JP2008135879A - 直交変調器 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明に係る直交変調器は、キャリアリーク成分を抑圧するために、送信する直交変調信号に含まれている動作周波数fsym成分を正確に検出することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る直交変調器は、ベースバンドディジタル信号を直交変調信号として出力する直交変調器において、検波用の復調回路21に入力する正弦波を、ベースバンドの搬送波と共通の局部発振器31にて発生させた局部発振波から、搬送波の所定周波数fとベースバンドディジタル出力回路12の動作周波数fsymとの和周波数を第二PLL33にて発生させることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、直交する2系統のディジタル信号をアナログ信号に変換する直交変調器に係る。
直交変調器の2系統のIチャネルとQチャネルのディジタル信号をアナログ信号に変換する際の直流オフセットにより生じるキャリアリークを抑圧する技術が公開されている(例えば、特許文献1−4参照。)。図3は、キャリアリークを抑圧する従来の直交変調器の一例を示す構成図である。図3に示す直交変調器は、送信装置の送信する周波数fの直交変調信号の一部を、ミキサー73によって周波数(f+fsym)で復調して直交変調信号に含まれる周波数fsymの中間周波数成分を取り込む。そして、A/D変換器76によりディジタル信号に変換して、ディジタル直交検波器80によって周波数fsym成分をディジタル直交検波80にて検波する。ディジタル直交検波を行うことで、直流オフセット、ゲインのアンバランス、及び、直交誤差を、Iチャネル及びQチャネルのそれぞれについて検出する。そして、ベースバンド信号を補正することでキャリアリークを抑圧する。
しかし、検波用のミキサー73に入力する周波数(f+fsym)を生成するPLL(Phase Locked Loop)85−2、が、周波数fを生成するPLL85−1と独立して設けられていた。また、PLL85−1用の発振器60−1と、PLL85−2用の発振器60−2がそれぞれ独立して設けられていた。
特開平9−321815号公報 特開平11−88454号公報 特開2001−7869号公報 特開平11−284675号公報
図3に示すPLLの構成では、キャリアリークを検波するためのPLL85−2及び発振器60−2が独立して設けられていたので、送信する直交変調信号に含まれている周波数f及び動作周波fsymと、ミキサー73に入力される周波数f及び動作周波数fsymとが完全に一致していなかった。このため、送信用の直交変調信号に含まれている動作周波数fsym成分が正確に検出できていなかった。
そこで、本発明に係る直交変調器は、送信用の直交変調信号のキャリアリークを抑圧するために、送信する直交変調信号に含まれている動作周波数fsym成分を正確に検出することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る直交変調器は、ベースバンドディジタル信号を直交変調信号として出力する直交変調器において、検波用のミキサーに入力する変調波を、送信用の直交変調信号と周波数同期して発生させることを特徴とする。
具体的には、本発明に係る直交変調器は、同一速度の2系統のベースバンドディジタル信号を出力するベースバンドディジタル出力回路と、前記ベースバンドディジタル出力回路の出力する前記2系統のベースバンドディジタル信号を誤差調整する誤差調整回路と、前記誤差調整回路からの前記誤差調整された2系統のベースバンドディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログベースバンド信号として出力するD/A変換回路と、所定周波数の搬送波を前記D/A変換回路からの前記アナログベースバンド信号で直交変調して直交変調信号として出力する直交変調回路と、前記所定周波数と前記ベースバンドディジタル出力回路の動作周波数との和周波数を持つ正弦波と前記直交変調信号の一部とをミキシングし、前記ベースバンドディジタル出力回路と同じ動作周波数の中間周波数の成分を抽出して中間アナログ信号として出力する復調回路と、前記復調回路からの前記中間アナログ信号をディジタル信号に変換して中間ディジタル信号として出力するA/D変換回路と、前記A/D変換回路からの前記中間ディジタル信号を直交検波して2系統の復調ディジタル信号として出力する直交検波回路と、前記直交検波回路からの前記2系統の復調ディジタル信号に含まれる誤差を検出し、検出した前記誤差を基に前記誤差調整回路に誤差調整させる誤差検出回路と、を備える直交変調器であって、前記所定周波数と前記ベースバンドディジタル出力回路の動作周波数との前記和周波数が、前記所定周波数に同期していることを特徴とすることを特徴とする。
復調回路に入力される前記正弦波が、前記所定周波数と前記ベースバンドディジタル出力回路の動作周波数との和周波数を持ち、直交変調信号に含まれる周波数fのキャリア成分と周波数が正確に同期している。ここで、「同期」とは、2つの周波数同士が整数比の関係になっていることをいう。直交変調信号から動作周波数fsymの中間周波数の成分を正確に復調することができるので、送信する直交変調信号に含まれている動作周波数fsym成分を正確に検出することができる。
本発明に係る直交変調器では、さらに備える位相調整回路によって、直交検波回路の検波した2系統の復調ディジタル信号の位相差を調整することが好ましい。復調回路に入力される前記正弦波が、前記所定周波数と前記ベースバンドディジタル出力回路の動作周波数との和周波数を持つ。このため周波数を調整する必要がない。よって、位相調整回路がIチャネルとQチャネルの2系統の復調ディジタル信号の位相差を調整することで、誤差検出回路は、2系統のベースバンドディジタル信号間の誤差を正確に検出することができる。
本発明に係る直交変調器では、誤差検出回路が2系統の復調ディジタル信号のそれぞれの直流オフセットを検出し、誤差調整回路が2系統の復調ディジタル信号のそれぞれの直流オフセットが最小になるようにベースバンドディジタル信号を調整することが好ましい。直交検波回路がベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルのそれぞれを正確に検出するので、誤差検出回路がベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルの直流オフセットを正確に検出することができる。誤差調整回路は、正確な直流オフセットの検出結果に基づいて、ベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルの直流オフセットを最小にすることができる。
また、本発明に係る直交変調器では、誤差検出回路が2系統の復調ディジタル信号の直交誤差を検出し、2系統の復調ディジタル信号の直交誤差が最小になるようにベースバンドディジタル信号を調整することが好ましい。直交検波回路がベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルのそれぞれを正確に検出するので、誤差検出回路がベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルの直交誤差を正確に検出することができる。誤差調整回路は、正確な直交誤差の検出結果に基づいて、ベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルの直交誤差を最小にすることができる。
また、本発明に係る直交変調器では、誤差検出回路が2系統の復調ディジタル信号のレベルアンバランスを検出し、2系統の復調ディジタル信号のレベルアンバランスが最小になるようにベースバンドディジタル信号を調整することが好ましい。直交検波回路がベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルのそれぞれを正確に検出するので、誤差検出回路がベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルのレベルアンバランスを正確に検出することができる。誤差調整回路は、正確なレベルアンバランスの検出結果に基づいて、ベースバンドディジタル信号のIチャネル及びQチャネルのレベルアンバランスを最小にすることができる。
本発明によれば、送信する直交変調信号に含まれている動作周波数fsymの中間周波数の成分を正確に復調することができるので、動作周波数fsym成分を正確に検出することができる。
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。図1は、本実施形態に係る直交変調器の構成図である。本実施形態に係る直交変調器は、送信する情報をのせたベースバンドディジタル信号が入力される入力端子11と、入力端子11からのベースバンドディジタル信号を2系統にマッピングして同一速度の2系統のベースバンドディジタル信号を出力するベースバンドディジタル出力回路12と、ベースバンドディジタル出力回路12の出力する2系統のベースバンドディジタル信号を誤差調整する誤差調整回路14と、誤差調整回路14からの誤差調整された2系統のベースバンドディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログベースバンド信号として出力するD/A変換回路15と、所定周波数fの局部発振波を発振する局部発振器31と、局部発振器31の出力する局部発振波を所定周波数fにして搬送波として出力する第一PLL32と、第一PLL32の出力する所定周波数fの搬送波をD/A変換回路15からのアナログベースバンド信号で直交変調して直交変調信号として出力する直交変調回路16と、直交変調回路16の出力する直交変調信号を出力する出力端子17と、を備える。
さらに、本実施形態に係る直交変調器は、局部発振器31の出力する局部発振波を所定周波数fとベースバンドディジタル出力回路12の動作周波数fsymとの和周波数(f+fsym)にして正弦波として出力する第二PLL33と、第二PLL33の出力する正弦波でありかつ所定周波数fとベースバンドディジタル出力回路の動作周波数fsymとの和周波数(f+fsym)を持つ正弦波と直交変調回路16の出力する直交変調信号の一部とをミキシングし、ベースバンドディジタル出力回路12と同じ動作周波数fsymの中間周波数の成分を抽出して中間アナログ信号として出力する復調回路21と、復調回路21からの中間アナログ信号をディジタル信号に変換して中間ディジタル信号として出力するA/D変換回路22と、A/D変換回路22からの中間ディジタル信号を直交検波して2系統の復調ディジタル信号として出力する直交検波回路23と、直交検波回路23からの2系統の復調ディジタル信号に含まれる誤差を検出し、検出した誤差を基に誤差調整回路14に誤差調整させる誤差検出回路25と、を備える。
本実施形態では、直交検波回路23と誤差検出回路25との間に、直交検波回路23からの2系統の復調ディジタル信号の位相をそれぞれ調整して誤差検出回路25に出力する位相調整回路24をさらに備えることが好ましい。
図2は、本実施形態に係る直交変調器の具体例を示す構成図である。図2に示す直交変調器は、送信する情報をのせたベースバンドディジタル信号が入力される入力端子50と、入力端子50に入力されたベースバンドディジタル信号を、直交する2系統のIチャネルとQチャネルのベースバンドディジタル信号にマッピングするマッピング回路51と、マッピング回路51からの2系統それぞれのベースバンドディジタル信号をフィルタリングするロールオフフィルタ(ROF)52I、52Qと、ROF52I、52Qからの2系統それぞれのベースバンドディジタル信号をゲイン調整するゲイン調整回路53I、53Qと、ゲイン調整回路53I、53Qからの2系統それぞれのベースバンドディジタル信号の直交誤差を補正する直交誤差補正回路54と、直交誤差補正回路54からの2系統それぞれのベースバンドディジタル信号の直流オフセットを調整する直流オフセット55I、55Qと、直流オフセット55I、55Qからの2系統それぞれのベースバンドディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路56I、56Qと、D/A変換回路56I、56Qからのそれぞれのベースバンドアナログ信号の高周波ノイズを除去するローパスフィルタ(LPF)57I、57Qと、所定周波数fの局部発振器60と、局部発振器60の出力する局部発振波を所定周波数fにして搬送波として出力する第一PLL85−1と、第一PLL85−1からの搬送波を2系統に分岐し、2系統の搬送波が直交するように位相差を整える90°位相差分波器59と、90°位相差分波器59からの所定周波数fの搬送波を、LPF57I、57Qからの2系統それぞれのベースバンドアナログ信号で直交変調するミキサー58I、58Qと、ミキサー58I及びミキサー58Qからの直交変調信号を合波する加算器61と、加算器61からの直交変調信号を増幅する増幅器62と、増幅器62の出力する直交変調信号を出力する出力端子63と、を備える。
さらに、図2に示す直交変調器は、局部発振器60の出力する局部発振波を所定周波数fとベースバンドディジタル出力回路12の動作周波数fsymとの和周波数(f+fsym)にして正弦波として出力する第二PLL85−2と、出力端子63の出力する直交変調信号の一部を、第二PLL85−2の出力する正弦波で復調してマッピング回路51と同じ動作周波数fsymの中間周波数成分を抽出して中間アナログ信号を出力するミキサー73と、ミキサー73の出力した中間アナログ信号をLPF79からの出力値に応じて出力値が一定になるように負帰還増幅する低周波用増幅器74と、低周波用増幅器74の増幅した中間アナログ信号の高周波ノイズを除去するLPF75と、LPF75からの中間アナログ信号を中間ディジタル信号に変換するA/D変換器76と、A/D変換器76からの中間ディジタル信号の信号レベルを抽出する電力抽出器77と、電力抽出器77の抽出した信号レベルの信号をアナログ信号に変換するD/A変換器78と、D/A変換器78からのアナログ信号の高周波ノイズを除去するLPF79と、A/D変換器76からの中間ディジタル信号からIチャネルとQチャネルの2系統の復調ディジタル信号を検波するディジタル直交検波器80と、ディジタル直交検波器80の検波する2系統それぞれの復調ディジタル信号を位相制御する位相制御器81と、位相制御器81からの2系統それぞれの復調ディジタル信号の直流オフセットを調整する直流オフセット82I、82Qと、位相制御器81からの2系統の復調ディジタル信号の位相差を検出する直交位相検出器83と、位相制御器81からの2系統の復調ディジタル信号のレベルのアンバランスを検出するIQレベルアンバランス検出器84と、を備える。
図2に示す構成は、図1に示す構成と対応している。例えば、入力端子50は入力端子11と、マッピング回路51はベースバンドディジタル出力回路12と、直交誤差補正回路54は誤差調整回路14と、D/A変換回路56I、56Qは第一D/A変換回路15と、ミキサー58I及びミキサー58Qは直交変調回路16と、出力端子63は出力端子17と、局部発振器60は局部発振器31と、第一PLL85−1は第一PLL32と、第二PLL85−2は第二PLL33と、ミキサー73は復調回路21と、A/D変換器76はA/D変換回路22と、ディジタル直交検波器80は直交検波回路23と、IQレベルアンバランス検出器84は誤差検出回路25と、対応している。
図1及び図2において、破線はディジタル信号処理を行う部分を示す。例えば、図1では、ベースバンドディジタル出力回路12と、誤差調整回路14と、直交検波回路23と、位相調整回路24と、誤差検出回路25と、がディジタル信号処理を行う。図2では、マッピング回路51と、ロールオフフィルタ(ROF)52I、52Qと、ゲイン調整53I、53Qと、直交誤差補正回路54と、直流オフセット55I、55Qと、電力抽出器77と、ディジタル直交検波器80と、位相制御器81と、直流オフセット82I、82Qと、直交位相検出器83と、IQレベルアンバランス検出器84と、はディジタル信号処理を行う。ディジタル信号処理を行う各回路は、共通のシステムクロックにて動作している。本実施形態では、システムクロックの周波数を動作周波数fsymとして説明する。
図1に記載する入力端子11と、ベースバンドディジタル出力回路12と、誤差調整回路14と、第一D/A変換回路15と、直交変調回路16と、出力端子17と、局部発振器31と、は図3に示す従来の構成と同様であるので説明は省略する。
第二PLL33は、局部発振器31の出力する局部発振波を、所定周波数fとベースバンドディジタル出力回路12の動作周波数fsymとの和周波数(f+fsym)にして正弦波として出力する。局部発振波はアナログベースバンド信号の搬送波と共通の局部発振器31によって発振されている。正弦波は、直交変調信号に含まれる周波数(f)のキャリア成分と周波数が正確に同期している。
復調回路21は、第二PLL33の出力する正弦波と直交変調回路16の出力する直交変調信号の一部とをミキシングし、ベースバンドディジタル出力回路12と同じ動作周波数fsymの中間周波数の成分を抽出して中間アナログ信号として出力する。直交変調信号の一部は、例えば方向性結合器によって分波する。正弦波は、直交変調信号に含まれる周波数fのキャリア成分と周波数が正確に同期している。このため、動作周波数fsymの成分を正確に復調することができる。周波数fsymの中間周波数成分を高精度で検波することで、キャリアリークを高精度で抽出することができる。よって、キャリアリークを高い精度で抑圧することができる。
誤差検出回路25は、IチャネルとQチャネルのそれぞれの位相を検出して、誤差調整回路14から出力するIチャネルとQチャネルの位相を調整する。例えば、誤差検出回路25は、Iチャネルの位相が遅れている場合にはIチャネルの位相を早めるように誤差調整回路14に誤差調整させる。また、Iチャネルの位相が早い場合にはIチャネルの位相を遅らせるように誤差調整回路14に誤差調整させる。
誤差検出回路25は、直交検波回路23からの2系統の復調ディジタル信号のそれぞれの直流オフセット、2系統の復調ディジタル信号の直交誤差、又は2系統の復調ディジタル信号のレベルアンバランスのいずれかを検出することが好ましい。この場合、誤差調整回路14は、誤差検出回路25の検出に応じて前記直流オフセット、前記直交誤差、又は前記レベルアンバランスが最小になるように前記ベースバンドディジタル信号を調整することが好ましい。当該直流オフセットを最小にすることで、キャリアリークを最小にすることができる。当該直交誤差を最小にすることで、直交変調時に生じるイメージリークを最小にすることができる。当該レベルアンバランスを最小にすることで、直交変調時に生じるイメージリークを最小にすることができる。
位相調整回路24は、直交検波回路23からのIチャネルとQチャネルの2系統の復調ディジタル信号の位相をそれぞれ調整する。2系統の復調ディジタル信号の周波数fsymは、搬送波と正弦波の局部発振波が共通であり、周波数同期している。そこで、IチャネルとQチャネルの2系統の復調ディジタル信号の位相が90°ずれるように調整することで、誤差検出回路25は、2系統のベースバンドディジタル信号間の誤差を正確に検出することができる。
本発明は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)方式、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)方式及び多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)方式などの直交変調方式を用いた送信装置に利用することができる。
本実施形態に係る直交変調器の概略構成図である。 本実施形態に係る直交変調器の具体例を示す構成図である。 キャリアリークを抑圧する従来の直交変調器の一例を示す構成図である。
符号の説明
11 入力端子
12 ベースバンドディジタル出力回路
14 誤差調整回路
15 第一D/A変換回路
16 直交変調回路
17 出力端子
21 復調回路
22 A/D変換回路
23 直交検波回路
24 位相調整回路
25 誤差検出回路
31 局部発振器
32 第一PLL
33 第二PLL
50 入力端子
51マッピング回路
52I、52Q ロールオフフィルタ(ROF)
53I、53Q ゲイン調整回路
54 直交誤差補正回路
55I、55Q、82I、82Q 直流オフセット
56I、56Q、78 D/A変換回路
57I、57Q、75、79 ローパスフィルタ(LPF)
58I、58Q、73 ミキサー
59 90°位相差分波器
60、60−1、60−2 局部発振器
61 加算器
62 増幅器
63 出力端子
74 低周波用増幅器
76 A/D変換器
77 電力抽出器
80 ディジタル直交検波器
81 位相制御器
83 直交位相検出器
84 IQレベルアンバランス検出器
85−1 第一PLL
85−2 第二PLL

Claims (3)

  1. 同一速度の2系統のベースバンドディジタル信号を出力するベースバンドディジタル出力回路と、
    前記ベースバンドディジタル出力回路の出力する前記2系統のベースバンドディジタル信号を誤差調整する誤差調整回路と、
    前記誤差調整回路からの前記誤差調整された2系統のベースバンドディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログベースバンド信号として出力するD/A変換回路と、
    所定周波数の搬送波を前記D/A変換回路からの前記アナログベースバンド信号で直交変調して直交変調信号として出力する直交変調回路と、
    前記所定周波数と前記ベースバンドディジタル出力回路の動作周波数との和周波数を持つ正弦波と前記直交変調信号の一部とをミキシングし、前記ベースバンドディジタル出力回路と同じ動作周波数の中間周波数の成分を抽出して中間アナログ信号として出力する復調回路と、
    前記復調回路からの前記中間アナログ信号をディジタル信号に変換して中間ディジタル信号として出力するA/D変換回路と、
    前記A/D変換回路からの前記中間ディジタル信号を直交検波して2系統の復調ディジタル信号として出力する直交検波回路と、
    前記直交検波回路からの前記2系統の復調ディジタル信号に含まれる誤差を検出し、検出した前記誤差を基に前記誤差調整回路に誤差調整させる誤差検出回路と、
    を備える直交変調器であって、
    前記所定周波数と前記ベースバンドディジタル出力回路の動作周波数との前記和周波数が、前記所定周波数に同期していることを特徴とする直交変調器。
  2. 前記直交検波回路と前記誤差検出回路との間に、前記直交検波回路からの前記2系統の復調ディジタル信号の位相をそれぞれ調整して前記誤差検出回路に出力する位相調整回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の直交変調器。
  3. 前記誤差検出回路は、前記直交検波回路からの前記2系統の復調ディジタル信号のそれぞれの直流オフセット、前記2系統の復調ディジタル信号の直交誤差、又は前記2系統の復調ディジタル信号のレベルアンバランスのいずれかを検出し、
    前記誤差調整回路は、前記誤差検出回路の検出に応じて前記直流オフセット、前記直交誤差、又は前記レベルアンバランスが最小になるように前記ベースバンドディジタル信号を調整することを特徴とする請求項1又は2記載の直交変調器。
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