JP3873439B2 - 通信システム、変調方法、復調方法および記録媒体 - Google Patents
通信システム、変調方法、復調方法および記録媒体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信信号を変調装置で変調し、その変調信号を伝送路で伝送し、伝送路からの変調信号を復調装置で復調する通信システムおよびその通信システムにおける変調方法、復調方法ならびにその変調方法、復調方法を実現する記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信されてきた変調信号を受信側の処理によって、もとのベースバンド信号に復元する復調処理技術がある。この復調処理技術によれば伝送路を介して高速ディジタル通信が可能となる。以下に従来の復調処理技術を適用した通信システムについて説明する。
【０００３】
図９は、従来の通信システムを示すブロック図である。図９において、１は正弦波を発生させる搬送波発生部、２は搬送波発生部１からの出力信号の位相をπ/2遅延させ余弦波を作成するπ/2位相遅延部、３は搬送波発生部１からの正弦波とベースバンド信号Ｉとの乗算を行う乗算部、４はπ/2位相遅延部２からの余弦波とベースバンド信号Ｑとの乗算を行う乗算部、５は乗算部３，４からの出力信号の加算を行う加算部、６は伝送路、７は伝送路６からの出力信号から搬送波（正弦波）を再生する搬送波再生部、８は搬送波再生部７からの出力信号の位相をπ/2遅延させ余弦波を作成するπ/2位相遅延部、９は伝送路６からの出力信号と搬送波再生部７で再生された正弦波の乗算を行う乗算部、１０は伝送路６からの出力信号とπ/2位相遅延部で生成された余弦波との乗算を行う乗算部、１１は乗算部１０からの出力信号に対して低域通過型フィルタリング処理を行いベースバンド信号Ｉを出力する低域通過型フィルタ、１２は乗算部９からの出力信号に対して低域通過型フィルタリング処理を行いベースバンド信号Ｑを出力する低域通過型フィルタである。
【０００４】
図９において、構成要素１〜５は変調装置を構成し、構成要素７〜１２は復調装置を構成する。
【０００５】
このように構成された通信システムについて、その動作を図１０を用いて説明する。図１０は、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式を使用した従来の変復調システム（従来の通信システム）の実際の動作を示すフローチャートである。
【０００６】
図１０において、通信を開始すると、搬送波発生部１が或る一定の周波数・振幅の正弦波を出力し（Ｓ１）、π/2位相遅延部２が正弦波から余弦波を生成し（Ｓ２）、乗算器３，４がベースバンド信号ＩＱと搬送波発生部１からの正弦波、もしくはπ/2位相遅延部２からの余弦波との乗算を行い（Ｓ３）、両乗算結果に対して加算部５により加算演算を行う（Ｓ４）。この場合、搬送波の角周波数をｗ、振幅を１、ベースバンド信号ＩＱの１シンボルの時間をφ、時間をｔとすると、時刻ｎからｎ＋φにおいて伝送路６に入力される信号Ｓは（数４）で表現できる。
【０００７】
【数４】
【０００８】
（数４）においてベースバンド信号ＩＱ以外の項を変調行列Ｘと呼び、（数２）として定義できる。つまり、変調行列Ｘ＝（数２）である。また時刻ｎにおける信号Ｓの瞬時値は（数５）で表現される。
【０００９】
【数５】
【００１０】
信号Ｓが伝送路６を通過した後（Ｓ５）、搬送波再生部７が伝送路６を通過した信号Ｓを用いて搬送波（正弦波）を再生し（Ｓ６）、π/2位相遅延部８がステップ６で再生された正弦波の位相をπ/2遅延させ余弦波を生成し（Ｓ７）、乗算部９，１０が伝送路６を通過した信号Ｓと搬送波再生部７、π/2位相遅延部８からの正弦波、余弦波との乗算を行い（Ｓ８）、各々の出力信号に対して低域通過型フィルタ１１により低域通過フィルタリング処理を行いベースバンド信号ＩＱを復調する（Ｓ９）。
【００１１】
ここで、ステップ８における乗算結果ＳＩ´、ＳＱ´は（数６）、（数７）のようになる。
【００１２】
【数６】
【００１３】
【数７】
【００１４】
このＳＩ´、ＳＱ´に対してステップ９の低域通過フィルタリング処理において搬送波の倍周波数領域をカットすれば、ベースバンド信号ＩＱを得ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の通信システムでは、ベースバンド信号の復調において低域通過型フィルタの性能により復調精度が左右され、またＩＱ両軸において低域通過型フィルタが必要なため回路規模が大きくなるという問題点を有していた。
【００１６】
この通信システム、変調方法、復調方法および記録媒体では、回路規模を増大すること無く変調信号を高精度に復調することが要求されている。
【００１７】
本発明は、回路規模を増大すること無く変調信号を高精度に復調することができる通信システム、および、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする変調方法と復調方法、ならびに、その変調方法、復調方法を実現するための記録媒体を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の通信システムは、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）と伝送路から出力されるパスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有する構成を備えている。
【００１９】
これにより、回路規模を増大すること無く変調信号を高精度に復調することができる通信システムが得られる。
【００２０】
この課題を解決するための本発明の変調方法は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムにおける変調方法であって、搬送波を発生する搬送波発生ステップと、搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号を得るπ/2位相遅延ステップと、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を得る第１の乗算ステップと、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を得る第２の乗算ステップと、第１、第２の乗算信号の加算を行う加算ステップとを有する構成を備えている。
【００２１】
これにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする変調方法が得られる。
【００２２】
この課題を解決するための本発明の復調方法は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、変調信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有する構成を備えている。
【００２３】
これにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする復調方法が得られる。
【００２４】
この課題を解決するための本発明の記録媒体は、上記変調方法における搬送波発生ステップとπ/2位相遅延ステップと第１、第２の乗算ステップと加算ステップとを実行させるためのプログラムを記録した構成を備えている。
【００２５】
これにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする変調方法を実現するための記録媒体が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）と伝送路から出力されるパスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有することとしたものであり、変調行列Ｘ、復調行列Ｙを用いることにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調が可能となるという作用を有する。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、伝送路からの出力信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く、高精度な復調が確実に行われるという作用を有する。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、（数３）で示す復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶部と、伝送路からの出力信号と定数項記憶部に記憶されている定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することとしたものであり、定数項記憶部に記憶されている定数を参照しながらパスバンド信号からベースバンド信号が復調されるという作用を有する。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、復調行列Ｙ算出部は、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部と、搬送波再生部によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部と、搬送波再生部からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部と、π/2位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部と、搬送波再生部からの出力信号とπ/2位相遅延部からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部とを有し、それぞれの演算部が並列に演算を行うこととしたものであり、各演算が並列に、したがって結果的に高速な演算が行われるという作用を有する。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムにおける変調方法であって、搬送波を発生する搬送波発生ステップと、搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号を得るπ/2位相遅延ステップと、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を得る第１の乗算ステップと、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を得る第２の乗算ステップと、第１、第２の乗算信号の加算を行う加算ステップとを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能にする変調方法が得られるという作用を有する。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、変調信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く、高精度な復調が行われるという作用を有する。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶ステップと、変調信号と記憶した定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、算出した復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く、高精度な復調が確実に行われるという作用を有する。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の搬送波発生ステップとπ/2位相遅延ステップと第１、第２の乗算ステップと加算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための変調方法が実現されるという作用を有する。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという作用を有する。
【００３５】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の定数項記憶ステップと復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという作用を有する。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による通信システムを示すブロック図である。
【００３７】
図１において、１３はベースバンド信号ＩＱに対して変調行列Ｘを用いてパスバンド信号Ｓへ変調処理を行う変調装置、１４は本通信システムを構成する伝送路、１５は復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）を用いてパスバンド信号Ｓをベースバンド信号ＩＱへ復調する復調装置である。
【００３８】
このように構成された通信システムについて、その動作を図２を用いて説明する。図２は図１の通信システムの動作を示すフローチャートである。
【００３９】
ベースバンド信号ＩＱが入力され、通信を開始すると、変調装置１３は、変調行列Ｘを用いてベースバンド信号ＩＱをパスバンド信号Ｓへ変調する処理を行う（Ｓ１１）。パスバンド信号Ｓは伝走路１４を通過し（Ｓ１２）、復調装置１５は、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出し（Ｓ１３）、伝送路からのパスバンド信号Ｓと復調行列Ｙとの積を演算し（Ｓ１４）、ベースバンド信号ＩＱを復調させて終了する。
【００４０】
具体的にＱＡＭ方式を用いた通信システムについて説明を行う。
図３はＱＡＭ方式の具体的な通信システムを示すブロック図である。
【００４１】
図３において、１６は搬送波（正弦波）を生成する搬送波発生部、１７は搬送波発生部１６からの正弦波の位相をπ/2遅延させて余弦波を生成するπ/2位相遅延部、１８は搬送波発生部１６からの正弦波とベースバンド信号Ｉとを乗算する第１の乗算部、１９はπ/2位相遅延部１７からの余弦波とベースバンド信号Ｑとを乗算する第２の乗算部、２０は両乗算部１８，１９からの出力信号の和を演算する加算部、２１は本通信システムを構成する伝送路、２２は変調行列Ｘから復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する復調行列Ｙ算出部、２３は復調行列Ｙ算出部２２によって算出された復調行列Ｙと伝送路２１からのパスバンド信号Ｓとの積を演算しベースバンド信号ＩＱを復調する復調演算部である。
【００４２】
図３において、構成要素１６〜２０は変調装置を構成し、構成要素２２、２３は復調装置を構成する。
【００４３】
このように構成された具体的な通信システムについて、その動作を図４を用いて説明する。
【００４４】
図４において、ベースバンド信号ＩＱが入力され通信が開始すると、搬送波発生部１６が正弦波を生成し（Ｓ２１、搬送波発生ステップ）、正弦波をπ/2位相遅延部１７が位相をπ/2遅延させて余弦波を生成し（Ｓ２２、π/2位相遅延ステップ）、乗算部１８、１９が各々搬送波発生部１６からの正弦波とベースバンド信号Ｉとの積、π/2位相遅延部１７からの余弦波とベースバンド信号Ｑとの積を演算し（Ｓ２３、第１、第２の乗算ステップ）、両乗算部１８、１９からの出力信号の加算を加算部２０で行う（Ｓ２４、加算ステップ）。この時の加算部２０からの出力信号Ｓは（数４）、（数５）で表現できる。また、この時の変調行列Ｘは（数１）で表現できる。パスバンド信号Ｓが伝送路２１を通過すると（Ｓ２５）、復調行列Ｙ算出部２２が復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する（Ｓ２６、復調行列Ｙ算出ステップ）。ここで、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTとした根拠を述べる。変調行列をＸ、ベースバンド信号列をＢ、パスバンド信号をＳとすると（数８）が成立する。
【００４５】
【数８】
【００４６】
（数８）をベースバンド信号Ｂについて解くと（数９）が得られる。
【００４７】
【数９】
【００４８】
（数９）から、パスバンド信号Ｓに対して（ＸT Ｘ）-1ＸTを乗算することにより、原ベースバンド信号Ｂを正確に再現できることが分かる。ゆえに（ＸT Ｘ）-1ＸTを復調行列Ｙとおく。
【００４９】
また、図３の場合の具体的な復調行列Ｙの値は（数２）で表現される。復調演算部２３は、ステップ２６で算出された復調行列Ｙと伝送路２１からのパスバンド信号Ｓとの積を演算し（Ｓ２７、復調演算ステップ）、パスバンド信号Ｓからベースバンド信号ＩＱを復調する。
【００５０】
以上のように本実施の形態によれば、搬送波を発生し、この搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号（余弦波）を生成し、、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を生成し、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を生成し、第１、第２の乗算信号の加算を行い、伝送路２１からの変調信号から復調行列Ｙを算出し、復調行列Ｙと伝送路２１からの変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行うようにしたことにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く、高精度な復調を行うことができる。また、上記搬送波発生ステップ、π/2位相遅延ステップ、第１、第２の乗算ステップ、加算ステップ、復調行列Ｙ算出ステップ、復調演算ステップを実行させるためのプログラムを記録媒体に記録するようにすれば、そのプログラムを実行することにより上記各ステップを実現することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による通信システムを示すブロック図である。
【００５２】
図５において、２４は搬送波（正弦波）を生成する搬送波発生部、２５は搬送波発生部２４からの正弦波の位相をπ/2遅延させて余弦波を生成するπ/2位相遅延部、２６は搬送波発生部２４からの正弦波とベースバンド信号Ｉとを乗算する第１の乗算部、２７はπ/2位相遅延部２５からの余弦波とベースバンド信号Ｑとを乗算する第２の乗算部、２８は両乗算部２６，２７からの出力信号の和を演算する加算部、２９は本通信システムを構成する伝送路、３０は復調行列の定数項を記憶しておく定数項記憶部、３１は変調行列Ｘと定数項記憶部３０から呼び出した定数値とから復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する復調行列Ｙ算出部、３２は復調行列Ｙ算出部３１によって算出された復調行列Ｙと伝送路２９からのパスバンド信号Ｓとの積を演算しベースバンド信号ＩＱを復調する復調演算部である。図５において、構成要素２４〜２８は変調装置を構成し、構成要素３０〜３２は復調装置を構成する。
【００５３】
ここで定数項記憶部３０に記憶されている定数項について述べる。復調行列Ｙは（数２）で表現できるが、（数２）の分数形の第一項はベースバンド信号ＩＱの１シンボル当りの時間が一定ならば固定値をとる。それは（数１０）で証明することができる。
【００５４】
【数１０】
【００５５】
ゆえに、（数２）の分数形の第一項は（数１０）の逆数で表現され、ベースバンド信号ＩＱの１シンボル当りの時間φが一定値ならば定数をとることがわかる。本実施の形態による復調装置は、（数１０）の定数を定数項記憶部３０に記憶させておき（定数項記憶ステップ）、復調行列算出を高速化するものである。
【００５６】
次に、図５の通信システムについて、その動作を図６を用いて説明する。図６は、図５の通信システムの動作を示すフローチャートである。
【００５７】
ベースバンド信号ＩＱが入力され通信が開始すると、搬送波発生部２４が正弦波を生成し（Ｓ３１、搬送波発生ステップ）、正弦波をπ/2位相遅延部２５が位相をπ/2遅延させて余弦波を生成し（Ｓ３２、π/2位相遅延ステップ）、乗算部２６、２７が各々搬送波発生部２４からの正弦波とベースバンド信号Ｉとの積、π/2位相遅延部からの余弦波とベースバンド信号Ｑとの積を演算し（Ｓ３３、第１、第２の演算ステップ）、両乗算部２６、２７からの出力信号の加算を加算部２８で行う（Ｓ３４、加算ステップ）。この時の加算部２８からの出力信号Ｓは（数４）、（数５）で表現できる。また、この時の変調行列Ｘは（数１）で表現できる。パスバンド信号Ｓが伝送路２９を通過すると（Ｓ３５）、復調行列Ｙ算出部３１は、定数項記憶部３０から復調行列の定数項を呼び出し（Ｓ３６）、パスバンド信号Ｓとステップ３６で得られた定数項とから復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する（Ｓ３７、復調行列Ｙ算出ステップ）。また、図５の場合の具体的な復調行列Ｙの値は（数２）で表現される。復調演算部３２はステップ３７で算出された復調行列Ｙと伝送路２９からのパスバンド信号Ｓとの積を演算し（Ｓ３８、復調演算ステップ）、パスバンド信号Ｓからベースバンド信号ＩＱを復調する。
【００５８】
以上のように本実施の形態によれば、搬送波を発生し、この搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号（余弦波）を生成し、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を生成し、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を生成し、第１、第２の乗算信号の加算を行い、復調行列Ｙの定数項を記憶しておき、伝送路２８からの変調信号と記憶した定数項とから復調行列Ｙを算出し、算出した復調行列Ｙと伝送路２８からの変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行うようにしたことにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く、高精度な復調を行うことができる。また、上記搬送波発生ステップ、π/2位相遅延ステップ、第１、第２の乗算ステップ、加算ステップ、定数項記憶ステップ、復調行列Ｙ算出ステップ、復調演算ステップを実行させるためのプログラムを記録媒体に記録するようにすれば、そのプログラムを実行することにより上記各ステップを実現することができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３による通信システムを構成する復調装置を示すブロック図であり、図５の復調行列Ｙ算出部３１の内部を詳細に示すものであり、この復調行列Ｙ算出部３１は復調行列Ｙを算出する。
【００６０】
図７において、３３はパスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部、３４は搬送波再生部３３によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部、３５は搬送波再生部３３からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する正弦波２乗積分値演算部（第１の演算部）、３６はπ/2位相遅延部３４からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する余弦波２乗積分値演算部（第２の演算部）、３７は搬送波再生部３３からの出力信号とπ/2位相遅延部３４からの出力信号とから、余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する倍角余弦波２乗積分値演算部（第３の演算部）である。この復調装置においては、それぞれの演算部３５、３６、３７が並列に演算を行う。
【００６１】
このように構成された復調装置について、その動作を図８を用いて説明する。図８は図７の復調装置の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
図８において、パスバンド信号Ｓが搬送波再生部３３に入力されると、搬送波再生部３３はパスバンド信号Ｓから正弦波を再生し（Ｓ４１）、π/2位相遅延部３４はステップ４１で再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させ（Ｓ４２）、正弦波２乗積分値演算部３５は搬送波再生部３３からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分をし、余弦波２乗積分値演算部３６はπ/2位相遅延部３４からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算し、倍角余弦波２乗積分値演算部３７は搬送波再生部３３からの出力信号とπ/2位相遅延部３４からの出力信号とから余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算し、またそれぞれの演算部３５、３６、３７が並列に演算を行い復調行列Ｙを演算する（Ｓ４３）。
【００６３】
以上のように本実施の形態によれば、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部３３と、搬送波再生部３３によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部３４と、搬送波再生部３３からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部３５と、π/2位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部３６と、搬送波再生部３３からの出力信号とπ/2位相遅延部３４からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部３７とを有し、それぞれの演算部３５、３６、３７が並列に演算を行うようにしたことにより、各演算を並列に行うことができ、したがって結果的に高速な演算を行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の通信システムによれば、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）と伝送路から出力されるパスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有することにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うことができるという有利な項かが得られる。
【００６５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、伝送路からの出力信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を確実に行うことができるという有利な項かが得られる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、（数３）で示す復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶部と、伝送路からの出力信号と定数項記憶部に記憶されている定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することにより、定数項記憶部に記憶されている定数を参照しながらパスバンド信号からベースバンド信号を復調することができるので、高速な復調を行うことができるという有利な効果が得られる。
【００６７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明において、復調行列Ｙ算出部は、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部と、搬送波再生部によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部と、搬送波再生部からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部と、π/2位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部と、搬送波再生部からの出力信号とπ/2位相遅延部からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部とを有し、それぞれの演算部が並列に演算を行うことにより、各演算を並列に行うことができ、したがって結果的に高速な演算を行うことができるという作用を有する。
【００６８】
請求項５に記載の発明によれば、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムにおける変調方法であって、搬送波を発生する搬送波発生ステップと、搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号を得るπ/2位相遅延ステップと、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を得る第１の乗算ステップと、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を得る第２の乗算ステップと、第１、第２の乗算信号の加算を行う加算ステップとを有することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能にする変調方法が確立されるという有利な効果が得られる。
【００６９】
請求項６に記載の発明によれば、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、変調信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することにより、従来の低域通過フィルタリング処理が不要となるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うことができるという有利な効果が得られる。
【００７０】
請求項７に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶ステップと、変調信号と記憶した定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、算出した復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することにより、従来の低域通過フィルタリング処理が不要となると共に復調行列Ｙの算出において記憶した定数項を参照することができるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うことができると共に高速な復調を行うことができるという有利な効果が得られる。
【００７１】
請求項８に記載の発明によれば、請求項５に記載の搬送波発生ステップとπ/2位相遅延ステップと第１、第２の乗算ステップと加算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための変調方法が実現されるという有利な効果が得られる。
【００７２】
請求項９に記載の発明によれば、請求項６に記載の復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという有利な効果が得られる。
【００７３】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項７に記載の定数項記憶ステップと復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による通信システムを示すブロック図
【図２】図２の通信システムの動作を示すフローチャート
【図３】ＱＡＭ方式の具体的な通信システムを示すブロック図
【図４】図３の通信システムの動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２による通信システムを示すブロック図
【図６】図５の通信システムの動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態３による通信システムを構成する復調装置示すブロック図
【図８】図７の復調装置の動作を示すフローチャート
【図９】従来の通信システムを示すブロック図
【図１０】図９の通信システムの動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１３ 変調装置
１４、２１、２９ 伝送路
１５ 復調装置
１６、２４ 搬送波発生部
１７、２５、３４ π/2位相遅延部
１８、２６ 乗算部（第１の乗算部）
１９、２７ 乗算部（第２の乗算部）
２０、２８ 加算部
２２、３１ 復調行列Ｙ算出部
２３、３２ 復調演算部
３０ 定数項記憶部
３３ 搬送波再生部
３５ 正弦波２乗積分値演算部（第１の演算部）
３６ 余弦波２乗積分値演算部（第２の演算部）
３７ 倍角余弦波２乗積分値演算部（第３の演算部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信信号を変調装置で変調し、その変調信号を伝送路で伝送し、伝送路からの変調信号を復調装置で復調する通信システムおよびその通信システムにおける変調方法、復調方法ならびにその変調方法、復調方法を実現する記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信されてきた変調信号を受信側の処理によって、もとのベースバンド信号に復元する復調処理技術がある。この復調処理技術によれば伝送路を介して高速ディジタル通信が可能となる。以下に従来の復調処理技術を適用した通信システムについて説明する。
【０００３】
図９は、従来の通信システムを示すブロック図である。図９において、１は正弦波を発生させる搬送波発生部、２は搬送波発生部１からの出力信号の位相をπ/2遅延させ余弦波を作成するπ/2位相遅延部、３は搬送波発生部１からの正弦波とベースバンド信号Ｉとの乗算を行う乗算部、４はπ/2位相遅延部２からの余弦波とベースバンド信号Ｑとの乗算を行う乗算部、５は乗算部３，４からの出力信号の加算を行う加算部、６は伝送路、７は伝送路６からの出力信号から搬送波（正弦波）を再生する搬送波再生部、８は搬送波再生部７からの出力信号の位相をπ/2遅延させ余弦波を作成するπ/2位相遅延部、９は伝送路６からの出力信号と搬送波再生部７で再生された正弦波の乗算を行う乗算部、１０は伝送路６からの出力信号とπ/2位相遅延部で生成された余弦波との乗算を行う乗算部、１１は乗算部１０からの出力信号に対して低域通過型フィルタリング処理を行いベースバンド信号Ｉを出力する低域通過型フィルタ、１２は乗算部９からの出力信号に対して低域通過型フィルタリング処理を行いベースバンド信号Ｑを出力する低域通過型フィルタである。
【０００４】
図９において、構成要素１〜５は変調装置を構成し、構成要素７〜１２は復調装置を構成する。
【０００５】
このように構成された通信システムについて、その動作を図１０を用いて説明する。図１０は、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式を使用した従来の変復調システム（従来の通信システム）の実際の動作を示すフローチャートである。
【０００６】
図１０において、通信を開始すると、搬送波発生部１が或る一定の周波数・振幅の正弦波を出力し（Ｓ１）、π/2位相遅延部２が正弦波から余弦波を生成し（Ｓ２）、乗算器３，４がベースバンド信号ＩＱと搬送波発生部１からの正弦波、もしくはπ/2位相遅延部２からの余弦波との乗算を行い（Ｓ３）、両乗算結果に対して加算部５により加算演算を行う（Ｓ４）。この場合、搬送波の角周波数をｗ、振幅を１、ベースバンド信号ＩＱの１シンボルの時間をφ、時間をｔとすると、時刻ｎからｎ＋φにおいて伝送路６に入力される信号Ｓは（数４）で表現できる。
【０００７】
【数４】
（数４）においてベースバンド信号ＩＱ以外の項を変調行列Ｘと呼び、（数２）として定義できる。つまり、変調行列Ｘ＝（数２）である。また時刻ｎにおける信号Ｓの瞬時値は（数５）で表現される。
【０００９】
【数５】
信号Ｓが伝送路６を通過した後（Ｓ５）、搬送波再生部７が伝送路６を通過した信号Ｓを用いて搬送波（正弦波）を再生し（Ｓ６）、π/2位相遅延部８がステップ６で再生された正弦波の位相をπ/2遅延させ余弦波を生成し（Ｓ７）、乗算部９，１０が伝送路６を通過した信号Ｓと搬送波再生部７、π/2位相遅延部８からの正弦波、余弦波との乗算を行い（Ｓ８）、各々の出力信号に対して低域通過型フィルタ１１により低域通過フィルタリング処理を行いベースバンド信号ＩＱを復調する（Ｓ９）。
【００１１】
ここで、ステップ８における乗算結果ＳＩ´、ＳＱ´は（数６）、（数７）のようになる。
【００１２】
【数６】
【数７】
このＳＩ´、ＳＱ´に対してステップ９の低域通過フィルタリング処理において搬送波の倍周波数領域をカットすれば、ベースバンド信号ＩＱを得ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の通信システムでは、ベースバンド信号の復調において低域通過型フィルタの性能により復調精度が左右され、またＩＱ両軸において低域通過型フィルタが必要なため回路規模が大きくなるという問題点を有していた。
【００１６】
この通信システム、変調方法、復調方法および記録媒体では、回路規模を増大すること無く変調信号を高精度に復調することが要求されている。
【００１７】
本発明は、回路規模を増大すること無く変調信号を高精度に復調することができる通信システム、および、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする変調方法と復調方法、ならびに、その変調方法、復調方法を実現するための記録媒体を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の通信システムは、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）と伝送路から出力されるパスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有する構成を備えている。
【００１９】
これにより、回路規模を増大すること無く変調信号を高精度に復調することができる通信システムが得られる。
【００２０】
この課題を解決するための本発明の変調方法は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムにおける変調方法であって、搬送波を発生する搬送波発生ステップと、搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号を得るπ/2位相遅延ステップと、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を得る第１の乗算ステップと、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を得る第２の乗算ステップと、第１、第２の乗算信号の加算を行う加算ステップとを有する構成を備えている。
【００２１】
これにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする変調方法が得られる。
【００２２】
この課題を解決するための本発明の復調方法は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、変調信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有する構成を備えている。
【００２３】
これにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする復調方法が得られる。
【００２４】
この課題を解決するための本発明の記録媒体は、上記変調方法における搬送波発生ステップとπ/2位相遅延ステップと第１、第２の乗算ステップと加算ステップとを実行させるためのプログラムを記録した構成を備えている。
【００２５】
これにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能とする変調方法を実現するための記録媒体が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）と伝送路から出力されるパスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有することとしたものであり、変調行列Ｘ、復調行列Ｙを用いることにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調が可能となるという作用を有する。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、伝送路からの出力信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く、高精度な復調が確実に行われるという作用を有する。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、（数３）で示す復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶部と、伝送路からの出力信号と定数項記憶部に記憶されている定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することとしたものであり、定数項記憶部に記憶されている定数を参照しながらパスバンド信号からベースバンド信号が復調されるという作用を有する。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、復調行列Ｙ算出部は、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部と、搬送波再生部によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部と、搬送波再生部からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部と、π/2位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部と、搬送波再生部からの出力信号とπ/2位相遅延部からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部とを有し、それぞれの演算部が並列に演算を行うこととしたものであり、各演算が並列に、したがって結果的に高速な演算が行われるという作用を有する。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムにおける変調方法であって、搬送波を発生する搬送波発生ステップと、搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号を得るπ/2位相遅延ステップと、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を得る第１の乗算ステップと、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を得る第２の乗算ステップと、第１、第２の乗算信号の加算を行う加算ステップとを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能にする変調方法が得られるという作用を有する。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、変調信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く、高精度な復調が行われるという作用を有する。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶ステップと、変調信号と記憶した定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、算出した復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することとしたものであり、回路規模を増大すること無く、高精度な復調が確実に行われるという作用を有する。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の搬送波発生ステップとπ/2位相遅延ステップと第１、第２の乗算ステップと加算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための変調方法が実現されるという作用を有する。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという作用を有する。
【００３５】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の定数項記憶ステップと復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することとしたものであり、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという作用を有する。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による通信システムを示すブロック図である。
【００３７】
図１において、１３はベースバンド信号ＩＱに対して変調行列Ｘを用いてパスバンド信号Ｓへ変調処理を行う変調装置、１４は本通信システムを構成する伝送路、１５は復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）を用いてパスバンド信号Ｓをベースバンド信号ＩＱへ復調する復調装置である。
【００３８】
このように構成された通信システムについて、その動作を図２を用いて説明する。図２は図１の通信システムの動作を示すフローチャートである。
【００３９】
ベースバンド信号ＩＱが入力され、通信を開始すると、変調装置１３は、変調行列Ｘを用いてベースバンド信号ＩＱをパスバンド信号Ｓへ変調する処理を行う（Ｓ１１）。パスバンド信号Ｓは伝走路１４を通過し（Ｓ１２）、復調装置１５は、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出し（Ｓ１３）、伝送路からのパスバンド信号Ｓと復調行列Ｙとの積を演算し（Ｓ１４）、ベースバンド信号ＩＱを復調させて終了する。
【００４０】
具体的にＱＡＭ方式を用いた通信システムについて説明を行う。
図３はＱＡＭ方式の具体的な通信システムを示すブロック図である。
【００４１】
図３において、１６は搬送波（正弦波）を生成する搬送波発生部、１７は搬送波発生部１６からの正弦波の位相をπ/2遅延させて余弦波を生成するπ/2位相遅延部、１８は搬送波発生部１６からの正弦波とベースバンド信号Ｉとを乗算する第１の乗算部、１９はπ/2位相遅延部１７からの余弦波とベースバンド信号Ｑとを乗算する第２の乗算部、２０は両乗算部１８，１９からの出力信号の和を演算する加算部、２１は本通信システムを構成する伝送路、２２は変調行列Ｘから復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する復調行列Ｙ算出部、２３は復調行列Ｙ算出部２２によって算出された復調行列Ｙと伝送路２１からのパスバンド信号Ｓとの積を演算しベースバンド信号ＩＱを復調する復調演算部である。
【００４２】
図３において、構成要素１６〜２０は変調装置を構成し、構成要素２２、２３は復調装置を構成する。
【００４３】
このように構成された具体的な通信システムについて、その動作を図４を用いて説明する。
【００４４】
図４において、ベースバンド信号ＩＱが入力され通信が開始すると、搬送波発生部１６が正弦波を生成し（Ｓ２１、搬送波発生ステップ）、正弦波をπ/2位相遅延部１７が位相をπ/2遅延させて余弦波を生成し（Ｓ２２、π/2位相遅延ステップ）、乗算部１８、１９が各々搬送波発生部１６からの正弦波とベースバンド信号Ｉとの積、π/2位相遅延部１７からの余弦波とベースバンド信号Ｑとの積を演算し（Ｓ２３、第１、第２の乗算ステップ）、両乗算部１８、１９からの出力信号の加算を加算部２０で行う（Ｓ２４、加算ステップ）。この時の加算部２０からの出力信号Ｓは（数４）、（数５）で表現できる。また、この時の変調行列Ｘは（数１）で表現できる。パスバンド信号Ｓが伝送路２１を通過すると（Ｓ２５）、復調行列Ｙ算出部２２が復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する（Ｓ２６、復調行列Ｙ算出ステップ）。ここで、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTとした根拠を述べる。変調行列をＸ、ベースバンド信号列をＢ、パスバンド信号をＳとすると（数８）が成立する。
【００４５】
【数８】
（数８）をベースバンド信号Ｂについて解くと（数９）が得られる。
【００４７】
【数９】
（数９）から、パスバンド信号Ｓに対して（ＸT Ｘ）-1ＸTを乗算することにより、原ベースバンド信号Ｂを正確に再現できることが分かる。ゆえに（ＸT Ｘ）-1ＸTを復調行列Ｙとおく。
【００４９】
また、図３の場合の具体的な復調行列Ｙの値は（数２）で表現される。復調演算部２３は、ステップ２６で算出された復調行列Ｙと伝送路２１からのパスバンド信号Ｓとの積を演算し（Ｓ２７、復調演算ステップ）、パスバンド信号Ｓからベースバンド信号ＩＱを復調する。
【００５０】
以上のように本実施の形態によれば、搬送波を発生し、この搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号（余弦波）を生成し、、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を生成し、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を生成し、第１、第２の乗算信号の加算を行い、伝送路２１からの変調信号から復調行列Ｙを算出し、復調行列Ｙと伝送路２１からの変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行うようにしたことにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く、高精度な復調を行うことができる。また、上記搬送波発生ステップ、π/2位相遅延ステップ、第１、第２の乗算ステップ、加算ステップ、復調行列Ｙ算出ステップ、復調演算ステップを実行させるためのプログラムを記録媒体に記録するようにすれば、そのプログラムを実行することにより上記各ステップを実現することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による通信システムを示すブロック図である。
【００５２】
図５において、２４は搬送波（正弦波）を生成する搬送波発生部、２５は搬送波発生部２４からの正弦波の位相をπ/2遅延させて余弦波を生成するπ/2位相遅延部、２６は搬送波発生部２４からの正弦波とベースバンド信号Ｉとを乗算する第１の乗算部、２７はπ/2位相遅延部２５からの余弦波とベースバンド信号Ｑとを乗算する第２の乗算部、２８は両乗算部２６，２７からの出力信号の和を演算する加算部、２９は本通信システムを構成する伝送路、３０は復調行列の定数項を記憶しておく定数項記憶部、３１は変調行列Ｘと定数項記憶部３０から呼び出した定数値とから復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する復調行列Ｙ算出部、３２は復調行列Ｙ算出部３１によって算出された復調行列Ｙと伝送路２９からのパスバンド信号Ｓとの積を演算しベースバンド信号ＩＱを復調する復調演算部である。図５において、構成要素２４〜２８は変調装置を構成し、構成要素３０〜３２は復調装置を構成する。
【００５３】
ここで定数項記憶部３０に記憶されている定数項について述べる。復調行列Ｙは（数２）で表現できるが、（数２）の分数形の第一項はベースバンド信号ＩＱの１シンボル当りの時間が一定ならば固定値をとる。それは（数１０）で証明することができる。
【００５４】
【数１０】
ゆえに、（数２）の分数形の第一項は（数１０）の逆数で表現され、ベースバンド信号ＩＱの１シンボル当りの時間φが一定値ならば定数をとることがわかる。本実施の形態による復調装置は、（数１０）の定数を定数項記憶部３０に記憶させておき（定数項記憶ステップ）、復調行列算出を高速化するものである。
【００５６】
次に、図５の通信システムについて、その動作を図６を用いて説明する。図６は、図５の通信システムの動作を示すフローチャートである。
【００５７】
ベースバンド信号ＩＱが入力され通信が開始すると、搬送波発生部２４が正弦波を生成し（Ｓ３１、搬送波発生ステップ）、正弦波をπ/2位相遅延部２５が位相をπ/2遅延させて余弦波を生成し（Ｓ３２、π/2位相遅延ステップ）、乗算部２６、２７が各々搬送波発生部２４からの正弦波とベースバンド信号Ｉとの積、π/2位相遅延部からの余弦波とベースバンド信号Ｑとの積を演算し（Ｓ３３、第１、第２の演算ステップ）、両乗算部２６、２７からの出力信号の加算を加算部２８で行う（Ｓ３４、加算ステップ）。この時の加算部２８からの出力信号Ｓは（数４）、（数５）で表現できる。また、この時の変調行列Ｘは（数１）で表現できる。パスバンド信号Ｓが伝送路２９を通過すると（Ｓ３５）、復調行列Ｙ算出部３１は、定数項記憶部３０から復調行列の定数項を呼び出し（Ｓ３６）、パスバンド信号Ｓとステップ３６で得られた定数項とから復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸTを算出する（Ｓ３７、復調行列Ｙ算出ステップ）。また、図５の場合の具体的な復調行列Ｙの値は（数２）で表現される。復調演算部３２はステップ３７で算出された復調行列Ｙと伝送路２９からのパスバンド信号Ｓとの積を演算し（Ｓ３８、復調演算ステップ）、パスバンド信号Ｓからベースバンド信号ＩＱを復調する。
【００５８】
以上のように本実施の形態によれば、搬送波を発生し、この搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号（余弦波）を生成し、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を生成し、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を生成し、第１、第２の乗算信号の加算を行い、復調行列Ｙの定数項を記憶しておき、伝送路２８からの変調信号と記憶した定数項とから復調行列Ｙを算出し、算出した復調行列Ｙと伝送路２８からの変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行うようにしたことにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く、高精度な復調を行うことができる。また、上記搬送波発生ステップ、π/2位相遅延ステップ、第１、第２の乗算ステップ、加算ステップ、定数項記憶ステップ、復調行列Ｙ算出ステップ、復調演算ステップを実行させるためのプログラムを記録媒体に記録するようにすれば、そのプログラムを実行することにより上記各ステップを実現することができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３による通信システムを構成する復調装置を示すブロック図であり、図５の復調行列Ｙ算出部３１の内部を詳細に示すものであり、この復調行列Ｙ算出部３１は復調行列Ｙを算出する。
【００６０】
図７において、３３はパスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部、３４は搬送波再生部３３によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部、３５は搬送波再生部３３からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する正弦波２乗積分値演算部（第１の演算部）、３６はπ/2位相遅延部３４からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する余弦波２乗積分値演算部（第２の演算部）、３７は搬送波再生部３３からの出力信号とπ/2位相遅延部３４からの出力信号とから、余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する倍角余弦波２乗積分値演算部（第３の演算部）である。この復調装置においては、それぞれの演算部３５、３６、３７が並列に演算を行う。
【００６１】
このように構成された復調装置について、その動作を図８を用いて説明する。図８は図７の復調装置の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
図８において、パスバンド信号Ｓが搬送波再生部３３に入力されると、搬送波再生部３３はパスバンド信号Ｓから正弦波を再生し（Ｓ４１）、π/2位相遅延部３４はステップ４１で再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させ（Ｓ４２）、正弦波２乗積分値演算部３５は搬送波再生部３３からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分をし、余弦波２乗積分値演算部３６はπ/2位相遅延部３４からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算し、倍角余弦波２乗積分値演算部３７は搬送波再生部３３からの出力信号とπ/2位相遅延部３４からの出力信号とから余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算し、またそれぞれの演算部３５、３６、３７が並列に演算を行い復調行列Ｙを演算する（Ｓ４３）。
【００６３】
以上のように本実施の形態によれば、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部３３と、搬送波再生部３３によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部３４と、搬送波再生部３３からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部３５と、π/2位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部３６と、搬送波再生部３３からの出力信号とπ/2位相遅延部３４からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部３７とを有し、それぞれの演算部３５、３６、３７が並列に演算を行うようにしたことにより、各演算を並列に行うことができ、したがって結果的に高速な演算を行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の通信システムによれば、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（ＸT Ｘ）-1ＸT（Ｔは転置行列）と伝送路から出力されるパスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有することにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うことができるという有利な項かが得られる。
【００６５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、伝送路からの出力信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することにより、従来は必要であった低域通過フィルタが不要となるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を確実に行うことができるという有利な項かが得られる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ/2だけ遅延させるπ/2位相遅延部と、搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、π/2位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、復調装置は、（数３）で示す復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶部と、伝送路からの出力信号と定数項記憶部に記憶されている定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することにより、定数項記憶部に記憶されている定数を参照しながらパスバンド信号からベースバンド信号を復調することができるので、高速な復調を行うことができるという有利な効果が得られる。
【００６７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明において、復調行列Ｙ算出部は、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部と、搬送波再生部によって再生された搬送波の位相をπ/2遅延させ余弦波を発生させるπ/2位相遅延部と、搬送波再生部からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部と、π/2位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部と、搬送波再生部からの出力信号とπ/2位相遅延部からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部とを有し、それぞれの演算部が並列に演算を行うことにより、各演算を並列に行うことができ、したがって結果的に高速な演算を行うことができるという作用を有する。
【００６８】
請求項５に記載の発明によれば、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムにおける変調方法であって、搬送波を発生する搬送波発生ステップと、搬送波の位相をπ/2だけ遅延させて遅延信号を得るπ/2位相遅延ステップと、搬送波とＩ軸の値との乗算を行って第１の乗算信号を得る第１の乗算ステップと、遅延信号とＱ軸の値との乗算を行って第２の乗算信号を得る第２の乗算ステップと、第１、第２の乗算信号の加算を行う加算ステップとを有することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を可能にする変調方法が確立されるという有利な効果が得られる。
【００６９】
請求項６に記載の発明によれば、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、変調信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することにより、従来の低域通過フィルタリング処理が不要となるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うことができるという有利な効果が得られる。
【００７０】
請求項７に記載の発明は、変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行って得られた変調信号を復調する復調方法であって、復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶ステップと、変調信号と記憶した定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出ステップと、算出した復調行列Ｙと変調信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算ステップとを有することにより、従来の低域通過フィルタリング処理が不要となると共に復調行列Ｙの算出において記憶した定数項を参照することができるので、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うことができると共に高速な復調を行うことができるという有利な効果が得られる。
【００７１】
請求項８に記載の発明によれば、請求項５に記載の搬送波発生ステップとπ/2位相遅延ステップと第１、第２の乗算ステップと加算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための変調方法が実現されるという有利な効果が得られる。
【００７２】
請求項９に記載の発明によれば、請求項６に記載の復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという有利な効果が得られる。
【００７３】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項７に記載の定数項記憶ステップと復調行列Ｙ算出ステップと復調演算ステップとを実行させるためのプログラムを記録することにより、回路規模を増大すること無く高精度な復調を行うための復調方法が実現されるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による通信システムを示すブロック図
【図２】図２の通信システムの動作を示すフローチャート
【図３】ＱＡＭ方式の具体的な通信システムを示すブロック図
【図４】図３の通信システムの動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２による通信システムを示すブロック図
【図６】図５の通信システムの動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態３による通信システムを構成する復調装置示すブロック図
【図８】図７の復調装置の動作を示すフローチャート
【図９】従来の通信システムを示すブロック図
【図１０】図９の通信システムの動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１３ 変調装置
１４、２１、２９ 伝送路
１５ 復調装置
１６、２４ 搬送波発生部
１７、２５、３４ π/2位相遅延部
１８、２６ 乗算部（第１の乗算部）
１９、２７ 乗算部（第２の乗算部）
２０、２８ 加算部
２２、３１ 復調行列Ｙ算出部
２３、３２ 復調演算部
３０ 定数項記憶部
３３ 搬送波再生部
３５ 正弦波２乗積分値演算部（第１の演算部）
３６ 余弦波２乗積分値演算部（第２の演算部）
３７ 倍角余弦波２乗積分値演算部（第３の演算部）
Claims (3)
- 変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、前記パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（Ｘ T Ｘ） -1 Ｘ T （Ｔは転置行列）と前記伝送路から出力される前記パスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有する通信システムにおいて、
変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、
前記変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ／２だけ遅延させるπ／２位相遅延部と、前記搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、前記π／２位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、前記第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、
前記復調装置は、前記伝送路からの出力信号から復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、前記復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと前記伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することを特徴とする通信システム。
- 変調行列Ｘを用いてＱＡＭ方式によるＩＱ信号の変調を行う通信システムであって、ＩＱ信号に変調行列Ｘを乗算してパスバンド信号を出力する変調装置と、前記パスバンド信号を伝送する伝送路と、復調行列Ｙ＝（Ｘ T Ｘ） -1 Ｘ T （Ｔは転置行列）と前記伝送路から出力される前記パスバンド信号との乗算を行ってＩＱ信号を復調する復調装置とを有する通信システムにおいて、
変調行列Ｘが（数１）で示され、復調行列Ｙが（数２）で示され、ｗが搬送波の角周波数、ｔが時間、φがＩＱ信号の１シンボル当りの時間である場合において、
前記変調装置は、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記搬送波発生部から出力される搬送波の位相をπ／２だけ遅延させるπ／２位相遅延部と、前記搬送波とＩ軸の値との乗算を行う第１の乗算部と、前記π／２位相遅延部からの出力信号とＱ軸の値との乗算を行う第２の乗算部と、前記第１、第２の乗算部からの出力信号の加算を行う加算部とを有し、
前記復調装置は、（数３）で示す復調行列Ｙの定数項を記憶しておく定数項記憶部と、前記伝送路からの出力信号と前記定数項記憶部に記憶されている定数項とから復調行列Ｙを算出する復調行列Ｙ算出部と、前記復調行列Ｙ算出部で得られた復調行列Ｙと前記伝送路からの出力信号との乗算を行ってＩＱ信号の復調を行う復調演算部とを有することを特徴とする通信システム。
- 前記復調行列Ｙ算出部は、パスバンド信号から正弦波を再生する搬送波再生部と、前記搬送波再生部によって再生された搬送波の位相をπ／２遅延させ余弦波を発生させるπ／２位相遅延部と、前記搬送波再生部からの出力信号から正弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第１の演算部と、前記π／２位相遅延手段からの出力信号から余弦波２乗の１シンボル間の積分を演算する第２の演算部と、前記搬送波再生部からの出力信号とπ／２位相遅延部からの出力信号から余弦波と正弦波との積および余弦波と正弦波との積を累算したものの２乗を演算する第３の演算部とを有し、それぞれの演算部が並列に演算を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
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