JP3086485B2 - デジタル変調器 - Google Patents

デジタル変調器

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JP3086485B2 JP03009326A JP932691A JP3086485B2 JP 3086485 B2 JP3086485 B2 JP 3086485B2 JP 03009326 A JP03009326 A JP 03009326A JP 932691 A JP932691 A JP 932691A JP 3086485 B2 JP3086485 B2 JP 3086485B2
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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、デジタル変調器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、伝送媒体を効率的に利用するため
に、伝送すべき情報信号(デジタル信号)にて搬送波信
号を変調することが行われている。
【0003】斯る変調の方式には、デジタル信号に応じ
て搬送波信号の振幅を変化させる振幅変調、周波数を偏
移させる周波数変調、位相を変化させる位相変調や振幅
と位相を独立に変化させる振幅位相変調等がある。
【0004】一般に、変調された搬送波信号(以下、被
変調信号と称す)は、次のように表すことが出来る。
【0005】
【数1】
【0006】上記の式から明らかなように、被変調信号
は、2つの直交した成分の和で表すことが出来、直交変
調器にて当該被変調信号を得ることが出来る。尚、上式
の第1項は被変調信号の同相(I相)成分、第2項は被
変調信号の直交位相(Q相)成分と一般に称される。
【0007】斯様に被変調信号が2つの直交した成分の
和で表せることを利用して変調器を構成したものとして
は、例えば1981年に日本通信技術株式会社より発行
された「GMSKディジタル化直交形変調器NTEC技
術指導資料」や1981年に日本通信技術株式会社より
発行された「ディジタルFM変調器用ROM形LPFの
実験検討」に開示されたものが知られている。
【0008】斯る従来技術に開示された変調器は、ベー
スバンド信号をROM形LPFよりなるガウス形フィル
タを通過させることにより、帯域を制限した後、積分し
てベースバンド信号に基づく位相情報を得、次いで当該
位相情報に基づきI相及びQ相におけるデータをROM
テーブルより生成した後、アナログ信号に変換する。そ
の後、I相の信号(アナログ信号)と搬送波信号を乗算
するとともに、Q相の信号(アナログ信号)とπ/2移
相された搬送波信号を乗算し、次いで各乗算出力を加算
して被変調信号を出力するようになされている。
【0009】ところで、直交変調器を用いてM相PSK
信号(PhaseShift Keying)[8相以上のPSK信号若
しくは4相以上で直交軸が回転する、例えばπ/4シフ
トQPSK(Quadli Phase Shift Keying)信号]を発
生する場合、I相及びQ相のデータは図4の如く複数の
レベルを有することになる。尚、図4は8相PSK信号
若しくはπ/4シフトQPSK信号における信号点と各
相の信号パターンを示している。
【0010】ところで、この様に各相の信号パターンが
複数のレベルを有する場合、上述した様なROMテーブ
ルを用いると、ROMの容量が増大し、コスト面で問題
を生じるものであった。
【0011】即ち、レベルが1つの場合には、1シンボ
ル当りに必要なアドレスは、1であるが、レベルが2の
場合には、1シンボル当りに必要なアドレスは2とな
り、同様にレベルがnの場合には、1シンボル当りに必
要なアドレスはlog22nとなる。
【0012】従って、信号パターンのレベルが増大する
につれ、ROMの容量が対数関数的に増大するものであ
った。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の構成では、大容量のROMを必要とし、コスト面等に
おいて問題を生じるものであった。また、最終的な変調
動作が、アナログ信号にて行われるため、回路構成が大
きくなるとともに、I相とQ相成分等のバラツキや搬送
波信号をπ/2シフトする移相器における移相量の誤差
等にて変調された信号の波形に歪みを生じる虞があっ
た。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の課題に鑑み、本発
明は、ベースバンド信号が入力される入力端子と、搬送
波信号の周波数よりも高い周波数を有するクロック信号
に基づき駆動され、搬送波信号の位相に関する情報を出
力する搬送波位相情報出力手段と、前記入力手段より入
力されたベースバンド信号を同相(I相)、直交位相
(Q相)、I相をπ/4シフトしたI’相およびQ相を
π/4シフトしたQ’相における複数の振幅情報に変換
する第1変換手段と、前記搬送波位相情報出力手段から
の搬送波位相情報を互いに異なる搬送波位相を示す複数
位相情報に変換する第2変換手段と、各々前記振幅情
報と前記位相情報とをアドレスとして、該搬送波位相に
おける搬送波信号と前記振幅情報との乗算データが格納
された複数の記憶手段と、該記憶手段からの出力信号を
加算する加算手段と、該加算手段からの加算出力をアナ
ログ信号に変換するデジタル/アナログ変換手段とを具
備し、前記第1変換手段からの振幅情報と前記第2変換
手段にて変換された位相情報とを前記記憶手段に供給し
て、各搬送波位相における前記乗算データを得、これら
を加算したの後、アナログ信号に変換してデジタル変調
信号を導出するようにしたことを特徴とする。
【0015】
【作用】本発明によれば、ベースバンド信号を互いに異
なる位相における複数の振幅情報に変換するとともに、
搬送波位相情報出力手段から出力される搬送波位相情報
を第2変換手段にて互いに異なる複数の位相情報に変換
し、前記振幅情報及び位相情報をアドレスとして、当該
位相における搬送波信号と前記振幅情報との乗算データ
を得、これらを加算した後、アナログ信号に変換して変
調された信号を導出する。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示すブロック図
で、π/4シフトQPSK信号を出力する変調器の構成
を示している。1において、1はベースバンド信号が
入力される入力端子、2は入力端子1から入力されたベ
ースバンド信号に基づき当該ベースバンド信号を互いに
異なる位相における振幅情報に変換する第1変換手段と
なるマッピング回路で、例えばI相、Q相、I相をπ/
4シフトしたI’相及びQ相をπ/4シフトしたQ’相
における振幅情報に変換する。3は搬送波信号周波数の
n倍のクロック信号に基づき計数を行い、計数値が2n
になったとき、リセットされる搬送波位相カウンタで、
計数値が0のとき、搬送波位相が0であることを示す情
報を出力し、また計数値が2nのとき、搬送波位相が2
πであることを示す情報を出力する搬送波信号の位相情
報を出力する手段となる。4は搬送波位相カウンタ3か
ら出力される搬送波位相情報を異なる複数の位相情報に
変換する第2変換手段で、複数のシフトレジスタ4a〜
4cを含み、各シフトレジスタにて入力された情報に対
してπ/4だけ異なる位相の情報を発生する。5〜8は
振幅情報と搬送波位相情報とをアドレスとし、当該アド
レスに対応して当該搬送波位相における搬送波信号と振
幅情報とを乗算したデータを格納する第1〜第4記憶装
置で、例えばクロック信号の周波数を搬送波信号の周波
数の8倍とし、搬送波位相カウンタ3を3ビットカウン
タとすると、その記憶内容は図2に示す如くなる。尚、
図1では、第1記憶装置5にはマッピング回路2からの
I’相の振幅情報及び搬送波位相カウンタ3からの搬送
波位相情報をシフトレジスタ4a〜4cにて3π/4だ
け遅らせた搬送波位相情報が、第2記憶装置6にはマッ
ピング回路2からのI相の振幅情報及び搬送波位相カウ
ンタ3からの搬送波位相情報をシフトレジスタ4a及び
4bにてπ/2だけ遅らせた搬送波位相情報が、第3記
憶装置7にはマッピング回路2からのQ’相の振幅情報
及び搬送波位相カウンタ3からの位相情報をシフトレジ
スタ4aにてπ/4だけ遅らせた搬送波位相情報が夫々
アドレス情報として供給される。9は記憶装置5〜8か
ら出力されたデータをデジタル的に加算する加算回路、
10は加算回路9からの出力信号(デジタル信号)をア
ナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換回路、1
1はアナログ信号に変換された信号が出力される出力端
子である。
【0017】次に、動作について説明する。入力端子1
から供給されたベースバンド信号(デジタル信号)は、
マッピング回路2にて各位相(この場合、I相、I’
相、Q相及びQ’相)における振幅情報に変換される。
【0018】ここで、図3を用いてπ/4シフトQPS
K信号について簡単に説明すると、ある時点に於てベー
スバンド信号の2ビットデータの組み合わせにより信号
点が図3の点A〜Dのいずれかにあるとすると、次の時
点ではI軸及びQ軸がπ/4シフトした仮想軸と単位円
との交点である信号点(図3の点E〜H)のいずれかに
移動する。以下同様に、所定の時間スロット毎にI軸及
びQ軸をπ/4づつシフトさせて行くようにしたもので
ある。
【0019】そして、図3から明らかなように、信号点
E〜Hは、I軸上のベクトルI0とQ軸上のベクトルQ0
にて表すことができ、また信号点A〜Dは、前記ベクト
ルをπ/4だけシフトしたベクトルI1及びQ1にて表す
ことができる。
【0020】従って、今、供給されているベースバンド
信号が信号点Aを表すべき情報であると仮定すると、マ
ッピング回路2は、I相の情報としてベクトル−I
1[K・cos(π/4+π)]、Q相の情報としてベ
クトルQ1[K・sinπ/4]、I’相及びQ’相の
情報として0を出力する。尚、Kは係数である。
【0021】斯様にして得られた情報は、各位相におけ
る振幅を示しており、各々記憶装置の上位アドレスとし
て供給される。また、各記憶装置には搬送波位相情報が
下位アドレスとして供給されている。
【0022】今、搬送波位相カウンタ3の値が、7(即
ち、搬送波信号の位相が7π/4)であると仮定する
と、第4記憶装置8の下位アドレスには、前述した搬送
波位相が7π/4であることを示す情報が供給され、第
3記憶装置7の下位アドレスには、搬送波位相カウンタ
3から出力される搬送波位相を示す情報(即ち、搬送波
位相が7π/4であることを示す情報)をシフトレジス
タ4aにてπ/4だけ遅らせた位相情報(即ち、搬送波
位相が3π/2であることを示す情報)が供給される。
同様に、第2記憶装置6の下位アドレスには、前記シフ
トレジスタ4aにて遅らせた位相情報をシフトレジスタ
4bにて更にπ/4遅らせた位相情報(即ち、搬送波位
相が5π/4であることを示す情報)が、また第1記憶
装置5の下位アドレスには、シフトレジスタ4bにて遅
らされた位相情報を更にπ/4遅らせた位相情報(即
ち、搬送波位相がπであることを示す情報)が供給され
る。
【0023】各記憶装置は、マッピング回路2から供給
される振幅情報と前述した位相情報とをアドレスとして
記憶された内容を読み出し、加算回路9に供給する。加
算回路9では、各記憶装置から出力された信号をデジタ
ル的に加算した後、デジタル/アナログ変換回路10に
供給し、アナログ信号に変換する。
【0024】例えば、上述したマッピング回路2の出力
並びに搬送波位相情報を用いて説明すると、第1記憶装
置5には、上位アドレスとしてI’相情報(即ち、
0)、下位アドレスとして搬送波位相πを示す情報が供
給されるため、出力されるデータは0である。同様に、
第2記憶装置6には、上位アドレスとしてI相情報(即
ち、ベクトル −I1の大きさ)、下位アドレスとして
搬送波位相5π/4を示す情報が供給されて、データ
[−I1・SIN5π/4]が出力され、第3記憶装置
7には上位アドレスとしてQ’相情報(即ち、0)、下
位アドレスとして搬送波位相3π/2を示す情報が供給
されて、データ0が出力され、第4記憶装置8には、上
位アドレスとしてQ相情報(即ち、ベクトル Q1の大
きさ)、下位アドレスとして搬送波位相7π/4を示す
情報が供給されて、データ[Q1・SIN7π/4]が
出力される。
【0025】従って、加算回路9の出力は、Q1・SI
N7π/4−I1・SIN5π/4となり、これをアナ
ログ信号に変換することにより当該位相関係における変
調された信号の瞬時振幅データが得られる。
【0026】斯くして、各搬送波位相における乗算デー
タを時系列で求め、順次アナログ信号に変換することに
より、所望の変調された信号を得ることができる。
【0027】尚、本発明は、上述したπ/4シフトQP
SK信号の発生だけでなく、多相PSK信号等の発生に
も適用することができることは云うまでもなく、またベ
ースバンド信号がアナログ信号の場合には、マッピング
回路の前段にてデジタル信号に変換するか若しくはマッ
ピング回路の出力信号をデジタル信号に変換するように
すれば良い。更に、狭帯域伝送のためにマッピング回路
の出力信号をフィルタに供給するようにしてもよい。更
にまた、クロック信号の周波数及び搬送波位相カウンタ
の構成も種々の変更が可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、ベースバンド信号が入
力される入力端子と、搬送波信号の周波数よりも高い周
波数を有するクロック信号に基づき駆動され、搬送波信
号の位相に関する情報を出力する搬送波位相情報出力手
段と、前記入力手段より入力されたベースバンド信号を
同相(I相)、直交位相(Q相)、I相をπ/4シフト
したI’相およびQ相をπ/4シフトしたQ’相におけ
る複数の振幅情報に変換する第1変換手段と、前記搬送
波位相情報出力手段からの搬送波位相情報を互いに異な
る搬送波位相を示す複数の位相情報に変換する第2変換
手段と、各々前記振幅情報と前記位相情報とをアドレス
として、該搬送波位相における搬送波信号と前記振幅情
報との乗算データが格納された複数の記憶手段と、該記
憶手段からの出力信号を加算する加算手段と、該加算手
段からの加算出力をアナログ信号に変換するデジタル/
アナログ変換手段とを具備し、前記第1変換手段からの
振幅情報と前記第2変換手段にて変換された位相情報と
を前記記憶手段に供給して、各搬送波位相における前記
乗算データを得、これらを加算したの後、アナログ信号
に変換してデジタル変調信号を導出するようにしたこと
を特徴とする従来のように記憶装置の記憶容量が対数関
数的に増大することがなく、第1変換手段にて変換され
る位相の数だけ記憶装置を用意するだけで良好なデジタ
ル変調された信号を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明における記憶装置の記憶内容の一例を示
す図である。
【図3】ベースバンド信号のマッピングを説明するため
の図である。
【図4】多相PSK信号におけるI相及びQ相のデータ
を示す図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 マッピング回路(第1変換手段) 3 搬送波位相カウンタ(搬送波位相情報出力手段) 4 第2変換手段 5 第1記憶装置 6 第2記憶装置 7 第3記憶装置 8 第4記憶装置 9 加算回路 10 デジタル/アナログ変換回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/00 H04L 27/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースバンド信号が入力される入力端子
    と、搬送波信号の周波数よりも高い周波数を有するクロ
    ック信号に基づき駆動され、搬送波信号の位相に関する
    情報を出力する搬送波位相情報出力手段と、前記入力手
    段より入力されたベースバンド信号を同相(I相)、直
    交位相(Q相)、I相をπ/4シフトしたI’相および
    Q相をπ/4シフトしたQ’相における複数の振幅情報
    に変換する第1変換手段と、前記搬送波位相情報出力手
    段からの搬送波位相情報を互いに異なる搬送波位相を示
    す複数の位相情報に変換する第2変換手段と、各々前記
    振幅情報と前記位相情報とをアドレスとして、該搬送波
    位相における搬送波信号と前記振幅情報との乗算データ
    が格納された複数の記憶手段と、該記憶手段からの出力
    信号を加算する加算手段と、該加算手段からの加算出力
    をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換手段
    とを具備し、前記第1変換手段からの振幅情報と前記第
    2変換手段にて変換された位相情報とを前記記憶手段に
    供給して、各搬送波位相における前記乗算データを得、
    これらを加算したの後、アナログ信号に変換してデジタ
    ル変調信号を導出するようにしたことを特徴とするデジ
    タル変調器。
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