JPH08317011A - 変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のサブキャリアを使用する変調波信号に
ついてサブキャリアの個数より少ない個数の発振器でサ
ブキャリアの生成を行うことが可能な変調装置を実現す
る。 【構成】 ディジタル信号を受けてサブキャリアの個数
に相当するn 組の直交符号を生成し、サブキャリアの個
数n より少ないm 個の直交発振器からの信号と前記n 組
の直交符号とを乗算し、搬送波周波数とサブキャリアの
周波数との差分の周波数の直交信号を生成し、その乗算
結果を加減算処理して、複数のサブキャリアで変調され
た直交成分信号を生成し、その直交成分信号と搬送波周
波数の直交信号とを直交変調して変調波信号を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、直交振幅変調（ＱＡ
Ｍ）、位相偏移変調（ＰＳＫ）、周波数偏移変調（ＦＳ
Ｋ）等の変調による変調波信号を生成する変調装置に関
し、特に、複数のサブキャリアを含む変調波信号を簡易
な構成及び演算処理で生成し得る変調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＣＡ（Multi Channel Access）システ
ムは異なるユーザが複数のチャネルを共同で利用するシ
ステムであり、業務用としても広く使用されている。ま
た、このＭＣＡシステムでは音声用無線通信のほかに各
種のデータ通信としても利用されている。

【０００３】そして、このＭＣＡシステムにおいて利用
者数は近年急速に増大してきており、またデータ転送に
適したシステムの要求も多い。そこで、ディジタルＭＣ
Ａシステムの仕様が決定され、実用化されることとなっ
た。

【０００４】このようなシステムでは、多値ＱＡＭ（Qu
adrature Amplitude Modulation ）が使用され、例え
ば、９０度位相が異なる搬送波信号でそれぞれ４値の振
幅変調をかけ、１６値の状態を有するようにした多値直
交振幅変調が使用される。

【０００５】また、ディジタルＭＣＡシステムの変調方
式として、ＲＣＲ（Research & Development Center fo
r Radio Systems:財団法人・電波システム開発センタ
ー）の標準規格として定められたＳＴＤ−３２のディジ
タルＭＣＡシステムでは、Ｍ１６ＱＡＭ方式が使用され
ており、４つのサブキャリアを使用することになってい
る。

【０００６】図２はこのサブキャリアの配置を示した説
明図であり、搬送波の周波数ｆ0 の周囲の４つのサブキ
ャリア（Sub1〜Sub4）が配置されている。ここでは、搬
送波周波数を中心にして各サブキャリアは４．５ｋＨｚ
毎の間隔に配置されており、それぞれのサブキャリアの
中心周波数はｆ0 −６．７５ｋＨｚ，ｆ0 −２．２５ｋ
Ｈｚ，ｆ0 ＋２．２５ｋＨｚ，ｆ0 ＋６．７５ｋＨｚに
なっている。

【０００７】そして、このようなサブキャリアを有する
変調波信号は、サブキャリアを各々個別に生成する必要
がある。図４はこのような４つのサブキャリアを有する
変調波信号を生成する変調装置の構成を示す構成図であ
る。

【０００８】この図４において、図外のディジタル信号
処理部からのビットストリームのディジタルデータが供
給されており、このディジタルデータを受けた直交符号
化器１が４つのサブキャリアに応じた直交符号Ｉ1
（Ｔ），Ｑ1 （Ｔ），Ｉ2 （Ｔ），Ｑ2 （Ｔ），Ｉ3
（Ｔ），Ｑ3 （Ｔ），Ｉ4 （Ｔ），Ｑ4 （Ｔ）を分離，
生成する。

【０００９】そして、それぞれの直交符号は帯域制限の
ためのロールオフ・フィルタ２ａ〜２ｈをそれぞれ通過
してＩ1 （ｔ），Ｑ1 （ｔ），Ｉ2 （ｔ），Ｑ2
（ｔ），Ｉ3 （ｔ），Ｑ3 （ｔ），Ｉ4 （ｔ），Ｑ4
（ｔ）とされ、各サブキャリアを生成するために、それ
ぞれ直交変調器４ａ〜４ｄに供給される。

【００１０】ここで、各直交変調器４ａ〜４ｄには、そ
れぞれ直交発振器３ａ〜３ｄからのサブキャリアの周波
数に応じた直交信号（位相が９０度異なる２信号（ｓｉ
ｎ成分とｃｏｓ成分））が局部発振信号として供給され
ている。すなわち、直交発振器３ａ〜３ｄの発振周波数
は、中間周波数をｆｉとした場合、直交発振器３ａでは
ｆｉ−６．７５ｋＨｚ，直交発振器３ｂではｆｉ−２．
２５ｋＨｚ，直交発振器３ｃではｆｉ＋２．２５ｋＨ
ｚ，直交発振器３ｄではｆｉ＋６．７５ｋＨｚ，という
ように設定されている。

【００１１】これにより、上述した各サブキャリアの周
波数間隔が設定される。そして、各直交変調器４ａ〜４
ｄの変調出力は積算器５で積算された後、直交発振器６
の局部発振信号とミキサ７で周波数混合されて所望の周
波数ｆｔの変調波信号にされる。このとき不要な高周波
成分を除去するためにＬＰＦ８でフィルタ処理される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上の説明したよう
に、従来の変調方式を用いて複数のサブキャリアを含ん
だ変調波信号を生成するにはサブキャリアと同数の局部
発振器（直交発振器３ａ〜３ｄ）を必要としていた。こ
のため、回路構成が複雑化する問題があり、発振器の個
数の削減が求められていた。

【００１３】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、複数のサブキャリアを使用する変調波
信号をサブキャリアの個数より少ない個数の発振器を用
いて生成し得る変調装置を実現することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来の変調装置でサブキャリアを生成する際にサブキャリ
アと同数の局部発振器を必要としていた欠点を改良すべ
く鋭意研究を行った結果、従来のサブキャリア生成方式
に代わり、サブキャリアの個数より少ない個数の局部発
振器でサブキャリアの生成を行う新たな手法を見出し、
本発明を完成させたものである。

【００１５】従って、上記の課題を解決するための手段
である本発明は以下に説明するように構成されたもので
ある。

【００１６】すなわち、課題を解決する手段である本発
明は、搬送波周波数を中心にして複数のサブキャリアを
等しい周波数間隔で備えた変調波信号を生成する変調装
置において、ディジタル信号を受けてサブキャリアの個
数に相当するn 組の直交符号を生成する直交符号化器
と、搬送波周波数とサブキャリアの周波数との差分の周
波数の直交信号を生成するための、サブキャリアの個数
n より少ないm 個の直交発振器と、前記直交符号化器か
らの直交符号と前記直交発振器からの直交信号とを乗算
する乗算器と、その乗算器からの乗算結果を加減算をし
て複数のサブキャリアで変調された直交成分信号を生成
し、若しくは、前記乗算器の前段に接続され前記直交符
号化器からの直交信号を加減算する前段加減算部及び前
記乗算器の後段に接続され前記乗算器からの乗算結果を
加減算して複数のサブキャリアで変調された直交成分信
号を生成する後段加減算部からなる加減算器と、搬送波
周波数の直交信号と前記加減算器からの直交成分信号と
を直交変調して変調波信号を生成する周波数変換手段と
を有することを特徴とする変調装置である。

【００１７】

【作用】課題を解決する手段である変調装置では、ディ
ジタル信号を受けてサブキャリアの個数に相当するn 組
の直交符号を生成し、サブキャリアの個数n より少ない
m 個の直交発振器からの信号と前記n 組の直交符号とを
乗算し、搬送波周波数とサブキャリアの周波数との差分
の周波数の直交信号を生成し、その乗算結果を加減算処
理して、複数のサブキャリアで変調された直交成分信号
を生成し、その直交成分信号と搬送波周波数の直交信号
とを直交変調して変調波信号を生成する。

【００１８】これにより、サブキャリアの個数より少な
い個数の発振器でサブキャリアを生成して変調を行うこ
とが可能になる。

【００１９】尚、上述の乗算結果の加減算処理の代わり
に、乗算の前後で前段加減算処理と後段加減算処理とに
分けて加減算処理を行っても良い。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例の変調装置の構成
を示す構成図である。尚、既に説明した部分と同一物に
は同一番号を付してある。

【００２２】尚、この実施例では、サブキャリアの個数
n を４、サブキャリアを生成するための局部発振器（直
交発振器）の個数m を２である場合を例にして説明を行
うことにする。

【００２３】この図１において、図外のディジタル信号
処理部からのビットストリームのディジタルデータが供
給されており、このディジタルデータを受けた直交符号
化器１が４つのサブキャリアに応じた直交符号Ｉ1
（Ｔ），Ｑ1 （Ｔ），Ｉ2 （Ｔ），Ｑ2 （Ｔ），Ｉ3
（Ｔ），Ｑ3 （Ｔ），Ｉ4 （Ｔ），Ｑ4 （Ｔ）を分離，
生成する。

【００２４】そして、それぞれの直交符号は帯域制限の
ためのロールオフ・フィルタ２ａ〜２ｈをそれぞれ通過
してＩ1 （ｔ），Ｑ1 （ｔ），Ｉ2 （ｔ），Ｑ2
（ｔ），Ｉ3 （ｔ），Ｑ3 （ｔ），Ｉ4 （ｔ），Ｑ4
（ｔ）とされ、各サブキャリアを生成するために、それ
ぞれ乗算器１４ａ〜１４ｄに供給される。

【００２５】ここで、乗算器１４ａ及び１４ｂには、直
交発振器１３ａからの搬送波周波数とサブキャリアの周
波数との差分に応じた第１の周波数の直交信号（位相が
９０度異なる２信号（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分））が局
部発振信号として供給されている。例えば、図２のよう
なサブキャリア配置であった場合には、 −ω1 ／３＝−ω2 ＝ω3 ＝ω4 ／３＝ｗ（＝２．２５
ｋＨｚ） と表すことができる。そこで、この場合の第１の周波数
として、ω2 とω3 の絶対値である２．２５ｋＨｚをあ
てはめる。

【００２６】また、乗算器１４ｃ及び１４ｄには、直交
発振器１３ｂからの搬送波周波数とサブキャリアの周波
数との差分に応じた第２の周波数の直交信号（位相が９
０度異なる２信号（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分））が局部
発振信号として供給されている。同じく、図２のような
サブキャリア配置であった場合には、第２の周波数とし
て、ω1 とω4 の絶対値である６．７５ｋＨｚをあては
める。

【００２７】ここで、変調波信号の搬送波の角周波数を
ωc 、各サブキャリアの角周波数をωn （＝２πｆＬ
（n ）：n ＝１，２，３，４）とおく。すると、最終的
に得ようとしている変調波信号は以下の式で表すことが
できる。

【００２８】 ΣＡn （ｔ）ｃｏｓ｛（ωc ＋ωn ）ｔ＋φn （ｔ）｝ … 尚、ここでΣについてn ＝１，２，３，４である。

【００２９】ここで、上の式を搬送波成分とサブキャ
リア成分とに分離すると、以下の式で表せる。

【００３０】 ＩT （ｔ）・ｃｏｓωc ｔ−ＱT （ｔ）・ｓｉｎωc ｔ … ここで、 ＩT （ｔ）＝ΣＡn （ｔ）ｃｏｓ（ωn ｔ＋φn （ｔ）） … ＱT （ｔ）＝ΣＡn （ｔ）ｓｉｎ（ωn ｔ＋φn （ｔ）） … 尚、ここでΣについてn ＝１，２，３，４である。

【００３１】そして、更に式のΣの内部を分解する
と、 Ａn （ｔ）ｃｏｓ（ωn ｔ＋φn （ｔ）） ＝Ｉn （ｔ）ｃｏｓωn ｔ−Ｑn （ｔ）ｓｉｎωn ｔ … そして、同様にして更に式のΣの内部を分解すると、 Ａn （ｔ）ｓｉｎ（ωn ｔ＋φn （ｔ）） ＝Ｉn （ｔ）ｓｉｎωn ｔ＋Ｑn （ｔ）ｃｏｓωn ｔ … ここにおいて、 Ｉn （ｔ）＝Ａn （ｔ）ｃｏｓφn （ｔ） Ｑn （ｔ）＝Ａn （ｔ）ｓｉｎφn （ｔ） である。

【００３２】従って、乗算部１４ａ〜１４ｄの出力を用
いて加減算器１５で上の及び式を満足できるように
得られるのであれば、所望のサブキャリアが生成できる
ことになる。

【００３３】ここで、以上の及び式を満足できる様
子を詳細に説明する。

【００３４】まず、乗算部１４ａでは、以下のような成
分が得られる。

【００３５】 Ｉ1 （ｔ）ｃｏｓω1 ｔ …（Ａ１） Ｉ1 （ｔ）ｓｉｎω1 ｔ …（Ａ２） Ｑ1 （ｔ）ｃｏｓω1 ｔ …（Ａ３） Ｑ1 （ｔ）ｓｉｎω1 ｔ …（Ａ４） また、乗算部１４ｂでは、以下のような成分が得られ
る。

【００３６】 Ｉ4 （ｔ）ｃｏｓω1 ｔ …（Ｂ１） Ｉ4 （ｔ）ｓｉｎω1 ｔ …（Ｂ２） Ｑ4 （ｔ）ｃｏｓω1 ｔ …（Ｂ３） Ｑ4 （ｔ）ｓｉｎω1 ｔ …（Ｂ４） ここで、ω1 ＝−ω4 であるため、ｃｏｓω1 ＝ｃｏｓ
ω4 である。

【００３７】同様に、ω1 ＝−ω4 であるため、ｓｉｎ
ω1 ＝−ｓｉｎω4 である。

【００３８】従って、（Ｂ１）〜（Ｂ４）は以下のよう
に書き換えられる。

【００３９】 Ｉ4 （ｔ）ｃｏｓω4 ｔ …（Ｂ１） −Ｉ4 （ｔ）ｓｉｎω4 ｔ …（Ｂ２） Ｑ4 （ｔ）ｃｏｓω4 ｔ …（Ｂ３） −Ｑ4 （ｔ）ｓｉｎω4 ｔ …（Ｂ４） また、乗算部１４ｃでは、以下のような成分が得られ
る。

【００４０】 Ｉ2 （ｔ）ｃｏｓω2 ｔ …（Ｃ１） Ｉ2 （ｔ）ｓｉｎω2 ｔ …（Ｃ２） Ｑ2 （ｔ）ｃｏｓω2 ｔ …（Ｃ３） Ｑ2 （ｔ）ｓｉｎω2 ｔ …（Ｃ４） また、乗算部１４ｂでは、以下のような成分が得られ
る。

【００４１】 Ｉ3 （ｔ）ｃｏｓω2 ｔ …（Ｄ１） Ｉ3 （ｔ）ｓｉｎω2 ｔ …（Ｄ２） Ｑ3 （ｔ）ｃｏｓω2 ｔ …（Ｄ３） Ｑ3 （ｔ）ｓｉｎω2 ｔ …（Ｄ４） ここで、ω2 ＝−ω3 であるため、ｃｏｓω2 ＝ｃｏｓ
ω3 である。

【００４２】同様に、ω2 ＝−ω3 であるため、ｓｉｎ
ω2 ＝−ｓｉｎω3 である。

【００４３】従って、（Ｄ１）〜（Ｄ４）は以下のよう
に書き換えられる。

【００４４】 Ｉ3 （ｔ）ｃｏｓω3 ｔ …（Ｄ１） −Ｉ3 （ｔ）ｓｉｎω3 ｔ …（Ｄ２） Ｑ3 （ｔ）ｃｏｓω3 ｔ …（Ｄ３） −Ｑ3 （ｔ）ｓｉｎω3 ｔ …（Ｄ４） 従って、加減算器１５では上の（Ａ１）〜（Ｄ４）を加
減算することで、及び式を生成することができる。

【００４５】すなわち、式は以下の加減算の式で求め
ることができる。

【００４６】式＝｛（Ａ１）＋（Ｂ１）＋（Ｃ１）＋
（Ｄ１）｝−｛（Ａ４）−（Ｂ４）＋（Ｃ４）−（Ｄ
４）｝ 同様にして、式は以下の加減算の式で求めることがで
きる。

【００４７】式＝｛（Ａ２）−（Ｂ２）＋（Ｃ２）−
（Ｄ２）｝＋｛（Ａ３）＋（Ｂ３）＋（Ｃ３）＋（Ｄ
３）｝ 以上のように、得られた各成分（（Ａ１）〜（Ｄ４））
を加減算器１５で加減算することで、上述の及び式
を満足することができる。この結果、上述の式及び
式を満たすことになり、ベースバンド周波数で全てのサ
ブキャリアを含む信号が得られる。

【００４８】そして、直交発振器１６及び直交変調器１
７を用いて搬送波周波数ωc に対する直交変調を行う。
すなわち、上述のようにして得られた式及び式で表
されるサブキャリア成分を用いて搬送波周波数ωc の直
交変調を行うことで、上述の式（＝式）を得て所望
の変調波信号を生成する。

【００４９】以上詳細に説明したように、ディジタル信
号を受けてサブキャリアの個数に相当するn 組の直交符
号（Ｉ1 （ｔ）〜Ｉ4 （ｔ）及びＱ1 （ｔ）〜Ｑ4
（ｔ））を生成し、サブキャリアの個数n より少ないm
個の直交発振器（１３ａ，１３ｂ）からの信号と前記n
組の直交符号とを乗算し、その乗算結果を加減算処理し
て、複数のサブキャリアで変調された直交成分信号を生
成し、その直交成分信号を直交変調して変調波信号を生
成することにより、サブキャリアの個数より少ない個数
の発振器でサブキャリアを生成して変調を行うことが可
能になる。

【００５０】以上のことにより、発振器の個数を減らす
ことができ、回路構成及び規模を削減することができ
る。また、ＤＳＰで処理する場合にも有利になる。

【００５１】更に、サブキャリアを生成するために使用
する局部発振器（直交発振器１３ａ及び１３ｂ）の各周
波数が単純な整数比（上述の場合には、２．２５：６．
７５＝１：３）になる。これは、通常のサブキャリアの
周波数間隔が等間隔になっているためである。このよう
な結果、分周，てい倍等に使用する大元の周波数を共有
化できるようになる。この点もＤＳＰで処理する場合に
有利に働く。

【００５２】尚、以上の説明では、４つのサブキャリア
を有する場合を例にして説明して来たが、これに限らず
複数のサブキャリアを使用する変調波信号について直交
復調を行う変調装置において広く使用することが可能で
ある。

【００５３】また、上述の実施例では、変調が直交振幅
変調（ＱＡＭ）の変調波信号である場合を想定して述べ
たが、本発明は、変調が位相偏移変調（ＰＳＫ）、周波
数偏移変調（ＦＳＫ）等の各種の変調波信号について
も、上記の式で表現できるので、同様に生成すること
ができる。

【００５４】以上の実施例において加減算器１５は単一
の構成であったが、この構成に限定されるものではな
い。すなわち、乗算器１４ａ〜１４ｄの前段と後段とに
接続された一組の構成のものであっても良い。このよう
な構成の変調装置を図３に示す。

【００５５】ここで、上述の式の前半部分の｛（Ａ
１）＋（Ｂ１）＋（Ｃ１）＋（Ｄ１）｝は、具体的に
は、 Ｉ1 （ｔ）ｃｏｓω1 ｔ＋Ｉ4 （ｔ）ｃｏｓω1 ｔ＋Ｉ
2 （ｔ）ｃｏｓω2 ｔ＋Ｉ3 （ｔ）ｃｏｓω2 ｔ である。

【００５６】これを変形すると、 （Ｉ1 （ｔ）＋Ｉ4 （ｔ））ｃｏｓω1 ｔ＋（Ｉ2
（ｔ）＋Ｉ3 （ｔ））ｃｏｓω2 ｔ である。

【００５７】このことから、（Ｉ1 （ｔ）＋Ｉ4
（ｔ））と（Ｉ2 （ｔ）＋Ｉ3 （ｔ））の部分は乗算器
の前段部分となる前段加減算部１５ａ及び前段加減算部
１５ｂで演算処理することが可能になっている。

【００５８】また、上述の式においても同様に乗算器
の前段部となる前段加減算部１５ａ及び前段加減算部１
５ｂで演算処理することが可能になっている。

【００５９】そして、後段加減算部１５ｃは、上述の実
施例の加減算器１５と同様に機能する。この結果、上述
の及び式の全体を満足することができるようにな
る。従って、上述の式及び式を満たすことになり、
ベースバンド周波数で全てのサブキャリアを含む信号が
得られる。そして、上述の実施例と同様にして式（＝
式）を得て所望の変調波信号を生成できる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
ディジタル信号を受けてサブキャリアの個数に相当する
n 組の直交符号を生成し、サブキャリアの個数n より少
ないm個の直交発振器からの信号と前記n 組の直交符号
とを乗算し、搬送波周波数とサブキャリアの周波数との
差分の周波数の直交信号を生成し、その乗算結果を加減
算処理して、複数のサブキャリアで変調された直交成分
信号を生成し、その直交成分信号と搬送波周波数の直交
信号とを直交変調して変調波信号を生成することによ
り、サブキャリアの個数より少ない個数の発振器でサブ
キャリアを生成して変調を行い得る変調装置を簡便な構
成で実現することができる。

【００６１】また、加減算処理を乗算の前後に分けて行
った場合であっても、同様な動作を実現でき、サブキャ
リアの個数より少ない個数の発振器でサブキャリアを生
成して変調を行い得る変調装置を簡便な構成で実現する
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変調装置の構成を示す構成
図である。

【図２】４つのサブキャリアの配置を示した説明図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例の変調装置について図１相
当の構成を示す構成図である。

【図４】４つのサブキャリアを有する変調波信号を生成
する変調装置の従来の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 直交符号化器 ２ａ〜２ｈ ロールオフ・フィルタ １３ａ，１３ｂ 直交発振器 １４ａ〜１４ｄ 乗算器 １５ 加減算器 １６ 直交発振器 １７ 乗算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送波周波数を中心にして複数のサブキ
   ャリアを等しい周波数間隔で備えた変調波信号を生成す
   る変調装置において、 ディジタル信号を受けてサブキャリアの個数に相当する
   n 組の直交符号を生成する直交符号化器と、 搬送波周波数とサブキャリアの周波数との差分の周波数
   の直交信号を生成するための、サブキャリアの個数n よ
   り少ないm 個の直交発振器と、 前記直交符号化器からの直交符号と前記直交発振器から
   の直交信号とを乗算する乗算器と、 その乗算器からの乗算結果を加減算をして複数のサブキ
   ャリアで変調された直交成分信号を生成し、若しくは、
   前記乗算器の前段に接続され前記直交符号化器からの直
   交信号を加減算する前段加減算部及び前記乗算器の後段
   に接続され前記乗算器からの乗算結果を加減算して複数
   のサブキャリアで変調された直交成分信号を生成する後
   段加減算部からなる加減算器と、 搬送波周波数の直交信号と前記加減算器からの直交成分
   信号とを直交変調して変調波信号を生成する周波数変換
   手段とを有することを特徴とする変調装置。