JPH06224961A

JPH06224961A - 振幅位相変調における多重化および分離方式

Info

Publication number: JPH06224961A
Application number: JP50A
Authority: JP
Inventors: Takao Sumitani; 貴夫墨谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-01-25
Filing date: 1993-01-25
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】振幅位相変調における多重化方式および分離
方式に関し、振幅位相変調された同一周波数の複数信号
が多重化された信号から元の複数信号を分離することを
目的とする。【構成】振幅位相変調された同一周波数の複数信号が
所定の条件の下に合成されたものであれば、その合成信
号の振幅および位相と、元の複数信号の各振幅および位
相との間には１対１の相関関係があることに着目して、
まず送信側では、合成手段４が、振幅位相変調された同
一周波数の複数信号を所定の条件の下に合成し、その合
成された信号を送出する。受信側では、受信手段１がそ
の合成信号を受信し、検出手段２が、受信手段１が受信
した合成信号の振幅および位相を検出する。そして、推
測手段３が、検出手段２が検出した振幅および位相、並
びに所定の条件に基づき、受信された合成信号の元にな
った複数信号の振幅および位相をそれぞれ推測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振幅位相変調における多
重化および分離方式に関し、特に振幅位相変調された同
一周波数の複数信号を所定の条件の下で多重化する振幅
位相変調における多重化方式および当該信号から元の複
数信号を分離する振幅位相変調における多重化分離方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、無線通信においては、高周波の
搬送波を用いてその振幅や位相を送信すべきベースバン
ド信号に比例して変化させることを行なっている。特
に、ディジタル無線通信においては、周波数の有効利用
の観点から振幅位相変調（Amplitude and Phase Shift
Keying）のなかで、多値直交振幅変調（Quadrature Amp
litude Modulation ）が実用的なディジタル無線方式と
して盛んに開発されている。

【０００３】ところで、振幅位相変調された同一周波数
の搬送信号が複数あった場合には、互いに干渉し合って
合成された信号ができてしまい、従来、その合成信号を
受信した側では、元の複数の信号を分離することができ
なかった。このため、同一周波数の複数搬送信号が同一
の空間に送出されることがないようにされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、自動
車電話や携帯電話の普及に伴い、周波数の有効利用の必
要性が高まっており、同一周波数の複数搬送信号を同一
の空間に送出しても、それらの合成信号から元の複数信
号を復元できる方式の実現が望まれていた。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、振幅位相変調された同一周波数の複数信号が
多重化された信号から元の複数信号を分離する振幅位相
変調における多重化分離方式を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、図１に示すように、振幅位相変調された
同一周波数の複数信号が所定の条件の下に合成された合
成信号を受信する受信手段１と、受信手段１が受信した
合成信号の振幅および位相を検出する検出手段２と、検
出手段２が検出した振幅および位相、並びに所定の条件
に基づき、受信された合成信号の元になった複数信号の
振幅および位相をそれぞれ推測する推測手段３とを備え
る。

【０００７】また、振幅位相変調された同一周波数の複
数信号を所定の条件の下に合成する合成手段４を備え
る。

【０００８】

【作用】本発明は、振幅位相変調された同一周波数の複
数信号が所定の条件の下に合成されたものであれば、そ
の合成信号の振幅および位相と、元の複数信号の各振幅
および位相との間には１対１の相関関係があることに着
目して、合成信号から元の複数信号を復元しようとした
ものである。

【０００９】すなわち、図１において、まず送信側で
は、合成手段４が、振幅位相変調された同一周波数の複
数信号を所定の条件の下に合成し、その合成された信号
を送出する。または、複数の送信側がそれぞれ同一周波
数の各単一信号を送出し、それらが空間、伝送路等にお
いて合成される。

【００１０】受信側では、受信手段１がその合成信号を
受信し、検出手段２が、受信手段１が受信した合成信号
の振幅および位相を検出する。そして、推測手段３が、
検出手段２が検出した振幅および位相、並びに所定の条
件に基づき、受信された合成信号の元になった複数信号
の振幅および位相をそれぞれ推測する。

【００１１】その後、この推測された各振幅および位相
に基づき、振幅位相変調の復調が行われる。このように
して、振幅位相変調された同一周波数の複数信号が多重
化された信号から元の複数信号を分離することが可能と
なる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、振幅位相変調の基本概念を図２，３を参照
して説明する。

【００１３】図２は、８種類の位相または振幅を異にす
る信号波形を示す図である。すなわち、０°、９０°、
１８０°、２７０°の４種類の位相と１、２の２種類の
振幅との組み合わせから、８種類３ビットの情報をこれ
らの振幅位相変調信号によって表すことができる。

【００１４】図３は、図２に示した８種類の信号波形を
極座標表示したときの信号空間ダイアグラムであり、図
２の（Ａ）〜（Ｈ）に示す各信号波形が図３に示す信号
Ｓａ〜Ｓｈにそれぞれ相当する。

【００１５】以上のようにな３ビット分の振幅位相変調
された信号Ｓａ〜Ｓｈのうちの２つを、同一周波数で合
成して送受信する場合を例にして以下、説明する。図４
（Ａ）は信号Ｓａと信号Ｓｂとの合成によって合成信号
Ｓａｂができる様子を示し、図４（Ｂ）は信号Ｓａと信
号Ｓｃとの合成によって合成信号Ｓａｃができる様子を
示す波形図である。すなわち、位相０°、振幅１の信号
Ｓａと、位相０°、振幅２の信号Ｓｂとが合成される
と、位相０°、振幅３の合成信号Ｓａｂができ、また、
位相０°、振幅１の信号Ｓａと、位相９０°、振幅１の
信号Ｓｃとが合成されると、位相４５°、振幅１．４の
合成信号Ｓａｃができる。

【００１６】こうした合成信号Ｓａｂや合成信号Ｓａｃ
は、それらの位相や振幅の値から元の信号Ｓａ〜Ｓｈと
区別がつく。そして、こうした信号Ｓａｂ，Ｓａｃを受
信したときに、それらの位相および振幅から元の信号Ｓ
ａ，Ｓａｂ，Ｓｃの各位相および振幅を推測することが
可能である。

【００１７】すなわち、信号Ｓ１および信号Ｓ２を以下
の式（１），（２）で表したとする。

【００１８】

【数１】Ｓ１＝ａsin(θ−ｂ）・・・（１）

【００１９】

【数２】Ｓ２＝ｃsin(θ−ｄ）・・・（２）このとき、信号Ｓ１と信号Ｓ２とを合成した信号Ｙ（＝
Ｓ１＋Ｓ２）は、

【００２０】

【数３】Ｙ＝ａsin(θ−ｂ）＋ｃsin(θ−ｄ）・・・（３）となる。

【００２１】ここで、Ｙ＝０となる位相θo は、

【００２２】

【数４】 θo ＝ tan^-1〔 (ａ sinｂ＋ｃ sinｄ）／ (ａ cosｂ＋ｃ cosｄ）〕・・・（４）また、Ｙが最大となったときの振幅Ｙ_maxは、

【００２３】

【数５】Ｙ_max＝ tan^-1〔− (ａ cosｂ＋ｃ cosｄ）／ (ａ sinｂ＋ｃ sinｄ）〕・・・（５）となる。

【００２４】したがって、受信した合成信号の振幅０の
位相値と、振幅最大値とを求めれば、所定の条件下で
は、上記式（４），（５）を利用して元の信号Ｓ１，Ｓ
２の位相ｂ，ｄ、および振幅ａ，ｃをそれぞれ求めるこ
とができる。

【００２５】上記の所定の条件とは、（１）元の信号の数が特定されていること（上記の信号
Ｓ１，Ｓ２の例では、２）。（２）元の信号のうちの１つの信号の位相や振幅が変化
したときに、他の信号の位相や振幅は変化しないこと
（上記の信号Ｓ１，Ｓ２の例では、信号Ｓ１の位相ｂや
振幅ａが今回変化したとき、信号Ｓ２の位相ｄや振幅ｃ
は前回の値を維持すること）。この条件は、２つの信号
が同時に変化すると、合成信号から元の信号を復元する
ことができないために設けられる。（３）元の信号の位相および振幅は規格化されているこ
と。（４）元の信号はいずれも正確な正弦波であること。

【００２６】図５は、信号Ｓ１，Ｓ２の合成信号（Ｓ１
＋Ｓ２）から元の信号Ｓ１，Ｓ２を復元する様子を示す
信号空間ダイアグラムである。すなわち、まず、所定の
条件として、元の信号の数は２つであり、２つの元の信
号の位相や振幅が同時に変化せず、元の信号の位相は０
°、９０°、１８０°、２７０°の４種類であり、元の
信号の位相は１、２の２種類であり、そして、２つの元
の信号はいずれも正確な正弦波であるとする。その条件
下において、（Ａ）に示すような、振幅３、位相９０°
の合成信号を受信したときに、２つの元の信号のある初
期信号状態に従い、元の２つの信号が、振幅１、位相９
０°の信号Ｓ１と、振幅２、位相９０°の信号Ｓ２とで
あると推定できたとする。

【００２７】つぎに、信号Ｓ２が変化せずに（Ｂ）に示
すような、振幅２．２４、位相６３°の合成信号を受信
したときには、元の２つの信号は、振幅１、位相０°の
信号Ｓ１と、振幅２、位相９０°の信号Ｓ２とであると
推定できる。同様に、つぎに、信号Ｓ１が変化せずに
（Ｃ）に示すような、振幅３、位相０°の合成信号を受
信したときには、元の２つの信号は、振幅１、位相０°
の信号Ｓ１と、振幅２、位相０°の信号Ｓ２とであると
推定できる。さらに同様に、つぎに、信号Ｓ１が変化せ
ずに（Ｄ）に示すような、振幅２．２４、位相２９７°
の合成信号を受信したときには、元の２つの信号は、振
幅１、位相０°の信号Ｓ１と、振幅２、位相２７０°の
信号Ｓ２とであると推定できる。

【００２８】ところで、受信した合成信号の位相や振幅
は、送信側の元の信号の位相や振幅の本来の変化に伴っ
て当然変化するが、その他に、送受信間の伝送経路の状
態によっても変化する。すなわち、空間伝送路を経た電
磁波を通信の媒体にする場合には、受信した合成信号の
位相や振幅が、送受信間の距離、地形等によって影響を
受け、また、上記通信が移動体通信である場合において
は、移動体の動きによっても受信合成信号の位相や振幅
は変動する。こうした受信合成信号の位相や振幅の変動
を、送信側の信号の位相や振幅の本来の変化と区別する
とともに、前者が後者に与える影響を補正する必要があ
る。こうした要請に応えた装置について図６を参照して
説明する。

【００２９】図６は、本発明に係る振幅位相変調におけ
る多重化分離方式を備えた電波受信装置のブロック図で
ある。図中、ブロック内の表示はその機能を示してい
る。受信部１１は、電磁波信号としての合成信号を受信
する。量子化部１２では、受信された合成信号の位相お
よび振幅の値を量子化する。すなわち、受信された合成
信号の位相および振幅の値は、伝送経路による変動の影
響を受けるため、図７に示す信号空間ダイアグラムのほ
ぼ全域に存在することとなる。これらの合成信号の位相
および振幅の値を所定の数の量子点のうちのいずれか一
番近い点に近似する。

【００３０】メモリ部１３は、前回の量子化された合成
信号の位相および振幅の値を記憶し、比較部１４は、メ
モリ部１３に記憶された前回の位相および振幅の値と、
今回の量子化された合成信号の位相および振幅の値とを
それぞれ比較する。これについて、合成信号の振幅を例
にして示した図８を参照して説明する。

【００３１】図８は、合成信号の振幅の時間変化を示す
グラフであり、（Ａ）は送信側での合成信号の振幅の時
間変化を示し、（Ｂ）は受信側で受信された、変動の影
響を受けた合成信号の振幅の時間変化を示す。すなわ
ち、今回が時刻ｔ２であるとすると、メモリ部１３には
振幅値ａ１（前回時刻ｔ１での振幅値）が記憶され、比
較部１４では今回振幅値ａ２が前回振幅値ａ１と比較さ
れる。

【００３２】図６に戻って、差検出部１５では、位相お
よび振幅の前回値と今回値との各差を検出する。図８の
振幅例で言えば、（ａ２−ａ１）が検出される。メモリ
部１７は、位相差および振幅差の所定の各判別値を組み
合わせて予め記憶しており、ディジタル処理部１６は、
メモリ部１７に記憶されている位相差および振幅差の各
判別値の組み合わせを読出し、差検出部１５で検出され
た位相差および振幅差を、これらの読み出された各判別
値と比較する。そして、差検出部１５で検出された位相
差および振幅差が、送信側の合成信号の本来の位相や振
幅の変化に起因するのか、または伝送経路上の変動の影
響を受けたことに起因するのかを判別する。そして、デ
ィジタル処理部１６は、さらに、今回検出された位相差
および振幅差が、送信側の合成信号の本来の位相や振幅
の変化に起因すると判別したときには、前回までの伝送
経路上の変動の影響分を用いて、今回検出された位相お
よび振幅を補正して、送信側の合成信号の本来の位相や
振幅を復元するようにする。

【００３３】すなわち、図８の振幅例で言えば、振幅差
（ａ２−ａ１）は、送信側の合成信号の本来の位相や振
幅の変化に起因するのではなく、伝送経路上の変動の影
響を受けたことに起因すると判別される。したがって、
この場合には前回復元された振幅が今回の振幅と見做さ
れる。

【００３４】しかし、今回がもし時刻ｔ３である場合に
は、差検出部１５では振幅差（ａ３−ａ２）が検出され
ており、ディジタル処理部１６は、メモリ部１７に予め
記憶されている振幅差の判別値と比較し、この振幅差
（ａ３−ａ２）は送信側の合成信号の本来の振幅の変化
に起因すると判別する。この場合には、送信側の合成信
号の本来の振幅の変化があったと前回判別されてから時
刻ｔ２までの間の、（ａ２−ａ１）を含めた伝送経路上
の変動分を用いて、今回検出された位相および振幅を補
正して、送信側の合成信号の位相や振幅を復元するよう
にする。

【００３５】原信号出力部１８は、ディジタル処理部１
６が復元した送信側の合成信号の位相や振幅を基に、合
成される前の元の信号の各位相や振幅を前述のように推
測する。

【００３６】以上の実施例においては、合成前の元の信
号は２つであるが、２つ以上であっても、本発明は実施
可能である。すなわち、複数の信号によって振幅位相変
調された同一周波数の複数の搬送波が合成された合成波
の位相および振幅から、元の複数の信号の各位相および
振幅を推測することが可能である。そして、元の複数の
信号の各位相および振幅が分かれば、それらを基に、振
幅位相変調の復調が公知の技術により行われ得る。

【００３７】図９は、移動通信に上記多重化分離方式を
適用した場合の移動通信システムの全体図である。すな
わち、基地局２１は、周波数ｆ３の搬送波を信号Ｓ１で
振幅位相変調して出力すると同時に、同一の周波数ｆ３
の他の搬送波を信号Ｓ２で振幅位相変調して出力する。
したがって、ゾーン２２内の移動局２３および移動局２
４では、両振幅位相変調波の合成されたものが受信され
る。移動局２３および移動局２４では、前述の手法に従
い、信号Ｓ１および信号Ｓ２を復調する。そして、信号
Ｓ１および信号Ｓ２に含まれる相手先記号に従い、移動
局２３および移動局２４では自分あての信号を受け取る
ようにする。また、移動局２３が周波数ｆ３の搬送波を
信号Ｓ３で振幅位相変調して出力したときに同時に、移
動局２４が同一周波数ｆ３の搬送波を信号Ｓ４で振幅位
相変調して出力した場合には、両信号が空間で合成さ
れ、その合成信号が基地局２１で受信される。この信号
は、基地局２１で前述の手法によって信号Ｓ３，Ｓ４に
復調される。

【００３８】以上のように、同一周波数で複数の信号を
送れるので、ゾーンを細分化せずともゾーン内で多数の
移動局が同時に通信することができる。従来は、図１０
に示すように、サービスエリアをゾーン２５，２６，２
７と小さく分けてゾーン内の移動局の数を減らすととも
に、ゾーン２５では基地局２５ａが周波数ｆ１の搬送波
を出力し、また、ゾーン２７でも基地局２７ａが周波数
ｆ１の搬送波を出力し、両ゾーンの間に設けられたゾー
ン２６で基地局２６ａが異なる周波数ｆ２の搬送波を出
力するようにして、隣接局どうしの混信を防いでいた。
しかし、本発明の適用によってこうしたことをしないで
済むようになり、周波数の有効利用が図られるととも
に、基地局数の縮小が実現する。

【００３９】上記実施例では、電磁波信号を対象に説明
したが、導体伝送路で伝送される電気信号や光ケーブル
で伝送される光信号に本発明を適用してもよい。すなわ
ち、図１１（Ａ）は、同軸ケーブル２８をバスとする電
気信号の通信システムを示し、図１１（Ｂ）は、光ファ
イバ２９をバスとする光信号の通信システムを示す。図
１１（Ａ）では、同軸ケーブル２８のバスに接続された
端末＃1〜端末＃ｎが、同一の周波数ｆ１を異なる信号
で振幅位相変調した変調信号の合成信号を受信し、前述
の手法により元の信号を復元し、自分あての信号のみを
受け取るようにする。

【００４０】また、図１１（Ｂ）では、光ファイバ２９
のバスに接続された端末＃1 〜端末＃ｎが、同一の波長
λ１を異なる信号で振幅位相変調した変調信号の合成信
号を受信し、前述の手法により元の信号を復元し、自分
あての信号のみを受け取るようにする。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、振幅位
相変調された同一周波数の複数信号が所定の条件の下に
合成されたものであれば、その合成信号の振幅および位
相と、元の複数信号の各振幅および位相との間には１対
１の相関関係があることに着目して、まず送信側では、
合成手段が、振幅位相変調された同一周波数の複数信号
を所定の条件の下に合成し、その合成された信号を送出
する。または、複数の送信側からの同一搬送周波数の各
単一信号が伝送媒体において合成される。受信側では、
受信した合成信号の振幅および位相を検出し、推測手段
が、検出された振幅および位相、並びに所定の条件に基
づき、受信された合成信号の元になった複数信号の振幅
および位相をそれぞれ推測する。そして、この推測され
た各振幅および位相に基づき、振幅位相変調の復調を行
なう。このようにして、振幅位相変調された同一周波数
の複数信号が多重化された信号から元の複数信号を分離
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】８種類の位相または振幅を異にする信号波形を
示す図である。

【図３】図２に示した８種類の信号波形を極座標表示し
たときの信号空間ダイアグラムである。

【図４】合成信号ができるまでの様子を示す波形図であ
る。

【図５】信号Ｓ１，Ｓ２の合成信号（Ｓ１＋Ｓ２）から
元の信号Ｓ１，Ｓ２を復元する様子を示す信号空間ダイ
アグラムである。

【図６】本発明に係る振幅位相変調における多重化分離
方式を備えた電波受信装置のブロック図である。

【図７】信号空間ダイアグラムである。

【図８】合成信号の振幅の時間変化を示すグラフであ
る。

【図９】移動通信に本発明の多重化分離方式を適用した
場合の移動通信システムの全体図である。

【図１０】従来の移動通信システムの全体図である。

【図１１】電気信号、光信号を用いた通信システムの全
体図である。

【符号の説明】

１受信手段２検出手段３推測手段４合成手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振幅位相変調された同一周波数の複数信
号が所定の条件の下で多重化された信号から元の複数信
号を分離する振幅位相変調における多重化分離方式にお
いて、振幅位相変調された同一周波数の複数信号が所定の条件
の下に合成された合成信号を受信する受信手段（１）
と、前記受信手段（１）が受信した合成信号の振幅および位
相を検出する検出手段（２）と、前記検出手段（２）が検出した振幅および位相、並びに
前記所定の条件に基づき、前記受信された合成信号の元
になった前記複数信号の振幅および位相をそれぞれ推測
する推測手段（３）と、を有することを特徴とする振幅位相変調における多重化
分離方式。
【請求項２】前記受信手段（１）は、前記合成信号を
電磁波信号として受信することを特徴とする請求項１記
載の振幅位相変調における多重化分離方式。
【請求項３】前記受信手段（１）は、前記合成信号を
移動体通信における電磁波信号として受信することを特
徴とする請求項１記載の振幅位相変調における多重化分
離方式。
【請求項４】前記受信手段（１）は、前記合成信号を
光信号として受信することを特徴とする請求項１記載の
振幅位相変調における多重化分離方式。
【請求項５】前記受信手段（１）は、前記合成信号を
電気信号として受信することを特徴とする請求項１記載
の振幅位相変調における多重化分離方式。
【請求項６】振幅位相変調における多重化方式におい
て、振幅位相変調された同一周波数の複数信号を所定の条件
の下に合成する合成手段（４）を有することを特徴とす
る振幅位相変調における多重化方式。