JPH1117756A - デジタル2次元信号の位相回転器 - Google Patents

デジタル2次元信号の位相回転器

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JPH1117756A
JPH1117756A JP16607197A JP16607197A JPH1117756A JP H1117756 A JPH1117756 A JP H1117756A JP 16607197 A JP16607197 A JP 16607197A JP 16607197 A JP16607197 A JP 16607197A JP H1117756 A JPH1117756 A JP H1117756A
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JP
Japan
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phase
signal
input
trigonometric function
rotator
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JP16607197A
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Inventor
Hitoshi Matsui
仁志 松井
Yoko Omori
陽子 大森
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NEC Corp
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NEC Corp
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の位相回転器では三角関数との乗算を行
う際に乗算器を必要としているが、一般に乗算器は回路
規模が大きいので位相回転を行う位相回転器を実現する
にはかなり規模の大きなハードウェアが必要となる。 【解決手段】 位相回転制御において、位相量から位相
回転を行う演算の精度を多少粗くできる場合に注目し、
演算の簡略化を行なう。すなわち、三角関数の値をすべ
て2のべき乗の和の形で表すことにより、三角関数と入
力信号との乗算をビットシフト操作と加算のみで行え
る。よって回路はシフトレジスタ、およびシフトレジス
タからの出力を選択するセレクタ、およびセレクタから
の出力を加算する加算器とで構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルデータ伝
送システムにおけるデジタル二次元信号の位相を回転さ
せる位相回転器に関する。
【0002】
【従来の技術】データ伝送における復調回路で周波数オ
フセット制御を行うとき、入力するデジタル信号に対す
る演算のための三角関数の生成や乗算が必要になる。図
7に示す従来例の移相器で二次元信号の位相回転を行う
には、検出されたオフセット位相量から正弦値および余
弦値をROMテーブル71、72により求め、その後に
乗算器73ないし74を用いて位相を回転させ、最後に
加算器77、78により位相回転後の出力二次元信号を
得る。この方式では位相回転のために要するハードウェ
アとしては、2個のROMテーブル71、72、4個の
乗算器73〜76、および2個の加算器77、78が必
要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に乗算器は回路規
模が大きいので位相回転を行う位相回転器を実現するに
は、かなり規模の大きなハードウェアが必要になる。
【0004】位相回転器のハードウェア規模を削減する
アプローチとして、三角関数の値を記憶したROMを不
要にするという技術が特開平5−276201に開示さ
れている。しかし、乗算器を使用しているので、ハード
ウェア規模は依然として大きい。
【0005】本発明の目的は、この種の位相回転器をR
OMテーブルと乗算器を使用することなくシフトレジス
タと加算器とセレクタのみで構成することにより、回路
規模の小さい位相回転器を実現することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】通常、周波数オフセット
制御や位相変調制御では、周波数ずれや変調信号に基づ
いて位相回転を行うには積算が必要になるため、演算誤
差が累積しないように精度の高い演算を行わなければな
らない。一方、位相量から位相回転を行う演算は、BP
SKやGMSK等の変調方式を用いるのであれば多少の
位相補正の誤差が生じても復調能力にはあまり影響しな
いので、演算精度を多少粗くしても深刻な問題とはなら
ない。すなわち、本発明では、周波数オフセット制御や
変調動作において、所要の位相量の位相回転を行う演算
の精度を多少粗くできる点に注目し、演算の簡略化を行
っている。
【0007】本発明では、乗算器とROMテーブルのか
わりに、シフトレジスタとセレクタと加算器とを用いて
信号の位相を回転させる。具体的には、入力された二次
元信号の同相成分信号と直交成分信号とにそれぞれ三角
関数を乗算する4個の三角関数乗算部と、三角関数乗算
部からの出力を加算する2個の加算器とを有する。但
し、これらの三角関数乗算部は、それぞれ、入力信号を
シフトするシフトレジスタと、シフトされたこれらの信
号を選択し組み合わせて出力するセレクタおよび加算手
段とを有する。
【0008】
【作用】入力された二次元信号の位相を所要量だけ回転
させるためには、位相の回転量θに対応するsinθ、
およびcosθの値を求め、これら三角関数の値と入力
信号の同相成分および直交成分を乗算し、加算すること
で目的とする回転後の信号を求めることができる。すな
わち、入力された二次元信号の同相成分信号をI、直交
成分信号をQ、所要の位相回転量をθ、位相回転後の二
次元信号の同相成分信号と直交成分信号をそれぞれ
I’、Q’とすると、 I’=Icos θ−Qsin θ Q’=Isin θ+Qcos θ ・・・(1) が成立する。
【0009】上述したように、BPSKやGMSK等の
変調方式を用いるのであれば多少の補正誤差が生じても
復調能力にはあまり影響しないので、演算精度を多少粗
くしても深刻な問題とはならない。そこで、位相回転量
θの値が、360°を32分割した値で表すことができ
るとすると、θとsinθの対応は表1に示すようにな
る。ここで、三角関数の周期性およびcosθ=sin
(θ+90°)を考えて、表1ではθが0°から90°
の範囲におけるsinθの値についてのみ示し、それ以
外の値のθ、およびcosθに関しては省略してある。
【0010】
【表1】 表1のsinθの値を2のべき乗および1の加算で近似
したものをsinθ’とすると表2のようになる。
【0011】
【表2】 表2によれば、θ=11.25°の場合の式(1)にし
たがうI’、Q’は、それぞれ以下のように与えられ
る。
【0012】I'=I(1-2-6-2-8)-Q(2-3+2-4) =(I-2-6×
I -2-8×I)−(2-3×Q +2-4×Q) Q'=I(2-3+2-4)+Q(1-2-6-2-8) =(2-3×I +2-4×I)+(Q-
2-6×Q -2-8×Q) ここで、I,Qと2のべき乗との乗算は、ビットシフト
演算となる。例えば、2 -3×Iという演算はIを3ビッ
ト右へシフトすることで求められる。したがって、
I’、Q’は、上式におけるそれぞれの項に対する同相
成分信号I、直交成分信号Qのビットシフト、および加
算により与えられる。このような演算は他の角について
も同様であり、容易に類推されるので説明を省略する。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態例を図面を
参照して説明する。
【0014】図1に周波数オフセット制御回路を、図2
に図1の移相器の構成を、図3に図2の三角関数乗算部
の構成をそれぞれ示す。
【0015】周波数オフセット制御回路は位相誤差測定
器11と本発明の位相回転器に相当する移相器12とで
構成される。入力された信号は公知の位相誤差測定器1
1で本発明の位相信号としての位相誤差θを測定され
る。移相器12は、この位相誤差θだけ入力信号の位相
を回転させることにより、位相を補正する。
【0016】移相器12は図2に示すように、二次元入
力信号の同相成分信号Iと直交成分信号Qに三角関数を
乗算する4つの三角関数乗算部21ないし24、および
二つの加算器25、26で構成される。位相誤差θはす
べての三角関数乗算部21ないし24に入力され、ま
た、三角関数乗算部21、22は入力信号のうち同相成
分信号Iを、三角関数乗算部23、24は入力信号のう
ち直交成分信号Qをそれぞれ入力する。移相器12で
は、これらの入力を用いて式1の計算を行うことで位相
を回転させる。すなわち、まず、三角関数乗算部21な
いし24では、同相成分信号I、直交成分信号Qと三角
関数との乗算を行い、それぞれIcosθ、Isin
θ、Qsinθ、Qcosθを出力する。この三角関数
乗算部からの各出力を式(1)にしたがい加算器25、
26でそれぞれ加算することで、移相器12の目的とす
る位相誤差を修正された出力信号の各成分信号I’,
Q’を得る。
【0017】三角関数乗算部21ないし24は、それぞ
れが、図3に示すように7つのシフトレジスタ31〜3
7、7入力(a〜g)1出力のセレクタ310、5入力
(h−l)1出力のセレクタ311、および加算器3
8、39、312とより構成される。
【0018】入力された二次元信号の同相成分信号Iま
たは直交成分信号Qは、7つのシフトレジスタ31ない
し37にそれぞれ入力され、それぞれ右に5ビット、6
ビット、1ビット、2ビット、3ビット、4ビット、8
ビットだけシフトされることで、2のべき乗の演算がな
される。さらに、シフトレジスタ31で5ビットシフト
された信号と、シフトレジスタ32で6ビットシフトさ
れた信号は、加算器38、39によりもとの信号から、
それぞれ減算される。これらシフトレジスタ31ないし
37の出力と、減算された信号とはセレクタ310、3
11へ図示のように入力される。これらのセレクタ31
0、311では、入力された位相誤差θによってどの入
力を出力させるかを判断する。セレクタ310、311
の入力端子と、各入力と2のべき乗との演算結果との対
応を表3に、位相誤差θとセレクタ30、311出力と
の対応を表4に示す。
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】 表4では、三角関数の周期性およびcosθ=sin
(θ+90°)を考えて、θが0°から90°の範囲に
おけるsinθの値についての場合のみ示し、それ以外
の値のθ、およびcosθに関しては省略してあるが、
いずれの場合も容易に類推できる。
【0021】加算器312では、セレクタ310、31
1からの出力を加算し、移相器12への入力信号に対し
て三角関数が乗算された結果であるIcosθ、Isi
nθ、QsinθまたはQcosθを出力する。これら
の出力は図2に示すように加算器25、26により、式
(1)にしたがって演算され、位相補正後の二次元信号
の一方の直交成分信号I’と他方の直交成分信号Q’と
がそれぞれ出力される。
【0022】図4に他の実施態様として、PSK変調器
を、図5に図4の変調器の内部構成を、図6に図5の三
角関数乗算部の構成をそれぞれ示す。図5の構成図は、
前述した図2の構成と同一で、但し入力信号は直交搬送
波の同相成分信号または直交成分信号であり、位相ずれ
の代りに変調信号が入力される。
【0023】位相変調とは、入力信号x(n)で周波数
wの搬送波の位相を変化させて伝送する方式である。す
なわち、送信される波は、 y(n)=exp{j[wnT+x(n)]} となる。この搬送波の位相を変化させるのに、本発明の
位相回転器を適用したものが図4のPSK変調器41で
ある。回転させる位相角を指示するため、変調信号が入
力されている。
【0024】ここで、入力される信号が8値をとる8相
PSK変調器について考えると、図5における三角関数
発生部51〜54は、図6に示すように2つのシフトレ
ジスタ61、62、および3入力(a〜c)1出力のセ
レクタ64、および2入力(d、e)1出力のセレクタ
65、および加算器63、66で構成される。変調信号
とPSK変調器41の回転させる位相角との対応は表5
のようになる。また、図5の三角関数発生器における入
力信号とセレクタ出力との対応は、表6のようになる。
【0025】
【表5】
【0026】
【表6】 表6では、三角関数の周期性およびcosθ=sin
(θ+90°)を考えてθが0°から90°の範囲にお
けるsinθの値、すなわち入力信号が000から01
0の範囲におけるsinθの値についてのみ示す。加算
器66では、セレクタ64、65からの出力を加算し、
PSK変調器41への入力搬送波に対して、同相成分信
号I、直交成分信号Qそれぞれに三角関数が乗算された
Icosθ、Isinθ、QsinθまたはQcosθ
を出力する。これらの出力は、前述した周波数オフセッ
ト制御回路の場合と同様に、式(1)にしたがい加算器
55、56で演算され、変調後の出力信号I’、Q’と
して出力される。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、位相回転
器をシフトレジスタとセレクタと加算器のみを用いて構
成することにより、回路規模を削減できるという効果が
ある。これは、従来、位相回転器に使用されていた乗算
器はその回路規模が大きかったため、この乗算器を使わ
ずに、回路規模が比較的小さなシフトレジスタとセレク
タを用いることで位相回転器を実現できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の周波数オフセット制御回路
構成を示す図である。
【図2】図1の移相器の回路構成を示す図である。
【図3】図2の移相器の三角関数乗算部の回路構成を示
す図である。
【図4】他の実施態様として位相変調器を示す図であ
る。
【図5】図4の位相変調器の構成を示す図である。
【図6】図5の位相変調器の三角関数乗算部の回路構成
を示す図である。
【図7】従来例の移相器の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
11 位相誤差測定器 12 移相器 21〜24 三角関数乗算部 25、26 加算器 31〜37 シフトレジスタ 38、39 加算器 310、311 セレクタ 312 加算器 41 PSK変調器 51〜54 三角関数乗算部 55、56 加算器 61、62 シフトレジスタ 64、65 セレクタ 63、66 加算器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デジタルデータ伝送システムで伝送され
    る2次元信号の位相を回転させる位相回転器であって、 前記2次元信号の同相成分信号と位相信号とを入力し、
    該位相信号により求められた余弦波形信号および正弦波
    形信号の各種と該同相成分信号との積を、それぞれ出力
    する第1の三角関数乗算部および第2の三角関数乗算部
    と、 前記2次元信号の直交成分信号と前記位相信号とを入力
    し、該位相信号により求められた正弦波形信号および余
    弦波形信号の各種と該直交成分信号との積を、それぞれ
    出力する第3の三角関数乗算部および第4の三角関数乗
    算部と、 前記第1および第3の三角関数乗算部の各出力信号を合
    成して、位相回転器の同相成分信号を出力する第1の加
    算器と、 前記第2および第4の三角関数乗算部の各出力信号を合
    成して、位相回転器の直交成分信号を出力する第2の加
    算器とを有し、 前記第1ないし第4の三角関数乗算部のそれぞれは、入
    力された当該同相成分信号もしくは直交成分信号を、予
    めそれぞれに指定されたビット分だけシフトさせる少な
    くとも2個のシフトレジスタと、該シフトレジスタの各
    出力信号を、入力された前記位相信号の値に対応して選
    択し合成して、当該三角関数乗算部の出力信号とするセ
    レクタおよび加算手段とよりなる、デジタル2次元信号
    の位相回転器。
  2. 【請求項2】 前記シフトレジスタの出力信号は、入力
    された同相成分信号もしくは直交成分信号に対して1ビ
    ット分のシフト毎に2-1を乗じた値を有し、前記セレク
    タおよび加算手段の出力信号は、シフトレジスタ出力信
    号を組み合わせることにより正弦波形または余弦波形の
    値と当該同相成分信号もしくは直交成分信号との積であ
    る請求項1記載の位相回転器。
  3. 【請求項3】 前記位相回転器は、デジタルデータ伝送
    システムの復調回路で周波数オフセット制御を行うとき
    に用いられる位相誤差を修正するための移相器であり、
    前記位相信号は、復調回路の有する2次元信号の位相ず
    れを検出するための位相誤差測定器により検出された位
    相誤差を示す請求項2記載の位相回転器。
  4. 【請求項4】 前記セレクタおよび加算手段は、入力さ
    れた前記位相ずれが360°をN等分した角(Nは前記
    シフトレジスタ出力信号の組み合わせ波形の正弦波形ま
    たは余弦波形への近似度に対応して選択される整数)の
    n倍(nは1ないしNの整数)の角に達する毎に、入力
    端子に入力された入力信号から当該位相ずれ角に対応す
    る組み合わせを選択する請求項3記載の位相回転器。
  5. 【請求項5】 前記位相回転器はPSK変調方式を用い
    るデジタルデータ伝送システムにおける位相変調器であ
    り、前記2次元信号は直交搬送波であり、前記位相信号
    は変調信号である請求項2記載の位相回転器。
  6. 【請求項6】 前記セレクタおよび加算手段は、入力さ
    れた変調信号の示すデータに対する位相角に対応して、
    該位相角を近似する入力端子に入力された入力信号の組
    み合わせを選択する請求項5記載の位相回転器。
JP16607197A 1997-06-23 1997-06-23 デジタル2次元信号の位相回転器 Pending JPH1117756A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182866A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Fujitsu Semiconductor Ltd モータ制御装置、モータ制御装置製造用プログラム、及びモータ制御装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182866A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Fujitsu Semiconductor Ltd モータ制御装置、モータ制御装置製造用プログラム、及びモータ制御装置の製造方法

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