JP3069217B2 - 変調装置 - Google Patents

変調装置

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JP3069217B2
JP3069217B2 JP5173643A JP17364393A JP3069217B2 JP 3069217 B2 JP3069217 B2 JP 3069217B2 JP 5173643 A JP5173643 A JP 5173643A JP 17364393 A JP17364393 A JP 17364393A JP 3069217 B2 JP3069217 B2 JP 3069217B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチ・キャリアを用
いたデジタル移動通信システムの送信に使用される変調
装置に関し、特に、隣接チャネルへの漏洩電力を減らす
ための構成を簡略化したものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル移動通信システムでは、一無線
チャネル当たりの伝送容量を増やすためにマルチ・キャ
リアASK(振幅変調)方式が実用化されている。この方
式は、一つの無線チャネルを複数(N)のサブ・キャリア
で構成し、各サブ・キャリアをそれぞれ信号に応じて振
幅変調するもので、伝送容量をN倍に拡大することが可
能である。
【0003】この変調方式の一つである4ASK変調
は、4つのサブ・キャリアを用いて4つの信号を同時に
送信する方式であり、これを実行する従来の変調装置
は、図8に示すように、送信データが入力する入力端1
と、送信データの2ビットが入力する毎にそれらのデー
タに応じた4種類のグレイ符号のインパルスを発生する
グレイ符号化器2と、入力信号を並列のシンボル列(X
1、X2、X3、X4)に変えて出力するシリアル/パ
ラレル変換器3と、入力した各シンボル列を組合わせた
形で出力するシンボル変換器4と、シンボル変換器4か
ら出力された各シンボル列の符号間干渉を除くと共にチ
ャネル間の干渉を除くためのFIR低域通過型帯域制限
フィルタ(以下、「ルート・ナイキスト・フィルタ」と
呼ぶ)35、36、37、38とを備えている。
【0004】この装置は、さらに、各ルート・ナイキス
ト・フィルタの出力に対してサブ・キャリア変調を行な
うためのテーブル9、10、11、12と、各ルート・ナイキ
スト・フィルタ出力と各テーブルのテーブル値を掛合わ
せる乗算器13、14、15、16と、乗算器13の出力と乗算器
14の出力とを加算する加算器17と、乗算器15の出力と乗
算器16の出力とを加算する加算器18と、加算器17、18の
出力をアナログ信号に変換するDA変換器21、22と、D
A変換器21、22の出力から高調波成分を除くアナログ・
フィルタ23、24と、同相キャリアおよび直交位相キャリ
アを発生するシンセサイザ25と、アナログ・フィルタ23
の出力とシンセサイザ25の同相キャリアとを掛合わせる
アナログ乗算器26と、アナログ・フィルタ24の出力とシ
ンセサイザ25の直交位相キャリアとを掛合わせるアナロ
グ乗算器27と、乗算器26および27の出力を加算するアナ
ログ加算器28と、送信出力端29とを備えている。
【0005】この変調装置は、図7の緒元を満たすよう
に構成され、25kHz離れた隣接する無線チャネル
(他の送信装置によって使用される無線チャネル)に対
して、漏洩電力が−60dB以下となるように規格され
ている。そのため、ルート・ナイキスト・フィルタ35〜
38は、図9に示すように、600次もの大きな次数を持
つFIRフィルタによって構成されている。
【0006】また、この変調装置では、DA変換器21、
22の後に続くアナログ・フィルタ23、24の実現容易性を
考慮して、DA変換器21、22の動作クロックの周波数
(出力サンプリング周波数)を72kHzに選定してい
る。そのため、ルート・ナイキスト・フィルタ35〜38の
サンプリング周波数は、同じように72kHzに設定さ
れている。
【0007】この変調装置は、信号(X1、X2、X
3、X4)を4つのサブ・キャリアで変調し、式(1)
に示す被変調信号の形で送信する。
【0008】 S(t)=X1(t)×cos(ωc−3△ω)t +X2(t)×cos(ωc−△ω)t +X3(t)×cos(ωc+△ω)t +X4(t)×cos(ωc+3△ω)t (1) ここで、ωcはキャリア周波数であり、また、△ω=2
π×2.25kHzである。
【0009】この式(1)の被変調信号を得るため、変調
装置では次の動作が行なわれる。まず、送信データ入力
端1から、32kb/sの伝送レートで送信データが入
力すると、グレイ符号器2は、2ビット毎に4値重み付
けしたインパルスを16kHz間隔で発生する。シリア
ル/パラレル変換器3は、グレイ符号器2の発生したイ
ンパルスをサブ・キャリア数に対応させて4つに逐次分
離し、4Kbaudのシンボル列X1、X2、X3、X4
して出力する。
【0010】シンボル変換器4は、これらのシンボル列
を組合せて、X1+X4、X2+X3、X1−X4、X2−X3
のシンボル列を発生させる。このシンボル変換出力は、
それぞれルート・ナイキスト・フィルタ35、36、37、38
で帯域制限され、72kHz間隔で出力される。
【0011】図10には、ルート・ナイキスト・フィル
タ35〜38のスペクトル特性を表わしている。この図が示
すように、阻止域の減衰量は−60dB以下である。
【0012】ルート・ナイキスト・フィルタ35の演算出
力に対して、テーブル9から与えられる3△ω=6.7
5kHzの同相成分が乗算器13で乗算される。また、ル
ート・ナイキスト・フィルタ36の演算出力に対して、テ
ーブル10から与えられる△ω=2.25KHzの同相成
分が乗算器14で乗算される。この乗算器13および14の出
力は、加算器17で加算され、次いで、DA変換器21でア
ナログ信号に変換された後、アナログ・フィルタ23で処
理されて、次式(2)で表されるI(t)として出力され
る。
【0013】 I(t)={X1(t)+X4(t)}×cos(3△ωt) +{X2(t)+X3(t)}×cos(△ωt) (2) 一方、ルート・ナイキスト・フィルタ37の演算出力に対
しては、テーブル11から与えられる3△ω=6.75k
Hzの直交位相成分が乗算器15で乗算され、また、ルー
ト・ナイキスト・フィルタ38の演算出力に対しては、テ
ーブル16から与えられる△ω=2.25kHzの直交位
相成分が乗算器16で乗算される。この乗算器15および16
の出力は、加算器18で加算され、次いで、DA変換器22
でアナログ信号に変換された後、アナログ・フィルタ24
で処理されて、次式(3)で表されるQ(t)として出力さ
れる。
【0014】 Q(t)={X1(t)−X4(t)}×sin(3△ωt) +{X2(t)−X3(t)}×sin(△ωt) (3) このI(t)およびQ(t)は、シンセサイザ25の発生する
キャリアで直交変調された後、加算器28で加算されて、
次の式(4)で表されるS(t)として出力される。
【0015】 S(t)=I(t)×cos(ωct)+Q(t)×sin(ωct) (4) この式(4)で表されるS(t)は、式(2)および式(3)を
代入することにより、式(1)の被変調信号S(t)と同じ
であることが確かめられる。
【0016】図11は、この変調装置の出力スペクトル
を表わしている。4つのサブ・キャリアの周波数帯域
は、それぞれ分離し、また、それ以外の周波数帯域では
−60dB以下に減衰しており、緒元における隣接チャ
ネル漏洩電力−60dB以下の規格を満たしている。
【0017】このように、従来の変調装置では、600
次のルート・ナイキスト・フィルタを4個用い、600
×4=2400回の積和演算を行なうことによって図7
の諸元を満たすマルチ・キャリア4ASK変調装置を実
現している。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマルチ
・キャリアASK変調装置は、隣接チャネル漏洩電力を
規格に合うように減衰させるために、600次もの大き
な次数のルート・ナイキスト・フィルタを用いているの
で、演算量が非常に多くなり、実時間処理を行なうため
には高速演算が必要であり、装置の低消費電力化、低価
格化を図ることが困難である。
【0019】従来のマルチ・キャリアASK変調装置の
ルート・ナイキスト・フィルタは、サブ・キャリア間の
漏洩電力を抑制すると共に、隣接チャネルへの漏洩電力
を抑える働きをしており、そのためにシビアな特性が要
求される。
【0020】ところで、一つの送信装置から送信される
サブ・キャリアの間の漏洩電力は、異なる送信装置から
送信される無線チャネルの間の漏洩電力より大きく設定
しても、変復調における精度の低下は生じない。
【0021】本発明は、こうした点に着目して従来の変
調装置における問題点を解決したものであり、ルート・
ナイキスト・フィルタの演算量を減らし、消費電力の低
減と、価格の引下げとを可能にした変調装置を提供する
ことを目的としている。
【0022】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、複
数のサブ・キャリアによって変調した信号を合成して伝
送するマルチ・キャリア伝送のための変調装置におい
て、サブ・キャリア間の漏洩電力を抑制する周波数帯域
制限フィルタと、隣接チャネル間の漏洩電力を抑制する
補間フィルタとを別に設け、周波数帯域制限フィルタの
サンプリング周波数を補間フィルタのサンプリング周波
数より小さく設定している。
【0023】
【作用】そのため、サブ・キャリア間の漏洩電力を抑え
る周波数帯域制限フィルタと、隣接チャネル間の漏洩電
力を抑える補間フィルタとを分けているので、各フィル
タの次数を小さく設定することができ、その結果、各フ
ィルタの演算量を合計した値は、従来の変調装置のそれ
に比べて減少する。
【0024】また、このようにフィルタを分けたことに
よって、周波数帯域制限フィルタの動作クロック周波数
を補間フィルタのそれより小さくすることができ、この
マルチ・レート化によって、周波数帯域制限フィルタの
演算量を更に下げることができる。
【0025】
【実施例】本発明の実施例における4ASK変調装置
は、図1に示すように、シンボル変換器4から出力され
る各シンボル列の符号間干渉の除去を主な役割とするル
ート・ナイキスト・フィルタ5、6、7、8と、チャネ
ル間の干渉の除去を主な役割としてDA変換器21、22の
前に挿入された補間フィルタ19、20とを備えている。そ
の他の構成は、従来の装置(図8)と変わりがない。
【0026】実施例の変調装置では、従来の装置と同じ
ように、緒元を図7に示すように設定し、また、DA変
換器21、22の後に続くアナログ・フィルタ23、24の実現
容易性を考慮して、DA変換器21、22の動作クロック周
波数(サンプリング周波数)を72kHzに選定してい
る。
【0027】ルート・ナイキスト・フィルタ5〜8は、
その緒元を図2に示すように、88次の次数の帯域制限
用FIRフィルタで構成し、サンプリング周波数を、D
A変換器21、22のサンプリング周波数の半分の36kH
zに設定している。
【0028】また、補間フィルタ19、20は、同じく図2
に示すように、27次の次数の帯域制限用FIRフィル
タで構成し、サンプリング周波数を、DA変換器21、22
のサンプリング周波数と同じ72kHzに設定してい
る。
【0029】実施例の変調装置において、シンボル変換
器4からシンボル列が発生されるまでの動作は、従来の
装置と同じであり、まず、送信データ入力端1から、3
2kb/sの伝送レートで送信データが入力すると、グ
レイ符号器2が、2ビット毎に4値重み付けしたインパ
ルスを16kHz間隔で発生し、シリアル/パラレル変
換器3が、グレイ符号器2の発生したインパルスをサブ
・キャリア数に対応させて4つに逐次分離し、4Kba
udのシンボル列X1、X2、X3、X4として出力する。
次いで、シンボル変換器4が、これらのシンボル列を組
合せて、X1+X4、X2+X3、X1−X4、X2−X3のシ
ンボル列を発生させる。
【0030】このシンボル変換器4の出力は、それぞれ
88次ルート・ナイキスト・フィルタ5、6、7、8で
帯域制限され、36kHz間隔で出力される。
【0031】この88次ルート・ナイキスト・フィルタ
5〜8の出力データのスペクトラムを図3に示してい
る。
【0032】ルート・ナイキスト・フィルタ5の演算出
力に対して、テーブル9から与えられる3△ω=6.7
5kHzの同相成分が乗算器13で乗算され、また、ルー
ト・ナイキスト・フィルタ6の演算出力に対して、テー
ブル10から与えられる△ω=2.25KHzの同相成分
が乗算器14で乗算され、この乗算器13および14の出力が
加算器17で加算される。
【0033】一方、ルート・ナイキスト・フィルタ7の
演算出力に対しては、テーブル11から与えられる3△ω
=6.75kHzの直交位相成分が乗算器15で乗算さ
れ、また、ルート・ナイキスト・フィルタ8の演算出力
に対しては、テーブル12から与えられる△ω=2.25
kHzの直交位相成分が乗算器16で乗算され、この乗算
器15および16の出力が加算器18で加算される。
【0034】この加算器17および18の出力データのスペ
クトラムを図4で実線によって示している。この図にお
いて、中心のサブ・キャリア変調出力パタンの左右に現
れている波形は、36kHz繰り返しのパタンである。
また、このときのサブ・キャリア漏洩電力は、−30.
2dBになる。
【0035】加算器17、18の36kHz間隔の出力に対
して、それぞれ補間フィルタ19および20により帯域制限
が加えられ、その結果が72kHz間隔で出力される。
この補間フィルタ19、20のフィルタ特性は、図4におい
て点線で示しており、補間フィルタ19、20の出力は、図
5の実線で示したようになる。
【0036】補間フィルタ19、20の出力は、DA変換器
21、22およびアナログ・フィルタ23、24(アナログ・フ
ィルタ23、24のフィルタ特性は図5の点線で表示)の処
理を受け、図6に示すスペクトルの信号に変換される。
アナログ・フィルタ23から出力されたアナログ信号I
(t)およびQ(t)は、シンセサイザ25の発生するキャリ
ア信号と直交変調されて、被変調信号S(t)の形で出力
端29から出力される。このI(t)は、前述した式(2)で
表わされ、また、Q(t)は式(3)で、S(t)は、式(1)
でそれぞれ表わされる。
【0037】図6の記載が示すように、実施例の変調装
置は、隣接チャネル漏洩電力−60dB以下の規格を満
たしている。
【0038】このように、実施例の変調装置は、図7の
規格を満たすために、図2の緒元を有する88次ルート
・ナイキスト・フィルタと27次補間フィルタとの2種
類のフィルタを用いており、それにより、サブ・キャリ
ア漏洩電力を−30dB以下に、また、隣接チャネル漏
洩電力を25kHz離長で−60dB以下に下げること
に成功している。
【0039】この変調装置の演算量は、ルート・ナイキ
スト・フィルタ部で88×4=352回、補間フィルタ
部で27×2=54回の計406回の積和演算であり、
従来の変調装置の演算量に比べると極めて少ない。従っ
て、それだけ、装置の低消費電力化、低価格化を図るこ
とができる。(なお、ルート・ナイキスト・フィルタの
次数の88は、サンプリング周波数を36kHzに設定
したときの値であり、サンプリング周波数を72kHz
に設定するならば、次数は88×2=176となる。こ
のときの、前記積和演算の合計数は758回となる。)
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の変調装置は、ルート・ナイキスト・フィル
タと補間フィルタとの従続構成によって、フィルタの合
計演算量を減らし、また、ルート・ナイキスト・フィル
タのサンプリング周波数を補間フィルタのサンプリング
周波数より小さく設定するマルチ・レート化によって、
その演算量をさらに減らしている。実施例の変調装置で
は、二つのフィルタの従続構成により演算量が1/3に
減少し、また、マルチ・レート化を併せて行なうことに
よって1/6に減少している。
【0040】この演算量の減少により、本発明の変調装
置は、低消費電力化および低価格化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における4ASK変調装置の構
成を示すブロック図、
【図2】実施例の4ASK変調装置に使用するフィルタ
緒元を示す図、
【図3】前記変調装置におけるルート・ナイキスト・フ
ィルタ出力のスペクトラム図、
【図4】前記変調装置におけるサブ・キャリア変調出力
のスペクトラム図、
【図5】前記変調装置における補間フィルタ出力のスペ
クトラム図、
【図6】前記変調装置におけるアナログ・フィルタ出力
のスペクトラム図、
【図7】4ASK変調装置の緒元を示す図、
【図8】従来の4ASK変調装置の構成を示すブロック
図、
【図9】従来の4ASK変調装置に使用するフィルタ緒
元を示す図、
【図10】前記変調装置のルート・ナイキスト・フィル
タ出力のスペクトラム図、
【図11】前記変調装置における変調出力のスペクトラ
ム図である。
【符号の説明】
1 送信データ入力端 2 グレイ符号化器 3 シリアル/パラレル変換器 4 シンボル変換器 5〜8、35〜38 ルート・ナイキスト・フィルタ 9〜12 サブ・キャリア変調を行なうためのテーブル 13〜16 乗算器 17、18 加算器 19、20 補間フィルタ 21、22 DA変換器 23、24 アナログ・フィルタ 25 シンセサイザ 26、27 アナログ乗算器 28 アナログ加算器 29 送信出力端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−34654(JP,A) 特開 平6−291799(JP,A) 特開 平1−162041(JP,A) 特開 昭53−132203(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 1/00 - 1/20 H04L 27/00 - 27/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のサブ・キャリアによって変調した
    信号を合成して伝送するマルチ・キャリア伝送のための
    変調装置において、 前記サブ・キャリア間の漏洩電力を抑制する周波数帯域
    制限フィルタと、隣接チャネル間の漏洩電力を抑制する
    補間フィルタとを別に設け、前記周波数帯域制限フィル
    タのサンプリング周波数を前記補間フィルタのサンプリ
    ング周波数より小さく設定したことを特徴とする変調装
    置。
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