JPH0377703B2 - - Google Patents

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JPH0377703B2
JPH0377703B2 JP63084125A JP8412588A JPH0377703B2 JP H0377703 B2 JPH0377703 B2 JP H0377703B2 JP 63084125 A JP63084125 A JP 63084125A JP 8412588 A JP8412588 A JP 8412588A JP H0377703 B2 JPH0377703 B2 JP H0377703B2
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JP
Japan
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slot
nrz
bits
signal
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JP63084125A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH01256851A (en
Inventor
Masaichi Sanpei
Norihito Kinoshita
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JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHOCHO
Original Assignee
JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHOCHO
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は、デイジタル通信における直交変調方
式に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (1) Industrial Application Field The present invention relates to an orthogonal modulation method in digital communication.

(2) 従来の技術 従来、BPSK(Binary Phase Shift Keying)、
QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)のベ
ースバンド信号には、第1図aで示されるよう
に、データがマークなら1を、スペースなら−1
とするNRZ(Non−Return−to Zero)符号が用
いられる。また、多値ASK(Amplitude Shift
Keying)、多値PSK、多値QAM(Quadrature
Amplitude Shift Keying)等の場合は、NRZ符
号が多レベルとなる。
(2) Conventional technology Conventionally, BPSK (Binary Phase Shift Keying),
For QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) baseband signals, as shown in Figure 1a, if the data is a mark, set it to 1, if it is a space, set it to -1.
An NRZ (Non-Return-to-Zero) code is used. In addition, multivalued ASK (Amplitude Shift
Keying), multi-value PSK, multi-value QAM (Quadrature
Amplitude Shift Keying), etc., the NRZ code is multi-level.

NRZ符号は、与えられた電力を効率よく伝送
することができる符号であるが、データ判定のた
めのクロツクを受信信号から再生するため、送信
データに長い1又は0の列が含まれると、クロツ
ク再生が不能になるという欠点がある。したがつ
て、送信データに長い1又は0の列が含まれる可
能性がある場合には、あらかじめ送信データにス
クランブルをかけ、1又は0が連続しないように
する必要がある。
The NRZ code is a code that can efficiently transmit given power, but since the clock for data determination is recovered from the received signal, if the transmitted data contains a long string of 1s or 0s, the clock will be lost. The disadvantage is that playback becomes impossible. Therefore, if there is a possibility that the transmitted data includes a long string of 1's or 0's, it is necessary to scramble the transmitted data in advance to prevent consecutive 1's or 0's.

一方、クロツク再生が容易な符号方式にマンチ
エスタ符号がある。マンチエスタ符号は、第1図
bに示されるように、NRZ符号におけるタイム
スロツトを2等分し、NRZ符号の1を(1、−
1)、−1を(−1、1)とするものである。マン
チエスタ符号の場合、1符号の中間点で必ず立ち
上がり又は立ち下がり点(以下エツジと呼ぶ)が
存在するので、マーク又はスペースが連続しても
クロツク再生が容易になる。ただしこの場合、1
つの符号間に2つのパルスが存在することになる
ので、同一情報量を伝送する場合、NRZ符号と
比べると周波数帯域が2倍必要となるという欠点
がある。
On the other hand, Manchester code is a coding system that allows easy clock reproduction. As shown in Figure 1b, the Manchester code divides the time slot in the NRZ code into two, and converts 1 in the NRZ code into
1), -1 is set to (-1, 1). In the case of Manchester codes, there is always a rising or falling point (hereinafter referred to as an edge) at the midpoint of one code, so clock reproduction is easy even if marks or spaces are continuous. However, in this case, 1
Since there are two pulses between two codes, this has the disadvantage that twice the frequency band is required compared to the NRZ code when transmitting the same amount of information.

(3) 発明が解決しようとする問題点 マンチエスタ符号は、常にシンボルレートに等
しい周期でエツジが存在するため、クロツク再生
が容易になる。しかし、1符号内の2つのパルス
のうち、先行パルスの符号が決まると後続のパル
スの符号は先行パルスの符号を反転させたものに
1義的に決つてしまうので、2つのパルスを用い
ているにもかかわらず1ビツトの情報しか伝送で
きない。したがつてNRZ符号を用いた場合と同
一の情報量を伝送する場合、2倍の帯域が必要に
なる。
(3) Problems to be Solved by the Invention In the Manchester code, edges always exist at a period equal to the symbol rate, so clock reproduction is easy. However, among two pulses in one code, once the sign of the preceding pulse is determined, the sign of the subsequent pulse is uniquely determined to be the inverted sign of the preceding pulse. Despite this, only 1 bit of information can be transmitted. Therefore, when transmitting the same amount of information as when using the NRZ code, twice the bandwidth is required.

以上のことより、1つのシンボルを、1シンボ
ル内でエツジを持つ2つのパルスで構成し、か
つ、1つのシンボルでNRZ符号を用いた場合の
2倍の情報が伝送できる符号を用いると、NRZ
符号を用いた場合と同一帯域で、かつクロツク再
生が容易なデイジタル直交変調を行うことが可能
となると考えられる。
From the above, if one symbol is composed of two pulses with edges within one symbol, and a code that can transmit twice as much information as an NRZ code is used, NRZ
It is thought that it will be possible to perform digital orthogonal modulation in the same band as when using codes and with easy clock recovery.

本発明はその原理に基づく直交変調方式に関す
るものである。
The present invention relates to an orthogonal modulation method based on this principle.

(4) 問題を解決するための手段 本発明における変調波の生成は、以下のように
行う。
(4) Means for solving the problem Modulated waves in the present invention are generated as follows.

(1) nビツトのデータをS/P(シリアル/パラ
レル)変換する。
(1) Convert n-bit data to S/P (serial/parallel).

(2) ベースバンド信号が同相成分のみの場合には
nビツト中のn−1ビツトを、また直交成分も
存在する場合にはn−2ビツトを用いて複素
NRZ符号を発生する。発生したNRZ符号の例
を第2図aに示す。ただし1シンボル長をT
(sec)とする。
(2) If the baseband signal has only in-phase components, n-1 bits out of n bits are used, and if orthogonal components also exist, n-2 bits are used to calculate the complex signal.
Generates NRZ code. An example of the generated NRZ code is shown in Figure 2a. However, the length of one symbol is T
(sec).

(3) 発生したNRZ符号1シンボルを2等分し、
NRZスロツトと情報スロツトに分ける。ただ
し1シンボルの前半と後半のいずれを情報スロ
ツトとするかは、NRZ符号発生で用いられな
かつたビツトの情報(ベースバンド信号が同相
成分のみの場合には1ビツト、直交成分も含む
場合は2ビツト)を基に決定する。そして、
NRZスロツトにはNRZ符号発生部で発生した
信号をそのまま挿入し、情報スロツトには、あ
らかじめ決められている信号あるいはNRZス
ロツトの情報に応じた信号を挿入する。
(3) Divide one symbol of the generated NRZ code into two,
Divided into NRZ slot and information slot. However, whether the first half or the second half of one symbol is used as the information slot depends on the bit information not used in NRZ code generation (1 bit if the baseband signal contains only in-phase components, 2 bits if the baseband signal also includes orthogonal components). Determined based on bits). and,
The signal generated by the NRZ code generator is directly inserted into the NRZ slot, and a predetermined signal or a signal according to the information of the NRZ slot is inserted into the information slot.

例えば、同相又は直交成分のNRZ信号が第
2図aの波形の場合、以上の操作によつて生成
されるシンボル波形は第2図b及びcの2種類
となる。ただしこの場合、情報スロツトには0
が挿入してある。
For example, if the in-phase or quadrature component NRZ signal has the waveform shown in FIG. 2a, the symbol waveforms generated by the above operations will be of two types, shown in FIG. 2b and c. However, in this case, the information slot has 0
has been inserted.

また情報スロツトには、第2図b及びcのよ
うに、ある一定値(図では0)を挿入する他
に、例えば第2図dのように、NRZスロツト
の信号と極性が反転していて振幅がある一定値
である信号を挿入することも可能である。これ
は、変調方式、受信機構成、クロツク再生特性
等の要求から任意に設定すれば良い。
In addition to inserting a certain value (0 in the figure) into the information slot as shown in Figure 2 b and c, for example, the polarity of the NRZ slot signal is reversed as shown in Figure 2 d. It is also possible to insert a signal whose amplitude is a certain constant value. This may be arbitrarily set based on the requirements of the modulation method, receiver configuration, clock reproduction characteristics, etc.

(4) 以上の操作によつて生成された複素ベースバ
ンド信号を直交変調部において直交変調する。
(4) The complex baseband signal generated by the above operations is orthogonally modulated in the orthogonal modulation section.

(5) 作用 第3図に本発明の構成図を示す。(5) Effect FIG. 3 shows a configuration diagram of the present invention.

まず、データをS/P変換部1においてnビツ
ト(nは1つのシンボルに含まれるビツト数)ず
つ区切る。次にNRZ符号発生部2において、ベ
ースバンド信号が同相成分のみの場合はn−1ビ
ツト、直交成分も含む場合はn−2ビツトの情報
から複素NRZ符号を発生させる。
First, data is divided into n bits (n is the number of bits included in one symbol) in the S/P converter 1. Next, the NRZ code generating section 2 generates a complex NRZ code from n-1 bits of information when the baseband signal includes only in-phase components, and from n-2 bits of information when it also includes orthogonal components.

また、情報スロツト信号発生部3においては、
ベースバンド信号が同相成分のみの場合は1ビツ
ト、直交成分も含む場合は2ビツトの情報を用い
て、まずどちらのタイムスロツトを情報スロツト
にするかという情報スロツト選択情報を発生させ
るとともに、情報スロツトに挿入する信号を発生
させる。
Furthermore, in the information slot signal generating section 3,
Using 1-bit information if the baseband signal contains only in-phase components, and 2-bit information if it also includes orthogonal components, information slot selection information indicating which time slot is to be used as the information slot is first generated, and the information slot selection information is Generates a signal to be inserted into the

ベースバンド信号生成部4では、NRZ符号発
生部2及び情報スロツト信号発生部で発生させた
信号を基に複素ベースバンド信号を生成する。
The baseband signal generation section 4 generates a complex baseband signal based on the signals generated by the NRZ code generation section 2 and the information slot signal generation section.

なお、ベースバンド信号生成部4には、帯域制
限のための波形整形も含むものとする。また、デ
イジタル信号処理技術を用いて本発明を構成する
場合は、NRZ符号発生部1、情報スロツト信号
発生部2、ベースバンド信号生成部3の一部ある
いはすべてを、一体化して構成することも可能で
ある。
Note that the baseband signal generation section 4 also includes waveform shaping for band limitation. Furthermore, when configuring the present invention using digital signal processing technology, part or all of the NRZ code generation section 1, information slot signal generation section 2, and baseband signal generation section 3 may be configured as one unit. It is possible.

その後、直交変調部5において変調し、送信信
号を得る。なお、直交変調部には送信電力増幅器
も含むものとする。
Thereafter, the signal is modulated in the orthogonal modulation section 5 to obtain a transmission signal. Note that the orthogonal modulation section also includes a transmission power amplifier.

(6) 実施例 以上の方式を更に具体的に説明するため、
QPSKに上記の考え方を適用する場合の例につい
て説明する。なおQPSKの場合、n=4である。
(6) Example To explain the above method more specifically,
An example of applying the above concept to QPSK will be explained. Note that in the case of QPSK, n=4.

まずシリアル/パラレル変換部1では、4ビツ
トのパラレルデータを生成する。次に、まず2ビ
ツトの情報を用いて複素NRZ符号を発生させる。
したがつて同相及び直交成分は、それぞれ第1図
aの波形のいずれかとなる。
First, the serial/parallel converter 1 generates 4-bit parallel data. Next, first, a complex NRZ code is generated using 2-bit information.
Therefore, the in-phase and quadrature components each have one of the waveforms shown in FIG. 1a.

また、残りの2ビツトの情報を用いて、情報ス
ロツトを前半とするか後半とするか決める。
Also, the remaining 2 bits of information are used to decide whether the information slot should be placed in the first half or the second half.

したがつて、ベースバンド信号生成部において
生成される同相又は直交成分のシンボル波形とし
ては、 第4図a〜dで示される4種類となる。ただ
し、情報スロツトには0を挿入することとする。
Therefore, there are four types of symbol waveforms of in-phase or quadrature components generated in the baseband signal generation section as shown in FIGS. 4a to 4d. However, 0 is inserted into the information slot.

a〜dの波形を見るとわかるように、情報スロ
ツトにある特定の信号を挿入すると、シンボルの
中点で必ず周期T(sec)でエツジが発生するの
で、クロツク再生が容易となることがわかる。
As you can see from the waveforms a to d, when a specific signal is inserted into the information slot, an edge always occurs at the midpoint of the symbol with a period of T (sec), which makes clock reproduction easier. .

またQPSKの場合、1つの符号は、第1図のa
又はbから選択される。ベースバンド信号は複素
形なので、1シンボルに2ビツトの情報が含まれ
ることになる。
In addition, in the case of QPSK, one code is a in Figure 1.
or b. Since the baseband signal is in complex form, one symbol contains two bits of information.

それに対して本方式の場合、1シンボルに4ビ
ツトの情報が含まれているが、帯域はQPSKの2
倍必要となるので、同一帯域で伝送できる情報量
は、従来のQPSKと等しいことになる。
In contrast, in the case of this method, one symbol contains 4 bits of information, but the bandwidth is 2 bits of QPSK.
Since twice as much information is required, the amount of information that can be transmitted in the same band is equal to that of conventional QPSK.

また本発明は、同様の考え方を用いて、多値
ASK、多値PSK、多値QAM等へ適用することが
可能である。
In addition, the present invention uses the same idea to
It can be applied to ASK, multi-value PSK, multi-value QAM, etc.

QPSK以外への適用例として16QAMへの本発
明の適用法を示す。その場合、n=6であり、4
ビツトを用いてNRZ符号を発生すると共に、2
ビツトを用いて情報スロツトの選択を行う。この
場合も、同一帯域を用いると、従来の16QAMと
伝送できる情報量は同じである。
As an example of application to systems other than QPSK, a method of applying the present invention to 16QAM will be shown. In that case, n=6 and 4
Generates NRZ code using bits and 2
Bits are used to select information slots. In this case as well, if the same band is used, the amount of information that can be transmitted is the same as with conventional 16QAM.

16QAMの場合、ベースバンド信号の同相及び
直交成分は、第5図a〜dの中の1つとなる。
In the case of 16QAM, the in-phase and quadrature components of the baseband signal are one of those shown in FIGS. 5a-d.

一方、本発明を適用した場合、ベースバンド信
号生成部4において生成される同相及び直交成分
は第4図a〜hの中の1つとなる。
On the other hand, when the present invention is applied, the in-phase and quadrature components generated in the baseband signal generation section 4 become one of the components a to h in FIG. 4.

(7) 発明の効果 本発明を用いると、1シンボルの中央に必ずエ
ツジが発生するので、NRZ符号を用いた場合と
同一伝送効率でクロツク再生が容易な変調信号を
得ることができる。
(7) Effects of the Invention When the present invention is used, since an edge always occurs at the center of one symbol, it is possible to obtain a modulated signal whose clock is easily recovered with the same transmission efficiency as when using an NRZ code.

デイジタル通信においてはクロツク再生特性が
誤り率特性を左右する。したがつて本方式を用い
ることによる誤り率特性の向上が期待できる。
In digital communications, clock recovery characteristics influence error rate characteristics. Therefore, it can be expected that the error rate characteristics will be improved by using this method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はNRZ符号及びマンチエスタ符号のシ
ンボル波形、第2図は本発明を用いた場合のシン
ボル波形、第3図は、本発明の構成図、第4図は
QPSKに本発明を適用した場合の、ベースバンド
信号の波形パターン、第5図は16QAMのベース
バンド信号の波形パターン、第6図は16QAMに
本方式を適用した場合のベースバンド信号の波形
パターンである。 第3図において、1は、S/P(シリアル/パ
ラレル変換部、2は、NRZ符号発生部、3は、
情報スロツト信号発生部、4は、ベースバンド信
号生成部、5は、直交変調部である。
Fig. 1 shows the symbol waveforms of the NRZ code and the Manchester code, Fig. 2 shows the symbol waveforms when the present invention is used, Fig. 3 shows the configuration of the present invention, and Fig. 4 shows the symbol waveforms when the present invention is used.
Figure 5 shows the waveform pattern of the baseband signal when the present invention is applied to QPSK. Figure 6 shows the waveform pattern of the baseband signal when the present invention is applied to 16QAM. be. In FIG. 3, 1 is an S/P (serial/parallel converter), 2 is an NRZ code generator, and 3 is
4 is a baseband signal generator, and 5 is an orthogonal modulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 nビツトの情報から1シンボルを生成するデ
イジタル直交変調する場合において、ベースバン
ド信号が同相成分のみの場合はnビツト中のn−
1ビツトの情報を、また直交成分も含む場合はn
ビツト中のn−2ビツトの情報を用いて、NRZ
符号で構成される1つのシンボルを発生する
NRZ符号発生部と、 NRZ符号発生部で生成された1シンボルを2
つのタイムスロツトに等分し、どちらか一方は
NRZ符号発生部で発生させた信号をそのまま利
用するタイムスロツト(以下NRZスロツトと呼
ぶ)とし、他方のタイムスロツト(以下情報スロ
ツトと呼ぶ)には、情報スロツト信号発生部で決
定される情報を挿入することにより、1シンボル
の中点で信号レベルの変換点を持つ複素ベースバ
ンド信号を生成する、ベースバンド信号生成部
と、 ベースバンド信号が同相成分のみの場合はnビ
ツト中の1ビツトの情報を、また直交成分も含む
場合は、nビツト中の2ビツトの情報を用いて、
情報スロツトの選択、及び、情報スロツトに挿入
する信号を生成する、情報スロツト信号発生部
と、生成されたベースバンド信号を直交変調する
直交変調部を用いることにより、クロツク再生が
容易で、かつ、NRZ符号を用いた場合と同一の
伝送効率で伝送可能な変調波を発生することを特
徴とする、直交変調方式。
[Claims] In the case of digital orthogonal modulation that generates one symbol from 1n bits of information, if the baseband signal has only in-phase components,
n if it contains 1 bit of information and also includes orthogonal components.
Using the information of n-2 bits in the bit, NRZ
generate one symbol consisting of a sign
The NRZ code generator and the NRZ code generator generate 1 symbol into 2
divided into two time slots, one of which is
One time slot (hereinafter referred to as NRZ slot) uses the signal generated by the NRZ code generator as is, and the information determined by the information slot signal generator is inserted into the other time slot (hereinafter referred to as information slot). By doing so, the baseband signal generator generates a complex baseband signal having a signal level conversion point at the midpoint of one symbol, and when the baseband signal has only an in-phase component, the information of 1 bit out of n bits is generated. , and if it also includes an orthogonal component, use 2 bits of information out of n bits,
By selecting an information slot and using an information slot signal generation section that generates a signal to be inserted into the information slot, and an orthogonal modulation section that orthogonally modulates the generated baseband signal, clock regeneration is easy, and An orthogonal modulation method that is characterized by generating modulated waves that can be transmitted with the same transmission efficiency as when using NRZ codes.
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