JP2009188757A - Polar modulation transmitter and modulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にPLL(Phase Locked Loop :位相同期ループ)を用いて周波数変調を行うポーラ変調送信装置及び変調方法に関する。 The present invention particularly relates to a polar modulation transmission apparatus and a modulation method for performing frequency modulation using a PLL (Phase Locked Loop).
従来、ベースバンドの変調信号によりキャリア信号を変調して送信信号を形成する(すなわち、ベースバンド変調信号を無線周波数にアップコンバートする)にあたって、PLLを用いた位相変調装置が広く用いられている。この種の位相変調装置においては、一般的に、低コスト、低消費電力、良好なノイズ特性、並びに高い送信特性、例えば変調精度が求められている。このPLLを用いた位相変調装置の構成としては、分周器に変調信号を入力する構成や、VCOに変調信号を入力する構成などさまざまな構成がある。また、位相変調方式の1つとして、PLL帯域内の変調とPLL帯域外の変調の2箇所で行う2点変調方式なども提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
Conventionally, a phase modulation device using a PLL is widely used to form a transmission signal by modulating a carrier signal with a baseband modulation signal (that is, upconverting a baseband modulation signal to a radio frequency). In this type of phase modulation apparatus, generally, low cost, low power consumption, good noise characteristics, and high transmission characteristics such as modulation accuracy are required. As a configuration of the phase modulation apparatus using the PLL, there are various configurations such as a configuration in which a modulation signal is input to a frequency divider and a configuration in which a modulation signal is input to a VCO. In addition, as one of the phase modulation methods, a two-point modulation method that performs modulation in two locations of modulation within the PLL band and modulation outside the PLL band has been proposed (see, for example,
上述したような2点変調技術を用いると、PLL帯域幅を変調帯域幅よりも狭く設定しても、PLL帯域外まで及ぶ広帯域なRF変調信号を出力することが可能となる。この結果、PLLによるノイズ特性の劣化を抑制できるようになる。
しかしながら、2点変調の場合、IQ信号の振幅、位相(位相変化:瞬時周波数)が変化し、IQ平面上の原点を通過の際、大きな位相変化(約180度)が生じる。図13及び図14を用いて説明する。図13Aに、IQ平面上におけるIQコンスタレーションの推移の一例を示し、図13Bに、図13AのようにIQコンスタレーションが推移した場合の位相変化を示す。 However, in the case of two-point modulation, the amplitude and phase (phase change: instantaneous frequency) of the IQ signal change, and a large phase change (about 180 degrees) occurs when passing through the origin on the IQ plane. This will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13A shows an example of the transition of the IQ constellation on the IQ plane, and FIG. 13B shows the phase change when the IQ constellation transitions as shown in FIG. 13A.
図13A及び図13Bから、IQ信号の振幅、位相が原点付近を通過して変化する場合に(図13A(a)参照)、大きな位相変化(約180度)が生じることがわかる(図13B(a)参照)。 From FIG. 13A and FIG. 13B, it can be seen that when the amplitude and phase of the IQ signal change passing through the vicinity of the origin (see FIG. 13A (a)), a large phase change (about 180 degrees) occurs (FIG. 13B ( a)).
図14は、2点変調を行った場合に、IQ信号の位相成分の変化の様子をシミュレーションにより計算した例である。図14から分かるように、2点変調の場合、瞬時的に位相が変化、つまり、急激な周波数変動が起こる。 FIG. 14 is an example in which the state of change of the phase component of the IQ signal is calculated by simulation when two-point modulation is performed. As can be seen from FIG. 14, in the case of two-point modulation, the phase changes instantaneously, that is, a sudden frequency fluctuation occurs.
このように、ポーラ変調において、VCO/PLLを用いた2点変調を用いる場合、変調波がIQ座標上で原点付近を通過する場合、急激な位相変化が生じてしまい、変調が困難となる。 As described above, when two-point modulation using VCO / PLL is used in polar modulation, when the modulated wave passes near the origin on the IQ coordinate, a sudden phase change occurs, which makes modulation difficult.
特に、変調波の帯域が広帯域になるほど、また、変調波のピークファクタが大きいほど、急激な位相変化が生じる傾向にあるため、CDMAや多値QAMやOFDMに2点変調を用いたポーラ変調を適用する際、位相成分が急激に変化するため、変調精度の劣化が生じる。 In particular, as the band of the modulated wave becomes wider and the peak factor of the modulated wave increases, a sudden phase change tends to occur. Therefore, polar modulation using two-point modulation is applied to CDMA, multilevel QAM, and OFDM. When applied, the phase component changes abruptly, resulting in degradation of modulation accuracy.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、変調精度の劣化を低減することができるポーラ無線送信装置及び変調方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to provide a polar radio transmission apparatus and a modulation method capable of reducing deterioration of modulation accuracy.
かかる課題を解決するため本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、入力信号の振幅成分r及び前記入力信号の位相成分Δθを形成する極座標変換手段と、前記位相成分Δθを所定の位相だけシフトして位相成分Δθ1に変換するとともに、シフトした位相に関する情報を示すディジタル信号を生成する位相変換手段と、前記位相成分Δθ1に基づいて、搬送波を周波数変調することにより変調波を得る周波数変調手段と、前記ディジタル信号に基づいて、前記変調波にディジタル位相変調を施すディジタル位相変調手段と、前記振幅成分rによってディジタル位相変調後の前記変調波が振幅変調されたベクトル変調波を形成するパワーアンプと、を具備する構成を採る。 In order to solve such a problem, one aspect of the polar modulation transmission apparatus of the present invention includes a polar coordinate conversion unit that forms an amplitude component r of an input signal and a phase component Δθ of the input signal, and the phase component Δθ is set to a predetermined phase. Phase conversion means for generating a digital signal indicating information relating to the shifted phase, and a frequency modulation means for obtaining a modulated wave by frequency-modulating a carrier wave based on the phase component Δθ1. And a digital phase modulation means for performing digital phase modulation on the modulated wave based on the digital signal, and a power amplifier for forming a vector modulated wave in which the modulated wave after the digital phase modulation is amplitude modulated by the amplitude component r The structure which comprises these is taken.
本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、前記ディジタル位相変調手段は、N値の多相(N相)ディジタル変調を施し、前記位相変換手段は、前記位相成分Δθ1の絶対値が、π/N[rad]以下になるように、前記位相成分Δθを2π×i/N[rad](i=0,…,(N−1))シフトする、構成を採る。 In one aspect of the polar modulation transmission apparatus of the present invention, the digital phase modulation means performs N-value multiphase (N-phase) digital modulation, and the phase conversion means indicates that the absolute value of the phase component Δθ1 is π The phase component Δθ is shifted by 2π × i / N [rad] (i = 0,..., (N−1)) so as to be equal to or less than / N [rad].
本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、前記ディジタル位相変調手段の位相状態の位相差が、(2π×i/N+Δp)[rad]の場合、前記位相変換手段は、前記位相成分Δθを(2π×i/N+Δp)[rad]シフトする、構成を採る。 In one aspect of the polar modulation transmission apparatus of the present invention, when the phase difference of the phase state of the digital phase modulation means is (2π × i / N + Δp) [rad], the phase conversion means converts the phase component Δθ into (2π × i / N + Δp) [rad] shift is adopted.
本発明の変調方法の一つの態様は、入力信号の振幅成分r及び前記入力信号の位相成分Δθを形成するステップと、前記位相成分Δθを所定の位相だけシフトして位相成分Δθ1に変換するとともに、シフトした位相に関する情報を示すディジタル信号を生成するステップと、前記位相成分Δθ1に基づいて、搬送波を周波数変調することにより変調波を得るステップと、前記ディジタル信号に基づいて、前記変調波にディジタル位相変調を施すステップと、前記振幅成分rによってディジタル位相変調後の前記変調波が振幅変調されたベクトル変調波を形成するステップと、を有するようにした。 According to one aspect of the modulation method of the present invention, the step of forming the amplitude component r of the input signal and the phase component Δθ of the input signal, the phase component Δθ is shifted by a predetermined phase, and converted into the phase component Δθ1. A step of generating a digital signal indicating information relating to the shifted phase, a step of obtaining a modulated wave by frequency-modulating a carrier wave based on the phase component Δθ1, and a step of digitally converting the modulated wave based on the digital signal. A step of performing phase modulation, and a step of forming a vector-modulated wave in which the modulated wave after digital phase modulation is amplitude-modulated by the amplitude component r.
本発明によれば、変調精度の劣化を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce deterioration of modulation accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1に係るポーラ変調送信装置の要部構成を示すブロック図である。図1において、ポーラ変調送信装置100は、極座標変換部110、位相変換部120と、VCO/PLL(Voltage Controlled Oscillator/Phase Locked Loop)回路130と、遅延調整部140と、BPSK変調部150と、パワーアンプ160とを備えて構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the polar modulation transmission apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, a polar
極座標変換部110は、同相成分信号と直交成分信号とを入力し、振幅成分rと位相成分Δθとに変換する。極座標変換部110は、振幅成分rをパワーアンプ160の電源電圧に入力するとともに、位相成分Δθを位相変換部120に出力する。
The polar
位相変換部120は、位相成分Δθに応じて、位相成分Δθを位相成分Δθ1に変換するとともに、変換位相に関する情報を示すディジタル信号(本実施の形態では、BPSK信号)を生成する。位相成分Δθから位相成分Δθ1への変換の対応関係について、図2を用いて説明する。
The
図2は、位相変換部120における、位相成分Δθと、変換後の位相成分Δθ1及びディジタル信号(BPSK信号)との対応関係を示す。
FIG. 2 shows a correspondence relationship between the phase component Δθ, the converted phase component Δθ1 and the digital signal (BPSK signal) in the
同図に示すように、0[deg]≦|Δθ|≦90[deg]の場合、位相変換部120は、位相成分Δθ1として、ΔθをVCO/PLL回路130に出力する。また、0[deg]≦|Δθ|≦90[deg]の場合、位相変換部120はBPSK信号として、0(L)を遅延調整部140に出力する。
As shown in the figure, when 0 [deg] ≦ | Δθ | ≦ 90 [deg], the phase converter 120 outputs Δθ to the VCO /
一方、90[deg]<|Δθ|≦180[deg]の場合、位相変換部120は、位相成分Δθ1として、(Δθ−180)[deg]をVCO/PLL回路130に出力する。また、90[deg]<|Δθ|≦180[deg]の場合、位相変換部120は、BPSK信号として、1(H)を遅延調整部140に出力する。このようにすることで、位相変換部120からVCO/PLL回路130に、|Δθ1|≦90[deg]を満たすΔθ1が出力される。
On the other hand, when 90 [deg] <| Δθ | ≦ 180 [deg], the phase converter 120 outputs (Δθ−180) [deg] to the VCO /
図1に戻り、VCO/PLL回路130は、位相変換部120から出力される位相成分Δθ1に対し、周波数変換を施し、PM変調波を生成する。VCO/PLL回路130は、VCO/PLL回路130の周波数制御端子に、位相成分Δθ1を重畳して位相変調を実現する。
Returning to FIG. 1, the VCO /
遅延調整部140は、後段のBPSK変調部150において、位相変換部120から出力されるディジタル信号(本実施の形態では、BPSK信号)とPM変調波とが同期するように、ディジタル信号を遅延する。このようにすることで、位相変換部120からBPSK変調部150までの振幅成分の経路と、位相成分の経路との遅延差が補償されるようになる。
The
図3に、遅延調整部140の構成例を示す。遅延調整部140は、信号遅延器141を備え、信号遅延器141は、振幅成分の経路と位相成分の経路との差を示す遅延差情報に基づいて、ディジタル信号を遅延させる。遅延は、主にVCO/PLL回路130における周波数変調処理によるものであるので、遅延量を固定値としてもよいし、VCO/PLL回路130のPLLのループフィルタの帯域幅に応じて遅延時間が変わるような場合には、ループ帯域幅に応じて遅延差情報を変えるようにしてもよい。図4を用いて補足説明する。
FIG. 3 shows a configuration example of the
図4(a)は位相変調信号を示し、図4(b)はPM変調波を示し、位相変調信号とPM変調波との遅延差が遅延時間Tdの場合の例である。このとき、遅延調整部140は、ディジタル信号を遅延時間Tdだけ遅延させる。図4(c),図4(d)に、遅延調整前のディジタル信号及び遅延調整後のディジタル信号を示す。このようにすることで、PM変調波と遅延調整後のディジタル信号との遅延差をなくし同期することができる。
4A shows a phase modulation signal, FIG. 4B shows a PM modulation wave, and an example in which the delay difference between the phase modulation signal and the PM modulation wave is the delay time Td. At this time, the
BPSK変調部150は、PM変調波に対し、BPSK信号に応じて、BPSK変調を施し、BPSK変調後の高周波位相変調信号をパワーアンプ160に出力する。
The
図5に、BPSK変調部150の構成例を示す。VCO/PLL回路130から出力されるPM変調波は2分岐され、一方はセレクタ152に入力され、他方はインバータ(NOT回路)151に出力される。インバータ151によって、PM変調波の180位相反転信号が生成される。セレクタ152には、0(L)又は1(H)のBPSK信号が入力され、BPSK信号に応じて、PM変調波又はPM変調波の180位相反転信号が、LPF(Low Pass Filter)153に出力される。LPF153は、BPSK変調によって生じるスプリアスを低減する。したがって、スプリアスが問題にならない程度であれば、LPF153を必ずしも設ける必要はない。
FIG. 5 shows a configuration example of the
図1に戻り、パワーアンプ160は、振幅成分rに応じた電源電圧値と、BPSK変調部150から出力された高周波位相変調信号とを掛け合わせた信号を出力する。
Returning to FIG. 1, the
以下、上述のように構成されたポーラ変調送信装置100の動作及び特性について説明する。
Hereinafter, the operation and characteristics of the polar
先ず、極座標変換部110によって、同相成分信号及び直交成分信号が、振幅成分r及び位相成分Δθに変換される。
First, the polar coordinate
位相変換部120によって、位相成分Δθに応じて、位相成分Δθが位相成分Δθ1に変換され、VCO/PLL回路130によって、位相成分Δθ1に対し、周波数変換が施され、PM変調波が生成される。また、位相変換部120からは、Δθに応じて、0(L)/1(H)がBPSK信号として、BPSK変調部150に出力される。位相成分Δθから位相成分Δθ1への変換の対応関係、及び、ΔθとBPSK信号との対応関係は、図2の通りである。
The
遅延調整部140では、後段のBPSK変調部150において、位相変換部120から出力されるBPSK信号とPM変調波とが同期するように、BPSK信号が遅延される。
In the
BPSK変調部150によって、PM変調波に対し、BPSK信号に応じて、BPSK変調が施され、BPSK変調後の高周波位相変調信号がパワーアンプ160に出力される。
The
パワーアンプ160からは、振幅成分rに応じた電源電圧値と、BPSK変調部150から出力された高周波位相変調信号とが掛け合わせた信号が出力される。
The
このようにすることで、位相変換部120からVCO/PLL回路130には、Δθ1≦90[deg]を満たす位相成分Δθ1が出力されるようになる。
By doing so, the
具体的には、図2に示すように、0[deg]≦|Δθ|≦90[deg]の場合、位相成分Δθは、そのまま位相成分Δθ1として、VCO/PLL回路130に出力される。このとき、BPSK信号として、0(L)がBPSK変調部150に出力される。したがって、BPSK変調部150では、位相反転されないので、0[deg]≦|Δθ|≦90[deg]の場合、位相成分Δθの変調は、VCO/PLL回路130によって行われることになる。
Specifically, as shown in FIG. 2, when 0 [deg] ≦ | Δθ | ≦ 90 [deg], the phase component Δθ is output to the VCO /
一方、90[deg]<|Δθ|≦180[deg]の場合、位相成分Δθは、(180−Δθ)[deg]に変換され、(Δθ−180)[deg]が位相成分Δθ1として、VCO/PLL回路130に出力される。このとき、BPSK信号として、1(H)がBPSK変調部150に出力される。したがって、90[deg]<|Δθ|≦180[deg]の場合、位相成分Δθの変調は、VCO/PLL回路130によって、(Δθ−180)[deg]だけ位相変調された後、BPSK変調部150によって、位相反転されることにより行われることになる。
On the other hand, in the case of 90 [deg] <| Δθ | ≦ 180 [deg], the phase component Δθ is converted into (180−Δθ) [deg], and (Δθ−180) [deg] is used as the phase component Δθ1 and the VCO. /
上述したように、位相変換部120によって、VCO/PLL回路130に入力される位相成分Δθ1が、常に、90[deg]以下となるように変換されるので、VCO/PLL回路130に、線形性及び応答特性が高いVCOを用いることなく、ポーラ変調送信装置100は、広帯域の変調に対し変調精度を保つことができる。
As described above, the
図6Aに、従来のポーラ変調送信装置による位相成分Δθの変動の様子を示し、図6Bに、本実施の形態に係るポーラ変調送信装置による位相成分Δθの変動の様子を示す。なお、図6A及び図6Bともに、Δθを2πで正規化し、Δθ=±0.5V(1Vpp)とした場合の例である。図6A,図6Bから分かるように、本実施の形態に係るポーラ変調送信装置では、従来のポーラ変調送信装置に比べ、VCOの所要感度を半分以下に抑えることができる。 FIG. 6A shows a change in phase component Δθ by a conventional polar modulation transmission apparatus, and FIG. 6B shows a change in phase component Δθ by a polar modulation transmission apparatus according to the present embodiment. 6A and 6B are examples in which Δθ is normalized by 2π and Δθ = ± 0.5 V (1 Vpp). As can be seen from FIGS. 6A and 6B, the required sensitivity of the VCO can be suppressed to less than half in the polar modulation transmission apparatus according to the present embodiment as compared with the conventional polar modulation transmission apparatus.
以上のように、本実施の形態によれば、位相変換部120は、位相成分Δθを所定の位相だけシフトして位相成分Δθ1に変換するとともに、シフトした位相に関する情報を示すBPSK信号を生成し、VCO/PLL回路130は、位相成分Δθ1に基づいて、搬送波を周波数変調することにより位相変調波を取得し、BPSK変調部150は、BPSK信号に応じて、位相変調波にディジタル位相変調(BPSK変調)を施すようにした。
As described above, according to the present embodiment,
BPSK変調の場合、位相変換部120は、2値のBPSKディジタル変調を施し、位相変換部120は、位相成分Δθ1の絶対値が、π/2[rad]以下になるように、位相成分Δθを2π×i/2[rad](i=0,1)シフトする。
In the case of BPSK modulation, the
つまり、位相変換部120は、90<|Δθ|≦180の場合、(Δθ−180)[deg]を位相成分Δθ1とするとともに、180[deg]シフトを示すBPSK信号を生成し、0≦|Δθ|≦90の場合、位相成分Δθを位相成分Δθ1とし、0[deg]シフトを示すBPSK信号を生成し、BPSK変調部150は、BPSK信号に応じてBPSK変調を施す。
That is, when 90 <| Δθ | ≦ 180, the
このようにすることで、90[deg]を超える位相変化に対しては、BPSK変調部150によって位相反転することにより行なわれ、VCO/PLL回路130では、90[deg]以下の位相変化が施されることになるので、VCO/PLL回路130に、線形性及び応答特性が高いVCOを用いることなく、ポーラ変調送信装置100は、広帯域の変調に対し変調精度を保つことができる。
In this way, a phase change exceeding 90 [deg] is performed by inverting the phase by the
なお、以上の説明では、BPSK変調部150の2位相状態の位相が、理想的な180度である場合を想定し、位相変換部120が、図2に示すような変換を行う場合について説明したが、BPSK変調部150の2位相状態の位相が180度からΔpだけずれていて、2位相状態の実際の位相差が(180+Δp)[deg]となるような場合には、図7のような変換を行えばよい。
In the above description, assuming that the phase of the two-phase state of the
つまり、BPSK変調部150の位相状態の位相差が、(2π/N+Δp)[rad]の場合、位相変換部120は、位相成分Δθを(2π×/N+Δp)[rad]シフトする。
That is, when the phase difference of the phase state of the
図7は、位相変換部120における、位相成分Δθと、変換後の位相成分Δθ1及びBPSK信号との対応関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the phase component Δθ, the converted phase component Δθ1, and the BPSK signal in the
すなわち、BPSK変調部150の2位相状態の位相差が(180+Δp)[deg]とすると、0[deg]≦|Δθ|≦90[deg]の場合、位相変換部120は、位相成分Δθ1として、ΔθをVCO/PLL回路130に出力し、90[deg]<|Δθ|≦180[deg]の場合、位相成分Δθ1として、(Δθ−180−Δp)[deg]をVCO/PLL回路130に出力する。なお、BPSK信号については、図2と同様である。
That is, assuming that the phase difference between the two phase states of the
このようにして、位相変換部120が、位相成分Δθから位相成分Δθ1に位相変換するようにすることで、位相成分Δθが(2π/N+Δp)[rad]シフトされるので、後段のBPSK変調部150における位相のずれΔpを、前段の位相変換部120において補償することができる。
In this way, the
(実施の形態2)
本実施の形態では、BPSK変調に代えて、多相PSK変調を行うポーラ変調送信装置について説明する。なお、以下では、多相PSK変調として、QPSK変調を行う場合を例に説明する。また、図1と共通する構成部分には、図1と同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a polar modulation transmission apparatus that performs multiphase PSK modulation instead of BPSK modulation will be described. In the following, a case where QPSK modulation is performed as multiphase PSK modulation will be described as an example. Also, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
図8のポーラ変調送信装置200は、図1のポーラ変調送信装置100に対して、位相変換部120及びBPSK変調部150に代えて、位相変換部210及びQPSK変調部220を備えて構成される。
The polar
位相変換部210は、位相成分Δθに応じて、位相成分Δθを位相成分Δθ1に変換するとともに、変換位相に関する情報を示すディジタル信号(本実施の形態では、QPSK信号)を生成する。位相成分Δθから位相成分Δθ1への変換の対応関係について、図9を用いて説明する。
The
図9は、位相変換部210における、位相成分Δθと、変換後の位相成分Δθ1及びQPSK信号との対応関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the phase component Δθ, the phase component Δθ1 after conversion, and the QPSK signal in the
同図に示すように、−45[deg]≦Δθ<45[deg]の場合、位相変換部210は、位相成分Δθ1として、ΔθをVCO/PLL回路130に出力する。また、−45[deg]≦Δθ<45[deg]の場合、位相変換部210は、QPSK信号として、0[deg]シフトを示す“00”を遅延調整部140に出力する。
As shown in the figure, when −45 [deg] ≦ Δθ <45 [deg], the
45[deg]≦Δθ<135[deg]の場合、位相変換部210は、位相成分Δθ1として、Δθ−90[deg]をVCO/PLL回路130に出力する。また、45[deg]≦Δθ<135[deg]の場合、位相変換部210は、QPSK信号として、90[deg]シフトを示す“01”を遅延調整部140に出力する。
When 45 [deg] ≦ Δθ <135 [deg], the
135[deg]≦Δθ<225[deg]の場合、位相変換部210は、位相成分Δθ1として、Δθ−180[deg]をVCO/PLL回路130に出力する。また、135[deg]≦Δθ<225[deg]の場合、位相変換部210は、QPSK信号として、180[deg]シフトを示す“10”を遅延調整部140に出力する。
When 135 [deg] ≦ Δθ <225 [deg], the
225[deg]≦Δθ<315[deg]の場合、位相変換部210は、位相成分Δθ1として、Δθ−270[deg]をVCO/PLL回路130に出力する。また、225[deg]≦Δθ<315[deg]の場合、位相変換部210は、QPSK信号として、270[deg]シフトを示す“11”を遅延調整部140に出力する。
When 225 [deg] ≦ Δθ <315 [deg], the
このような変換を行うことで、位相変換部120からVCO/PLL回路130に、Δ|θ1|≦45[deg]を満たすΔθ1が出力される。
By performing such conversion, Δθ1 that satisfies Δ | θ1 | ≦ 45 [deg] is output from the
QPSK変調部220は、PM変調波に対し、QPSK信号に応じて、QPSK変調を施し、QPSK変調後の高周波位相変調信号をパワーアンプ160に出力する。図10に、QPSK変調部220の構成例を示す(特許文献3参照)。図10のQPSK変調部220は、分周器221、遅延器222−1〜222−3、セレクタ223、及び、LPF224を備えて構成される。なお、QPSK変調部220の構成は、図10に示す構成に限らず、他の構成であってもよい。
The
以下、上述のように構成されたポーラ変調送信装置200の動作及び特性について説明する。
Hereinafter, operations and characteristics of the polar
先ず、極座標変換部110によって、同相成分信号及び直交成分信号が、振幅成分r及び位相成分Δθに変換される。
First, the polar coordinate
位相変換部210によって、位相成分Δθに応じて、位相成分Δθが位相成分Δθ1に変換され、VCO/PLL回路130によって、位相成分Δθ1に対し、周波数変換が施され、PM変調波が生成される。また、位相変換部210からは、Δθに応じて、“00”,“01”,“10”,“11”がQPSK信号として、QPSK変調部220に出力される。位相成分Δθから位相成分Δθ1への変換の対応関係、及び、ΔθとQPSK信号との対応関係は、図9の通りである。
The
遅延調整部140では、後段のQPSK変調部220において、位相変換部210から出力されるディジタル信号(本実施の形態では、QPSK信号)とPM変調波とが同期するように、QPSK信号が遅延される。
In
QPSK変調部220によって、PM変調波に対し、QPSK信号に応じて、QPSK変調が施され、QPSK変調後の高周波位相変調信号がパワーアンプ160に出力される。
The
パワーアンプ160からは、振幅成分rに応じた電源電圧値と、QPSK変調部220から出力された高周波位相変調信号とが掛け合わせた信号が出力される。
The
このようにすることで、位相変換部210からVCO/PLL回路130には、−45≦Δθ1≦45[deg]を満たす位相成分Δθ1が出力されるようになる。
By doing so, the
具体的には、図9に示すように、−45≦Δθ<45[deg]の場合、位相成分Δθは、そのまま位相成分Δθ1として、VCO/PLL回路130に出力される。このとき、QPSK信号として、0[deg]シフトを示す“00”がQPSK変調部220に出力される。したがって、QPSK変調部220では、位相変化を伴わず、−45≦Δθ≦45[deg]の場合、位相成分Δθの変調は、VCO/PLL回路130によって行われることになる。
Specifically, as shown in FIG. 9, when −45 ≦ Δθ <45 [deg], the phase component Δθ is output to the VCO /
また、45[deg]≦Δθ<135[deg]の場合、位相成分Δθは、(Δθ−90)[deg]に変換され、(Δθ−90)[deg]が位相成分Δθ1として、VCO/PLL回路130に出力される。このとき、QPSK信号として、90[deg]シフトを示す“01”がQPSK変調部220に出力される。したがって、45[deg]≦Δθ<135[deg]の場合、位相成分Δθの変調は、VCO/PLL回路130によって、(Δθ−90)[deg]だけ位相変調された後、QPSK変調部220によって、位相が90度シフトされることにより行われることになる。
When 45 [deg] ≦ Δθ <135 [deg], the phase component Δθ is converted into (Δθ−90) [deg], and (Δθ−90) [deg] is used as the phase component Δθ1, and the VCO / PLL It is output to the
また、135[deg]≦Δθ<225[deg]の場合、位相成分Δθは、(Δθ−180)[deg]に変換され、(Δθ−180)[deg]が位相成分Δθ1として、VCO/PLL回路130に出力される。このとき、QPSK信号として、180[deg]シフトを示す“10”がQPSK変調部220に出力される。したがって、135[deg]≦Δθ<225[deg]の場合、位相成分Δθの変調は、VCO/PLL回路130によって、(Δθ−180)[deg]だけ位相変調された後、QPSK変調部220によって、位相が180度シフトされることにより行われることになる。
When 135 [deg] ≦ Δθ <225 [deg], the phase component Δθ is converted into (Δθ−180) [deg], and (Δθ−180) [deg] is used as the phase component Δθ1 and the VCO / PLL It is output to the
また、225[deg]≦Δθ<315[deg]の場合、位相成分Δθは、(Δθ−270)[deg]に変換され、(Δθ−270)[deg]が位相成分Δθ1として、VCO/PLL回路130に出力される。このとき、QPSK信号として、270[deg]シフトを示す“11”がQPSK変調部220に出力される。したがって、225[deg]≦Δθ<315[deg]の場合、位相成分Δθの変調は、VCO/PLL回路130によって、(Δθ−270)[deg]だけ位相変調された後、QPSK変調部220によって、位相が270度シフトされることにより行われることになる。
In the case of 225 [deg] ≦ Δθ <315 [deg], the phase component Δθ is converted into (Δθ-270) [deg], and (Δθ-270) [deg] is set as the phase component Δθ1, and the VCO / PLL It is output to the
上述したように、QPSK変調部220によって、VCO/PLL回路130に入力される位相成分Δθ1が、常に、±45[deg]以内となるように変換されるので、VCO/PLL回路130に、線形性及び応答特性が高いVCOを用いることなく、ポーラ変調送信装置100は、広帯域の変調に対し変調精度を保つことができる。
As described above, the QPSK modulator 220 converts the phase component Δθ1 input to the VCO /
以上のように、本実施の形態によれば、位相変換部210は、位相成分Δθ1の絶対値が、π/4[rad]以下になるように、位相成分Δθをπ×i/2[rad](i=0,1,2,3)シフトするとともに、シフトした位相に関する情報を示すQPSK信号を生成し、VCO/PLL回路130は、位相成分Δθ1に基づいて、搬送波を周波数変調することにより位相変調波を取得し、QPSK変調部220は、QPSK信号に応じて、位相変調波にディジタル位相変調(QPSK変調)を施すようにした。
As described above, according to the present embodiment, the
このようにすることで、VCO/PLL回路130では、90[deg]以下の位相変化が施されることになるので、VCO/PLL回路130に、線形性及び応答特性が高いVCOを用いることなく、ポーラ変調送信装置200は、広帯域の変調に対し変調精度を保つことができる。
By doing so, in the VCO /
以上の説明では、ディジタル変調としてQPSK変調を用いる場合について説明したが、これに限られず、8PSK変調を用いる場合にも、本発明を適用することができる。つまり、N値の多相(N相)ディジタル変調を用いる場合、位相変換部210が、位相成分Δθ1の絶対値が、π/N[rad]以下になるように、位相成分Δθを2π×i/N[rad](i=0,…,(N−1))シフトするようにすればよい。このようにすることで、VCO/PLL回路130では、π/N[rad]以下の位相変化が施されることになるので、VCO/PLL回路130に、線形性及び応答特性が高いVCOを用いることなく、ポーラ変調送信装置200は、広帯域の変調に対し変調精度を保つことができる。
In the above description, the case where QPSK modulation is used as digital modulation has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the case where 8PSK modulation is used. That is, when N-value multiphase (N-phase) digital modulation is used, the
図11Aに、本実施の形態の係るポーラ変調送信装置200による位相成分Δθの変動の様子を示す。なお、図11Bには、ポーラ変調送信装置200のQPSK変調部220に代え、8PSK変調部を備えるポーラ変調送信装置による位相成分Δθの変動の様子を示す。図6と同様に、図11A及び図11Bともに、Δθを2πで正規化し、Δθ=±0.5V(1Vpp)とした場合の例である。図11A,図11Bとから分かるように、本実施の形態に係るポーラ変調送信装置では、従来のポーラ変調送信装置に比べ(図6A参照)、VCOの所要感度を半分以下に抑えることができる。
FIG. 11A shows how the phase component Δθ varies by the polar
また、BPSK変調(図6B参照)、QPSK変調(図11A参照)、8PSK変調(図11B参照)の比較より、変調多値数が大きくほど、VCO/PLL回路130に入力される位相成分Δθ1のピーク電圧が小さくなり、変調多値数が大きいほど、VCOの所要感度を抑えることができるようになる。
Further, from comparison of BPSK modulation (see FIG. 6B), QPSK modulation (see FIG. 11A), and 8PSK modulation (see FIG. 11B), the larger the modulation multi-value number, the more the phase component Δθ1 input to the VCO /
なお、以上の説明では、QPSK変調部220の4位相状態の位相差が、理想的な場合を想定し、位相変換部210が、図9に示すような変換を行う場合について説明したが、実施の形態1と同様に、QPSK変調部220の4位相状態の位相が0度、90度、180度、又は、270度からΔpi(i=0,…,(N−1))だけずれているような場合には、図12のような変換を行えばよい。
In the above description, the case where the phase difference between the four phase states of the
このようにして、位相変換部210が、位相成分Δθから位相成分Δθ1に位相変換するようにすることで、位相成分Δθが(2π×i/N+Δpi)[rad](i=0,…,(N−1))シフトされるので、後段のQPSK変調部220における位相のずれΔpiを、前段の位相変換部210において補償することができる。
In this way, the
本発明は、例えば携帯電話機等の携帯端末やその基地局等の無線通信装置に適用して好適である。 The present invention is suitable for application to a mobile terminal such as a mobile phone and a wireless communication device such as a base station thereof.
100,200 ポーラ変調送信装置
110 極座標変換部
120,210 位相変換部
130 VCO/PLL回路
140 遅延調整部
150 BPSK変調部
160 パワーアンプ
220 QPSK変調部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200
Claims (4)
前記位相成分Δθを所定の位相だけシフトして位相成分Δθ1に変換するとともに、シフトした位相に関する情報を示すディジタル信号を生成する位相変換手段と、
前記位相成分Δθ1に基づいて、搬送波を周波数変調することにより変調波を得る周波数変調手段と、
前記ディジタル信号に応じて、前記変調波にディジタル位相変調を施すディジタル位相変調手段と、
前記振幅成分rによってディジタル位相変調後の前記変調波が振幅変調されたベクトル変調波を形成するパワーアンプと、
を具備するポーラ変調送信装置。 Polar coordinate conversion means for forming an amplitude component r of the input signal and a phase component Δθ of the input signal;
A phase conversion means for shifting the phase component Δθ by a predetermined phase to convert the phase component Δθ into a phase component Δθ1, and generating a digital signal indicating information on the shifted phase;
Frequency modulation means for obtaining a modulated wave by frequency modulating a carrier wave based on the phase component Δθ1,
Digital phase modulation means for applying digital phase modulation to the modulated wave according to the digital signal;
A power amplifier that forms a vector-modulated wave in which the modulated wave after digital phase modulation is amplitude-modulated by the amplitude component r;
A polar modulation transmission apparatus comprising:
前記位相変換手段は、前記位相成分Δθ1の絶対値が、π/N[rad]以下になるように、前記位相成分Δθを2π×i/N[rad](i=0,…,(N−1))シフトする、
請求項1に記載のポーラ変調送信装置。 The digital phase modulation means performs N-phase multiphase (N-phase) digital modulation,
The phase conversion means sets the phase component Δθ to 2π × i / N [rad] (i = 0,..., (N−) so that the absolute value of the phase component Δθ1 is equal to or less than π / N [rad]. 1)) Shift
The polar modulation transmission apparatus according to claim 1.
前記位相変換手段は、前記位相成分Δθを(2π×i/N+Δp)[rad]シフトする、
請求項2に記載のポーラ変調送信装置。 When the phase difference of the phase state of the digital phase modulation means is (2π × i / N + Δp) [rad],
The phase conversion means shifts the phase component Δθ by (2π × i / N + Δp) [rad].
The polar modulation transmission apparatus according to claim 2.
前記位相成分Δθを所定の位相だけシフトして位相成分Δθ1に変換するとともに、シフトした位相に関する情報を示すディジタル信号を生成するステップと、
前記位相成分Δθ1に基づいて、搬送波を周波数変調することにより変調波を得るステップと、
前記ディジタル信号に応じて、前記変調波にディジタル位相変調を施すステップと、
前記振幅成分rによってディジタル位相変調後の前記変調波が振幅変調されたベクトル変調波を形成するステップと、
を有する変調方法。 Forming an amplitude component r of the input signal and a phase component Δθ of the input signal;
Shifting the phase component Δθ by a predetermined phase to convert the phase component Δθ into a phase component Δθ1, and generating a digital signal indicating information on the shifted phase;
Obtaining a modulated wave by frequency-modulating a carrier wave based on the phase component Δθ1;
Applying digital phase modulation to the modulated wave according to the digital signal;
Forming a vector modulated wave in which the modulated wave after digital phase modulation is amplitude modulated by the amplitude component r;
A modulation method.
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