JP4076914B2 - Data generation method, data generator, and transmitter using the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、I信号およびQ信号からなる直交信号を利用したデータ生成器、データ生成方法、ならびにそのデータ生成器を利用した送信機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の送信機(例えば特許文献1参照。)の一例を図25に示す。図25でデータ生成器5001の2つの出力端子からはそれぞれ、互いに直交するIデータ(I信号)、Qデータ(Q信号)が出力される。これらのデータは変調器5002に入力され変調される。変調器5002から出力された信号は、増幅器5006により増幅され、アンテナ5007から放射される。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−325109号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図25に記載の送信機においては、アンテナ5007から放射されるべき信号の包絡線は大きく変動し、このような信号を送信機内で劣化させないようにするためには増幅器5006に線形性が要求される。増幅器5006で線形性を確保するためには増幅器5006での消費電力が大きくなってしまう。
【0005】
本発明は、上記の課題を鑑み、高効率な送信機を実現するためのデータ生成器、データ生成方法、およびそのデータ生成器を利用した送信機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第1の本発明は、信号を入力し、前記信号からI信号およびQ信号からなる直交信号を生成し、
前記直交信号の振幅成分を、前記振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号に変換し、
前記I信号を前記直交信号の振幅成分で除算して規格化Iデータとし、前記規格化Iデータに前記変換された信号を掛け算して得られる第1データを出力し、
前記Q信号を前記直交信号の振幅成分で除算して規格化Qデータとし、前記規格化Qデータに前記変換された信号を掛け算して得られる第2データを出力する、データ生成方法である。
【0007】
第2の本発明は、入力された信号から、互いに直交するI信号およびQ信号、ならびに前記I信号および前記Q信号からなる直交信号の振幅成分を生成する原データ生成手段と、
前記振幅成分を、前記振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号に変換する変換手段と、
前記I信号が前記振幅成分で除算された規格化Iデータと前記変換された信号とを掛け算して得られる第1データを出力する第1掛算手段と、
前記Q信号が前記振幅成分で除算された規格化Qデータと前記変換された信号とを掛け算して得られる第2データを出力する第2掛算手段と、を備えるデータ生成器である。
【0008】
第3の本発明は、前記変換手段は、デルタシグマ変調手段である、第2の本発明のデータ生成器である。
【0009】
第4の本発明は、前記原データ生成手段は、前記I信号、前記Q信号、および前記振幅成分を出力し、
前記原データ生成手段の前記I信号を出力する出力側には、前記原データ生成手段の前記振幅成分を出力する出力側に接続された第1割算手段が接続され、前記第1割算手段は、前記I信号を前記振幅成分で除算することにより前記規格化Iデータを出力し、
前記原データ生成手段の前記Q信号を出力する出力側には、前記原データ生成手段の前記振幅成分を出力する出力側に接続された第2割算手段が接続され、前記第2割算手段は、前記Q信号を前記振幅成分で除算することにより前記規格化Qデータを出力し、
前記原データ生成手段の振幅成分の出力側には前記デルタシグマ変調手段が接続され、 前記デルタシグマ変調手段は、前記振幅信号がデルタシグマ変調された信号を出力し、
前記第1割算手段の出力側には、前記デルタシグマ変調手段の出力側に接続された第1掛算手段が接続され、前記第1掛算手段は、前記規格化Iデータと前記振幅信号がデルタシグマ変調された信号とを掛け算して得られる第1データを出力し、
前記第2割算手段の出力側には、前記デルタシグマ変調手段の出力側に接続された第2掛算手段が接続され、前記第2掛算手段は、前記規格化Qデータと前記振幅信号がデルタシグマ変調された信号とを掛け算して得られる第2データを出力する、第3の本発明のデータ生成器である。
【0010】
第5の本発明は、前記原データ生成手段は、前記I信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Iデータ、前記Q信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Qデータ、および前記直交信号の振幅成分を出力する、第2の本発明のデータ生成器である。
【0011】
第6の本発明は、前記変換手段は、デルタシグマ変調手段である、第5の本発明のデータ生成器である。
【0012】
第7の本発明は、前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データをそれぞれD/A変換するための、第4D/Aコンバータおよび第5D/Aコンバータをさらに備える、第2または5の本発明のデータ生成器である。
【0013】
第8の本発明は、前記原データ生成手段の規格化Iデータを出力する出力側に接続された、前記規格化Iデータをアナログ変換するための第1D/Aコンバータと、
前記原データ生成手段の規格化Qデータを出力する出力側に接続された、前記規格化Qデータをアナログ変換するための第2D/Aコンバータと、
前記原データ生成手段の出力側に接続され、前記直交信号の振幅成分をアップサンプリングするためのアップサンプリング手段と、
前記デルタシグマ変調手段の出力側に接続された、前記デルタシグマ変調された信号をアナログ変換するための第3D/Aコンバータと、をさらに備え、
前記デルタシグマ変調手段は、前記アップサンプリングされた信号をデルタシグマ変調し、
前記第1掛算手段は、前記第1D/Aコンバータの出力側および前記第3D/Aコンバータの出力側に接続され、前記アナログ変換された規格化Iデータと、前記アナログ変換されたデルタシグマ変調された信号と、を掛け算して出力し、
前記第2掛算手段は、前記第2D/Aコンバータの出力側および前記第3D/Aコンバータの出力側に接続され、前記アナログ変換された規格化Qデータと、前記アナログ変換されたデルタシグマ変調された信号と、を掛け算して出力し、
前記第1D/Aコンバータおよび前記第2D/Aコンバータは、その垂直分解能が前記第3D/Aコンバータより高く、前記第3D/Aコンバータは、前記第1D/Aコンバータおよび前記第2D/Aコンバータよりも高速動作する、第6の本発明のデータ生成器である。
【0014】
第9の本発明は、前記I信号を遅延させる第1遅延手段と、前記Q信号を遅延させる第2遅延手段と、をさらに備える、第2の本発明のデータ生成器である。
【0015】
第10の本発明は、前記規格化I信号を遅延させる第3遅延手段と、前記規格化Q信号を遅延させる第4遅延手段と、をさらに備える、第2の本発明のデータ生成器である。
【0016】
第11の本発明は、前記第1掛算手段および前記第2掛算手段の出力側にそれぞれ、前記デルタシグマ変調手段のクロック周波数の1/2よりも高いカットオフ周波数を有するローパスフィルタが接続され、前記第1データおよび前記第2データをフィルタする、第3または6の本発明のデータ生成器である。
【0017】
第12の本発明は、前記デルタシグマ変調された信号は、大きさが同じで符号が異なる2値の実数のデータ列から構成される、第3または6の本発明のデータ生成器である。
【0018】
第13の本発明は、前記デルタシグマ変調された信号は、0と0を除く実数との2値から構成される、第3または6の本発明のデータ生成器である。
【0019】
第14の本発明は、入力された信号から、互いに直交するI信号およびQ信号、前記I信号および前記Q信号からなる直交信号の振幅成分を生成し、前記I信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Iデータ、前記Q信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Qデータ、ならびに前記直交信号の振幅成分から得られた信号を変換して得られる、前記振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号を出力する原データ生成手段と、
前記規格化Iデータおよび前記規格化Qデータを角度変調して、前記角度変調された信号を出力する角度変調手段と、
前記角度変調手段から出力された角度変調信号を、前記原データ生成手段から出力された振幅データを変換した信号で振幅変調する振幅変調手段と、を備えるデータ生成器である。
【0020】
第15の本発明は、第2または5の本発明のデータ生成器と、
前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データをベクトル変調するベクトル変調手段と、を備える送信機である。
【0021】
第16の本発明は、前記変調手段の出力側に前記変調された信号を増幅するための増幅手段が接続され、
前記増幅手段の出力側に前記増幅された信号を帯域通過させるための帯域通過手段が接続され、
前記帯域通過手段の出力側に前記帯域通過された信号を送信するためのアンテナが接続される、第15の本発明の送信機である。
【0022】
第17の本発明は、前記増幅手段と前記帯域通過手段との間にアイソレータが設けられている、第16の本発明の送信機である。
【0023】
第18の本発明は、第2または5の本発明のデータ生成器と、
前記第1データおよび前記第2データをベクトル変調する第1ベクトル変調手段と、
前記I信号および前記Q信号をベクトル変調する、第2ベクトル変調手段と、
前記ベクトル変調された信号を増幅する増幅手段と、を備え、
その送信信号の強度が所定量より大きいときは、前記第1ベクトル変調手段によりベクトル変調された信号が前記増幅手段に入力されて増幅され、前記送信信号の強度が所定量より小さいときは、前記第2ベクトル変調手段の出力信号が前記増幅手段に入力されて増幅される送信機である。
【0024】
第19の本発明は、第2または5の本発明のデータ生成器と、
前記第1データおよび前記第2データ、もしくは前記I信号および前記Q信号をベクトル変調する第3ベクトル変調手段と、
前記第3ベクトル変調手段によりベクトル変調された信号を増幅する増幅手段と、を備え、
その送信信号の強度が所定量より大きいときは、前記第3ベクトル変調手段は、前記第1データおよび前記第2データを変調し、前記送信信号の強度が前記所定量より小さいときは、前記第3ベクトル変調手段は、前記I信号および前記Q信号を変調する送信機である。
【0025】
第20の本発明は、第2または5の本発明のデータ生成器と、
前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データを変調する変調手段と、を備える送信機であって、
前記変調手段の出力側に前記変調された信号を増幅するための増幅手段が接続され、
前記増幅手段の出力側に前記増幅された信号を帯域通過させるための帯域通過手段が接続され、
前記帯域通過手段の出力側に前記帯域通過された信号を送信するためのアンテナが接続される、送信機である。
【0026】
第21の本発明は、前記変換手段はデルタシグマ変調手段であり、前記デルタシグマ変調手段から出力される信号が多値であり、前記増幅手段の非線形性を補償するためのあらかじめ歪められた信号が前記増幅手段に入力される、第20の本発明の送信機である。
【0027】
第22の本発明は、前記デルタシグマ変調手段から出力される信号が多値であり、前記増幅手段は並列に接続された複数の増幅器から構成され、前記デルタシグマ変調手段から出力される信号の包絡線に応じて、前記複数の増幅器から少なくとも1つの増幅器が選択される、第20の本発明の送信機である。
【0028】
第23の本発明は、前記変調手段の出力までの処理をデジタル信号処理で実現する、第15の本発明の送信機である。
【0029】
第24の本発明は、第2または5の本発明のデータ生成器と、
前記データ生成器の出力側に接続され、前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データをベクトル変調する第1ベクトル変調手段と、
前記第1変調手段の出力側に接続され、前記第1変調手段から出力される信号を増幅する第1増幅手段と、
前記データ生成器に接続され、前記第1データから前記I信号を引き算し生成された第1量子化雑音データ、および前記第2データから前記Q信号を引き算して生成された第2量子化雑音データを出力する量子化雑音生成手段と、
前記量子化雑音生成手段の出力側に接続され、前記第1量子化雑音データおよび前記第2量子化雑音データをベクトル変調する第4ベクトル変調手段と、
前記第4ベクトル変調手段の出力側に接続され、前記第4ベクトル変調手段から出力される信号を増幅する第2増幅手段と、
前記第1増幅手段の出力側および前記第2増幅手段の出力側に接続され、前記第1増幅手段から出力された信号、および前記第2増幅手段から出力された信号が実質上等振幅逆位相で合成され、量子化雑音成分がキャンセルされる合成手段と、を備える送信機である。
【0030】
第25の本発明は、前記量子化雑音生成手段の出力側に、低域通過フィルタが接続されている、第24の本発明の送信機である。
【0031】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1のデータ生成器の構成について、図11を用いて説明する。
【0032】
入力された信号から直交信号であるI信号、Q信号、およびこの直交信号の振幅信号(I2+Q21/2 を生成する本発明の原データ生成手段の一例である原データ生成器301は、そのI信号の出力側に本発明の第1割算手段の一例である割算器302の入力側の一端が接続され、そのQ信号の出力側に本発明の第2割算手段の一例である割算器303の入力側の一端が接続されている。
【0033】
原データ生成器301の振幅信号の出力側には、本発明のデルタシグマ変調手段の一例であるデルタシグマ変調器304が接続されている。また原データ生成器301の振幅信号の出力側は、割算器302の入力側の他端、割算器303の入力側の他端にも接続されている。
【0034】
割算器302の出力側は、本発明の第1掛算手段の一例である掛算器305の入力側の一端が接続され、割算器303の出力側は、本発明の第2掛算手段の一例である掛算器306の入力側の一端が接続されている。また、デルタシグマ変調器304の出力側には、掛算器305、306のそれぞれの入力側の他端が接続されている。そして、掛算器305、306の出力側には、それぞれ出力端子307、308が接続されている。
【0035】
次にこのような構成のデータ生成器の動作を説明する。図1は、以下の動作の概要を示したものである。
【0036】
原データ生成器301から出力された振幅信号(I2+Q21/2 は、デルタシグマ変調器304に入力され、デルタシグマ変調器304からは−a、+a(a:正の実数)の2値(すなわち大きさが同じで符号が異なる2値)がデルタシグマ変調信号として出力される。
【0037】
一方、原データ生成器301において生成されたI信号は、割算器302に入力され、割算器302の他方の入力側から入力された上記振幅信号で除算されて規格化Iデータ(I/(I2+Q21/2 )が得られ、上記規格化Iデータが割算器302から出力され掛算器305に入力される。掛算器305に入力された上記規格化Iデータは、掛算器305の他方の入力側から入力されたデルタシグマ変調された信号(±a)が掛け算されて、第1データ(±aI/(I2+Q21/2 )が得られる。得られた第1データは掛算器305から出力端子307を経て出力される。
【0038】
また、原データ生成器301において生成されたQ信号は、割算器303に入力され、上記と同様に規格化Qデータ(I2+Q21/2 が割算器303から出力され、規格化Qデータにデルタシグマ変調された信号(±a)が掛け算されて第2データ(±aQ/(I2+Q21/2)が得られ、上記第2データが掛算器306から出力端子308を経て出力される。
【0039】
上記のようにして得られた第1データおよび第2データを直交変調すると定包絡の信号が得られる。一例として原データ生成器301に入力される信号の変調方式がπ/4シフトQPSKであるときについて、具体的に説明する。シンボルレートは21kHzとする。
【0040】
図2、図3のようにIデータ、Qデータが与えられているとする。これをベクトル図でIデータ、Qデータの関係を表すと図4のようになる。これらのIデータ、Qデータ値から直交信号の振幅(I2+Q21/2 を計算すると図5のようになる。得られた振幅信号をデルタシグマ変調器304によりデルタシグマ変調する。ここではデルタシグマ変調器304のクロック周波数はシンボルレートの256倍である5.376MHzに設定されている。また、デルタシグマ変調器304は1次であり、デルタシグマ変調器304からの出力は−1.5、+1.5の2値であるとする。このデルタシグマ変調器304から出力された信号に規格化Iデータ、規格化Qデータをそれぞれ掛け算して第1データ、第2データを得る。
【0041】
図6に、Iデータ(Iと表示)、Qデータ(Qと表示)、振幅データ(MAGと表示)、デルタシグマ変調器304からの出力(MAG_DSMと表示)、第1データおよび第2データ(それぞれI_DSM、Q_DSMと表示)を示す。ここでは、初めの400点のデータのみを表示している。この第1データおよび第2データの関係をベクトル図で表すと図7のようになる。ここでは最初の512点のみ示しているが、全ての点が同一円周上にあることが確認できる。すなわち、第1データと第2データからなる直交信号の振幅成分はaとなり一定値を取る。このことは、第1データと第2データからなる直交信号の包絡線は一定値であることを意味する。
【0042】
上記のデータ生成器を用いて図17に示す送信機を構成した場合、後段の増幅器には線形性が要求されないため、消費電力が少なく高効率な送信機を実現することができるデータ生成器、データ生成方法を提供することができる。ベクトル変調器502の出力をオシロスコープで測定した波形を図8に示す。
【0043】
なお、以上の説明において、規格化Iデータ、規格化Qデータを求めるために原データ生成器301から出力されたI信号、Q信号が原データ生成器301の外部に接続された割算器302、割算器303において割算される、として説明したが、割算器302、303が原データ生成器201の内部に構成されることも考えられる。その場合のデータ生成器の構成は、図10のようになり、この場合、原データ生成器201からは、上記振幅信号とともに規格化Iデータ、規格化Qデータが出力される。その他の構成要素については図11のデータ生成器と同様である。
【0044】
また、上記デルタシグマ変調された信号は、+a、−aの2値を取る、として説明したが、0と0以外の実数を取る2値であることも考えられられる。その場合の第1データおよび第2データからなる信号は、定包絡な信号がオン、オフした信号となる(図30に示す。)ので、上記の場合と同様、後段の増幅器等に線形性が要求されることがないので、上記と同様の効果を得ることができる。
【0045】
また、上記までの説明において、デルタシグマ変調器304は1次のものであるとして説明したが、高次のもので使用されることもある。図20は、4次のデルタシグマ変調器の構成を示す。このような高次のデルタシグマ変調器を使用することにより、所望波近傍の量子化雑音を低減することができる。
【0046】
(実施の形態2)
次に上記の実施の形態1で説明した第1データ、第2データを出力するデータ生成器を用いて送信機を構成した場合について説明する。このような構成の送信機として図17に示す構成の送信機が考えられる。
【0047】
図17に示す構成の送信機において、データ生成器501は、実施の形態1で説明したデータ生成器であり、上記の第1データおよび第2データを出力するデータ生成器501の出力側には、本発明のベクトル変調手段の一例であるベクトル変調器502が接続されている。そして、ベクトル変調器502の出力側には、変調された信号を増幅するための本発明の増幅手段の一例である増幅器503が接続され、増幅器503の出力側には本発明の帯域通過手段の一例であるバンドパスフィルタ504が接続され、バンドパスフィルタ504の出力側にはアンテナ505が接続されている。
【0048】
次にこのような送信機の動作について説明する。データ生成器501から出力された第1データおよび第2データは、ベクトル変調器502に入力され、ベクトル変調される。ベクトル変調器502から出力された信号は、増幅器503に入力されて所要の信号強度に増幅される。そして、増幅器503から出力された信号は、バンドパスフィルタ504を帯域通過し、アンテナ505から送信される。
【0049】
ベクトル変調器502の出力の時間波形(測定値)、および周波数スペクトラム(測定値)をそれぞれ、図8、図9に示す。図8からベクトル変調器502の出力信号は、定包絡の信号となっており、図9から周波数スペクトラムも所望のものが得られていることがわかる。
【0050】
以上述べたようにデータ生成器からの出力を変調した信号は、包絡線の変動がない定包絡信号であるので、後段に接続される掛算器や増幅器には線形性は要求されず、高効率な送信回路を実現することができる。
【0051】
なお、本実施の形態の上記の説明では、データ生成器501で生成された信号を変調して増幅しアンテナ505から送信する、として説明したが、データ生成器501で生成された信号を変調した後、さらにアップコンバートした後に増幅し送信する構成であってもよい。その場合の構成は、例えば図18に示す構成となる。
【0052】
図18に示す送信機の構成においては、ベクトル変調器602の後に掛算器603の一方の入力側が接続され、掛算器603の他方の入力側には信号発生器604の出力側が接続されている。そして、掛算器603の出力側にはバンドパスフィルタ605が接続され、バンドパスフィルタ605の出力側には増幅器606の入力側が接続される。増幅器606、バンドパスフィルタ607、アンテナ608については、図17に示す増幅器503、バンドパスフィルタ504、アンテナ505に対応し、同様の動作をする。
【0053】
このような構成により、ベクトル変調器602から出力された信号は、信号発生器604から発生された信号と掛け算され、そして掛け算された信号のうち、所望のアップコンバートされた信号がバンドパスフィルタ605を通過して増幅器606に入力される。このような構成、動作によっても上記と同様の効果を得ることができる。
【0054】
また、図31に示すように、増幅器503とバンドパスフィルタ504の間にアイソレータ506を挿入することも考えられる。このようなアイソレータ506を挿入することにより、増幅器503で所望しない歪みが発生することなく、広い周波数にわたって一定の負荷インピーダンスを実現することができる。
また、本実施の形態において、データ生成器501の出力は直接ベクトル変調する、として説明したが、データ生成器501の出力を低域通過させて変調する構成も考えられる。図12は、そのような場合のデータ生成器の構成を示す。図12のデータ生成器においては、データ生成器501の第1データおよび第2データの出力側にローパスフィルタ402、403が接続されている。このローパスフィルタ402、403のカットオフ周波数をデータ生成器501内部のデルタシグマ変調器304のクロック周波数の1/2よりも高くすれば、出力信号に対して後段デバイスの線形性は要求されない。これはクロック時のデータさえ増幅、送信すれば良く、クロック時のデータは一定値だからである。
【0055】
実際にローパスフィルタ402、403としてレイズドコサイン型のデジタルローパスフィルタを採用した場合のスペクトラム波形を図15、16に示す。ここではカットオフ周波数を7MHz、ロールオフ率α=0としている。この図から、離れた周波数の信号が抑圧され、かつ所望波には悪影響が及んでいないことがわかる。比較のために図13、14に、データ生成器501からの出力を直接、直交変調した場合のスペクトラムを示す。変調波としては実施の形態1と同じものを用いているが、量子化雑音が広帯域に広がっていることがわかる。
【0056】
このようなデータ生成器を用いて、図17あるいは図18に記載の送信機を構成した場合、ローパスフィルタ402、403によって量子化雑音の一部が除去されているので、バンドパスフィルタ504、607の所要特性が緩和される。
【0057】
また、上記までの説明における図17、図18の送信機において、ベクトル変調器502、602は、例えば図19に示す直交変調器の構成を取ることができる。
【0058】
すなわち、図19に示す構成においては、データ生成器501の第1データおよび第2データの出力側は、それぞれ本発明の第3掛算手段の一例である掛算器702、本発明の第4掛算手段の一例である掛算器703に接続されている。そして掛算器702、703の両者には本発明の移相手段の一例である移相器704が接続され、この移相器704には本発明の信号発生手段の一例である信号発生器705が接続されている。また、掛算器702、703の両者の出力側は、合成器706に接続され、合成器706の出力は出力端子707に接続されている。
【0059】
このような構成の直交変調器によれば、データ生成器501から出力された第1データおよび第2データは、それぞれ掛算器702、703の一方に入力され、信号発生器705から出力された信号は移相器704を介して掛算器702、703のもう一方の入力に入力される。ここで、掛算器702、703へ入力される信号は、それらの信号の位相差が90°となるように移相器704において調節される。掛算器702、703からの出力は合成器706で合成され出力端子707から出力される。
【0060】
また、上記までの説明では、各デルタシグマ変調器の出力は2値を取るとしてきたが、量子化雑音を低減させるために多値を取ることも考えられる。ただし、その場合は後段の増幅器の非線型性が問題となる。そこで、元の第1データ、第2データをあらかじめ歪ませておく。すなわち、この増幅器から出力される信号が、歪みのない元の第1データ、第2データに一致するように、増幅器の非線型性を考慮して第1データ、第2データをあらかじめ歪ませておく。このようにすれば、歪ませるデータは包絡線としてたとえば0、a、2aに対応するデータがあればよいので必要なメモリー量を抑えることができる。
【0061】
すなわち、従来は、振幅(I2+Q21/2 が取り得る値が非常に多いため、使用されるメモリー容量は非常に大きなものが必要であったが、上記のようにすれば、例えば0、a、2aに対応するデータがあればよいので、非線形歪みを抑制しながらメモリー量を大幅に低減化することができる。
【0062】
また、別の構成として、各デルタシグマ変調器の出力が多値を取る場合、図21(a)に示されるように増幅器が並列に複数個接続され、増幅器の前後に接続されたスイッチスイッチ903〜906を切り替えることにより少なくとも一つの増幅器を選択し(ONとし)、包絡線を変化させる。例えば、無出力時は、スイッチ903〜906をOFFとし増幅器901、増幅器902とも選択せず、低包絡線出力時は、増幅器901を選択し、増幅器902を選択しないようにスイッチ903、904をONとし、スイッチ905、906をOFFとする。そして、高包絡線出力時は、増幅器902を選択し、増幅器901を選択しないようにスイッチ905、906をONとし、スイッチ903,904をOFFする(図21(b)参照)。
【0063】
また、上記までの説明における各ベクトル変調器までの機能はアナログで実現するのみならずデジタル信号処理で実現することもできる。例えば上記の各ベクトル変調器までの機能をデジタル信号処理で行なえばアナログ回路が不要になり、構成が簡易になる。このようにベクトル変調器出力までをデジタル信号処理によって実現し、図32に示すように、増幅器503以降の後段のアナログ回路を接続することによって、簡単な構成で高効率な送信機を提供することができる。
【0064】
また、デルタシグマ変調器のクロック周波数は、シンボル周波数に比べて非常に高速で(例えばシンボル周波数の125倍高速で)ある必要がある。その結果、D/Aコンバータには高速性が求められる。ベクトル変調器出力までのすべての処理をデジタルで行なってからアナログ変換しようとすると、高速かつ高い垂直分解性能が要求されるため、実現困難であるか実現しても消費電力が大きい。そこで、このような場合は、ベクトル変調器出力までの構成を図22に示す構成とすればよい。
【0065】
すなわち、原データ生成器201の、規格化Iデータの出力側にD/AコンバータA04(本発明の第1D/Aコンバータ)を介して掛算器A07(第1掛算手段)を接続する。また規格化Qデータの出力側にD/AコンバータA05(本発明の第2D/Aコンバータ)を介して掛算器A08(第2掛算手段)を接続する。そして、原データ生成器201の直交信号の振幅成分出力側には、アップサンプリング手段A02が接続され、その出力側にはデルタシグマ変調器A03が接続され、デルタシグマ変調器A03の出力側には、D/AコンバータA06(本発明の第3D/Aコンバータ)が接続されている。そして、D/AコンバータA06の出力側は、掛算器A07、A08の入力側に接続されている。
【0066】
ここで、D/AコンバータA04、A05は、垂直分解能は必要であるが高速性は求められない。一方、DAコンバータA06は、高速性は求められるが、垂直分解能はそれほど必要とはされない。このような構成を取ることによって、デジタル信号処理部A11(掛算器A07、A08に入力されるまでの構成)全体としては、要求される高速性と垂直分解能を兼ね備えることになる。
【0067】
なお、D/Aコンバータの高速性、垂直分解能にある程度の余力がある場合は、図10〜12の構成のデータ生成器の出力側にそれぞれD/Aコンバータが接続され(すなわち第1データの出力側に第4D/Aコンバータが接続され、第2データの出力側に第5D/Aコンバータが接続され)る構成の送信機であってもよい。このような構成であっても簡単な構成で効率のよい送信機を提供することができる。
【0068】
また、上記までの説明における送信機において、量子化雑音が問題になる場合がある。すなわち、以上までの説明における第1データをI’とし、第2データをQ’とすると、I’、Q’には、I、Qをデルタシグマ変調したときに得られる所望の信号の他に量子化雑音が含まれている。この量子化雑音をバンドパスフィルタで除去しようとすると、狭帯域のフィルタが必要である。また、送信周波数が可変の場合、フィルタの通過帯域を可変とする必要がある。いずれの場合も低損失で実現するのは困難であり、実現できても大型化してしまう。
【0069】
このような場合は、図23に記載の送信機を使用する。すなわち、データ生成器501には量子化雑音生成器B01が接続される。データ生成器501の出力側は、本発明の第1ベクトル変調手段の一例であるベクトル変調器B02、本発明の第1増幅手段の一例である増幅器B04を介して合成器B06の一方の入力側に至り、量子化雑音生成器B01の出力側は、本発明の第4ベクトル変調手段の一例であるベクトル変調器B03、本発明の第2増幅手段の一例である増幅器B05を介して合成器B06の他方の入力側に至る。
【0070】
この量子化雑音生成器においては、I’とIとの差を量子化雑音に相当する第1量子化雑音データI”(すなわちI”=I’−I)として生成して出力する。また、Q’とQとの差を量子化雑音に相当する第2量子化雑音データQ”(すなわちQ”=Q’−Q)として生成して出力する。このI”、Q”で変調された信号を逆位相(これらの信号にマイナス符号を付け、同位相で、ということも含む。)で、I’、Q’で変調された信号に合成する。このようにすることにより量子化雑音が除去される。なお、図23の送信機においてデータ生成器501の代わりに図22に示したデータ生成器が使用されてもよい。なお、上記の逆位相としては、ちょうど180°の位相差のみならず、170°〜190°程度の位相差であってもよいし、160°〜200°程度の位相差であってもよい。その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【0071】
ただし、量子化雑音を広帯域に渡って除去するためには、上記の方法のみでは現実的には困難があるので、所定の帯域においては上記のように量子化雑音のキャンセルを行ない、上記の所定の帯域の外側に残った量子化雑音はバンドパスフィルタで除去する。この場合、このバンドパスフィルタには特に急峻な特性が要求されるわけではない(近傍の信号を抑圧しなくてよい。)。
【0072】
また、図33に示すようにベースバンドデータをベクトル変調を行なう前にローパスフィルタB08で不要な信号を除去しておくことも考えられる。このような構成により、広い周波数範囲にわたって増幅器B05に入力される電力が大きくなることが避けられるので、トータルの効率を向上させることができる。
【0073】
また、上記までの説明では、各デルタシグマ変調器の遅延を考慮しないで説明してきたが、特に高次のデルタシグマ変調器が使用されるときには、遅延が問題となる場合がある。その場合は、図24に示す構成のデータ生成器が考えられる。すなわち、図24に示すデータ生成器は、図10に示すデータ生成器において、原データ生成器201の規格化I信号の出力側と掛算器305の間に本発明の第1遅延手段の一例である遅延器D07を挿入し、原データ生成器201の規格化Q信号の出力側と掛算器306の間に本発明の第2遅延手段の一例である遅延器D08を挿入した構成である。遅延器D07および遅延器D08の遅延量はデルタシグマ変調器における遅延量に相当する。
【0074】
このような構成をとることにより、掛算器305、306に入力される信号をデルタシグマ変調器304における遅延に合わせて遅延させるので、デルタシグマ変調器304における遅延を補正することができる。なお、遅延回路を使用する構成は、他のデータ生成器においても可能である。例えば、図11に記載のデータ生成器において、デルタシグマ変調器304の補正をする場合は、原データ生成器301のI信号出力側と割算器302の間、および原データ生成器301のQ信号出力側と割算器303の間に、上記と同様の第3遅延手段、第4遅延手段がそれぞれ接続されればよい。
【0075】
また、以上までの説明では、規格化Iデータ、規格化Qデータは、第1データ、第2データとしてデルタシグマ変調されてから、ベクトル変調等がされるとしたが、デルタシグマ変調される前に角度変調等がされる構成であってもよい。そのような例を図26に示す。データ生成器1003は、規格化Iデータ、規格化Qデータ、デルタシグマ変調された振幅信号を出力する。規格化Iデータおよび規格化Qデータは、変調器1004に入力されて直交角度される。変調器1004から出力された信号は、振幅変調器1005に入力され、デルタシグマ変調された振幅信号で振幅変調される。
【0076】
図27に、振幅変調器1005の具体的構成例を示す。1104、1105は、整合回路であり、1106、1107はバイアス回路である。角度変調された信号を入力端子1101に入力し、デルタシグマ変調された振幅信号をゲート電圧供給端子1108、またはドレイン電圧供給端子1109のいずれかに入力する。このようにトランジスタ1103のゲート電圧またはドレイン電圧の大小を制御することにより、出力端子1102から出力される包絡線の大小を制御することができる。入力が多値である場合は、振幅変調器1005を、図21(a)に示す構成としてもよい。このような構成、動作であっても上記と同様の効果を得ることができる。
【0077】
また、以上までの説明における本発明の送信機において、その送信電力の強度に応じて、ベクトル変調手段を変更することも考えられる。図28は、そのような場合の構成を示す。
【0078】
データ生成部1201は、信号処理部1202、およびベクトル変調器1204のそれぞれに対してI信号、Q信号およびそれらの振幅成分を出力する。信号処理部1202は、入力されたI信号、Q信号およびそれらの振幅成分から、実施の形態1に記載した動作と同様の動作により、第1データおよび第2データを生成する。信号処理部1202から出力された第1データおよび第2データは、ベクトル変調器1203において角度変調される。一方、データ生成部1201から出力されたI信号およびQ信号は、ベクトル変調器1204においてベクトル変調される。
【0079】
ここで、送信電力制御部1210は、本発明の送信機から出力される送信信号の強度が所定量以上のときは、スイッチ1205がベクトル変調器1203を選択するように制御し、送信信号の強度が所定量以下のときは、スイッチ1205がベクトル変調器1204を選択するように制御する。選択された変調信号は、利得可変増幅器1206、増幅器1207、バンドパスフィルタ1209を介して送信信号として出力される。このように送信電力の大きさによりベクトル変調器1203、1204を変更することにより、効率的に送信信号を出力することができる。すなわち、送信電力が所定量より小さいときは、デルタシグマ変調手段を含む信号処理部1202を動作させる必要がないので、消費電力を低下させることができる。
【0080】
なお、図28に示す例において、データ生成部1201および信号処理部1202は、本発明のデータ生成器に対応し、ベクトル変調器1203は、本発明の第1ベクトル変調手段に対応し、ベクトル変調器1204は、本発明の第2ベクトル変調手段に対応する。ここで、ベクトル変調器1203、1204は直交変調器またはポーラー変調器であり得る。
【0081】
また、図28に示す例において、送信電力制御部1210は、各構成要素の動作のオンオフを制御し、使用されていない線路への電力供給をオフする。
【0082】
また、図28に示す例において、ベクトル変調器1203、およびベクトル変調器1204を共用することも考えられる。図29にそのような場合の構成例を示す。ここで、本発明の第3べクトル変調手段は、ベクトル変調器1303に対応する。
【0083】
なお、以上までの説明において、本発明の変換手段は、各デルタシグマ変調器に対応するが、本発明の変換手段は、デルタシグマ変調器に限らず、デルタ変調器など包絡線が離散的なアナログ信号に変換することができる変換手段であってもよい。さらに、本発明の変換手段は、その振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号に変換することができる変換手段であってもよい。その場合も、上記と同様の効果を得ることができる。
【0084】
また、以上までの説明におけるベクトル変調は、直交変調、ポーラー変調、振幅変調、角度変調、周波数変調等を含む。
【0085】
【発明の効果】
本発明によれば、高効率な送信機を実現するデータ生成器、データ生成方法、およびそのデータ生成器を利用した送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図2】図2は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図3】図3は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図4】図4は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図5】図5は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図6】図6は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図7】図7は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図8】図8は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図9】図9は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の動作を説明する図である。
【図10】図10は、本発明の実施の形態2の送信機の構成を示すブロック図である。
【図11】図11は、本発明の実施の形態2の送信機の構成を示すブロック図である。
【図12】図12は、本発明の実施の形態2の送信機の構成の一部を示すブロック図である。
【図13】図13は、本発明の実施の形態2の送信機の特性を示す図である。
【図14】図14は、本発明の実施の形態2の送信機の特性を示す図である。
【図15】図15は、本発明の実施の形態2の送信器の特性を示す図である。
【図16】図16は、本発明の実施の形態2の送信機の特性を示す図である。
【図17】図17は、本発明の実施の形態2の送信器の構成を示すブロック図である。
【図18】図18は、本発明の実施の形態2の送信機の別の例の構成を示すブロック図である。
【図19】図19は、本発明の実施の形態2の送信機の別の例の構成を示すブロック図である。
【図20】図20は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の一部の構成要素の一例を示すブロック図である。
【図21】図21(a)は、本発明の実施の形態2の送信機の一部の構成要素の一例を示す図である。図21(b)は、図21(a)に示す回路の動作を示す図である。
【図22】図22は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の別の例の構成を示すブロック図である。
【図23】図23、本発明の実施の形態2の送信機の別の例の構成を示すブロック図である。
【図24】図24は、本発明の実施の形態のデータ生成器の別の構成を示すブロック図である。
【図25】図25は、従来の送信機の構成の一例を示すブロック図である。
【図26】図26は、本発明の実施の形態2の送信機の変形例を示すブロック図である。
【図27】図27は、図26に示す送信機において使用される振幅変調手段の一例を示すブロック図である。
【図28】図28は、本発明の実施の形態2の送信機の変形例を示すブロック図である。
【図29】図29は、本発明の実施の形態2の送信機の別の変形例を示すブロック図である。
【図30】図30は、本発明の実施の形態1のデータ生成器の特性を示す図である。
【図31】図31は、本発明の実施の形態2の送信機の構成例を示すブロック図である。
【図32】図32は、本発明の実施の形態2の送信機の構成の変形例を示すブロック図である。
【図33】図33は、本発明の実施の形態2の送信機の構成の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
201 原データ生成器
301 原データ生成器
302、303 割算器
304 デルタシグマ変調器
305、306 掛算器
307、308 出力端子
402、403 ローパスフィルタ
404、405 出力端子
501 データ生成器
502 ベクトル変調器
503 増幅器
504 バンドパスフィルタ
505 アンテナ
601 データ生成器
602 ベクトル変調器
603 掛算器
604 信号発生器
605 バンドパスフィルタ
606 増幅器
607 バンドパスフィルタ
608 アンテナ
701 データ生成器
702、703 掛算器
704 移相器
705 信号発生器
706 合成器
707 出力端子
708 デジタル信号処理部
801 入力端子
802、804、806,808 引き算器
803、805、807、809 積分器
811、812、813、814 増幅器
810 量子化器
815 出力端子
902 位相検出部
903 電圧制御発振器
904 周波数制御部
905 増幅器
906 バンドパスフィルタ
907 アンテナ
5001 データ生成器
5002 変調器
5003 掛算器
5004 信号発生器
5005 バンドパスフィルタ
5006 増幅器
5007 アンテナ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data generator using a quadrature signal composed of an I signal and a Q signal, a data generation method, and a transmitter using the data generator.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional transmitter (see, for example, Patent Document 1) is shown in FIG. In FIG. 25, I data (I signal) and Q data (Q signal) that are orthogonal to each other are output from two output terminals of the data generator 5001, respectively. These data are input to the modulator 5002 and modulated. The signal output from modulator 5002 is amplified by amplifier 5006 and radiated from antenna 5007.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-325109 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the transmitter shown in FIG. 25, the envelope of the signal to be radiated from the antenna 5007 fluctuates greatly, and the amplifier 5006 has linearity so as not to deteriorate such a signal in the transmitter. Required. In order to ensure linearity with the amplifier 5006, power consumption in the amplifier 5006 increases.
[0005]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a data generator, a data generation method, and a transmitter using the data generator for realizing a highly efficient transmitter.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In a first aspect of the present invention for solving the above-described problem, a signal is input, an orthogonal signal including an I signal and a Q signal is generated from the signal,
Converting the amplitude component of the orthogonal signal into a signal having a resolution smaller than the resolution of the amplitude component;
Dividing the I signal by the amplitude component of the orthogonal signal to obtain normalized I data, and outputting the first data obtained by multiplying the normalized I data by the converted signal,
In the data generation method, the Q signal is divided by the amplitude component of the orthogonal signal to obtain normalized Q data, and second data obtained by multiplying the normalized Q data by the converted signal is output.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, original data generating means for generating, from an input signal, an I signal and a Q signal orthogonal to each other and an amplitude component of an orthogonal signal composed of the I signal and the Q signal;
Conversion means for converting the amplitude component into a signal having a resolution smaller than the resolution of the amplitude component;
First multiplication means for outputting first data obtained by multiplying the normalized I data obtained by dividing the I signal by the amplitude component and the converted signal;
A data generator comprising: second multiplication means for outputting second data obtained by multiplying the normalized Q data obtained by dividing the Q signal by the amplitude component and the converted signal.
[0008]
The third aspect of the present invention is the data generator according to the second aspect of the present invention, wherein the conversion means is a delta-sigma modulation means.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the original data generation means outputs the I signal, the Q signal, and the amplitude component,
A first dividing means connected to an output side of the original data generating means for outputting the amplitude component is connected to an output side of the original data generating means for outputting the I signal, and the first dividing means. Outputs the normalized I data by dividing the I signal by the amplitude component;
Second output means connected to the output side of the original data generation means for outputting the amplitude component is connected to the output side of the original data generation means for outputting the Q signal, and the second division means Outputs the normalized Q data by dividing the Q signal by the amplitude component;
The delta-sigma modulation means is connected to the output side of the amplitude component of the original data generation means, the delta-sigma modulation means outputs a signal obtained by delta-sigma modulation of the amplitude signal,
The output side of the first division means is connected to first multiplication means connected to the output side of the delta-sigma modulation means, and the first multiplication means is configured such that the normalized I data and the amplitude signal are delta. Output first data obtained by multiplying the sigma-modulated signal;
A second multiplication unit connected to an output side of the delta-sigma modulation unit is connected to an output side of the second division unit, and the second multiplication unit is configured such that the normalized Q data and the amplitude signal are delta. It is a data generator of the 3rd present invention which outputs the 2nd data obtained by multiplying a signal modulated with sigma.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, the original data generation means obtains the normalized I data obtained by dividing the I signal by the amplitude component of the orthogonal signal, and the Q signal divided by the amplitude component of the orthogonal signal. The data generator according to the second aspect of the present invention outputs the normalized Q data and the amplitude component of the orthogonal signal.
[0011]
A sixth aspect of the present invention is the data generator according to the fifth aspect of the present invention, wherein the conversion means is a delta-sigma modulation means.
[0012]
The seventh aspect of the present invention further includes a fourth D / A converter and a fifth D / A converter for D / A converting the first data and the second data output from the data generator, respectively, 5 is a data generator according to the present invention.
[0013]
An eighth aspect of the present invention is a first D / A converter for analog conversion of the normalized I data connected to an output side for outputting the normalized I data of the original data generating means;
A second D / A converter for analog conversion of the normalized Q data, connected to an output side for outputting the normalized Q data of the original data generating means;
An upsampling means connected to the output side of the original data generating means for upsampling the amplitude component of the orthogonal signal;
A third D / A converter connected to the output side of the delta-sigma modulation means for analog-converting the delta-sigma modulated signal;
The delta-sigma modulation means delta-sigma modulates the upsampled signal;
The first multiplication means is connected to the output side of the first D / A converter and the output side of the third D / A converter, and is subjected to the analog-converted normalized I data and the analog-converted delta-sigma modulation. Multiply the output signal and output
The second multiplication means is connected to the output side of the second D / A converter and the output side of the third D / A converter, and is subjected to the analog-converted normalized Q data and the analog-converted delta-sigma modulation. Multiply the output signal and output
The first D / A converter and the second D / A converter have a vertical resolution higher than that of the third D / A converter, and the third D / A converter is higher than the first D / A converter and the second D / A converter. Is a data generator of the sixth aspect of the present invention that operates at high speed.
[0014]
The ninth aspect of the present invention is the data generator according to the second aspect of the present invention, further comprising: first delay means for delaying the I signal; and second delay means for delaying the Q signal.
[0015]
The tenth aspect of the present invention is the data generator according to the second aspect of the present invention, further comprising third delay means for delaying the standardized I signal and fourth delay means for delaying the standardized Q signal. .
[0016]
In an eleventh aspect of the present invention, low-pass filters having a cutoff frequency higher than ½ of the clock frequency of the delta-sigma modulation means are connected to the output sides of the first multiplication means and the second multiplication means, The data generator according to the third or sixth aspect of the present invention, which filters the first data and the second data.
[0017]
A twelfth aspect of the present invention is the data generator according to the third or sixth aspect of the present invention, wherein the delta-sigma modulated signal is composed of binary real data strings having the same magnitude but different signs.
[0018]
A thirteenth aspect of the present invention is the data generator according to the third or sixth aspect of the present invention, wherein the delta-sigma modulated signal is composed of binary values of 0 and a real number excluding 0.
[0019]
According to a fourteenth aspect of the present invention, an amplitude component of an orthogonal signal composed of an I signal and a Q signal orthogonal to each other and the I signal and the Q signal is generated from an input signal, and the I signal is converted into an amplitude component of the orthogonal signal. Obtained by converting the normalized I data obtained by dividing by Q, the normalized Q data obtained by dividing the Q signal by the amplitude component of the orthogonal signal, and the signal obtained from the amplitude component of the orthogonal signal. Original data generation means for outputting a signal having a resolution smaller than the resolution of the amplitude component;
Angle modulation means for angle-modulating the normalized I data and the normalized Q data and outputting the angle-modulated signal;
And an amplitude modulation unit that modulates the amplitude of the angle modulation signal output from the angle modulation unit with a signal obtained by converting the amplitude data output from the original data generation unit.
[0020]
The fifteenth aspect of the present invention is the data generator of the second or fifth aspect of the present invention,
And a vector modulation means for vector-modulating the first data and the second data output from the data generator.
[0021]
In a sixteenth aspect of the present invention, an amplification unit for amplifying the modulated signal is connected to an output side of the modulation unit,
Band pass means for passing the amplified signal through the band is connected to the output side of the amplification means,
The transmitter according to the fifteenth aspect of the present invention, wherein an antenna for transmitting the band-passed signal is connected to an output side of the band-pass means.
[0022]
The seventeenth aspect of the present invention is the transmitter according to the sixteenth aspect of the present invention, wherein an isolator is provided between the amplification means and the band pass means.
[0023]
The eighteenth aspect of the present invention is the data generator of the second or fifth aspect of the present invention,
First vector modulation means for vector-modulating the first data and the second data;
Second vector modulation means for vector-modulating the I signal and the Q signal;
Amplifying means for amplifying the vector modulated signal;
When the intensity of the transmission signal is greater than a predetermined amount, the signal that has been vector-modulated by the first vector modulation means is input to the amplification means and amplified, and when the intensity of the transmission signal is less than a predetermined amount, A transmitter for amplifying the output signal of the second vector modulating means by being inputted to the amplifying means.
[0024]
A nineteenth aspect of the present invention is the data generator of the second or fifth aspect of the present invention,
Third vector modulation means for vector-modulating the first data and the second data, or the I signal and the Q signal;
Amplifying means for amplifying the signal that has been vector-modulated by the third vector modulating means,
When the intensity of the transmission signal is greater than a predetermined amount, the third vector modulation means modulates the first data and the second data, and when the intensity of the transmission signal is smaller than the predetermined amount, The three vector modulation means is a transmitter that modulates the I signal and the Q signal.
[0025]
The twentieth aspect of the present invention is the data generator of the second or fifth aspect of the present invention,
A transmitter comprising: modulation means for modulating the first data and the second data output from the data generator;
Amplifying means for amplifying the modulated signal is connected to the output side of the modulating means,
Band pass means for passing the amplified signal through the band is connected to the output side of the amplification means,
A transmitter in which an antenna for transmitting the band-passed signal is connected to an output side of the band-pass means.
[0026]
In a twenty-first aspect of the present invention, the conversion means is a delta sigma modulation means, a signal output from the delta sigma modulation means is multi-valued, and a predistorted signal for compensating for nonlinearity of the amplification means Is the transmitter according to the twentieth aspect of the present invention, which is input to the amplification means.
[0027]
In a twenty-second aspect of the present invention, the signal output from the delta-sigma modulation means is multivalued, the amplification means is composed of a plurality of amplifiers connected in parallel, and the signal output from the delta-sigma modulation means is The transmitter according to the twentieth aspect of the present invention, wherein at least one amplifier is selected from the plurality of amplifiers according to an envelope.
[0028]
A twenty-third aspect of the present invention is the transmitter according to the fifteenth aspect of the present invention, wherein the processing up to the output of the modulation means is realized by digital signal processing.
[0029]
A twenty-fourth aspect of the present invention is the data generator of the second or fifth aspect of the present invention,
A first vector modulation means connected to the output side of the data generator and vector-modulating the first data and the second data output from the data generator;
A first amplifying means connected to the output side of the first modulating means for amplifying a signal output from the first modulating means;
First quantization noise data connected to the data generator and generated by subtracting the I signal from the first data, and second quantization noise generated by subtracting the Q signal from the second data A quantization noise generating means for outputting data;
A fourth vector modulating means connected to the output side of the quantization noise generating means for vector-modulating the first quantization noise data and the second quantization noise data;
A second amplifying means connected to the output side of the fourth vector modulating means for amplifying a signal output from the fourth vector modulating means;
The signal output from the first amplifying means and the signal output from the second amplifying means are connected to the output side of the first amplifying means and the output side of the second amplifying means, and are substantially equal in amplitude and opposite in phase. And a synthesizing unit that cancels the quantization noise component.
[0030]
A twenty-fifth aspect of the present invention is the transmitter according to the twenty-fourth aspect of the present invention, wherein a low-pass filter is connected to the output side of the quantization noise generating means.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration of the data generator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0032]
An I signal, a Q signal, and an amplitude signal (I 2 + Q 2 ) 1/2 The original data generator 301, which is an example of the original data generating means of the present invention for generating the I signal, has one end on the input side of the divider 302, which is an example of the first dividing means of the present invention, on the output side of the I signal. One end of the divider 303 which is an example of the second dividing means of the present invention is connected to the output side of the Q signal.
[0033]
A delta sigma modulator 304 as an example of the delta sigma modulation means of the present invention is connected to the output side of the amplitude signal of the original data generator 301. The output side of the amplitude signal of the original data generator 301 is also connected to the other end on the input side of the divider 302 and the other end on the input side of the divider 303.
[0034]
The output side of the divider 302 is connected to one end of the input side of the multiplier 305, which is an example of the first multiplication means of the present invention, and the output side of the divider 303 is an example of the second multiplication means of the present invention. The one end of the input side of the multiplier 306 is connected. Further, the other end of each input side of the multipliers 305 and 306 is connected to the output side of the delta-sigma modulator 304. Output terminals 307 and 308 are connected to the output sides of the multipliers 305 and 306, respectively.
[0035]
Next, the operation of the data generator having such a configuration will be described. FIG. 1 shows an outline of the following operation.
[0036]
The amplitude signal (I 2 + Q 2 ) 1/2 Is input to the delta sigma modulator 304, and from the delta sigma modulator 304, binary values of -a and + a (a: a positive real number) (that is, binary values having the same magnitude but different signs) are delta sigma modulated signals. Is output as
[0037]
On the other hand, the I signal generated in the original data generator 301 is input to the divider 302, divided by the amplitude signal input from the other input side of the divider 302, and normalized I data (I / (I 2 + Q 2 ) 1/2 ), And the normalized I data is output from the divider 302 and input to the multiplier 305. The normalized I data input to the multiplier 305 is multiplied by a delta-sigma modulated signal (± a) input from the other input side of the multiplier 305 to obtain first data (± aI / (I 2 + Q 2 ) 1/2 ) Is obtained. The obtained first data is output from the multiplier 305 via the output terminal 307.
[0038]
Further, the Q signal generated by the original data generator 301 is input to the divider 303 and the normalized Q data (I 2 + Q 2 ) 1/2 Is output from the divider 303 and the normalized Q data is multiplied by the delta-sigma modulated signal (± a) to obtain the second data (± aQ / (I 2 + Q 2 ) 1/2 ) Is obtained, and the second data is output from the multiplier 306 via the output terminal 308.
[0039]
When the first data and the second data obtained as described above are orthogonally modulated, a constant envelope signal is obtained. As an example, the case where the modulation method of the signal input to the original data generator 301 is π / 4 shift QPSK will be specifically described. The symbol rate is 21 kHz.
[0040]
Assume that I data and Q data are given as shown in FIGS. FIG. 4 shows the relationship between I data and Q data as a vector diagram. From these I data and Q data values, the amplitude (I 2 + Q 2 ) 1/2 Is calculated as shown in FIG. The obtained amplitude signal is delta-sigma modulated by the delta-sigma modulator 304. Here, the clock frequency of the delta-sigma modulator 304 is set to 5.376 MHz which is 256 times the symbol rate. Further, it is assumed that the delta sigma modulator 304 is first order, and the output from the delta sigma modulator 304 is a binary value of −1.5 and +1.5. The signal output from the delta-sigma modulator 304 is multiplied by the normalized I data and the normalized Q data, respectively, to obtain first data and second data.
[0041]
FIG. 6 shows I data (displayed as I), Q data (displayed as Q), amplitude data (displayed as MAG), output from the delta-sigma modulator 304 (displayed as MAG_DSM), first data and second data ( I_DSM and Q_DSM, respectively). Here, only the first 400 points of data are displayed. FIG. 7 shows the relationship between the first data and the second data as a vector diagram. Although only the first 512 points are shown here, it can be confirmed that all the points are on the same circumference. That is, the amplitude component of the orthogonal signal composed of the first data and the second data is a and takes a constant value. This means that the envelope of the orthogonal signal composed of the first data and the second data is a constant value.
[0042]
When the transmitter shown in FIG. 17 is configured using the above-described data generator, since a linearity is not required for the subsequent amplifier, a data generator that can realize a highly efficient transmitter with low power consumption, A data generation method can be provided. A waveform obtained by measuring the output of the vector modulator 502 with an oscilloscope is shown in FIG.
[0043]
In the above description, the divider 302 in which the I signal and the Q signal output from the original data generator 301 for obtaining the normalized I data and the normalized Q data are connected to the outside of the original data generator 301. However, it is also conceivable that the dividers 302 and 303 are configured inside the original data generator 201. The configuration of the data generator in that case is as shown in FIG. 10. In this case, the standard data I and standard Q data are output from the original data generator 201 together with the amplitude signal. Other components are the same as those of the data generator of FIG.
[0044]
In addition, the delta-sigma modulated signal has been described as taking a binary value of + a and −a, but it is also possible that the signal is a binary value that takes a real number other than 0 and 0. In this case, the signal composed of the first data and the second data is a signal in which a constant envelope signal is turned on and off (shown in FIG. 30). Since it is not required, the same effect as described above can be obtained.
[0045]
In the above description, the delta-sigma modulator 304 has been described as being a primary one, but may be used in a higher order. FIG. 20 shows a configuration of a fourth-order delta sigma modulator. By using such a high-order delta-sigma modulator, quantization noise near the desired wave can be reduced.
[0046]
(Embodiment 2)
Next, a case where the transmitter is configured using the data generator that outputs the first data and the second data described in the first embodiment will be described. A transmitter having the configuration shown in FIG. 17 is conceivable as the transmitter having such a configuration.
[0047]
In the transmitter having the configuration shown in FIG. 17, the data generator 501 is the data generator described in Embodiment 1, and the output side of the data generator 501 that outputs the first data and the second data described above is provided on the output side. The vector modulator 502 which is an example of the vector modulation means of the present invention is connected. The output side of the vector modulator 502 is connected to an amplifier 503 which is an example of the amplifying means of the present invention for amplifying the modulated signal, and the output side of the amplifier 503 is the bandpass means of the present invention. An example band-pass filter 504 is connected, and an antenna 505 is connected to the output side of the band-pass filter 504.
[0048]
Next, the operation of such a transmitter will be described. The first data and the second data output from the data generator 501 are input to the vector modulator 502 and subjected to vector modulation. The signal output from the vector modulator 502 is input to the amplifier 503 and amplified to a required signal strength. The signal output from the amplifier 503 passes through the band pass filter 504 and is transmitted from the antenna 505.
[0049]
The time waveform (measured value) and frequency spectrum (measured value) of the output of the vector modulator 502 are shown in FIGS. 8 and 9, respectively. FIG. 8 shows that the output signal of the vector modulator 502 is a constant envelope signal, and FIG. 9 shows that the desired frequency spectrum is obtained.
[0050]
As described above, the signal generated by modulating the output from the data generator is a constant envelope signal with no fluctuation of the envelope. Therefore, the multiplier and amplifier connected in the subsequent stage are not required to have linearity and high efficiency. A simple transmission circuit can be realized.
[0051]
In the above description of the present embodiment, the signal generated by the data generator 501 is modulated, amplified, and transmitted from the antenna 505. However, the signal generated by the data generator 501 is modulated. Then, after further up-conversion, it may be configured to amplify and transmit. The configuration in that case is, for example, the configuration shown in FIG.
[0052]
In the configuration of the transmitter shown in FIG. 18, one input side of a multiplier 603 is connected after the vector modulator 602, and the output side of the signal generator 604 is connected to the other input side of the multiplier 603. A band pass filter 605 is connected to the output side of the multiplier 603, and an input side of the amplifier 606 is connected to the output side of the band pass filter 605. The amplifier 606, the band pass filter 607, and the antenna 608 correspond to the amplifier 503, the band pass filter 504, and the antenna 505 shown in FIG.
[0053]
With such a configuration, the signal output from the vector modulator 602 is multiplied by the signal generated from the signal generator 604, and a desired up-converted signal among the multiplied signals is the band-pass filter 605. And input to the amplifier 606. The same effects as described above can be obtained by such a configuration and operation.
[0054]
Further, as shown in FIG. 31, it is conceivable to insert an isolator 506 between the amplifier 503 and the band pass filter 504. By inserting such an isolator 506, it is possible to realize a constant load impedance over a wide frequency without causing undesired distortion in the amplifier 503.
Further, in the present embodiment, the output of the data generator 501 has been described as being directly vector-modulated, but a configuration in which the output of the data generator 501 is modulated by passing through a low band is also conceivable. FIG. 12 shows the configuration of the data generator in such a case. In the data generator of FIG. 12, low-pass filters 402 and 403 are connected to the output side of the first data and second data of the data generator 501. If the cut-off frequency of the low-pass filters 402 and 403 is made higher than ½ of the clock frequency of the delta-sigma modulator 304 in the data generator 501, the linearity of the subsequent device is not required for the output signal. This is because even the clock data need only be amplified and transmitted, and the clock data is a constant value.
[0055]
FIGS. 15 and 16 show spectrum waveforms when a raised cosine type digital low-pass filter is actually used as the low-pass filters 402 and 403, respectively. Here, the cutoff frequency is 7 MHz and the roll-off rate α = 0. From this figure, it can be seen that a signal of a remote frequency is suppressed and the desired wave is not adversely affected. For comparison, FIGS. 13 and 14 show spectra when the output from the data generator 501 is directly quadrature modulated. Although the same modulation wave as that of the first embodiment is used, it can be seen that the quantization noise spreads over a wide band.
[0056]
When the transmitter shown in FIG. 17 or FIG. 18 is configured using such a data generator, a part of the quantization noise is removed by the low-pass filters 402 and 403. Therefore, the band-pass filters 504 and 607 are used. The required characteristics are relaxed.
[0057]
In the transmitters of FIGS. 17 and 18 in the above description, the vector modulators 502 and 602 can take the configuration of, for example, a quadrature modulator shown in FIG.
[0058]
That is, in the configuration shown in FIG. 19, the output side of the first data and the second data of the data generator 501 is a multiplier 702, which is an example of the third multiplying unit of the present invention, and the fourth multiplying unit of the present invention. Is connected to a multiplier 703 as an example. Both of the multipliers 702 and 703 are connected to a phase shifter 704 which is an example of phase shift means of the present invention, and a signal generator 705 which is an example of signal generation means of the present invention is connected to the phase shifter 704. It is connected. The output sides of both multipliers 702 and 703 are connected to a combiner 706, and the output of the combiner 706 is connected to an output terminal 707.
[0059]
According to the quadrature modulator configured as described above, the first data and the second data output from the data generator 501 are input to one of the multipliers 702 and 703, respectively, and the signal output from the signal generator 705 is output. Is input to the other input of the multipliers 702 and 703 via the phase shifter 704. Here, the signals input to the multipliers 702 and 703 are adjusted in the phase shifter 704 so that the phase difference between these signals becomes 90 °. Outputs from the multipliers 702 and 703 are combined by a combiner 706 and output from an output terminal 707.
[0060]
In the above description, the output of each delta-sigma modulator is assumed to be binary, but it is also possible to take multiple values in order to reduce quantization noise. In this case, however, the nonlinearity of the subsequent amplifier becomes a problem. Therefore, the original first data and second data are distorted in advance. That is, the first data and the second data are pre-distorted in consideration of the nonlinearity of the amplifier so that the signal output from the amplifier matches the original first data and second data without distortion. deep. In this way, the data to be distorted only needs to have data corresponding to 0, a, 2a, for example, as an envelope, so that the necessary memory amount can be suppressed.
[0061]
That is, conventionally, the amplitude (I 2 + Q 2 ) 1/2 There are so many values that can be taken, so the memory capacity to be used must be very large, but if it is as described above, for example, there should be data corresponding to 0, a, 2a, The amount of memory can be greatly reduced while suppressing nonlinear distortion.
[0062]
As another configuration, when the outputs of the delta-sigma modulators are multivalued, a plurality of amplifiers are connected in parallel as shown in FIG. 21A, and a switch 903 connected before and after the amplifiers. By switching ~ 906, at least one amplifier is selected (turned ON), and the envelope is changed. For example, when there is no output, the switches 903 to 906 are turned off and neither the amplifier 901 nor the amplifier 902 is selected. When the low envelope output is selected, the amplifier 901 is selected and the switches 903 and 904 are turned on so that the amplifier 902 is not selected. And switches 905 and 906 are turned OFF. When the high envelope is output, the amplifier 902 is selected, the switches 905 and 906 are turned on so that the amplifier 901 is not selected, and the switches 903 and 904 are turned off (see FIG. 21B).
[0063]
Further, the functions up to the vector modulators in the above description can be realized not only by analog but also by digital signal processing. For example, if the functions up to each of the vector modulators described above are performed by digital signal processing, an analog circuit becomes unnecessary and the configuration becomes simple. In this way, the output up to the vector modulator is realized by digital signal processing, and a high-efficiency transmitter with a simple configuration is provided by connecting an analog circuit after the amplifier 503 as shown in FIG. Can do.
[0064]
Further, the clock frequency of the delta sigma modulator needs to be very high (for example, 125 times faster than the symbol frequency) compared to the symbol frequency. As a result, the D / A converter is required to have high speed. If all the processes up to the output of the vector modulator are performed digitally and then converted to analog, high speed and high vertical resolution performance are required. In such a case, the configuration up to the output of the vector modulator may be the configuration shown in FIG.
[0065]
That is, the multiplier A07 (first multiplication means) is connected to the output side of the standardized I data of the original data generator 201 via the D / A converter A04 (first D / A converter of the present invention). Further, a multiplier A08 (second multiplication means) is connected to the output side of the standardized Q data via a D / A converter A05 (second D / A converter of the present invention). The upsampling means A02 is connected to the amplitude component output side of the orthogonal signal of the original data generator 201, the delta sigma modulator A03 is connected to the output side thereof, and the output side of the delta sigma modulator A03 is connected to the output side. The D / A converter A06 (the third D / A converter of the present invention) is connected. The output side of the D / A converter A06 is connected to the input sides of the multipliers A07 and A08.
[0066]
Here, the D / A converters A04 and A05 need a vertical resolution but do not require high speed. On the other hand, the DA converter A06 is required to have high speed, but the vertical resolution is not so required. By adopting such a configuration, the entire digital signal processing unit A11 (configuration up to the input to the multipliers A07 and A08) has the required high speed and vertical resolution.
[0067]
If the D / A converter has a certain level of surplus power and vertical resolution, the D / A converter is connected to the output side of the data generator configured as shown in FIGS. 10 to 12 (that is, the output of the first data). The transmitter may be configured such that the fourth D / A converter is connected to the side and the fifth D / A converter is connected to the output side of the second data. Even with such a configuration, an efficient transmitter can be provided with a simple configuration.
[0068]
Further, in the transmitter described above, quantization noise may be a problem. That is, if the first data in the above description is I ′ and the second data is Q ′, I ′ and Q ′ include, in addition to the desired signal obtained when delta-sigma modulation of I and Q is performed. Quantization noise is included. In order to remove this quantization noise with a band-pass filter, a narrow-band filter is required. Further, when the transmission frequency is variable, it is necessary to change the pass band of the filter. In either case, it is difficult to realize with low loss, and even if it can be realized, the size is increased.
[0069]
In such a case, the transmitter shown in FIG. 23 is used. That is, the quantization noise generator B01 is connected to the data generator 501. The output side of the data generator 501 is one input side of a synthesizer B06 via a vector modulator B02 which is an example of the first vector modulation means of the present invention and an amplifier B04 which is an example of the first amplification means of the present invention. Thus, the output side of the quantization noise generator B01 is connected to a synthesizer B06 via a vector modulator B03, which is an example of the fourth vector modulation means of the present invention, and an amplifier B05, which is an example of the second amplification means of the present invention. To the other input side.
[0070]
In this quantization noise generator, the difference between I ′ and I is generated and output as first quantization noise data I ″ (ie, I ″ = I′−I) corresponding to the quantization noise. Further, the difference between Q ′ and Q is generated and output as second quantization noise data Q ″ (ie, Q ″ = Q′−Q) corresponding to the quantization noise. The signals modulated by I ″ and Q ″ are synthesized into signals modulated by I ′ and Q ′ with opposite phases (including negative signs attached to these signals and including the same phase). By doing so, quantization noise is removed. Note that the data generator shown in FIG. 22 may be used instead of the data generator 501 in the transmitter of FIG. In addition, as said reverse phase, not only a phase difference of just 180 degrees but a phase difference of about 170 degrees-190 degrees may be sufficient, and a phase difference of about 160 degrees-200 degrees may be sufficient. In that case, the same effect as described above can be obtained.
[0071]
However, in order to remove the quantization noise over a wide band, it is practically difficult only with the above method. Therefore, the quantization noise is canceled in the predetermined band as described above, and the predetermined Quantization noise remaining outside the band is removed by a bandpass filter. In this case, the band pass filter is not required to have a particularly steep characteristic (neighboring signals need not be suppressed).
[0072]
Further, as shown in FIG. 33, it is conceivable that unnecessary signals are removed by a low-pass filter B08 before vector modulation of baseband data. With such a configuration, it is possible to avoid an increase in the power input to the amplifier B05 over a wide frequency range, so that the total efficiency can be improved.
[0073]
In the above description, the delay of each delta sigma modulator has not been taken into account. However, when a higher order delta sigma modulator is used, the delay may be a problem. In that case, a data generator having the configuration shown in FIG. 24 can be considered. That is, the data generator shown in FIG. 24 is an example of the first delay means of the present invention between the output side of the normalized I signal of the original data generator 201 and the multiplier 305 in the data generator shown in FIG. A delay device D07 is inserted, and a delay device D08, which is an example of the second delay means of the present invention, is inserted between the output side of the normalized Q signal of the original data generator 201 and the multiplier 306. The delay amounts of the delay units D07 and D08 correspond to the delay amounts in the delta sigma modulator.
[0074]
By adopting such a configuration, the signals input to the multipliers 305 and 306 are delayed according to the delay in the delta sigma modulator 304, so that the delay in the delta sigma modulator 304 can be corrected. Note that a configuration using a delay circuit is also possible in other data generators. For example, in the data generator illustrated in FIG. 11, when the correction of the delta sigma modulator 304 is performed, the I signal output side of the original data generator 301 and the divider 302 and the Q of the original data generator 301 are corrected. A third delay unit and a fourth delay unit similar to those described above may be connected between the signal output side and the divider 303, respectively.
[0075]
In the above description, the normalized I data and the normalized Q data are subjected to vector modulation after the delta sigma modulation as the first data and the second data, but before the delta sigma modulation is performed. Alternatively, the angle modulation may be performed. Such an example is shown in FIG. The data generator 1003 outputs standardized I data, standardized Q data, and a delta-sigma modulated amplitude signal. The normalized I data and the normalized Q data are input to the modulator 1004 and are orthogonally angled. The signal output from the modulator 1004 is input to the amplitude modulator 1005 and is amplitude-modulated with the amplitude signal subjected to delta-sigma modulation.
[0076]
FIG. 27 shows a specific configuration example of the amplitude modulator 1005. Reference numerals 1104 and 1105 denote matching circuits, and reference numerals 1106 and 1107 denote bias circuits. The angle-modulated signal is input to the input terminal 1101, and the delta-sigma-modulated amplitude signal is input to either the gate voltage supply terminal 1108 or the drain voltage supply terminal 1109. In this way, by controlling the magnitude of the gate voltage or drain voltage of the transistor 1103, the magnitude of the envelope output from the output terminal 1102 can be controlled. When the input is multivalued, the amplitude modulator 1005 may be configured as shown in FIG. Even with such a configuration and operation, the same effects as described above can be obtained.
[0077]
In the transmitter of the present invention described above, it is also conceivable to change the vector modulation means according to the intensity of the transmission power. FIG. 28 shows a configuration in such a case.
[0078]
The data generation unit 1201 outputs the I signal, the Q signal, and their amplitude components to the signal processing unit 1202 and the vector modulator 1204, respectively. The signal processing unit 1202 generates first data and second data from the input I signal, Q signal, and their amplitude components by the same operation as that described in the first embodiment. The first data and the second data output from the signal processing unit 1202 are angle-modulated by the vector modulator 1203. On the other hand, the I signal and the Q signal output from the data generation unit 1201 are vector-modulated by the vector modulator 1204.
[0079]
Here, the transmission power control unit 1210 controls the switch 1205 to select the vector modulator 1203 when the intensity of the transmission signal output from the transmitter of the present invention is equal to or greater than a predetermined amount, and the intensity of the transmission signal. When is less than or equal to a predetermined amount, the switch 1205 is controlled to select the vector modulator 1204. The selected modulation signal is output as a transmission signal via variable gain amplifier 1206, amplifier 1207, and bandpass filter 1209. In this way, by changing the vector modulators 1203 and 1204 depending on the magnitude of the transmission power, it is possible to output a transmission signal efficiently. That is, when the transmission power is smaller than the predetermined amount, it is not necessary to operate the signal processing unit 1202 including the delta-sigma modulation means, so that the power consumption can be reduced.
[0080]
In the example shown in FIG. 28, the data generation unit 1201 and the signal processing unit 1202 correspond to the data generator of the present invention, and the vector modulator 1203 corresponds to the first vector modulation means of the present invention. The device 1204 corresponds to the second vector modulation means of the present invention. Here, the vector modulators 1203 and 1204 may be quadrature modulators or polar modulators.
[0081]
In the example shown in FIG. 28, the transmission power control unit 1210 controls the on / off of the operation of each component, and turns off the power supply to the unused line.
[0082]
In the example shown in FIG. 28, it is also conceivable to share the vector modulator 1203 and the vector modulator 1204. FIG. 29 shows a configuration example in such a case. Here, the third vector modulation means of the present invention corresponds to the vector modulator 1303.
[0083]
In the above description, the conversion means of the present invention corresponds to each delta sigma modulator. However, the conversion means of the present invention is not limited to the delta sigma modulator, and the envelope of the delta modulator is discrete. It may be a conversion means capable of converting into an analog signal. Furthermore, the conversion means of the present invention may be a conversion means that can convert a signal having a resolution smaller than the resolution of its amplitude component. In that case, the same effect as described above can be obtained.
[0084]
The vector modulation in the above description includes quadrature modulation, polar modulation, amplitude modulation, angle modulation, frequency modulation, and the like.
[0085]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the data generator which implement | achieves a highly efficient transmitter, the data generation method, and the transmitter using the data generator can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an operation of a data generator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a part of the configuration of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating characteristics of a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating characteristics of a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating characteristics of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating characteristics of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of another example of a transmitter according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of another example of a transmitter according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram showing an example of some components of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 21 (a) is a diagram illustrating an example of some components of the transmitter according to the second embodiment of the present invention. FIG. 21B shows the operation of the circuit shown in FIG.
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of another example of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of another example of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a block diagram showing another configuration of the data generator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a conventional transmitter.
FIG. 26 is a block diagram showing a modification of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a block diagram showing an example of amplitude modulation means used in the transmitter shown in FIG. 26;
FIG. 28 is a block diagram showing a modification of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a block diagram showing another modified example of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a diagram showing characteristics of the data generator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a block diagram showing a configuration example of a transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a block diagram showing a modification of the configuration of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a block diagram showing a modification of the configuration of the transmitter according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
201 Raw data generator
301 Raw data generator
302, 303 Divider
304 Delta-sigma modulator
305, 306 Multiplier
307, 308 Output terminal
402, 403 Low-pass filter
404, 405 output terminal
501 Data generator
502 Vector modulator
503 amplifier
504 Band pass filter
505 antenna
601 data generator
602 Vector modulator
603 Multiplier
604 signal generator
605 Bandpass filter
606 amplifier
607 Bandpass filter
608 antenna
701 Data Generator
702, 703 Multiplier
704 Phase shifter
705 signal generator
706 Synthesizer
707 Output terminal
708 Digital signal processor
801 input terminal
802, 804, 806, 808 subtractor
803, 805, 807, 809 integrator
811, 812, 813, 814 Amplifier
810 Quantizer
815 Output terminal
902 Phase detector
903 Voltage controlled oscillator
904 Frequency control unit
905 amplifier
906 Bandpass filter
907 antenna
5001 Data generator
5002 Modulator
5003 Multiplier
5004 Signal generator
5005 Bandpass filter
5006 Amplifier
5007 Antenna

Claims (25)

信号を入力し、前記信号からI信号およびQ信号からなる直交信号を生成し、
前記直交信号の振幅成分を、前記振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号に変換し、
前記I信号を前記直交信号の振幅成分で除算して規格化Iデータとし、前記規格化Iデータに前記変換された信号を掛け算して得られる第1データを出力し、
前記Q信号を前記直交信号の振幅成分で除算して規格化Qデータとし、前記規格化Qデータに前記変換された信号を掛け算して得られる第2データを出力する、データ生成方法。
A signal is input, and an orthogonal signal composed of an I signal and a Q signal is generated from the signal,
Converting the amplitude component of the orthogonal signal into a signal having a resolution smaller than the resolution of the amplitude component;
Dividing the I signal by the amplitude component of the orthogonal signal to obtain normalized I data, and outputting the first data obtained by multiplying the normalized I data by the converted signal,
A data generation method of dividing the Q signal by the amplitude component of the orthogonal signal to obtain normalized Q data, and outputting second data obtained by multiplying the normalized Q data by the converted signal.
入力された信号から、互いに直交するI信号およびQ信号、ならびに前記I信号および前記Q信号からなる直交信号の振幅成分を生成する原データ生成手段と、
前記振幅成分を、前記振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号に変換する変換手段と、
前記I信号が前記振幅成分で除算された規格化Iデータと前記変換された信号とを掛け算して得られる第1データを出力する第1掛算手段と、
前記Q信号が前記振幅成分で除算された規格化Qデータと前記変換された信号とを掛け算して得られる第2データを出力する第2掛算手段と、を備えるデータ生成器。
Original data generation means for generating I and Q signals orthogonal to each other and an amplitude component of an orthogonal signal composed of the I and Q signals from the input signal;
Conversion means for converting the amplitude component into a signal having a resolution smaller than the resolution of the amplitude component;
First multiplication means for outputting first data obtained by multiplying the normalized I data obtained by dividing the I signal by the amplitude component and the converted signal;
A data generator comprising: second multiplication means for outputting second data obtained by multiplying the normalized Q data obtained by dividing the Q signal by the amplitude component and the converted signal.
前記変換手段は、デルタシグマ変調手段である、請求項2に記載のデータ生成器。The data generator according to claim 2, wherein the conversion means is a delta-sigma modulation means. 前記原データ生成手段は、前記I信号、前記Q信号、および前記振幅成分を出力し、
前記原データ生成手段の前記I信号を出力する出力側には、前記原データ生成手段の前記振幅成分を出力する出力側に接続された第1割算手段が接続され、前記第1割算手段は、前記I信号を前記振幅成分で除算することにより前記規格化Iデータを出力し、
前記原データ生成手段の前記Q信号を出力する出力側には、前記原データ生成手段の前記振幅成分を出力する出力側に接続された第2割算手段が接続され、前記第2割算手段は、前記Q信号を前記振幅成分で除算することにより前記規格化Qデータを出力し、
前記原データ生成手段の振幅成分の出力側には前記デルタシグマ変調手段が接続され、 前記デルタシグマ変調手段は、前記振幅信号がデルタシグマ変調された信号を出力し、
前記第1割算手段の出力側には、前記デルタシグマ変調手段の出力側に接続された第1掛算手段が接続され、前記第1掛算手段は、前記規格化Iデータと前記振幅信号がデルタシグマ変調された信号とを掛け算して得られる第1データを出力し、
前記第2割算手段の出力側には、前記デルタシグマ変調手段の出力側に接続された第2掛算手段が接続され、前記第2掛算手段は、前記規格化Qデータと前記振幅信号がデルタシグマ変調された信号とを掛け算して得られる第2データを出力する、請求項3に記載のデータ生成器。
The original data generation means outputs the I signal, the Q signal, and the amplitude component,
A first dividing means connected to an output side of the original data generating means for outputting the amplitude component is connected to an output side of the original data generating means for outputting the I signal, and the first dividing means. Outputs the normalized I data by dividing the I signal by the amplitude component;
Second output means connected to the output side of the original data generation means for outputting the amplitude component is connected to the output side of the original data generation means for outputting the Q signal, and the second division means Outputs the normalized Q data by dividing the Q signal by the amplitude component;
The delta-sigma modulation means is connected to the output side of the amplitude component of the original data generation means, the delta-sigma modulation means outputs a signal obtained by delta-sigma modulation of the amplitude signal,
The output side of the first division means is connected to first multiplication means connected to the output side of the delta-sigma modulation means, and the first multiplication means is configured such that the normalized I data and the amplitude signal are delta. Output first data obtained by multiplying the sigma-modulated signal;
A second multiplication means connected to the output side of the delta-sigma modulation means is connected to the output side of the second division means, and the second multiplication means is configured such that the normalized Q data and the amplitude signal are delta. The data generator according to claim 3, wherein the second data obtained by multiplying the sigma-modulated signal is output.
前記原データ生成手段は、前記I信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Iデータ、前記Q信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Qデータ、および前記直交信号の振幅成分を出力する、請求項2に記載のデータ生成器。The original data generation means includes normalized I data obtained by dividing the I signal by the amplitude component of the orthogonal signal, normalized Q data obtained by dividing the Q signal by the amplitude component of the orthogonal signal, and The data generator according to claim 2, wherein an amplitude component of the orthogonal signal is output. 前記変換手段は、デルタシグマ変調手段である、請求項5に記載のデータ生成器。6. The data generator according to claim 5, wherein the conversion means is a delta-sigma modulation means. 前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データをそれぞれD/A変換するための、第4D/Aコンバータおよび第5D/Aコンバータをさらに備える、請求項2または5に記載のデータ生成器。The data generation according to claim 2, further comprising a fourth D / A converter and a fifth D / A converter for D / A converting the first data and the second data output from the data generator, respectively. vessel. 前記原データ生成手段の規格化Iデータを出力する出力側に接続された、前記規格化Iデータをアナログ変換するための第1D/Aコンバータと、
前記原データ生成手段の規格化Qデータを出力する出力側に接続された、前記規格化Qデータをアナログ変換するための第2D/Aコンバータと、
前記原データ生成手段の出力側に接続され、前記直交信号の振幅成分をアップサンプリングするためのアップサンプリング手段と、
前記デルタシグマ変調手段の出力側に接続された、前記デルタシグマ変調された信号をアナログ変換するための第3D/Aコンバータと、をさらに備え、
前記デルタシグマ変調手段は、前記アップサンプリングされた信号をデルタシグマ変調し、
前記第1掛算手段は、前記第1D/Aコンバータの出力側および前記第3D/Aコンバータの出力側に接続され、前記アナログ変換された規格化Iデータと、前記アナログ変換されたデルタシグマ変調された信号と、を掛け算して出力し、
前記第2掛算手段は、前記第2D/Aコンバータの出力側および前記第3D/Aコンバータの出力側に接続され、前記アナログ変換された規格化Qデータと、前記アナログ変換されたデルタシグマ変調された信号と、を掛け算して出力し、
前記第1D/Aコンバータおよび前記第2D/Aコンバータは、その垂直分解能が前記第3D/Aコンバータより高く、前記第3D/Aコンバータは、前記第1D/Aコンバータおよび前記第2D/Aコンバータよりも高速動作する、請求項6に記載のデータ生成器。
A first D / A converter for converting the standardized I data to analog, connected to an output side for outputting the standardized I data of the original data generating means;
A second D / A converter for analog conversion of the normalized Q data, connected to an output side for outputting the normalized Q data of the original data generating means;
An upsampling means connected to the output side of the original data generating means for upsampling the amplitude component of the orthogonal signal;
A third D / A converter connected to the output side of the delta-sigma modulation means for analog-converting the delta-sigma modulated signal;
The delta-sigma modulation means delta-sigma modulates the upsampled signal;
The first multiplication means is connected to the output side of the first D / A converter and the output side of the third D / A converter, and is subjected to the analog-converted normalized I data and the analog-converted delta-sigma modulation. Multiply the output signal and output
The second multiplication means is connected to the output side of the second D / A converter and the output side of the third D / A converter, and is subjected to the analog-converted normalized Q data and the analog-converted delta-sigma modulation. Multiply the output signal and output
The first D / A converter and the second D / A converter have a vertical resolution higher than that of the third D / A converter, and the third D / A converter is higher than the first D / A converter and the second D / A converter. The data generator of claim 6, wherein the data generator also operates at high speed.
前記I信号を遅延させる第1遅延手段と、前記Q信号を遅延させる第2遅延手段と、をさらに備える、請求項2に記載のデータ生成器。The data generator according to claim 2, further comprising: a first delay unit that delays the I signal; and a second delay unit that delays the Q signal. 前記規格化I信号を遅延させる第3遅延手段と、前記規格化Q信号を遅延させる第4遅延手段と、をさらに備える、請求項2に記載のデータ生成器。The data generator according to claim 2, further comprising third delay means for delaying the standardized I signal and fourth delay means for delaying the standardized Q signal. 前記第1掛算手段および前記第2掛算手段の出力側にそれぞれ、前記デルタシグマ変調手段のクロック周波数の1/2よりも高いカットオフ周波数を有するローパスフィルタが接続され、前記第1データおよび前記第2データをフィルタする、請求項3または6に記載のデータ生成器。A low-pass filter having a cutoff frequency higher than ½ of the clock frequency of the delta-sigma modulation means is connected to the output sides of the first multiplication means and the second multiplication means, respectively, and the first data and the first data The data generator according to claim 3 or 6, wherein the data is filtered. 前記デルタシグマ変調された信号は、大きさが同じで符号が異なる2値の実数のデータ列から構成される、請求項3または6に記載のデータ生成器。The data generator according to claim 3 or 6, wherein the delta-sigma modulated signal is composed of binary real data strings having the same magnitude and different signs. 前記デルタシグマ変調された信号は、0と0を除く実数との2値から構成される、請求項3または6に記載のデータ生成器。The data generator according to claim 3 or 6, wherein the delta-sigma modulated signal is composed of binary values of 0 and a real number excluding 0. 入力された信号から、互いに直交するI信号およびQ信号、前記I信号および前記Q信号からなる直交信号の振幅成分を生成し、前記I信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Iデータ、前記Q信号を前記直交信号の振幅成分で除算して得られる規格化Qデータ、ならびに前記直交信号の振幅成分から得られた信号を変換して得られる、前記振幅成分の分解能よりも小さい分解能の信号を出力する原データ生成手段と、
前記規格化Iデータおよび前記規格化Qデータを角度変調して、前記角度変調された信号を出力する角度変調手段と、
前記角度変調手段から出力された角度変調信号を、前記原データ生成手段から出力された振幅データを変換した信号で振幅変調する振幅変調手段と、を備えるデータ生成器。
A standard obtained by generating I and Q signals orthogonal to each other from the input signal, and generating an amplitude component of an orthogonal signal composed of the I signal and the Q signal, and dividing the I signal by the amplitude component of the orthogonal signal From the resolution of the amplitude component obtained by converting the normalized I data, the normalized Q data obtained by dividing the Q signal by the amplitude component of the quadrature signal, and the signal obtained from the amplitude component of the quadrature signal Original data generation means for outputting a signal with a smaller resolution,
Angle modulation means for angle-modulating the normalized I data and the normalized Q data and outputting the angle-modulated signal;
A data generator comprising: an amplitude modulation unit that modulates the angle modulation signal output from the angle modulation unit with a signal obtained by converting the amplitude data output from the original data generation unit.
請求項2または5に記載のデータ生成器と、
前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データをベクトル変調するベクトル変調手段と、を備える送信機。
A data generator according to claim 2 or 5, and
A transmitter comprising: vector modulation means for vector-modulating the first data and the second data output from the data generator.
前記変調手段の出力側に前記変調された信号を増幅するための増幅手段が接続され、
前記増幅手段の出力側に前記増幅された信号を帯域通過させるための帯域通過手段が接続され、
前記帯域通過手段の出力側に前記帯域通過された信号を送信するためのアンテナが接続される、請求項15に記載の送信機。
Amplifying means for amplifying the modulated signal is connected to the output side of the modulating means,
Band pass means for passing the amplified signal through the band is connected to the output side of the amplification means,
The transmitter according to claim 15, wherein an antenna for transmitting the band-passed signal is connected to an output side of the band-pass means.
前記増幅手段と前記帯域通過手段との間にアイソレータが設けられている、請求項16に記載の送信機。The transmitter according to claim 16, wherein an isolator is provided between the amplifying means and the band-pass means. 請求項2または5に記載のデータ生成器と、
前記第1データおよび前記第2データをベクトル変調する第1ベクトル変調手段と、
前記I信号および前記Q信号をベクトル変調する、第2ベクトル変調手段と、
前記ベクトル変調された信号を増幅する増幅手段と、を備え、
その送信信号の強度が所定量より大きいときは、前記第1ベクトル変調手段によりベクトル変調された信号が前記増幅手段に入力されて増幅され、前記送信信号の強度が所定量より小さいときは、前記第2ベクトル変調手段の出力信号が前記増幅手段に入力されて増幅される送信機。
A data generator according to claim 2 or 5, and
First vector modulation means for vector-modulating the first data and the second data;
Second vector modulation means for vector-modulating the I signal and the Q signal;
Amplifying means for amplifying the vector modulated signal;
When the intensity of the transmission signal is greater than a predetermined amount, the signal that has been vector-modulated by the first vector modulation means is input to the amplification means and amplified, and when the intensity of the transmission signal is less than a predetermined amount, A transmitter in which an output signal of the second vector modulation means is inputted to the amplification means and amplified.
請求項2または5に記載のデータ生成器と、
前記第1データおよび前記第2データ、もしくは前記I信号および前記Q信号をベクトル変調する第3ベクトル変調手段と、
前記第3ベクトル変調手段によりベクトル変調された信号を増幅する増幅手段と、を備え、
その送信信号の強度が所定量より大きいときは、前記第3ベクトル変調手段は、前記第1データおよび前記第2データを変調し、前記送信信号の強度が前記所定量より小さいときは、前記第3ベクトル変調手段は、前記I信号および前記Q信号を変調する送信機。
A data generator according to claim 2 or 5, and
Third vector modulation means for vector-modulating the first data and the second data, or the I signal and the Q signal;
Amplifying means for amplifying the signal that has been vector-modulated by the third vector modulating means,
When the intensity of the transmission signal is greater than a predetermined amount, the third vector modulation means modulates the first data and the second data, and when the intensity of the transmission signal is smaller than the predetermined amount, A three-vector modulation means is a transmitter that modulates the I signal and the Q signal.
請求項2または5に記載のデータ生成器と、
前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データを変調する変調手段と、を備える送信機であって、
前記変調手段の出力側に前記変調された信号を増幅するための増幅手段が接続され、
前記増幅手段の出力側に前記増幅された信号を帯域通過させるための帯域通過手段が接続され、
前記帯域通過手段の出力側に前記帯域通過された信号を送信するためのアンテナが接続される、送信機。
A data generator according to claim 2 or 5, and
A transmitter comprising: modulation means for modulating the first data and the second data output from the data generator;
Amplifying means for amplifying the modulated signal is connected to the output side of the modulating means,
Band pass means for passing the amplified signal through the band is connected to the output side of the amplification means,
A transmitter, wherein an antenna for transmitting the band-passed signal is connected to an output side of the band-pass means.
前記変換手段はデルタシグマ変調手段であり、前記デルタシグマ変調手段から出力される信号が多値であり、前記増幅手段の非線形性を補償するためのあらかじめ歪められた信号が前記増幅手段に入力される、請求項20に記載の送信機。The conversion means is delta sigma modulation means, the signal output from the delta sigma modulation means is multivalued, and a predistorted signal for compensating for nonlinearity of the amplification means is input to the amplification means. The transmitter according to claim 20. 前記デルタシグマ変調手段から出力される信号が多値であり、前記増幅手段は並列に接続された複数の増幅器から構成され、前記デルタシグマ変調手段から出力される信号の包絡線に応じて、前記複数の増幅器から少なくとも1つの増幅器が選択される、請求項20に記載の送信機。The signal output from the delta-sigma modulation means is multi-valued, and the amplification means is composed of a plurality of amplifiers connected in parallel, and according to the envelope of the signal output from the delta-sigma modulation means, 21. The transmitter of claim 20, wherein at least one amplifier is selected from the plurality of amplifiers. 前記変調手段の出力までの処理をデジタル信号処理で実現する、請求項15に記載の送信機。The transmitter according to claim 15, wherein the processing up to the output of the modulation means is realized by digital signal processing. 請求項2または5に記載のデータ生成器と、
前記データ生成器の出力側に接続され、前記データ生成器から出力される第1データおよび第2データをベクトル変調する第1ベクトル変調手段と、
前記第1変調手段の出力側に接続され、前記第1変調手段から出力される信号を増幅する第1増幅手段と、
前記データ生成器に接続され、前記第1データから前記I信号を引き算し生成された第1量子化雑音データ、および前記第2データから前記Q信号を引き算して生成された第2量子化雑音データを出力する量子化雑音生成手段と、
前記量子化雑音生成手段の出力側に接続され、前記第1量子化雑音データおよび前記第2量子化雑音データをベクトル変調する第4ベクトル変調手段と、
前記第4ベクトル変調手段の出力側に接続され、前記第4ベクトル変調手段から出力される信号を増幅する第2増幅手段と、
前記第1増幅手段の出力側および前記第2増幅手段の出力側に接続され、前記第1増幅手段から出力された信号、および前記第2増幅手段から出力された信号が実質上等振幅逆位相で合成され、量子化雑音成分がキャンセルされる合成手段と、を備える送信機。
A data generator according to claim 2 or 5, and
A first vector modulation means connected to the output side of the data generator and vector-modulating the first data and the second data output from the data generator;
A first amplifying means connected to the output side of the first modulating means for amplifying a signal output from the first modulating means;
First quantization noise data connected to the data generator and generated by subtracting the I signal from the first data, and second quantization noise generated by subtracting the Q signal from the second data A quantization noise generating means for outputting data;
A fourth vector modulating means connected to the output side of the quantization noise generating means for vector-modulating the first quantization noise data and the second quantization noise data;
A second amplifying means connected to the output side of the fourth vector modulating means for amplifying a signal output from the fourth vector modulating means;
The signal output from the first amplifying means and the signal output from the second amplifying means are connected to the output side of the first amplifying means and the output side of the second amplifying means, and are substantially equal in amplitude and opposite in phase. And a synthesizing unit that cancels the quantization noise component.
前記量子化雑音生成手段の出力側に、低域通過フィルタが接続されている、請求項24に記載の送信機。The transmitter according to claim 24, wherein a low-pass filter is connected to an output side of the quantization noise generating means.
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