JP6509190B2 - Transposition modulation system, method and apparatus - Google Patents

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems

Description

本出願は、係属中の、2013年3月15日に出願された特許文献1の一部継続出願である。本出願は又、米国特許仮出願の2013年3月15日に出願された特許文献2、2013年3月15日に出願された特許文献3、2013年3月15日に出願された特許文献4、2013年3月15日に出願された特許文献5、及び2013年3月15日に出願された特許文献6の優先権を主張するものでもあり、これらの内容は参照によって本明細書に組み込まれている。   This application is a continuation-in-part of copending US patent application Ser. The present application is also directed to U.S. Provisional Patent Application No. 2003/01998, filed on March 15, 2013, Patent No. 3, filed on March 15, 2013, Patent No. 3 filed on March 15, 2013 4, the patent document 5 filed on March 15, 2013 and the patent document 6 filed on March 15, 2013 claim the priority of these, the contents of which are incorporated herein by reference. It has been incorporated.

本開示は主に信号処理に関し、より具体的には、規定された通信チャネルの情報帯域幅を増やすこと、並びに入力制御信号に従って入力信号の時間遅延シフトを行うことのために、転置変調された信号の送信及び受信及び復調を行うためのシステム、方法、及び装置に関する。   The present disclosure relates primarily to signal processing, and more specifically, to transpose and modulate input signals to increase the information bandwidth of defined communication channels and to perform time delay shifting of input signals according to input control signals. System, method, and apparatus for transmitting, receiving and demodulating a signal

既存の伝送方式は、搬送対象が音声であれ映像であれデータであれ、周波数スペクトルの利用を管理する国内及び世界規模の規制機関によって課せられた帯域制限を有する。搬送波変調方式は、最初の振幅変調から、振幅変調、周波数変調、又は位相変調の様々な組み合わせに2つ以上の搬送波を組み合わせる現行方式まで発展してきた。割り当てられたチャネルの帯域幅全体でのエネルギを最大化して、割り当てられた通信チャネルの利用可能な情報帯域幅を最大化するために、数々の高度な搬送波変調方式が開発された。   Existing transmission schemes, whether voice, video or data, have band limitations imposed by national and global regulatory agencies that control the use of the frequency spectrum. Carrier modulation schemes have evolved from initial amplitude modulation to current schemes that combine two or more carriers with various combinations of amplitude modulation, frequency modulation, or phase modulation. A number of advanced carrier modulation schemes have been developed to maximize energy across the allocated channel bandwidth and maximize available information bandwidth of the allocated communication channel.

ある新しい基本搬送波変調が開発され、最初に特許取得されており(たとえば、全内容が本明細書に組み込まれているVokacらの特許文献7を参照)、これは、同じ搬送波信号に同時に存在する振幅変調、周波数変調、及び/又は位相変調と干渉しない新しいタイプの搬送波変調を適用するものである。   One new basic carrier modulation has been developed and first patented (see, for example, Vokac et al., U.S. Pat. No. 5,648,798, the entire contents of which are incorporated herein by reference), which are simultaneously present in the same carrier signal It applies a new type of carrier modulation that does not interfere with amplitude modulation, frequency modulation, and / or phase modulation.

転置(TM)変調の概念は、搬送波信号の振幅、周波数、又は位相に影響を及ぼさずに搬送波信号に情報を追加する方法という初期の概念に基づいている(たとえば、全内容が本明細書に組み込まれているVokacらの特許文献7を参照)。後で示されるように変曲を生成することにより、搬送波信号で情報を搬送することが可能である。この方式は、振幅変調、周波数変調、又は位相変調の既存の復調器では検出されない。   The concept of transposition (TM) modulation is based on the initial concept of how to add information to a carrier signal without affecting the amplitude, frequency or phase of the carrier signal (e.g., the entire contents of which are incorporated herein by reference). See Vokac et al., US Pat. By generating the inflection as will be shown later, it is possible to carry information in the carrier signal. This scheme is not detected with existing demodulators of amplitude modulation, frequency modulation or phase modulation.

以前に特許取得された生成方式を用いると、以下の時間領域波形が生成される(わかりやすいように変曲が誇張されている)。実際に適用される際には、変曲は目に見えない。   Using the previously patented generation scheme, the following time domain waveforms are generated (the inflection is exaggerated for clarity): When applied in practice, inflection is invisible.

このタイプの波形を生成する初期の方式では、調節回路によって除去されるべき小さな振幅変化が存在するという点が不完全であった。例えば、図1は、特許文献7で教示される先行技術に従って生成されるTM変調された信号100を示す。図に見られるように、負ピーク101と負ピーク102との間に振幅変化誤差が存在する。   Early approaches to generating this type of waveform were imperfect in that there was a small amplitude change to be removed by the adjustment circuit. For example, FIG. 1 shows a TM modulated signal 100 generated in accordance with the prior art taught in US Pat. As can be seen in the figure, an amplitude change error exists between the negative peak 101 and the negative peak 102.

このように、業界には、前述の不完全さや不十分さに対処することの必要性が、未だ対処されぬまま存在する。   Thus, there is still an unmet need in the industry to address the aforementioned deficiencies and deficiencies.

米国特許出願公開第2014/0269969号明細書(米国特許出願第13/841,889号明細書)U.S. Patent Application Publication No. 2014/0269969 (U.S. Patent Application No. 13 / 841,889) 米国仮特許出願第61/798,437号明細書US Provisional Patent Application No. 61 / 798,437 米国仮特許出願第61/794,786号明細書US Provisional Patent Application No. 61 / 794,786 米国仮特許出願第61/798,120号明細書US Provisional Patent Application No. 61 / 798,120 米国仮特許出願第61/794,942号明細書US Provisional Patent Application No. 61 / 794,942 米国仮特許出願第61/794,642号明細書US Provisional Patent Application No. 61 / 794,642 米国特許第4,613,974号明細書U.S. Pat. No. 4,613,974

本開示の実施形態は、規定された通信チャネルの情報帯域幅を増やすこと、並びに入力制御信号に従って入力信号の時間遅延シフトを行うことのために、転置変調された信号の送信及び受信及び復調を行うためのシステム、方法、及び装置を提供する。一実施形態では、規定された通信チャネルの情報帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、第1の搬送波信号周波数を有する第1の変調された信号を受信するステップと、第2の搬送波信号周波数を有する第2の変調された信号を受信するステップであって、第2の変調された信号は、第1の搬送波信号を変調する情報とは無関係の情報で変調され、第2の搬送波信号周波数は、第1の搬送波信号周波数と高調波的又は副高調波的に関連する、第2の変調された信号を受信するステップと、第1の信号と第2の信号とを組み合わせるステップと、を含む。   Embodiments of the present disclosure transmit and receive and demodulate transposed modulated signals to increase the information bandwidth of defined communication channels and to perform time delay shifting of input signals according to input control signals. Systems, methods, and apparatus for performing. In one embodiment, a method is provided for increasing the information bandwidth of a defined communication channel, the method comprising the steps of: receiving a first modulated signal having a first carrier signal frequency; Receiving a second modulated signal having a signal frequency, wherein the second modulated signal is modulated with information independent of the information modulating the first carrier signal, the second carrier signal The signal frequency comprises the steps of: receiving a second modulated signal harmonically or subharmonically related to the first carrier signal frequency; combining the first signal and the second signal; ,including.

別の実施形態では、入力制御信号に従って入力信号を時間遅延シフトする時間シフト変調器が提供される。時間シフト変調器は、電圧制御時間遅延によって修正されるオールパスフィルタを含む。   In another embodiment, a time shift modulator is provided which time shifts the input signal according to the input control signal. The time shift modulator includes an all pass filter that is corrected by voltage controlled time delay.

別の実施形態では、固定通信チャネル内の通信帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、第2の転置変調された信号を組み合わせ信号に加算するステップであって、組み合わせ信号は第1の転置変調された信号と第1の基本搬送波信号とを含み、第2の転置変調された信号は、周波数が第1の基本搬送波信号と同じであって位相角が第1の基本搬送波信号に対して90度である第2の基本搬送波信号を使用して、組み合わせ信号に加算される、加算するステップを含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the communication bandwidth in a fixed communication channel, the method comprising adding a second transposed modulated signal to a combined signal, the combined signal being a first The second transposed modulated signal, which includes the transposed modulated signal and the first fundamental carrier signal, has the same frequency as the first fundamental carrier signal and a phase angle relative to the first fundamental carrier signal. The adding step is added to the combined signal using a second base carrier signal that is 90 degrees.

別の実施形態では、超音波通信の情報帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、単一超音波トランスデューサの直接振幅変調により、超音波通信信号に転置変調を加えるステップを含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the information bandwidth of ultrasound communication, the method comprising the step of applying transpose modulation to the ultrasound communication signal by direct amplitude modulation of a single ultrasound transducer.

別の実施形態では、超音波通信の情報帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、第1の超音波トランスデューサを、転置変調の基本搬送波信号成分で直接振幅変調することにより、超音波通信信号に転置変調を加えるステップと、第2の超音波トランスデューサを、転置変調の第3高調波搬送波信号成分で直接振幅変調するステップと、を含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the information bandwidth of ultrasonic communication, the method including ultrasonic communication by directly amplitude modulating the first ultrasonic transducer with the fundamental carrier signal component of transposition modulation. Applying transpose modulation to the signal, and directly amplitude modulating the second ultrasound transducer with the third harmonic carrier signal component of the transpose modulation.

別の実施形態では、超音波通信の情報帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、広帯域変調技術を用いて単一超音波トランスデューサを直接振幅変調することにより、転置変調基本搬送波信号及び第3高調波搬送波信号成分を超音波通信信号に加算するステップを含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the information bandwidth of ultrasonic communication, the method comprising: transposing modulated base carrier signal and And adding the three harmonic carrier signal component to the ultrasound communication signal.

別の実施形態では、超音波通信の情報帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、第1の超音波トランスデューサを、転置変調の基本搬送波信号成分で直接角度変調し、第2の超音波トランスデューサを、転置変調の第3高調波搬送波信号成分で直接角度変調することにより、超音波通信信号に転置変調を加えるステップを含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the information bandwidth of ultrasound communication, the method comprising: angle modulating the first ultrasound transducer directly with the fundamental carrier signal component of transpose modulation; Applying transpose modulation to the ultrasound communication signal by directly angle modulating the transducer with the third harmonic carrier signal component of the transpose modulation.

別の実施形態では、超音波通信の情報帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、広帯域変調技術を用いて単一超音波トランスデューサを直接角度変調することにより、転置変調基本搬送波信号及び第3高調波搬送波信号成分を超音波通信信号に加算するステップを含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the information bandwidth of ultrasonic communication, the method comprising: transposing modulated base carrier signal and And adding the three harmonic carrier signal component to the ultrasound communication signal.

更に別の実施形態では、光情報通信帯域幅を増やすシステムが提供される。このシステムは、光ビーム及び光変調器を含む。このシステムは、光ビームを転置変調信号で直接変調するように構成される。   In yet another embodiment, a system for increasing optical information communication bandwidth is provided. The system includes a light beam and a light modulator. The system is configured to modulate the light beam directly with the transposed modulation signal.

別の実施形態では、光情報通信帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、第1の周波数の光ビームを転置変調基本搬送波周波数成分で直接変調するステップを含む。   In another embodiment, a method is provided for increasing the optical information communication bandwidth, the method comprising directly modulating a light beam of a first frequency with a transposed modulation base carrier frequency component.

更に別の実施形態では、光情報通信帯域幅を増やす方法が提供され、この方法は、第2の周波数の光ビームを転置変調第3高調波成分信号で直接変調するステップを含む。   In yet another embodiment, a method is provided for increasing the optical information communication bandwidth, the method comprising directly modulating a light beam of a second frequency with a transpose modulated third harmonic component signal.

当業者であれば、以下の図面及び詳細説明を精査することにより、本開示の他のシステム、方法、特徴、及び利点が明らかになるであろう。そのような更なるシステム、方法、特徴、及び利点は全て、本明細書に包含され、本開示の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されるものとする。   Other systems, methods, features, and advantages of the present disclosure will become apparent to one with skill in the art upon review of the following drawings and detailed description. It is intended that all such additional systems, methods, features and advantages be included within this description, be within the scope of the present disclosure, and be protected by the accompanying claims.

以下の図面を参照することにより、本開示の多くの態様がよりよく理解されるであろう。図面内の各要素は、縮尺が必ずしも正確ではなく、むしろ、本開示の原理を明確に図示することに重点が置かれている。更に、図面では、類似の参照符号は、複数の図面を通して対応する要素を指している。   Many aspects of the disclosure will be better understood with reference to the following drawings. Elements in the drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon clearly illustrating the principles of the present disclosure. Further, in the drawings, like reference numerals refer to corresponding elements throughout the several views.

先行技術に従って生成されるTM変調信号を示す図である。FIG. 2 shows a TM modulation signal generated according to the prior art. 本開示の第1の例示的実施形態による、搬送波信号を変調する方法を示すフローチャートである。3 is a flow chart illustrating a method of modulating a carrier signal according to a first exemplary embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態による、四半周期として生成された信号を示す図である。FIG. 7 illustrates a signal generated as a quarter period according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態による、図3に示された信号の、四半周期を合算した後を示す図である。FIG. 4 illustrates the signals shown in FIG. 3 after summing quarter cycles according to one embodiment of the present disclosure. 図4に示された信号を生成するための、本開示によって提供される実施形態において使用可能な入力変調信号を示す図である。FIG. 5 illustrates an input modulation signal that can be used in the embodiments provided by the present disclosure to generate the signal shown in FIG. 4; 図4に示された信号の周波数スペクトルを示すプロットである。Fig. 5 is a plot showing the frequency spectrum of the signal shown in Fig. 4; 本開示によって提供される一実施形態による、図6に示された信号の第3高調波成分を第2の高調波に対してヘテロダイン処理した結果として得られる周波数スペクトルを示すプロットである。FIG. 7 is a plot showing the resulting frequency spectrum as a result of heterodyned the third harmonic component of the signal shown in FIG. 6 with the second harmonic, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態に適用可能なフィルタを示す図である。FIG. 6 illustrates a filter applicable to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、信号を生成する、ソフトウェアベースの直接スペクトルシステムを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a software-based direct spectrum system that generates signals according to an embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、信号を復調する副周期較正システムを示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a sub-period calibration system that demodulates a signal, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、信号を復調する第3高調波位相検出システムを示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a third harmonic phase detection system for demodulating a signal, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、信号を復調する高速フーリエ変換ベースのシステムを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a fast Fourier transform based system for demodulating a signal according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、既存信号に加算されたTM信号からなる信号を生成及び送信するTM送信機を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a TM transmitter that generates and transmits a signal that consists of a TM signal added to an existing signal, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、TM送信機の搬送波信号生成部分の例示的実装を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example implementation of a carrier signal generation portion of a TM transmitter, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、TM送信機のTM変調信号処理部分の一例示的実装を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example implementation of a TM modulated signal processing portion of a TM transmitter, according to an embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、既存信号に加算されたTM信号を有する信号を受信し、TM信号を抽出及び復調するTM受信機を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a TM receiver that receives a signal having a TM signal added to an existing signal, and extracts and demodulates the TM signal, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、TM受信機の搬送波信号及び高調波の復元部分の一例示的実装を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example implementation of the carrier signal and harmonic recovery portion of a TM receiver, according to an embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、TM受信機のTMの分離及び復調部分の一例示的実装を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example implementation of the TM separation and demodulation portion of a TM receiver, according to one embodiment provided by the present disclosure. 本開示によって提供される一実施形態による、分離機能の時間遅延ベースのフィルタ回路の周波数応答挙動を示すグラフである。FIG. 7 is a graph illustrating the frequency response behavior of a time delay based filter circuit of separation function according to one embodiment provided by the present disclosure.

本開示の多くの実施形態が、プログラマブルなコンピュータ又はマイクロプロセッサで実行されるアルゴリズムを含む、コンピュータで実行可能な命令の形態をとってよい。しかしながら、本開示は、他のコンピュータシステム構成によって同様に実施されてもよい。本開示の幾つかの態様は、後述の方法又はアルゴリズムのうちの1つ以上を実施することに限定してプログラム、構成、又は構築がなされた専用のコンピュータ又はデータプロセッサにおいて実施されてよい。   Many embodiments of the present disclosure may take the form of computer executable instructions, including programmable computer or microprocessor implemented algorithms. However, the present disclosure may be practiced with other computer system configurations as well. Some aspects of the present disclosure may be implemented in a dedicated computer or data processor programmed, configured, or constructed with the limitation of performing one or more of the methods or algorithms described below.

本開示の後述の諸態様は、磁気式又は光学式の読み取りが可能なリムーバブルコンピュータディスク、固定磁気ディスク、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ、光ディスクドライブ、光磁気ディスクドライブ、磁気テープ、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)、コンパクトフラッシュ(登録商標)又は不揮発性メモリを含むコンピュータ可読媒体上で記憶されたり配布されたりしてよく、並びに、クラウドを含むネットワークを介して電子的に配布されてよい。本開示の諸態様に固有のデータ構造及びデータ伝送も、本開示の範囲に包含される。   The following aspects of the present disclosure include a removable computer disk that can read magnetic or optical data, a fixed magnetic disk, a floppy (registered trademark) disk drive, an optical disk drive, a magneto-optical disk drive, a magnetic tape, a hard disk drive (HDD May be stored or distributed on a computer readable medium including solid state drive (SSD), Compact Flash or non-volatile memory, and distributed electronically via a network including a cloud You may Data structures and data transmissions unique to aspects of the present disclosure are also within the scope of the present disclosure.

図2は、本開示の第1の例示的実施形態による、搬送波信号を変調する方法を示すフローチャート200である。注意すべきこととして、フローチャート内のどのプロセス説明やブロックも、プロセスの特定の論理機能を実施するための1つ以上の命令を含むモジュール、セグメント、コード部分、又はステップを表すものとして理解されるべきであり、諸機能が、必要とされる機能性に応じて、逆の順序でほぼ同時に実施されることも含めて、図示又は説明された順序とは異なる順序で実施されてよい代替の実施態様も本発明の範囲に包含され、これらは本発明の当業者であれば理解されるであろう。本方法は、(例えば、上述の図1に示されたような)先行技術における振幅変化の問題を解決するものであり、ハードウェア又はソフトウェア、或いは、これらの任意の組み合わせで実施されてよい。図2に示された方法は、「四半周期集め」(QC)方式と呼ばれることがあり、演算の連続的実施を必要とせずに結果を取得する手早い方法としてルックアップテーブル(LUT)210を含んでよい(LUT210によらない場合、結果は演算機能を利用して生成されることが可能である)。QC方式は時間領域に基づく。   FIG. 2 is a flow chart 200 illustrating a method of modulating a carrier signal according to a first exemplary embodiment of the present disclosure. It should be noted that any process description or block in the flowchart may be understood as representing a module, segment, code portion or step including one or more instructions for performing a specific logical function of the process. Alternative implementations may be performed in an order different from that shown or described, including that the functions are performed substantially simultaneously in the reverse order, depending on the functionality required Embodiments are also included within the scope of the present invention, which would be understood by one skilled in the art of the present invention. The method solves the problem of amplitude variation in the prior art (eg, as shown in FIG. 1 above) and may be implemented in hardware or software, or any combination thereof. The method illustrated in FIG. 2, sometimes referred to as a “quarter cycle collection” (QC) method, provides a look-up table (LUT) 210 as a quick way to obtain results without the need for continuous performance of operations. (Not based on the LUT 210, the result can be generated using arithmetic functions). The QC scheme is based on the time domain.

図3を参照すると、図2に示された方法からの変調された出力信号300は、各全信号周期において4つの別々の四半周期セグメントを含む。図3は、3つの全周期(例えば、周期a、b、及びc)を示しており、これらは図2に示された四半周期方式によって出力されてよい。各周期は4つの四半周期セグメント(例えば、301、302、303、及び304)からなる。四半周期セグメント間にはギャップが示されているが、これは例示を目的としたものに過ぎない。更に、変曲の振幅位置(a1、a2、b1、b2、c1、c2)は、例示を目的として誇張されている。これらの変曲は、図示されているように、隣接する四半周期セグメント同士の間に形成される。   Referring to FIG. 3, the modulated output signal 300 from the method shown in FIG. 2 includes four separate quarter period segments in each full signal period. FIG. 3 shows three full periods (eg, periods a, b and c), which may be output according to the quarter period scheme shown in FIG. Each cycle consists of four quarter cycle segments (eg, 301, 302, 303, and 304). Although a gap is shown between the quarter period segments, this is for illustrative purposes only. Furthermore, the inflection amplitude positions (a1, a2, b1, b2, c1, c2) are exaggerated for the purpose of illustration. These inflections are formed between adjacent quarter period segments as shown.

図3に示されるように、各周期の「第1」の四半周期(301a、301b、及び301c)は、印加される変調値に応じて振幅が異なってよい。同じことが、図示されている各周期における他の各四半周期にも当てはまる。即ち、各周期の第2の四半周期(302a、302b、302c)、第3の四半周期(303a、303b、303c)、及び第4の四半周期(304a、304b、304c)は、印加される変調値に応じて振幅が異なってよい。ある周期における「第1」の四半周期(例えば、301a、301b、301c)の振幅が低い場合、その同じ周期における「第2」の四半周期(例えば、302a、302b、302c)は振幅が相補的に高くなっており、これは、全周期における負ピーク値(Pk)とその周期における正ピーク値(Pk)との間に一定振幅が常に存在するようにするためである。同じことが、各周期における「第3」及び「第4」の四半周期にも当てはまる。これにより、各周期における正ピーク値(Pk)は常に同じになる。負ピーク値(Pk)も同じになることで、印加される変調値に起因する振幅変化が排除される。 As shown in FIG. 3, the "first" quarter cycles (301a, 301b, and 301c) of each cycle may differ in amplitude depending on the modulation value applied. The same applies to the other quarters in each illustrated period. That is, the second quarter cycle (302a, 302b, 302c), the third quarter cycle (303a, 303b, 303c), and the fourth quarter cycle (304a, 304b, 304c) of each cycle are applied modulations. Depending on the value, the amplitude may be different. If the amplitude of the "first" quarter cycle (eg, 301a, 301b, 301c) in a cycle is low, then the "second" quarter cycle (eg, 302a, 302b, 302c) in that same cycle has complementary amplitudes. The reason is that a constant amplitude always exists between the negative peak value (Pk ) in the entire cycle and the positive peak value (Pk + ) in the cycle. The same applies to the "third" and "fourth" quarter cycles in each cycle. Thereby, the positive peak value (Pk + ) in each period is always the same. By making the negative peak value (Pk ) the same, the amplitude change due to the applied modulation value is eliminated.

図3に更に示されるように、それぞれの周期における「第1」の四半周期(301a、301b、301c)と「第3」の四半周期(303a、303b、303c)は、振幅が同じである。同様に、それぞれの周期における「第2」の四半周期(302a、302b、302c)と「第4」の四半周期(304a、304b、304c)も、振幅が同じである。このようにするのは、印加される変調値にかかわらず、各周期の曲線の下の面積を同じにするためである。これにより、各周期の平均値がゼロになって、搬送波信号において、印加された変調値に起因する「DC」値シフトが全く発生しなくなることが確実になる。   As further shown in FIG. 3, the “first” quarter period (301a, 301b, 301c) and the “third” quarter period (303a, 303b, 303c) in each period have the same amplitude. Similarly, the “second” quarter cycle (302a, 302b, 302c) and the “fourth” quarter cycle (304a, 304b, 304c) in each cycle have the same amplitude. This is done to make the area under the curve of each period the same regardless of the applied modulation value. This ensures that the average value of each period is zero and that no "DC" value shift occurs in the carrier signal due to the applied modulation value.

しかしながら、用途によっては、DCシフトが許容される場合があり、従って、曲線の下の面積が同じでなくてよい場合、即ち、周期間での対称性がなくてよい場合があることに注意されたい。そのような場合は、情報又は「シンボル」が周期当たり2シンボルのレートで搬送されてよい。即ち、周期ごとに、異なる2つの変曲点が存在してよい(例えば、一方が負ピークと正ピークとの間の立ち上がりの半周期の途中に位置し、他方が正ピークと負ピークとの間の立ち下がりの半周期の途中に位置する)。   However, it is noted that in some applications DC shifts may be tolerated, so that the area under the curves may not have to be the same, ie there may be no symmetry between periods. I want to. In such cases, information or "symbols" may be conveyed at a rate of 2 symbols per period. That is, two different inflection points may exist for each cycle (for example, one is located in the middle of the rising half cycle between the negative peak and the positive peak, and the other is the positive peak and the negative peak). Located in the middle of the falling half cycle).

各四半周期は一定のクロック又は時間ステップによって生成されてよく、従って、印加された変調値の結果として1つの周期から次の周期にかけて周波数が変化することはない。各変曲(a1、a2、b1、b2、c1、c2)は、ちょうど1つの半周期から次の半周期にかけての180度分離に相当する角度で発生する。これにより、印加された変調値に起因する位相変化がないことが確実になる。   Each quarter period may be generated by a constant clock or time step, so that the frequency does not change from one period to the next as a result of the applied modulation value. Each inflection (a1, a2, b1, b2, c1, c2) occurs at an angle corresponding to 180 degree separation from just one half cycle to the next half cycle. This ensures that there is no phase change due to the applied modulation value.

これらの四半周期(例えば、図3に示されたもの)を合算すると、図4に示されるように、平滑で連続的な波形300が得られる。   Summation of these quarter cycles (eg, as shown in FIG. 3) results in a smooth continuous waveform 300, as shown in FIG.

図5は、TM変調信号500を示しており、これは、図4に示された変調された信号300の生成に使用される。図4及び図5に示されたように、1搬送波周期につき1つのTM変調値500が存在する。しかしながら、上述のように、曲線の下の面積が周期ごとに異なってよい場合、即ち、各周期において2つのシンボルを搬送できるように、周期間での対称性がなくてよい場合には、1搬送波周期につき2つのTM変調値が存在してよい。そのような場合には、1搬送波周期につき2つのTM変調値が存在することによって、1搬送波周期において異なる2つのシンボル(即ち情報)を表現することが可能である。この手法は光ファイバでの伝送に好適となる可能性があり、これは、例えば、伝送帯域幅を占有する他の信号は存在しないものの、DCシフトは典型的には他の媒体での伝送に不適であるためである。   FIG. 5 shows a TM modulation signal 500, which is used to generate the modulated signal 300 shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, there is one TM modulation value 500 per carrier cycle. However, as noted above, if the area under the curve may differ from period to period, ie there may be no symmetry between periods so that two symbols can be carried in each period, 1 There may be two TM modulation values per carrier period. In such a case, it is possible to represent two different symbols (ie, information) in one carrier cycle by the presence of two TM modulation values per carrier cycle. This approach may be suitable for transmission over optical fiber, for example, although there is no other signal occupying the transmission bandwidth, DC shift is typically for transmission over other media. It is because it is unsuitable.

TM変調期間tTMMと呼ばれている変数が、TM変調値が保持される時間であり、これは搬送波周期の整数倍である。これは、そのような場合には、最大TM変調周波数fTMMが搬送波周波数fの半分であることを意味することになる。即ち、変調帯域幅はfの1/2に制限されており、これは、ナイキストレート、即ち、エイリアスが発生しない信号サンプリングのサンプリングレートの下限が、帯域制限された信号の帯域幅の2倍であることで知られているとおりである。しかしながら、1搬送波周期につき2つのTM変調値が存在する場合には、最大TM変調周波数fTMMは搬送波周波数fに等しい。DC応答を含む、fTMMの最小値は存在しない。 The variable called the TM modulation period tTMM is the time during which the TM modulation value is held, which is an integer multiple of the carrier period. This would mean that in such a case the maximum TM modulation frequency f TMM is half of the carrier frequency f C. That is, the modulation bandwidth is limited to 1⁄2 of f C , which means that the lower limit of the sampling rate of the Nyquist rate, ie, the signal sampling without aliasing, is twice the bandwidth of the band-limited signal. As it is known to be. However, if there are two TM modulation values per carrier period, then the maximum TM modulation frequency f TMM is equal to the carrier frequency f C. There is no minimum value of f TMM , including the DC response.

図2を再度参照すると、LUT210は、TM変調の各値に固有の四半周期を記憶する。各搬送波周期には4つの四半周期がある(例えば、図3に示されたとおりである)。各TM変調期間に対して1デジタルビット(N=1)が割り当てられる場合、2つの固有なTM変調レベル、即ち、1セットが2つの四半周期からなる2つの固有なセットだけがLUT210に記憶されることが必要となり、第1のレベルが論理「0」を表し、第2のレベルが論理「1」を表す。各tTMMに対して2デジタルビット(N=2)が割り当てられる場合は、4つのポテンシャルTM変調レベルが存在することになる。同様に、各tTMMに対して3ビット(N=3)が割り当てられる場合は、8つのTM変調レベルが存在することになる(以降も同様)。 Referring back to FIG. 2, the LUT 210 stores quarter cycles specific to each value of TM modulation. There are four quarter cycles in each carrier cycle (eg, as shown in FIG. 3). If one digital bit (N = 1) is allocated for each TM modulation period, only two unique TM modulation levels, ie, two unique sets of one set consisting of two quarter cycles, are stored in LUT 210. The first level represents logic "0" and the second level represents logic "1". If two digital bits (N = 2) are assigned to each tTMM , there will be four potential TM modulation levels. Similarly, if 3 bits (N = 3) are assigned to each tTMM , then 8 TM modulation levels will be present (and so on).

LUT210は、2個の異なる四半周期波形を収容し、各全波形が4つの四半周期波形で構成されることから、合計では4×2個の波形を収容する。1四半周期当たりの時間ステップ又はクロック期間(例えば、LUT210の読み取りを行うためのプロセッサクロック又はCPUクロック)の数は、本方法を実施する電子装置が許容しうる許容波形ゆらぎに依存することになる。これは、搬送波周波数が300MHz域にある場合には、ナノ秒以下の時間ステップを必要とする可能性がある。より低い搬送波周波数は、両TM方式(例えば、本明細書に記載のLUTブランチ及び「演算ブランチ」)により好適となる可能性があり、搬送波周波数までヘテロダインされることが可能である。 The LUT 210 accommodates 2 N different quarter-cycle waveforms, and since all the waveforms are composed of four quarter-cycle waveforms, a total of 4 × 2 N waveforms are accommodated. The number of time steps or clock periods per quarter cycle (e.g., processor clock or CPU clock to read the LUT 210) will depend on the allowable waveform fluctuation that the electronic device implementing the method can tolerate . This may require sub-nanosecond time steps if the carrier frequency is in the 300 MHz range. Lower carrier frequencies may be preferred by both TM schemes (e.g., LUT branches and "operational branches" described herein) and may be heterodyned to carrier frequencies.

ブロック202では、TM変調信号がLUT210に入力される。TM変調信号は、任意の数のデジタルビットを含む信号か、或いはこれによって表現される信号(例えば、Nビット幅の信号)であってよい。LUT210は、各四半周期に対応する値又は表現を収容する。これは、LUT210に収容されない場合には演算ブランチ220によって生成されてよい。例えば、行210a(例えば、1から2)で表現されうる各TM変調値に対して、四半周期が、TM変調値と関連付けられ、列210bにおいて(例えば、初期時刻から1/4周期まで)時間が経過する期間にわたる座標データ(例えば、x,y)として表現されて格納されてよい。ブロック204では、搬送波周波数fを有する搬送波信号が入力される。搬送波信号は、RF信号であってよく、クロック信号として動作してよい。ブロック206では、変調の実施にLUT210を使用するか演算ブランチ220を使用するかを決定する。変調出力信号を生成するためには、LUT210又は演算ブランチ220のいずれかが利用されてよい。LUT210が利用される場合は、受信されたTM変調値に関連付けられた四半周期が、LUT210からアナログゲート208に出力される。 At block 202, a TM modulation signal is input to the LUT 210. The TM modulation signal may be a signal including any number of digital bits or a signal represented by this (eg, a signal of N bits width). The LUT 210 contains values or representations corresponding to each quarter period. This may be generated by the operation branch 220 if it is not accommodated in the LUT 210. For example, for each TM modulation value that may be represented in row 210a (eg, 1 to 2 N ), a quarter cycle is associated with the TM modulation value and in column 210b (eg, from initial time to 1⁄4 cycle) It may be expressed and stored as coordinate data (e.g., x, y) over time. At block 204, a carrier signal having a carrier frequency f C is input. The carrier signal may be an RF signal and may operate as a clock signal. At block 206, it is determined whether to use the LUT 210 or the arithmetic branch 220 to perform the modulation. Either LUT 210 or operation branch 220 may be utilized to generate the modulated output signal. If LUT 210 is utilized, the quarter period associated with the received TM modulation value is output from LUT 210 to analog gate 208.

演算ブランチ220が利用される場合、例えば、ブロック206において演算ブランチ210が選択された場合には、TM変調信号は演算ブロック220に入力される。演算ブロック220は、同じTM変調値が受信された場合にLUTブロック210によって出力されるであろう波形とほぼ同じ四半周期波形を出力する。ただし、演算ブロック220は、各TM変調値に関連付けられた四半周期値を格納しているのではなく、受信された各TM変調値に対応する四半周期を生成する。演算ブロック220は、変調された四半周期を生成する。これは、最初に180°の長さのコサインセグメントを、搬送波周波数の2倍の周波数(2f)で、0°〜90°、90°〜180°、180°〜270°、及び270°〜360°の各等価搬送波周波数四半分において生成することにより行われる。従って、これらの生成されたコサインセグメントが、搬送波周波数での四半周期セグメントを構成する。振幅の設定は、0°〜90°四半分及び180°〜270°四半分(即ち、「第1」及び「第3」の四半周期)に対応する受信されたTM変調値、並びに90°〜180°四半分及び270°〜360°四半分に対応する相補変調値によって行われる。当業者であれば容易に理解されるように、既知の数学的関係を用いて任意の正弦波信号が生成されてよく、この生成は回路及び/又はソフトウェアにおいて実施されてよい。従って、受信されたTM変調値によって設定された振幅を有する、演算ブランチ220のコサインセグメントは、そのように生成されてよい。 When the operation branch 220 is used, for example, when the operation branch 210 is selected in block 206, the TM modulation signal is input to the operation block 220. Arithmetic block 220 outputs a quarter periodic waveform that is approximately the same as the waveform that would be output by LUT block 210 if the same TM modulation value was received. However, operation block 220 does not store quarter period values associated with each TM modulation value, but generates a quarter period corresponding to each received TM modulation value. Operation block 220 produces a modulated quarter period. This is initially a cosine segment of length 180 °, at a frequency twice the carrier frequency (2 f C ), 0 ° to 90 °, 90 ° to 180 °, 180 ° to 270 °, and 270 ° to 270 ° This is done by generating at each equivalent carrier frequency quadrant of 360 °. Thus, these generated cosine segments constitute quarter period segments at the carrier frequency. The amplitude settings are: received TM modulation values corresponding to 0 ° to 90 ° quarters and 180 ° to 270 ° quarters (ie "first" and "third" quarter cycles), and 90 ° to With complementary modulation values corresponding to 180 ° and 270 ° to 360 °. As those skilled in the art will readily appreciate, any sine wave signal may be generated using known mathematical relationships, which may be implemented in circuitry and / or software. Thus, the cosine segment of operation branch 220 may be so generated, having an amplitude set by the received TM modulation value.

演算ブランチ220は、搬送波周波数のより多倍のクロックを有するプロセッサを使用して四半周期セグメントを生成する数値演算を実施する。これは、ソフトウェアコードを実行するため、又はハードウェアベースの波形生成器を駆動するためであり、波形生成器は任意の既知の波形生成器であってよい。演算ブランチ220は、LUTブランチ210より高いクロック周波数が必要になる可能性が高い。LUT210又は演算ブランチ220からの出力は、アナログゲート208に向けられており、アナログゲート208は、四半周期を集めて1つの連続信号にし、これを次のヘテロダインブロック212に渡す。   Arithmetic branch 220 performs mathematical operations to generate quarter-period segments using a processor with a clock that is more than the carrier frequency. This is to execute software code or to drive a hardware based waveform generator, which may be any known waveform generator. Operation branch 220 is likely to require a higher clock frequency than LUT branch 210. The output from the LUT 210 or operation branch 220 is directed to an analog gate 208, which collects quarter cycles into one continuous signal and passes it to the next heterodyne block 212.

伝送及びヘテロダインの目的に関し、本開示の諸態様を周波数領域から考察する。図6は、図4に示されたTM変調信号300の周波数スペクトルのプロットであり、ここでは、fが搬送波信号周波数であり、2f、3fなどは搬送波周波数の第2高調波、第3高調波などである。信号300は、原点において図6に示されたスペクトルを有し、場合によっては可視の変曲がある。 Aspects of the present disclosure are considered from the frequency domain for transmission and heterodyne purposes. FIG. 6 is a plot of the frequency spectrum of the TM modulated signal 300 shown in FIG. 4, where f C is the carrier signal frequency, 2 f c , 3 f c etc. are the second harmonic of the carrier frequency, the second Three harmonics etc. Signal 300 has the spectrum shown in FIG. 6 at the origin, possibly with visible inflection.

基本搬送波周波数成分610に加えて、信号300の第3高調波成分620が存在し、これは位相変調を含む。TM変調成分は第3高調波にのみ存在する。即ち、TM変調成分は第3高調波成分620である。第2高調波信号は存在しない。ブロック214において第2高調波信号を局部発振器として生成し、ミキサ回路を使用して第3高調波成分をヘテロダインすることにより、2つの出力周波数(3f−2f)及び(3f+2f)が生成される。これを図7に示す。TM変調成分、即ち、第3高調波成分620は、基本搬送波周波数(信号710)までシフトダウンされる。ヘテロダイン処理の加算成分、即ち、第5高調波成分730は、ブロック214において(例えば、図8に示されるフィルタ810により)除去されることが可能であり、指定された通信チャネルの送信用出力に合致するようにフィルタリングされることが可能である。 In addition to the fundamental carrier frequency component 610, there is a third harmonic component 620 of the signal 300, which includes phase modulation. The TM modulation component is present only at the third harmonic. That is, the TM modulation component is the third harmonic component 620. There is no second harmonic signal. Two output frequencies (3f c -2f c ) and (3f c + 2f c ) by generating the second harmonic signal as a local oscillator in block 214 and heterodyne the third harmonic component using a mixer circuit Is generated. This is shown in FIG. The TM modulation component, ie, the third harmonic component 620, is downshifted to the fundamental carrier frequency (signal 710). The additive component of the heterodyne process, ie, the fifth harmonic component 730, may be removed at block 214 (eg, by the filter 810 shown in FIG. 8) and may be output for transmission on the designated communication channel. It can be filtered to match.

既知の変調技術と異なり、本開示によって与えられるように、第3高調波は位相シフトされるが、この位相シフトは、第3高調波ではなく基本搬送波に対する位相シフトである。通常のFMやPMの伝送の場合、位相シフトされるのは搬送波自体である。TMでは、基本波は変化せず、第3高調波の位相は基本波にのみ関連付けられる。   Unlike the known modulation techniques, as given by the present disclosure, the third harmonic is phase shifted, but this phase shift is a phase shift with respect to the fundamental carrier rather than the third harmonic. In the case of normal FM or PM transmission, it is the carrier itself that is phase shifted. In TM, the fundamental does not change, and the phase of the third harmonic is associated only with the fundamental.

この違いは、幾つかの理由で重要である。基本搬送波の各半周期(即ち、各TM変調シンボル)に対して、変調されない第3高調波の1.5周期分が存在する。第3高調波が変化するのは、データが変化するとき(即ち、TM変調信号500が変化するとき)だけである。従って、電力及びスペクトルに対する影響はほとんどなく、本願発明が従来の変調との間に透明性を有する別の理由は、ほとんどの実際の用途において、ラジオのAM放送及びFM放送と同様に、通信チャネルだけでも、TMシンボル1個につき100以上の搬送波周期が存在する可能性があり、その間において第3高調波が変化しない(即ち、変調の変化がない)ことである。第3高調波は、基本波に対して位相(時間)がシフトされるだけである。   This difference is important for several reasons. For each half period of the base carrier (i.e., each TM modulation symbol), there are 1.5 periods of the third harmonic that is not modulated. The third harmonic changes only when the data changes (i.e., when the TM modulation signal 500 changes). Thus, there is little impact on power and spectrum, and another reason why the present invention is transparent to conventional modulation is, in most practical applications, the communication channel as well as AM and FM broadcasts of radio. Even so, there may be more than 100 carrier periods per TM symbol, between which there is no change in the third harmonic (ie no change in modulation). The third harmonic is only shifted in phase (time) with respect to the fundamental wave.

QC方式を実装するには、アナログ帯域幅を搬送波周波数の3倍以上広くする必要があり、これは、第3高調波(例えば、3f)が利用されるためである。更にQC方式は、クロック周波数が搬送波信号周波数の16倍であることが必要であり、これは単に、四半周期あたり4つの時間ステップがあるためである。QCは、より低い搬送波信号において生成されてから所望の搬送波周波数まで上方にヘテロダインされてよい。この、より低い搬送波周波数は、TM変調値の上限周波数を規定するものである。 In order to implement the QC scheme, the analog bandwidth needs to be at least three times the carrier frequency, since the third harmonic (eg, 3f C ) is used. Furthermore, the QC scheme requires that the clock frequency be 16 times the carrier signal frequency, simply because there are 4 time steps per quarter period. The QC may be generated at the lower carrier signal and then heterodyned upward to the desired carrier frequency. This lower carrier frequency defines the upper frequency limit of the TM modulation value.

図9a及び図9bは、本開示の更なる実施形態における、直接スペクトル(DS)の生成システム及び方式を示すブロック図である。DS生成方式は、TM変調の実装をより単純化したものと言える。DS方式では、側波帯スペクトルを直接生成し、そのエネルギを通信チャネルの帯域幅内に存在する他の全てのものに加える。DS方式は周波数領域に基づく。   9a and 9b are block diagrams illustrating a direct spectrum (DS) generation system and scheme in a further embodiment of the present disclosure. The DS generation method can be said to simplify the implementation of TM modulation. In the DS scheme, the sideband spectrum is generated directly and its energy is added to all the other present in the bandwidth of the communication channel. The DS scheme is based on the frequency domain.

図6を参照すると、既存の送信機は何らかの複雑な変調形式を有する。利用されている複雑な変調の代表的なタイプとして、QAM、QPSK、OFDM等がある。既存の変調における側波帯エネルギは、図6の成分610で表される。TM変調を加えると第3高調波が生成され、TM側波帯エネルギは成分620で表される。なお、第2高調波成分も存在しうるが、これは変調を含まない。   Referring to FIG. 6, existing transmitters have some complex modulation format. QAM, QPSK, OFDM, etc. are representative types of complex modulations utilized. The sideband energy in the existing modulation is represented by component 610 in FIG. The application of TM modulation produces the third harmonic and the TM sideband energy is represented by component 620. Note that the second harmonic component may also be present, but this does not include modulation.

第2高調波信号は、TM側波帯エネルギ620を基本搬送波周波数610へ下方シフトするために使用できる点で有用である。これは、2つの正弦波入力信号を掛け合わせて減算周波数出力及び加算周波数出力を生成するミキサ機能を使用するヘテロダイン処理によって行われる。図7を参照すると、ハッチングは、第3高調波720から基本波710及び第5高調波730に変換されたエネルギを表す。   The second harmonic signal is useful in that it can be used to shift the TM sideband energy 620 down to the fundamental carrier frequency 610. This is done by heterodyne processing using a mixer function that multiplies the two sinusoidal input signals to produce a subtractive frequency output and a summed frequency output. Referring to FIG. 7, hatching represents energy converted from the third harmonic 720 into the fundamental wave 710 and the fifth harmonic 730.

第2高調波の使用は任意選択である。当該技術分野では知られているフェーズロックループによって、安定した第2高調波を得ることができる。又、非線形性が存在する可能性があり、存在する場合は、側波帯エネルギのうちのいくらかが実際にダウンコンバートされる可能性があるが、これは、ダウンコンバージョンの方式としては安定性も信頼性もない可能性がある。   The use of the second harmonic is optional. A stable second harmonic can be obtained by means of a phase lock loop known in the art. Also, non-linearities may exist, and if so, some of the sideband energy may actually be downconverted, which is also stable as a downconversion scheme. It may not be reliable.

通信規制が求めるところによれば、あらゆる送信機が、指定された通信チャネルの外に放射されるエネルギがないことを保証するために出力フィルタを使用しなければならない。図8に示されるように、指定された通信チャネルでの送信のために、高調波を排除する出力フィルタ810が利用されてよい。このフィルタは、通過帯域812を含んでよい。   Communication regulations require that every transmitter use an output filter to ensure that there is no energy radiated out of the designated communication channel. As shown in FIG. 8, an output filter 810 that filters out harmonics may be utilized for transmission on a designated communication channel. The filter may include a passband 812.

図9a及び図9bは、上述の概念を利用した、直接スペクトル生成のための2つのシステム及び方式を示す。図9aは、直接スペクトル生成のための、ソフトウェアベースのシステム及び方式を示しており、図9bは、直接スペクトル生成のための、ハードウェアベースのシステム及び方式を示している。図9aでは、クロック信号910及びデジタル変調信号920がマイクロプロセッサ901に入力される。図9bでは、搬送波信号915及びアナログ変調信号925が非線形アナログ回路902に入力される。第3高調波側波帯(例えば、TM変調成分620)は、入力信号に基づいて、マイクロプロセッサ901及び/又は回路902によって直接生成される。マイクロプロセッサ901及び/又は回路902は更に、第3高調波側波帯620を入力クロック910(図9a)又は搬送波915(図9b)で直接ヘテロダインして、側波帯エネルギ(例えば、710)を基本周波数において直接生成することが可能である。DS方式は、演算式全体のソフトウェア生成、又は演算式を実行する非線形アナログ回路を頼りにする。即ち、マイクロプロセッサ901(図9a)及び/又は回路902(図9b)は、入力信号に基づき、既知の数学的関係を利用して、第3高調波側波帯620を直接計算して生成する。そして、第3高調波側波帯620は、マイクロプロセッサ901及び/又は非線形アナログ回路902によってヘテロダインされて、第3高調波側波帯620を基本周波数へシフトする。   Figures 9a and 9b show two systems and schemes for direct spectrum generation, utilizing the concepts described above. FIG. 9a shows a software based system and scheme for direct spectrum generation and FIG. 9b shows a hardware based system and scheme for direct spectrum generation. In FIG. 9 a, clock signal 910 and digital modulation signal 920 are input to microprocessor 901. In FIG. 9 b, carrier signal 915 and analog modulation signal 925 are input to non-linear analog circuit 902. Third harmonic sidebands (e.g., TM modulation component 620) are generated directly by microprocessor 901 and / or circuit 902 based on the input signal. The microprocessor 901 and / or the circuit 902 further directly heterodynes the third harmonic sideband 620 with the input clock 910 (FIG. 9a) or the carrier 915 (FIG. 9b) to obtain sideband energy (e.g. 710). It is possible to generate directly at the fundamental frequency. The DS scheme relies on software generation of the entire equation or non-linear analog circuitry to implement the equation. That is, the microprocessor 901 (FIG. 9a) and / or the circuit 902 (FIG. 9b) directly calculates and generates the third harmonic sideband 620 based on the input signal, using known mathematical relationships. . The third harmonic sideband 620 is then heterodyned by the microprocessor 901 and / or the non-linear analog circuit 902 to shift the third harmonic sideband 620 to the fundamental frequency.

以下では、転置変調の受信及び復調を行うシステム及び方法を開示する。図10は、TM変調信号を復調するシステム及び方法を示すブロック図であり、この方法は「副周期較正」(SCC)と呼ばれることがある。TM変調のSCC復調方式は、例えば、QC方式のセクションで示されたような波形(例えば、図4の信号300)の再構築により、時間領域で動作する。   In the following, systems and methods for receiving and demodulating transpose modulation are disclosed. FIG. 10 is a block diagram illustrating a system and method for demodulating a TM modulated signal, which may be referred to as "sub-period calibration" (SCC). The TM modulation SCC demodulation scheme operates in the time domain, for example, by reconstruction of the waveform (eg, signal 300 of FIG. 4) as shown in the QC scheme section.

SCC方式では、広帯域環境において受信信号1001に第3高調波を加算する。フェーズロックループ1010が、厳密な、未変調の第3高調波信号を生成し、この信号が、要素1020において受信信号1001に加算されるか乗算される。その後、各正ピーク及び負ピークの電圧レベルは、正ピーク検出器1030及び/又は負ピーク検出器1040によって検出され、(基準ランプ生成器1050による)一致する負ピーク値及び正ピーク値を有する基準ランプの生成に使用される。従って、受信信号1001の1/2周期ごとに、新しい基準ランプが生成されると、システム(即ち、各ピークの発生)が較正される。ランプは、搬送波信号1001の半周期ごとに再生成される。ピークのタイミングは、基準ランプのタイミングを設定するためにピークタイミング要素1060によって使用される。検出器1030及び1040によって変曲が検出され、変曲のタイミングは、基準ランプ生成器1050から出力される基準ランプのサンプリング、及びサンプリングされたランプ値のホールドに使用される。その電圧は、TM変調のアナログ値であり、サンプルホールド要素1070から出力され、直接使用されてよく、デジタルに変換されてもよい。基準ランプは、搬送波の負の半周期から正の半周期にかけての正の勾配を有する。搬送波の次の半周期では(即ち、正の半周期から負の半周期にかけては)、基準ランプは負の勾配を有する。   In the SCC scheme, the third harmonic is added to the received signal 1001 in a broadband environment. The phase lock loop 1010 generates a strict, unmodulated third harmonic signal that is added or multiplied to the received signal 1001 at element 1020. Thereafter, voltage levels of each positive peak and negative peak are detected by the positive peak detector 1030 and / or the negative peak detector 1040 and a reference having a matching negative peak value and a positive peak value (by the reference ramp generator 1050) Used to generate lamps. Thus, every half cycle of the received signal 1001, the system (ie, the occurrence of each peak) is calibrated when a new reference ramp is generated. The ramps are regenerated every half cycle of the carrier signal 1001. The timing of the peaks is used by the peak timing element 1060 to set the timing of the reference ramp. The inflection is detected by the detectors 1030 and 1040, and the timing of the inflection is used to sample the reference ramp output from the reference ramp generator 1050 and to hold the sampled ramp value. The voltage is an analog value of TM modulation, is output from the sample and hold element 1070, may be used directly, and may be converted to digital. The reference ramp has a positive slope from the negative half cycle to the positive half cycle of the carrier wave. At the next half cycle of the carrier (ie, from positive half cycle to negative half cycle), the reference ramp has a negative slope.

SCC復調システム及び方式の一利点は、ロバストな復調手法を提供することである。これは、SCC復調が、負ピーク及び正ピークの発生、並びに、これらのピークの間の変曲の存在だけに関係するためである。従って、SCC復調は、他の復調技術よりも、ノイズによって引き起こされる誤差の影響を格段に受けにくい。   One advantage of SCC demodulation systems and schemes is to provide a robust demodulation scheme. This is because SCC demodulation relates only to the occurrence of negative and positive peaks and the presence of inflection between these peaks. Thus, SCC demodulation is much less susceptible to noise induced errors than other demodulation techniques.

図11は、本開示の更なる実施形態による復調システム及び方法を示すブロック図であり、この方法は「第3高調波位相検出」(3PD)と呼ばれることがある。TM変調の第3高調波位相検出(3PD)復調方式は、第3高調波成分を再生成し、その成分に存在する位相変調を復調することにより動作する。   FIG. 11 is a block diagram illustrating a demodulation system and method according to a further embodiment of the present disclosure, which may be referred to as “third harmonic phase detection” (3PD). The TM modulation third harmonic phase detection (3PD) demodulation scheme works by regenerating the third harmonic component and demodulating the phase modulation present in that component.

図11に示されるように、受信されたTM変調信号1101は、フェーズロックループ1110によって使用されて、安定した、未変調の基本搬送波信号が生成され、この信号は、減算要素1120によって受信信号1101から減算される。減算要素1120からの出力は、基本波ノッチフィルタ1130によってフィルタリングされて、基本搬送波周波数におけるあらゆるスプリアス放射が除去されることが可能である。従って、残りの信号は、第3高調波位相検出器1140を駆動する側波帯エネルギ(例えば、TM変調成分)である。第3高調波位相検出器1140は、任意の既知又は従来型の位相検出器であってよい。結果の出力1150は、TM変調アナログ値である。   As shown in FIG. 11, the received TM modulated signal 1101 is used by phase lock loop 1110 to generate a stable, unmodulated base carrier signal, which is received by subtractor element 1120 as received signal 1101. Is subtracted from The output from the subtracting element 1120 can be filtered by the fundamental notch filter 1130 to remove any spurious emissions at the fundamental carrier frequency. Thus, the remaining signal is sideband energy (eg, a TM modulation component) that drives the third harmonic phase detector 1140. The third harmonic phase detector 1140 may be any known or conventional phase detector. The resulting output 1150 is a TM modulated analog value.

図12は、本開示の別の実施形態による、更なる復調システム及び方法を示すブロック図である。図12に示された復調システム及び方法は、TM変調の高速フーリエ変換(TMFFT)復調方式であり、側波帯スペクトルの分析により動作する。   FIG. 12 is a block diagram illustrating further demodulation systems and methods according to another embodiment of the present disclosure. The demodulation system and method shown in FIG. 12 is a fast Fourier transform (TMFFT) demodulation scheme of TM modulation and operates by analysis of sideband spectra.

TMFFT方式は、最もシンプルなハードウェア実装を提供すると言えるが、信号処理に関しては最も複雑であるとも言える。TM変調された受信信号1201は、アナログデジタル変換器によって量子化されてから、FFT関数1210によって分析される。受信機が信号を、デジタルビットへの変換に適するレベルまで増幅した後、この信号は要素1210に出力される。要素1210は、コンピュータCPUのようなプロセッサ、或いは、フーリエ変換の計算に特化して設計されたフィールドプログラマブルゲートアレイ又は何らかのカスタム集積回路のような、より専用化されたプロセッサであってよい。FFT要素1210の出力は、複数の離散周波数における受信TM信号1201の信号強度を表す幾つかのデータ値である。TMスペクトルは、TM動作モード、即ち、シンボル当たりのビット数(即ち、TM変調周期当たりの割り当てられたビットの数)及びシンボルレートに関連するため、TMスペクトルは既知である。   The TMFFT scheme can be said to provide the simplest hardware implementation, but it can also be said to be the most complex in terms of signal processing. The TM-modulated received signal 1201 is quantized by an analog-to-digital converter and then analyzed by an FFT function 1210. After the receiver amplifies the signal to a level suitable for conversion to digital bits, this signal is output to element 1210. Element 1210 may be a processor such as a computer CPU or a more specialized processor such as a field programmable gate array specifically designed for Fourier transform calculations or some custom integrated circuit. The output of FFT element 1210 is a number of data values that represent the signal strength of received TM signal 1201 at multiple discrete frequencies. The TM spectrum is known as it relates to the TM operating mode, ie the number of bits per symbol (ie the number of allocated bits per TM modulation period) and the symbol rate.

シンボルレートは、搬送波周波数をシンボル当たりの搬送波周期の数で割ったものに等しい。数学的に述べると、わかりやすい一例では、搬送波周波数の1MHzをシンボル当たりの搬送波周期数の10で割ると、毎秒100,000シンボルとなる。   The symbol rate is equal to the carrier frequency divided by the number of carrier periods per symbol. Mathematically speaking, in one easy-to-understand example, dividing 1 MHz of the carrier frequency by 10 of the number of carrier cycles per symbol results in 100,000 symbols per second.

シンボルの周波数は、毎秒100,000シンボルを2で割って毎秒50,000シンボル周期である。   The frequency of the symbols is 50,000 symbol periods per second, dividing 100,000 symbols per second by two.

従って、この例での注目周波数は50kHzであり、即ち、シンボル周期周波数は搬送波周波数の50kHz上方及び50kHz下方である。シンボル当たり6ビットや64変調レベルなど、変調レベルが多数存在する場合は、FFT復調処理をより正確なものにするために、ベッセル関連の側波帯を追加で含めるべく、100kHzや150kHzも視野に入ってくるであろう。又、シンボル当たりの搬送波周期の数がわずかである場合は、側波帯周波数の数を増やすと復調エラーレートが低減される。受信機によっては、搬送波周波数は、増幅のために中間周波数(IF)までヘテロダインされたり、ベースバンドにヘテロダインされてゼロになったりする。   Thus, the frequency of interest in this example is 50 kHz, ie, the symbol period frequency is 50 kHz above and 50 kHz below the carrier frequency. When there are many modulation levels such as 6 bits or 64 modulation levels per symbol, 100kHz or 150kHz is also included in the field of view to additionally include Bessel-related sidebands to make the FFT demodulation process more accurate. It will come in. Also, if the number of carrier periods per symbol is small, increasing the number of sideband frequencies will reduce the demodulation error rate. Depending on the receiver, the carrier frequency may be heterodyned to an intermediate frequency (IF) for amplification or heterodyned to baseband to zero.

50kHzのFFT出力値は、TM変調に追従する値を有することになる。TM変調がシンボル当たり4ビットを有する場合は、FFT出力の数値が一括りにされて16レベルにされ、4バイナリビットに変換されて、TM変調値が生成される。   The 50 kHz FFT output value will have a value that follows TM modulation. If the TM modulation has 4 bits per symbol, then the numerical value of the FFT output is batched into 16 levels and converted to 4 binary bits to generate a TM modulation value.

図13は、既存の信号(例えば、変調されたRF信号)に加算されたTM信号からなる信号を生成及び送信するTM送信機1300を示すブロック図である。TM送信機1300は、搬送波信号生成部分1310及びTM変調信号処理部分1320を含む。搬送波信号生成部分1310の一例示的実装を、図14のブロック図に示し、TM変調信号処理部分1320の一例示的実装を、図15のブロック図に示す。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a TM transmitter 1300 that generates and transmits a signal consisting of a TM signal added to an existing signal (eg, a modulated RF signal). TM transmitter 1300 includes a carrier signal generation portion 1310 and a TM modulation signal processing portion 1320. One exemplary implementation of the carrier signal generation portion 1310 is shown in the block diagram of FIG. 14 and one exemplary implementation of the TM modulation signal processing portion 1320 is shown in the block diagram of FIG.

搬送波信号生成部分1310は、(変調されていてもされていなくてもよい)既存の信号1301の低レベルサンプルを(例えば、方向性結合器1312により)取得し、既存の従来型変調(例えば、AM、FM、又は他の任意の従来型変調形式)があればこれを除去して、単一基本周波数搬送波信号(FC、即ち基本搬送波)を取得するように動作する。既存の従来型変調は、バンドパスフィルタ段1314によって既存の信号1301のサンプルから除去されてよく、バンドパスフィルタ段1314は、周波数搬送波信号から従来型変調を除去するために選択された狭いバンドパス領域を有してよい。第2高調波生成器1316が第2高調波信号(H2、即ち第2高調波)を、例えば、FC信号に自身を乗ずることにより、生成する。同様に、第3高調波生成器1318が第3高調波信号(H3)を、例えば、FC信号にH2を乗ずることにより、生成する。当然のことながら、第1及び第2高調波生成器1316、1318は、高調波を生成する(例えば、フェーズロックループを含む)任意の既知の方式又は回路であってよく、或いは、その方式又は回路を含んでよい。   The carrier signal generation portion 1310 obtains low level samples of the existing signal 1301 (which may or may not be modulated) (eg, by the directional coupler 1312), and the existing conventional modulation (eg, It is operative to obtain a single fundamental frequency carrier signal (FC, or fundamental carrier), removing AM, FM, or any other conventional modulation type). The existing conventional modulation may be removed from the samples of the existing signal 1301 by the band pass filter stage 1314, which may be a narrow band pass selected to remove the conventional modulation from the frequency carrier signal. It may have an area. A second harmonic generator 1316 generates a second harmonic signal (H2, or second harmonic), for example, by multiplying itself with the FC signal. Similarly, a third harmonic generator 1318 generates a third harmonic signal (H3), for example, by multiplying the FC signal by H2. It will be appreciated that the first and second harmonic generators 1316, 1318 may be any known scheme or circuit that generates harmonics (e.g. including a phase lock loop) or that scheme or A circuit may be included.

図14に示されるように、バンドパスフィルタ段1314は、帯域幅が非常に狭い第1のSAWフィルタ1313と、利得段1315と、増幅を安定化させる比較器1317と、帯域幅が狭い第2のSAWフィルタ1310と、を含んでよい。TM出力基本搬送波を既存の基本波信号(即ち、FT)と位相マッチングさせてロックするために、位相調節段1311が搬送波信号生成部分1310に含まれてよい。第2及び第3高調波生成器は、信号乗算器1316、1318として実装されてよい。   As shown in FIG. 14, the band pass filter stage 1314 includes a first SAW filter 1313 having a very narrow bandwidth, a gain stage 1315, a comparator 1317 for stabilizing amplification, and a second narrow bandwidth. And the SAW filter 1310 of FIG. A phase adjustment stage 1311 may be included in the carrier signal generation portion 1310 to phase lock and lock the TM output fundamental carrier with the existing fundamental signal (ie, FT). The second and third harmonic generators may be implemented as signal multipliers 1316, 1318.

図14及び図15に示されるように、TM基本搬送波及び既存信号基本搬送波は、(例えば、位相調節段1311によって)位相ロックされるように記されている。これは、コンバイナ1338においてTM出力の基本搬送波信号と既存信号の基本搬送波との位相マッチングを行うために、大きなフェーズロックループの内側にTM変調回路を配置するフィードバックループによって達成されてよい。   As shown in FIGS. 14 and 15, the TM base carrier and the existing signal base carrier are noted as being phase locked (eg, by phase adjustment stage 1311). This may be accomplished by a feedback loop that places the TM modulation circuit inside a large phase locked loop to perform phase matching of the TM output base carrier signal with the base carrier of the existing signal in combiner 1338.

図14に示された回路は、厳密な既存信号周波数に全面的に依存する周波数で信号を生成する点で重要である。オフ周波数信号はTMに操作上、影響しない。   The circuit shown in FIG. 14 is important in that it generates a signal at a frequency that is totally dependent on the exact existing signal frequency. The off frequency signal does not affect the TM operation.

TM変調信号は、TM変調信号処理部分1320を通って処理される。TM変調は、第3高調波に対して行われ、周波数が基本波(FC)に変換されて、既存信号1301と組み合わされる。   The TM modulation signal is processed through TM modulation signal processing portion 1320. TM modulation is performed on the third harmonic, and the frequency is converted to a fundamental (FC) to be combined with the existing signal 1301.

TM送信機1300のTM変調信号処理部分1320に対するTM変調信号入力1302は、性質はアナログであり、(例えば、ローパス変調ナイキスト制限フィルタ1322によって)帯域制限されており、これによって、通信チャネル帯域幅と整合性のある側波帯エネルギが生成される。その後、TM変調信号は、反転最適化器1324及びTM変調器(又は時間シフト変調器)1326によって処理される。図15に示されるように、利得段1321が含まれてよく、反転最適化器1324は最適化機能に加えてサンプルホールド機能を含んでよい。ローパスフィルタ1322、利得段1321、及び反転最適化器1324は、TM変調の帯域幅を通信チャネルの帯域幅に制限するように動作する。最適化は、反転最適化器1324への入力信号の有無に応じてオンオフされてよい。   The TM modulation signal input 1302 to the TM modulation signal processing portion 1320 of the TM transmitter 1300 is analog in nature and is bandlimited (eg, by a low pass modulation Nyquist limiting filter 1322), thereby providing communication channel bandwidth and Consistent sideband energy is generated. The TM modulation signal is then processed by inverse optimizer 1324 and TM modulator (or time shift modulator) 1326. As shown in FIG. 15, a gain stage 1321 may be included, and the invert optimizer 1324 may include a sample and hold function in addition to the optimization function. The low pass filter 1322, gain stage 1321, and inverse optimizer 1324 operate to limit the bandwidth of the TM modulation to the bandwidth of the communication channel. Optimization may be turned on or off depending on the presence or absence of an input signal to the inverse optimizer 1324.

第3高調波信号(H3)は、第3高調波を時間シフトすることにより、TM変調器(又は時間シフト変調器)1326を駆動する。これにより、ベッセル関数側波帯のセットが生成される。上側波帯及び下側波帯のうちの一方のセットだけがTM復調に必要である。これらの側波帯は、第3高調波に対して帯域幅が制限されており、この制限は、TM変調処理の前にTM変調信号をフィルタリングして通信チャネルの帯域幅と一致させることにより行われる。   The third harmonic signal (H3) drives the TM modulator (or time shift modulator) 1326 by time shifting the third harmonic. This produces a set of Bessel function sidebands. Only one set of upper and lower sidebands is required for TM demodulation. These sidebands are bandwidth limited with respect to the third harmonic, and this limitation is achieved by filtering the TM modulation signal prior to TM modulation processing to match the bandwidth of the communication channel. It will be.

本願発明者は、位相シフト変調と異なり、本明細書に開示の時間シフト変調では側波帯のペアが1組だけ生成されることをシミュレーションにおいて確認している。このことは、実験室においてオシロスコープやスペクトラムアナライザなどの計測器で確認される。位相変調では、予想されるとおりにベッセル級数の側波帯が生成される。一方、時間シフト変調では、上側波帯及び下側波帯が1組だけ生成される。   The inventors have confirmed in simulation that only one pair of sidebands is generated in the time shift modulation disclosed herein, unlike phase shift modulation. This is confirmed in the laboratory with a measuring instrument such as an oscilloscope or a spectrum analyzer. Phase modulation produces Bessel series sidebands as expected. On the other hand, in time shift modulation, only one set of upper sideband and lower sideband is generated.

TM変調器(又は時間シフト変調器)1326は、電圧制御時間遅延によって修正されるオールパスフィルタにより時間シフト変調を実施することが可能である。制御電圧は、(最適化の有無にかかわらず)条件付きTM変調信号によって与えられる。時間シフトは、第3高調波(H3)信号に対して行われる。TM変調器1326は、本明細書では主に時間シフト変調に関して記載されているが、当業者であれば理解されるように、TM変調器1326は位相シフト変調器であっても同様によい。   The TM modulator (or time shift modulator) 1326 can perform time shift modulation with an all pass filter corrected by voltage controlled time delay. The control voltage is provided by the conditional TM modulation signal (with or without optimization). A time shift is performed on the third harmonic (H3) signal. Although TM modulator 1326 is described herein primarily with respect to time shift modulation, as one skilled in the art will appreciate, TM modulator 1326 may be a phase shift modulator as well.

以下では、TM変調器(又は時間シフト変調器)1326において利用可能な時間遅延シフトの回路、原理、及び機能性について更に詳細に説明する。正弦波などの単一周波数の入力信号の場合、時間遅延は位相シフトと類似している。   In the following, the circuits, principles and functionality of the time delay shifts available in TM modulator (or time shift modulator) 1326 will be described in more detail. For single frequency input signals, such as sine waves, the time delay is similar to phase shift.

オールパスフィルタは演算増幅器を含んでよく、演算増幅器は、帰還抵抗器が演算増幅器の出力と演算増幅器の負(反転)入力との間に接続されており、同じ値の第2の抵抗器が演算増幅器の負(反転)入力と信号入力との間に接続されており、正(非反転)入力は、コンデンサと抵抗器の直列ネットワークの中間接続点に接続されており、このネットワークは一端が信号入力に接続され、他端が接地されている。   The all-pass filter may include an operational amplifier, and the operational amplifier has a feedback resistor connected between the output of the operational amplifier and the negative (inverting) input of the operational amplifier, and a second resistor of the same value operates The amplifier is connected between the negative (inverted) input and the signal input, and the positive (non-inverted) input is connected to the midpoint of the series network of capacitors and resistors, which is one end of the signal It is connected to the input and the other end is grounded.

直列のコンデンサ又は抵抗器の値は、4象限乗算器を使用することにより、制御信号によって修正可能であり、4象限乗算器の出力は直列R−Cネットワークの接地接続を置き換え、4象限乗算器の1つの入力が、直列ネットワークの中間接続点と、制御信号入力としての第2の入力(即ち、TM変調信号)と、に接続される。   The value of the capacitor or resistor in series is modifiable by the control signal by using a four quadrant multiplier, the output of the four quadrant multiplier replaces the ground connection of the series RC network, the four quadrant multiplier One input of is connected to the intermediate connection of the series network and to the second input as control signal input (ie, the TM modulation signal).

入力制御信号に従う、入力信号の時間遅延シフトにより、位相のシフトが時間のシフトとして生成されてよい。   The phase shift may be generated as a time shift by time delay shifting of the input signal according to the input control signal.

TMオン/オフセレクタ1328が含まれてよく、これは、未変調の第3高調波(H3)信号(例えば、第3高調波生成器1318の出力)又はTM変調された第3高調波信号(例えば、時間シフト変調器1326の出力)のいずれかを選択する。この機能は、TMが使用されているかどうかにかかわらず、送信アンテナ1340に供給される全電力を保持する。   A TM on / off selector 1328 may be included, which may be an unmodulated third harmonic (H3) signal (eg, the output of the third harmonic generator 1318) or a TM modulated third harmonic signal (eg, For example, one of the outputs of the time shift modulator 1326 is selected. This function holds the full power supplied to transmit antenna 1340, regardless of whether a TM is used.

TM変調されたH3信号は、ダウンコンバータ1330(又は図15に示される「ヘテロダイン周波数変換」ブロック1330)において、TM変調されたH3信号と第2高調波(H2)信号とを掛け合わせることによりダウンコンバートされる。これにより、TM変調されたH3信号の側波帯エネルギがFC周波数にシフトされ、その後、FCにおいて、バンドパスフィルタ1332によって変調バンドパスフィルタリングされる。   The TM modulated H3 signal is downed by multiplying the TM modulated H3 signal by the second harmonic (H2) signal in the downconverter 1330 (or “heterodyne frequency conversion” block 1330 shown in FIG. 15). It is converted. As a result, the sideband energy of the TM-modulated H3 signal is shifted to the FC frequency and then subjected to modulation band-pass filtering by the band-pass filter 1332 at FC.

結果としてのFCベースのTM信号は、その後、従来型の増幅を実施して使用可能な電力レベルを確立する増幅器1334を通り抜ける。増幅器1334は、例えば、RF電力増幅器であってよい。FCベースのTM信号は、最終帯域制限バンドパスフィルタ1338及びコンバイナ1338を通って進み、TM出力信号は既存信号1301に加算される。結果としての組み合わせ信号は、送信のために送信アンテナ1340に接続される。位相は、TM出力信号と既存信号1301との間でロックされている。   The resulting FC-based TM signal is then passed through an amplifier 1334 which implements conventional amplification to establish usable power levels. The amplifier 1334 may be, for example, an RF power amplifier. The FC based TM signal travels through the final bandlimited band pass filter 1338 and the combiner 1338, and the TM output signal is added to the existing signal 1301. The resulting combined signal is connected to transmit antenna 1340 for transmission. The phase is locked between the TM output signal and the existing signal 1301.

図16は、(例えば、TM信号が既存信号に加算された)組み合わせ信号1641を受信し、TM信号を抽出して復調するTM受信機1600を示すブロック図である。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a TM receiver 1600 that receives the combined signal 1641 (eg, the TM signal is added to the existing signal), and extracts and demodulates the TM signal.

TM受信機1600は、可能な限りアンテナ1640の近くで、又は、第1の生成されたIF(中間周波数)(例えば、既存の受信機の出力であり、中間周波数出力は通信設備によっては一般的である)の可能な限り近くで、受信された組み合わせ信号を取得する。   TM receiver 1600 is as close as possible to antenna 1640 or is the output of a first generated IF (intermediate frequency) (e.g. an existing receiver, the intermediate frequency output being more common depending on the communication facility) To get the received combined signal as close as possible.

TM受信機1600は、搬送波信号及び高調波の復元部分1610と、TMの分離及び復調部分1620と、を含む。搬送波信号及び高調波の復元部分1610の一例示的実装を図17のブロック図に示し、TMの分離及び復調部分1620の一例示的実装を図18のブロック図に示す。   TM receiver 1600 includes a carrier signal and harmonic recovery portion 1610 and a TM separation and demodulation portion 1620. An exemplary implementation of the carrier signal and harmonic recovery portion 1610 is shown in the block diagram of FIG. 17 and an exemplary implementation of the TM separation and demodulation portion 1620 is shown in the block diagram of FIG.

TM受信機1600の搬送波信号及び高調波の復元部分1610は、(a)既存の基本搬送波信号(FC)を未変調信号として復元すること、(b)復元された基本波信号の第2高調波信号を生成すること、並びに(c)復元された基本波信号の第3高調波信号を生成することを実施する回路を含む。これらは全て、受信信号から正確に導出されていることを除き、局部発振器信号として動作する。これを行う回路は、送信機1300で使用されているものと類似している。   The carrier signal and harmonic recovery portion 1610 of the TM receiver 1600 (a) recovers the existing fundamental carrier signal (FC) as an unmodulated signal, (b) the second harmonic of the recovered fundamental signal And (c) circuitry for performing the generation of the third harmonic signal of the recovered fundamental signal. These all act as local oscillator signals, except that they are derived exactly from the received signal. The circuit to do this is similar to that used in the transmitter 1300.

搬送波信号及び高調波の復元部分1610では、受信アンテナ1640からの、又は、(通信設備によっては一般的である)既存の受信機のIF(中間周波数)出力からの受信信号1641(例えば、既存信号にTM信号が加算された組み合わせRF信号)が、非常に狭いバンドパスフィルタ段1614によってフィルタリングされて、既存の変調が全て除去されて、純粋な基本搬送波信号(FC、即ち基本搬送波)が得られる。FCが第2高調波生成器1616において自乗されて、第2高調波信号(H2)が生成される。FC及び第2高調波信号(H2)が第3高調波生成器1618において掛け合わされて、第3高調波信号(H3)が生成される。   In the carrier signal and harmonic recovery portion 1610, the received signal 1641 (eg, existing signal) from the receiving antenna 1640 or from the IF (intermediate frequency) output of an existing receiver (which is common for some communication facilities) (A combined RF signal) in which the TM signal is added is filtered by a very narrow band pass filter stage 1614 to remove all existing modulation to obtain a pure base carrier signal (FC, or base carrier) . The FC is squared in the second harmonic generator 1616 to generate a second harmonic signal (H2). The FC and second harmonic signal (H2) are multiplied together in a third harmonic generator 1618 to produce a third harmonic signal (H3).

図17に示されるように、受信機1600のフロントエンドは、AGC(自動利得制御)制御された利得を有してよく、SAWフィルタ1613及び利得段1615を含んでよい。送信機1300の搬送波信号生成部分1310と同様に、受信機1600の搬送波信号及び高調波の復元部分1610は、比較器1617及び第2のSAWフィルタ1619を含んでよい。搬送波信号及び高調波の復元部分1610には、SAWフィルタの位相シフトに対する補償を行う位相調節段1611が含まれてよい。第2及び第3高調波発生器は、信号乗算器1616、1618として実装されてよい。   As shown in FIG. 17, the front end of receiver 1600 may have AGC (automatic gain control) controlled gain and may include SAW filter 1613 and gain stage 1615. Similar to the carrier signal generation portion 1310 of the transmitter 1300, the carrier signal and harmonic recovery portion 1610 of the receiver 1600 may include a comparator 1617 and a second SAW filter 1619. The carrier signal and harmonic recovery portion 1610 may include a phase adjustment stage 1611 that compensates for the phase shift of the SAW filter. The second and third harmonic generators may be implemented as signal multipliers 1616, 1618.

TMの分離及び復調部分1620では、(受信機フロントエンドによってAGC制御利得で処理された後の)受信信号1641は、バンドパスフィルタ1636によって、通信チャネルの帯域幅に等しい帯域幅でバンドパスフィルタリングされる。   In the TM separation and demodulation portion 1620, the received signal 1641 (after being processed by the receiver front end with AGC control gain) is bandpass filtered by the bandpass filter 1636 with a bandwidth equal to the bandwidth of the communication channel Ru.

その後、広帯域の受信信号に対して、分離及び抽出の処理が行われる。第1の機能は、(時間遅延増幅器1634によって実施される)受信信号とその信号を遅延させたものとの間の差分処理である。遅延は、第3高調波の周期の1/4に等しい。時間遅延増幅器1634は、受信TMエネルギを分離する時間遅延ベースのフィルタ回路(例えば、遅延段1633及び差分増幅段1635)を使用する。   Thereafter, separation and extraction processing is performed on the broadband received signal. The first function is differential processing between the received signal (implemented by the time delay amplifier 1634) and the delayed version of that signal. The delay is equal to 1⁄4 of the period of the third harmonic. The time delay amplifier 1634 uses a time delay based filter circuit (eg, delay stage 1633 and differential amplifier stage 1635) that separates the received TM energy.

分離された信号(例えば、基本周波数の差分信号)は、アップコンバータ1630において、(H2)信号を乗せられることによりアップコンバートされる。即ち、分離された信号は、受信された基本波信号(FC)の第3高調波の周波数までヘテロダインされる。この結果は、(バンドパスフィルタ1632によりフィルタリングされて基本波の積項が除去された後の)第3高調波周波数の信号にTM変調が施されたものである。この時点では、既存の搬送波変調及び伝送媒体の影響に起因する振幅の変動が起こる可能性がある。従って、この信号は、信号共通基準とともにアナログ比較器1650に与えられ、比較器1650は、振幅変動がない信号を生成する。バンドパスフィルタ1631でフィルタリングすることにより、TM変調が施された第3高調波搬送波周波数が選択され、他の高調波が除去される。   The separated signal (for example, the difference signal of the fundamental frequency) is upconverted by being loaded with the (H2) signal in the upconverter 1630. That is, the separated signal is heterodyned to the frequency of the third harmonic of the received fundamental signal (FC). The result is that the signal of the third harmonic frequency (after being filtered by the band pass filter 1632 to remove the product term of the fundamental wave) is subjected to TM modulation. At this point, amplitude variations can occur due to the effects of existing carrier modulation and transmission media. Thus, this signal is provided to the analog comparator 1650 along with the signal common reference, which generates a signal without amplitude variations. By filtering with the band pass filter 1631, the third harmonic carrier frequency subjected to TM modulation is selected, and other harmonics are removed.

バンドパスフィルタ1632からの出力信号は、上述のようにアナログ比較器1650に向けられるだけでなく、TM信号検出器1628への入力としても使用され、TM信号検出器1628は、相関関数(即ち、バンドパスフィルタ1632からの出力として受信された信号と、第3高調波生成器1618からの出力として受信された第3高調波信号(H3)との間の比較又は相間)に基づいてTMの存在を検知する。TM信号検出器1628は、TMが使用されているかどうか、即ち、受信信号1641内にTM信号が存在するかどうかを示す信号を出力する。   The output signal from the band pass filter 1632 is not only directed to the analog comparator 1650 as described above, but also used as an input to the TM signal detector 1628, the TM signal detector 1628 having a correlation function (ie, Comparison or phase between the signal received as output from the band pass filter 1632 and the third harmonic signal (H3) received as output from the third harmonic generator 1618) To detect The TM signal detector 1628 outputs a signal indicating whether a TM is used, ie, whether a TM signal is present in the received signal 1641.

抽出処理では、受信信号1641からのTM信号の分離及び抽出が完了する。抽出された信号(例えば、バンドパスフィルタ1631からの出力)は、TM情報の復調に必要な、復元された基準第3高調波信号(例えば、基準として使用される、受信された既存の搬送波信号から導出された(H3))との比較で時間シフトされたTM変調を含む。   In the extraction process, separation and extraction of the TM signal from the received signal 1641 are completed. The extracted signal (eg, the output from the band pass filter 1631) is a recovered reference third harmonic signal (eg, used as a reference, received existing carrier signal) necessary for demodulation of TM information Time-shifted TM modulation in comparison with (H3)) derived from.

TM復調器1626は、(第3高調波生成器1618からの基準入力として受信された)第3高調波信号(H3)と、(バンドパスフィルタ1631からの入力として受信され)TM変調が施された第3高調波信号との間の時間シフトを検知することにより、TM信号を復調する。TM復調器1626は、2つの信号を掛け合わせて相関関数とすることにより、入力信号間の時間シフトを検知することが可能である。或いは、TM復調器1626は、排他的論理和機能を使用して、(H3)基準と、分離及び抽出処理からのTM変調信号との間のタイミング差を検出する。   The TM demodulator 1626 is TM modulated (received as a reference input from the third harmonic generator 1618) and the third harmonic signal (H3) (received as an input from the band pass filter 1631) The TM signal is demodulated by detecting the time shift between it and the third harmonic signal. The TM demodulator 1626 can detect a time shift between input signals by multiplying the two signals into a correlation function. Alternatively, the TM demodulator 1626 detects the timing difference between the (H3) reference and the TM modulated signal from the separation and extraction process using an exclusive OR function.

TMの分離及び復調部分1620は、任意選択で、上述の反転最適化器1324を有する送信機から送信された信号を復元する反転最適化器1624を含んでよい。   The separation and demodulation portion 1620 of the TM may optionally include an inversion optimizer 1624 that recovers the signal transmitted from the transmitter with the inversion optimizer 1324 described above.

復調された信号は変調ローパスフィルタ1622を通り抜けて、搬送波及び他のノイズ源が全て除去されて、TM変調出力信号1602が得られる。   The demodulated signal passes through a modulation low pass filter 1622 where all carrier and other noise sources are removed to obtain a TM modulated output signal 1602.

図18は、組み合わせ信号から受信TM信号を取り出すための基本的な機能セットを示す。時間遅延微分器又はフィルタ(即ち、遅延段1633)は、最適設定された遅延時間(.25)/(3×ffC)を有してよい。この値からずれると、分離されたTM信号のレベルが減少するだけであるが、実際には、特定の値によって、分離されたTM信号のレベルが打ち消される。抽出機能は、分離された信号の振幅変動を除去するだけである。 FIG. 18 shows a basic set of functions for extracting the received TM signal from the combined signal. The time delay differentiator or filter (i.e., delay stage 1633) may have the optimally set delay time (.25) / (3 * f fc ). Deviations from this value only reduce the level of the separated TM signal, but in practice the specific value cancels the level of the separated TM signal. The extraction function only removes the amplitude fluctuations of the separated signal.

図18の、分離機能の時間遅延ベースのフィルタ回路は、図19に示される固有周波数応答挙動を有する。DC、第6高調波などの周波数において打ち消される周期信号が存在する。   The time delay based filter circuit of FIG. 18 has the natural frequency response behavior shown in FIG. There is a periodic signal that cancels out at frequencies such as DC, sixth harmonic.

既存の信号受信機は、TM信号の側波帯エネルギに対しては応答しない。既存の信号にTMを加算することは、受信される既存信号の信号対ノイズ比(SNR)を低減する効果がある。同様に、既存信号から受信TM信号へのノイズの寄与もある。   Existing signal receivers do not respond to the sideband energy of the TM signal. Adding TM to an existing signal has the effect of reducing the signal-to-noise ratio (SNR) of the received existing signal. Similarly, there is also a noise contribution from the existing signal to the received TM signal.

TM受信機1600は、受信される基本波信号に関連する第2及び第3高調波信号を頼りにする。ドップラー効果又は信号経路長の変動(動いている受信機又は送信機)に起因する周波数シフトは、TM信号の復調には影響しない。これは、プロセス全体が既存信号の周波数を基準にしているためである。   The TM receiver 1600 relies on the second and third harmonic signals associated with the received fundamental signal. Frequency shifts due to Doppler effects or variations in signal path length (moving receivers or transmitters) do not affect the demodulation of the TM signal. This is because the entire process is based on the frequency of the existing signal.

図13〜図19に関して上述されたように、TM変調は搬送波信号に対して与えられてよく、任意の既存の送信機信号から導出可能である。そして、変調されたTM信号は(変調されているかどうかにかかわらず)既存の送信機信号と組み合わされてよく、これによって、あらかじめ規定されている通信チャネルの情報帯域幅が増える。図13〜図19は特にTM信号に関して説明されてきたが、これは限定を意図されたものではなく、同じ機能や原理がいかなる変調信号にも適用可能である。情報は、周波数が異なる2つの信号の間の時間差又は位相角度差として搬送されてよい。   As described above with respect to FIGS. 13-19, TM modulation may be provided for the carrier signal and may be derived from any existing transmitter signal. The modulated TM signal may then be combined with the existing transmitter signal (whether modulated or not), thereby increasing the information bandwidth of the predefined communication channel. Although FIGS. 13-19 have been specifically described with respect to the TM signal, this is not intended to be limiting, and the same function or principle is applicable to any modulated signal. The information may be conveyed as a time difference or phase angle difference between two signals of different frequencies.

そこで、第1の搬送波信号周波数と高調波的に関連する周波数であって、第1の搬送波信号を変調する情報と無関係な情報で変調される周波数を有する第2の搬送波信号を加算することによって、任意の規定された通信チャネルの情報帯域幅を増やす方法が提供される。この第2の信号及び変調側波帯は、第1の搬送波信号の周波数までヘテロダインされてよく、変調側波帯は、通信チャネルの帯域幅以下であってよい。   There, by summing a second carrier signal having a frequency that is harmonically related to the first carrier signal frequency, the frequency being modulated with information unrelated to the information modulating the first carrier signal. A method is provided for increasing the information bandwidth of any defined communication channel. The second signal and the modulation sidebands may be heterodyned to the frequency of the first carrier signal, and the modulation sidebands may be less than or equal to the bandwidth of the communication channel.

第1の搬送波信号及び第2の変調された搬送波信号は、なんら変調されずに送信されてよい。   The first carrier signal and the second modulated carrier signal may be transmitted without any modulation.

第1の搬送波信号は(任意の変調方式で)変調されてもされなくてもよく、第2の搬送波信号は時間シフト変調又は角度変調されてよい。第2の搬送波信号は、第1の搬送波信号の周波数と既知の関係にある周波数を有してよい。同様に、第2の搬送波信号は、第1の搬送波信号との間に位相角関係又はタイミング関係があってよい。搬送される情報は、第2の搬送波信号の時間シフト又は角度変調を引き起こしてよく、第2の搬送波信号の変調の手段は、第1の搬送波信号との時間関係又は位相角関係を変動させてよい。   The first carrier signal may or may not be modulated (with any modulation scheme), and the second carrier signal may be time shift modulated or angle modulated. The second carrier signal may have a frequency that is in a known relationship with the frequency of the first carrier signal. Similarly, the second carrier signal may have a phase angle relationship or timing relationship with the first carrier signal. The information to be conveyed may cause a time shift or angular modulation of the second carrier signal, and the means of modulation of the second carrier signal vary the temporal or phase angular relationship with the first carrier signal. Good.

第2の搬送波信号の時間シフト変調又は角度変調により、第1の搬送波信号が変調されているとすればその変調と同じ周波数範囲を占有するように周波数シフトされた側波帯エネルギ、或いは、通信に使用されるであろう通信チャネル帯域幅内に配置された側波帯エネルギが生成される。第1の搬送波信号に第2の搬送波信号の側波帯を組み合わせたものは、通信チャネルの周波数限界内でまとめて送信されてよく、受信装置によって受信されてよい。更に、これら2つの搬送波信号の組み合わせは、帯域制限せずに送信され、受信装置によって受信されてよい。   Sideband energy or communication frequency shifted to occupy the same frequency range as the first carrier signal, if modulated by time shift or angle modulation of the second carrier signal Sideband energy is generated that is located within the communication channel bandwidth that will be used for The combination of the first carrier signal and the sidebands of the second carrier signal may be transmitted together within the frequency limits of the communication channel and may be received by the receiving device. Furthermore, the combination of these two carrier signals may be transmitted without band limiting and may be received by the receiving device.

受信装置は、第1の搬送波信号を復調用基準信号として使用して、第2の搬送波信号の変調情報を復調してよい。   The receiver may demodulate the modulation information of the second carrier signal using the first carrier signal as a demodulation reference signal.

本明細書では又、直角位相転置変調方法、即ち、第2の転置変調された(TM)信号を既存の転置変調された信号に加算することにより、固定された通信チャネル内の情報帯域幅を、以前に説明された転置変調によって与えられる情報帯域幅より増やす方法を提供する。   Also described herein is the quadrature transposed modulation method, ie, the information bandwidth in the fixed communication channel by adding the second transposed modulated (TM) signal to the existing transposed modulated signal. , Provide a way to increase the information bandwidth provided by transposition modulation as previously described.

一実施形態では、既存の転置変調信号と周波数が同じであって位相が90度又は直角位相だけ異なる基本搬送波信号周波数を使用することにより、第2の転置変調信号が既存の転置変調信号に加算されてよい。これにより、転置変調と従来の振幅変調、周波数変調、及び位相変調との相互の無影響性が維持される。直角位相転置変調信号を加算することは又、2つの転置変調された搬送波の間での相互の無影響性を有し、これらの搬送波は両方とも、既存の従来型変調信号との無影響性を有する。   In one embodiment, the second transposed modulation signal is summed with the existing transposed modulation signal by using a fundamental carrier signal frequency that is the same frequency as the existing transposed modulation signal and differs in phase by 90 degrees or quadrature. May be done. This maintains the mutual non-influence of transposition modulation and conventional amplitude modulation, frequency modulation and phase modulation. Adding the quadrature transpose modulation signal also has mutual non-influence between the two transpose modulated carriers, both of which are non-influence with the existing conventional modulation signal Have.

転置変調は、例えば光通信用を始めとする様々な様式で利用されてよい。本明細書では、通信のデータ帯域幅を増やすために広帯域転置変調信号を光周波数ビーム上に直接配置する方法を提供する。   Transposition modulation may be utilized in various manners, including, for example, for optical communications. Provided herein is a method for placing a wideband transpose modulated signal directly onto the optical frequency beam to increase the data bandwidth of the communication.

光ビームは、その広帯域特性ゆえに使用される。それらは様々な手段により変調される。転置変調は、様々な様式の情報伝達のために光ビーム上に配置されてよく、そのような様式はすべて本開示によって考慮されており、本開示の範囲内にある。   A light beam is used because of its broadband characteristics. They are modulated by various means. Transposition modulation may be placed on the light beam for various modes of information transmission, all such modes being considered by the present disclosure and within the scope of the present disclosure.

1つのそのような例は、以下のように説明できる。情報を搬送するいかなる変調方式にも搬送波信号が必要である。転置変調では、既存の変調された搬送波信号を転置変調搬送波として使用してよい。転置変調は又、搬送波信号が存在しない場合には搬送波信号を供給してもよい。転置変調された搬送波信号は、既存の信号が使用されるかどうかにかかわらず、光変調器の駆動に使用される。   One such example can be described as follows. A carrier signal is required for any modulation scheme that carries information. In transposition modulation, an existing modulated carrier signal may be used as a transposed modulation carrier. Transposition modulation may also provide a carrier signal in the absence of a carrier signal. The transposed carrier signal is used to drive the light modulator, regardless of whether the existing signal is used.

光変調器は、発光ダイオードドライバ、レーザダイオードドライバから、光ビームの不透明度や位相を変化させる光ビーム変調器まで、様々である。本開示が提供するところによれば、転置変調された搬送波信号を単一の変調装置に印加することが可能になる。これにより、従来の振幅変調、周波数変調、又は位相変調を用いる既存の情報帯域幅を増やすことが可能になる。   Light modulators range from light emitting diode drivers and laser diode drivers to light beam modulators that change the opacity and phase of the light beam. According to the present disclosure, it is possible to apply a transposed carrier signal to a single modulator. This makes it possible to increase the existing information bandwidth using conventional amplitude modulation, frequency modulation or phase modulation.

他の変調が全く存在しない場合、転置変調の第3高調波成分を含むことになる、帯域制限のない転置変調信号が送信される。これにより、基本周波数成分は、典型的には減衰が少ない、より低い周波数に配置される。転置復調は、この成分を基準として頼りにする。第3高調波成分の周波数が高いほど、最大限の情報変調帯域幅を可能にする帯域幅が広くなる。   A band-limited transposed modulation signal is transmitted, which will include the third harmonic component of the transposed modulation if no other modulation is present. This places the fundamental frequency components at lower frequencies, typically with less attenuation. Transposition demodulation relies on this component as a reference. The higher the frequency of the third harmonic component, the wider the bandwidth enabling the maximum information modulation bandwidth.

別の実施形態では、2つの別々の光ビームが利用されてよく、その場合、周波数が低いほうのビームが、従来方式(例えば、振幅変調や位相変調)で変調され、且つ、転置変調のための基準搬送波として使用される。周波数が高いほうの光ビームが、転置変調の第3高調波成分に使用される。   In another embodiment, two separate light beams may be utilized, in which case the lower frequency beam is modulated in a conventional manner (e.g. amplitude modulation or phase modulation) and for transposition modulation Used as a reference carrier for The higher frequency light beam is used for the third harmonic component of the transpose modulation.

転置変調が使用できる別の様式として超音波通信があり、例えば、水中無線通信に使用できる。例えば、一実施形態では、超音波トランスデューサに転置変調信号を印加して音響信号を発生させることが可能であり、この音響信号を受信及び復調して元の変調情報を復元することが行われてよい。この変調処理は、近ゼロインピーダンス駆動をトランスデューサに課して、トランスデューサの自然共振周波数より高いところでの動作を強制する。   Another mode in which transposition modulation can be used is ultrasound communication, for example, it can be used for underwater wireless communication. For example, in one embodiment, a transposed modulation signal can be applied to the ultrasound transducer to generate an acoustic signal, and the acoustic signal is received and demodulated to recover the original modulation information. Good. This modulation imposes a near zero impedance drive on the transducer to force operation above the transducer's natural resonant frequency.

受信機は、変調の広帯域に加えて、音響エネルギを共振ピーク応答なしで電気エネルギに変換する技術に基づく自然広帯域トランスデューサを使用してよい。そのような受信トランスデューサは、広帯域応答を高感度で提供するMEMS(微小電子機械システム)技術を使用して製造される。   The receiver may use natural broadband transducers based on technology that converts acoustic energy into electrical energy without resonant peak response in addition to the modulation broadband. Such receive transducers are manufactured using MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology that provides broadband response with high sensitivity.

1つの転置変調搬送波周波数が使用されてよい。基本搬送波信号成分及び第3高調波成分信号を別々に搬送するために、2つの別々の超音波周波数が使用されてよい。
本発明は以下の手段を有している。
本発明の手段1の方法は、
信号を生成する方法であって、
複数の四半周期波形を有するルックアップテーブルを提供するステップであって、前記四半周期波形のそれぞれはそれぞれの入力レベルに関連付けられている、ルックアップテーブルを提供する前記ステップと、
入力信号を受信するステップと、
前記受信された入力信号のレベルに関連付けられた四半周期波形を出力するステップと、
を含むことを特徴としている。
本発明の手段2の方法は、手段1に記載の方法であって、
(a)前記入力レベルは電圧振幅を含み、
(b)前記入力信号はNビット幅の信号であり、前記ルックアップテーブルは、2 個の固有の四半周期波形を収容し、各波形はそれぞれの入力レベルに関連付けられており、
(c)搬送波信号を受信するステップであって、前記出力される四半周期波形は周波数が前記搬送波信号と同じである、前記受信するステップを更に含み、
(d)前記出力される四半周期波形を集めて1つの連続出力信号にするステップを更に含み、任意選択で、
前記出力信号の第3高調波成分を前記搬送波信号周波数へ周波数シフトするステップであって、前記第3高調波成分は、第2高調波を生成して前記第2及び第3高調波を混合することによって前記搬送波信号周波数へ周波数シフトされることが好ましい、前記周波数シフトするステップを更に含み、
前記ステップのうちの1つ以上によって特徴づけられる、
ことを特徴としている。
本発明の手段3の方法は、
信号を生成する方法であって、
搬送波信号を受信するステップと、
入力信号を受信するステップと、
前記入力信号に基づく四半周期波形を生成するステップと、
前記生成された四半周期波形を集めて連続出力信号にするステップと、を含み、前記出力信号は、前記出力信号のうちの第1の負ピークと正ピークとの間のセグメントを形成する、隣接する四半周期の間に第1の変曲を含み、前記出力信号は、前記出力信号のうちの前記正ピークと第2の負ピークとの間のセグメントを形成する、隣接する四半周期の間に第2の変曲を含み、前記第1及び第2の変曲は前記入力信号のレベルを表す、
ことを特徴としている。
本発明の手段4の方法は、手段3に記載の方法であって、
(a)前記第1及び第2の変曲は、前記入力信号の異なるレベルを表し、
(b)前記四半周期波形は、前記搬送波信号周波数の2倍の周波数で180°の長さのコサインセグメントとして生成され、第1の四半周期波形が0°〜90°の等価搬送波周波数四半分において生成され、第2の四半周期波形が90°〜180°の等価搬送波周波数四半分において生成され、第3の四半周期波形が180°〜270°の等価搬送波周波数四半分において生成され、第4の四半周期波形が270°〜360°の等価搬送波周波数四半分において生成され、任意選択で、前記四半周期波形は波形生成器又はソフトウェアによって生成され、
(c)前記出力信号の第3高調波成分を前記搬送波信号周波数へ周波数シフトするステップであって、前記第3高調波成分は、第2高調波を生成して前記第2及び第3高調波を混合することによって前記搬送波信号周波数へ周波数シフトされることが好ましい、前記周波数シフトするステップを更に含み、
前記ステップのうちの1つ以上によって特徴づけられる、
ことを特徴としている。
本発明の手段5の方法は、
変調された信号を生成する方法であって、
搬送波信号を受信するステップと、
入力信号を受信するステップと、
前記受信された信号に基づいて第3高調波側波帯を生成するステップと、
前記第3高調波側波帯を前記受信された搬送波信号の周波数へ周波数シフトするステップと、を含むか、
前記変調された信号に第3高調波を加算するステップと、
前記変調された信号と前記第3高調波との和のピーク振幅を検出するステップと、
ピーク振幅が検出されたときに基準ランプを生成するステップと、
前記変調された信号と前記第3高調波との和の変曲を検出するステップと、
変曲が検出されたときに前記基準ランプをサンプリングするステップと、
前記サンプル値をホールドして出力するステップと、を含み、前記第3高調波はフェーズロックループによって生成されることが好ましい、
ことを特徴としている。
本発明の手段6の方法は、
信号を復調する方法であって、
前記変調された信号から前記第3高調波成分以外の全てをフィルタリングして除去するステップと、
前記第3高調波成分の位相を検出するステップと、を含むか、
前記変調された信号をデジタル信号に変換するステップと、
前記デジタル信号に対して高速フーリエ変換を実施するステップと、を含む
ことを特徴としている。
本発明の手段7のシステムは、
信号を生成するシステムであって、
複数の四半周期波形を有するルックアップテーブルを備え、前記四半周期波形のそれぞれはそれぞれの入力レベルに関連付けられており、前記ルックアップテーブルは入力信号を受信するように構成されており、出力される四半周期波形は前記受信された入力信号のレベルに関連付けられている、
ことを特徴としている。
本発明の手段8のシステムは、手段7に記載のシステムであって、
(a)前記入力レベルは電圧振幅を含み、
(b)前記入力信号はNビット幅の信号であり、前記ルックアップテーブルは、2 個の固有の四半周期波形を収容し、各波形はそれぞれの入力レベルに関連付けられており、
(c)前記ルックアップテーブルは更に、搬送波信号を受信するように構成されており、前記出力される四半周期波形は周波数が前記搬送波信号と同じであり、
(d)前記出力される四半周期波形を集めて1つの連続出力信号にするアナログゲートを更に備え、
(e)前記出力信号の第3高調波成分を前記搬送波信号周波数へ周波数シフトする周波数シフト要素であって、前記第3高調波成分と前記第2高調波成分とを混合する混合器を備えることが好ましい前記周波数シフト要素を更に備え、
前記特徴のうちの1つ以上によって特徴づけられる、
ことを特徴としている。
本発明の手段9のシステムは、
信号を生成するシステムであって、
受信された搬送波信号及び受信された入力信号に基づいて四半周期波形を生成するように構成された波形生成器と、
前記生成された四半周期波形を集めて連続出力信号にするアナログゲートであって、前記出力信号は、前記出力信号のうちの第1の負ピークと正ピークとの間のセグメントを形成する、隣接する四半周期の間に第1の変曲を含み、前記出力信号は、前記出力信号のうちの前記正ピークと第2の負ピークとの間のセグメントを形成する、隣接する四半周期の間に第2の変曲を含み、前記第1及び第2の変曲は前記入力信号のレベルを表す、前記アナログゲートと、
を備える
ことを特徴としている。
本発明の手段10のシステムは、手段9に記載のシステムであって、
(a)前記第1及び第2の変曲は、前記入力信号の異なるレベルを表し、
(b)前記四半周期波形は、前記搬送波信号周波数の2倍の周波数で180°の長さのコサインセグメントとして生成され、第1の四半周期波形が0°〜90°の等価搬送波周波数四半分において生成され、第2の四半周期波形が90°〜180°の等価搬送波周波数四半分において生成され、第3の四半周期波形が180°〜270°の等価搬送波周波数四半分において生成され、第4の四半周期波形が270°〜360°の等価搬送波周波数四半分において生成され、任意選択で、
前記出力信号の第3高調波成分を前記搬送波信号周波数へ周波数シフトする周波数シフタを更に備え、任意選択で、
第2高調波成分を生成するフェーズロックループと、
混合器と、を備え、前記第3高調波成分は、前記第2及び第3高調波を混合することによって前記搬送波信号周波数へ周波数シフトされ、
前記特徴のうちの1つ以上によって特徴づけられる、
ことを特徴としている。
本発明の手段11のシステムは、
変調された信号を生成するシステムであって、
受信された搬送波信号及び受信された入力信号に基づいて第3高調波側波帯を生成することと、前記第3高調波側波帯を前記受信された搬送波信号の周波数へ周波数シフトすることと、を行うように構成されたプロセッサ、
を備える
ことを特徴としている。
本発明の手段12のシステムは、
信号を復調するシステムであって、
前記変調された信号に第3高調波を加算する信号加算器と、
前記変調された信号と前記第3高調波との和のピーク振幅を検出するピーク検出器と、
ピーク振幅が検出されたときに基準ランプを生成する基準ランプ生成器と、
前記変調された信号と前記第3高調波との和の変曲を検出する変曲検出器と、
変曲が検出されたときに前記基準ランプをサンプリングし、前記サンプル値をホールドして出力するサンプルホールド要素と、を備え、
任意選択で、前記第3高調波を生成するフェーズロックループを更に備える、
ことを特徴としている。
本発明の手段13のシステムは、
信号を復調するシステムであって、
受信された変調された信号から基本搬送波信号を減算する減算要素と、
前記基本搬送波信号をフィルタリングして除去することによって、前記変調された信号から前記第3高調波成分だけを残す基本波ノッチフィルタと、
前記第3高調波成分の位相を検出する第3高調波位相検出器と、
を備える
ことを特徴としている。
本発明の手段14のシステムは、
信号を復調するシステムであって、
前記変調された信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
前記デジタル信号に対して高速フーリエ変換を実施するように構成されたプロセッサと、
を備える
ことを特徴としている。
本発明の手段15の方法は、
規定された通信チャネルの情報帯域幅を増やす方法であって、
第1の搬送波信号周波数を有する第1の変調された信号を受信するステップと、
第2の搬送波信号周波数を有する第2の変調された信号を受信するステップであって、前記第2の変調された信号は、前記第1の搬送波信号を変調する情報とは無関係の情報で変調され、前記第2の搬送波信号周波数は、前記第1の搬送波信号周波数と高調波的又は副高調波的に関連する、前記第2の変調された信号を受信する前記ステップと、
前記第1の信号と前記第2の信号とを組み合わせるステップと、
を含む
ことを特徴としている。
本発明の手段16の方法は、手段15に記載の方法であって、
前記第2の信号は前記第1の搬送波信号の周波数までヘテロダインされる、
ことを特徴としている。
本発明の手段17の方法は、手段15又は手段16に記載の方法であって、
前記組み合わせ信号を送信装置により送信するステップと、
前記組み合わせ信号を受信装置により受信するステップと、
前記第1の搬送波信号を基準として使用して前記組み合わせ信号から前記第2の変調された信号を復調するステップと、
を更に含む、
ことを特徴としている。
本発明の手段18の時間シフト変調器は、
入力制御信号に従って入力信号を時間遅延シフトする時間シフト変調器であって、電圧制御時間遅延によって修正されるオールパスフィルタを備える
ことを特徴としている。
本発明の手段19の時間シスト変調器は、手段18に記載の時間シスト変調器であって、
前記オールパスフィルタは、
演算増幅器であって、前記演算増幅器の出力と前記演算増幅器の反転入力との間に帰還抵抗器が接続されている前記演算増幅器と、
前記帰還抵抗器の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を有する第2の抵抗器であって、前記演算増幅器の前記反転入力と信号入力との間に接続されている前記第2の抵抗器と、
コンデンサと抵抗器の直列ネットワークであって、第1の端部が前記信号入力に接続されており、第2の端部が接地されており、中間接続点が前記演算増幅器の非反転入力に接続されている前記コンデンサと抵抗器の直列ネットワークと、を備える、
ことを特徴としている。
本発明の手段20の時間シフト変調器は、手段19に記載の時間シスト変調器であって、
前記直列コンデンサ又は前記直列抵抗器の値は、4象限乗算器を使用することにより、制御信号によって修正され、前記乗算器の出力は前記コンデンサと抵抗器の直列ネットワークの接地接続を置き換え、前記4象限乗算器の1つの入力が、前記コンデンサと抵抗器の直列ネットワークの前記中間接続点に接続され、前記4象限乗算器の第2の入力が前記制御信号入力に接続される、
ことを特徴としている。
本発明の手段21の方法は。
固定通信チャネル内の通信帯域幅を増やす方法であって、
第2の転置変調された信号を組み合わせ信号に加算するステップであって、前記組み合わせ信号は第1の転置変調された信号と第1の基本搬送波信号とを含み、前記第2の転置変調された信号は、周波数が前記第1の基本搬送波信号と同じであって位相角が前記第1の基本搬送波信号に対して90度である第2の基本搬送波信号を使用して、前記組み合わせ信号に加算される、
ことを特徴としている。
本発明の手段22の方法は、手段21に記載の通信帯域幅を増やす方法であって、
(a)前記通信チャネル帯域幅を増やすことなく前記情報帯域幅を2倍にする機能、及び
(b)前記転置変調のスペクトル効率を向上させる機能
のうちの一方又は両方によって特徴づけられる、
ことを特徴としている。
本発明の手段23の方法は、
超音波通信の情報帯域幅を増やす方法であって、
単一超音波トランスデューサの直接振幅変調により、超音波通信信号に転置変調を加えるステップ、又は、第1の超音波トランスデューサを、転置変調の基本搬送波信号成分で直接振幅変調することにより、超音波通信信号に転置変調を加えるステップと、
第2の超音波トランスデューサを、転置変調の第3高調波搬送波信号成分で直接振幅変調するステップと、
を含む
ことを特徴としている。
本発明の手段24の方法は、
超音波通信の情報帯域幅を増やす方法であって、
広帯域変調技術を用いて単一超音波トランスデューサを直接振幅変調することにより、転置変調基本搬送波信号及び第3高調波搬送波信号成分を超音波通信信号に加算するステップ、又は、
第1の超音波トランスデューサを、転置変調の基本搬送波信号成分で直接角度変調し、第2の超音波トランスデューサを、転置変調の第3高調波搬送波信号成分で直接角度変調することにより、超音波通信信号に転置変調を加えるステップ、
を含む
ことを特徴としている。
本発明の手段25の方法は、
超音波通信の情報帯域幅を増やす方法であって、
広帯域変調技術を用いて単一超音波トランスデューサを直接角度変調することにより、転置変調基本搬送波信号及び第3高調波搬送波信号成分を超音波通信信号に加算するステップ、
を含む
ことを特徴としている。
本発明の手段26のシステムは、
光情報通信帯域幅を増やすシステムであって、
光ビームと、
光変調器と、を備え、
前記光ビームを転置変調信号で直接変調するように構成された
ことを特徴としている。
本発明の手段27のシステムは、手段26に記載のシステムであって、
前記光ビームを転置変調信号で振幅変調するように構成されているか、前記光ビームを前記転置変調信号で位相変調するように構成されている、
ことを特徴としている。
本発明の手段28の方法は、
光情報通信帯域幅を増やす方法であって、
第1の周波数の光ビームを転置変調基本搬送波周波数成分で直接変調するステップ、又は、
第2の周波数の光ビームを転置変調第3高調波成分信号で直接変調するステップ、
を含む
ことを特徴としている。
One transposed modulation carrier frequency may be used. Two separate ultrasound frequencies may be used to separately transport the base carrier signal component and the third harmonic component signal.
The present invention has the following means.
The method of the means 1 of the present invention is
A method of generating a signal,
Providing a look-up table having a plurality of quarter-periodic waveforms, wherein each of the quarter-periodic waveforms is associated with a respective input level;
Receiving an input signal;
Outputting a quarter period waveform associated with the level of the received input signal;
It is characterized by including.
The method of means 2 of the present invention is the method described in means 1;
(A) the input level includes voltage swing;
(B) the input signal is an N-bit wide signal, the look-up table contains 2 N unique quarter-period waveforms, each waveform being associated with a respective input level,
(C) receiving a carrier signal, the output quarter period waveform further comprising the step of a frequency being the same as the carrier signal;
(D) collecting the output quarter-cycle waveforms into one continuous output signal, optionally,
Frequency shifting a third harmonic component of the output signal to the carrier signal frequency, wherein the third harmonic component generates a second harmonic and mixes the second and third harmonics Preferably frequency shifted to the carrier signal frequency by further comprising the step of frequency shifting;
Characterized by one or more of the above steps,
It is characterized by
The method of means 3 of the present invention is
A method of generating a signal,
Receiving a carrier signal;
Receiving an input signal;
Generating a quarter period waveform based on the input signal;
Collecting the generated quarter-cycle waveforms into a continuous output signal, the output signal forming a segment between a first negative peak and a positive peak of the output signal, The output signal includes a first inflection during one quarter period, the output signal forming a segment between the positive peak and the second negative peak of the output signal, between adjacent quarter periods Including a second inflection, wherein the first and second inflections represent levels of the input signal,
It is characterized by
The method of means 4 of the present invention is the method described in means 3;
(A) the first and second inflections represent different levels of the input signal;
(B) The quarter-cycle waveform is generated as a cosine segment with a length of 180 ° at a frequency twice the carrier signal frequency, and the first quarter-cycle waveform is at an equivalent carrier frequency quarter of 0 ° to 90 °. A second quarter wave waveform is generated at an equivalent carrier frequency quadrant of 90 ° to 180 °, and a third quarter wave waveform is generated at an equivalent carrier frequency quadrant of 180 ° to 270 °, the fourth A quarter period waveform is generated at an equivalent carrier frequency quarter of 270 ° to 360 °, optionally, the quarter period waveform is generated by a waveform generator or software,
(C) frequency shifting a third harmonic component of the output signal to the carrier signal frequency, wherein the third harmonic component generates a second harmonic to generate the second and third harmonics. Preferably frequency shifted to the carrier signal frequency by mixing
Characterized by one or more of the above steps,
It is characterized by
The method of means 5 of the present invention is
A method of generating a modulated signal, comprising
Receiving a carrier signal;
Receiving an input signal;
Generating a third harmonic sideband based on the received signal;
Shifting the third harmonic sideband to the frequency of the received carrier signal, or
Adding a third harmonic to the modulated signal;
Detecting a peak amplitude of a sum of the modulated signal and the third harmonic;
Generating a reference ramp when the peak amplitude is detected;
Detecting an inflection of a sum of the modulated signal and the third harmonic;
Sampling the reference ramp when an inflection is detected;
Holding and outputting the sample value, wherein the third harmonic is preferably generated by a phase locked loop.
It is characterized by
The method of means 6 of the present invention is
A method of demodulating a signal,
Filtering out all but the third harmonic component from the modulated signal;
Detecting the phase of the third harmonic component, or
Converting the modulated signal to a digital signal;
Performing a fast Fourier transform on the digital signal.
It is characterized by
The system of means 7 of the present invention is
A system for generating a signal,
A look-up table comprising a plurality of quarter-cycle waveforms, each of said quarter-cycle waveforms being associated with a respective input level, said look-up table being configured to receive an input signal and being output The quarter period waveform is associated with the level of the received input signal,
It is characterized by
The system of means 8 of the present invention is the system described in means 7;
(A) the input level includes voltage swing;
(B) the input signal is an N-bit wide signal, the look-up table contains 2 N unique quarter-period waveforms, each waveform being associated with a respective input level,
(C) the look-up table is further configured to receive a carrier signal, and the output quarter period waveform is the same in frequency as the carrier signal;
(D) further comprising an analog gate that collects the output quarter period waveform into one continuous output signal,
(E) A frequency shift element for frequency shifting the third harmonic component of the output signal to the carrier signal frequency, comprising a mixer for mixing the third harmonic component and the second harmonic component. Further comprising the frequency shifting element, preferably
Characterized by one or more of said features,
It is characterized by
The system of means 9 of the present invention is
A system for generating a signal,
A waveform generator configured to generate a quarter cycle waveform based on the received carrier signal and the received input signal;
An analog gate that collects the generated quarter-cycle waveforms into a continuous output signal, the output signal forming a segment between a first negative peak and a positive peak of the output signal The output signal includes a first inflection during one quarter period, the output signal forming a segment between the positive peak and the second negative peak of the output signal, between adjacent quarter periods The analog gate including a second inflection, the first and second inflections representing the level of the input signal;
Equipped with
It is characterized by
The system of means 10 of the present invention is the system according to means 9;
(A) the first and second inflections represent different levels of the input signal;
(B) The quarter-cycle waveform is generated as a cosine segment with a length of 180 ° at a frequency twice the carrier signal frequency, and the first quarter-cycle waveform is at an equivalent carrier frequency quarter of 0 ° to 90 °. A second quarter wave waveform is generated at an equivalent carrier frequency quadrant of 90 ° to 180 °, and a third quarter wave waveform is generated at an equivalent carrier frequency quadrant of 180 ° to 270 °, the fourth A quarter period waveform is generated at an equivalent carrier frequency quarter of 270 ° to 360 °, optionally
Optionally further comprising a frequency shifter for frequency shifting the third harmonic component of the output signal to the carrier signal frequency,
A phase locked loop for generating a second harmonic component;
A mixer, the third harmonic component being frequency shifted to the carrier signal frequency by mixing the second and third harmonics,
Characterized by one or more of said features,
It is characterized by
The system of the means 11 of the present invention is
A system for generating a modulated signal,
Generating a third harmonic sideband based on the received carrier signal and the received input signal; frequency shifting the third harmonic sideband to the frequency of the received carrier signal; , A processor configured to do
Equipped with
It is characterized by
The system of means 12 of the present invention is
A system for demodulating a signal,
A signal adder for adding a third harmonic to the modulated signal;
A peak detector for detecting a peak amplitude of a sum of the modulated signal and the third harmonic;
A reference ramp generator that generates a reference ramp when a peak amplitude is detected;
An inflection detector for detecting an inflection of the sum of the modulated signal and the third harmonic;
A sample and hold element that samples the reference ramp when an inflection is detected and holds and outputs the sample value;
Optionally, further comprising a phase locked loop generating said third harmonic,
It is characterized by
The system of the means 13 of the present invention is
A system for demodulating a signal,
A subtraction element that subtracts the base carrier signal from the received modulated signal;
A fundamental notch filter that leaves only the third harmonic component from the modulated signal by filtering out the fundamental carrier signal;
A third harmonic phase detector for detecting the phase of the third harmonic component;
Equipped with
It is characterized by
The system of the means 14 of the present invention is
A system for demodulating a signal,
An analog-to-digital converter that converts the modulated signal into a digital signal;
A processor configured to perform a fast Fourier transform on the digital signal;
Equipped with
It is characterized by
The method of the means 15 of the present invention is
A method of increasing the information bandwidth of a defined communication channel, comprising
Receiving a first modulated signal having a first carrier signal frequency;
Receiving a second modulated signal having a second carrier signal frequency, wherein the second modulated signal is modulated with information unrelated to modulating the first carrier signal Receiving the second modulated signal, wherein the second carrier signal frequency is harmonically or subharmonically related to the first carrier signal frequency;
Combining the first signal and the second signal;
including
It is characterized by
The method of the means 16 of the present invention is the method described in the means 15, and
The second signal is heterodyned to the frequency of the first carrier signal,
It is characterized by
The method of the means 17 of the present invention is the method described in the means 15 or 16;
Transmitting the combined signal by a transmitting device;
Receiving the combined signal by a receiving device;
Demodulating the second modulated signal from the combined signal using the first carrier signal as a reference;
Further include,
It is characterized by
The time shift modulator of the means 18 of the present invention
A time shift modulator for time delay shifting an input signal according to an input control signal, comprising an all pass filter corrected by voltage control time delay
It is characterized by
The time-cissing modulator according to the means 19 of the present invention is the time-cissing modulator according to the means 18.
The all pass filter is
An operational amplifier, wherein a feedback resistor is connected between the output of the operational amplifier and the inverting input of the operational amplifier;
A second resistor having a resistance value substantially equal to that of the feedback resistor, the second resistor being connected between the inverting input and the signal input of the operational amplifier;
A series network of a capacitor and a resistor, with a first end connected to the signal input, a second end connected to ground, and an intermediate connection connected to the non-inverting input of the operational amplifier A series network of said capacitors and resistors being
It is characterized by
The time shift modulator of the means 20 of the present invention is the time-cised modulator described in the means 19.
The value of the series capacitor or series resistor is corrected by the control signal by using a four quadrant multiplier, the output of the multiplier replacing the ground connection of the series network of capacitors and resistors, said 4 One input of a quadrant multiplier is connected to the intermediate connection of the series network of capacitors and resistors, and a second input of the four quadrant multiplier is connected to the control signal input.
It is characterized by
The method of means 21 of the present invention.
A method of increasing communication bandwidth in a fixed communication channel, comprising:
Adding a second transposed modulated signal to a combined signal, the combined signal including a first transposed modulated signal and a first base carrier signal, the second transposed modulated signal The signal is summed with the combined signal using a second fundamental carrier signal having the same frequency as the first fundamental carrier signal and a phase angle of 90 degrees with respect to the first fundamental carrier signal. To be
It is characterized by
The method of the means 22 of the present invention is a method of increasing the communication bandwidth as described in the means 21;
(A) a function of doubling the information bandwidth without increasing the communication channel bandwidth;
(B) Function to improve the spectral efficiency of the transposed modulation
Characterized by one or both of
It is characterized by
The method of means 23 of the present invention is
A method of increasing the information bandwidth of ultrasonic communication,
Ultrasonic wave communication by applying transpose modulation to the ultrasonic communication signal by direct amplitude modulation of a single ultrasonic transducer, or by directly amplitude modulating the first ultrasonic transducer with the fundamental carrier signal component of the transpose modulation Applying transpose modulation to the signal;
Directly amplitude modulating the second ultrasound transducer with the third harmonic carrier signal component of the transpose modulation;
including
It is characterized by
The method of means 24 of the present invention is
A method of increasing the information bandwidth of ultrasonic communication,
Adding the transposed modulated base carrier signal and the third harmonic carrier signal component to the ultrasound communication signal by directly amplitude modulating the single ultrasound transducer using a wideband modulation technique, or
Ultrasonic communication by directly angle modulating the first ultrasound transducer with the fundamental carrier signal component of transposition modulation and directly angle modulating the second ultrasound transducer with the third harmonic carrier signal component of transposition modulation Applying transpose modulation to the signal,
including
It is characterized by
The method of the means 25 of the present invention is
A method of increasing the information bandwidth of ultrasonic communication,
Adding the transposed modulated base carrier signal and the third harmonic carrier signal component to the ultrasound communication signal by direct angle modulating the single ultrasound transducer using a wideband modulation technique;
including
It is characterized by
The system of the means 26 of the present invention is
A system for increasing optical information communication bandwidth,
With a light beam,
And an optical modulator,
Configured to directly modulate the light beam with a transposed modulation signal
It is characterized by
The system of the means 27 of the present invention is the system described in the means 26;
The light beam is configured to be amplitude modulated with a transposed modulation signal, or the light beam is configured to be phase modulated with the transposed modulation signal.
It is characterized by
The method of means 28 of the present invention is
A method of increasing the optical information communication bandwidth,
Directly modulating the light beam of the first frequency with a transpose modulation fundamental carrier frequency component, or
Directly modulating the light beam of the second frequency with the transposed modulation third harmonic component signal,
including
It is characterized by

本開示の上述の実施形態、特に、どの「好ましい」実施形態も、可能性のある実施例に過ぎず、本開示の原理が明確に理解されるように説明されたものに過ぎないことを強調しておきたい。本開示の趣旨及び原理から実質的に逸脱しない限り、本開示の上述の実施形態に対して様々な変形や修正が行われてよい。全てのそのような修正及び変形は、本明細書において本開示の範囲に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されるものとする。   It is emphasized that the above-described embodiments of the present disclosure, and in particular any " preferred " embodiments, are only possible examples and have been described so that the principles of the present disclosure may be clearly understood. I want to keep it. Various changes and modifications may be made to the above-described embodiments of the present disclosure without departing substantially from the spirit and principles of the present disclosure. All such modifications and variations are intended to be included herein within the scope of the present disclosure and protected by the following claims.

Claims (4)

搬送波信号を生成する方法であって、
全波形が4つの四半周期波形で構成される複数の四半周期波形を有するルックアップテーブルを提供するステップであって、前記四半周期波形のそれぞれはそれぞれの入力レベルに関連付けられている、ルックアップテーブルを提供する前記ステップと、
変調レベルを伝達するデジタルビットによって表現される入力信号を受信するステップと、
受信された前記入力信号の1つ以上のデジタルビットに関連付けられた四半周期波形を出力するステップと、
前記出力される四半周期波形を集めて1つの連続出力信号にして変調された搬送波信号を生成するステップと、
を含み、
前記連続出力信号は、第1の負ピーク値と正ピーク値との間で前記連続出力信号のセグメントを形成する隣接の四半周期間で第1の変曲を含み、前記連続出力信号は、前記正ピーク値と第2の負ピーク値との間で前記連続出力信号のセグメントを形成する隣接の四半周期間で第2の変曲を含み、前記第1の変曲及び前記第2の変曲が前記変調レベルを表しており、
第1の四半周期と第3の半周期とは振幅が同じであり、第2の四半周期と第4の半周期とは振幅が同じである方法。
A method of generating a carrier signal, comprising
Providing a look-up table having a plurality of quarter-period waveforms, wherein the full waveform is comprised of four quarter-period waveforms, each of said quarter-period waveforms being associated with a respective input level Providing said steps;
Receiving an input signal represented by digital bits conveying modulation levels;
Outputting a quarter period waveform associated with one or more digital bits of the received input signal;
Collecting the output quarter-cycle waveforms into one continuous output signal to generate a modulated carrier signal;
Including
The continuous output signal comprises a first inflection between adjacent quarter-cycles forming a segment of the continuous output signal between a first negative peak value and a positive peak value, the continuous output signal being A second inflection between adjacent quarter-cycles forming a segment of the continuous output signal between a positive peak value and a second negative peak value, the first inflection and the second inflection Represents the modulation level,
How the first quarter period and the third quarter cycle the amplitude are the same, and the second quarter period and the fourth quarter cycle is the same amplitude.
(a)前記入力レベルは電圧振幅を含み、
(b)前記入力信号はNビット幅の信号であり、前記ルックアップテーブルは、2個の固有の四半周期波形を収容し、各波形はそれぞれの入力レベルに関連付けられており、
(c)搬送波信号を受信するステップであって、前記出力される四半周期波形は周波数が前記搬送波信号と同じである、前記受信するステップを更に含み、
(d)前記連続出力信号の第3高調波成分を前記搬送波信号周波数へ周波数シフトするステップであって、前記第3高調波成分は、第2高調波を生成して前記第2及び第3高調波を混合することによって前記搬送波信号周波数へ周波数シフトされ、前記周波数シフトするステップを更に含み、
前記(a)〜(d)のうち少なくとも1つを満足することによって特徴づけられる、請求項1に記載の方法。
(A) the input level includes voltage swing;
(B) the input signal is an N-bit wide signal, the look-up table contains 2 N unique quarter-period waveforms, each waveform being associated with a respective input level,
(C) receiving a carrier signal, the output quarter period waveform further comprising the step of a frequency being the same as the carrier signal;
(D) frequency shifting a third harmonic component of the continuous output signal to the carrier signal frequency, wherein the third harmonic component generates a second harmonic to generate the second and third harmonics. Frequency-shifting to the carrier signal frequency by mixing waves, further comprising the step of frequency-shifting,
The method according to claim 1, characterized by satisfying at least one of the (a) to (d).
搬送波信号を生成するシステムであって、
全波形が4つの四半周期波形で構成される複数の四半周期波形を有するルックアップテーブルを備え、前記四半周期波形のそれぞれはそれぞれの入力レベルに関連付けられており、前記ルックアップテーブルは、変調レベルを伝達するデジタルビットによって表現される入力信号を受信するように構成されており、出力される四半周期波形は受信された前記入力信号の1つ以上のデジタルビットに関連付けられ、
前記出力される四半周期波形を集めて1つの連続出力信号にして変調された搬送波信号を生成するアナログゲートを更に備え、
前記連続出力信号は、第1の負ピーク値と正ピーク値との間で前記連続出力信号のセグメントを形成する隣接の四半周期間で第1の変曲を含み、前記連続出力信号は、前記正ピーク値と第2の負ピーク値との間で前記連続出力信号のセグメントを形成する隣接の四半周期間で第2の変曲を含み、前記第1の変曲及び前記第2の変曲が前記変調レベルを表しており、
第1の四半周期と第3の半周期とは振幅が同じであり、第2の四半周期と第4の半周期とは振幅が同じであるシステム。
A system for generating a carrier signal,
A look-up table comprising a plurality of quarter-period waveforms, the entire waveform being composed of four quarter-period waveforms, each of said quarter-period waveforms being associated with a respective input level, said look-up table comprising: modulation levels And a quarter period waveform that is output is associated with one or more digital bits of the received input signal, and is configured to receive an input signal represented by a digital bit carrying
It further comprises an analog gate that collects the output quarter-cycle waveforms into one continuous output signal to generate a modulated carrier signal,
The continuous output signal comprises a first inflection between adjacent quarter-cycles forming a segment of the continuous output signal between a first negative peak value and a positive peak value, the continuous output signal being A second inflection between adjacent quarter-cycles forming a segment of the continuous output signal between a positive peak value and a second negative peak value, the first inflection and the second inflection Represents the modulation level,
System first quarter period and the third quarter cycle the amplitude are the same, and the second quarter period and the fourth quarter cycle is the same amplitude.
(a)前記入力レベルは電圧振幅を含み、
(b)前記入力信号はNビット幅の信号であり、前記ルックアップテーブルは、2個の固有の四半周期波形を収容し、各波形はそれぞれの入力レベルに関連付けられており、
(c)前記ルックアップテーブルは更に、搬送波信号を受信するように構成されており、前記出力される四半周期波形は周波数が前記搬送波信号と同じであり、
(d)前記連続出力信号の第3高調波成分を前記搬送波信号周波数へ周波数シフトする周波数シフト要素であって、前記第3高調波成分と前記第2高調波成分とを混合する混合器を備える前記周波数シフト要素を更に備え、
前記(a)〜(d)のうち少なくとも1つを満足することによって特徴づけられる、請求項3に記載のシステム。
(A) the input level includes voltage swing;
(B) the input signal is an N-bit wide signal, the look-up table contains 2 N unique quarter-period waveforms, each waveform being associated with a respective input level,
(C) the look-up table is further configured to receive a carrier signal, and the output quarter period waveform is the same in frequency as the carrier signal;
(D) A frequency shift element for frequency shifting the third harmonic component of the continuous output signal to the carrier signal frequency, comprising a mixer for mixing the third harmonic component and the second harmonic component. Further comprising the frequency shift element,
The system of claim 3, characterized by satisfying at least one of the (a)-(d).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9014293B2 (en) 2013-03-15 2015-04-21 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation systems and methods
US9515815B2 (en) 2013-03-15 2016-12-06 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation systems, methods and devices
US9338041B1 (en) 2015-07-24 2016-05-10 Tm Ip Holdings, Llc Extracting carrier signals from modulated signals
US9338042B1 (en) * 2015-07-27 2016-05-10 Tm Ip Holdings, Llc Separating and extracting modulated signals
US9516490B1 (en) * 2016-04-20 2016-12-06 Tm Ip Holdings, Llc Identifying devices with transpositional modulation
US9628318B1 (en) 2016-04-26 2017-04-18 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation communications
US9473983B1 (en) 2016-04-26 2016-10-18 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation communications between devices
US9882764B1 (en) 2017-04-13 2018-01-30 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation
US10578709B1 (en) 2017-04-20 2020-03-03 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation for defensive measures
US10341161B2 (en) 2017-07-10 2019-07-02 Tm Ip Holdings, Llc Multi-dimensional signal encoding
US10594539B2 (en) 2018-06-05 2020-03-17 Tm Ip Holdings, Llc Transpositional modulation and demodulation

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4989219A (en) * 1984-03-16 1991-01-29 Gerdes Richard C Midlevel carrier modulation and demodulation techniques
US5200822A (en) * 1991-04-23 1993-04-06 National Broadcasting Company, Inc. Arrangement for and method of processing data, especially for identifying and verifying airing of television broadcast programs
US5200715A (en) * 1991-09-06 1993-04-06 Wavephore, Inc. Waveform modulation and demodulation methods and apparatus
US6173062B1 (en) * 1994-03-16 2001-01-09 Hearing Innovations Incorporated Frequency transpositional hearing aid with digital and single sideband modulation
US6522697B1 (en) * 1999-02-11 2003-02-18 Lockhead Martin Corporation Use of higher order modulation techniques to transmit large aggregate data rates on an optical link with relatively low speed electronics
JP2001186376A (en) * 1999-12-27 2001-07-06 Casio Comput Co Ltd Video signal processor
DE10007476A1 (en) * 2000-02-18 2001-08-23 Sennheiser Electronic Filter circuit for stereo transmitter, has active all-pass filter connected to output of low pass filter
JP2004159985A (en) * 2002-11-14 2004-06-10 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Rf signal generator and magnetic resonance imaging apparatus
US7042958B2 (en) * 2003-06-04 2006-05-09 Tropian, Inc. Digital time alignment in a polar modulator
US7277603B1 (en) * 2006-02-22 2007-10-02 Nortel Networks Limited Integrated optical waveform modulation
US8107551B2 (en) * 2007-12-14 2012-01-31 Cellnet Innovations, Inc. Systems and methods for signal modulation and demodulation using phase
US20120155344A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Qualcomm Incorporated Out-of-band communication on harmonics of the primary carrier in a wireless power system
US8854985B2 (en) * 2010-12-31 2014-10-07 Yossef TSFATY System and method for using ultrasonic communication

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