JPH08139691A - 周波数分割多重変調方式送信機および受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 搬送波と局部発振周波数信号との間の周波数
ずれおよび位相ずれを相殺する。 【構成】 ＦＤＭ方式送信機に複素数ベクトルで表され
る変調信号の任意の一対の積を演算する変調回路を設
け、前記積によって搬送波を変調し送信する。受信機で
は、局部発振器Ｌ０〜ＬＮから出力される出力と、前記
変調された搬送波とを混合し、低域濾波フィルタで濾波
し、サンプリングして復調信号を取出す。搬送波の復調
信号と隣接した周波数を有する搬送波の復調信号との比
を復調回路で演算して元の変調信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号によっ
て多数の搬送波を変調し送信する、また多数の変調され
た搬送波を受信し復調する周波数分割多重変調方式送信
機および受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、放送または通信などの分野でもデ
ィジタル化が要求され、たとえば移動体などでも良好な
受信が可能なディジタル変復調技術の開発が進められて
いる。前記ディジタル変復調技術の１つに周波数分割多
重（Frequency DivisionMultiplexing；ＦＤＭと略称す
る）変調方式が挙げられる。ＦＤＭ変調方式は、マルチ
キャリア変調方式と称される場合もある。ＦＤＭ変調方
式は、伝送するディジタル信号を複数の搬送波に分割し
て割当て、割当てられた信号によって各搬送波をディジ
タル変調する変調方式である。

【０００３】図７は従来技術を用いたＦＤＭ変調方式送
受信機の電気的構成を示すブロック図である。本従来技
術では、各搬送波の変調方式として位相変調方式（Phas
eShift Keying；ＰＳＫと略称する）を用い、また局部
発振器から発振される局部発振周波数信号と搬送波との
位相のずれの影響を除去するために後述する差動変調お
よび差動復調を行っている。

【０００４】伝送するべきディジタル信号は直列／並列
変換手段１でＮ個のデータ単位に分割されてＮ個の符号
位相変換手段ａ１〜ａＮでデータ単位に対応する位相に
変換され、差動変調手段ｈ１〜ｈＮで差動変調される。
差動変調は、前記位相のたとえば時間的変化に前記デー
タ単位を対応させるものである。差動変調された各信号
によってＮ個の同期した発振器ｅ１〜ｅＮから出力され
るＮ本の搬送波はそれぞれ変調され、加算器６で加算さ
れて単一のＦＤＭ信号として出力される。前記ＦＤＭ信
号は、ケーブルなどを介する有線伝送あるいは送信アン
テナと受信アンテナ間で行われる無線伝送などを用いた
伝送手段７を介して受信機に与えられる。受信機では、
前記ＦＤＭ信号からＮ個の帯域フィルタｂｐ１〜ｂｐＮ
によってＮ本の変調された送信波が取出され、Ｎ個の同
期した局部発振器ＬＯ１〜ＬＯＮから出力される局部発
振周波数信号と混合器ｑ１〜ｑＮで混合されてそれぞれ
２つのうなり周波数信号に変換され、低域濾波フィルタ
ｒ１〜ｒＮで高域成分が除去され、サンプリング手段ｕ
１〜ｕＮで予め定める一定時間毎にサンプリングされ
て、予め定める一定時間毎にＮ個の差動変調された信号
を得る。前記各信号をＮ個の差動復調手段ｍ１〜ｍＮで
それぞれ復調して得た各位相を位相符号変換手段ｖ１〜
ｖＮにおいて各データ単位に変換してＮ個の前記データ
単位を並列／直列変換手段１５を用いて単一のディジタ
ル信号に変換する。

【０００５】前述の従来技術では、差動変調および差動
復調を行うことによって、送信機側の発振器ｅ１〜ｅＮ
からの出力と、受信機側の局部発振器ＬＯ１〜ＬＯＮか
らの出力との位相ずれを相殺することができる。したが
って前記位相ずれに関係なく前記ディジタル信号を復調
することができる。前記２つの発振器の出力に周波数ず
れが生じた場合は、図７の送受信機では周波数ずれを相
殺することができないため、前記信号を復調することは
困難になる。このため、現行の送受信機では受信機の局
部発振器ＬＯ１〜ＬＯＮに精度の高い発振器を用いる、
または前記局部発振器に自動周波数制御回路を組込み、
受信機側の局部発振周波数信号の周波数を搬送波と周波
数と一致するように調整している。前述した先行技術で
は、精度の高い発振器、または自動周波数制御回路を複
数個用意しなければならないので特に受信機側の構成が
複雑になり、また製品コストが高くなるという問題があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、送信
機内の発振器の出力と、受信機内の局部発振器の出力と
の位相ずれおよび周波数ずれに影響されることなく、送
信した信号を受信し復調することができるＦＤＭ変調方
式送信機および受信機を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の各デー
タ単位でそれぞれ構成される変調信号によって予め定め
る持続時間Ｔ毎に位相変調された複数の各搬送波を送信
する周波数分割多重変調方式送信機において、直列デー
タを複数の前記データ単位に分割し、前記各データ単位
を位相に対応させる符号位相変換手段と、前記符号位相
変換手段の出力に応答し、前記位相に対応した複素数ベ
クトルで表される変調信号を得る変調信号出力手段と、
前記変調信号出力手段の出力に応答し、複数の前記変調
信号の中の任意の一対の変調信号の積を演算する積演算
手段と、前記積演算手段の出力に応答し、前記積によっ
て前記各搬送波を変調する変調手段とを含むことを特徴
とする周波数分割多重変調方式送信機である。また本発
明は、前記周波数分割多重変調方式送信機は、前記変調
された各搬送波を加算して送信する送信手段を含むこと
を特徴とする。また本発明は、前記周波数分割多重変調
方式送信機は、前記変調された各搬送波毎に個別的に送
信する複数の送信手段を含むことを特徴とする。また本
発明は、複数の各データ単位でそれぞれ構成される変調
信号で予め定める持続時間Ｔ毎に位相変調された複数の
各搬送波を受信する周波数分割多重変調方式受信機にお
いて、持続時間Ｔ毎の各データ単位の複素数ベクトルで
表される復調信号を得る復調信号出力手段と、前記復調
信号出力手段の出力に応答し、各搬送波の復調信号Ｚｋ
ｉと、隣接した周波数を有する搬送波の復調信号Ｚ（ｋ
−１）ｉとの比、

【０００８】

【数２】

【０００９】を演算する相対比演算手段と、前記相対比
演算手段の出力に応答し、前記各比に対応した位相を求
め、前記位相に対応したデータ単位を得る位相符号変換
手段とを含むことを特徴とする周波数分割多重変調方式
受信機である。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、複数の各データ単位でそれぞ
れ構成される変調信号で、予め定める持続時間Ｔ毎に位
相変調された複数の各搬送波を送信するＦＤＭ変調方式
送信機において、直列データを複数の前記データ単位に
分割し、前記各データ単位を位相に対応させる符号位相
変換手段と、前記符号位相変換手段の出力に応答し、前
記位相に対応した複素数ベクトルで表される変調信号を
得る変調信号出力手段と、前記変調信号出力手段の出力
に応答し、複数の前記変調信号の中の任意の一対の変調
信号の積を演算する積演算手段と、前記積演算手段の出
力に応答し、前記積によって前記各搬送波を変調する変
調手段とを備える。また前記ＦＤＭ変調方式送信機は、
前記変調された各搬送波を加算して送信する送信手段を
備える。また前記ＦＤＭ変調方式送信機は、前記変調さ
れた各搬送波毎に個別的に送信する送信手段を備える。

【００１１】また本発明に従えば、複数の各データ単位
でそれぞれ構成される変調信号で予め定める持続時間Ｔ
毎に位相変調された複数の各搬送波を受信するＦＤＭ変
調方式受信機において、持続時間Ｔ毎の各データ単位の
複素数ベクトルで表される復調信号を得る復調信号出力
手段と、前記復調信号出力手段の出力に応答し、各搬送
波の復調信号Ｚｋｉと、隣接した周波数を有する搬送波
の復調信号Ｚ（ｋ−１）ｉとの比、Ｚｋｉ／Ｚ（ｋ−
１）ｉを演算する相対比演算手段と、前記相対比演算手
段の出力に応答し、前記各比に対応した位相を求め、前
記位相に対応したデータ単位を得る位相符号変換手段と
を備える。これによって、受信機の局部発振器と送信機
の発振器との同期が不完全であり、搬送波と局部発振周
波数信号との間に周波数ずれおよび位相ずれが生じた場
合においても前記周波数ずれおよび位相ずれを相殺する
ことができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の送信機および受
信機の電気的構成を示すブロック図である。

【００１３】ＦＤＭ変調方式は、伝送するディジタル信
号を周波数の異なる複数の搬送波に分割して割当て、割
当てた信号によって各搬送波をディジタル変調する方式
である。搬送波の変調方式としては、たとえば直交位相
変調方式（Quadrature PhaseShift keying;ＱＰＳＫと
略称する）が用いられる。ＦＤＭ変調方式の概念図を図
２に示す。搬送波の数をＮとすると、たとえば参照符１
６で示すＮ本目の搬送波の周波数はｆＮであり、参照符
１６ａ，１６ｂなどで示す予め定められた持続時間Ｔ毎
に後述する伝送データに対応する位相を有するように位
相変調される。前記搬送波がＱＰＳＫ変調されている場
合、ｋ本目の変調された搬送波である送信波Ｓｋ（ｔ）
は以下の式１で表される。

【００１４】

【数３】

【００１５】このときｆｋはｋ本目の搬送波の周波数、
記号「Re〔〕」はカッコ内の複素数の実部を表すことを
意味する。また、

【００１６】

【数４】

【００１７】である。

【００１８】φｋｉは、ｋ本目の搬送波によって時刻
（ｉ−１）・Ｔから時刻ｉ・Ｔまでの時間に伝送される
伝送データ、すなわちｋ本目の搬送波によって伝送が始
まってからｉ番目に送信される伝送データに対応する位
相を表す。図３は前記位相φｋｉと伝送データとの関係
を表す図である。参照符２６で示す同相軸Ｉと参照符２
７で示す直交軸Ｑとは直交している。ＱＰＳＫ変調で
は、ある１種類の搬送波は位相差がπ／２である、すな
わち直交している同一周波数の２つのＰＳＫ波を用い、
それぞれのＰＳＫ波を位相変調している。これによって
ＱＰＳＫ変調された１種類の搬送波を用いて伝送される
伝送データはデータ単位（０，０）、（０，１）、
（１，１）、（１，０）のうちのどれか１つである。Ｑ
ＰＳＫ変調では、同相軸Ｉを基準として参照符２８で示
されるデータ単位（０，０）は参照符３２で示すよう
に、位相４５°に対応し、参照符２９で示されるデータ
単位（０，１）は同様に参照符３３で示すように、位相
４５°×３に対応し、参照符３０で示されるデータ単位
（１，１）は参照符３４で示すように、位相４５°×５
に対応し、参照符３１で示される（１，０）は参照符３
５で示すように、位相４５°×７に対応している。これ
によって、位相φｋｉはπ／２毎に変化する４つの位相
状態のどれか１つの状態を有することが分かる。

【００１９】前述した式１は以下の式４に書直すことが
できる。

【００２０】

【数５】

【００２１】このとき、上式中のＣｋｉは以下の式に示
すように定義されている。

【００２２】 Ｃｋｉ＝exp（ｊ・φｋｉ） …（５） すなわち、Ｃｋｉは位相φｋｉの複素数ベクトルであ
る。したがって、前記Ｎ種類の搬送波が加算器で加算さ
れた多重信号Ｓ（ｔ）は、前記Ｎ種類の送信波Ｓｋ
（ｔ）の和として次式で表される。

【００２３】

【数６】

【００２４】受信機では、前記多重信号Ｓ（ｔ）をＮ個
の帯域フィルタでそれぞれ濾波し、Ｎ種類の送信波を取
出して復調する。たとえばｋ本目の送信波は、中心周波
数ｆｋの帯域フィルタによって取出される。その後前記
ｋ本目の送信波Ｓｋ（ｔ）は以下の式７で表される局部
発振周波数信号ｇｋ（ｔ）と乗算される。

【００２５】 ｇｋ（ｔ）＝exp〔−ｊ（２π（ｆｋ＋Δｆ）＋θ）〕 …（７） このとき、Δｆは、搬送波と局部発振周波数信号との周
波数ずれである周波数オフセットであり、θは、搬送波
と局部発振周波数信号との位相ずれである位相オフセッ
トである。また、搬送波を出力するＮ＋１個の発振器Ｅ
０〜ＥＮと局部発振周波数信号を出力するＮ＋１個の局
部発振器Ｌ０〜ＬＮはそれぞれ同期されているため、周
波数オフセットΔｆおよび位相オフセットθは、すべて
の搬送波に対して等しく作用する。

【００２６】前記送信波Ｓｋ（ｔ）と前記局部発振周波
数信号ｇｋ（ｔ）の乗算結果を以下の式に示す。

【００２７】

【数７】

【００２８】ここで、「Im〔〕」は、カッコ内の複素数
の虚数部を表すことを意味する。すなわち、局部発振周
波数信号ｇｋ（ｔ）と送信波Ｓｋ（ｔ）とを乗算するこ
とによって図４（１）の参照符３６に示す送信波のスペ
クトルは、図４（２）の参照符３７，３８に示す周波数
が０または２ｆｋの２つのうなり周波数信号のスペクト
ルに変換される。

【００２９】前記乗算結果から中心周波数ｆｋを有する
高域成分、すなわち図４（２）の参照符３８で示す周波
数２ｆｋのうなり周波数信号を、たとえば参照符３９で
示す遮断周波数ｆｋのローパスフィルタなどのフィルタ
を用いて取除くと、次式に示す周波数０のうなり周波数
信号が得られる。

【００３０】

【数８】

【００３１】仮に前記周波数オフセットおよび位相オフ
セットが存在しない、すなわちΔｆ＝０およびθ＝０で
あるならば、式９は以下の式１０で表される。

【００３２】

【数９】

【００３３】式１０で表されるうなり周波数信号を時間
ｔｉ＝ｉ・Ｔ＋Ｔ／２毎にサンプリングする。ここでＴ
は１シンボル時間であり、時間ｔｉでサンプリングする
ことはすなわち図２の参照符１７，１８，１９など各シ
ンボル時間の中間、すなわちシンボル中央でサンプリン
グすることを意味する。この時間ｔｉでサンプリングさ
れた、すなわちｉ番目の伝送シンボルに対するサンプル
出力Ｚｋｉは以下の式で表される。

【００３４】 Ｚｋｉ＝Ｃｋｉ …（11） すなわちシンボル時間Ｔ毎にサンプリングすることによ
って、伝送データに対応した位相情報を得ることができ
る。

【００３５】このとき、局部発振周波数信号ｇｋ（ｔ）
を出力する局部発振器の精度が低い場合、前述したΔｆ
＝０およびθ＝０の状態が得られない場合がある。この
ような場合は、図７の従来技術で用いた差動変調および
差動復調を用いて位相オフセットθを取除くことができ
る。その方法を以下に示す。

【００３６】ＱＰＳＫ変調では、図３で示したように、
ある固定した基準位相に符号を対応させている。差動変
調では、位相の変化、たとえば参照符１８でサンプリン
グされたサンプル出力から得た位相と参照符１７でサン
プリングされたサンプル出力から得た位相との差に符号
を対応させる。すなわち新たに以下の式に示すψｋｉ、
すなわち時間軸において前後する前記伝送データに対応
する位相の和を導入し、ψｋｉを用いて搬送波を位相変
調する。

【００３７】 ψｋｉ ＝ φｋｉ＋ψｋ（ｉ−１） …（12） また前記Ｃｋｉの代わりにＤｋｉを設定する。

【００３８】 Ｄｋｉ ＝ exp（ｊ・ψｋｉ） …（13） Ｄｋｉを用いると、ψｋｉを用いて位相変調された搬送
波が周波数変換され、高域成分を前記フィルタで取除い
た信号は周波数オフセットΔｆが存在しない場合、すな
わちΔｆ＝０の状態において次式で表される。

【００３９】

【数１０】

【００４０】また、ｉ番目の伝送シンボルに対するサン
プル出力は以下の式で表される。

【００４１】 Ｚｋｉ ＝ Ｄｋｉ・exp（−ｊ・θ） …（15） このときｉ番目のサンプル出力Ｚｋｉと（ｉ−１）番目
のサンプル出力Ｚｋ（ｉ−１）との比Ｚｋｉ／Ｚｋ（ｉ
−１）を演算する。演算結果を以下に示す。

【００４２】

【数１１】

【００４３】すなわち、ｉ番目のサンプル出力Ｚｋｉと
（ｉ−１）番目のサンプル出力Ｚｋ（ｉ−１）との比を
演算することによって、位相オフセットθが相殺され、
複素数ベクトルＣｋｉすなわち伝送データに対応する位
相φｋｉを得ることができることが分かる。

【００４４】本発明では、前記差動変調および差動復調
を時間的に前後した伝送データに対応した位相間、すな
わち時間軸上で行うのではなく、複数種類存在する搬送
波の間、すなわち周波数軸上で行う。この方法を以下に
示す。

【００４５】送信時に前記伝送データに対応する位相φ
ｋｉに対してξｋｉを以下のように設定する。

【００４６】 ξｋｉ ＝ φｋｉ＋ξ（ｋ−１）ｉ …（17） ただし、１本目の搬送波に対しては、図２の参照符３６
で示す任意の周波数ｆ０の搬送波を設定し、この搬送波
の位相との差を演算する。また前記任意の周波数ｆ０の
搬送波の位相は、図３の参照符３２〜３５で示す位相の
中の任意の位相が選択される。また時間経過に対して位
相は常に一定でよい。

【００４７】前記位相φｋｉの代わりにξｋｉを用いて
搬送波を変調する。このとき変調された搬送波の位相情
報を含むＣｋｉの代わりに次式で示す変調信号Ｆｋｉを
設定する。

【００４８】 Ｆｋｉ ＝ exp（ｊ・ξｋｉ） ＝ exp｛φｋｉ＋ξ（ｋ−１）ｉ｝ ＝ Ｃｋｉ・Ｆ（ｋ−１）ｉ …（18） 前記ξｋｉで変調された搬送波が受信され、周波数オフ
セットΔｆおよび位相オフセットθを有する局部発振周
波数信号ｇｋ（ｔ）と乗算されて周波数変換され、周波
数ｆｋを含む高域成分が除去されたｋ番目の信号、すな
わち受信波は次式で表される。

【００４９】 Ｚｋ(ｔ)＝｛Σξｋｉ・ｐ(ｔ−ｉ・Ｔ)｝exp｛−ｊ(２π・Δｆ・ｔ＋θ)｝ …（19） 式１９に示す受信波のｉ番目のシンボルに対するサンプ
ル出力は次式で表される。

【００５０】 Ｚｋｉ＝ ξｋｉ・exp（−ｊ（２π・Δｆ・ｔｉ＋θ）） …（20） ここで前述した相対比Ｚｋｉ／Ｚ（ｋ−１）ｉを求め
る。

【００５１】

【数１２】

【００５２】すなわち周波数の異なる搬送波を変調する
各位相間、すなわち周波数軸上で差動変調および差動復
調を行うことによって、位相オフセットおよび周波数オ
フセットに関係なく各伝送シンボルに対する位相が得ら
れることが分かる。

【００５３】再び図１を参照する。図１（１）は本発明
の一実施例の送信機の電気的構成を示すブロック図であ
り、図１（２）は本発明の一実施例の受信機の電気的構
成を示すブロック図である。前記ＦＤＭ方式受信機は、
直列／並列変換手段４２と、符号位相変換手段Ａ０〜Ａ
Ｎと、変調回路４５と乗算器Ｂ０〜ＢＮと、発振器Ｅ０
〜ＥＮと、加算器４８と、送信アンテナ４９とを含んで
構成される。また前記ＦＤＭ方式受信機は、受信アンテ
ナ５１と、帯域フィルタＰ０〜ＰＮと、局部発振器Ｌ０
〜ＬＮと、混合器Ｑ０〜ＱＮと、低域濾波フィルタＲ０
〜ＲＮと、サンプリング手段Ｕ０〜ＵＮと、復調回路５
７と、位相符号変換手段Ｖ１〜ＶＮと、並列／直列変換
手段５９とを含んで構成される。

【００５４】前記ＦＤＭ方式送信機では、直列データで
あるディジタル信号は直列／並列変換手段４２によって
Ｎ種類の搬送波に対してＮ個のデータ単位に分散され
る。前記データ単位はＮ個の符号位相変換手段Ａ１〜Ａ
Ｎによってそれぞれ図３の参照符２８〜３１に示す位相
に変換され、前述した式４に示す前記位相に対応した複
素数ベクトルＣ１ｉ〜ＣＮｉに変換されて変調回路４５
に与えられる。また、予め定めた基準データ４４は同様
に符号位相変換手段Ａ０で複素数ベクトルＣ０ｉに変換
されて変調回路４５に与えられる。

【００５５】図５は、変調回路４５の具体的な電気的構
成を示すブロック図である。変調回路４５はＮ＋１個の
乗算器を含んで構成される。符号位相変換手段Ａ０から
の出力Ｃ０ｉは乗算器４６ａに与えられ、またそのまま
変調回路４５から出力される。符号位相手段Ａ１からの
出力Ｃ１ｉは乗算器４６ａで前記Ｃ０ｉと乗算され、式
１７に示すＦ１ｉに変換されて乗算器４６ｂに与えら
れ、また変調回路４５から出力される。同様に符号位相
変換手段Ａ２〜ＡＮの出力Ｃ２ｉ〜ＣＮｉがＦ２ｉ〜Ｆ
Ｎｉに変換される。

【００５６】図５の変調回路４５の動作例を以下に示
す。たとえば基準データ４４として、ｃ０ｉが与えられ
る。

【００５７】 ｃ０ｉ＝（０，０） …（22） ｃ０ｉに対する位相は、たとえば

【００５８】

【数１３】

【００５９】であり、前記位相φ０ｉに対応する複素数
ベクトルＣ０ｉはそのまま変調信号Ｆ０ｉとして出力さ
れる。

【００６０】 Ｆ０ｉ＝ exp（ｊ・ξ０ｉ）＝ exp（ｊ・φ０ｉ）＝Ｃ０ｉ …（24） また送信データ４１を直列／並列変換回路４２によって
分割されたＮ個のデータ単位の中からデータ単位ｃ１ｉ
が符号位相変換手段Ａ１に、また前記データ単位ｃ２ｉ
が位相符号変換手段Ａ２に与えられる。

【００６１】 ｃ１ｉ＝（１，０） …（25） ｃ２ｉ＝（０，１） …（26） 前記データ単位ｃ１ｉ，ｃ２ｉに対応する位相は、たと
えば次式で表される。

【００６２】

【数１４】

【００６３】位相φ１ｉに対応する複素数ベクトルＣ１
ｉは乗算器４６ａにおいて複素数ベクトルＣ０ｉと乗算
されて変調信号Ｆ１ｉに変換されて出力される。

【００６４】 Ｆ１ｉ＝ exp（ｊ・ξ１ｉ）＝exp〔ｊ（φ１ｉ＋ξ０ｉ）〕 ＝ Ｃ１ｉ・Ｆ０ｉ …（29） 変調信号Ｆ１ｉはまた乗算器４６ｂにも与えられる。乗
算器４６ｂでは、位相φ２ｉに対応する複素数ベクトル
Ｃ２ｉと、前記変調信号Ｆ１ｉとが乗算され、変調信号
Ｆ２ｉに変換されて出力される。

【００６５】 Ｆ２ｉ＝ exp（ｊ・ξ２ｉ）＝exp〔ｊ（φ２ｉ＋ξ１ｉ）〕 ＝ Ｃ２ｉ・Ｆ１ｉ …（30） また変調信号Ｆ２ｉは、乗算器４６ｃにも与えられる。
このようにｋ番目の複素数ベクトルＣｋｉと、（ｋ−
１）番目の変調信号Ｆ（ｋ−１）ｉとを乗算することに
よって、変調信号Ｆｋｉを得ることができる。再び図１
を参照する。変調回路４５から出力されたＮ＋１個の変
調信号Ｆ０ｉ〜ＦＮｉはＮ＋１個の乗算器Ｂ０〜ＢＮに
それぞれ入力される。前記乗算器にはまた、同期された
Ｎ＋１個の発振器Ｅ０〜ＥＮからそれぞれ周波数ｆ０〜
ｆＮの信号、すなわち搬送波が与えられている。前記乗
算器からは次式に示す変調された搬送波、すなわち送信
波Ｓｋ（ｔ）が出力される。

【００６６】

【数１５】

【００６７】前記変調された搬送波Ｓ０（ｔ）〜ＳＮ
（ｔ）は加算器４８で加算されて式５で示す多重信号で
あるＦＤＭ信号に変換されて送信アンテナ４９から送信
される。

【００６８】送信された前記ＦＤＭ信号は受信機の受信
アンテナ５１で受信される。また前記送信機と前記受信
機とは無線伝送ではなく、ケーブルなどによって実現さ
れる有線伝送を用いた伝送手段によって接続されていて
もよい。前記ＦＤＭ信号は中心周波数がそれぞれｆ０〜
ｆＮであるＮ＋１個の帯域フィルタＰ０〜ＰＮによって
濾波され、前述した式３１で示す送信波が分離される。
前記送信波は同期されたＮ＋１個の局部発振器Ｌ０〜Ｌ
Ｎから出力される周波数がｆ０〜ｆＮの局部発振周波数
信号とそれぞれ乗算器Ｑ０〜ＱＮにおいて乗算、すなわ
ち混合された後、遮断周波数がそれぞれｆ０〜ｆＮの低
域濾波フィルタによって濾波されることによって、次式
に示される周波数０のうなり周波数信号、すなわち受信
波が得られる。

【００６９】

【数１６】

【００７０】低域濾波フィルタＲ０〜ＲＮからの出力
は、それぞれサンプリング手段Ｕ０〜ＵＮにおいて時刻
ｔｉにおいてサンプル時間Ｔ毎にサンプリングされ、次
式に示すサンプル出力、すなわち復調信号Ｚｋｉが得ら
れる。

【００７１】 Ｚｋｉ＝Ｆｋｉ・exp〔−ｊ・(２π・Δｆ・ｔｉ＋θ)〕 …（33） Ｎ＋１個のサンプリング手段Ｕ０〜ＵＮの出力は復調回
路５７に与えられる。

【００７２】図６は、復調回路５７の具体的な電気的構
成を示すブロック図である。復調回路５７はＮ個の除算
器６２ａ〜６２ｎを含んで構成される。サンプリング手
段Ｕ０からの出力Ｚ０ｉは除算器６２ａに与えられる。
サンプリング手段Ｕ１からの出力Ｚ１ｉは除算器６２
ａ，６２ｂとに与えられる。除算器６２ａでは、式２１
に示すように前記Ｚ０ｉと前記Ｚ１ｉとの相対比を演算
し、複素数ベクトルＣ１ｉを出力する。同様に除算器６
２ｂ〜６２ｎからは複素数ベクトルＣ２ｉ〜ＣＮｉが出
力される。すなわち周波数軸方向、つまり周波数の増加
方向に対して差動変調および差動復調を行うことによっ
て、Ｎ＋１種類の搬送波によって伝送される伝送データ
を含む成分を周波数オフセットΔｆ、位相オフセットθ
に関係なく復調することができる。

【００７３】図６の動作例を以下に示す。たとえば除算
器６２ａにＺ０ｉおよびＺ１ｉが、除算器６２ｂにＺ１
ｉおよびＺ２ｉが与えられる。前記Ｚ０ｉ，Ｚ１ｉ，Ｚ
２ｉは図５の動作例において出力された変調信号Ｆ０ｉ
〜Ｆ２ｉによって変調され、伝送された搬送波が受信さ
れ、局部発振器Ｌ０〜Ｌ２が出力した周波数オフセット
Δｆ、位相オフセットθを含む局部発振周波数信号ｇ０
（ｔ）〜ｇ２（０）と混合され、低域濾波フィルタＲ０
〜Ｒ２によって濾波され、サンプリングされて出力され
た復調信号である。

【００７４】 Ｚ０ｉ ＝ Ｆ０ｉ・exp（−ｊ・２π・Δｆ・ｔｉ）・exp（−ｊ・θ） …（34） Ｚ１ｉ ＝ Ｆ１ｉ・exp（−ｊ・２π・Δｆ・ｔｉ）・exp（−ｊ・θ） …（35） Ｚ２ｉ ＝ Ｆ２ｉ・exp（−ｊ・２π・Δｆ・ｔｉ）・exp（−ｊ・θ） …（36） 除算器６２ａでは、次式に示すようにＺ０ｉとＺ１ｉと
の比が演算される。

【００７５】

【数１７】

【００７６】同様に除算器６２ｂでは以下の式に示すよ
うに復調信号Ｚ１ｉと復調信号Ｚ２ｉとの比が演算され
る。

【００７７】

【数１８】

【００７８】以上のように０本目の搬送波の復調信号Ｚ
０ｉと１本目の搬送波の復調信号Ｚ１ｉとの比を演算す
ることによって位相に対応した複素数ベクトルＣ１ｉを
得ることができる。この複素数ベクトルＣ１ｉから位相
φ１ｉを知ることができ、位相符号変換手段Ｖ１におい
て式２５に示すデータ単位ｃ１ｉを求めることができ
る。同様に１本目の搬送波の復調信号Ｚ１ｉと２本目の
搬送波の復調信号Ｚ２ｉとの比を演算することによって
位相に対応した複素数ベクトルＣ２ｉを得ることができ
る。この複素数ベクトルＣ２ｉから位相φ２ｉを知るこ
とができ、位相符号変換手段Ｖ２において式に示すデー
タ単位ｃ２ｉを求めることができる。

【００７９】再び図１を参照して、復調回路５７からの
出力Ｃ１ｉ〜ＣＮｉは位相符号変換手段Ｖ１〜ＶＮにお
いて、前記Ｃ１ｉ〜ＣＮｉに対応する符号ｃ１ｉ〜ｃＮ
ｉに変換され、並列／直列変換回路５９で直列データに
変換されて出力される。

【００８０】これによって局部発振器の出力と発振器の
出力との間に周波数オフセットΔｆおよび位相オフセッ
トθが生じる場合においても、周波数オフセットΔｆお
よび位相オフセットθに影響されることなく、データを
伝送し、復調することができる。

【００８１】本実施例では、Ｎ種類の搬送波によって伝
送される伝送データをすべて復調するために、０本目の
位相が固定された搬送波を用意し、合計Ｎ＋１種類の搬
送波を用いて伝送を行っている。他の実施例として位相
を固定する搬送波として前記Ｎ種類の搬送波の中のたと
えば１本目の搬送波を用い、２〜Ｎ本目の（Ｎ−１）種
類の搬送波によって伝送データを送信するようにしても
よい。

【００８２】また本実施例では、変調された各搬送波を
加算して１つの多重信号に変換した後に送信を行ってい
る。他の実施例として前記各搬送波毎に個別的に送信を
行うようにしてもよい。さらにまた本実施例では低域濾
波フィルタＲ０〜ＲＮの各遮断周波数は、それぞれ前記
低域濾波フィルタＲ０〜ＲＮを通過する各搬送波の周波
数と等しい周波数とされていたけれども、他の実施例と
して、前記各遮断周波数はすべて各搬送波の周波数の中
で最も周波数の低い周波数、たとえばｆ１としてもよ
い。また、前記低域濾波フィルタＲ０〜ＲＮの代わりに
遮断周波数がそれぞれｆ０〜ｆＮであるＮ＋１個の高域
濾波フィルタなどで実現されてもよい。また前記各搬送
波の変調方式は、ＰＳＫ方式であってもよく、またその
他の変調方式であってもよい。

【００８３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の各
データ単位でそれぞれ構成される変調信号で、予め定め
る持続時間Ｔ毎に位相変調された複数の各搬送波を送信
するＦＤＭ変調方式送信機において、直列データを複数
の前記データ単位に分割し、前記各データ単位を位相に
対応させる符号位相変換手段と、前記符号位相変換手段
の出力に応答し、前記位相に対応した複素数ベクトルで
表される変調信号を得る変調信号出力手段と、前記変調
信号出力手段の出力に応答し、複数の前記変調信号の中
の任意の一対の変調信号の積を演算する積演算手段と、
前記積演算手段の出力に応答し、前記積でもって前記各
搬送波に変調する変調手段とを備える。また前記ＦＤＭ
方式送信機は、前記変調された各搬送波を加算して送信
する送信手段または前記各変調された各搬送波毎に個別
的に送信する送信手段とを備える。

【００８４】また本発明によれば、複数の各データ単位
でそれぞれ構成される変調信号で予め定める持続時間Ｔ
毎に位相変調された複数の各搬送波を受信するＦＤＭ変
調方式受信機において、持続時間Ｔ毎に各データ単位の
複素数ベクトルで表される復調信号を得る復調信号出力
手段と、前記復調信号出力手段の出力に応答し、各搬送
波の復調信号Ｚｋｉと、隣接した周波数を有する搬送波
の復調信号Ｚ（ｋ−１）ｉとの比、Ｚｋｉ／Ｚ（ｋ−
１）ｉとを演算する相対比演算手段と、前記相対比演算
手段の出力に応答し、前記各比に対応した位相を求め、
前記位相に対応したデータ単位を得る位相符号変換手段
とを備える。したがって、受信機の局部発振器の精度に
関係なく良好に信号を復調することができるので、局部
発振器に自動周波数制御回路を組込んだり、また高感度
の局部発振器を用いる必要がなくなり、特に受信機の構
成を簡単にでき、コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＦＤＭ変調方式送信機およ
びＦＤＭ変調方式受信機の電気的構成を示すブロック図
である。

【図２】ＦＤＭ変調方式の概念図である。

【図３】位相φｋｉと伝送データとの関係を表す図であ
る。

【図４】ＦＤＭ方式受信機における周波数変換を説明す
るためのグラフである。

【図５】変調回路４５の具体的構成を示すブロック図で
ある。

【図６】復調回路５７の具体的構成を示すブロック図で
ある。

【図７】従来技術を用いたＦＤＭ変調方式送受信機の電
気的構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

４２ 直列／並列変換手段 ４５ 変調回路 ４６ 乗算器 ４８ 加算器 ４９ 送信アンテナ ５１ 受信アンテナ ５７ 復調回路 ５９ 並列／直列変換手段 ６２ 除算器 Ａ０〜ＡＮ 符号位相変換手段 Ｂ０〜ＢＮ 乗算器 Ｅ０〜ＥＮ 発振器 Ｌ０〜ＬＮ 局部発振器 Ｐ０〜ＰＮ 帯域フィルタ Ｑ０〜ＱＮ 混合器 Ｒ０〜ＲＮ 低域濾波フィルタ Ｕ０〜ＵＮ サンプリング手段 Ｖ１〜ＶＮ 符号位相変換手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の各データ単位でそれぞれ構成され
   る変調信号によって予め定める持続時間Ｔ毎に位相変調
   された複数の各搬送波を送信する周波数分割多重変調方
   式送信機において、 直列データを複数の前記データ単位に分割し、前記各デ
   ータ単位を位相に対応させる符号位相変換手段と、 前記符号位相変換手段の出力に応答し、前記位相に対応
   した複素数ベクトルで表される変調信号を得る変調信号
   出力手段と、 前記変調信号出力手段の出力に応答し、複数の前記変調
   信号の中の任意の一対の変調信号の積を演算する積演算
   手段と、 前記積演算手段の出力に応答し、前記積によって前記各
   搬送波を変調する変調手段とを含むことを特徴とする周
   波数分割多重変調方式送信機。
2. 【請求項２】 前記周波数分割多重変調方式送信機は、
   前記変調された各搬送波を加算して送信する送信手段を
   含むことを特徴とする請求項１記載の周波数分割多重変
   調方式送信機。
3. 【請求項３】 前記周波数分割多重変調方式送信機は、
   前記変調された各搬送波毎に個別的に送信する複数の送
   信手段を含むことを特徴とする請求項１記載の周波数分
   割多重変調方式送信機。
4. 【請求項４】 複数の各データ単位でそれぞれ構成され
   る変調信号で予め定める持続時間Ｔ毎に位相変調された
   複数の各搬送波を受信する周波数分割多重変調方式受信
   機において、 持続時間Ｔ毎の各データ単位の複素数ベクトルで表され
   る復調信号を得る復調信号出力手段と、 前記復調信号出力手段の出力に応答し、各搬送波の復調
   信号Ｚｋｉと、隣接した周波数を有する搬送波の復調信
   号Ｚ（ｋ−１）ｉとの比、 【数１】 を演算する相対比演算手段と、 前記相対比演算手段の出力に応答し、前記各比に対応し
   た位相を求め、前記位相に対応したデータ単位を得る位
   相符号変換手段とを含むことを特徴とする周波数分割多
   重変調方式受信機。