JP2015512197A - ポーラ変調 - Google Patents

Abstract

変調器（500）は、変調信号の振幅成分及び位相成分を生成するポーラ生成ステージ（120）と、位相成分を微分することによって、微分された位相成分を生成する微分器ステージ（150）と、振幅成分と微分された位相成分とのうちの少なくとも１つがイベント基準を満たすことを検出することによって、広帯域幅イベントを検出するイベント検出ステージ（170）と、を備える。振幅反転ステージ（130）は、広帯域幅イベントの検出に応じて振幅成分を反転させることによって、修正された振幅成分を生成する。位相オフセットステージ（160）は、広帯域幅イベントの検出に応じて、１８０度の大きさを有し、かつ、微分された位相成分の符号と逆の符号を有する位相オフセットを、当該微分された位相成分に加えることによって、微分及び修正された位相成分を生成する。振幅変調ステージ（300）は、修正された振幅成分を用いて、搬送波信号の振幅を変調し、位相変調ステージ（200）は、微分及び修正された位相成分を用いて、当該搬送波信号の周波数を変調する。

Description

本開示は、変調器、当該変調器を備える送信機、及び変調方法に関するものである。

ポーラ変調器は、よりデジタル的に強化された実装に移行する際の、無線送信機のための良好なアーキテクチャである。非特許文献１には、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ：Global System for Mobile Communications）（登録商標）及びＧＳＭ進化型高速データレート（ＥＤＧＥ：Enhanced Data rates for GSM Evolution）用の、ポーラ変調器を備える送信機が開示されている。非特許文献２には、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access）（登録商標）用の、ポーラ変調器を備える送信機が開示されている。このようなポーラ送信機は、非常に電力効率が良い可能性がある。しかし、それらは、簡潔にＬＴＥと称される、第３世代パートナシップ・プロジェクトのロング・ターム・エボリューションのような、より広帯域の無線システムにおいて使用するのにはあまり適していない。

ポーラ送信機の問題点は、送信機を変調するために使用される位相変調信号及び振幅変調信号の帯域幅が、変調信号の同相及び直交位相（Ｉ／Ｑ）成分の帯域幅よりもかなり広いことである。典型的には、ポーラ送信機において良好な隣接チャネル漏洩比（ＡＣＬＲ：Adjacent Channel Leakage Ratio）及びエラーベクトル振幅（ＥＶＭ：Error Vector Magnitude）特性を実現するために必要となる帯域幅は、Ｉ／Ｑ成分による変調を実現する送信機における帯域幅の３倍から４倍である。

ポーラ送信機の更なる問題点は、コンポジット信号（即ち、振幅変調信号及び位相変調信号の両方による変調後の搬送波信号）の帯域幅が、振幅変調信号及び位相変調信号の両方の帯域幅よりも広いことである。これは、周波数領域における畳み込みと等価である、振幅変調信号と位相変調信号との乗算が、搬送波信号の変調の間に行われるためである。

これは、特に、広い変調帯域幅を有するＬＴＥのようなシステムで問題となる。ＷＣＤＭＡだけでなくＬＴＥシステムのような周波数分割複信（ＦＤＤ）システムでは、無線通信デバイスの送信機が、同一デバイスの受信機を鈍感にさせないことが重要である。変調帯域幅に対するデュプレックス距離の、低い比率は、課題を示しうる。ＷＣＤＭＡでは、デュプレックス距離が４５ＭＨｚであり、変調帯域幅が３．８４ＭＨｚである場合に、変調帯域幅に対するデュプレックス距離の、最悪の比率が生じる。ＬＴＥでは、デュプレックス距離が８０ＭＨｚであり、変調帯域幅が１８ＭＨｚである場合に、変調帯域幅に対するデュプレックス距離の、最悪の比率が生じる。したがって、ＬＴＥでは、変調帯域幅に対するデュプレックス距離の最悪の比率が、ＷＣＤＭＡよりも２．６倍小さくなり、これにより、ポーラ変調器を構築するのが必要に困難になっている。

ＬＴＥ用のポーラ変調器を構築する際の他の課題は、２点位相ロックループ（ＰＬＬ）において要求される、非常に高い周波数偏差である。ＷＣＤＭＡでは、要求される偏差は約±１０ＭＨＺであり、ＬＴＥではそれが±５０ＭＨｚである。そのような広い線形同調範囲を生成することは非常に困難であり、また、広い偏差は利用可能な同調範囲を減少させ、それにより、１つのデジタル制御発振器（ＤＣＯ：digitally controlled oscillator）において複数の帯域をサポートする能力が制限される。

ポーラ変調器の更に他の課題は、時間アライメントの要求条件である。振幅変調信号と位相変調信号とを合成する際には、タイミングが非常に正確でなければならず、さもなければ、スペクトルの拡大と、送信機ＡＣＬＲ及び受信機帯域雑音の要求条件についての違反とが生じることになる。

"Spur-free all-digital PLL in 65nm for Mobile Phones", B. Staszewski et al, IEEE International Solid State Circuits Conference, session 3.1, 2011. "A fully digital multimode polar transmitter employing 17b RF DAC in 3G mode", Z. Boos et al, IEEE International Solid State Circuits Conference, session 21.7, 2011.

第１の態様によれば、変調器であって、
変調信号の振幅成分及び位相成分を生成するポーラ生成ステージと、
前記位相成分を微分することによって、微分された位相成分を生成する微分器ステージと、
前記振幅成分と前記微分された位相成分とのうちの少なくとも１つがイベント基準を満たすことを検出することによって、広帯域幅イベントを検出するイベント検出ステージと、
前記広帯域幅イベントの検出に応じて前記振幅成分を反転させることによって、修正された振幅成分を生成する振幅反転ステージと、
前記広帯域幅イベントの検出に応じて、１８０度の大きさを有し、かつ、前記微分された位相成分の符号と逆の符号を有する位相オフセットを、前記微分された位相成分に加えることによって、微分及び修正された位相成分を生成する位相オフセットステージと、
前記修正された振幅成分を用いて、搬送波信号の振幅を変調する振幅変調ステージと、
前記微分及び修正された位相成分を用いて、前記搬送波信号の周波数を変調する位相変調ステージと、
を備える変調器が提供される。

第２の態様によれば、変調方法であって、
変調信号の振幅成分及び位相成分を提供するステップと、
前記位相成分を微分することによって、微分された位相成分を生成するステップと、
前記振幅成分と前記微分された位相成分とのうちの少なくとも１つがイベント基準を満たすことを検出することによって、広帯域幅イベントを検出するステップと、
前記広帯域幅イベントの検出に応じて前記振幅成分を反転させることによって、修正された振幅成分を生成するステップと、
前記広帯域幅イベントの検出に応じて、１８０度の大きさを有し、かつ、前記微分された位相成分の符号と逆の符号を有する位相オフセットを、前記微分された位相成分に加えることによって、微分及び修正された位相成分を生成するステップと、
前記修正された振幅成分を用いて、搬送波信号の振幅を変調するステップと、
前記微分及び修正された位相成分を用いて、前記搬送波信号の周波数を変調するステップと、
を含む変調方法が提供される。

微分された信号による周波数変調は、微分なしの信号による位相変調と等価である。したがって、微分及び修正された位相成分を用いて搬送波信号の周波数を変調することは、微分なしの、修正された位相成分を用いて搬送波信号の位相を変調することと等価である。したがって、変調器は、コンポジット（振幅及び位相）変調された搬送波信号を提供できる。広帯域幅イベントの検出に応じた、具体的には広帯域幅イベントからの、振幅成分を反転は、修正された振幅成分の帯域幅が、反転なしの振幅成分の帯域幅よりも狭くなることをもたらすことが可能である。振幅成分の反転を補償するために、広帯域幅イベントの検出に応じて、具体的には広帯域幅イベントから、微分された位相成分に対して位相オフセットが加えられうる。正または負でありうる位相オフセットは、１８０度の大きさを有し、その符号は、微分された位相成分の符号と逆となるように選択されうる。帯域幅の低減は、送信機の実装を容易にし、かつ、上記変調器を用いる送信機のコンポジット信号の帯域幅を低減することができ、それにより、ピーク周波数偏差を低減し、デュプレックス距離雑音を低減し、より短いデュプレックス距離を使用可能にするとともに、振幅成分と位相成分との間のタイミングの不整合に対する耐性を増加させることができる。

第１の好適な実施形態では、イベント基準は、微分された位相成分の大きさが、位相閾値またはそれと等価の周波数閾値を超えることを含みうる。この特徴によって、広帯域幅イベントを低複雑度の方法で検出することが可能になる。

イベント検出ステージは、微分された位相成分の極大値及び極小値を検出してもよく、イベント基準は、検出された極大値及び極小値のうちの１つにおける、微分された位相成分が、位相閾値を超える大きさを有することを含んでもよい。同様に、上記方法は、微分された位相成分の極大値及び極小値を検出するステップを含んでもよく、イベント基準は、検出された極大値及び極小値のうちの１つにおける、微分された位相成分が、位相閾値を超える大きさを有することを含んでもよい。これにより、広帯域幅イベントを低複雑度の方法で検出することが可能になる。

第２の好適な実施形態では、イベント基準は、振幅成分に適用されてもよい。変調信号の軌跡が、原点の近くまたは原点を通過する場合、振幅成分の大きさが減少し、位相成分の変化速度が増加し、それ故に、微分された位相成分の大きさが増加する。したがって、振幅は、広帯域幅イベントを示しうるとともに、微分された位相成分の大きさを示しうるか、または位相成分の変化速度を示しうる。イベント基準を満たす振幅成分の発生の検出が、広帯域幅イベントの発生の判定の手段として使用されうるとともに、具体的には、微分された位相成分の大きさがいつ位相閾値を超えるのかを検出する手段として、または、等価的には、位相成分の変化速度がいつ位相閾値を超えるのかを検出する手段として使用されうる。

イベント基準は、振幅成分が振幅閾値よりも低いことを含んでもよい。これは、低複雑度での実施が可能な基準を提供する。振幅閾値は、変調器及び変調方法が使用される特定のシステムに対して最適化されてもよい。

ポーラ生成ステージは、変調信号の振幅成分及び位相成分を、当該変調信号の同相成分及び直交位相成分から生成しうる。同様に、上記方法では、変調信号の振幅成分及び位相成分を提供するステップは、変調信号の同相成分及び直交位相成分を提供するステップと、同相成分及び直交位相成分から振幅成分及び位相成分を生成するステップと、を含みうる。この特徴は、低複雑度の実施に寄与するとともに、変調信号の同相成分及び直交位相成分を供給する既存の装置との互換性を実現する。

イベント検出ステージは、振幅成分がイベント基準を満たしていることが発生したことを、同相成分及び直交位相成分から検出してもよい。同様に、上記方法では、振幅成分がイベント基準を満たしていることが発生したことを、同相成分及び直交位相成分から検出してもよい。この特徴は、振幅成分及び位相成分の生成前に広帯域幅イベントを検出することを可能にすることによって、変調器または変調方法における遅延を低減することに寄与しうる。

イベント検出ステージは、広帯域幅イベントに応じて、反転ステージが振幅成分を反転させる前に、当該振幅成分がゼロを通過するよう変調信号を適応させてもよい。同様に、上記方法は、広帯域幅イベントに応じて、振幅成分の前記反転の前に、当該振幅成分がゼロを通過するよう変調信号を適応させるステップを含んでもよい。この特徴は、位相オフセットが加えられる際に振幅成分がゼロであることを確実にすることによって、帯域幅の低減を改善しうる。

イベント検出ステージは、同相成分及び直交位相成分にパルスを加えることによって、振幅成分がゼロを通過するよう変調信号を適応させてもよい。同様に、上記方法では、振幅成分がゼロを通過するよう変調信号を適応させるステップは、同相成分及び直交位相成分にパルスを加えるステップを含んでもよい。これにより、適応処理についての低複雑度の実施を実現できる。

変調器は、同相成分及び直交位相成分をそれぞれ蓄積することによって、変調信号を遅延させる第１及び第２遅延ステージを備えてもよく、イベント検出ステージは、蓄積された同相成分及び蓄積された直交位相成分にパルスを加えることによって、振幅成分がゼロを通過するよう変調信号を適応させてもよい。同様に、上記方法は、同相成分及び直交位相成分をそれぞれ蓄積することによって、変調信号を遅延させるステップを含んでもよく、同相成分及び直交位相成分へのパルスの付加は、蓄積された同相成分及び蓄積された直交位相成分へのパルスの付加を含んでもよい。この特徴は、適応処理についての低複雑度の実施を容易にする。

上記パルスは、二乗余弦パルスまたはハニング・フィルタリングされたパルスであってもよい。これらのタイプのパルスは、修正された振幅成分と微分及び修正された位相成分の修正部分と、これらの成分の未修正の部分との間で、滑らかまたは緩やかな遷移をもたらすことによって、帯域幅の大幅な低減を実現できる。

位相変調ステージは、搬送波信号を生成し、微分及び修正された位相成分によって搬送波信号の周波数を変調するための位相ロックループを備えてもよい。同様に、上記方法では、微分及び修正された位相成分を用いて搬送波信号の周波数を変調するステップは、位相ロックループを用いて搬送波信号を生成し、微分及び修正された位相成分を、搬送波信号の周波数を変調するために位相ロックループに適用するステップを含んでもよい。これにより、変調器及び変調方法を汎用的にすることが可能になり、例えば、プログラム可能な搬送波周波数が実現される。

位相ロックループは、２点変調用に構成されてもよい。この特徴によって、位相ロックループの高速な動作を実現できる。

振幅成分を反転させることによる、修正された振幅成分の生成は、振幅成分の符号の反転を含んでもよく、振幅変調ステージは、修正された振幅成分の大きさを示す大きさ信号を生成する絶対ステージと、修正された振幅成分の符号を示す符号指示子を生成する符号判定ステージと、修正された振幅成分が負の値を有することを符号指示子が示すことに応じて、微分及び修正された位相成分を反転させることによって、符号付きの微分及び修正された位相成分を生成する位相反転ステージと、大きさ信号と符号付きの微分及び修正された位相成分とを乗算する混合器と、を備えてもよい。同様に、上記方法では、振幅成分を反転させることによる、修正された振幅成分の生成は、振幅成分の符号の反転を含んでもよく、修正された振幅成分を用いて搬送波信号の振幅を変調するステップ、及び微分及び修正された位相成分を用いて搬送波信号の周波数を変調するステップは、修正された振幅成分の大きさを示す大きさ信号を生成するステップと、修正された振幅成分の符号を示す符号指示子を生成するステップと、修正された振幅成分が負の値を有することを符号指示子が示すことに応じて、微分及び修正された位相成分を反転させることによって、符号付きの微分及び修正された位相成分を生成するステップと、大きさ信号と符号付きの微分及び修正された位相成分とを乗算するステップと、を含んでもよい。この特徴によって、変調器の低複雑度の実施を実現することが可能である。

位相反転ステージは、微分及び修正された位相成分の差動成分を入れ替えることによって、微分及び修正された位相成分を反転させてもよい。同様に、上記方法では、微分及び修正された位相成分の反転処理は、微分及び修正された位相成分の差動成分の入れ替えを含んでもよい。この特徴は、反転処理の低複雑度の実施を実現することが可能である。

変調器は、修正された振幅成分を用いて搬送波信号の振幅を変調する前に当該修正された振幅成分をフィルタリングするための、振幅反転ステージと振幅変調ステージとの間に接続された第１フィルタを備えてもよい。同様に、上記方法は、修正された振幅成分を用いて搬送波信号の振幅を変調する前に当該修正された振幅成分をフィルタリングするステップを含んでもよい。そのようなフィルタリングは、帯域幅の低減に寄与しうるとともに、振幅の反転による帯域幅の低減に起因する複雑度を低くしうる。

変調器は、微分及び修正された位相成分を用いて搬送波信号の位相を変調する前に当該微分及び修正された位相成分をフィルタリングするための、位相オフセットステージと位相変調ステージとの間に接続された第２フィルタを備えてもよい。同様に、上記方法は、微分及び修正された位相成分を用いて搬送波信号の位相を変調する前に当該微分及び修正された位相成分をフィルタリングするステップを含んでもよい。そのようなフィルタリングも帯域幅の低減に寄与しうる。

変調器は、微分された位相成分の符号と逆となるように位相オフセットの符号を制御する符号制御ステージを備えてもよい。同様に、上記方法は、微分された位相成分の符号と逆となるように位相オフセットの符号を制御するステップを含んでもよい。この特徴は、微分及び修正された位相成分の帯域幅を最小限にすることに寄与しうる。

第３の態様によれば、第１の態様に係る変調器を備える送信機が提供される。

以下では、添付図面を参照して、例示のみのために、好適な実施形態について説明する。

原点を通過するＩ／Ｑ信号の軌跡を示す図。 変調前及び変調後の変調信号の振幅変調成分を示す図。 変調信号の位相変調成分を示す図。 原点付近を通過し、かつ、原点を通過するようにシフトされたＩ／Ｑ信号の軌跡を示す図。 送信機の概略ブロック図。 信号処理ステージについての第１の実施形態の概略ブロック図。 信号処理のフローチャート。 振幅変調ステージについての第１の実施形態の概略ブロック図。 振幅変調ステージについての第２の実施形態の概略ブロック図。 位相変調ステージの概略ブロック図。 信号処理ステージについての第２の実施形態の概略ブロック図。 変調方法のフローチャート。 変調信号の変調前及び変調後のスペクトルを示すグラフ。

図１を参照すると、曲線ａ）及びｂ）は、変調信号のＩ／Ｑ信号についての軌跡の例であり、即ち、横座標は、変調信号の同相信号成分（Ｉ）を表し、縦座標は、変調信号の直交位相信号成分（Ｑ）を表す。信号の軌跡ａ）及びｂ）は、原点を通過していることがわかる。振幅は、信号の軌跡が原点に近づくにつれて減少し、信号の軌跡が原点を通過する時点でゼロとなり、信号の軌跡が原点から離れるにつれて増加する。原点における振幅の高速な変化は、振幅成分が広い帯域幅を有することにつながる。

信号の軌跡が原点を通過する時点で振幅成分を反転させることによって（例えば、振幅成分の符号を反転させることによって）、振幅成分の帯域幅は減少しうる。図２には、この様子が示されており、破線は反転前の振幅成分の波形を表している。図２では、水平方向の目盛りは、デジタル領域における、サンプリングされた形式を有する振幅成分についてのサンプル番号である。時刻ｔ₁において、振幅はゼロに達して反転が行われ、その結果、実線で表される、振幅成分の反転された部分が得られる。本発明は、時刻ｔ₁において振幅成分の急激な変化を除去する。時刻ｔ₂において、振幅は再びゼロに達して反転が行われ、その結果、破線で表されるように連続する振幅成分が得られる。第２の反転によって、時刻ｔ₂において振幅成分の急激な変化が除去される。このように、修正された振幅成分は、時刻ｔ₁より前と、同様に時刻ｔ₂より後では、当初のもの、即ち、修正されていない振幅成分と等しく、ｔ₁からｔ₂の期間では、反転された振幅成分と等しい。時刻ｔ₁から時刻ｔ₂のような反転期間中、修正された振幅成分は負の値によって表されうる一方で、当該修正された振幅成分の残りの部分は正の値を有する。したがって、修正された振幅成分は、符号付き振幅成分とも称されうる。

更に、図１に示す信号の軌跡が原点を通過するため、変調信号の位相が、正から負の値に、または負から正の値に、１８０度変化する。原点における位相の高速な変化は、位相成分が広い帯域幅を有することにつながる。図３には、この様子が示されており、破線は位相成分の波形を表しており、１８０度、即ち、πラジアン（即ち、３．１４２ラジアン）の、位相の急激な変化が、信号の軌跡が原点を通過する時刻ｔ₁及びｔ₂において生じている。図３では、水平方向のスケールは、デジタル領域における、サンプリングされた形式を有する位相成分についてのサンプル番号である。図３において実線で示すように、時刻ｔ₁及びｔ₂において位相オフセットを加えることで、位相の急激な変化が低減または除去されうるとともに、位相成分の変化速度が低減されうる。時刻ｔ₂における位相オフセットは、時刻ｔ₁における位相オフセットと大きさは等しいが符号が反対である。このように、修正された位相成分は、時刻ｔ₁より前と、同様に時刻ｔ₂より後では、当初のもの、即ち、修正されていない位相成分と等しく、ｔ₁からｔ₂の期間では、オフセットされた位相成分と等しい。修正された位相成分の帯域幅は、当初のものの、即ち、修正されていない位相成分の帯域幅と比べて低減される。

振幅成分及び位相成分が修正されるべき時、即ち、時刻ｔ₁及びｔ₂は、振幅成分をモニタリングして振幅基準を適用することによって、または、位相成分をモニタリングして位相基準を適用することによって、決定されうる。これは、振幅成分において広い帯域幅を生じさせるイベントは、位相成分において広い帯域幅を生じさせるイベントと一致するためである。具体的には、修正された振幅成分及び修正された位相成分によって変調された、コンポジット変調された搬送波信号の帯域幅は、修正された振幅成分がゼロである場合に位相オフセットが生じる（即ち、加えられる）と、最小化される。

振幅変調成分をＡとして表し、位相変調成分をΦとして表すと、ポーラ変調器によって生成されるコンポジット変調された搬送波信号は、Ａ.ｅ^jΦとして表されうる。修正された振幅成分を、正及び負の値を有するＡ^*として表すと、ＳＧＮ(Ａ^*)がＡ^*の符号である場合に、振幅成分Ａは、Ａ＝Ａ^*.ＳＧＮ(Ａ^*) としても表されうる。これは、修正された振幅成分Ａ^*に対するＳＧＮ(Ａ^*)の乗算は、Ａ^*の負の値を正の値に変換するためである。また、位相変調された搬送波信号ｅ^jΦは、ｅ^jΦ＝ｅ^jΦ*.ＳＧＮ(Ａ^*) としても表されうる。これは、修正された位相成分Φ^*における１８０度の位相オフセットは、搬送波信号の位相の反転と等価であり、位相変調された搬送波信号に対するＳＧＮ(Ａ^*)の乗算は、同様に、搬送波信号の位相の反転と等価であり、積ｅ^jΦ*.ＳＧＮ(Ａ^*)におけるこれら２つの反転は、互いを打ち消し合うためである。

したがって、コンポジット変調された搬送波は、
Ａ.ｅ^jΦ＝Ａ^*.ＳＧＮ(Ａ^*).ｅ^jΦ*.ＳＧＮ(Ａ^*) （１）
として表すことが可能である。ＳＧＮ(Ａ^*)が＋１または−１の値を有するため、積ＳＧＮ(Ａ^*).ＳＧＮ(Ａ^*)＝１であり、それ故、
Ａ.ｅ^jΦ＝Ａ^*.ｅ^jΦ* （２）
これは、修正された位相成分によって搬送波信号を位相変調することによって、及び、修正された振幅成分によって搬送波信号を振幅変調することによって、コンポジット変調された搬送波信号が生成されうることを示す。

式（１）は、以下のように書き直されうる。
Ａ.ｅ^jΦ＝ＡＢＳ(Ａ^*).ｅ^jΦ*.ＳＧＮ(Ａ^*) （３）
これは、Ａ^*.ＳＧＮ(Ａ^*)＝ＡＢＳ(Ａ^*) であるためであり、ＡＢＳ(Ａ^*)は、修正された振幅成分の絶対値である。したがって、コンポジット変調された搬送波を生成する代替方法は、修正された位相成分によって搬送波信号を位相変調し、位相変調された搬送波信号ｅ^jΦ*を、修正された振幅成分の符号に従って反転させるとともに、その結果として得られる位相変調された搬送波を、修正された振幅成分の絶対値によって振幅変調することである。

上述のような位相成分の修正は、修正された位相成分を提供するために、位相成分に対する位相オフセットの付加を伴うが、代替的には、微分された位相成分Φ'を提供するために、位相成分Φは微分されてもよく、また、微分及び修正された位相成分Φ'^*を提供するために、微分された位相成分に位相オフセットが付加されてもよい。信号がサンプリングされた形式で処理されるデジタルの実施では、位相成分の微分は、位相成分についての連続するサンプル間の位相差の判定を含みうる。この場合、微分された位相成分は、位相成分についての連続するサンプル間の、一連の位相差を含む。位相成分の微分は、搬送波信号の位相変調が、搬送波信号を周波数変調する位相ロックループを用いて実行される場合に適している。これは、微分された変調信号を用いる周波数変調が、微分なしの変調信号を用いる位相変調と等価であるためである。

図１を参照して上述したように、信号の軌跡ａ）及びｂ）は、原点を通過し、それにより広帯域幅イベントを生じさせる。しかし、信号の軌跡が原点を通過しないとしても、信号の軌跡が原点の近くを通過する場合に帯域幅が増加する可能性がある。図４には、そのような信号の軌跡の例が、曲線ｃ）及びｄ）によって表されている。図４を参照すると、信号の軌跡が原点に近づくほど振幅が減少し、信号の軌跡が原点から離れるほど振幅が増加することがわかる。この場合もやはり、原点近くにおける振幅の急速な変化は、広い帯域幅を有する振幅成分を生じさせる結果となる。同様に、軌跡が原点の近くを通過する際に位相成分が急速に変化し、それにより広い帯域幅を有する位相成分を生じさせる結果となる。

信号の軌跡が原点の近くにある際に振幅成分を反転させることによって、振幅成分は、ゼロを通過するように変更される。これは、図２から理解することができ、同図では、反転前の振幅成分はゼロにならないとしても、反転の結果、修正された振幅成分は負の値を継続し、それ故に、修正された振幅成分の振幅は、必然的にゼロを通過することが容易に確認できる。サンプリングされた信号として振幅成分が処理された場合、修正された振幅成分がゼロに達する時刻は、通常、反転前の振幅成分の最後のサンプルと、反転後の修正された振幅成分の最初のサンプルの前との間であるか、あるいは逆に、振幅反転の期間の最後における、反転前の修正された振幅成分の最後のサンプルと、反転後の振幅成分の最初のサンプルの前との間である。

振幅成分及び位相成分の帯域幅を更に低減するために、原点の近くを通過する信号の軌跡は、サンプル・インスタントの原点を通過するようにシフトすることによって調整可能であり、その結果、振幅成分の符号を反転させ、かつ、位相成分または微分された位相成分に対して位相オフセットを適用する上述の技術は、シフトされた信号の軌跡に適用可能である。これにより、位相オフセットの付加が、修正された振幅成分がゼロを通過することと確実に整合する。

以下では、広帯域幅イベントの発生を判定する異なる方法として、振幅成分を反転させ、微分された位相成分に位相オフセットに付加し、信号の軌跡をシフトさせ、かつ、コンポジット変調された搬送波信号を生成する、上述の技術を採用する実施形態について説明する。

図５を参照すると、送信機６００は、変調信号の同相成分（Ｉ）及び直交位相成分を生成するベースバンドプロセッサ（ＢＢ）６１０を備える。本実施形態では、同相成分及び直交位相成分は、デジタル領域においてサンプル形式で生成される。しかし、これは必須ではなく、それらの成分は、代替的にはアナログ領域において生成されうる。ベースバンドプロセッサ６１０は、変調器５００と接続される。変調器５００は、例えばデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で実施されうる信号処理ステージ１００を備える。信号処理ステージ１００は、同相成分を受信するためにベースバンドプロセッサ６１０と接続されるＩ入力１１２と、直交位相成分を受信するためにベースバンドプロセッサ６１０と接続されるＱ入力１１６と、を有する。信号処理ステージ１００は、同相成分及び直交位相成分をポーラ（極）形式に変換して変調を導入し、それによって、信号処理ステージ１００の振幅出力１４２に送られる修正された振幅成分Ａ^*と、信号処理ステージ１００の微分位相出力１４６に送られる微分及び修正された位相成分Φ'^*と、を生成する。

変調器５００は、更に、位相変調ステージ２００を備え、位相変調ステージ２００は、微分及び修正された位相成分を受信するために信号処理ステージ１００の微分位相出力１４６と接続された、微分位相変調入力２０２を有する。位相変調ステージ２００は、搬送波信号を生成するとともに、当該搬送波信号の周波数を変調するために微分及び修正された位相成分を用いる。上述のように、微分された信号による搬送波信号の周波数変調は、微分なしの信号による搬送波の位相変調と等価である。位相変調ステージ２００は、位相変調された搬送波信号を送るための位相変調済み搬送波出力２０４を有し、位相変調は、微分及び修正された位相成分の積分である。

変調器５００は、更に、振幅変調ステージ３００を備え、振幅変調ステージ３００は、修正された振幅成分を受信するために信号処理ステージ１００の振幅変調出力１４２と接続された、振幅変調入力３０２と、位相変調された搬送波信号を受信するために位相変調ステージ２００の位相変調済み搬送波出力２０４と接続された、位相変調済み搬送波入力３０４と、を有する。振幅変調ステージ３００は、修正された振幅成分を、位相変調された搬送波信号の振幅を変調するために用いる。振幅及び位相変調されたコンポジット搬送波信号は、変調器５００の変調器出力５１０と接続された、振幅変調ステージ３００の出力３０６に送られる。電力増幅器（ＰＡ）６２０は、コンポジット搬送波信号を増幅するために、変調器出力５１０と接続されている。アンテナ６３０は、増幅されたコンポジット搬送波信号を伝搬させるために、電力増幅器６２０の出力と接続されている。

信号処理ステージの第１の実施形態では、広帯域幅イベントは、変調信号の位相成分（または、より具体的には微分された位相成分）を評価することによって検出される。図６を参照すると、信号処理ステージ１００の第１の実施形態は、ポーラ生成ステージ（ＣＯＲＤＩＣ）１２０を備え、ＣＯＲＤＩＣ１２０は、同相成分Ｉを受信するために、Ｉ成分パルス整形フィルタ１１４を介して信号処理ステージ１００のＩ入力１１２と接続されたＩ入力１２２と、直交位相成分Ｑを受信するために、Ｑ成分パルス整形フィルタ１１８を介して信号処理ステージ１００のＱ入力１１６と接続されたＩ入力１２４と、を有する。Ｉ成分パルス整形フィルタ１１４とＱ成分パルス整形フィルタ１１８は、オプションのエレメントであり、変調信号の同相及び直交位相成分の平滑化をもたらす。ポーラ生成ステージ１２０は、標準ｃｏｒｄｉｃ機能を用いて変調信号の振幅成分Ａ及び位相成分Φを生成するために、同相成分及び直交位相成分を用いる。振幅成分は、ポーラ生成ステージ１２０の振幅出力１２６に送られ、位相成分は、ポーラ生成ステージ１２０の位相出力１２８に送られる。

ポーラ生成ステージ１２０の位相出力１２８は、微分器ステージ１５０の入力と接続される。微分器ステージ１５０は、総和ステージ１６０の第１入力１６２と接続される。微分器ステージ１５０は、位相成分を微分して、微分された位相成分Φ'を、総和ステージ１６０の第１入力１６２に送る。総和ステージ１６０の第２入力１６４は、位相オフセットを受信するために、イベント検出ステージ１７０の位相オフセット出力１７６と接続される。

イベント検出ステージ１７０は、広帯域幅イベントの発生を検出するとともに、振幅成分から、修正された振幅成分Ａ^*の生成を制御し、かつ、微分された位相成分から、微分及び修正された位相成分Φ'^*の生成を制御する。イベント検出ステージ１７０は、制御ステージ（ＣＯＮＴ）１７８を備える。振幅反転ステージ１３０の第１入力１３２は、振幅成分を受信するために、振幅出力１２６と接続される。振幅反転ステージ１３０の第２入力１３４は、振幅成分の符号が反転されるべきか否かを示す符号指示子（sign indication）を受信するために、イベント検出ステージ１７０の符号出力１７４と接続される。符号指示子は、例えば、反転が不要であることを示す＋１、及び反転が必要であることを示す−１であってもよく、振幅反転ステージ１３０は、符号指示子を振幅成分に乗算する。振幅反転ステージ１３０の出力は、変調された振幅成分を送るために、オプションの振幅成分フィルタ１４０を介して信号処理ステージ１００の振幅変調出力１４２と接続される。

総和ステージ１６０は、位相オフセットを、微分された位相成分に付加する。総和ステージ１６０の出力は、微分及び修正された位相成分を送るために、オプションの位相成分フィルタ１４４を介して信号処理ステージ１００の位相変調出力１４６と接続される。

制御ステージ１７８は、微分された位相成分を受信するために、微分器ステージ１５０の出力１５６と接続された入力を有する。制御ステージ１７８は、符号指示子を生成及び位相オフセットを生成するために、微分された位相成分を用い、符号指示子をイベント検出ステージ１７０の符号出力１７４に送り、位相オフセットをイベント検出ステージ１７０の位相オフセット出力１７６に送る。微分された位相成分は、位相成分の変化速度に相当し、当該変化速度は位相成分の周波数にも相当する。したがって、微分された位相成分の高い値は、位相成分の変化速度が速いこと及び位相成分の周波数が高いことを示し、それ故に、変調信号における広帯域幅イベントを示す。広帯域幅イベントは、微分された位相成分が、位相閾値Φ_limを超える値を有することを判定することによって検出可能であるが、周波数は位相の変化速度と等しいため、当該位相閾値は、周波数閾値FM_limに相当するものと考えられてもよい。振幅成分及び位相成分がサンプリングされた形式で処理される、信号処理ステージ１００のデジタルの実施では、位相成分の連続するサンプル間の値の差分が、微分された位相成分を示す。例えば、信号の軌跡が原点を通過する場合、原点に対していずれかの側にある位相成分の、連続するサンプル間の値の差分は、信号の軌跡の方向に依存して、πか−πである。オプションとして、位相成分の周波数の指示子を提供するために、位相成分の連続するサンプル間の値の差分は、サンプル間隔で除算されてもよい。位相閾値は、特定のシステムの性能を最適化するために、システム依存の値を有しうる。

イベント検出ステージ１７０は、広帯域幅イベントを検出した場合、イベント検出ステージ１７０の位相オフセット出力１７６に送る位相オフセット用の値を決定する。この値は、信号の軌跡の方向に依存して、πまたは−πを取りうるとともに、その符号は、広帯域幅イベントにおいて、微分された位相成分の符号と逆となるように選択される。したがって、微分された位相成分が正となるように、広帯域幅イベントにおいて位相成分が増加している場合、位相オフセットは−πとなるように選択され、一方、微分された位相成分が負となるように、広帯域幅イベントにおいて位相成分が減少している場合、位相オフセットはπとなるように選択される。

信号の軌跡が原点を通過する場合、原点に対していずれかの側の、位相成分の連続するサンプル間の値の差分は、πまたは−πであり、総和ステージ１６０による位相オフセットの付加は、この差分をキャンセルし、その結果として、微分及び修正された位相成分の帯域幅を、微分された位相成分の帯域幅に比べて減少させる。信号の軌跡が原点の近くを通過するが原点を通過しない場合、原点に対していずれかの側の、位相成分の連続するサンプル間の値の差分は、大きさがπより小さく、総和ステージ１６０による位相オフセットの付加は、この差分をキャンセルせず、その結果として、微分された位相成分に、残留した急激な変化をもたらす。しかし、位相成分フィルタ１４４は、微分及び修正された位相成分の帯域幅を更に低減することができる。広帯域幅イベントが検出されていない場合、位相オフセットは不要であり、それ故に、位相オフセット出力１７６はゼロに設定される。

また、イベント検出ステージ１７０（または、より具体的には制御ステージ１７８）は、広帯域幅イベントを検出した場合、イベント検出ステージ１７０の符号出力１７４に送る符号指示子用の値を決定する。符号指示子は、初期値として＋１に設定され、図３の 時刻ｔ₁ におけるような最初の広帯域幅イベントの検出まで、この値で維持される。
最初の広帯域幅イベントの検出によって、符号指示子は反転され、即ち、−１に設定され、図３の 時刻ｔ₂ におけるような次の広帯域幅イベントの発生まで、この値で維持される。このようにして、符号指示子は、広帯域幅イベントごとに切り替えられる。

図７を参照すると、振幅及び位相成分のサンプルをデジタル領域で処理する場合の、図６を参照して上述した信号処理ステージ１００によって実行されうるステップのフローチャートが示されている。
ステップ７１０で、位相閾値Φ_limが初期化される。位相閾値Φ_limは、送信信号において許容される最大周波数偏差に相当し、それ故に、微分された位相成分についての許容される最大の大きさである。
ステップ７１２で、Sign_Aと表記される符号指示子が＋１に初期化される。微分された位相成分Φ'に相当するか、等価的には、位相成分の周波数に相当する、位相変調成分Φのサンプル（または、より具体的には位相変調成分の連続するサンプル間の差分）の処理は、ステップ７１４において始まる。
ステップ７１４で、微分された位相成分Φ'が、サンプルのウィンドウ内で最大値Φ'_maxまたは最小値Φ'_minに達したかどうかが判定される。これは、例えば、微分された位相成分の各サンプルを、その前後のサンプルと比較することによって実行されうる。ここで、最大値Φ'_maxは、前後のサンプルの両方が、比較される中間サンプルの値よりも小さい値を有する場合に示され、最小値Φ'_minは、前後のサンプルの両方が、比較される中間サンプルの値よりも大きい値を有する場合に示される。最小値Φ'_minは、負の値を有し、そのため、前後のサンプルの両方は、より大きい値（即ち、より小さい負の値）を有する。最大値Φ'_maxまたは最小値Φ'_minが判定された場合、 フローはステップ７１６に進む。
ステップ７１６で、|Φ'|と表記される、判定された最大値Φ'_maxまたは最小値Φ'_minの大きさが、位相閾値Φ_limと比較される。|Φ'|がΦ_limを超えない場合、広帯域幅イベントが検出されていないとみなされ、フローがステップ７１８に進み、当該ステップで、Φ_offsetと表記される位相オフセットがゼロに設定される。一方、ステップ７１６で、|Φ'|が閾値Φ_lim以上である場合、広帯域幅イベントが検出されたとみなされ、フローがステップ７２０に進む。
ステップ７２０で、符号指示子Sign_Aが反転され、即ち、現在＋１に設定されている場合には−１に変更され、現在−１に設定されている場合には＋１に変更される。
その後、フローはステップ７２２に進み、当該ステップで、微分された位相成分Φ'が正であるかどうかが判定され、微分された位相成分Φ'が正であることは、周波数偏差が正であること（即ち、位相成分の過去のサンプルに対する位相成分の増加）に相当する。微分された位相成分Φ'が正である場合、位相成分が広帯域幅イベントで増加していることを示し、ステップ７２４で、位相オフセットΦ_offsetが−πに設定される。逆に、微分された位相成分Φ'が負である場合、位相成分が広帯域幅イベントで減少していることを示し、ステップ７２６で、位相オフセットがπに設定される。
ステップ７１８、７２４及び７２６からフローがステップ７２８に進むと、当該ステップで、振幅成分に符号指示子Sign_Aを乗算することによって、符号付き振幅成分とも称される、修正された振幅成分Ａ^*が生成される。
その後、フローはステップ７３０に進み、当該ステップで、位相オフセットΦ_offsetを、微分された位相オフセットΦ'に付加することによって、図７においてΦ'^*と表記される、微分及び修正された位相成分が生成される。
その後、振幅成分の次のサンプルと微分された位相成分の次のサンプルとを処理するために、フローはステップ７１４に戻る。
ステップ７１０から７２６は、イベント検出ステージ１７０によって実行されうる。その場合、ステップ７２８は、振幅反転ステージ１３０の動作に相当し、ステップ７３０は、総和ステージ１６０の動作に相当する。

図８を参照すると、振幅変調ステージ３００の第１の実施形態は、第１差動入力３５２及び第２差動入力３５４を有する混合器３５０を備える。振幅変調ステージ３００の振幅変調入力３０２は、第１デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３３０を介して、混合器３５０の第１差動入力３５２の正入力３５２＋と接続される。振幅変調ステージ３００の振幅変調入力３０２は、更に、乗算器３１０の第１入力３１２と接続される。
当該乗算器の第２入力３１４は−１に設定され、乗算器３１０の出力３１６は、第２デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３４０を介して、混合器３５０の第１差動入力３５２の負入力３５２−と接続される。このようにして、混合器３５０には、変調された振幅成分Ａ^*の、正及び負の差動成分Ａ^*＋，Ａ^*−が提供される。第１及び第２ＤＡＣ３３０，３４０は、正及び負の入力値を処理可能な符号付きＤＡＣである。

振幅変調ステージ３００の位相変調済み搬送波入力３０４は、差動形式の周波数変調された（または、等価的には位相変調された）搬送波信号を受信するための、正入力及び負入力３０４＋，３０４−を備える。位相変調済み搬送波入力３０４の正入力及び負入力３０４＋，３０４−は、混合器３５０の第２差動入力３５４の正入力及び負入力３５４＋，３４４−とそれぞれ接続される。混合器３５０は、位相変調された搬送波信号と、修正された振幅成分とを差動形式で乗算し、それによって、修正された振幅成分によって、位相変調された搬送波信号を振幅変調して、実質的には式（２）の右辺の積を形成するとともに、コンポジット変調された搬送波信号を、振幅変調ステージ３００の差動出力３０６の正出力及び負出力３０６＋，３０６−に送る。

図９を参照すると、振幅変調ステージ３００の第２の実施形態では、振幅変調ステージ３００の振幅変調入力３０２は、修正された振幅成分Ａ^*の大きさを示す大きさ信号|Ａ^*|を生成する絶対ステージ３２５の入力３２７と接続される。絶対ステージ３２５の出力３２９は、ＤＡＣ３３５を介して、混合器３５０の第１入力３５２と接続される。振幅変調ステージ３００の振幅変調入力３０２は、更に、修正された振幅成分Ａ^*の符号を示す符号指示子ＳＧＮ(Ａ^*)を生成する符号判定ステージ３２２の入力３６８と接続される。符号判定ステージ３２２の出力３６６は、位相反転ステージ３６０に符号指示子を送るために、位相反転ステージ３６０の制御入力３６７と接続される。振幅変調ステージ３００の位相変調済み搬送波入力３０４は、差動形式の位相変調された搬送波信号を受信するための、正入力及び負入力３０４＋，３０４−を備える。位相変調済み搬送波入力３０４の正入力及び負入力３０４＋，３０４−は、位相反転ステージ３６０を介して、混合器３５０の第２差動入力３５４の正入力及び負入力３５４＋，３５４−とそれぞれ接続され、位相反転ステージ３６０は、例えば、切り替えスイッチであってもよい。位相反転ステージ３６０は、次に混合器３５０の第２差動入力３５４の正入力及び負入力３５４＋，３５４−に送られる位相変調された搬送波信号の差動成分を、符号指示子ＳＧＮ(Ａ^*)に応じて入れ替えるよう構成される。

混合器３５０は、差動形式の位相変調された搬送波信号と、大きさ信号|Ａ^*|とを乗算し、実質的には、式（３）の右辺の積を形成するとともに、コンポジット変調された搬送波信号を、振幅変調ステージ３００の差動出力３０６の、正出力及び負出力３０６＋，３０６−に送る。

図１０を参照すると、位相変調ステージ２００の実施形態は、２点変調用に構成された位相ロックループを備える。位相変調入力２０２は、位相検出器（ＰＤ）２１２の第１入力と接続される。基準信号を生成する基準発振器２１０の出力は、位相検出器２１２にクロックを提供するために、位相検出器２１２の第２入力に接続される。位相検出器２１２の出力は、ループフィルタ２１４を介して、加算器２１６の第１入力と接続される。加算器２１６の第２入力は、位相変調入力２０２と接続される。このようにして、微分及び修正された位相成分Φ'^*は、位相検出器２１２及び加算器２１６の両方に適用される。加算器２１６の出力は、デジタル制御発振器（ＤＣＯ）２１８の制御入力と接続される。ＤＣＯ２１８の出力は、位相量子化ステージ（ＰＱ）２２２の第１入力と接続される。位相量子化ステージ２２２の第２入力は、基準発振器２１０の出力と接続される。位相量子化ステージ２２２は、ＤＣＯ２１８の出力に送られる位相変調された搬送波信号と、基準発振器２１０によって生成される基準信号との間の、位相または時間の差分についての指示子を生成する。位相差を示す、位相量子化ステージ２２２の出力は、位相検出器２１２の第３入力と接続される。位相検出器２１２は、微分及び修正された位相成分Φ'^*から、示された位相差を減算する。差動形式のＤＣＯ２１８の出力は、増幅器２２０を介して、同様に差動形式の位相変調済み搬送波出力２０４の正出力及び負出力２０４＋，２０４−と接続される。

信号処理ステージ１００の第２の実施形態では、変調信号の同相成分及び直交位相成分を使用して、変調信号の振幅を評価することによって、広帯域幅イベントが検出される。更に、第２の実施形態は、ゼロを通過するように振幅成分を適応させるための提供を含む。図１１を参照すると、信号処理ステージ１００の第２の実施形態は、変調信号の同相成分Ｉを受信するためのＩ入力１１２と、変調信号の直交位相成分Ｑを受信するためのＱ入力１１６と、を備える。信号処理ステージ１００のＩ入力１１２は、Ｉ成分パルス整形フィルタ１１４を介して、イベント検出ステージ１７０のＩ入力と接続される。信号処理ステージ１００のＱ入力１１６は、Ｑ成分パルス整形フィルタ１１８を介して、イベント検出ステージ１７０のＱ入力と接続される。Ｉ成分パルス整形フィルタ１１４及びＱ成分パルス整形フィルタ１１８は、オプションのエレメントであり、変調信号の同相及び直交位相成分の平滑化を提供する。イベント検出ステージ１７０は、以下で説明する、測定ステージ（ＡＭＰ）１８２と、検出ステージ１８４と、適応ステージ１８０と、制御遅延ステージ１８３と、制御ステージ（ＣＯＮＴ）１７８と、を備える。イベント検出ステージ１７０のＱ入力は、適応ステージ１８０のＱ入力１９６と接続され、イベント検出ステージ１７０のＩ入力は、適応ステージ１８０のＩ入力１９５と接続される。

適応ステージ１８０のＩ入力１９５は、変調信号の同相成分をサンプル数Ｎ／２だけ遅延させるためのＩ成分遅延ステージ１８５の入力と接続される。Ｉ成分遅延ステージ１８５の出力は、Ｉ成分総和ステージ１９３の第１入力と接続される。Ｉ成分総和ステージ１９３の出力は、適応ステージ１８０のＩ出力１９７と接続され、Ｉ出力１９７は、それ自体がイベント検出ステージ１７０のＩ出力と接続され、また、それ自体がポーラ生成ステージ（ＣＯＲＤＩＣ）１２０のＩ入力１２２と接続される。適応ステージ１８０のＱ入力１９６は、変調信号の直交位相成分をサンプル数Ｎ／２だけ遅延させるためのＱ成分遅延ステージ１８９の入力と接続される。Ｑ成分遅延ステージ１８９の出力は、Ｑ成分総和ステージ１９４の第１入力と接続される。Ｑ成分総和ステージ１９４の出力は、適応ステージ１８０のＱ出力１９８と接続され、Ｑ出力１９７８は、それ自体がイベント検出ステージ１７０のＱ出力と接続され、また、それ自体がポーラ生成ステージ１２０のＱ入力１２４と接続される。

測定ステージ１８２は、第１入力及び第２入力を有する。第１入力は、Ｉ成分パルス整形フィルタ１１４によるフィルタリング後の変調信号の同相成分を受信するために、Ｉ成分パルス整形フィルタ１１４の出力と接続される。第２出力は、Ｑ成分パルス整形フィルタ１１８によるフィルタリング後の変調信号の直交位相成分を受信するために、Ｑ成分パルス整形フィルタ１１８の出力と接続される。測定ステージ１８２は、当該振幅は、標準ｃｏｄｉｃ機能のために用いられうる変調信号の同相及び直交位相成分から変調信号の振幅を判定するとともに、測定ステージ１８２は、特に、変調信号の振幅の極小値を判定する。検出ステージ１８４の入力は、測定ステージ１８２によって判定される最小振幅のそれぞれの指示子を受信するために、測定ステージ１８２の出力と接続されており、変調信号の最小振幅が振幅閾値Ａ_Thよりも大きいかどうかを検出する。

検出ステージ１８４の出力は、振幅閾値Ａ_Th以下の変調信号の最小振幅の検出についての指示子を提供するために、適応ステージ１８０の制御入力１９０と接続される。適応ステージ１８０の制御入力１９０は、Ｉ成分サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）ストア１８６と、Ｑ成分サンプル・ホールド・ストア１８８と、波形生成器（ＷＦＧ）１８７と接続される。Ｉ成分サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）は、更に、同相成分を受信するための、適応ステージ１８０のＩ入力１９５と接続された入力を有し、Ｑ成分サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）は、更に、直交位相成分を受信するための、適応ステージ１８０のＱ入力１９６と接続された入力を有する。振幅閾値Ａ_Th以下の、変調信号の最小振幅を検出ステージ１８４が検出したことに応じて、Ｉ成分Ｓ／Ｈストア１８６は、最低でも変調信号の同相成分の値を蓄積し、Ｑ成分Ｓ／Ｈストア１８８は、最低でも変調信号の直交位相成分の値を蓄積する。また、振幅閾値Ａ_Th以下の、変調信号の最小振幅を検出ステージ１８４が検出したことに応じて、ＷＦＧ１８７は、パルスであってもよいＮサンプルの適応波形を生成することを開始する。波形生成器１８７の出力は、Ｉ成分適応混合器１９１の第１入力、及びＱ成分適応混合器１９２の第１入力と接続される。Ｉ成分Ｓ／Ｈストア１８６の出力は、Ｉ成分適応混合器１９１の第２入力と接続され、Ｉ成分適応混合器１９１は、適応波形と、Ｉ成分Ｓ／Ｈストア１８６に蓄積された変調信号の同相成分の値を乗算するとともに、結果として得られた積を、Ｉ成分総和ステージ１９３の第２入力と接続された出力に送る。Ｑ成分Ｓ／Ｈストア１８８の出力は、Ｑ成分適応混合器１９２の第２入力と接続され、Ｑ成分適応混合器１９２は、適応波形と、Ｑ成分Ｓ／Ｈストア１８８に蓄積された変調信号の直交位相成分の値を乗算するとともに、結果として得られた積を、Ｑ成分総和ステージ１９４の第２入力と接続された出力に送る。したがって、適応ステージ１８０は、変調信号の振幅の最小値が振幅閾値Ａ_Thを超えないことの検出に応じて、変調信号の同相及び直交位相成分を適応させることを開始し、最小値がゼロにシフトするように当該最小値の座標によってスケーリングされた適応波形を付加することによって、検出された最小値の前のＮ／２サンプルについて開始する。適応処理は、適応波形のＮサンプルについて継続する（即ち、検出された最小値の後のＮ／２サンプルまで継続する）。

したがって、検出ステージ１８４によって、変調信号の振幅が振幅閾値Ａ_Th以下であると判定された場合、これは、信号の軌跡が原点の近くにあることを示し、それ故に、変調信号が現在、広い帯域幅を有することを示す。このような広帯域幅イベントが検出された場合、上述のように、適応ステージ１８０が、変調信号の軌跡を、原点を通過するようにシフトさせることによって、適応または変更された後に、変調信号の同相及び直交位相成分はポーラ生成ステージ１２０に送られる。逆に、検出ステージ１８４によって、変調信号の振幅が振幅閾値Ａ_Thより大きいと判定された場合、これは、変調信号の軌跡が、原点の近くにはないことを示し、それ故に、変調信号が現在、広い帯域幅を有していないことを示す。この場合、変調信号の同相及び直交位相成分は、修正されずに、Ｉ成分遅延ステージ１８５及びＱ成分遅延ステージ１８９によってそれぞれ単に遅延されて、ポーラ生成ステージ１２０に送られる。

適応波形は、パルスであってもよい。他のタイプのパルスが代替的に使用されてもよいが、適切なパルスは、二乗余弦パルス、またはハニング・フィルタリングされたパルスである。二乗余弦パルスは、ＥＶＭの劣化とＡＣＬＲの劣化のトレードオフに対して、より良好な制御を可能にしうる。狭いパルスは、ＡＣＬＲの劣化をもたらしうる一方で、長いパルスは、ＥＶＭの劣化をもたらしうる。変調信号の同相及び直交位相成分にパルスが付加される適応処理について説明してきたが、他の適応処理が代替的に使用されてもよく、例えば、同相及び直交位相成分の一部を、パルスのような波形で置き換える処理であってもよいし、あるいは、パルスのような波形との、同相及び直交位相成分の畳み込み処理であってもよい。

適応処理の後、適応ステージ１８０のＩ出力１９７に送られる同相成分は、広帯域幅イベントが検出される後続の適応処理が行われた、信号処理ステージ１００のＩ入力１１２における同相成分に相当する。同様に、適応ステージ１８０のＱ出力１９８に送られる直交位相成分は、広帯域幅イベントが検出される後続の適応処理が行われた、信号処理ステージ１００のＱ入力１１６における直交位相成分に相当する。

ポーラ生成ステージ（ＣＯＲＤＩＣ）１２０は、Ｉ入力１２２及びＱ入力１２４を有し、Ｉ入力１２２は、適応ステージ１８０のＩ出力１９７から同相成分を受信するために、イベント検出ステージ１７０のＩ出力と接続され、Ｑ入力１２４は、適応ステージ１８０のＱ出力１９７から直交位相成分を受信するために、イベント検出ステージ１７０のＱ出力と接続される。ポーラ生成ステージ１２０は、標準ｃｏｒｄｉｃ機能を使用して、変調信号の振幅成分Ａ及び位相成分Φを生成するために、同相成分及び直交位相成分を用いる。振幅成分は、ポーラ生成ステージ１２０の振幅出力１２６に送られ、位相成分は、ポーラ生成ステージ１２０の位相出力１２８に送られる。

検出ステージ１８４の出力は、振幅閾値Ａ_Th以下の、変調信号の最小振幅が検出されていることを示す、検出ステージ１８４からの指示子を、サンプル数Ｎ／２だけ遅延させるための、第１遅延ステージ１８３を介して、制御ステージ１７８の入力１７２とも接続される。広帯域幅イベントの発生を意味するこのような指示子に応じて、制御ステージ１７８は、イベント検出ステージ１７０の符号出力１７４に送る符号指示子Sign_Aを生成するとともに、イベント検出ステージ１７０の位相オフセット出力１７６に送る位相オフセットを生成する。

振幅反転ステージ１３０の第１入力１３２は、振幅成分Ａを受信するために、ポーラ生成ステージ１２０の振幅出力１２６と接続される。振幅反転ステージ１３０の第２入力１３４は、振幅成分の符号が反転されるべきかどうかを示す、符号指示子Sign_Aを受信するために、イベント検出ステージ１７０の符号出力１７４と接続される。符号指示子は、例えば、反転が不要であることを示すために＋１であってもよく、また、反転が必要であることを示すために−１であってもよく、振幅反転ステージ１３０は、振幅成分Ａと符号指示子Sign_Aを乗算するための乗算器を備えていてもよい。振幅反転ステージ１３０の出力は、修正された振幅成分Ａ^*を送るために、オプションの振幅フィルタ１４０を介して、信号処理ステージ１００の振幅変調出力１４２と接続される。符号指示子は、初期値として＋１に設定されてもよく、図３の時刻ｔ₁におけるような、最初の広帯域幅イベントの検出まで、この値に保たれてもよい。最初の広帯域幅イベントの検出によって、符号指示子は反転され（即ち、−１に設定され）、図３の時刻ｔ₂におけるような次の広帯域幅イベントの発生まで、−１に保たれる。このようにして、符号指示子は、広帯域幅インベントごとに切り替えられる。

ポーラ生成ステージ１２０の位相出力１２８は、微分器ステージ１５０の入力と接続され、微分器ステージ１５０の出力１５６は、総和ステージ１６０の第１入力１６２と接続される。微分器ステージ１５０は、位相成分を微分し、微分された位相成分を、総和ステージ１６０の第１入力１６２に送る。イベント検出ステージ１７０の位相オフセット出力１７６は、乗算ステージ１３９の第１入力と接続され、必要となる位相オフセットの大きさの指示子を提供する。この指示子は、位相オフセットが必要ない場合にはゼロであってもよいし、広帯域幅イベントの検出の結果として位相オフセットが必要となる場合にはπであってもよい。符号判定ステージ１３１は、微分ステージ１５０の出力１５６と接続された入力を有し、微分された位相成分の符号を判定する。当該符号判定ステージの出力は、反転ステージ１３３を介して、乗算ステージ１３９の第２入力と接続される。したがって、乗算ステージ１３９の第２入力は、微分された位相成分の符号についての反転指示子を受信し、当該指示子は、例えば、微分された位相成分が負である場合には＋１、微分された位相成分が正である場合には−１であってもよい。乗算ステージ１３９は、必要となる位相オフセットの大きさについての指示子と、微分された位相成分の符号についての反転指示子を乗算し、総和ステージ１６０の第２入力１６４と接続された、乗算ステージ１３９の出力に位相オフセットを提供する。当該位相オフセットは、広帯域幅イベントが検出されている場合には±πであり、それ以外の場合にはゼロであり、位相オフセットの符号は、微分された位相成分の符号とは逆となるように選択される。このようにして、位相オフセットの符号は、共同して符号制御ステージを形成する符号判定ステージ１３１、反転ステージ１３３及び乗算ステージ１３９によって、選択される。総和ステージ１６０は、当該位相オフセットを、微分された位相成分に付加する。総和ステージ１６０の出力は、微分及び修正された位相成分を送るために、オプションの位相フィルタ１４４を介して、信号処理ステージ１００の位相変調出力１４６と接続される。

図６に示す信号処理ステージ１００の場合のように、図１１の実施形態のイベント検出ステージ１７０は、広帯域幅イベントを検出すると、位相オフセット出力１７６に送る位相オフセットの値を決定する。この値は、信号の軌跡の方向に依存して、πまたは−πを取りうるとともに、広帯域幅イベントにおける位相の変化速度を低減するように選択される。信号の軌跡が原点を通過する場合、原点に対していずれかの側の、位相成分の連続するサンプル間の値の差分は、πまたは−πであり、総和ステージ１６０による位相オフセットの付加は、πまたは−πラジアンの変化をキャンセルする。信号の軌跡が原点の近くを通過するが原点を通過しない場合、原点に対していずれかの側の、位相成分の連続するサンプル間の値の差分は、大きさがπより小さい。しかし、振幅成分の反転によって、上述のように、信号の軌跡は、当該信号の軌跡が通過するように位相の変化が±πとなる結果として、確実に原点を通過するように変更され、πまたは−πラジアンの位相オフセットは、広帯域幅イベントにおけるこの位相変化をキャンセルでき、それにより、広帯域幅イベントにおける位相の変化速度を低減する。その結果として、信号処理ステージ１００の位相変調出力１４６に送られる微分及び修正された位相成分の帯域幅は、位相変調成分及び微分された位相変調成分の帯域幅に対して低減される。

図１２を参照すると、変調方法は、ステップ８１０における、同相成分Ｉ及び直交位相成分Ｑを含む変調信号を提供するステップを含む。ステップ８１２で、広帯域幅イベントが発生したかどうかを検出するために試験が実行され、その試験の結果が記録される。
ステップ８１４で、変調信号（特に、同相成分及び直交位相成分）を、Ｉ成分遅延ステージ１８５及びＱ成分遅延ステージ１８９のような遅延ステージにおいて一時的に蓄積することによって、変調信号が遅延される。
ステップ８１２において広帯域幅イベントの発生が記録された場合、ステップ８１６で、遅延ステージで蓄積された変調信号は、広帯域幅イベントの発生時に当該変調信号が確実にゼロ振幅を有するように、適応される。この適応処理は、例えば、蓄積された変調信号に対するパルスの付加（具体的には、蓄積された同相成分及び直交位相成分に対するパルスの付加）を含みうる。変調信号の蓄積は、当該適応処理が、広帯域幅イベントにおける変調信号及びそれ以降の変調信号だけでなく広帯域幅イベントに先行する変調信号を修正することを可能にし、それ故に、ゼロ振幅に至る、変調信号の振幅の緩やかな遷移をもたらすことを可能にする。

ステップ８１８で、変調信号の振幅成分Ａ及び位相成分Φが、ステップ８１６において必要な場合に修正された、蓄積された変調信号から生成される。変調信号の同相及び直交位相成分から、これらの振幅及び位相成分を生成するために、標準ｃｏｒｄｉｃ機能が用いられうる。変調信号がステップ８１６で適応された場合、このステップにおいて、振幅成分が、適応処理の結果として、広帯域幅イベントの発生時にゼロを通過するようになり、位相成分が、±πの位相変化を有するようになる。
ステップ８２０で、位相成分Φを微分することによって、微分された位相成分Φ'が生成される。

ステップ８２２で、広帯域幅イベントの発生から、振幅成分を反転させることによって、修正された振幅成分Ａ^*が生成される。このようにして、次の広帯域幅イベントが検出されるまで、広帯域幅イベントを過ぎて振幅成分の反転が継続し、その検出時において、ポイント反転が再び適用されることで、それ以前の反転がキャンセルされる（即ち、更なる広帯域幅イベントが検出されるまで、振幅成分が再反転される）。したがって、修正された振幅成分Ａ^*は、反転及び再反転が交互に行われる期間で構成され、各期間は、広帯域幅イベントで始まる。

また、広帯域幅イベントがステップ８１２で記録された場合、ステップ８２２では、広帯域幅イベントの発生時に、１８０度の大きさを有する位相オフセットを、微分された位相成分Φ'に付加することによって、微分及び修正された位相成分Φ'^*が生成される。位相オフセットの符号は、微分された位相オフセットΦ'の符号とは逆となるように選択される。したがって、広帯域幅イベントがステップ８１２で記録されていない場合、微分及び修正された位相成分Φ'^*は、微分された位相オフセットΦ'と等しい。

ステップ８２４で、修正された振幅成分Ａ^*が、搬送波信号の振幅を変調するために用いられ、ステップ８２６で、微分及び修正された位相成分Φ'^*が、搬送波信号の周波数を変調するために用いられる。その後、継続する変調信号の処理のためにフローがステップ８１０に戻ってもよい。

図１３を参照すると、グラフａ）及びｂ）は、変調信号の振幅変調成分のスペクトル及び修正された振幅成分のスペクトルをそれぞれ示し、グラフｃ）及びｄ）は、変調信号の位相変調成分のスペクトル及び修正された位相成分のスペクトルをそれぞれ示し、グラフｅ）は、従来技術の変調器を用いて、変調信号の振幅変調成分と位相変調成分の両方によって変調された場合の、送信機の出力信号のスペクトルを示し、グラフｆ）は、本明細書で説明した変調器５００を用いて、修正された振幅変調成分と微分及び修正された位相変調成分によって変調された、送信機の出力信号のスペクトルを示す。図１３のグラフは、ＷＣＤＭＡ用の信号に関するものである。図１３の各グラフを表示する目的で、各グラフの信号は、１０ＭＨｚの帯域幅を有する第３次ベッセル（Bessel）フィルタを用いた帯域制限が行われている。本グラフは、修正された振幅成分、微分及び修正された位相成分、及びそれら両方によって変調されたコンポジット信号の帯域幅が、修正なしの帯域幅と比較して大幅に低減されることを明らかにしている。また、本例では、ピーク周波数の偏差が、１０ＭＨｚから５ＭＨｚに半減している。帯域幅の低減は、ターゲット・デュプレックス距離の雑音が、より低いデュプレックス距離でもたらされるのを可能にする。変調あり及びなしの両方のＡＣＬＲマージンは、１０ｄＢである。更に、修正された振幅成分と微分及び修正された位相成分を使用することで、振幅成分と位相成分との間のタイミングの不整合に対するより高い耐性がもたらされる。コンポジット信号のスペクトルの、時間遅延に対する依存性は、特に、遠方スペクトルにおいて大幅に改善される。このことは、修正された振幅成分と微分及び修正された位相成分の帯域幅が低減され、遠方ではキャンセルが必要とされないために、直感的に理解されうる。図１２に示す例では、修正された振幅成分と微分及び修正された位相成分を使用することによって、ＥＶＭが０．７％から０．９％にわずかに劣化する。振幅閾値及び位相閾値（または、等価の周波数閾値）の選択によって、ピーク周波数偏差の低減及び遠方雑音（far-out noise）の低減と、ＡＣＬＲ及びＥＶＭの劣化との間のトレードオフが実現される。

信号処理ステージ１００の他の実施形態では、図１１を参照して説明した測定ステージ１８２、検出ステージ１８４及び適応ステージ１８０は、図６を参照して説明した、信号処理ステージ１００の実施形態において、ポーラ生成ステージ１２０によって処理される前に原点を通過するように変調信号の軌跡をシフトさせるよう、変調信号の同相成分及び直交位相成分を適応させるために、Ｉ成分及びＱ成分パルス整形フィルタ１１４，１１８とポーラ生成ステージ１２０との間に組み込まれてもよい。この場合、変調信号の適応された同相成分及び直交位相成分から生成された、微分された位相成分について、広帯域幅イベントの検出が、イベント検出ステージ１７０によって実行され、それ故に、当該検出処理では、適応処理の前の変調信号の同相成分及び直交位相成分に基づいてイベント検出ステージ１７０が広帯域幅イベントを検出する図１１の実施形態とは対照的に、適応処理の効果が考慮される。

変調器、変調方法及び送信機について、ＷＣＤＭＡ及びＬＴＥとの関連で説明してきたが、それらの適用は、ＬＴＥに限定されず、それらは他の無線システムにおいて採用されてもよい。

他の変形及び修正は、当業者には明らかである。そのような変形及び修正は、本明細書に記載の特徴に代えて、または本明細書に記載の特徴に加えて使用されうる、既に知られている均等及び他の特徴を求めうる。個別の実施形態との関連で説明された特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供されてもよい。逆に、１つの実施形態との関連で説明された特徴が、個別に提供されてもよいし、または任意の適切なサブコンビネーションで提供されてもよい。

なお、「備える（comprising）」との用語は、他のエレメントまたはステップを除外するものではなく、「１つの（a）」または「１つの（an）」との用語は、複数のものを除外するものではなく、請求項に記載された複数の特徴の機能を１つの特徴が実行してもよく、請求項の参照符号は、請求項の範囲を限定するものと解釈されてはならない。
また、図面は必ずしもスケーリングが行われておらず、むしろ、本発明の原理を説明する際に大まかに強調が行われていることに留意されたい。

Claims (16)

1. 変調器（500）であって、
   変調信号の振幅成分及び位相成分を生成するポーラ生成ステージ（120）と、
   前記位相成分を微分することによって、微分された位相成分を生成する微分器ステージ（150）と、
   前記振幅成分と前記微分された位相成分とのうちの少なくとも１つがイベント基準を満たすことを検出することによって、広帯域幅イベントを検出するイベント検出ステージ（170）と、
   前記広帯域幅イベントの検出に応じて前記振幅成分を反転させることによって、修正された振幅成分を生成する振幅反転ステージ（130）と、
   前記広帯域幅イベントの検出に応じて、１８０度の大きさを有し、かつ、前記微分された位相成分の符号と逆の符号を有する位相オフセットを、前記微分された位相成分に加えることによって、微分及び修正された位相成分を生成する位相オフセットステージ（160）と、
   前記修正された振幅成分を用いて、搬送波信号の振幅を変調する振幅変調ステージ（300）と、
   前記微分及び修正された位相成分を用いて、前記搬送波信号の周波数を変調する位相変調ステージ（200）と、
   を備えることを特徴とする変調器。
2. 前記イベント検出ステージ（170）は、前記微分された位相成分の極大値及び極小値を検出し、前記イベント基準は、検出された前記極大値及び極小値のうちの１つにおける前記微分された位相成分が、位相閾値を超える大きさを有することを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の変調器。
3. 前記イベント基準は、前記振幅成分が、振幅閾値よりも低いことを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の変調器。
4. 前記ポーラ生成ステージ（120）は、前記変調信号の前記振幅成分及び前記位相成分を、前記変調信号の同相成分及び直交位相成分から生成する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の変調器。
5. 前記イベント検出ステージ（170）は、前記振幅成分が前記イベント基準を満たしていることが発生したことを、前記同相成分及び前記直交位相成分から検出する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の変調器。
6. 前記イベント検出ステージ（170）は、前記広帯域幅イベントに応じて、前記反転ステージ（130）が前記振幅成分を反転させる前に、前記振幅成分がゼロを通過するよう前記変調信号を適応させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の変調器。
7. 前記イベント検出ステージ（170）は、前記同相成分及び前記直交位相成分にパルスを加えることによって、前記振幅成分がゼロを通過するよう前記変調信号を適応させる、
   ことを特徴とする請求項６に記載の変調器。
8. 前記同相成分及び前記直交位相成分をそれぞれ蓄積することによって、前記変調信号を遅延させる第１及び第２遅延ステージ（185, 189）を更に備え、
   前記イベント検出ステージ（170）は、前記蓄積された同相成分及び前記蓄積された直交位相成分に前記パルスを加えることによって、前記振幅成分がゼロを通過するよう前記変調信号を適応させる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の変調器。
9. 前記パルスは、二乗余弦パルス、及びハニング・フィルタリングされたパルスのうちの１つである、
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の変調器。
10. 前記振幅成分を反転させることによる前記修正された振幅成分の生成は、前記振幅成分の符号の反転を含み、
    前記振幅変調ステージ（300）は、
    前記修正された振幅成分の大きさを示す大きさ信号を生成する絶対ステージ（325）と、
    前記修正された振幅成分の前記符号を示す符号指示子を生成する符号判定ステージ（322）と、
    前記修正された振幅成分が負の値を有することを前記符号指示子が示すことに応じて、前記微分及び修正された位相成分を反転させることによって、符号付きの微分及び修正された位相成分を生成する位相反転ステージ（360）と、
    前記大きさ信号と前記符号付きの微分及び修正された位相成分とを乗算する混合器（350）と、を備える
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の変調器。
11. 前記位相反転ステージ（360）は、前記微分及び修正された位相成分の作動成分を入れ替えることによって、前記微分及び修正された位相成分を反転させる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の変調器。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の変調器（500）を備えることを特徴とする送信機（600）。
13. 変調方法であって、
    変調信号の振幅成分及び位相成分を提供するステップと、
    前記位相成分を微分することによって、微分された位相成分を生成するステップと、
    前記振幅成分と前記微分された位相成分とのうちの少なくとも１つがイベント基準を満たすことを検出することによって、広帯域幅イベントを検出するステップと、
    前記広帯域幅イベントの検出に応じて前記振幅成分を反転させることによって、修正された振幅成分を生成するステップと、
    前記広帯域幅イベントの検出に応じて、１８０度の大きさを有し、かつ、前記微分された位相成分の符号と逆の符号を有する位相オフセットを、前記微分された位相成分に加えることによって、微分及び修正された位相成分を生成するステップと、
    前記修正された振幅成分を用いて、搬送波信号の振幅を変調するステップと、
    前記微分及び修正された位相成分を用いて、前記搬送波信号の周波数を変調するステップと、
    を含むことを特徴とする変調方法。
14. 前記広帯域幅イベントに応じて、前記振幅成分の前記反転の前に、前記振幅成分がゼロを通過するよう前記変調信号を適応させるステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の変調方法。
15. 前記変調信号の前記振幅成分及び前記位相成分を、前記変調信号の同相成分及び直交位相成分から生成するステップを更に含み、
    前記変調信号を適応させる前記ステップは、前記同相成分及び前記直交位相成分にパルスを加えるステップを含む、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の変調方法。
16. 前記同相成分及び前記直交位相成分をそれぞれ蓄積することによって、前記変調信号を遅延させるステップを更に含み、
    前記同相成分及び前記直交位相成分にパルスを加える前記ステップは、前記蓄積された同相成分及び前記蓄積された直交位相成分にパルスを加えるステップを含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の変調方法。

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