JP3088315B2 - Ａｍデータ多重被変調波信号復調回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＭデータ多重変
調装置によって生成されたＡＭデータ多重被変調波信号
中から、ベースバンドデジタル信号を取り出すＡＭデー
タ多重被変調波信号復調回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデータ多重被変調波信号復調回路
は、変調方式が時分割多重方式の場合、または周波数多
重方式の場合に大別される。時分割方式の場合はデータ
が多重されている時間を選択して希望のデータを取り出
し、周波数多重方式の場合はデータが多重されている周
波数帯域を選択して希望のデータを取り出す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本特許出願人
が特願平８−１６６６３６号において提案している、ア
ナログ信号波で周波数ｆｃの搬送波をＡＭ変調器によっ
て振幅変調し、周波数軸上で周波数ｆｃの搬送波を軸と
して線対称な周波数（ｆｃ＋ｆα）の位置と周波数（ｆ
ｃ−ｆα）の位置とに、デジタル被変調波信号が多重さ
れたＡＭデータ多重変調方式によって変調されたＡＭデ
ータ多重被変調波信号ではＡＭ変調成分とデータ変調成
分が同一周波数帯域、同一時間に多重されているため、
データが多重されている時間を選択して希望のデータを
取り出したり、データが多重されている周波数帯域を選
択して希望のデータを取り出したりすることはできな
い。

【０００４】本発明は、多重されたデジタル被変調波信
号に基づくベースバンドデジタル信号をＡＭデータ多重
被変調波信号から復調するＡＭデータ多重被変調波信号
復調回路を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるＡＭデー
タ多重被変調波信号復調回路は、アナログ信号波で周波
数ｆｃの搬送波をＡＭ変調器によって振幅変調し、周波
数軸上で周波数ｆｃの搬送波を軸として線対称な周波数
（ｆｃ＋ｆα）の位置と周波数（ｆｃ−ｆα）の位置と
に、デジタル被変調波信号が多重されたＡＭデータ多重
被変調波信号からベースバンドデジタル信号を復調する
ＡＭデータ多重被変調波信号復調回路であって、ＡＭデ
ータ多重被変調波信号を搬送波のレベルが０の位置でサ
ンプリングし、該サンプリングした信号をＡ／Ｄ変換す
るＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換された離散出力信号を
周波数ｆαの直交する２つの搬送波信号で直交検波する
直交検波手段と、直交検波された出力の高域成分を除去
するローパスフィルタとを備えたことを特徴とする。

【０００６】本発明にかかるＡＭデータ多重被変調波信
号復調回路によれば、ＡＭデータ多重被変調波信号が搬
送波のレベルが０の位置でサンプリングされ、該サンプ
リングされた信号がＡ／Ｄ変換手段によってＡ／Ｄ変換
され、Ａ／Ｄ変換された離散出力信号が周波数ｆαの互
いに直交する２つの搬送波信号で直交検波手段によって
直交検波され、直交検波された出力の高域成分はローパ
スフィルタによって除去されて、ベースバンドデジタル
信号が復調される。この復調において、変調波のレベル
が０の位置においてサンプリングし、Ａ／Ｄ変換するた
めに、多重されたデジタル被変調波信号が実質的に抽出
されて周波数ｆαでサンプリングされたのと等価となる
ため、同一周波数帯域、同一時間に多重されているデジ
タルデータが選択されて復調されることになる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるＡＭデータ
多重被変調波信号復調回路を実施の形態によって説明す
る。

【０００８】図１は、本発明の実施の一形態にかかるＡ
Ｍデータ多重被変調波信号復調回路の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示す本発明の実施の一形態にかかる
ＡＭデータ多重被変調波信号復調回路は、デジタル変調
方式にＱＰＳＫ（４相ＰＳＫ）変調方式を用いたときの
一例である。

【０００９】本発明の実施の一形態にかかるＡＭデータ
多重被変調波信号復調回路では、入力されたＡＭデータ
多重被変調波信号はキャリア再生器１へ入力してＡＭデ
ータ多重被変調波信号から搬送波を再生する。キャリア
再生器１において再生された搬送波はタイミング生成器
２へ送出して、タイミング信号生成器２において搬送波
の振幅が０の位置においてタイミングパルスを発生させ
る。

【００１０】一方、ＡＭデータ多重被変調波信号は遅延
器３へ入力してＡＭデータ多重被変調波信号を所定時間
遅延させる。遅延器３における遅延量はキャリア再生器
１およびタイミング信号生成器２における遅延量の和に
設定してある。遅延器３において遅延されたＡＭデータ
多重被変調波信号はＡ／Ｄ変換器４に供給し、タイミン
グ信号生成器３から出力されるタイミングパルスによっ
てＡＭデータ多重被変調波信号をサンプリングしてＡ／
Ｄ変換する。

【００１１】Ａ／Ｄ変換器４から出力される離散出力信
号は、直交搬送波発生器５から出力される直交する２つ
の搬送波信号と共に直交検波器６に入力して、直交検波
する。直交検波器６の出力はローパスフィルタ７に供給
して高域成分を除去し、デジタル復調信号として送出す
る。

【００１２】上記のように構成された本発明の実施の一
形態にかかるＡＭデータ多重被変調波信号復調回路の作
用について説明する。

【００１３】復調の説明に先立って、キャリア再生器１
および遅延器３に供給されるＡＭデータ多重被変調波信
号について、図２を参照して説明する。

【００１４】搬送波をアナログ信号波で変調したときの
ＡＭ被変調波信号νAM(t)は、搬送波の振幅を１、搬送
波の角周波数をωc(rad/s)、変調度をκ、アナログ信号
波をνm(t)とすると、下記の式（１）のように表わされ
る。ＡＭ被変調波信号νAM(t)は、図２において模式的
にａで示してある。

【００１５】 νAM(t)＝｛１＋κνm(t)｝cos ωc t ……式（１）

【００１６】ＱＰＳＫベースバンドデジタル信号発生器
で発生したＩ、Ｑのデジタル信号列（複素信号列）をＩ
n、Ｑnで表す。Ｉｎ、Ｑｎのデジタル信号列をダイビッ
トとも記す。ここで、 Ｉn＝±１ Ｑn＝±１ とする。

【００１７】ＱＰＳＫベースバンドデジタル信号発生器
からの出力信号は２つに分岐され、その一方は周波数
（ｆｃ＋ｆα）の搬送波が供給されている直交変調器に
入力されて、複素信号列で角周波数（ωc＋ωα）（rad
/s)の搬送波を直交変調する。この直交被変調波信号νD
H(t)は下記の式（２）に示す如くである。直交被変調波
信号νDH(t)は図２において模式的にｃで示してある。

【００１８】 νDH(t)＝Ｉn cos(ωc＋ωα）ｔ＋Ｑn sin（ωc＋ωα）ｔ …式（２）

【００１９】ＱＰＳＫベースバンドデジタル信号発生器
からの出力信号のもう一方は、符号反転器に供給され
て、出力信号Ｉn、Ｑnの符号は反転されて（−Ｉn）、
（−Ｑn）に変換され、複素共役器によって複素共役が
とられて（−Ｉn）、（Ｑn）に変換される。この複素信
号列が、周波数（ｆｃ−ｆα）の搬送波が供給されてい
る直交変調器に入力され、複素信号列で角周波数（ωc
−ωα）（rad/s)の搬送波を直交変調する。この直交被
変調波信号νDL(t)は下記の式（３）に示す如くであ
る。直交被変調波信号νDL(t)は図２において模式的に
ｂで示してある。

【００２０】 νDL(t)＝−Ｉn cos（ωc−ωα）ｔ＋Ｑn sin（ωc−ωα）ｔ …式（３）

【００２１】式（２）および式（３）の出力信号νDH
(t)とνDL(t)が加算され、その加算出力であるデジタル
被変調波信号νD(t)は下記の式（４）に示すごとくにな
る。

【００２２】 νD(t)＝νDH(t)＋νDL(t) ＝Ｉn cos(ωc＋ωα)ｔ＋Ｑn sin(ωc＋ωα)ｔ −Ｉn cos(ωc−ωα)ｔ＋Ｑn sin(ωc−ωα)ｔ ……式（４）

【００２３】ＡＭ被変調波信号νAM(t)とデジタル被変
調波信号νD(t)は加算され、加算出力信号はＡＭデータ
多重被変調波信号として出力される。このＡＭデータ多
重被変調波信号ν(t)は式（１）および式（４）より下
記の式（５）に示すごとくになる。ＡＭデータ多重被変
調波信号ν(t)は図２において模式的にｄで示してあ
る。

【００２４】 ν(t)＝νAM(t)＋νD(t) ＝｛１＋κνm(t)｝cos ωc ｔ ＋Ｉn cos（ωc＋ωα）ｔ＋Ｑn sin（ωc＋ωα）ｔ −Ｉn cos（ωc−ωα）ｔ＋Ｑn sin（ωc−ωα）ｔ ……式（５）

【００２５】ここで、ωαはデジタル変調搬送波とＡＭ
変調搬送波との差の角周波数（rad/s)であり、デジタル
変調搬送波はＡＭ変調搬送波の上下側波帯中に周波数ｆ
α離れて対象の位置に存在する。また、｜ｆｃ｜≧２｜
ｆα｜とする。

【００２６】上記した式（５）にて示されるＡＭデータ
多重被変調波信号がキャリア再生器１および遅延器３に
入力される。

【００２７】図１に示した本発明の実施の一形態にかか
るＡＭデータ多重被変調波信号復調回路において、ＡＭ
データ多重被変調波信号からＡＭ変調波がキャンセルさ
れて、データが復調される過程を以下に示す。

【００２８】入力されたＡＭデータ多重被変調波信号ν
(t) は２つに分岐され、キャリア再生器１および遅延器
３へ入力される。まずキャリア再生器１による搬送波再
生について説明する。キャリア再生器１で再生されるの
はＡＭ変調のための搬送波であって、キャリア再生器１
からの出力νｃ(t) は下記の式（６）に示すようにな
る。

【００２９】 νｃ(t) ＝ cosωｃｔ …式（６）

【００３０】次にこの信号νｃ(t) がタイミング信号生
成器２へ入力され、Ａ／Ｄ変換のためのタイミングパル
スが生成される。ここでは単一周波数信号νｃ(t) の位
相が（π／２）のときににタイミングパルスが出力され
る。つまり時間ｔが下記の式（７）の時にＡ／Ｄ変換器
４においてＡＭデータ多重被変調波信号ν(t) のサンプ
リングがなされるようなタイミングパルスが生成され
る。

【００３１】 ｔ＝１＋４ｍ／４ｆｃ …式（７） ここで、ｍ＝０、１、２、３、…である。

【００３２】したがって、式（７）による時間ｔのと
き、サンプリング周波数はｆｃ（Ｈｚ）となって、Ａ／
Ｄ変換器において搬送波の振幅が０の時にＡＭデータ多
重被変調波信号ν(t) がサンプリングされる。

【００３３】一方、ＡＭデータ多重被変調波信号ν(t)
は遅延器３において、キャリア再生器１およびタイミン
グ信号生成器２の遅延量の総和の遅延がなされて送出さ
れる。ここでは簡単のためにそれぞれの遅延は考慮に入
れないこととし、遅延器３の遅延量を０とする。したが
って遅延器３から出力される信号はＡＭデータ多重被変
調波信号ν(t) と等しくなり、Ａ／Ｄ変換器４に入力さ
れ、タイミング信号生成器２において生成されたタイミ
ングパルスによってサンプリングされる。

【００３４】したがって、Ａ／Ｄ変換器４から出力され
る離散出力信号νＤ（ｍ）は下記の式（８）に示すごと
くになる。

【００３５】 νＤ（ｍ）＝｛１＋Ｋνｍ(t)｝cos（１＋４ｍ）π／２ ＋Ｉn cos｛（１＋４ｍ）π／２＋（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ｝ −Ｉn cos｛（１＋４ｍ）π／２−（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ｝ ＋Ｑn sin｛（１＋４ｍ）π／２＋（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ｝ ＋Ｑn sin｛（１＋４ｍ）π／２−（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ｝ ＝｛１＋Ｋνｍ(t)｝cos（１＋４ｍ）π／２ −２Ｉn sin（１＋４ｍ）π／２・sin（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ ＋２Ｑn sin（１＋４ｍ）π／２・cos（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ …式（８）

【００３６】ここでｍ＝０、１、２、３、…のとき cos（１＋４ｍ）π／２＝０、sin（１＋４ｍ）π／２＝
１ であるから離散出力信号νＤ（ｍ）は下記の式（９）に
示すごとくになる。

【００３７】 νＤ（ｍ）＝−２Ｉn sin（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ ＋２Ｑn cos（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ …式（９） となる。

【００３８】ところで仮に、 νｄ(t) ＝−２Ｉn sin ωαｔ＋２Ｑn cos ωαｔ …式（１０） なる信号があったとき、これを式（７）のタイミングで
Ａ／Ｄ変換すると、その離散信号νｄＤ（ｍ）は下記の
式（１１）のようになる。

【００３９】 νｄＤ（ｍ）＝−２Ｉn sin｛２πｆα（１＋４ｍ／４ｆｃ）｝ ＋２Ｑn cos｛２πｆα（１＋４ｍ／４ｆｃ）｝ ＝−２Ｉn sin（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ ＋２Ｑn cos（１＋４ｍ）πｆα／２ｆｃ …式（１１）

【００４０】ここで、式（１１）と式（４）とを比較す
れば明らかなように、式（１１）と式（４）とは同一で
あって、νＤ（ｍ）＝νｄＤ（ｍ）である。したがっ
て、ＡＭデータ多重被変調波信号ν(t) をＡＭ変調のた
めの搬送波のレベルが０になるときにサンプリングする
ことによって、Ａ／Ｄ変換器４から出力される離散出力
信号νＤ（ｍ）は、式（１０）に示した信号νｄ(t)
（搬送波周波数ｆα（Ｈｚ）のＱＰＳＫ被変調波信号）
をサンプリング周波数ｆｃ（Ｈｚ）でサンプリングした
信号と等価であることが判る。

【００４１】しかるに、前記したように｜ｆｃ｜≧２｜
ｆα｜なので、サンプリング定理も満足している。

【００４２】次に離散出力信号νＤ（ｍ）が直交搬送波
発生器５から出力される直交搬送波と共に直交検波器６
へ入力される。ここで、直交搬送波発生器５から出力さ
れる直交搬送波は−sin ωαｔ、 cosωαｔとする。し
たがって、直交検波器６からの出力νＩ(t) 、νＱ(t)
は次の式（１２）および式（１３）のようになる。

【００４３】 νＩ(t) ＝νｄ(t)（−sin ωαｔ） ＝２Ｉ−２Ｉcos２ωαｔ−２Ｑsin ２ωαｔ …式（１２） νＱ(t) ＝νｄ(t) cosωαｔ ＝２Ｑ−２Ｉsin２ωαｔ＋２Ｑ cosωαｔ …式（１３）

【００４４】直交検波器６からの出力νＩ(t) 、νＱ
(t) がローパスフィルタ７へ入力され、高域の周波数成
分が除去され、ローパスフィルタ７からの出力ＩDEMO
D、ＱDEMODは下記の式（１４）および式（１５）のよう
になって、多重されたデータが復調される。

【００４５】 ＩDEMOD＝Ｉｎ …式（１４） ＱDEMOD＝Ｑｎ …式（１５）

【００４６】本発明の実施の一形態にかかるＡＭデータ
多重被変調波信号復調回路におけるタイミング信号生成
器２では、搬送波の位相が（π／２）の位置において、
すなわち振幅が０となるところでサンプリングした。同
様に搬送波の振幅が０になる位相（３π／２）のときに
サンプリングしても同様である。この場合は、複素信号
列Ｉｎ、Ｑｎの符号が反転するので直交検波器６におい
て、またはその後段において符号を元に戻せばよい。

【００４７】本発明の実施の一形態にかかるＡＭデータ
多重被変調波信号復調回路において、データ変調方式と
してＱＰＳＫ変調の場合を例に説明したが、ＡＭデータ
多重変調方式で別のデータ変調方式を用いた時は、直交
検波以降はそのデータ変調方式に合わせて復調方式を変
更する必要があるが、Ａ／Ｄ変換器４以前の部分、すな
わちＡＭ被変調成分をキャンセルするところまでは同じ
構成を用いることができる。このため、直交検波器以後
をデータ変調方式に応じて替えれば良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるＡＭ
データ多重被変調波信号復調回路によれば、簡単な構成
で、かつ小規模な構成で、ＡＭ変調成分とデータ変調成
分が同一周波数帯域、同一時間に多重されているＡＭデ
ータ多重被変調波信号から多重されたデジタル被変調波
信号に基づくベースバンドデジタル信号を復調すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかるＡＭデータ多重
被変調波信号復調回路の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態にかかるＡＭデータ多重
被変調波信号復調回路に入力されるＡＭデータ多重被変
調波信号の説明に供する模式図である。

【符号の説明】

１ キャリア再生器 ２ タイミング信号発生器 ３ 遅延器 ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ 直交搬送波発生器 ６ 直交検波器 ７ ローパスフィルタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−145498（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−334138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−178046（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177946（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−136837（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−268525（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−278633（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−247037（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−25998（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 1/00 H04J 4/00 - 15/00 H04L 27/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ信号波で周波数ｆｃの搬送波をＡ
   Ｍ変調器によって振幅変調し、周波数軸上で周波数ｆｃ
   の搬送波を軸として線対称な周波数（ｆｃ＋ｆα）の位
   置と周波数（ｆｃ−ｆα）の位置とに、デジタル被変調
   波信号が多重されたＡＭデータ多重被変調波信号からベ
   ースバンドデジタル信号を復調するＡＭデータ多重被変
   調波信号復調回路であって、ＡＭデータ多重被変調波信
   号を搬送波のレベルが０の位置でサンプリングし、該サ
   ンプリングした信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段
   と、Ａ／Ｄ変換された離散出力信号を周波数ｆαの直交
   する２つの搬送波信号で直交検波する直交検波手段と、
   直交検波された出力の高域成分を除去するローパスフィ
   ルタとを備えたことを特徴とするＡＭデータ多重被変調
   波信号復調回路。