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JPS6331139B2 - - Google Patents
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JPS6331139B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6331139B2
JPS6331139B2 JP56106519A JP10651981A JPS6331139B2 JP S6331139 B2 JPS6331139 B2 JP S6331139B2 JP 56106519 A JP56106519 A JP 56106519A JP 10651981 A JP10651981 A JP 10651981A JP S6331139 B2 JPS6331139 B2 JP S6331139B2
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JP
Japan
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carrier wave
circuit
phase modulator
quadrature phase
output
Prior art date
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Application number
JP56106519A
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Japanese (ja)
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JPS589459A (en
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Masaaki Kato
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS6331139B2 publication Critical patent/JPS6331139B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2032Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner
    • H04L27/2053Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner using more than one carrier, e.g. carriers with different phases
    • H04L27/206Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner using more than one carrier, e.g. carriers with different phases using a pair of orthogonal carriers, e.g. quadrature carriers
    • H04L27/2067Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner using more than one carrier, e.g. carriers with different phases using a pair of orthogonal carriers, e.g. quadrature carriers with more than two phase states
    • H04L27/2071Modulator circuits; Transmitter circuits for discrete phase modulation, e.g. in which the phase of the carrier is modulated in a nominally instantaneous manner using more than one carrier, e.g. carriers with different phases using a pair of orthogonal carriers, e.g. quadrature carriers with more than two phase states in which the data are represented by the carrier phase, e.g. systems with differential coding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイジタル移動通信に好適な定包絡線
形の直交形位相変調器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a constant envelope linear quadrature phase modulator suitable for digital mobile communications.

自動車電話やコードレス電話、警察無線等の移
動通信にデイジタル変調を適用する場合、周波数
帯域の有効利用の点から出来るだけ狭帯域である
と共に、フエージングや移動機器としての電力の
有効利用等から、非線形増幅が可能なように、変
調波形が定包絡線形であることが望ましい。この
ような移動通信への適用を目的とした狭帯域デイ
ジタル変調方式として、変調波形を一定に保ちつ
つ、スペクトルの占有帯域幅を出来るだけ狭帯域
化する位相変調方式がいくつか提案されている。
例えば、ベースバンド信号における前後の数タイ
ムスロツトのデータからアイパターンの開口率劣
化を小さく保ちつつ帯域外の漏洩電力が最も小さ
くなるように位相変化の軌跡を計算して最適化す
る位相変調方式がある。このような変調方式に使
用される位相変調器の一つとして直交形位相変調
器がある。これは振幅が等しく互いに位相が直交
する2つの搬送波を、信号処理した2つのベース
バンド信号で平衡変調した後、これらを加え合わ
せることにより位相変調を行うものである。平衝
変調器を使つた従来の直交形位相変調器の一例を
第1図に示す。
When applying digital modulation to mobile communications such as car telephones, cordless telephones, and police radios, it is necessary to use as narrow a band as possible in order to effectively use the frequency band, and also to prevent fading and the effective use of electric power for mobile devices. It is desirable that the modulation waveform has a constant envelope linear shape so that nonlinear amplification is possible. As narrowband digital modulation methods aimed at application to such mobile communications, several phase modulation methods have been proposed in which the occupied spectrum bandwidth is made as narrow as possible while keeping the modulation waveform constant.
For example, there is a phase modulation method that calculates and optimizes the locus of phase change based on data of several time slots before and after the baseband signal so as to minimize the leakage power outside the band while keeping the deterioration of the aperture ratio of the eye pattern small. be. A quadrature phase modulator is one of the phase modulators used in such a modulation method. In this method, two carrier waves having equal amplitudes and mutually orthogonal phases are balanced-modulated using two signal-processed baseband signals, and then phase modulation is performed by adding these signals together. An example of a conventional quadrature phase modulator using a balanced modulator is shown in FIG.

第1図において、入力端子10よりのベースバ
ンド信号φ(t)は波形変換回路11,12によ
つてベースバンド信号の正弦成分sinφ(t)およ
び余弦成分cosφ(t)に変換され、平衡変調器1
3,14にそれぞれ加えられる。一方、発振器1
5より搬送波が出力され、平衡変調器13に加え
られると共に90゜移送器16を介して平衡変調器
14に加えられる。平衡変調器13,14の出力
は加算回路17によつて加算された後、リミツタ
18によつて一定の包絡線にされて出力端子19
に位相変調信号として出力される。
In FIG. 1, a baseband signal φ(t) from an input terminal 10 is converted into a sine component sinφ(t) and a cosine component cosφ(t) of the baseband signal by waveform conversion circuits 11 and 12, and is balanced modulated. Vessel 1
3 and 14, respectively. On the other hand, oscillator 1
A carrier wave is outputted from 5 and applied to a balanced modulator 13 and also applied to a balanced modulator 14 via a 90° shifter 16. The outputs of the balanced modulators 13 and 14 are added by an adder circuit 17, and then made into a constant envelope by a limiter 18 and sent to an output terminal 19.
is output as a phase modulated signal.

今、発振器15より平衡変調器13に加わる搬
送波をcosωctとすれば、90゜移相器16より平衡
変調器14に加わる搬送波はsinωctとなり平衡
変調器13,14の出力A,Bは次のようにな
る。
Now, if the carrier wave applied from the oscillator 15 to the balanced modulator 13 is cosω c t, then the carrier wave applied to the balanced modulator 14 from the 90° phase shifter 16 is sinω c t, which is the output A, B of the balanced modulators 13 and 14. becomes as follows.

A=sinφ(t)・cosωct ……(1) B=cosφ(t)・sinωct ……(2) これらの出力A,Bは加算回路17によつて加
算された後、リミツタ18を介して出力される
が、この出力P0は次のようになる P0=sinφ(t)・cosωct+cosφ(t)・sinωct =sin{ωct+φ(t)} ……(3) これは角周波数ωcの搬送波をベースバンド信
号φ(t)で位相変調した信号となる。ここでリ
ミツタ18は、搬送波の直交性等が悪い場合に生
ずる振幅変化を取り除くためのものである。
A=sinφ(t)・cosω c t...(1) B=cosφ(t)・sinω c t...(2) After these outputs A and B are added by the adder circuit 17, the limiter 18 This output P 0 is output as follows . ) This is a signal obtained by phase modulating the carrier wave of angular frequency ω c with the baseband signal φ(t). Here, the limiter 18 is for removing amplitude changes that occur when the orthogonality of carrier waves is poor.

すなわち、このような直交形位相変調器におい
ては、搬送波の直交性誤差および搬送波漏洩によ
つて位相変調信号出力に振幅変化と位相歪を生じ
るため、狭帯域デイジタル変調方式に使用する場
合には、定包絡線とするためにリミツタ18によ
つて振幅変化を取り除いている。この時、振幅変
化は取り除かれるが位相歪は残つて帯域外スプリ
アスを増大させる。このため、狭帯域デイジタル
変調方式に使用する直交形位相変調器において
は、搬送波の直交性誤差、すなわち、平衡変調器
13,14に加わる搬送波の振幅偏差および位相
の直交性誤差を零にすると共に、搬送波漏洩も零
にする必要がある。搬送波の直交性誤差および搬
送波漏洩がある場合の加算回路17の出力P1は、
平衡変調器14に加わる搬送波の振幅および位相
を基準として、搬送波の振幅偏差をΔx、位相の
直交性誤差をΔθ、搬送波漏洩レベルをΔy、その
位相をΦとすると、次式で表わされる。
In other words, in such a quadrature phase modulator, amplitude changes and phase distortion occur in the phase modulation signal output due to carrier wave orthogonality error and carrier wave leakage, so when used in a narrowband digital modulation method, A limiter 18 removes amplitude changes to provide a constant envelope. At this time, the amplitude change is removed, but the phase distortion remains and increases out-of-band spurious. Therefore, in the orthogonal phase modulator used in the narrowband digital modulation method, the orthogonality error of the carrier wave, that is, the amplitude deviation and phase orthogonality error of the carrier wave applied to the balanced modulators 13 and 14 are reduced to zero, and , carrier wave leakage must also be reduced to zero. The output P 1 of the adder circuit 17 when there is a carrier wave orthogonality error and carrier wave leakage is:
Based on the amplitude and phase of the carrier wave applied to the balanced modulator 14, when the carrier wave amplitude deviation is Δx, the phase orthogonality error is Δθ, the carrier wave leakage level is Δy, and its phase is Φ, it is expressed by the following equation.

P1=(1+Δx)sinφ(t)・cos(ωct+Δθ)+co
sφ(t)・sinωct+Δy sin(ωct+Φ) =(1+Δx)sinφ(t){cosωct・cosΔθ−sin
ωct・sinΔθ} +cosφ(t)・sinωct+Δy{sinωct・cosΦ+c
osωct・sinΦ} =sinφ(t)・cosωct+cosφ(t)・sinωct +{(1+Δx)cosΔθ・sinφ(t)−sinφ(t)
+Δy sinΦ}cosωct +{Δy cosΦ−(1+Δx)sinΔθ・sinφ(t)}
sinωct =sin{ωct+φ(t)} +〔{(1+Δx)cosΔθ−1}sinφ(t)+Δy s
inΦ〕cosωct +{Δy cosΦ−(1+Δx)sinΔθ・sinφ(t)}
sinωct……(4) (4)式において、第1項は理想的な位相変調波を
第2項および第3項が位相歪をひき起すスプリア
スを示す成分で、これらは第2図のようにベクト
ル表示することが出来る。第2図においてベクト
ル21が(4)式の第1項を、ベクトル22が第2項
を、ベクトル23が第3項を表わしている。従つ
て(4)式から P1={1+A(t)}sin{ωct+φ(t)+α(t)

……(5) と表わした時のα(t)が位相歪を表わすことに
なる。|Δx|≪1、|Δθ|≪1、|Δy|≪1であ
れば|α(t)|≪1であり、第2図より近似的に
次のように表わすことが出来る。
P 1 = (1+Δx) sinφ(t)・cos(ω c t+Δθ)+co
sφ(t)・sinω c t+Δy sin(ω c t+Φ) = (1+Δx) sinφ(t) {cosω c t・cosΔθ−sin
ω c t・sinΔθ} +cosφ(t)・sinω c t+Δy{sinω c t・cosΦ+c
osω c t・sinΦ} = sinφ(t)・cosω c t+cosφ(t)・sinω c t + {(1+Δx)cosΔθ・sinφ(t)−sinφ(t)
+Δy sinΦ}cosω c t +{Δy cosΦ−(1+Δx)sinΔθ・sinφ(t)}
sinω c t = sin {ω c t+φ(t)} + [{(1+Δx) cosΔθ−1} sinφ(t)+Δy s
inΦ〕cosω c t + {Δy cosΦ−(1+Δx) sinΔθ・sinφ(t)}
sinω c t...(4) In equation (4), the first term is an ideal phase modulated wave, and the second and third terms are components that indicate spurious components that cause phase distortion. It can be displayed as a vector. In FIG. 2, vector 21 represents the first term of equation (4), vector 22 represents the second term, and vector 23 represents the third term. Therefore, from equation (4), P 1 = {1 + A (t)} sin {ω c t + φ (t) + α (t)
}
...(5) When expressed as, α(t) represents the phase distortion. If |Δx|≪1, |Δθ|≪1, |Δy|≪1, then |α(t)|≪1, which can be expressed approximately as follows from FIG.

α(t)〔{(1+Δx)cosΔθ−1}sin
φ(t)+Δy sinΦ〕cosφ(t) −{Δy cosΦ−(1+Δx)sinΔθ・sin
φ(t)}・sinφ(t)……(6) (6)式においてΔx、Δθ、Δyの2乗およびそれら
相互の積を省略すれば となる。(5)式に示すように直交性誤差または搬送
波漏洩がある場合には、加算回路17の出力は振
幅変調も受けるが、リミツタ18によつて振幅変
調分は取り除かれる。リミツタ18を通過した位
相変調波P2は次式で示される。
α(t) [{(1+Δx)cosΔθ−1}sin
φ(t)+Δy sinΦ〕cosφ(t) −{Δy cosΦ−(1+Δx)sinΔθ・sin
φ(t)}・sinφ(t)……(6) If we omit the squares of Δx, Δθ, Δy and their mutual products in equation (6), we get becomes. If there is an orthogonality error or carrier leakage as shown in equation (5), the output of the adding circuit 17 is also subjected to amplitude modulation, but the amplitude modulation is removed by the limiter 18. The phase modulated wave P2 that has passed through the limiter 18 is expressed by the following equation.

三角関数の加法定理によれば|y|≪1のとき sin(x+y)=sin x cos y+cos x
sin ysin x+y・sin x であるから(8)式にこれを適用すれば次のようにな
る。
According to the addition theorem of trigonometric functions, when |y|≪1, sin(x+y)=sin x cos y+cos x
Since sin ysin x+y・sin x, applying this to equation (8) yields the following.

(9)式において、第4項および第5項はベースバ
ンド信号の2次高調波および3次高調波で位相変
調された信号を表わし、狭帯域デイジタル変調方
式においては帯域外の漏洩電力を増大させる。こ
のように従来の直交形位相変調器においては、搬
送波の直交性誤差および搬送波漏洩によつて加算
回路17の出力が一定でなくなり、定包絡線とす
るためにリミツタ18を通すと、位相歪によつて
帯域外スペクトルを発生し、狭帯域デイジタル位
相変調方式に使用する場合に隣接チヤンネル漏洩
電力を小さくすることが難しかつた。特に搬送波
周波数が高くなるとΔθを小さくすることが難し
くなり、調整が困難であるという欠点があつた。
In Equation (9), the fourth and fifth terms represent signals phase-modulated by the second and third harmonics of the baseband signal, which increases the leakage power outside the band in the narrowband digital modulation method. let As described above, in the conventional quadrature phase modulator, the output of the adder circuit 17 is not constant due to carrier wave orthogonality error and carrier wave leakage, and when it is passed through the limiter 18 to make it a constant envelope, phase distortion occurs. As a result, an out-of-band spectrum is generated, making it difficult to reduce adjacent channel leakage power when used in a narrowband digital phase modulation system. In particular, when the carrier frequency becomes high, it becomes difficult to reduce Δθ, making adjustment difficult.

本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、狭帯域デイジタル
変調に使用する場合に必要な搬送波の直交性誤差
や搬送波漏洩の小さな直交形位相変調器を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to provide a quadrature phase modulator with small carrier wave orthogonality error and carrier wave leakage, which are necessary when used in narrowband digital modulation. It's about doing.

本発明は、ベースバンド信号の正弦成分および
余弦成分と搬送波の正弦成分および余弦成分との
2種の乗算を、デイジタル演算回路によつて搬送
波の整数倍の周期で交互に行なつて、これらの乗
算結果を時分割多重信号として取出し、これを平
滑することによつて位相変調信号出力を得ること
を特徴としている。
The present invention uses a digital arithmetic circuit to perform two types of multiplications of the sine and cosine components of the baseband signal and the sine and cosine components of the carrier wave alternately at a period that is an integer multiple of the carrier wave. It is characterized by extracting the multiplication result as a time division multiplexed signal and smoothing it to obtain a phase modulated signal output.

従つて、本発明ではベースバンド信号と搬送波
との乗算をデイジタル演算によつて行なうことか
ら、アナログ演算におけるような搬送波漏洩が原
理的に生じないとともに、その乗算結果が2値の
時分割多重信号として得られるので、多重化の段
階で直交性誤差が生じていたとしても、タイミン
グ再生(リタイミング)によつて容易に除去する
ことが可能であり、位相歪を極力小さくすること
ができる。
Therefore, in the present invention, since the baseband signal and carrier wave are multiplied by digital calculation, carrier wave leakage unlike in analog calculation does not occur in principle, and the multiplication result is a binary time division multiplexed signal. Therefore, even if an orthogonality error occurs at the multiplexing stage, it can be easily removed by timing recovery (retiming), and phase distortion can be minimized.

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第3図は本発明におけるベースバンド信号と搬
送波とのデイジタル的な乗算、つまり第1図にお
ける平衡変調器の1つに相当する処理を原理的に
説明するための波形図である。この例ではデイジ
タル信号で表わされたベースバンド信号は3ビツ
トとしてあり、“100”(=4)の信号が入力した
場合を示してある。aはアナログ波形の搬送波で
あるが、23=8周期を演算の単位周期として乗算
を行う場合、8周期の中でベースバンド信号を表
わすデイジタルのコードに相当する数の周期の搬
送波を出力し、これを帯域通過フイルタ等で平滑
することにより、搬送波とベースバンド信号の乗
算を行うことができる。bはこの乗算をアナログ
的に行つた場合の出力波形を示したもので、搬送
波の8周期のうち4周期だけ出力したものであ
る。しかしながら、bの波形を得るためには、ア
ナログゲートを用いるか搬送波を矩形波にして出
力が3値のスイツチを用いなければならず、回路
構成上好ましくない。一般にデイジタル演算回路
では2値回路が多く用いられているので、本発明
ではcに示すような矩形波の搬送波を用い、これ
を例えば1/8分周器およびバイナリ・レート・マ
ルチプライヤとによつて得られるdに示すベース
バンド信号のデイジタル値に対応する数のパルス
列との論理積を取つて、eの波形を得る。そして
必要に応じdの信号の符号を変えたfの信号の
“1”レベルを搬送波の1周期を単位として1つ
おきに“0”に変換したgの信号を作り、eの信
号とgの信号との論理和を取ることによつてhに
示すbと等価な信号を得る。すなわち、eの信号
の8周期における平均レベルは(8/4)×(1/2)で
あり、gの信号の平均レベルを加えることにより
hの平均レベルは1/2となる。gのパルス幅は搬
送波周期と同じであるから搬送波成分は含まれな
い。
FIG. 3 is a waveform diagram for theoretically explaining the digital multiplication of a baseband signal and a carrier wave in the present invention, that is, the processing corresponding to one of the balanced modulators in FIG. 1. In this example, the baseband signal expressed as a digital signal is 3 bits, and the case where a signal of "100" (=4) is input is shown. a is a carrier wave of an analog waveform, but when performing multiplication with 2 3 = 8 periods as a unit period of calculation, a carrier wave with a number of periods corresponding to the digital code representing the baseband signal is output within the 8 periods. , by smoothing this with a bandpass filter or the like, it is possible to perform multiplication of the carrier wave and the baseband signal. b shows an output waveform when this multiplication is performed in an analog manner, and only four periods out of eight periods of the carrier wave are output. However, in order to obtain the waveform b, it is necessary to use an analog gate or a switch whose carrier wave is a rectangular wave and outputs three values, which is not preferable in terms of circuit configuration. In general, binary circuits are often used in digital arithmetic circuits, so in the present invention, a rectangular carrier wave as shown in c is used, and this is converted by using, for example, a 1/8 frequency divider and a binary rate multiplier. The digital value of the baseband signal obtained as d is ANDed with the corresponding number of pulse trains to obtain the waveform e. Then, if necessary, the sign of the signal d is changed and the "1" level of the signal f is converted to "0" every other period of the carrier wave to create a signal g. By performing a logical OR with the signal, a signal equivalent to b shown in h is obtained. That is, the average level of the signal e over eight periods is (8/4)×(1/2), and by adding the average level of the signal g, the average level of h becomes 1/2. Since the pulse width of g is the same as the carrier wave period, no carrier wave component is included.

第4図は本発明におけるデイジタル演算回路の
動作を説明するための波形図である。第4図では
見易くするためにベースバンド信号の正弦成分と
余弦成分の絶対値を3ビツトのデイジタルコード
で表わしている。従つて第3図における搬送の23
周期の2倍を演算の単位周期としている。この2
×23周期の間で搬送波の1周期毎にベースバンド
信号の正弦成分及び余弦成分に対するタイムスロ
ツトTsio,Tcpsを割り合てている。すなわち、第
4図aは搬送波角周波数をωcとしてsinωctの搬
送波を表わし、bはcosωctを表わしている。c
はベースバンド信号の余弦成分cosφ(t)に割当
てられた8タイムスロツトのうち余弦成分cosφ
(t)を表わす“101”=5タイムスロツトだけを
“1”とした波形であり、dはベースバンド信号
の正弦成分sinφ(t)に割当てられた8タイムス
ロツトのうち正弦成分sinφ(t)を表わす“110”
=6タイムスロツトだけを“1”とした波形であ
る。eの波形は第3図で説明したようにaの搬送
波の正弦成分sinωctとcのベースバンド信号の
余弦成分cosφ(t)との乗算結果であるaの波形
とcの波形の論理積に、平均レベルが1/2になる
ようにベースバンド信号成分の一部を加えたもの
である。またfの波形は同様にbの搬送波の余弦
成分cosωctとdのベースバンド信号の正弦成分
sinφ(t)との乗算結果にベースバンド信号成分
の一部を加えたものである。e及びfの波形はc
及びdに示したそれぞれのタイムスロツトでのみ
意味をもつ。位相変調信号の出力は基本的にはg
で示すようにe及びfの波形の論理和で表わさ
れ、これを必要に応じDフリツプフロツプに加え
てタイミング再生を行なつた後帯域通過フイルタ
のような平滑回路を通すことによつて平滑、つま
り補間を行なう。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the digital arithmetic circuit according to the present invention. In FIG. 4, the absolute values of the sine and cosine components of the baseband signal are expressed as 3-bit digital codes for ease of viewing. Therefore, 2 3 of the conveyance in Fig. 3
The unit period of calculation is twice the period. This 2
Time slots T sio and T cps are assigned to the sine and cosine components of the baseband signal for each cycle of the carrier wave during the × 23 period. That is, FIG. 4a represents a carrier wave of sinω c t, where the carrier wave angular frequency is ω c , and b represents cosω c t. c.
is the cosine component cosφ of the 8 time slots assigned to the cosine component cosφ(t) of the baseband signal.
"101" representing (t) is a waveform in which only 5 time slots are "1", and d is the sine component sinφ(t) of the 8 time slots assigned to the sine component sinφ(t) of the baseband signal. “110” representing
This is a waveform in which only the =6 time slots are set to "1". As explained in Fig. 3, the waveform of e is the logical product of the waveform of a and the waveform of c, which is the product of the sine component sinω c t of the carrier wave of a and the cosine component cosφ(t) of the baseband signal of c. , and a part of the baseband signal component is added so that the average level is 1/2. Similarly, the waveform of f is the cosine component cosω c of the carrier wave of b, the sine component of the baseband signal of t, and the sine component of the baseband signal of d.
A part of the baseband signal component is added to the multiplication result with sinφ(t). The waveforms of e and f are c
It has meaning only in the respective time slots shown in and d. The output of the phase modulation signal is basically g
It is expressed as the logical sum of the waveforms of e and f as shown in , and is smoothed by adding it to a D flip-flop and regenerating the timing if necessary, and then passing it through a smoothing circuit such as a bandpass filter. In other words, interpolation is performed.

第5図は、第3図及び第4図で説明した乗算及
び時分割の方法を使つた本発明の一実施例に係る
位相変調器のブロツク図である。第5図におい
て、入力端子30にはデイジタルコードで表わさ
れたベースバンド信号φ(t)が入力され、波形
変換回路31,32によつてその正弦成分sinφ
(t)および余弦成分cosφ(t)に変換される。
これらの波形変換回路31,32は例えばROM
によつて構成される。
FIG. 5 is a block diagram of a phase modulator according to one embodiment of the present invention using the multiplication and time division method described in FIGS. 3 and 4. In FIG. 5, a baseband signal φ(t) represented by a digital code is inputted to an input terminal 30, and its sine component sinφ is converted by waveform conversion circuits 31 and 32.
(t) and a cosine component cosφ(t).
These waveform conversion circuits 31 and 32 are, for example, ROM
Composed by.

40は搬送波発生回路であり、発振器41と分
周回路42,43,44および位相選択回路4
5,46によつて構成される。すなわち、発振器
41は搬送波周波数cの4倍の周波数を発振し、
その出力は分周回路42で1/4分周され、さらに
分周回路43で1/2分周された後、分周回路44
に加えられる。分周回路42は例えば2段のDフ
リツプフロツプによつて構成され、発振器41の
出力の周波数を1/4分周することによつて90゜の位
相差を持つ4つの出力、すなわち搬送波の余弦成
分±cosωctおよび正弦成分±sinωctを発生す
る。これらのうち±cosωctは位相選択回路45
に、また±sinωctは位相選択回路46に加えら
れ、それぞれ波形変換回路31,32の出力の極
性を示すビツト(MSB)によりいずれか一方が
選択される。波形変換回路31,32の出力であ
るsinφ(t)、cosφ(t)であるデイジタルコード
が極性ビツト(1ビツト)+絶対値ビツト(Nビ
ツト)で構成されている場合、分周回路44はN
ビツトのバイナリカウンタで構成した1/2N分周回
路である。
40 is a carrier wave generation circuit, which includes an oscillator 41, frequency dividing circuits 42, 43, 44, and a phase selection circuit 4.
5,46. That is, the oscillator 41 oscillates at a frequency four times the carrier wave frequency c ,
The output is divided into 1/4 by the frequency dividing circuit 42, further divided by 1/2 by the frequency dividing circuit 43, and then divided by the frequency by the frequency dividing circuit 44.
added to. The frequency dividing circuit 42 is composed of, for example, a two-stage D flip-flop, and divides the frequency of the output of the oscillator 41 by 1/4 to produce four outputs with a phase difference of 90 degrees, that is, a cosine component of the carrier wave. ±cosω c t and sine component ±sinω c t are generated. Among these, ±cosω c t is the phase selection circuit 45
In addition, ±sinω c t is applied to a phase selection circuit 46, and one of them is selected by the bit (MSB) indicating the polarity of the output of the waveform conversion circuits 31 and 32, respectively. When the digital codes sinφ(t) and cosφ(t) output from the waveform conversion circuits 31 and 32 are composed of polarity bit (1 bit) + absolute value bits (N bits), the frequency dividing circuit 44 N
This is a 1/2 N divider circuit consisting of a bit binary counter.

50はsinφ(t)・cosωctおよびcosφ(t)・
sinωctの乗算と、その時分割多重化をデイジタ
ル演算によつて実行するデイジタル演算回路であ
り、次のように構成されている。すなわち、波形
変換回路31,32の出力の極性ビツトを除くつ
まり絶対値を表わすNビツトのデイジタルコード
がNビツト構成のバイナリレートマルチプライヤ
51,52にそれぞれ加えられ、分周回路44の
入力信号の1/2N周期のうち波形変換回路31,3
2の出力に応じた数の周期だけ“1”が出力され
る。バイナリレートマルチプライヤ51,52の
出力はそれぞれANDゲート53,54の一方の
入力端に加えられ、ANDゲート53の他方の入
力端には分周回路43の非反転出力が、ANDゲ
ート54の他方の入力端には分周回路43の反転
出力が加えられる。従つてANDゲート53,5
4の出力には、それぞれ第4図d,cに相当する
信号が得られる。ANDゲート53の出力はAND
ゲート55の一方の入力端とベースバンド成分再
生回路57に加えられ、ANDゲート54の出力
はANDゲート56の一方の入力端とベースバン
ド成分再生回路58に加えられる。ANDゲート
55,56の他方の入力端には、それぞれ位相選
択回路45,46の出力が入力されている。従つ
て、ANDゲート55,56の出力には、それぞ
れ第4図f,eに相当する信号、つまりsinφ
(t)・cosωctおよびcosφ(t)・sinωctの各乗
算結果が得られる。ANDゲート55,56の出
力はベースバンド再生回路57,58の出力とと
もにORゲート59で加算合成されて、第4図g
に相当する時分割多重信号となる。ベースバンド
成分再生回路57,58は第3図gに示したよう
にORゲート59の出力の平均レベルが論理
“1”レベルの1/2となるように補償するためのベ
ースバンド信号成分の信号を作る回路である。
ORゲート59の出力はDフリツプフロツプ60
に入力され、搬送波の基となる発振器41の出力
によつてタイミング再生される。従つて、Dフリ
ツプフロツプ60の出力は搬送波発生回路40
内、あるいは乗算および時分割多重化の過程で生
じた搬送波の直交性誤差が除去されたものとなつ
ている。
50 is sinφ(t)・cosω c t and cosφ(t)・
This is a digital arithmetic circuit that executes multiplication of sinω c t and time-division multiplexing thereof by digital arithmetic operations, and is configured as follows. That is, N-bit digital codes excluding the polarity bits of the outputs of the waveform converting circuits 31 and 32, that is, representing the absolute values, are applied to binary rate multipliers 51 and 52 each having an N-bit configuration, and the input signal of the frequency dividing circuit 44 is Waveform conversion circuit 31, 3 in 1/2 N period
“1” is output for a number of cycles corresponding to the output of “2”. The outputs of the binary rate multipliers 51 and 52 are applied to one input terminal of AND gates 53 and 54, respectively, and the non-inverted output of the frequency divider circuit 43 is applied to the other input terminal of the AND gate 53, and The inverted output of the frequency divider circuit 43 is applied to the input terminal of the frequency divider circuit 43. Therefore, AND gate 53,5
At the outputs of 4, signals corresponding to those shown in FIG. 4 d and c are obtained, respectively. The output of AND gate 53 is AND
The output of the AND gate 54 is applied to one input terminal of the AND gate 56 and the baseband component reproduction circuit 58. The outputs of the phase selection circuits 45 and 46 are input to the other input terminals of the AND gates 55 and 56, respectively. Therefore, the outputs of the AND gates 55 and 56 have signals corresponding to f and e in FIG. 4, that is, sinφ
The multiplication results of (t)·cosω c t and cosφ(t)·sinω c t are obtained. The outputs of the AND gates 55 and 56 are added together with the outputs of the baseband reproduction circuits 57 and 58 in an OR gate 59, and are combined together as shown in FIG.
It becomes a time division multiplexed signal corresponding to . The baseband component reproducing circuits 57 and 58 output baseband signal component signals for compensating the average level of the output of the OR gate 59 to be 1/2 of the logic "1" level, as shown in FIG. 3g. This is a circuit that creates
The output of the OR gate 59 is a D flip-flop 60.
The timing is recovered by the output of the oscillator 41, which is the base of the carrier wave. Therefore, the output of the D flip-flop 60 is transmitted to the carrier wave generation circuit 40.
Carrier wave orthogonality errors that occur within the carrier wave or during the multiplication and time division multiplexing processes have been removed.

そして、Dフリツプフロツプ60でタイミング
再生された時分割多重信号は、パスバンド帯の帯
域通過フイルタ61で平滑されて、出力端子62
に(3)式で示される位相変調信号出力P0として取
出される。
The time-division multiplexed signal whose timing has been recovered by the D flip-flop 60 is smoothed by a band pass filter 61 in the pass band, and is smoothed by the output terminal 62.
is extracted as the phase modulation signal output P 0 shown by equation (3).

このように、本発明ではデイジタル演算回路に
よりベースバンド信号の正弦成分および余弦成分
と搬送波の正弦成分および余弦成分との乗算を搬
送波の整数倍周期、例えば1周期毎に交互に行な
つて、これらの乗算結果を時分割多重化し、この
時分割多重信号を平滑して位相変調信号を得るよ
うにしたため、直交性誤差および搬送波漏洩の少
ない位相変調信号出力を得ることができ、位相歪
を非常に小さくすることが可能である。また上記
実施例では帯域通過フイルタを除き、全てデイジ
タル回路で処理を行なつているので、集積回路化
が容易で、また移動通信で要求される低電圧化に
も適している。
As described above, in the present invention, the digital arithmetic circuit multiplies the sine and cosine components of the baseband signal by the sine and cosine components of the carrier wave alternately at intervals of integral multiples of the carrier wave, for example, every cycle. By time-division multiplexing the multiplication results of It is possible to make it smaller. In addition, in the above embodiment, all processing is performed by digital circuits except for the bandpass filter, so it is easy to integrate the circuit and is suitable for the low voltage required in mobile communications.

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば上記実施例ではベースバンド信号
の正弦成分および余弦成分の絶対値を表わすNビ
ツトのデイジタルコードと搬送波の余弦成分およ
び正弦成分との乗算および時分割多重化をNビツ
トのバイナリレートマルチプライヤとANDゲー
トを使つて行なつたが、このNビツトを複数のグ
ループにビツト分割し、そのグループ毎に乗算お
よび時分割多重化を行なつてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the above-mentioned embodiment, an N-bit digital code representing the absolute value of the sine component and cosine component of the baseband signal and the cosine component and sine component of the carrier wave are combined. Multiplication and time-division multiplexing were performed using an N-bit binary rate multiplier and an AND gate, but we divided these N bits into multiple groups and performed multiplication and time-division multiplexing for each group. It's okay.

第6図はその実施例を示したもので、Nビツト
を上位Mビツト、下位Lビツトの2つのグループ
にビツト分割して乗算および時分割多重化を行な
う例を示している。第6図において、1/2M分周回
路441、1/2L分周回路442は第5図の1/2N
周回路44に対応し、以下バイナリレートマルチ
プライヤ511,512と521,522は第5
図の51と52に、ANDゲート531,532
と541,542および551,552は第5図
の53と54および55に、ベースバンド成分再
生回路571,572と581,582は第5図
の57と58に、ORゲート591,592は第
5図の59に、Dフリツプフロツプ601,60
2は第5図の60に、それぞれ対応している。そ
して、Dフリツプフロツプ601,602の出力
にそれぞれ得られる上位Mビツト、下位Lビツト
に対応する時分割多重信号は両者の重みが異なる
ため、例えばM=L=N/2の場合はDフリツプ
フロツプ602の出力にアツテネータ603で
1/2N/2の係数を乗じた後、両者を加算器604 で加算合成して、帯域通過フイルタ61に入力し
ている。この実施例によれば、実際の回路規模
(素子数)が第5図の実施例に比べ減少する。
FIG. 6 shows an example in which N bits are divided into two groups, upper M bits and lower L bits, and multiplication and time division multiplexing are performed. In FIG. 6, a 1/2 M frequency divider circuit 441 and a 1/2 L frequency divider circuit 442 correspond to the 1/2 N frequency divider circuit 44 in FIG. 522 is the fifth
51 and 52 in the figure are AND gates 531 and 532
and 541, 542 and 551, 552 are located at 53, 54, and 55 in FIG. At 59 in the figure, D flip-flops 601, 60
2 corresponds to 60 in FIG. 5, respectively. Since the time-division multiplexed signals corresponding to the upper M bits and lower L bits obtained at the outputs of the D flip-flops 601 and 602 have different weights, for example, in the case of M=L=N/2, the outputs of the D flip-flop 602 After the output is multiplied by a coefficient of 1/2N/2 in an attenuator 603, the two are added together in an adder 604 and input to the band pass filter 61. According to this embodiment, the actual circuit scale (number of elements) is reduced compared to the embodiment shown in FIG.

その他、本発明は種々変形して実施が可能であ
り、例えば第4図、第5図の実施例ではベースバ
ンド信号の正弦成分および余弦成分と搬送波の正
弦成分および余弦成分との2種の乗算を個別の回
路で行なつたが、同一の回路を用いその入力を交
互に切換えてこれら2種の乗算および時分割多重
化を行なつてもよい。その場合、タイミング再生
のためのDフリツプフロツプ60,601,60
2はなくとも、搬送波の直交性誤差を除去するこ
とが可能である。なお、これら2種の乗算はベー
スバンド信号および搬送波の正弦成分どうし余弦
成分どうしで行なつてもよいことは勿論である。
In addition, the present invention can be implemented with various modifications; for example, in the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, two types of multiplication are performed by the sine component and cosine component of the baseband signal and the sine component and cosine component of the carrier wave. Although these are performed using separate circuits, these two types of multiplication and time division multiplexing may be performed by using the same circuit and switching its inputs alternately. In that case, D flip-flops 60, 601, 60 for timing recovery
2, it is possible to remove carrier wave orthogonality errors. It goes without saying that these two types of multiplication may be performed between sine components and cosine components of the baseband signal and carrier wave.

また、実施例では2種の乗算を搬送波の1周期
毎に交互に行なつたが、整数倍周期毎であればよ
い。
Further, in the embodiment, two types of multiplication are performed alternately every period of the carrier wave, but it may be performed every integer multiple period.

さらに平滑回路としては帯域通過フイルタに限
らず、例えばVCOのようなアナログ発振器を内
蔵した位相同期回路(PLL)あるいは注入周期
発振器を用いてもよい。
Furthermore, the smoothing circuit is not limited to a bandpass filter, but may also be a phase-locked loop (PLL) with a built-in analog oscillator such as a VCO, or an injection period oscillator.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は直交形位相変調器の基本構成を示すブ
ロツク図、第2図は直交形位相変調器の基本動作
を示すベクトル図、第3図は本発明におけるデイ
ジタル的な乗算を説明するための波形図、第4図
は本発明における時分割多重化の様子を説明する
ための波形図、第5図および第6図は本発明の実
施例に係る位相変調器の構成を示す図である。 30……ベースバンド信号入力端子、31,3
2……波形変換回路、40……搬送波発生回路、
50……デイジタル演算回路、61……帯域通過
フイルタ(平滑回路)、62……位相変調信号出
力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a quadrature phase modulator, FIG. 2 is a vector diagram showing the basic operation of the quadrature phase modulator, and FIG. 3 is a diagram for explaining the digital multiplication in the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the state of time division multiplexing in the present invention, and FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the configuration of a phase modulator according to an embodiment of the present invention. 30...Baseband signal input terminal, 31,3
2... Waveform conversion circuit, 40... Carrier wave generation circuit,
50...Digital arithmetic circuit, 61...Band pass filter (smoothing circuit), 62...Phase modulation signal output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ベースバンド信号の正弦成分および余弦成分
と搬送波の正弦成分および余弦成分との2種の乗
算を搬送波の整数倍周期毎に交互に行なつて、こ
れらの乗算結果を時分割多重化するデイジタル演
算回路と、このデイジタル演算回路の出力を平滑
して位相変調信号出力を得る平滑回路とを具備し
てなることを特徴とする直交形位相変調器。 2 デイジタル演算回路は、時分割多重化信号を
搬送波の基となる信号によりタイミング再生して
出力するものである特許請求の範囲第1項記載の
直交形位相変調器。 3 デイジタル演算回路は、それぞれの乗算結果
をベースバンド信号成分の一部を加算して時分割
多重化するものである特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の直交形位相変調器。 4 デイジタル演算回路は、ベースバンド信号の
正弦成分および余弦成分の絶対値を表わすデイジ
タルコードをそれぞれ複数のグループにビツト分
割し、そのグループ毎に搬送波の余弦成分および
正弦成分との乗算およびこれらの乗算結果の時分
割多重化を行なうとともに、グループ毎の時分割
多重化信号をそれぞれの重みに応じた係数を乗じ
た後加算合成して出力するものである特許請求の
範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の直交形位
相変調器。 5 平滑回路は、帯域通過フイルタである特許請
求の範囲第1項記載の直交形位相変調器。 6 平滑回路は、位相同期回路である特許請求の
範囲第1項記載の直交形位相変調器。 7 平滑回路は、注入同期形発振器である特許請
求の範囲第1項記載の直交形位相変調器。
[Claims] 1. Two types of multiplication of the sine and cosine components of the baseband signal and the sine and cosine components of the carrier wave are performed alternately at every integer multiple period of the carrier wave, and these multiplication results are calculated over time. 1. A quadrature phase modulator comprising: a digital arithmetic circuit that performs division and multiplexing; and a smoothing circuit that smoothes the output of the digital arithmetic circuit to obtain a phase modulated signal output. 2. The quadrature phase modulator according to claim 1, wherein the digital arithmetic circuit regenerates the timing of the time-division multiplexed signal using a signal that is the basis of a carrier wave and outputs the result. 3. The quadrature phase modulator according to claim 1 or 2, wherein the digital arithmetic circuit adds a part of the baseband signal component to each multiplication result and time-division multiplexes the result. 4. The digital arithmetic circuit divides the digital code representing the absolute value of the sine component and cosine component of the baseband signal into a plurality of bits, and multiplies each group with the cosine component and sine component of the carrier wave, and multiplies these components. The results are time-division multiplexed, and the time-division multiplexed signals for each group are multiplied by coefficients corresponding to respective weights, then added and combined and output. The quadrature phase modulator according to any one of . 5. The quadrature phase modulator according to claim 1, wherein the smoothing circuit is a bandpass filter. 6. The quadrature phase modulator according to claim 1, wherein the smoothing circuit is a phase synchronization circuit. 7. The quadrature phase modulator according to claim 1, wherein the smoothing circuit is an injection-locked oscillator.
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