JP2018033098A - 非線形ｐａｍ４信号発生装置及び非線形ｐａｍ４信号発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なアクティブ素子を使用せず、３つの各アイの振幅を個別に設定する。【解決手段】非線形ＰＡＭ４信号発生装置１は、全体の振幅電圧範囲Ｈが電圧レベルの低い方から低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３に分けられた３つのアイパターン開口部による連続した範囲からなるＰＡＭ４信号を発生するものであって、０と１の組み合わせからなるビット列の繰り返しパターンのデータを出力する振幅の倍率が可変可能な第１、第２、第３のパターン発生部２，３，４と、第１のパターン発生部２のデータと第２のパターン発生部３のデータとを合成した合成データを出力する第１のパターン合成部５と、第１のパターン合成部５の合成データと第３のパターン発生部４のデータとを合成する第２のパターン合成部６とを備える。第３のパターン発生部４は、第２のパターン合成部６から４値の合成データが出力される繰り返しパターンのデータを出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、振幅をシンボルごとに４種類に分けた４値パルス振幅変調方式（以下、ＰＡＭ４方式）によるＰＡＭ４信号（以下、ＰＡＭ４信号という）を発生する非線形ＰＡＭ４信号発生装置及び非線形ＰＡＭ４信号発生方法に関する。

各種のディジタル通信装置は、利用者数の増加やマルチメディア通信の普及に伴い、より大容量の伝送能力が求められている。また、これらのディジタル通信装置におけるディジタル信号の品質評価の指標の一つとしては、受信データのうち符号誤りが発生した数と受信データの総数との比較として定義されるビット誤り率が知られている。

そして、上述したディジタル通信装置において、試験対象となる光電変換部品等の被試験デバイスに対して固定データを含むテスト信号を送信し、被試験デバイスを介して入力される被測定信号と基準となる参照信号とをビット単位で比較して、被測定信号の誤り率を測定する誤り率測定装置として、例えば下記特許文献１に開示されるビット誤り測定装置が知られている。

下記特許文献１に開示されるビット誤り測定装置は、測定対象から受信した入力データと測定対象から受信されるべき既知のデータとを比較して誤りビットを測定するものである。この特許文献１のビット誤り測定装置は、誤りビットが発生する要因を容易に解析できるようにするため、複数のブロックを有する比較データ記憶部と、受信した入力データと既知のデータとを比較し、所定の検出条件で検出される１または複数の検出ビットを含むビット列の比較データを、検出されることに応じて複数のブロックへ順次格納する比較部と、複数のブロックそれぞれに格納された比較データから得られるそれぞれのビット列を、所定の配置条件に従った位置を基準にして並べて表示機器に表示する表示制御部とを備えて構成される。

ところで、情報信号の振幅をパルス信号の系列で符号化したパルス振幅変調信号として、「０（低レベル電圧）」と「１（高レベル電圧）」からなるビット列を、４つの電圧レベルのパルス信号として変調して伝送するＰＡＭ４方式が知られている。このＰＡＭ４方式によるＰＡＭ４信号は、振幅がシンボルごとに４種類に分けられ、図７に示すように、４つの異なる振幅の電圧レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を有し、全体の振幅電圧範囲Ｈが電圧レベルの低い方から低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３に分けられ、３つのアイパターン開口部による連続した範囲からなる。

そして、このようなＰＡＭ４信号を生成する場合には、図５に示すように、第１のパターン発生部１２、第２のパターン発生部１３、パターン合成部１４を備えたＰＡＭ４信号発生装置１１を用意し、第１のパターン発生部１２が発生する繰り返しパターンによるデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部１３が発生する繰り返しパターンによるデータＤａｔａ２とをパターン合成部１４にて合成してＰＡＭ４信号を生成する。具体的には、図６（ａ）に示すように、第１のパターン発生部１２から０→０→１→１→…の繰り返しパターンによるデータＤａｔａ１を発生し、第２のパターン発生部１３から０→１→０→１→…の繰り返しパターンによるデータＤａｔａ２を発生してパターン合成部１４にて合成すると、図７の振幅電圧範囲Ｈの電圧範囲Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４における各振幅の電圧レベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がＶ１＝０、Ｖ２＝１、Ｖ３＝２、Ｖ４＝３となり、振幅電圧範囲Ｈの各電圧範囲Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の振幅が等しいＰＡＭ４信号を生成する。

特開２００７−２７４４７４号公報

ところで、この種のＰＡＭ４信号を発生するＰＡＭ４信号発生装置では、図７の振幅電圧範囲Ｈにおける低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３の振幅（３つの各アイの振幅）を個別に設定したいというユーザからの要望がある。

しかしながら、上述した図５に示す従来のＰＡＭ４発生装置１１は、第１のパターン発生部１２と第２のパターン発生部１３による２つのデータＤａｔａ１，Ｄａｔａ２をパターン合成部１４に入力して合成することにより４値を出力することは可能であるが、図７の振幅電圧範囲Ｈにおける低電圧範囲Ｈ１と高電圧範囲Ｈ３の振幅を個別に設定することができなかった。具体的には、第２のパターン発生部１３に対する第１のパターン発生部１２の振幅の倍率を２倍に設定すると、パターン合成部１４にて合成された合成データは、図６（ｂ）に示すように、Ｖ１＝０、Ｖ２＝１、Ｖ３＝３、Ｖ４＝４となり、図７の振幅電圧範囲Ｈにおける中電圧範囲Ｈ２の振幅を変えることは可能であるが、パターン発生部の振幅の倍率を変えただけでは低電圧範囲Ｈ１と高電圧範囲Ｈ３の振幅が同じになってしまい、低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３の振幅を個別に設定したいという要望に応えることができなかった。

この問題を解消するため、アクティブ素子として３ビットのＤＡコンバータを用いたＰＡＭ４信号発生装置を使えば、図７の振幅電圧範囲Ｈにおける低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３の振幅を個別に変更することが可能である。

しかしながら、３ビットのＤＡコンバータを用いたＰＡＭ４信号発生装置では、ＰＡＭ４信号が要求される数十ＧＨｚの高周波数帯において、高周波の信号を３チャネル分だけ用意する必要があることや、振幅の可変量が小さく現実的に細かい振幅調整を行うためには更にビット数を稼ぐ必要があるなどの問題がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、高価なアクティブ素子を使用せず、３つの各アイの振幅を個別に設定することができる非線形ＰＡＭ４信号発生装置及び非線形ＰＡＭ４信号発生方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された非線形ＰＡＭ４信号発生装置は、全体の振幅電圧範囲Ｈが電圧レベルの低い方から低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３に分けられた３つのアイパターン開口部による連続した範囲からなるＰＡＭ４信号を発生する非線形ＰＡＭ４信号発生装置１であって、
振幅の倍率が可変可能であり、低レベル信号と高レベル信号の組み合わせからなるビット列の繰り返しパターンのデータを出力する第１、第２、第３の３つのパターン発生部２，３，４と、
前記第１のパターン発生部のデータと前記第２のパターン発生部のデータとを合成した合成データを出力する第１のパターン合成部５と、
前記第１のパターン合成部の合成データと前記第３のパターン発生部のデータとを合成する第２のパターン合成部６とを備え、
前記第３のパターン発生部は、前記第２のパターン合成部から４値の合成データが出力される繰り返しパターンのデータを出力することを特徴とする。

請求項２に記載された及び非線形ＰＡＭ４信号発生方法は、全体の振幅電圧範囲Ｈが電圧レベルの低い方から低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３に分けられた３つのアイパターン開口部による連続した範囲からなるＰＡＭ４信号を発生する非線形ＰＡＭ４信号発生方法であって、
低レベル信号と高レベル信号の組み合わせからなるビット列の繰り返しパターンのデータを、振幅の倍率がそれぞれ可変可能な第１、第２、第３の３つのパターン発生部２，３，４から出力するステップと、
前記第１のパターン発生部のデータと前記第２のパターン発生部のデータとを第１のパターン合成部５にて合成するステップと、
前記第１のパターン合成部の合成データと前記第３のパターン発生部のデータとを第２のパターン合成部６にて合成するステップとを含み、
前記第２のパターン合成部から４値の合成データが出力される繰り返しパターンのデータを前記第３のパターン発生部から出力するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＤＡコンバータなどの高価なアクティブ素子を使用せず、パッシブ素子のみで３つの各アイの振幅（低電圧範囲、中電圧範囲、高電圧範囲の振幅）を個別に非線形に可変することができる。

本発明に係る非線形ＰＡＭ４信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の非線形ＰＡＭ４信号発生装置にてＰＡＭ４信号の低電圧範囲Ｈ１の振幅を変更する場合の各パターン発生部と第２のパターン合成部の出力状態の一例を示す図である。 図１の非線形ＰＡＭ４信号発生装置にてＰＡＭ４信号の高電圧範囲Ｈ３の振幅を変更する場合の各パターン発生部と第２のパターン合成部の出力状態の一例を示す図である。 図１の非線形ＰＡＭ４信号発生装置にてＰＡＭ４信号の中電圧範囲Ｈ２の振幅を変更する場合の各パターン発生部と第２のパターン合成部の出力状態の一例を示す図である。 従来のＰＡＭ４信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）図４のＰＡＭ４信号発生装置にてＰＡＭ４信号を発生する場合の各パターン発生部とパターン合成部の出力状態の一例を示す図である。 （ｂ）図４のＰＡＭ４信号発生装置にてＰＡＭ４信号の振幅を変更する場合の各パターン発生部とパターン合成部の出力状態の一例を示す図である。 ＰＡＭ４信号の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施の形態の非線形ＰＡＭ４信号発生装置は、振幅をシンボルごとに４種類に分けたＰＡＭ４方式によるＰＡＭ４信号を発生するものであり、図７に示す振幅電圧範囲Ｈの低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３の振幅（３つの各アイの振幅）を個別に非線形に変えて設定できる機能を有する。

図１に示すように、本実施の形態の非線形ＰＡＭ４信号発生装置１は、上記機能を実現するため、第１のパターン発生部２、第２のパターン発生部３、第３のパターン発生部４、第１のパターン合成部５、第２のパターン合成部６を含んで構成される。

第１のパターン発生部２は、振幅の倍率が可変設定可能である。本例における第１のパターン発生部２は、第２のパターン発生部３に対する振幅比率を可変設定可能とし、「０（低レベル電圧）」と「１（高レベル電圧）」の２値を組み合わせたビット列の繰り返しパターンとして、例えば図２や図３に示す０，０，１，１，…の繰り返しパターンを発生し、この繰り返しパターンをデータＤａｔａ１として第１のパターン合成部５に出力する。

第２のパターン発生部３は、振幅（基準振幅）の倍率が可変設定可能であり、「０（低レベル電圧）」と「１（高レベル電圧）」の２値を組み合わせたビット列の繰り返しパターンとして、例えば図２や図３に示す０，１，０，１，…の繰り返しパターンを発生し、この繰り返しパターンをデータＤａｔａ２として第１のパターン合成部５に出力する。

第３のパターン発生部４は、第１のパターン発生部２や第２のパターン発生部３と同様に、振幅の倍率が可変設定可能である。本例における第３のパターン発生部４は、第２のパターン発生部３に対する振幅比率を可変設定可能とし、第１のパターン合成部５の合成データと第２のパターン合成部６にて合成したときに、第２のパターン合成部６から４値の合成データが出力されるような「０（低レベル電圧）」と「１（高レベル電圧）」のビット列の組み合わせからなる繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を出力する。

すなわち、第３のパターン発生部４は、第１のパターン発生部２のデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３のデータＤａｔａ２の両方が「０」のときに「０」となるような０と１のビット列の組み合わせからなる繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を出力し、第１のパターン発生部２のデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３のデータＤａｔａ２の両方が「１」のときに「１」となるような０と１のビット列の組み合わせからなる繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を出力する。

第１のパターン合成部５は、第１のパターン発生部２から入力されるデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３から入力されるデータＤａｔａ２とを合成し、合成データを第２のパターン合成部６に出力する。

第２のパターン合成部６は、第３のパターン発生部４から入力されるデータＤａｔａ３と第１のパターン合成部５から入力される合成データとを合成したデータによる電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のＰＡＭ４信号を出力する。

次に、上記のように構成された非線形ＰＡＭ４発生装置１によるＰＡＭ４信号の発生方法として、低電圧範囲Ｈ１、高電圧範囲Ｈ３、中電圧範囲Ｈ２のそれぞれにおいて振幅を可変設定してＰＡＭ４信号を発生する場合について説明する。

［低電圧範囲の振幅を可変する場合］
ここでは、第２のパターン発生部３に対する第１のパターン発生部２の振幅比率が２倍に設定され、第２のパターン発生部３に対する第３のパターン発生部４の振幅比率が４倍に設定されているものとする。

第１のパターン発生部２は、図２に示すように、０，０，１，１，０，０，１，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ１を第１のパターン合成部５に出力する。また、第２のパターン発生部３は、図２に示すように、０，１，０，１，０，１，０，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ２を第１のパターン合成部５に出力する。

第１のパターン合成部５は、第１のパターン発生部２から入力されるデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３から入力されるデータＤａｔａ２とを合成して第２のパターン合成部６に出力する。ここでは、第２のパターン発生部３に対する第１のパターン発生部２の振幅比率が２倍に設定されているので、０，１，２，３，０，１，２，３，…の繰り返しによる合成データが第１のパターン合成部５から出力される。

第３のパターン発生部４は、図２に示すように、０，１，１，１，０，１，１，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を第２のパターン合成部６に出力する。すなわち、第３のパターン発生部４は、第１のパターン発生部２のデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３のデータＤａｔａ２の両方が「０」のときに「０」となる繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を出力する。

第２のパターン合成部６は、第１のパターン合成部５から入力される合成データと第３のパターン発生部４から入力されるデータＤａｔａ３とを合成する。ここでは、第２のパターン発生部３に対する第３のパターン発生部４の振幅比率が４倍に設定されているので、図２に示すように、０，５，６，７，０，５，６，７，…の繰り返しによる合成データが第２のパターン合成部６から出力される。すなわち、第２のパターン合成部６は、合成データの各振幅の電圧レベルがＶ１＝０，Ｖ２＝５，Ｖ３＝６，Ｖ４＝７となり、低電圧範囲Ｈ３の振幅が可変設定された低電圧範囲Ｈ１＞中電圧範囲Ｈ２＝高電圧範囲Ｈ３のＰＡＭ４信号を出力する。

［高電圧範囲の振幅を可変する場合］
ここでは、低電圧範囲の振幅を可変する場合と同様に、第２のパターン発生部３に対する第１のパターン発生部２の振幅比率が２倍に設定され、第２のパターン発生部３に対する第３のパターン発生部４の振幅比率が４倍に設定されているものとする。

第１のパターン発生部２は、図３に示すように、０，０，１，１，０，０，１，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ１を第１のパターン合成部５に出力する。また、第２のパターン発生部３は、図３に示すように、０，１，０，１，０，１，０，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ２を第１のパターン合成部５に出力する。

第１のパターン合成部５は、第１のパターン発生部２から入力されるデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３から入力されるデータＤａｔａ２とを合成して第２のパターン合成部６に出力する。ここでは、第２のパターン発生部３に対する第１のパターン発生部２の振幅比率が２倍に設定されているので、０，１，２，３，０，１，２，３，…の繰り返しによる合成データが第１のパターン合成部５から出力される。

第３のパターン発生部４は、図３に示すように、０，０，０，１，０，０，０，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を第２のパターン合成部６に出力する。すなわち、第３のパターン発生部４は、第１のパターン発生部２のデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３のデータＤａｔａ２の両方が「１」のときに「１」となる繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を出力する。

第２のパターン合成部６は、第１のパターン合成部５から入力される合成データと第３のパターン発生部４から入力されるデータＤａｔａ３とを合成する。ここでは、第２のパターン発生部３に対する第３のパターン発生部４の振幅比率が４倍に設定されているので、図３に示すように、０，１，２，７，０，１，２，７，…の繰り返しによる合成データが第２のパターン合成部６から出力される。すなわち、第２のパターン合成部６は、合成データの各振幅の電圧レベルがＶ１＝０，Ｖ２＝１，Ｖ３＝２，Ｖ４＝７となり、高電圧範囲Ｈ１の振幅が可変設定された高電圧範囲Ｈ３＞中電圧範囲Ｈ２＝低電圧範囲Ｈ１のＰＡＭ４信号を出力する。

［中電圧範囲の振幅を可変する場合］
ここでは、第２のパターン発生部３に対する第１のパターン発生部２の振幅比率が３倍に設定されているものとする。

第１のパターン発生部２は、図４に示すように、０，０，１，１，０，０，１，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ１を第１のパターン合成部５に出力する。また、第２のパターン発生部３は、図２に示すように、０，１，０，１，０，１，０，１，…の繰り返しパターンのデータＤａｔａ２を第１のパターン合成部５に出力する。

第１のパターン合成部５は、第１のパターン発生部２から入力されるデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３から入力されるデータＤａｔａ２とを合成して第２のパターン合成部６に出力する。ここでは、第２のパターン発生部３に対する第１のパターン発生部２の振幅比率が３倍に設定されているので、０，１，３，４，０，１，３，４，…の繰り返しによる合成データが第１のパターン合成部５から出力される。

第３のパターン発生部４は、図４に示すように、０，０，０，０，０，０，０，０，…の繰り返しパターン（全て０）のデータＤａｔａ３を第２のパターン合成部６に出力する。すなわち、第３のパターン発生部４は、第１のパターン発生部２のデータＤａｔａ１と第２のパターン発生部３のデータＤａｔａ２の状態に関係なく「０」となる繰り返しパターンのデータＤａｔａ３を出力する。

第２のパターン合成部６は、第１のパターン合成部５から入力される合成データと第３のパターン発生部４から入力されるデータＤａｔａ３とを合成する。第３のパターン発生部４から入力されるデータＤａｔａ３は全て０なので、図４に示すように、０，１，３，４，０，１，３，４，…の繰り返しによる合成データが第２のパターン合成部６から出力される。すなわち、第２のパターン合成部６は、合成データの各振幅の電圧レベルがＶ１＝０，Ｖ２＝１，Ｖ３＝３，Ｖ４＝４となり、中電圧範囲Ｈ１の振幅が可変設定された中電圧範囲Ｈ２＞低電圧範囲Ｈ１＝高電圧範囲Ｈ３のＰＡＭ４信号を出力する。

このように、本実施の形態の非線形ＰＡＭ４信号発生装置１では、低レベル信号「０」と高レベル信号「１」の組み合わせからなるビット列の繰り返しパターンのデータを出力する３つのパターン発生部として、第２のパターン発生部３と、第２のパターン発生部３に対する振幅比率が可変可能な第１のパターン発生部２と第３のパターン発生部４を備え、第２のパターン発生部３に対する第１および第３のパターン発生部２，４の振幅比率を可変設定し、第１のパターン発生部２のデータと第２のパターン発生部３のデータとを第１のパターン合成部５にて合成し、この合成データと第３のパターン発生部３のデータとを第２のパターン合成部６にて合成する際に、第２のパターン合成部から４値の合成データが出力される繰り返しパターンのデータを第３のパターン発生部４から出力している。これにより、ＤＡコンバータなどの高価なアクティブ素子を使用せず、パッシブ素子のみで振幅電圧範囲Ｈにおける低電圧範囲Ｈ１、中電圧範囲Ｈ２、高電圧範囲Ｈ３の振幅（３つの各アイの振幅）を個別に非線形に可変することができる。

以上、本発明に係る非線形ＰＡＭ４信号発生装置および非線形ＰＡＭ４信号発生方法の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 非線形ＰＡＭ４信号発生装置
２ 第１のパターン発生部
３ 第２のパターン発生部
４ 第３のパターン発生部
５ 第１のパターン合成部
６ 第２のパターン合成部
Ｈ 振幅電圧範囲
Ｈ１ 低電圧範囲
Ｈ２ 中電圧範囲
Ｈ３ 高電圧範囲
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４ 電圧レベル

Claims (2)

1. 全体の振幅電圧範囲（Ｈ）が電圧レベルの低い方から低電圧範囲（Ｈ１）、中電圧範囲（Ｈ２）、高電圧範囲（Ｈ３）に分けられた３つのアイパターン開口部による連続した範囲からなるＰＡＭ４信号を発生する非線形ＰＡＭ４信号発生装置（１）であって、
   振幅の倍率が可変可能であり、低レベル信号と高レベル信号の組み合わせからなるビット列の繰り返しパターンのデータを出力する第１、第２、第３の３つのパターン発生部（２，３，４）と、
   前記第１のパターン発生部のデータと前記第２のパターン発生部のデータとを合成した合成データを出力する第１のパターン合成部（５）と、
   前記第１のパターン合成部の合成データと前記第３のパターン発生部のデータとを合成する第２のパターン合成部（６）とを備え、
   前記第３のパターン発生部は、前記第２のパターン合成部から４値の合成データが出力される繰り返しパターンのデータを出力することを特徴とする非線形ＰＡＭ４信号発生装置。
2. 全体の振幅電圧範囲（Ｈ）が電圧レベルの低い方から低電圧範囲（Ｈ１）、中電圧範囲（Ｈ２）、高電圧範囲（Ｈ３）に分けられた３つのアイパターン開口部による連続した範囲からなるＰＡＭ４信号を発生する非線形ＰＡＭ４信号発生方法であって、
   低レベル信号と高レベル信号の組み合わせからなるビット列の繰り返しパターンのデータを、振幅の倍率がそれぞれ可変可能な第１、第２、第３の３つのパターン発生部（２，３，４）から出力するステップと、
   前記第１のパターン発生部のデータと前記第２のパターン発生部のデータとを第１のパターン合成部（５）にて合成するステップと、
   前記第１のパターン合成部の合成データと前記第３のパターン発生部のデータとを第２のパターン合成部（６）にて合成するステップとを含み、
   前記第２のパターン合成部から４値の合成データが出力される繰り返しパターンのデータを前記第３のパターン発生部から出力するステップとを含むことを特徴とする非線形ＰＡＭ４信号発生方法。

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