
- 上記QAM変調器は、
上記QAM変調器の入力段に設けられ、入力されるディジタルデータ信号に基づいて発生されたI軸の非反転信号と反転信号とを差動増幅して複数値のI軸信号を出力する第1の差動増幅器と、
上記QAM変調器の入力段に設けられ、入力されるディジタルデータ信号に基づいて発生されたQ軸の非反転信号と反転信号とを差動増幅して複数値のQ軸信号を出力する第2の差動増幅器とをさらに備えたことを特徴とする請求項15記載のディジタル変調装置。 - 上記I軸の非反転信号及び反転信号と、上記Q軸の非反転信号及び反転信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSK信号と上記QAM信号とのうちの少なくとも一方の搬送波漏れ電力が実質的に最小となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項18記載のディジタル変調装置。
- 上記I軸の非反転信号及び反転信号と、上記Q軸の非反転信号及び反転信号にそれぞれ所定のオフセット電圧を印加するオフセット電圧源をさらに備え、上記QPSKとQAM信号とのうちの少なくとも一方の搬送波漏れ電力が所定のレベル以下となるように、上記オフセット電圧を変化して設定したことを特徴とする請求項18記載のディジタル変調装置。
- 上記信号処理手段は、入力されるディジタルデータ信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングすることによりD/A変換して複数値のI軸信号と複数値のQ軸信号を出力するD/A変換器を備え、
上記サンプリング周波数は、上記入力されるディジタルデータ信号に含まれるベースバンド信号の最高周波数の4倍乃至8倍に設定されたことを特徴とする請求項15乃至20のうちのいずれか1つに記載のディジタル変調装置。
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