JP2009044292A

JP2009044292A - Ｆｓｋ変調器

Info

Publication number: JP2009044292A
Application number: JP2007205056A
Authority: JP
Inventors: Jun Sato; 潤佐藤; Tatsuji Fujise; 辰司藤瀬
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】ＦＳＫ変調波によるデータ通信システムで、伝送路の周波数特性に起因して発生する振幅偏差を、送信側の変調器にて予め補正することで等化し、良好な伝送品質を確保することを目的とする。
【解決手段】ＦＳＫ変調器に、第一の周波数と第二の周波数の振幅にレベル差を付加し、且つ、振幅の変化を滑らかにできる機能を内蔵させ、伝送路特性に応じた事前補正を行うことで、変調器〜復調器区間での伝送路特性の補償を実現する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＦＳＫ変調波によるデータ通信システムで、伝送路の周波数特性に起因して受信側に発生する振幅偏差を、予め送信側で補正して、良好な伝送品質を確保することに関する。

ＦＳＫ変調波を用いたデータ通信は、図１に示すように、入力データ（マーク、スペース）１０１に応じて周波数を高い周波数（ｆＨ）又は低い周波数（ｆＬ）に偏移させたＦＳＫ変調波１０２を生成して情報を伝送する方式である。しかしながら、図２に示すように、伝送路の周波数特性が２０１のような特性を有する場合、伝送路通過後の受信側の復調器入力端ではＦＳＫ変調波の振幅に偏差が生じ、２０２のように、高い周波数（ｆＨ）の振幅が低い周波数の振幅（ｆＬ）よりも相対的に低下する。
この対策として、図３に示すように、伝送路特性３０１の逆の周波数特性を有する補償回路３０２を挿入し相殺させる方式などが用いられる。
図４は、複数の観測局（観測局１〜観測局Ｎ）と一つの監視制御局とから構成され、観測局から監視制御局へ観測データを送信するテレメータシステムの例を示す。このように、複数の観測局と一つの監視制御局で構成され、複数の伝送路４０１を有するシステムでは、一つひとつの伝送路の特性が異なることが多いため、要求される補償回路の多様化や、受信装置の複雑化が起こりやすい。このような事を避けるため、受信側の補償回路の特性を調整する方式や、送信側の変調器に振幅調整をおこなう増幅器を付加する方式が提案されている。４０２は、監視制御局の受信機側に、複数の補償回路（補償回路１〜補償回路Ｎ）を設けた例である。

公開特許公報平8-172381 公開特許公報平2-79643

に示されるような、受信側の復調器出力により補償回路の特性を調整する方式は、図４に示されるような複数の観測局と一つの監視制御局で構成されるようなシステムにおいても、単一の補償回路で周波数特性を改善することができる利点があるが、補償回路特性の調整が復調器出力を検出して行うため、入力データが変わる都度、有効な補償特性を得るまでの遅延が生じ、高速なデータ伝送には不向きな面がある。また、に示されるような、送信側の変調器に振幅調整を行う増幅器を付加する方式は、変調器に入力される信号を検出し、それに応じて変調出力の増幅率を変化されるため、信号の遅れがなく高速なデータ伝送が可能であるが、変調器の外部に増幅器を付加する形態であるため回路が複雑になる欠点があり、更に、変調器に入力されるディジタル信号に応じて増幅率を離散的に変化させる方式であるため、出力波形に高周波成分を含まれることが避けがたい。

本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものであり、送信局側の変調器に伝送路特性を補償する機能を内蔵させることで、送信局から受信局の間の伝送特性を補償して良好な伝送品質を確保するものである。また、第一の周波数（又は第二の周波数）から第二の周波数（又は第一の周波数）に切替る場合の振幅データを連続的に変化させることが可能となっている。なお、変調器には伝送路特性の応じた補償特性を設定できる機能を持たせることにより、複数の伝送路を有するデータ通信システムにおいても、共通（一種類）の変調器で対応できるという長所も備えている。

二つの状態をとり得る入力データに応じて第一の周波数又は第二の周波数に変調するＦＳＫ変調波を用いるデータ通信において、バイナリー化された波形データを収納するメモリ部と、入力データをクロックで読み込み、読み込まれた入力データに応じてクロックの１周期単位で第一の周波数又は第二の周波数に相当するバイナリー化された波形データを出力し、読み込まれた入力データの二つの状態に対応するバイナリー化された振幅データを併せて出力するＦＳＫデータ処理部と、ＦＳＫデータ処理部から出力されるバイナリー化された波形データとバイナリー化された振幅データとを乗算する乗算部と、乗算部のバイナリー出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部のアナログ出力を平滑化するＬＰＦ部とからなり、第一の周波数と第二の周波数に対してあらかじめ伝送路の周波数特性と相殺するように調整された振幅差を付与することで、伝送路の周波数特性に起因して受信機の復調器入力端で第一の周波数と第二の周波数に生ずる振幅差を補償することを特徴とする。

二つの状態をとり得る入力データに応じて第一の周波数又は第二の周波数に変調するＦＳＫ変調波を用いるデータ通信において、変調器の出力波形に位相の不連続点が生じないように、ＦＳＫデータ処理部が、第一の周波数（又は第二の周波数）を連続して出力する場合、又は、第一の周波数（又は第二の周波数）から第二の周波数（又は第一の周波数）に切替る場合、のいずれにおいても、波形データの位相の急激な変化を起こすことなく、且つ、第一の周波数（又は第二の周波数）から第二の周波数（又は第一の周波数）に切替る場合の振幅データの変化が連続的な変化となるように制御されることを特徴とする。

ＦＳＫ変調波を用いたデータ通信で、伝送路の周波数特性により受信側の受信機の復調器入力端に生ずる振幅差（レベル差）を、送信側の変調器の簡単な設定により補償することができる。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本説明は例示で、以下の記載により発明の技術的範囲が限定されるものではなく、ＦＳＫ変調方式によるデータ通信システム全般に適用できる。

図５は、本発明の変調器の構成要素と、各部位の機能、波形、レベルなどを示したものである。
まず、クロック５０１とマーク又はスペースからなる入力データ５０２が本変調器に入力される。
マルチプレクサ５１２は、マーク又はスペースからなる入力データ５０２に応じて、予め準備した二つの位相変化量（バイナリデータ固定値）５１４の何れか一方を選択し、加算器５０４の一方の入力に導く。同時に、レジスタ５０５の出力（バイナリデータ）の出力も、加算器５０４の他方の入力に接続されている。加算器５０４は加算結果（バイナリデータ）をレジスタ５０５に導く。ここで、二つの位相変化量５１４は、第一の周波数（ｆＨ）と第二の周波数（ｆＬ）それぞれに対し、入力クロック５０１の一周期で変化する位相量が予め設定されているものとする。レジスタ５０５はクロック入力５０１の立ち上がりを検知し、マルチプレクサ５１２の出力を入力データとして取り込み、出力データ（バイナリデータ）として保持する。レジスタ５０５が保持する出力データ（バイナリデータ）は二分岐され、一方は前述の加算器５０４の入力に、他方は波形メモリ５０６にアドレス入力（バイナリデータ）として入力される。波形メモリ５０６には正弦波一周期分の位相に対する振幅値がバイナリデータで格納されており、アドレスとして位相値を入力することにより、その位相に対応する振幅値がバイナリデータで出力されるものである。また、波形メモリ５０６の入力位相値は、位相の周期性が補償されるように、加算器５０４およびレジスタ５０５のデータビット数と、波形メモリ５０６に格納される波形データのサンプリング数を予め決定しておくものとする。
もうひとつのマルチプレクサ５１１は、マーク又はスペースからなる入力データ５０２に応じて、予め準備した二つの振幅係数（バイナリデータ）５１３のいずれか一方を選択し、ディジタルＬＰＦ５１０へ導く。この時点ではバイナリデータであるが、イメージ表示すると、振幅の変化点が階段状に変換する波形５２１になる。ディジタルＬＰＦ５１０は、急激に変化する振幅係数を入力し、緩やかに変化するデータ（バイナリデータ）として出力する。ＬＰＦを通過した時点でも、まだバイナリデータであるが、イメージ表示すると、波形５２１の振幅の変化を穏やかにした波形５２２になっている。ここで、振幅係数５１３は、変調器出力の第一の周波数（ｆＨ）と第二の周波数（ｆＬ）の振幅偏差が，伝送路の周波数特性に起因して受信側の復調器入力で生じる第一の周波数（ｆＨ）と第二の周波数（ｆＬ）のレベル差を等化するように，予め設定されているものとする。振幅係数が、様々な伝送路特性に応じて任意に調整可能であることは勿論である。

乗算器５０７は、波形データ（バイナリデータ）５１６と振幅データ（バイナリデータ）５１５を乗算し、マーク又はスペースに対応するレベル補正とマークからスペース（又は、スペースからマークへの）への変化点に対応する傾斜振幅を有するバイナリデータレベルでのＦＳＫ波を生成する。
波形メモリの出力はバイナリデータであるが、イメージ表示すると、スペース相当の周波数（第一の周波数、ｆＨ）の振幅とマーク相当の周波数（第二の周波数、ｆＬ）の振幅が等しく、波形５２３のようになっている。乗算器５０７を通過した時点でも、まだ、バイナリデータであるが、イメージ表示すると、スペース相当の周波数（第一の周波数、ｆＬ）の振幅がマーク相当の周波数（第二の周波数、ｆＨ）の振幅に比して小さくなり、波形５２４のようになっている。

Ｄ／Ａ変換器５０８は、乗算器から出力されるバイナリデータをアナログ値に変換し階段状のＦＳＫ波を生成する。

アナログＬＰＦ５０９は、Ｄ／Ａ変換器で生成された階段状のＦＳＫ波に含まれる高調波を除去、平滑化し、第一の周波数（ｆＨ）と第二の周波数（ｆＬ）でレベル差を有し、且つ、両者の変化点で振幅が滑らかに変化するＦＳＫ変調波を出力する。

ＦＳＫ変調波のイメージ伝送路特性補正回路による補償伝送路構成変調器の機能ブロック

符号の説明

１０１・・・入力データ、１０２・・・ＦＳＫ変調波、２０１・・・伝送路の周波数特性、２０２・・・復調器入力端の波形、３０１・・・伝送路の周波数特性、３０２・・・補償回路の周波数特性、４０１・・・複数の伝送路、４０２・・・受信機側の補償回路、５０１・・・クロック、５０２・・・入力データ、５０３・・・ＦＳＫ変調波、５０４・・・加算器、５０５・・・レジスタ、５０６・・・波形メモリ、５０７・・・乗算器、５０８・・・Ｄ／Ａ変換器、５０９・・・アナログＬＰＦ、５１０・・・ディジタルＬＰＦ、５１１・・・マルチプレクサ、５１２・・・マルチプレクサ、５１３・・・振幅係数、５１４・・・位相変化量、５１５・・・振幅データ、５１６・・・波形データ、５２１・・・振幅波形イメージ、５２２・・・振幅波形イメージ、５２３・・・ＦＳＫ波形イメージ、５２４・・・ＦＳＫ波形イメージ

Claims

二つの状態をとり得る入力データに応じて第一の周波数又は第二の周波数に変調するＦＳＫ変調波を用いるデータ通信において、
バイナリー化された波形データを収納するメモリ部と、入力データをクロックで読み込み、読み込まれた入力データに応じてクロックの１周期単位で第一の周波数又は第二の周波数に相当するバイナリー化された波形データを出力し、読み込まれた入力データの二つの状態に対応するバイナリー化された振幅データを併せて出力するＦＳＫデータ処理部と、ＦＳＫデータ処理部から出力されるバイナリー化された波形データとバイナリー化された振幅データとを乗算する乗算部と、乗算部のバイナリー出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部のアナログ出力を平滑化するアナログＬＰＦ部と、からなり、
第一の周波数と第二の周波数に対してあらかじめ振幅差を付与することで、伝送路の特性に起因して受信機側で第一の周波数と第二の周波数に生ずる振幅差を補償することを特徴とする、ＦＳＫ変調器。
二つの状態をとり得る入力データに応じて第一の周波数又は第二の周波数に変調するＦＳＫ変調波を用いるデータ通信において、
変調器の出力波形に位相の不連続点が生じないように、ＦＳＫデータ処理部が、第一の周波数（又は第二の周波数）を連続して出力する場合、又は、第一の周波数（又は第二の周波数）から第二の周波数（又は第一の周波数）に切替る場合、のいずれにおいても、波形データの位相の急激な変化を起こすことなく、且つ、第一の周波数（又は第二の周波数）から第二の周波数（又は第一の周波数）に切替る場合の振幅データの変化が、緩やかな傾斜の変化となるように制御されることを特徴とする、前記請求項１に記載のＦＳＫ変調器。