JPH06318923A - 一括変調器 - Google Patents

一括変調器

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JPH06318923A
JPH06318923A JP5000494A JP5000494A JPH06318923A JP H06318923 A JPH06318923 A JP H06318923A JP 5000494 A JP5000494 A JP 5000494A JP 5000494 A JP5000494 A JP 5000494A JP H06318923 A JPH06318923 A JP H06318923A
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JP
Japan
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modulator
frequency
signal
circuit
output
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JP5000494A
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Yoshifumi Yamada
芳文 山田
Tadashi Shirato
正 白土
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 入力データのトラヒックに応じてキャリアの
数を動的に制御する一括変調器を提供する。 【構成】 複数の入力データの時分割マルチプレクサ1
1と、多重信号のパターンと変調方式に従ってIチャネ
ル信号とQチャネル信号を提供するマッピング回路12
と、チャネル信号の帯域制限回路13と、各チャネル信
号を指定キャリアに対応した周波数Δfiに従ってシフ
トする周波数シフト回路14と、この出力の両チャネル
信号の各々を所定周期Tの間加算する累積加算器と、こ
の出力を変換するD/A変換器と、その出力側のLPF
と、出力の両チャネル信号によりキャリア周波数fc
変調する直交変調器と、指定信号に従ってマルチプレク
サを制御する多重度制御回路6を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル通信に用いる
一括変調器に関し、複数の入力データ系列に応じて複数
の変調信号を発生するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車電話やセルラー電話等の移動体通
信方式又はパーソナル通信においては、基地局は複数の
無線信号を同時に送信しなければならない。近年のトラ
ヒックの増大により基地局の無線信号の数も増加してい
る。
【0003】図1は同時に送信される変調無線信号のス
ペクトルを示し、f1〜f5は各無線信号の中心周波数
である。実線f1、f3、f4は変調信号が出力されて
いる状態を示し、点線f2とf5は出力されていない状
態を示す。
【0004】ディジタル変調信号は、同相成分(Iチャ
ネル信号)と直交成分(Qチャネル信号)のベースバン
ド信号を直交変調することにより生成することができ
る。
【0005】図2は複数の無線信号を発生する従来の変
調器のブロック図である。図において、100、10
1、102は単一の入力データを変調する変調器で、1
03は全変調器の出力を加算する加算器である。加算器
103の出力は高周波信号である。変調器100〜10
2の構造は全て同じであるので、変調器100について
詳細に説明する。変調器100は、入力データ#1を受
けとって、入力データの瞬時パターンと変調方式に従っ
て直交変調のためのIチャネル信号とQチャネル信号を
発生するマッピング回路112を有する。
【0006】これらのIチャネル信号とQチャネル信号
は帯域制限回路113に送られる。帯域制限回路113
の出力のIチャネル信号とQチャネル信号は次にD/A
変換器131、132に送られ、アナログ信号に変換さ
れる。変換器の出力は、ローパスフィルタ141、14
2を介して、直交変調器のミキサ151、152に印加
される。発振器155は、外部のキャリア指定信号#1
により指定されるキャリア周波数f1を発生する。発振
器155のキャリア周波数f1はミキサ又は乗算器15
1と、π/2移相器154を介して別のミキサ又は乗算
器152に印加される。ミキサ151と152の出力は
加算器153で加算され、その出力は入力データ#1で
変調されたキャリア周波数f1である。同様に、変調器
101と102は入力データ#2、#3で変調された、
キャリア周波数f2、f3を提供する。ミキサ151、
152と加算器153と発振器155と移相器154に
よる直交変調器は周知である。各変調信号は加算器10
3で加算され、高周波無線信号が得られる。
【0007】図2において、各入力信号は各々の変調器
で変調され、換言すると、入力データの数に等しい数の
変調器が必要である。
【0008】従って、図2の従来技術は、複数の変調器
が必要なことから構造が複雑であるという欠点があり、
更に、変調器の数で対応できるトラヒック量が限定さ
れ、入力データのトラヒックの変化に動的に追従するこ
とが不可能であるという欠点がある。
【0009】これらの欠点を解決するために、図4に示
す一括変調器を考えた。これは本件の発明者が研究段階
で検討したもので市販されたものではない。
【0010】周波数fi は、基準周波数fc (=wc
2π、wc は角周波数、πは90°)が図3のごとくΔ
i (=Δwi /2π)だけ周波数シフトしたものと考
えることができる。
【0011】ディジタル変調信号S(t)は次のように
あらわされる。 S(t)=A(t)cos(φi (t)+(wc +Δwi )t) (1)
【0012】ここでA(t)はベースバンド信号の信号
空間ダイヤグラムにおける瞬時振幅、φi (t)はその
瞬時位相角である。
【0013】式(1)は次のように変形できる。 S(t)=A(t)cos(φi (t)+Δwi t)coswc t −A(t)sin(φi (t)+Δwi t)sinwc t (2)
【0014】従って、キャリア角周波数(wc +Δw
i )の変調波は、(1)ベースバンド信号φi をΔwi
だけ周波数シフトし(Iチャネル及びQチャネルの両方
に対し)、(2)次いで周波数シフトされた信号でキャ
リア角周波数wc を直交変調することにより生成するこ
とができる。結果として得られる変調信号は、キャリア
角周波数(wc +Δwi )を周波数シフトしないベース
バンド信号で直交変調したものと同じである。
【0015】複数のキャリアをもつ複数の変調波の場合
は次のようになる。 S(t)=ΣA(t)cos(φi (t)+Δwi t)coswc t −ΣA(t)sin(φi (t)+Δwi t)sinwc t (3)
【0016】従って、複数の変調波は、(1)各ベース
バンド信号φi のIチャネル信号とQチャネル信号を外
部から指定されたキャリア周波数に対応して周波数シフ
トし、(2)Iチャネル信号の和とQチャネル信号の和
により角周波数wc により直交変調することにより生成
することができる。
【0017】図4は、上記考察を実現する一括変調器の
ブロック図である。図で、61、62、6nは入力デー
タ#1、#2、…、#nをうけいれるベースバンド信号
処理回路である。各ベースバンド信号処理回路は入力デ
ータの直列−並列変換と、入力データのパターンと変調
方式に従ったIチャネル信号とQチャネル信号の位相と
振幅の割当てによるマッピング、及び指定されたキャリ
ア周波数に応じた周波数シフトされたIチャネル信号と
Qチャネル信号の生成を行なう。
【0018】全加算器71は、全入力データ#1から#
nのIチャネル信号を加算し、周波数分割多重されたI
チャネル信号を生成する。同様に、全加算器72は、全
入力データ#1〜#nのQチャネル信号を加算し、周波
数分割多重されたQチャネル信号を生成する。
【0019】全加算器71で多重化されたIチャネル信
号はD/A変換器31でアナログ信号に変換され、その
出力は、Iチャネル信号の帯域を制限するローパスフィ
ルタ41を介して直交変調器5に印加される。同様に、
全加算器72で多重化されたQチャネル信号はD/A変
換器32でアナログ信号に変換され、その出力はローパ
スフィルタ42を介して直交変調器5に印加される。
【0020】直交変調器5では、乗算器51は発振器5
5のキャリア周波数fc とローパスフィルタ41の出力
との積を生成し、乗算器52は発振器55のキャリア周
波数を移相器54で90°移相したキャリアとローパス
フィルタ42の出力との積を生成する。加算器53は乗
算器51、52の出力の和を生成し、無線周波信号RF
又は中間周波信号IFを出力する。
【0021】しかし、図4の装置は、各入力データが別
々に処理されて、シフト周波数Δwi 毎のIチャネル信
号とQチャネル信号が生成され、全Iチャネル信号と全
Qチャネル信号を加算して複数の変調信号を生成するの
で、複数のべースバンド信号処理回路61〜6nが必須
であるという欠点がある。
【0022】更に、入力データの数はベースバンド信号
処理回路の数により制限される。
【0023】更に、入力データの数がベースバンド信号
処理回路の数より少ないときに、いくつかのベースバン
ド信号処理回路が動作しないという欠点がある。入力デ
ータの数はトラヒックの瞬時値に従って動的に変動す
る。従来の技術ではシステムはトラヒックの増減に追従
することはできない。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構造
が簡単で、単一の共通ベースバンド信号処理回路をもつ
一括変調器を提供することにある。
【0025】本発明の別の目的は、入力データのトラヒ
ックに応じてキャリアの数を動的に制御することができ
る一括変調器を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、複数の入力ディジタルデータに対応
して異なるキャリア周波数をもつ周波数分割多重された
複数の変調信号を提供する、次の構成を有する一括変調
器にある; (a)入力ディジタルデータを時分割多重するマルチプ
レクサ、(b)多重化信号のパターンに変調方式に応じ
た信号点を割り当てるI−チャネル信号とQ−チャネル
信号を提供するマッピング回路、(c)マッピング回路
の出力の帯域を制限する帯域制限回路、(d)各々の帯
域制限回路の出力を外部からのキャリア指定に従って周
波数シフトする周波数シフト回路、(e)周波数シフト
回路の出力を所定期間にわたって累積加算する累積加算
器、(f)累積加算器の出力をアナログ信号に変換する
D/A変換器、(g)D/A変換器の出力を変調して周
波数多重された信号を提供する変調器。
【0027】
【実施例】図5(図5A及び図5B)は本発明による一
括変調器のブロック図である。図において、1は、全て
の入力データ#1〜#n(nは入力チャネルの数)に共
通に動作するベースバンド信号処理回路である。該回路
は、時分割マルチプレクサ11を有し、各入力データの
ビットの値をサンプルし、全入力データのサンプル値を
ビット周期の中に配列することにより、時分割多重化を
行なう。マルチプレクサ11の出力は時分割多重信号で
ある。ベースバンド信号処理回路が唯一個だけもうけら
れ時分割で動作することは本発明の特徴である。
【0028】番号12はマッピング回路で、マルチプレ
クサ11の出力信号のマッピングを変調方式に従って行
なう。マッピング回路12の出力は直交変調のためのI
チャネル信号とQチャネル信号である。
【0029】入力データが直列型式の場合には、マルチ
プレクサ11又はマッピング回路12で直列−並列変換
を行って、並列データをマッピングの対象とする。
【0030】番号13は帯域制限回路でマッピング回路
12のIチャネル信号とQチャネル信号の周波数帯域を
制限する。
【0031】番号14は周波数シフト回路で、各入力デ
ータ毎のオフセット周波数指定つまりキャリア指定(i
=1〜n)を受信し、前記Iチャネル信号とQチャネル
信号をキャリア指定に従って周波数シフトする。回路は
ディジタル型式で動作するので、周波数シフト回路14
は、オフセット周波数とIチャネル信号(又はQチャネ
ル信号)との積を与える乗算器及びその出力を加算する
加算器により実現される。乗算器の代わりにROMを用
いることもできる。周波数シフト回路14の出力はベー
スバンド信号処理回路1の出力となる。
【0032】番号21は累積加算器で、ベースバンド信
号処理回路1の出力の多重化されたIチャネル信号をビ
ット周期毎に累積加算し、全ての信号成分の加算を行な
う。累積加算器21の出力は周波数分割多重化されたI
チャネル信号である。同様に、番号22は、Qチャネル
信号に対し累積加算器21と同様に動作する累積加算器
である。
【0033】累積加算器21と22の出力はD/A変換
器31、32と、ローパスフィルタ41、42を介して
直交変調器5に印加される。前者は信号型式をディジタ
ル型式からアナログ型式に変換し、後者は周波数帯域の
制限を行なう。21、31、41はIチャネル信号に作
用し、22、32、42はQチャネル信号に作用する。
【0034】直交変調器5は、1対のミキサつまり周波
数変換器51、52と、ミキサ51、52の出力を加算
する加算器53と、無線周波数wc を発振する発振器5
5と、発振器55の出力をπ/2だけ移相してミキサ5
1、52の受信位相がπ/2だけずれるようにする移相
器とを有する。直交変調器自身の構造と動作は公知であ
る。加算器53の出力は多重信号で変調された無線周波
信号で図3に示すようなスペクトルを有する。
【0035】番号6は多重制御回路で、外部回路(図示
なし)から与えられる多重指定信号に従って、ベースバ
ンド信号処理回路1と累積加算器21、22に処理クロ
ックCとフレームクロックFを与える。多重度はトラヒ
ックに対応し、トラヒックが大のときは多重度を大に
し、トラヒックが小のときは多重度を小にする。
【0036】図8は周波数シフト回路14の2つの実施
例を示す。図8Aは乗算器による実現例で、図8BはR
OM(読み取り専用メモリ)による実現例である。
【0037】図8Aにおいて、101、102、10
3、104は乗算器、105はROM、106と107
は加算器である。ROM105は、キャリア制御信号
(i)を受信し、cosΔwi t、sinΔwi t及び
−sinΔwi tの瞬時値を出力する。帯域制限回路1
3の出力のcosφi (t)は乗算器101と102に
印加され、これらの乗算器にはROM105の出力のc
osΔwi tとsinΔwi tが各々印加されて、積c
osφi (t)×cosΔwi tとcosφi (t)×
sinΔwi tが各々出力される。同様に、乗算器10
3と104は帯域制限回路13のQチャネル信号sin
φi (t)を受信して、各々−sinφi (t)×si
nΔwi tとsinφi (t)×cosΔwi tを出力
する。加算器106は乗算器101と103の出力の和
としてcos(φi (t)+Δwi t)を出力する。同
様に加算器107は乗算器102と104の出力の和と
してsin(φi (t)+Δwi t)を出力する。従っ
て、加算器106と107の出力はIチャネル信号とQ
チャネル信号の周波数を、キャリア制御信号(i)で規
定される周波数Δwi だけ周波数シフトしたものとな
る。
【0038】図8Bは周波数シフト回路14の別の実施
例で、121、122、123、124はROMで、各
々、cosφi (t)×cosΔwi t、cosφi
(t)×sinΔwi t、sinφi (t)×cosΔ
i t及び−sinφi (t)×sinΔwi tを蓄積
している。125はステップ発生器で、ROM121〜
124を読み出すステップ(アドレスの間隔)をキャリ
ア指定信号(i)に従って指定する。キャリア指定信号
で指定されるシフト周波数が大のときは、ROMを読み
出すステップを大にし、シフト周波数が小のときはRO
Mを読み出すステップを小にする。例えばステップが2
のときは、ROMはアドレスをひとつ飛びに読み出し、
従って、ROMから読み出される振幅データにより生成
される周波数はステップが1のときの周波数の2倍にな
る。
【0039】ROM121、122、123、124
は、cosφi (t)又はsinφi(t)とステップ
発生器で指定されるステップで定まるアドレスから読み
出されて、図8Aの乗算器101〜104の出力と同様
の出力を与える。加算器126と127は、図8Aの加
算器106と107と同様に動作し、周波数シフトされ
たIチャネル信号とQチャネル信号がこれらの加算器の
出力に得られる。
【0040】次に、図5の装置の動作を図6を用いて詳
しく説明する。
【0041】多重制御回路6は多重数n(n=2、3、
4、…)をうけとり、システムクロック信号を多重数に
従って分周してフレームクロックFと処理クロックCを
与える。フレームクロックFはビット周期Tのはじめに
パルスを有し、フレームクロックFの周期はビット周期
Tに等しい。処理クロックCはビットT周期T毎にn個
のパルスを有する(nは多重数)。好ましくは、処理ク
ロックCとフレームクロックFは図6Bに示すように同
期しており、処理クロックCのビット周期T毎の最初の
パルスはフレームクロックFと一致する。実施例では、
多重数nは図の左側ではn=5、図の右側ではn=2で
ある。
【0042】図6で、(a)は入力データ#1〜#5を
示し、各々はベースバンド信号処理回路1のマルチプレ
クサ11に印加される。入力データ#1〜#nの各々は
一連のディジタルビットDn-1 1、Dn 1、Dn+1 1、Dn+2 1
等を有する。ディジタルビットの周期はTである。
【0043】マルチプレクサ11は図6Bのフレームク
ロックFと処理クロックCを使って、図6Cに示すよう
にn個の入力データの各ビット周期の値を時分割多重し
て、ビット周期Tの中にパックする。図6の左側では多
重数は5で#1〜#5の入力データがパックされる。多
重指定が5から2に変化すると、図6Cの右側に示すよ
うに#1〜#2の2つの入力データがパックされる。
【0044】マッピング回路12はマルチプレクサ11
の出力の多重化信号の直列−並列変換を行ない、多重化
信号のパターンと変調方式に従ってマッピングを行な
う。マッピング回路12の出力はIチャネル信号とQチ
ャネル信号をもち、各々マッピングされた振幅と位相を
もつ。
【0045】帯域制限回路13はこれらのIチャネル信
号とQチャネル信号に対し伝送方式に従った帯域制限を
行なう。帯域制限回路13の出力は式(2)のcosφ
i (t)とsinφi (t)に対応する。
【0046】周波数シフト回路14はキャリア指定信号
(i=1〜n)を取り込む。キャリア指定信号は例えば
各入力データに対し300KHz(i=1)、600K
Hz(i=2)、900KHz(i=3)等である。
【0047】図6Cにおいて、第1のデータ信号#1
(Dn-1 1)はキャリア指定信号(i=1)に従ってビッ
ト周期Tの始めの1/5の期間で300KHzだけ周波
数シフトされる。第2のデータ信号#2(Dn-1 2)は、
キャリア指定信号(i=2)に従ってビット周期Tの2
番目の1/5の期間に600KHzだけ周波数シフトさ
れる。同様に、全ての入力データ信号がキャリア指定信
号に従って周波数シフトされる。周波数シフト回路14
の出力は式(2)のcos(φi (t)+Δwit)と
sin(φi (t)+Δwi t)に対応する。信号はデ
ィジタルなので周波数シフト回路はディジタル乗算器又
はROMにより実現される。
【0048】周波数シフトされたIチャネル信号とQチ
ャネル信号の振幅と位相情報はベースバンド信号処理回
路1から出力される。
【0049】ベースバンド信号処理回路はディジタル動
作なのでキャリア周波数の間隔は正確で安定であり、キ
ャリアの切替は高速かつ高精度で行なわれる。
【0050】累積加算器21と22は、ベースバンド信
号処理回路1のIチャネル信号とQチャネル信号を全入
力データに対しビット周期Tの間累積加算する。累積加
算器21と22の出力は周波数多重された信号である。
【0051】累積加算器21と22の出力は、各々、D
/A変換器31と32に印加される。D/A変換器はそ
の入力部にラッチを有し、累積加算された入力信号はラ
ッチされた後アナログ信号に変換される。図6Dはラッ
チされた信号を示す。
【0052】D/A変換器31と32の出力はローパス
フィルタ41、42で高周波成分を除去した後直交変調
器5に印加される。ローパスフィルタ41と42の出力
は式(3)のΣA(t)cos(φi (t)+Δwi
t)とΣA(t)sin(φi(t)+Δwi t)に対
応する。
【0053】直交変調器5は直交変調されたRF(無
線)信号又はIF(中間周波)信号を出力する。
【0054】図7は本発明の別の実施例のブロック図で
ある。図7の図5に対する特徴はRF(又はIF)信号
が、直交変調ではなく、Iチャネル信号又はQチャネル
信号の周波数変換により得られる点にある。図7におい
て、90は周波数変換用のミキサで91はローカル周波
数wc をミキサ90に与えるための発振器である。ベー
スバンド信号処理回路1と多重制御回路6は図5のもの
と同じであるが、Iチャネル信号とQチャネル信号の一
方のみが用いられる。1組のみの累積加算器21、D/
A変換器31及びローパスフィルタ41が用いられる
(図5の実施例では2組の部材が用いられた)。周波数
変換ではキャリアの両側に2つのサイドバンドが発生す
るので、バンドパスフィルタ92により一方のみをとり
他方を除去する。バンドパスフィルタ92の出力は複数
のキャリアを有し周波数多重化された無線周波信号であ
る。
【0055】図7の実施例でも、多重数の切替は可能
で、各ビット周期Tにおける処理クロックパルスFの数
を切替えることにより行なわれる。
【0056】
【発明の効果】上述のごとく、本発明によると、複数の
入力データが、始めに、時分割多重化され、次に、マッ
ピング回路により直交変調のためのIチャネル信号とQ
チャネル信号が得られる。次いで、これらの信号はキャ
リア指定に従って周波数シフトされ、次に、周波数シフ
トされた信号がビット周期Tにわたって累積加算される
ことにより周波数多重された信号が得られる。次いで、
累積加算された信号の直交変調又は周波数変換が行われ
る。
【0057】従って、入力データの数の増減つまり多重
数nの増減は多重制御回路6の多重数の指定の変更のみ
で簡単に行なうことができる。入力データの数が増加し
ても変調器やベースバンド信号処理回路を増設する必要
はない。
【0058】トラヒックが小で多重数nが小のときは回
路の各部は低速で働き、従って、回路の消費電力が小で
ある。
【0059】本発明において、図3のスペクトルは従来
の図1のスペクトルと同じであるので、本発明を適用し
たとき、受信側には何等の変更も必要ではない。
【0060】本発明をセルラーシステムや移動通信にお
ける基地局の送信機に適用すると、ハードウェアの増減
なしにトラヒックの変化に動的に適応することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】周波数分割多重信号の高周波帯での周波数スペ
クトルを示す。
【図2】従来の一括変調器のブロック図である。
【図3】周波数分割多重信号を別の方法で発生した場合
の周波数スペクトルを示す。
【図4】従来の別の一括変調器を示す。
【図5A】本発明による一括変調器のブロック図であ
る。
【図5B】本発明による一括変調器のブロック図で図5
Aと共に用いられる。
【図6】図5の動作タイムチャートを示す。
【図7】本発明による一括変調器の別の実施例を示す。
【図8】周波数シフト回路の構成例を示す。
【符号の説明】
1 ベースバンド信号処理回路 5 直交変調回路 6 多重度指定回路 11 時分割多重化回路 12 マッピング回路 13 帯域制限回路 14 周波数シフト回路 21、22 累積加算器 31、32 D/Aコンバータ 41、42 ローパスフィルタ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の入力データ系列に対応して異なる
    キャリア周波数をもつ周波数多重された複数の変調信号
    を提供する、次の構成を有する一括変調器; (a)入力データを時分割多重するマルチプレクサ、 (b)多重化された信号に変調方式に応じた信号点を割
    り当てるためのI−チャネル信号とQ−チャネル信号を
    提供するマッピング回路、 (c)マッピング回路の出力の帯域を制限する帯域制限
    回路、 (d)各々の帯域制限回路の出力を外部からのキャリア
    指定に従って周波数シフトする周波数シフト回路、 (e)周波数シフト回路の出力を所定期間にわたって累
    積加算する累積加算器、 (f)累積加算器の出力をアナログ信号に変換するD/
    A変換器、 (g)D/A変換器の出力を変調して周波数多重され
    た、変調信号を提供する変調器。
  2. 【請求項2】 前記変調器が直交変調器であり、前記マ
    ッピング回路は直交変調のための、90°の位相差をも
    つI−チャネル信号とQ−チャネル信号を提供する、請
    求項1記載の一括変調器。
  3. 【請求項3】 前記D/A変換器が、ラッチをふくみ、
    入力信号を変換の間変換のはじめの値に保つ、請求項1
    記載の一括変調器。
  4. 【請求項4】 D/A変換器と変調器の間にローパスフ
    ィルタがもうけられる、請求項1記載の一括変調器。
  5. 【請求項5】多重度制御回路がもうけられ、外部から与
    えられる多重度指定信号により前記マルチプレクサにお
    ける多重度が調節可能に制御される、請求項1記載の一
    括変調器。
  6. 【請求項6】 前記変調器が周波数変換器で、該変換器
    の出力にバンドパスフィルタをもうけて不要な側帯波を
    除去する、請求項1記載の一括変調器。
  7. 【請求項7】 多重度が入力信号のトラヒックに従って
    調節される、請求項5記載の一括変調器。
  8. 【請求項8】 前記周波数シフト回路がディジタル乗算
    器とその出力を加算する加算器により実現される請求項
    1記載の一括変調器。
  9. 【請求項9】 前記周波数シフト回路がROMとその出
    力を加算する加算器により実現される請求項1記載の一
    括変調器。
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