JPH07501666A - 直交変調適用下での復調方法 - 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】 直交変調適用下での復調方法 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による、被変調信号に変換されたパルス 情報の直交変調適用下での復調方法に関する。

例えばコードレステレホンにおいて慣用されているデジタル信号のワイヤレス伝 送部においては、取扱い操作の簡単化の理由から装置の最小化が図られている。

この最小化はこれまでの技術においては主に集積回路を増やすことによって、す なわちアナログ構成部品を少なくすることによって達成されている。

本発明の課題は、構成部品の最小化と集積度ないし集積率の向上を復調部の特異 的な相応の構成によって達成させることである。

本発明によればこの課題は、直交変調によってアナログ信号の形で得られた２つ の直交成分のうちの一方の直交成分に微分又は積分を施し、これによって得られ た信号と他方の直交成分の信号をアナログ−デジタル変換後にそれぞれ配置され ている比較器に供給し、前記２つの比較器のデジタル出力信号をコインシデンス ゲートを用いてパルス情・報に結合させるようにして解決される。

本発明による復調方法は、その使用に対して唯１つのアナログ構成要素しか必要 とされないこと、すなわち微分又は積分を実施するための構成素子しか必要とさ れないことで際立っている。その他の全ての構成素子はデジタル信号処理に用い られるため、集積回路技術で以って製作可能であり、回路技術的にも簡単に用い ることができる。本発明による方法によれば、デジタル処理された低周波領域の 信号が唯１つのアナログ構成素子を用いて高周波領域のデジタル信号処理に結合 される。

本発明の別の有利な実施例によれば、直交変調によってアナログ信号の形で得ら れた２つの直交成分のうちの一方の直交成分をアナログ閉制御ループ又はデジタ ル閉制御ループにおいて微分又は積分された他方の直交成分と比較し、当該閉制 御ループの安定化をループゲインの切換によって保持し続け、生成された制御信 号からパルス情報が導出される。

図面 図１には直交変調用回路の基本構成が示されている。

この回路には直交成分の微分構成部を有する復調器に接続されている。

図２及び図３には直交成分の積分を行う復調器が示されている。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

復調すべき信号はパルス情報である。この情報ではパルスが基準（ベース）周波 数ｆだけ高い中心周波数Ｆによって、すなわち周波数（Ｆ＋ｆ）によって表され 、パルス休止期間が基準周波数ｆだけ低減された中心周波数Ｆによって、すなわ ち周波数（Ｆ−ｆ）によって表される。中心周波数Ｆは約２ＧＨｚの周波数を有 しており、これに対して基準周波数ｆは、約０．５ＭＨｚの周波数位置にある。

これらの２つの周波数（Ｆ＋　ｆ’Ｉ、（Ｆ−ｆ）は、搬送周波数として中心周 波数Ｆにチューニングする受信機ｌによって受信され、２つの変調器２．３に供 給される。変調器２においては、受信信号が受信個所において発振器４によって 生成された変調周波数とミキシングされる。これは受信された中心周波数Ｆとほ ぼ同じである。発振器４の変調振動は変調器２に直接的に供給されるのに対して 、変調器３は次のような変調振動を受け取る。すなわち移相器５を用いて１７４ 周期（９０度）だけ所期の変調振動に対して移相された変調振動を受け取る。そ れにより変調器２．３の出力側では基準周波数ｆの直交変調された２つの信号が 形成される。場合によっては復調によって生ぜしめられる高周波の障害成分はロ ーパスフィルタ７．９によって濾波される。

パルスの持続期間中に受信された信号は時間ｔの関数として以下の式で表される 。： ｃｏｓ２π（Ｆ＋ｆ）ｔ＝ ｃｏｓ２πＦｔ１ｃｏｓ２πｆｔ− −５ｉｎ２　πＦｔ　−５ｉｎ２　π　ｆｔ変調器２ではこの信号が発振器振動 ｃｏｓ２πＦｔと乗算的にミキシングされる。余弦関数と正弦関数の直交性によ って前記式の右辺に記載された第１の式からは変調後に直交成分ｃｏｓ２πｆｔ が生じ、これに対して第２の式は消滅する。変調器３ではこれとは逆に変調によ ってｓ　ｉｎ２πＦｔの発振器振動でもって第１の式が消滅され、第２の式から 直交成分−５ｉｎ２πｆｔが得られる。

パルス休止期間中に受信された信号は以下の式で表される。： ｃｏｓ２π（Ｆ−ｆ）ｔ＝ ｃｏｓ２πＦｔやｃｏｓ２πｆｔ＋ ＋５ｉｎ２ｙｃＦｔ−ｓｉｎ２πｆｔ 変調器２ではこの場合も直交成分ｃｏｓ２πｆｔが得られる。しかしながらこれ に対して変調器３では直交成分５ｉｎ２πｆｔが生じる。それにより変調器３の 出力信号はパルスの持続期間中とパルス休止期間中とでは逆の極性を有する。こ の相違は本発明による方法においてはパルス持続期間とパルス休止期間との間の 識別のための判定基準として用いられる。この一致検査の基礎は、−極性と振幅 を除いて一微分商と正弦関数の積分が余弦関数であり、かつその逆も同様である という事実である。本発明による復調方法の目的は、最小の技術的コストでこの ような識別をそれぞれ得らたる２つの直交成分から可能ならしめることである。

詳細にはこのことは例えば図１による実施例では、次のようにして行われる。す なわち変調器３から得られた直交成分からアナログ微分素子８を用いてその微分 商を形成するようにして行われる。この微分商は、所定の比較器入力信号の閾値 を上回った場合には後置接続された比較器９によってデジタル信号に変換される 。閾値としては微分された直交成分に対する値領域の平均値が用いられる。変調 器２から供給されローパスフィルタ６によって濾波された直交成分は第２の比較 器ｌＯに供給される。この第２の比較器１０は当該信号の存在を閾値の超過に基 づいて識別する。変調器３の直角信号はパルス持続期間とパルス休止期間におい て異なる極性を有するため、当該の極性の相違は当該信号の微分商においても生 じる。

比較器９．１０の出力側はコインシデンスゲートｌｌ（不等価ゲート）に接続さ れている。このゲートは一方の直角信号と他方の直角信号の微分商との間の極性 の一致の際にはパルス−オンの受信状態を信号化し、また極性の不一致の際には パルス−オフの受信状態を信号化する。

コインシデンスゲート１１のデジタル信号は実質的に既に所望のデータ信号に相 、応する。しかしながらこの信号はまだ比較器における切換過程に起因した短時 間の誤った論理状態を含んでいる（いわゆるジッタ）。

この短期間生じる誤った論理状態は、コインシデンスゲート１１に後置接続され たローパスフィルタ１２と後続の比較器１３において排除され得る。この場合ロ ーパスフィルタ１２の限界周波数はデータレートよりも大きくなければならない 。比較器１３の切換閾値としては、論理Ｏと１を表す電圧の平均値が選定される 。

当該回路の出力側１４からは復調された生データが取り出される。

図２には、アナログ積分器を用いたもとでの本発明による復調方法を実施するた めの装置の変化例が示されている。２つの直交成分は当該回路の入力側１５゜１ ６に供給される。一方の直角信号は乗算器１７を介して積分器１８に供給される 。入力側１５からこの時間積分器を介して供給された直交成分には加算器１９に おいて、入力側１６から供給された別の直交成分の値が加算される。加算器１９ の出力信号は増幅器２０によって増幅され別のアナログ乗算器２１を介して前記 乗算器１７の第２の入力側に戻されると同時に比較器２２に供給される。この比 較器は出力信号を送出する。乗算器２１の制御は入力側１５に接続された比較器 ２３によって行われる。この比較器２３の出力信号はインバータ２４によって反 転される。

図２による復調回路では直交成分が図１の実施例と同じような形式で直交変調用 回路を用いて入力信号から得られている。この直交変調用回路は後置接続された ローパスフィルタ６．７を含めた構成素子群１〜５からなっている。ローパスフ ィルタ６．７の出力信号は、図２の復調回路の入力側１５．１６の信号と同一で ある。

構成素子１７〜２１は閉制御ループを形成する。この閉制御ループにおいては増 幅器２０の出力信号が制御信号を表す、この制御信号により乗算器１７を介して 直角信号１５の振幅が直角信号１６の振幅に同化調整される。この２つの直角信 号の間に存在するπ／２の角度の位相ずれは積分素子１８によって補償される。

制御信号は加算器１９において、積分されπ／２だけ移相された直角信号１５か ら直角信号１６を減算することによって形成され、制御信号増幅器２０によって 増幅される。

正のループゲインにおいては当該閉制御ループは、直角信号１５の信号電圧が負 の極性を有している場合にのみ安定して動作する。直角信号１５の電圧が正の極 性範囲で掃引される場合にはループゲインの極性が乗算器２１によって反転され る。

直角信号１５の電圧の極性が正の場合には、比較器２３の出力電圧も正であり、 後置接続されたインバータ２４の出力電圧は負である。その他では直角信号１５ の電圧の極性が負である。場合には比較器２３の出力電圧が負でインバータ２４ の出力電圧は相応に正である。比較器２３の限られた特性によってインバータ２ ４の出力電圧の絶対値は直角信号１５の電圧の極性にのみ依存し、その絶対値に は依存しない、そのため乗算器２１におけるインバータ２４の出力電圧と制御増 幅器２０の出力側からの制御信号との乗算によって、制御ループゲインの切換が 次のように行われる。すなわち制御回路１７〜２１の安定した動作状態が保証さ れるように行われる。

制御回路１７〜２１の安定した動作状態では、制御増幅器２０の出力側における 制御信号は次のように調整される。すなわち入力側１６における信号と積分器１ ８の出力側における信号とが相互に可及的に僅かな偏差しか有さないように調整 される。直角信号１６の電圧が直角信号１５の積分された電圧値と同じ場合には 乗算器２１の出力電圧は正の極性を有していなければならない、またそれ以外で は負の極性を有していなければならない。乗算器２１の出力電圧の極性は変調さ れた受信信号のデータ流に相応する。このようにして、復調されたパルス情報は 比較器２２を用いて乗算器２１の出力電圧の極性から得られるものとなる。

図３による回路実施例は図２の実施例と次の点で異なる。すなわちアナログのフ ィードバック経路を存してない点で異なっている。符号付けは全体的に図２と同 じように行われている。１図２による回路の入力側回路に設けられた乗算器１７ の機能はここではアナログ切換スイッチ２５が受け継いでいる。この切換スイッ チ２５は、論理“ｌ”の制御信号の場合には入力側１５からの直角信号を導通接 続させ、それ以外の場合では積分器１８がらの反転された直角信号を導通接続さ せる。

図２による実施例と同じようにこの反転された直角信号からは入力側１６から供 給された別の直角信号が減算される。加算器１９の出力信号は後置接続された比 較器２６によってデジタル信号に変換される。比較器２６の出力信号は切換可能 なインバータ２７を介して、切換スイッチ２５の切換のために用いられる。切換 スイッチ２５に対する制御信号は反転されたデータ信号と同じである。このデー タ信号は出力側２８において取り出される。インバータ２７の制御は比較器２３ によって行われる。この比較器２３の出力信号はインバータ２４を用いて反転さ れる。

図３による復調回路は図２による復調回路の簡素化されたタイプである。復調処 理経過の結果に対しては制御信号の極性しか必要とされないので、制御ループは デジタルフィードバック分岐によって閉成され得る。

図２による実施例と比較した場合のこの実施例の利点は回路技術上のコストが著 しく低減されることである。なぜなら複雑なアナログ乗算器はデジタル構成素子 に置き換えられるがらで、ある。

図２による復調回路の場合と同じようにここでも図１の回路のローパスフィルタ ６．７の出方信号は直角−人力信号１５．１６を形成する。図２の復調回路との 違いは、ここでは直角信号１５が対称的に得られなければならないことである。

構成素子１８．１９及び２５〜２７は閉制御ループを形成している。この場合比 較器２６が図２の制御増幅器２ｏの機能を受け継ぎ、コインシデンスゲート２７ は図２の乗算器２１の機能を受け継ぐ。直角信号１５と、コインシデンスゲート ２７の出力側からの制御信号との乗算は選択スイッチ２５において行われる。こ のスイッチは図２のアナログ乗算器１７に置き換えられたものである。コインシ デンスゲート２７の出力側からの制御信号の論理状態が“ｌ″であるならば（こ れは図２においてアナログ制御電圧の極性が正であることに相応する）、選択ス イッチ２５において直角信号１５の正の成分が積分器１８に引続き供給される。

それ以外の論理状態゛０”の場合では（これは図２においてアナログ制御電圧の 極性が負であることに相応する）、直角信号１５の負の成分が引続き供給される 。

コインシデンスゲート２７の出力側における制御信号は既にデジタル形式で存在 し、復調すべきパルスダイヤグラムが示される。それ数回２における比較器２２ のような付加的な比較器はここでは必要とされない。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）１．　国際出願番号 ＰＣＴ／ＥＰ９２１０２６７５ ２、　発明の名称 直交変調適用下での復調方法 ３、　特許出願人 住　所　オーストリア国　Ａ−１２１０ウィーン　シーメンスシュトラ名　称　 シーメンス　アクチェンゲゼルシャフト　エスターライヒ氏　名　（６１８１） 　弁理士　矢　野　敏　雄　１Σ町−”（１）　補正書の翻訳文　１通 明　細　書 直交変調適用下での復調方法 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項及び第２の項の上位概念による、変調信号に変換さ れたパルス情報の直交変調を眉いたもとでの復調方法に関する。

例えばコードレステレホンにおいて慣用されているデジタル信号のワイヤレス伝 送手段においては、取扱い操作の簡単化の理由から装置の最小化が図られている 。この最小化はこれまでの技術においては主に集積回路を増やすことによって、 すなわちアナログ構成部品を少なくすることによって達成されている。

英国特許第２１８９１１４号明細書からはＦＳＸ信号の復調のための復調装置が 後置である。この復調装置は、直交成分のデジタル合成のための直交変調手段と 比較／変換手段とコインシデンスゲートとを有している。

本発明の基礎をなす課題は、ワイヤレス信号伝送手段に用いられる装置（例えば コードレステレホン）の最小化とそれに用いられる構成要素の集積率の向上が復 調部の特異的な相応の構成によって達成され得る、復調方法ないし復調装置を提 供することである。

この課題は請求の範囲第１項及び第２項の特徴部分に記載された直交変調を用い たもとでの復調方法にょっで解決される。

本発明による復調方法は、その使用に対して唯１つのアナログ構成要素だけしか 必要としないこと、すなわち微分（請求項１）又は積分（請求項２）を実施する ための構成素子しか必要としないことで際立っている。その他の構成素子の全て はデジタル信号処理に用いられるため、集積回路技術で以って製作可能であり、 回路技術的にも簡単に用いることができる。本発明による方法によれば、デジタ ル処理された低周波領域の信号が単一のアナログ構成素子を用いて高周波領域の デジタル信号処理部に結合される。

請求の範囲第１項又は第２項に記載された方法を実施するための有利な復調装置 は従属請求項２〜６項に記載される。

図面 図１には直交成分の微分構成部を有する復調器の設けられた直交変調用回路の基 本的な構成が示されている。

図２及び図３には本発明の第２及び第３実施例が示されている。

図２及び図３には直交成分の微分を行う復調器が示されている。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例である。

復調すべき信号は前記３つの実施例においてパルス情報である。この情報では 請　求　の　範　囲 １．　被変調信号に変換されたパルス情報の直交変調（２〜６）適用下での復調 方法であって、ナログ信号として得られた直交成分が閾値に関して　ナログ／デ ジタル　換され　引続きコインシデンス論理ゲートによってデジタル的に合成さ れる復調方法において、 直交変調（２〜６）によってアナログ信号の形で得られた２つの直交成分のうち の一方の直交成分をアナログ／デジタル変換する前に微分し、アナログ／デジタ ル変換された直　成分をコインシデンス論理ゲートを用いて合成してパルス情報 を生成するようにしたことを特徴とする方法。

２、　変調信号に変換されたパルス情報の直交　調適用下での　調方法であって 、 ナログ信号として得゛れた直交成分が閾値に関して　ナログ／デジタル　換され 、引　きコインシデンス論理ゲートによってデジタル的に合成される復調方法に おいて、 直交度Ｗ４（２〜６）によってアナログ信号の形でアナログ／デジタル変換され た直　成分をコインシデンス論理ゲートを用いて合成してパルス情報を生成する よ　にしたことを特徴と　る方法。

調装置であって、 直　調手段（２〜６）と、 第１の比較／　挟手段（９１０）と、 直交成分をデジタル的に合成　るための第１のコインシデンス手段（１１）とを 有　る　調装置において、 ！！！ｅ＃Ｉ　（８ル、ｔ＜ａｔム旦ｌどＬ仕ニーｑ＊＊＊ｔ（８）は前記直　 調手段（２〜６）と第１の比／’＆＊＋履」」シー上且ユ」肩λ旦工」口１Ｌム １」と虹二のコインシデンスゲート（１１）は不等価ゲートとして構成されてい る、請求の範囲第３項記載の復調装置。

５、　請求の範囲第２項による方法を　施するための復調装置であって、 直交　調装置（２〜６）と、 第２の比較／　挟手段（２０，２３２４）と交成分をデジタル的に合成するため の第２のコインシデンス手段（２Ｉ）とを有する復調装置において、 第１の　弁装置（１７１８１９）が設けられており、　第１の積分波　（１７１ ８１９）は、前記第２の比較／　挟手段（２０２３２４）と、前記直　成分をデ ジタル的に合成するための第２のコインシデンス手段（２１）と共にアナログ閉 制御ループを形成しており、当該の形成においては前記アナログ閉制御ループに おいて直交成分が相互に比−松」」シー復コ」ｄＬ止：１５乞文旦」Ｊ乙とニク コー套ヱ９−切換のもとで維持され、アナログ制御信号からＡ／Ｄ　換器（２２ ）によってパルス情　が生起される調装置であって、 直　調手段（２〜６）と、 第３の比較／　挟手段（２３２４２６）と、直交成分をデジタル的に結合するた めの第３のコインシデンス手段（２７）とを有する復調装置において、 第２の積分装置（１８，１９，２５）が設けられ−１」」−一緩１」」λ４上】 」（Ｌユ」−一り且−じＬ足）ＩＣ前記第３の比較／変換手段（２３２４２６と 、前記直交成分をデジタル的に結合するための第３のコインシデンス手段（２７ ）と共にデジタル閉制御工火二二（辷星１ｉｊＥＩムエ遺」ムー崖」〕λ歴茎ユ 辷毘と」」Ｌ直ヌー、吸上」」」匡≦」コ虹工出ユ」Ｌｌヱ）ｌＬ乞ニブ１と乞 皇進−がループゲインの切換のもとて維持今れ続け、制御信号の生成でもってパ ルス情報の形成が行われるこンｔ、修＃Ｊ＋ナス溜聾枯管 国際ｖｓ香報牛Ｉ１１．　、ａｕ６ｎａ＋ａ　Ａｍｖｎｔｅ＋ｅｎｅｎ　ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．被変調信号に変換されたパルス情報の直交変調適用下での復調方法において 、 直交変調によってアナログ信号の形で得られた２つの直交成分のうちの一方の直 交成分に微分又は積分を施し、これによって得られた信号と他方の直交成分の信 号をアナログ−デジタル変換後にそれぞれ配置されている比較器（９，１０）に 供給し、前記２つの比較器（９，１０）のデジタル出力信号をコインシデンスゲ ート（１１）を用いてパルス情報に結合させるようにしたことを特徴とする方法 。
2. ２．前記直交変調によってアナログ信号の形で得られた２つの直交成分のうちの 一方の直交成分をアナログ閉制御ループ（１７〜２１）又はデジタル閉制御ルー プ（１８，１９，２５〜２７）において微分又は積分された他方の直交成分と比 較し、当該閉制御ループの安定化をループゲインの切換によって保持し続け（２ ３，２４）、 生成された制御信号からパルス情報が導出される（２２）、請求の範囲第１項記 載の方法。