JPH03254256A - 多値数可変変復調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディジタル無線通信に用いられる変復調器に
関する。特に、位相変調方式（ＰＳＫ）および振幅位相
変調方式（ＡＰＳＫ）の中の多値ＱＡＭ変調方式におい
て、多値数可変に対応できる変復調器に関する。

［従来の技術〕 第１１図は、従来の多値ＱＡＭ変復調器の構成例を示す
ブロック図である。なお、第１１図（ａ）は変調器を示
し、第１１図（ｂ）は復調器を示す。

１符号にｎビットを有する２”　ＱＡＭ信号は、２　ｎ
／Ｚの離散値をとる多値信号であり、直交したＤＳＢ−
３Ｃ（両側帯波搬送波抑圧）変調波を合成して得られる
。

すなわち、ｎビットの入力信号をディジタル／アナログ
変換器（Ｄ／Ａ）８１．．８１２を介してアナログ信号
に変換し、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）８２．　　８２
□を介して、発振器８３、乗算器（リング変調器）８４
８．８４□、π／２移相器８５および加算器８６により
構成される４　ＰＳＫ変調器に入力し、直交するキャリ
ア信号をＤＳＢ−５Ｃ変調することにより、２ｎＱＡＭ
信号が得られる。なお、その出力（多値ＱＡＭ信号）は
、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）８７を介して取り出され
る。

多値ＱＡＭ信号の復調は、位相検波器９１１．９１□、
π／２移相器９２、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）９３．
．９３□およびキャリア同期回路９４により構成される
同期検波回路により行われる。直交する基準キャリア信
号で検波された同相成分■および直交成分Ｑの復調信号
は、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）９４＋　、
９４２を介して出力される。なお、クロック同期回路９
５は、各復調信号に同期したクロックを各アナログ／デ
ィジタル変換器９４．．９４□に供給する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の多値ＱＡＭ変復調器の主要部はアナロ
グ回路で構成されている。したがって、各種変調方式（
多値数）に応じて入力信号のビット数を変更した場合に
は、乗算器その他のアナログ回路の動作点が変化し、そ
れに伴って変調信号にキャリアリークが現れ、Ｃ／Ｎ　
（搬送波電力対雑音電力比）特性が劣化する。

一方、入力信号のビット数に応じて各アナログ回路の動
作点を最適値に調整するには、温度その他の外部条件を
そのパラメータに加味する必要があり、一意的な決定は
不可能であった。したがって、各種変調方式に対応でき
る装置を実現するには、動作点制御のための複雑な制御
処理が必要になっており、従来のアナログ回路構成では
多値数可変への対応が困難であった。

本発明は、各種変調方式に対して最適動作点への調整値
を外部条件によらずに一意的に決定でき、各種変調方式
に容易に対応できる多値数可変変復調器を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明多値数可変変復調器の原理構成を示す
ブロック図である。

本発明は、ｎビットの入力信号に対し、対応する変調方
式に応じて変調器の最適動作点に各信号点レベルを補正
する動作点補正回路、および動作点補正出力に対してデ
ィジタル演算処理により変調を行い２ｎ値変調信号を出
力するディジタル変調器を有する多値数可変変調器と、
２ｎ値変調信号を受信し、ディジタル変調器に対応する
検波および識別処理を行い、符号ビットおよび誤差ビッ
トを含むｍ　（ｍ＞ｎ）ビットの識別信号を出力するデ
ィジタル復調器、および識別信号から変調方式に応じて
符号ビットおよび誤差ビットを選択し、送信されたｎビ
ットの復号信号および誤差信号を出力する誤差信号判定
回路を有する多値数可変復調器とを備えて構成する。

〔作　用〕

本発明は、ディジタル変調器およびディジタル復調器に
より、変復調処理のすべてをディジタル演算で実現し、
ディジタル信号処理により変調および復調を行う。すな
わち、キャリア信号発生用クロックを用いてキャリア信
号を発生させ、ディジタル乗算により変調処理を行う。

また、同期をとったキャリア信号再生用クロックおよび
再生クロックを用いて、同様にして検波および識別処理
を行う。

一方、入力信号のビット数ｎに応じて複数の変調方式に
対応するためには、各信号点レベルを変調器の最適動作
点にそれぞれ補正する必要がある。

本発明は、ディジタル信号処理により変調を行う構成で
あり、変調器の最適動作点に補正する各信号点レベルの
補正値は、温度その他の外部条件によらずに一意に決定
できる。動作点補正回路はその補正値を用いて変調器の
最適動作点への調整を行うことにより、各変調方式に容
易に対応をとることができる。

また、復調処理においては、各変調方式に対応じて符号
ビットと誤差ビットの選択を行うことにより、各変調方
式ごとに容易に対応することができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明変復調器の一実施例構成を示すブロッ
ク図である。なお、本実施例は２”ＱＡＭ変調方式に対
応する構成であり、入力信号としてｎビットの並列デー
タ信号が入力される。また、この人力ビット数ｎに応じ
て、例えば第１表に示す変調方式が選択され、対応する
変調方式制御信号が生成される。

第１表 図において、変調器は、ｎビットの並列データ信号に対
する変調方式に応した動作点の補正を行う動作点補正回
路２１と、動作点補正出力を取り込み、変調動作をディ
ジタル演算で行った後にアナログ信号に変換して２”　
ＱＡＭ信号を出力するディジタル変調器２２により構成
される。

なお、第１表に示す変調方式は、いずれも直交変調によ
って実現されるので、ｎビットの入力信号はＩチャネル
信号およびＱチャネル信号として、それぞれｎ　／　２
ビツトずつの並列データ信号に分割されて処理される。

動作点補正回路２１は、各チャネル対応のディジタルフ
ィルタ２３．．２３□と、各ディジタルフィルタ出力の
動作点を変調方式制御信号２４に応じて制御する動作点
シフト回路２５．．２５ｇにより構成される。また、デ
ィジタル変調器２２は、動作点補正回路２１の各チャネ
ル対応の出力を取り込み、キャリア信号発生用クロック
２６に応じてディジタル直交変調を行うディジタル直交
変調器２７と、その変調出力をアナログ信号に変換する
ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）２８と、帯域通
過フィルタ（ＢＰＦ）２９により構成される。

復調器は、受信信号（２”　ＱＡＭ信号）をディジタル
信号に変換し、ディジタル演算により検波を行い、識別
信号を出力するディジタル復調器３１と、その識別信号
を取り込み、復号信号と誤差信号を選択分離する誤差信
号判定回路３２により構成される。

ディジタル復調器３１は、受信信号の高域成分を除去す
る低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３３と、その出力信号を
ディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器
（Ａ／Ｄ）３４と、ディジタル信号に変換された受信信
号を取り込み、各チャネル対応の信号に分割した後にキ
ャリア信号再生用クロック３５により同期検波を行うデ
ィジタル直交検波器３６と、再生クロック３７に応じて
各チャネル対応の検波出力の識別を行う識別回路３８、
．３８□により構成される。なお、キャリア信号再生用
クロック３５は、図外のキャリア同期回路から供給され
る。また、再生クロック３７は、図外のクロック同期回
路から供給される。

また、誤差信号判定回路３２は、ディジタル復調器３１
の各チャネル対応の出力（ｍ／２ビツト、ｍ＞ｎ）を取
り込み、符号ビットと誤差ビットとを変調方式制御信号
２４に応じて選択し、分離出力する誤差ビット選択回路
３９．　　３９□により構成される。

以下、各部の構成および動作について説明する。

第１表に対応する入力信号のビット数ｎ、すなわち変調
方式に応じた信号点レベルは、それぞれ２値（ｎ＝２．
４　ＰＳＫ）、４値（ｎ＝４．１６ＱＡＭ）、８イ直　
（ｎ　＝　６　、６４０ＡＭ）、　１６イ直　（ｎ　＝
　８、２５６０Ａ？Ｉ）をとり、第３図（ａ）に示す配
置となる。なお、この状態ではそれぞれの最適動作レベ
ルが異なり、上述したように一つの動作点ですべての変
調方式に適用することはできなかった。

したがって、すべての変調方式に対応させるためには最
適動作レベルを共通化する必要があり、そのためには例
えば２５６　Ｑ　Ａ　Ｍ変調方式に対して、各信号点レ
ベルをそれぞれ１／２　（６４ＱＡＭ）、３／２　（１
６ＱＡＭ）　、７／２　（４ＰＳＫ）だけ補正しなけれ
ばならない。第３図（ｂ）は、信号点レベルの補正後の
配置を示す。

第４図は、入力信号のビット数ｎ（変調方式制御信号２
４）に応じて動作点を補正する動作点シフト回路２５の
構成例である。

図において、動作点シフト回路２５は、変調方式制御信
号２４に対応する補正係数を出力する補正係数ＲＯＭ４
１と、ディジタルフィルタ出力に補正係数を加算するデ
ィジタル加算器４３とにより構成される。

補正係数ＲＯＭ４１が出力する補正係数は、上述した各
補正量に対応するものであり、このような補正処理を施
すことにより、第３図（ｂ）に示すように各変調方式に
対して動作点を一定にすることができる。

なお、この処理はディジタル演算処理であるので、補正
係数は温度その他の外部条件に左右されずに変調方式に
応じて一意に決定できる。したがって、補正係数は本実
施例に示すようにＲＯＭなどに記憶させておき、そのア
ドレスを変調方式制御信号２４を用いて指定することに
より出力させることができる。

第５図は、各チャネル対応の動作点補正出力に対して直
交変調を行うディジタル直交変調器２７の構成例である
。

図において、ディジタル直交変調器２７は、キャリア信
号発生用クロック２６を取り込むカウンタ５１と、カウ
ンタ出力を取り込む波形ＲＯＭ５３１．５３□と、各チ
ャネル対応の動作点補正出力と各波形ＲＯＭ出力との乗
算を行うディジタル乗算器５５１．５５□と、各チャネ
ル対応の乗算結果を加算するディジタル加算器５７とに
より構成される。

各チャネル対応の波形ＲＯＭ５３．．５３□は、互いに
直交する基準キャリア信号の振幅情報が記憶され、カウ
ンタ出力によりそのデータが読み出される。ディジタル
乗算器５５．．５５□では、各チャネル対応の動作点補
正出力と直交キャリア信号とのディジタル乗算を行うこ
とにより直交変調が行われ、各乗算結果を加算すること
によりディジタル変調信号として出力される。

第６図は、ディジタル直交変調器２７に対応するディジ
タル直交検波器３６の構成例である。

図において、ディジタル直交検波器３６は、キャリア信
号再生用クロック３５を取り込むカウンタ６１と、カウ
ンタ出力を取り込む波形ＲＯＭ６ｓ＋、ｓ３ｇと、受信
信号と各波形ＲＯＭ出力との乗算を行い、乗算結果をチ
ャネル対応に出力するディジタル乗算器６５．．６５□
と、その一方（ここではＱチャネル）の乗算結果に所定
の遅延を与えるシフトレジスタ６７とにより構成される
。

各チャネル対応の波形ＲＯＭ６３．．６３□は、互いに
直交する再生キャリア信号の振幅情報が記憶され、カウ
ンタ出力によりそのデータが読み出される。ディジタル
乗算器６５１．６５□では、各チャネル対応の受信信号
と各再生キャリア信号とのディジタル乗算を行うことに
より直交検波が行われる。

さらに、各チャネル対応の検波出力は、フリップフロッ
プその他で構成された識別回路３８１．３８□に入力さ
れ、再生クロック３７を用いて信号の識別が行われる。

なお、識別後の符号ビットと誤差ビットは、各変調方式
によって異なる。

第２表は、各変調方式と識別信号（ｍ／２ビツト）の符
号ビットおよび誤差ビットとの関係を示す。なお、誤差
ビットは１ビツト（ｍ＝ｎ＋１）とする。

第２表 第２表に示すにように、４ＰＳＫ変調方式の場合には、
上位から第１ピツ）　（ａｏ　）が符号ビットとなり、
第２ビツト（ａｌ）が誤差ビ・ノドとなる。以下同様に
、２５６　Ｑ　Ａ　Ｍ変調方式の場合には、上位から第
１ビツト〜第４ピント（ａ、−ａ３）が符号ビットとな
り、第５ビツト（ａ４）が誤差ビットとなる。

第７図は、各チャネル対応の識別信号から符号ビットと
誤差ビットとを選択分離し、それぞれ復号信号および誤
差信号として出力する誤差ピント選択回路３９の構成例
である。

図において、各チャネル対応の識別信号（ｍ／２）が２
分岐し、その一方が人力される符号ビット判定用セレク
タ７１は、変調方式制御信号２４に対応するビットを第
２表に基づいて選択して出力する構成であり、その他方
が人力される誤差ビット判定用セレクタ７３は、変調方
式制御信号２４に対応するビットを第２表に基づいて選
択して出力する構成である。たとえば、６４ＱＡＭ変調
方式の場合には、符号ビア１判定用セレクタ７１は識別
信号の第１ビツト〜第３ビツトを符号ピントとして出力
し、誤差ビット判定用セレクタ７３は第４ビツトを誤差
ビットとして出力する。

各誤差ビット選択回路３９．．３９□が出力する符号ビ
ットおよび誤差ビットは、それぞれ台底されて復号信号
および誤差信号として出力される。

なお、ディジタル直交検波器３６のシフトレジスタ６７
により、その一方のチャネルの識別信号に所定の遅延が
与えられ、両チャネルの台底に供される。

ここで、本実施例構成による実験結果を示す。

なお、４　ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６Ｑ
ＡＭの各変調方式において、キャリア信号再生用クロッ
ク３５には変調器のキャリア信号発生用クロック２６を
用い、再生クロック３７には人力信号と同期したクロッ
クを用いた。

第８図は、動作点補正を行う場合と行わない場合につい
て、４　ＰＳＫ変調方式における各Ｃ／Ｎに対する誤り
率を測定した結果である。

図に示すように、動作点補正を行った場合には、誤り率
１．０Ｘ１０−’において動作点補正を行わない場合に
比べて、約１　、５ｄＢの特性改善が認められた。

また、第９図は、各Ｃ／Ｈに対する誤り率の理論（＋！
（実線）および測定結果（点線）を各変調方式ごとに示
す。第１Ｏ図（ａ）〜（ｄ）は、各変調方式に対して本
実施例構成を用いて観測された復調出力の信号空間点配
置である。

図に示すように、理論値からの劣化は２５６　Ｑ　ＡＭ
変調方式においても２ｄＢ以下に抑えられており、はと
んど無調整に良好な特性が得られることが確認された。

［発明の効果］ 上述したように、本発明は、変復調処理の主要部分をす
べてディジタル信号処理により行うので複雑な調整が不
要となり、さらに同一の装置構成で異なった多値数の変
調方式に容易に対応することができる。

したがって、本発明による多値数可変変復調器は、可変
容量伝送方式のように瞬時に変調方式の切り替えが要求
される分野においても十分に対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図。 第２図は本発明の一実施例構成を示すブロック図。 第３図は動作点補正回路の動作原理を説明する図。 第４図は動作点シフト回路の構成例を示すブロック図。 第５図はディジタル直交変調器の構成例を示すブロック
図。 第６図はディジタル直交検波器の構成例を示すブロック
図。 第７図は誤差ビット選択回路の構成例を示すブロック図
。 第８図は４ＰＳＫ変調方式における各Ｃ／Ｎに対する誤
り率を測定した結果を示す図。 第９図は各Ｃ／Ｎに対する誤り率の理論値および測定結
果を各変調方式ごとに示す図。 第１０図は本実施例構成を用いて観測された各変調方式
に対応する復調出力の信号空間点配置を示す図。 第１１図は従来の多値ＱＡＭ変復調器の構成例を示すブ
ロック図。 ２１・・・動作点補正回路、２２・・・ディジタル変調
器、２３・・・ディジタルフィルタ、２４・・・変調方
式制御信号、２５・・・動作点シフト回路、２６・・・
キャリア信号発生用クロック、２７・・・ディジタル直
交変調器、２８・・・ディジタル／アナログ変換器（Ｄ
／Ａ）、２９・・・帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、３１
・・・ディジタル復調器、３２・・・誤差信号判定回路
、３３・・・低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、３４・・・
アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）　、３５・・・
キャリア信号再生用クロック、３６・・・ディジタル直
交検波器、３７・・・再生クロック、３８・・・識別回
路、３９・・・誤差ビット選択回路、４１・・・補正係
数ＲＯＭ、４３・・・ディジタル加算器、５１・・・カ
ウンタ、５３・・・波形ＲＯＭ、５５・・・ディジタル
乗算器、５７・・・デンジタル加算器、６１・・・カウ
ンタ、６３・・・波形ＲＯＭ、６５・・・ディジタル乗
算器、６７・・・シフトレジスタ、７１・・・符号ビッ
ト判定用セレクタ、７３・・・誤差ピッ ト判定用セレクタ。 第 図 （ａ） ０〕〉 第 図 第 ６ 図 第 図 第 図 第 図 （ａ） ４ＰＳＫ　（ｎ＝２） （ｂ） １６ＱＡＭ　（ｎ＝４） 第 ０ 図 （ａ） （ｂ） 第 １ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｎビットの入力信号に対し、対応する変調方式に
   応じて変調器の最適動作点に各信号点レベルを補正する
   動作点補正回路、および動作点補正出力に対してディジ
   タル演算処理により変調を行い２＾ｎ値変調信号を出力
   するディジタル変調器を有する多値数可変変調器と、 前記２＾ｎ値変調信号を受信し、前記ディジタル変調器
   に対応する検波および識別処理を行い、符号ビットおよ
   び誤差ビットを含むｍ（ｍ＞ｎ）ビットの識別信号を出
   力するディジタル復調器、および前記識別信号から前記
   変調方式に応じて符号ビットおよび誤差ビットを選択し
   、送信されたｎビットの復号信号および誤差信号を出力
   する誤差信号判定回路を有する多値数可変復調器と を備えたことを特徴とする多値数可変変復調器。