JP3166871B2 - 符号化変調装置 - Google Patents

符号化変調装置

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JP3166871B2
JP3166871B2 JP05097292A JP5097292A JP3166871B2 JP 3166871 B2 JP3166871 B2 JP 3166871B2 JP 05097292 A JP05097292 A JP 05097292A JP 5097292 A JP5097292 A JP 5097292A JP 3166871 B2 JP3166871 B2 JP 3166871B2
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繁 冨里
博 鈴木
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0075Means for protecting the manipulator from its environment or vice versa

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • 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、ディジタル通信におい
て、畳み込み符号化方式とディジタル変調方式とを組み
合わせた変調方式をとる符号化変調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】符号化変調方式は、符号化利得が高いた
めに優れた伝送特性を実現することができる。たとえ
ば、トレリス符号化8相位相変調方式(Trellis-Coded
8 PhaseShift Keying:TC8PSK)は、QPSK方式に比
べて同じ帯域で理論的には3dB程度の符号化利得を得る
ことができる( G. Ungerboeck, " Channel coding wit
hmultilevel/phase signals",IEEE Trans.Inf. Theory,
vol.IT-28,No.1,pp55-67,Jan.1982) 。
【0003】図8は、従来のTC8PSK用符号化変調
装置の構成例を示すブロック図である。図において、入
力データは、シリアル/パラレル(S/P)変換器81
で2系列のデータ系列xn (x1n,x2n)に変換されて畳
み込み符号器82に入力される。畳み込み符号器82の
例としては上記の文献に示すものがあるが、その回路構
成を図9に示す。ここでは、3個の遅延回路(T)91
〜93と、2個の排他的論理和回路94,95により構
成し、その出力データ系列yn を (y0n, y1n,y2n
とすると、入出力間の関係は、 y0n=x1,n-1 …(1a) y1n=x1,n-2*x2n …(1b) y2n=x1n*x2,n-1 …(1c) となる。ただし、*は排他的論理和を表す。
【0004】畳み込み符号器82から出力されるデータ
系列yn は、IQ変換器83に入力されて変調波複素包
絡線信号I(t),Q(t) に変換される。その過程は、まず
nを図10に示す8相PSKの信号位相φn に写像す
る。ここで、φn とyn の関係は、 φn =−22.5°+45°an …(2) となる。ただし、 an =4y2n+2y1n+y0n …(3) である。
【0005】t=tn の時点における変調波複素包絡線
信号I(tn),Q(tn) は、振幅をrとすると、この信号位
相φn から I(tn)=rcos(φn) …(4a) Q(tn)=rsin(φn) …(4a) として求めることができる。これらの値からt=tn
外の時刻における波形を作って連続波形I(t),Q(t) を
生成する。なお、連続波形の生成方法としては、例えば
t=tn からt=tn+1 まではそれぞれI(tn)とQ(tn)
の値を用いて一定とする。
【0006】IQ変換器83で得られた変調波複素包絡
線信号I(t),Q(t) は、直交変調器84に入力される。
直交変調器84では、発振器85から出力される局部発
振信号を用いた直交変調によって変調波を生成する。な
お、変調波の帯域を制限するために、変調波複素包絡線
信号I(t),Q(t) の帯域をロールオフ制限することがあ
る。図11は、ルートロールオフ(ロールオフ率0.5)で
帯域制限した従来のTC8PSK信号の信号空間軌跡を
示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の符号
化変調装置から出力される符号化変調波には、図11に
示すように振幅変動が避けられない。このような振幅変
動がある変調波を送信する場合に、帯域を広げることな
く増幅するためには、送信用電力増幅器として線形性の
高いものが要求される。しかし、線形増幅器は、一般に
飽和領域で動作させるC級増幅器などの非線形増幅器に
比べて電力効率が低い。
【0008】したがって、消費電力が制限される変調装
置では、符号化変調方式の使用が困難であった。すなわ
ち、電力効率の高い非線形増幅器の利用を可能とするに
は、符号化変調波の振幅変動を十分に抑圧することが不
可欠であり、また線形増幅器を用いる場合でもその電力
効率をいかに改善するかが課題であった。
【0009】本発明は、符号化変調波の振幅変動を低く
抑え、後段の送信用電力増幅器において消費電力の低減
を図ることができる符号化変調装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力データか
ら畳み込み符号化信号を生成する畳み込み符号化手段
と、前記畳み込み符号化信号を変調波複素包絡線サンプ
ル値に変換する位相変換手段と、この変調波複素包絡線
サンプル値の1シンボル前の信号位相φ n-1 との位相差
θ n を求める位相差検出手段と、位相差θ n から時刻t
n-1 +t m における信号位相φ n-1 からの信号位相変化量
δ m を算出する位相演算手段と、信号位相変換量δ m
応じて定振幅化した複素包絡線の連続波形を出力する信
号変換手段と、前記複素包絡線の連続波形を用いて変調
を行う変調手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明は、畳み込み符号化信号を信号変換手段
が変調波複素包絡線サンプル値に変換し、さらにこのサ
ンプル値の振幅変動分を抑制する。その後、変調波複素
包絡線信号の連続波形に変換して変調処理を行うことに
より、符号化変調波の振幅変動を所定の範囲内に抑圧す
ることができる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の第一実施例構成を示すブロ
ック図である。図において、シリアル/パラレル(S/
P)変換器81,畳み込み符号器82,直交変調器84
および発振器85は、従来のものと同様である。
【0013】本発明の特徴とするところは、本実施例で
は、従来のIQ変換器83に代わる信号変換手段とし
て、位相変換器11,遅延器(T)12,位相差検出器
13,位相演算器14,加算器15および波形変換器1
6を備え、振幅が常に一定になるような定振幅化TC8
PSK信号を出力させる構成にある。
【0014】位相変換器11は、畳み込み符号器82が
出力するデータ系列yn を図10に示す8相PSKの信
号位相φn に変換する。φn とyn の関係は、 (2)式お
よび(3)式に示す通りである。位相差検出器13は、時
刻tn の信号位相φn と、遅延器12を介して得られる
1シンボル前に相当する時刻tn-1 の信号位相φn-1
の位相差θn (ただし|θn|≦180°)を検出する。
【0015】位相演算器14は、この位相差θn を用い
て、時刻tn-1+tm (0<tm≦tn−tn-1 )における
φn-1 からの信号位相変化量δm を計算する。例えば、
nの値が0から3に変化した場合には、従来のTC8
PSK信号では図2に点線で示すように信号が変化する
が、位相演算器14で算出した信号位相変化量δm に応
じて実線で示すように信号を変化させることにより、定
振幅化を実現することができる。位相演算器14におい
てφn-1 からδm を求める関数の一例として、シンボル
レートを1/TS 、ロールオフ率をαとしたときに、
【0016】
【数1】
【0017】による二乗余弦関数がある。この関数を用
いた場合には位相変化が滑らかになり、スペクトルの狭
帯域化を図ることが可能となる。 (5)式による位相変化
の様子を図3に示す。なお、通常のTC8PSK信号は
位相変化が矩形となるが、これは(5) 式でα→0とした
場合に相当する。
【0018】加算器15では、この信号位相変化量δm
をφn-1 に加算して信号位相pnmを求める。また、θn
=180°のときには信号の回転方向が不定となるが、こ
の回転方向については、本実施例では1つ前の信号の回
転方向と同じとした。たとえば、an の値が0→1→5
と変化する場合は、図4に示すように1→5の回転方向
は0→1と同様に反時計回りとする。
【0019】波形変換器16では、信号位相pnmから信
号振幅がrとなるような時刻tn-1+tm の時点におけ
る変調波複素包絡線信号I(tn-1+tm),Q(tn-1+tm)
は、振幅をrとすると、 I(tn-1+tm)=rcos(pnm) …(6a) Q(tn-1+tm)=rsin(pnm) …(6a) として求めることができる。これらの値から連続波形で
あるI(t),Q(t) を生成する。連続波形の生成方法は、
例えば、t=tn-1+tmからt=tn-1+tm+1まではそ
れぞれI(tn-1+tm)とQ(tn-1+tm)の値を用いて一定と
する。
【0020】直交変調器84では、この変調波複素包絡
線信号I(t),Q(t) を用いて直交変調し、変調波を生成
する。したがって、変調波の包絡線は一定となり、送信
用電力増幅器として電力効率の高いC級増幅器のような
非線形増幅器を使用することが可能となり、従来に比べ
て電力効率を改善することができる。
【0021】図5は、本発明の第二実施例構成を示すブ
ロック図である。図において、シリアル/パラレル(S
/P)変換器81,畳み込み符号器82,直交変調器8
4および発振器85は、従来のものと同様である。
【0022】本実施例では、従来のIQ変換器83に代
える信号変換手段として、T/2サンプルIQ値変換器
51,振幅制限変換器52および補間波形生成器53を
備える構成にある。
【0023】T/2サンプルIQ値変換器51では、T
/2ごとの帯域制限後の変調波複素包絡線信号I(t),Q
(t) のサンプル値を求める。振幅制限変換器52では、
許容する振幅の最小値Rmin を設定し、T/2サンプル
IQ値変換器51から出力されるサンプル値において振
幅がRmin より小さくなる場合に、そのサンプル値を補
正する。本実施例では、サンプル値I1,Q1に対して、
新たなサンプル値I2,Q2 を I2 =I1(Rmin/r1) …(7) Q2 =Q1(Rmin/r1) …(8) とする。ただし、 r1 =(I1 2+Q1 21/2 …(9) である。たとえば、図6に示すように、信号点が0から
3へ移るときに、途中のサンプル点S1 の振幅が最小値
min より小さいときに、新たなサンプル点S2を設定
する。
【0024】補間波形生成器53では、振幅制限変換器
52で補正されたサンプル値から、T/2サンプリング
関数により値を補間することにより、連続波形であるI
(t),Q(t) を生成する。直交変調器84では、この変調
波複素包絡線信号I(t),Q(t) を用いて直交変調し、変
調波を生成する。
【0025】図7は、Rmin/r=0.25 の場合のルート
ロールオフ(ロールオフ率0.5)で帯域制限した本発明第
二実施例のTC8PSK信号の信号空間軌跡を示す。図
11に示す従来の信号空間軌跡に比べて、振幅変動に制
限が加えられていることがわかる。 一般に、線形増幅
器は入力振幅が小さい場合に電力効率が低くなるので、
振幅が0に近い信号点がない本実施例のTC8PSK信
号を増幅する場合は、従来のTC8PSK信号を増幅す
る場合に比べて、線形増幅器においても電力効率を改善
することができる。
【0026】なお、第二実施例における振幅制限変換器
52では、振幅がRmin より小さいものについて補正す
ることにより振幅変動を制限しているが、振幅が所定の
値R max より大きい場合にその値を補正し、振幅のピー
ク値を抑制することによって振幅変動を制限する方法を
とってもよい。通常、A級増幅器等の線形増幅器では、
増幅器への供給電力は出力ピーク電力以上必要となるの
で、この場合には振幅のピーク値を抑えることにより供
給電力を減らすことができ、その結果電力効率の改善を
図ることができる。
【0027】なお、所定の範囲に対して上限を超える振
幅および下限を下回る振幅の両方について抑制する方法
でも、同様に線形増幅器における電力効率の改善を図る
ことができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の符号化変
調装置では符号化変調波の振幅変動を制限することがで
き、電力効率の高い非線形増幅器の利用を可能とする
か、あるいは線形増幅器における電力効率の改善を図る
ことができる。
【0029】したがって、消費電力が制限される変調装
置でも符号化変調方式の適用を可能とすることができ
る。たとえば、移動通信における携帯電話機のように電
池を電源とし、使用可能な電力が制限されるものについ
ても、符号化利得の高い符号化変調方式が利用でき、伝
送特性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例構成を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明第一実施例の信号遷移方法を説明する図
である。
【図3】本発明第一実施例の位相遷移関数の一例を示す
図である。
【図4】本発明第一実施例の信号遷移の一例を示す図で
ある。
【図5】本発明の第二実施例構成を示すブロック図であ
る。
【図6】本発明第二実施例の信号遷移方法を説明する図
である。
【図7】本発明第二実施例のTC8PSK信号の信号空
間軌跡の一例を示す図である。
【図8】従来のTC8PSK用符号化変調装置の構成例
を示すブロック図である。
【図9】畳み込み符号器の構成例を示すブロック図であ
る。
【図10】TC8PSK信号の位相配置を示す図であ
る。
【図11】従来のTC8PSK信号の信号空間軌跡の一
例を示す図である。
【符号の説明】
11 位相変換器 12 遅延器(T) 13 位相差検出器 14 位相演算器 15 加算器 16 波形変換器 51 T/2サンプルIQ値変換器 52 振幅制限変換器 53 補間波形生成器 81 シリアル/パラレル(S/P)変換器 82 畳み込み符号器 83 IQ変換器 84 直交変調器 85 発振器 91〜93 遅延回路(T) 94,95 排他的論理和回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−39754(JP,A) 特開 昭62−269446(JP,A) 特開 昭56−47153(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力データから畳み込み符号化信号を生
    成する畳み込み符号化手段と、 前記畳み込み符号化信号を変調波複素包絡線サンプル値
    に変換する位相変換手段と、 前記変調波複素包絡線サンプル値の1シンボル前の信号
    位相φ n-1 との位相差θ n を求める位相差検出手段と、 前記位相差θ n から時刻t n-1 +t m における信号位相φ
    n-1 からの信号位相変化量δ m を算出する位相演算手段
    と、 前記信号位相変換量δ m に応じて定振幅化した 複素包絡
    線の連続波形を出力する信号変換手段と、 前記複素包絡線の連続波形を用いて変調を行う変調手段
    とを備えたことを特徴とする符号化変調装置。
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