JPH03154458A - ディジタル変調回路 - Google Patents

ディジタル変調回路

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JPH03154458A
JPH03154458A JP29322589A JP29322589A JPH03154458A JP H03154458 A JPH03154458 A JP H03154458A JP 29322589 A JP29322589 A JP 29322589A JP 29322589 A JP29322589 A JP 29322589A JP H03154458 A JPH03154458 A JP H03154458A
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忠雄 鷹見
Shigeki Saito
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタル信号の変調に利用する。特に、ディ
ジタル信号処理により多相PSKまたは多値QAMのデ
ィジタル変調信号を生成するディジタル変調回路に関す
る。
本発明は、多相PSKまたは多値QAM方式のディジタ
ル変調回路において、信号点の座標をあらかじめ定めら
れた複数のレベル値の組み合わせにより表し、この組み
合わせにより変調すべき信号を求めることにより、RO
Mフィルタのアドレス数を削減し、ROMフィルタを用
いた変調回路を二値を越える変調方式に利用できるよう
にするものである。
〔従来の技術〕
多相PSK方式や多値QAM方式などの変調方式は、搬
送波をディジタル信号で位相変調または振幅変調する方
式である。これらの方式では、変調時の位相および振幅
が、搬送波の同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)
とを座標軸とする座標系で示される。この例を第8図に
示す。
一般に、搬送波の工成分およびQ成分を座標軸とする座
標系を「信号空間」、座標点を「信号点」という。また
、任意のディジタル信号のデータの組み合わせを信号空
間上の一つの信号点に割り当てることを「マツピング」
という。例えば4相PSK方式の場合には、第8図に示
したように、2ビツトの信号を互い位相の異なる4つの
信号点に割り当てる。第8図に示した例では、「00」
、「01」、「10」、「11」をそれぞれπ/4.3
π/4.5π/4.7π/4に割り当てている。16Q
AMの場合には、4ビツトの信号を16個の信号点にマ
ツピングする。
第9図は一般的な4相PSK変調回路のブロック構成図
である。
入力端子91に人力されたベースバンド信号は、レベル
発生回路92により■成分とQtj、分とに分離され、
低域通過フィルタ93−1.93−2を介して直交変調
器98に供給される。直交変調器98は、二つの成分の
信号にそれぞれ位相がπ/2だけ異なる搬送波を乗算し
、その出力を合成して変調波を得る。
ディジタル伝送では、送信スペクトルの拡がりを抑えて
周波数を有効に利用した伝送を行うため、変調波の帯域
制限を行う。このため、直交変調器98の入力に低域通
過フィルタ93−1.93−2が使用される。
低域通過フィルタ93−1.93−2としては、従来は
アナログ回路が用いられていた。しかし、アナログ回路
では多くの調整が必要であり、しかも小型化に適さなか
った。そこで近年は、ディジタル信号処理を利用する回
路構成が利用されている。
第10図はディジタル信号処理を利用した従来例4相P
SK変調回路のブロック構成図を示す。
入力端子101に人力されたベースバンド信号は、マツ
ピング回路102により、ディジタル信号に応じて信号
点の割り当てを行う。同相・直交分配回路103は、マ
ツピング回路1(12により割り当てられた信号点のデ
ータを工成分とQ成分のデータに分配する。
4相PSKでは、第8図に示したようにマツピングする
と、■成分およびa成分がそれぞれ2値のデータとなる
。すなわち、■成分およびQ成分がそれぞれ1ビツトの
ディジタルデータで表される。これらの工成分およびQ
成分の出力データは、それぞれ数ビットにわたるデータ
列として、順次ROMフィルタ104−1.104−2
のアドレスに人力される。
ROMフィルタ104−1.104−2 は、アドレス
人力のそれぞれに対して、そのアドレス値のデータ列が
人力されたときのフィルタの時間応答波形データを出力
する。ROMフィルタ104−1.104−2の出力デ
ータは、それぞれD/A変換器106−1.106−2
によりアナログ信号に変換され、帯域制限されたベース
バンド信号のI5i分およびQ成分となる。これらの信
号は、低域通過フィルタ107−1.107−2により
高周波数成分が除去され、直交変調器108により搬送
波に乗算され、出力端子109から4相PSK変調波と
して出力される。
第11図はROMフィルタの構成を示す。
入力端子111 に入力されたデータ列は、順次、シフ
トレジスタ112に人力される。シフトレジスタ112
は、シンボルクロック113により駆動される。ROM
フィルタはまた、サンプルクロック115により駆動さ
れるカウンタ114を備える。シフトレジスタ112に
蓄えられたデータと、カウンタ114の値とにより、R
OM116のアドレスを指定する。
ROM116の各アドレスには、シフトレジスタ112
に人力されたデータ列に対するフィルタの応答波形が、
カウンタ114により指定される時間に対応して記憶さ
れる。したがって、アドレスにデータ列が入力されると
、逐次、その時点のデータに対応するフィルタの時間応
答波形データを出力できる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、ROMフィルタを用いたディジタル変調回路は
、4相を越える多相PSK変調や4相を越える多相QA
Mの場合には実用的ではない。
例えば、第12図に示すような信号配置をもつ8相PS
K方式やπ/4シフ)QPSK方式では、信号空間上に
おける■成分およびQ成分は、それぞれが最低で4つの
値をとる。このような変調を第10図に示したような回
路で実現するには、マツピング回路により割り当てられ
た8個の信号点に対して、同相・直交分配回路において
I成分とQ成分とをそれぞれ2ビツトのディジクルデー
タで表せばよい。
しかし、信号点を表す■成分とQ成分とのデータ列に対
応してフィルタの出力波形を記憶するには、1シンボル
を表すために2ビツトのアドレスを使用するため、入力
アドレスのビット数が4相PSKの場合に比較して二倍
必要となり、メモリ量が膨大となる。このため、第10
図に示したようなディジタル変調回路、すなわちROM
フィルタを用いて小型化、無調整化を図った回路は、■
成分およびO成分が2値を越える変調方式に使用するこ
とは容易ではなかった。
本発明は、以上の課題を解決し、回路を簡易化、無調整
化、低消費電力化および高速化できる構成の多相PSK
または多値CAMディジタル変調回路を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のディジタル変調回路は、信号点の座標をあらか
じめ定められた複数のレベル値の組み合わせにより表す
手段と、複数のレベル値のそれぞれに対する応答波形を
記憶する記憶手段と、この記憶手段から上記組み合わせ
に対応して出力された応答波形を加算する加算手段とを
備えたことを特徴とする。
上記表す手段は、上記複数のレベル値として加減算の組
み合わせで信号空間上のすべての信号点の同相成分およ
び直交成分を表せるように設定されたA1、A2、・・
・、A、を用い、割り当てられた信号点の同相成分およ
び直交成分に対して八〇が加算されるか減算されるかを
1ビツトの符号IiおよびQ、で表し、k個の符号CI
+ 、12 、・・・■5〕$よび〔Q11Q2、・・
・、0.〕をI信号およびQ信号としてシンボル毎に出
力する手段を含むことが望ましい。ただしkは整数であ
る。
このとき上記記憶手段は、符号ItおよびQiが別個に
入力される2に個のメモリを含み、各メモリは、Nシン
ボル分の符号りまたはQiに対して、それぞれ出力振幅
がA+ に比例したフィルタ出力波形データS1を出力
する手段を含むことが望ましい。2に個のメモリの出力
は、加算手段により加算される。
上記表す手段はさらに、割り当てられた信号点の番号に
入力データのタイミングクロックに同期してあらかじめ
定められた数を加算または減算する手段を含むことがで
きる。このとき、加算または減算する手段を動作または
停止させる手段を備えることができる。
〔作 用〕
信号点の■成分およびQ成分に対して、その値毎に時間
応答波形を記憶するのではなく、その値を加減算により
得ることのできるレベル値毎に時間応答波形を記憶する
。このレベル値は、その加減算の組み合わせによりI成
分およびQ成分を表すことのできる値であり、その数は
I成分およびQ成分のとりうる値の数より少ない。した
がって各成分がmビットで表される2M″相のディジタ
ル変調において、mの値が大きくなっても、メモリ量の
増加を抑えることができる。
また、割り当てられた信号点の番号に別の数を加算また
は減算することにより、あるシンボル毎に信号点が回転
するような変調を行うことができる。さらに、この加算
または減算を動作または停止させれば、同一の回路で変
調方式を切り替えることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明第一実施例ディジタル変調回路のブロッ
ク構成図である。ここでは、8相PSK変調回路に本発
明を実施した例を示す。
このディジタル変調回路は、入力端子1の人カディジタ
ル信号に対して二次元信号空間上のあらかじめ定められ
た複数の信号点のいずれかを割り当てるマツピング手段
としてマツピング回路2を備え、割り当てられた信号点
の座標を表す二系列のディジタルデータを出力する座標
データ出力手段として同相・直交分配回路3を備え、こ
の二系列のディジタルデータのそれぞれに対応して帯域
制限された波形を出力する波形出力手段を備え、この波
形出力手段の二つの出力で直交搬送波をそれぞれ変調す
る直交変調手段として直交変調器8を備える。
ここで本実施例の特徴とするところは、同相・直交分配
回路3が、信号点の座標をあらかじめ定められた複数の
レベル値の組み合わせにより表す手段を備え、波形出力
手段が、上記複数のレベル値のそれぞれに対する応答波
形を記憶する記憶手段としてROMフィルタ4a−1,
4b−1,4a−2,4b−2を備え、この記憶手段か
ら上記組み合わせに対応して出力された応答波形を加算
する加算手段として加算器5−1.5−2を備えたこと
にある。
加算器5−1.5−2の出力はそれぞれ、D/A変換器
6−1.6−2および低域通過フィルタ7−1.7−2
を介して直交変調器8に供給される。
マツピング回路2は、ディジタル信号入力端子1に入力
されたディジタルデータを信号空間上の8個の信号点の
いずれかに割り当て、その信号点の番号データを出力す
る。
同相・直交分配回路3は、マツピング回路2から入力さ
れた番号データに対応した信号点について、その同相成
分と直交成分とをそれぞれ振幅レベルA! 、A2で表
し、これらの振幅レベルA+、A2の加減算を表す符号
データ〔11、■2〕および(Q+ 、Q2 )を出力
する。
すなわち同相・直交分配回路3は、信号点の同相成分お
よび直交成分がそれぞれ、AI+A2、AI  A2 
、 AI +A2または−AI  A2のいずれかで表
されるように振幅レベルAt SA2を選択し、マツピ
ング回路2から人力された番号データに対応する振幅レ
ベルを表すことができるように各符号「+」または「−
」を選択し、それを符号データ〔11、工2〕または(
Q+ 、Q2 )で表す。例えば、「+」を「1」、「
−」を「0」で表すとする。このとき、同相成分が例え
ば振幅レベルAl+A2に対応する場合には、符号デー
タCI+ 、I2 〕として〔I11〕を出力する。
振幅レベルA、−A2に対応するときには、符号データ
[t 、I2 ]として〔I10〕を出力する。振幅レ
ベル−A1上A2の場合も同様であり、直交成分につい
ても同様である。
ROMフィルタ4a−1,4b−1,4a−2,4b−
2には、それぞれ符号データI+ 、I2 、Q+ S
Qlが入力される。ROMフィルタ4a−1は、Nシン
ボル分の符号データ列Ill〜IINをアドレス入力と
し、その符号データ列に対応するフィルタ出力波形デー
タS11を出力する。同様にROMフィルタ4b−1,
4a−2および4b−2は、それぞれ符号データ列I2
□〜l2)I・Q目〜QIに・Q21〜Q2Nをアドレ
ス入力とし、波形データS2□、S11.321kを出
力する。
加算器5−1はROMフィルタ4a−1の出力とROM
フィルタ4b−1の出力とを加算し、加算器5−2はR
OMフィルタ4a−2の出力とROMフィルタ4b−2
の出力とを加算する。
D/A変換器6−1.6−2はそれぞれ加算器5−1.
5−2の出力をアナログ値に変換する。低域通過フィル
タ7−1.7−2はD/A変換器6−1.6−2の出力
に含まれる高周波数成分を除去する。直交変調器8は、
低域通過フィルタ7−1.7−2の出力に位相がπ/2
だけ異なる二つの搬送波を乗算し、その出力を合成して
出力端子9に変調波を出力する。
第2図はマツピング回路2の一例を示すブロック構成図
である。
フリップフロップ2L 22は、人力データのシンボル
レートと同期したサンプルクロック23で駆動され、入
力データを1シンボル毎に8個の信号点のうちの1つの
信号点に割り当て、その信号点にあらかじめ割り当てら
れた番号0〜7をm=3ビツトのデータとして出力する
第3図は同相・直交分配回路3の動作を説明する図であ
り、8相PSKにおける信号空間上の信号点配置と、信
号レベルA、、A2との関係を示す。
8相PSKにおける信号点は、信号空間上において、原
点を中心とする円上に互いにπ/4だけ異なって配置さ
れる。円の半径をrとすると、各信号点がとりうる工成
分ふよびQ成分の値は、±r −cos(−π/8) 
、±r ・cos(3π/8)のいずれかである。これ
らの4つの値を振幅レベルA+ 、A2の加減算で表す
には、 A、 +A、 = r −cos(3π/8)A+  
 −A2   =  r   −cos(−π/8)の
連立方式を解く。これにより、 A、 = r −5in(π/8) ・cos(π/4
)A2 = r −5in、(yr/4) ・cos(
π/8)が得られる。この振幅レベルA+ 、A2を用
いると、第3図に示した0〜7の信号点のI成分および
Q成分は、第1表に示すように表される。
(以下本頁余白) 第 表 同相・直交分配回路3は、第1表に示したように表され
るI成分およびQ成分について、振幅レベルA+ 、A
xの符号を表す符号データCI、、XZ)および[Qt
 SC2)を出力する。正符号に対して「l」、負符号
に対して「0」を出力することにすると、8個の信号点
に対する符号データは第2表に示すようになる。
第   2   表 第4図はROMフィルタ4a−1,4tl−L 4a−
2および4b−2の人出力の関係を示す。(a)はRO
Mフィルタの入力データ列、(b)はこの入力データ列
に対する振幅Atの信号、(C)はROMフィルタの出
力をD/A変換した出力を示す。
ROMフィルタ4a−1,4b−1,4a−2および4
b−2としては、第11図に示した従来例と同等の構成
のものをそれぞれ用いる。ただし、入力データはI1、
I2、QlまたはQ2の符号データであり、出力波形デ
ータは、振幅レベルA1 またはA2に比例した信号を
フィルタリングしたときの出力波形を表すデータである
また、ROMフィルタ4a−1,4b−1,4a−2お
よび4b−2はそれぞれ、Nシンボル分の入力データ列
に対して、その中心のシンボルに対する波形データを出
力する。したがって、Nシンボル分の入力データ列だけ
では、1シンボル分の波形データしか得られない。入力
データが1シンボルずつ連続して入力されたときに、連
続的な波形データが得られる。
さらに詳しく説明すると、ROMフィルタ4a−1,4
a−2はそれぞれ、符号データ11、Q工のデータに対
して、振幅レベルA+ に比例した信号のフィルタリン
グ出力の波形データS目、SIQを出力する。同様に、
ROMフィルタ4b−1,4b−2はそれぞれ、符号デ
ータ12、Q2のデータに対して、振幅レベルA2に比
例した信号のフィルタリング出力の波形データS 21
 s S 2 Qを出力する。
ROMフィルタ4a−1,4b−1,4a−2および4
b−2は線形系であり、加算器5−1.5−2で加算す
ると、信号点を表す4値の■成分とQ成分とに関して、
それぞれ帯域制限されたベースバンド信号が得られる。
この信号をD/A変換器6−1.6−2でアナログ信号
に変換し、直交変調器8に人力する。これにより、8相
PSK変調波が得られる。
この実施例では加算後の信号をD/A変換しているが、
ROMフィルタの出力をD/A変換してからアナログ加
算することもできる。また、信号レベルA1、A2とし
て他の組み合わせを用いることもでき、符号データによ
り「+」を「0」、「−」を「1」で表してもよい。さ
らに、同相・直交分配回路3によるマツピング方法を変
更すれば、同等の回路構成で、第5図に示すような信号
点配置をもつ16 Q A M信号を得ることができる
第6図は本発明第二実施例ディジタル変調回路のブロッ
ク構成図である。
この実施例は、π/4シフ)QPSK変調回路で本発明
を実施したものである。この実施例について説明する前
に、π/4シフ)QPSKについて説明する。
第7図はπ/4シフトQPSK信号の信号点配置を示す
。π/4シフ)QPSKの信号点は、QPSK信号が1
シンボル周期毎にπ/4ラジアンずつ回転した配置とな
る。このため、同一の人力ディジタル信号に対して、割
り当てられる信号点の番号が時開とともに変化する。
第6図に示した実施例回路は、マツピング回路2と同相
・直交分配回路3との間に加減算回路10が挿入され、
この加減算回路10にカウンタ11の出力が供給される
ことが第一実施例と異なる。
7二の実施例において、マツピング回路2は、大力ディ
ジタル信号に対して、第7図(a)、ら)に示す8個の
信号点「0」〜「7」のうち、「0」、「2」、「4」
、「6」または「1」、「3」、「5」、「7−1の4
個の信号点のいずれかを割り当てる。
これらの信号点をπ/4ずつシフトさせるには、信号点
の番号を1ずつ加算または減算する必要がある。そこで
、カンウタ11により、入力データのタイミングクロッ
クに同期した「Q」〜「7」のデータを作成し、それを
タイミングクロック毎にマツピング回路2の出力に加算
または減算する。
加算か減算かにより、π/4シフトの方向が決まる。
以上の処理により、π/4シフ)QPSKのマツピング
を容易に行うことができる。
加減算回路10の出力データからI成分とQ成分とのそ
れぞれのベースバンド信号を得る構成は、第一実施例と
同等である。
本実施例はまた、π/4シフ)PSK信号とQPSK信
号とを切り替えてマツピングすることができる。すなわ
ち、加減算回路10には変調切替制御端子12が設けら
れ、加減算回路10における加減算の動作を制御できる
QPSK信号を選択する場合には、加減算回路10の動
作を停止させ、マツピング回路2からのデータを直接同
相・直交分配回路3に人力する。そのときの信号点配置
は第7図(a)に示したようになり、QPSK信号が得
られる。加減算回路10を動作させた場合には、π/4
シフ1−QPSK信号が得られる。
また、加減算回路10の動作を停止させるには、カウン
タ11の出力データをゲート回路によりすべて零に設定
してもよい。
このように、マツピング回路2に接続した加減算回路1
0の動作と停止とを制御することにより、全く同一の回
路で複数の変調方式を実現できる。
以上の実施例では、信号点の同相成分および直交成分が
3値のデータで表される場合について説明したが、16
PSK、64QAMな、ど、信号点の同相成分あるいは
直交成分が4値を越える場合でも、それを表す振幅レベ
ルAH% A2 、・・・、Aつを新たに定義すること
により同様に実施できる。
このように、本発明では、同相成分および直交成分が3
値以上で表される変調方式において、帯域制限のために
、アナログフィルタを使用せず、ROMフィルタを用い
てディジタル変調回路を構成できる。この構成において
、マツピング回路2および同相・直交分配回路3は小規
模の論理回路で構成でき、無調整化、低消費電力化、小
型化などが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のディジタル変調回路は、
多値で表される信号点を特定のレベル加減算の組み合わ
せで表現するため、ROMフィルタの利用が容易となり
、回路の小型化、無調整化、低消費電力化および高速化
を実現でき、LSI化が容易となる。
また、入力ディジタル信号に対するマツピング出力に所
定の周期でカウンタの出力信号を加減算することで、そ
の周期毎に信号点が回転するような変調方式に対しても
、高精度にスペクトル整形された変調波を得ることがで
きる。
さらに、加減算動作を停止する制御機能を設けることに
より、同一の回路で複数方式の変調波を容易に得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第一実施例ディジタル変調回路のブロッ
ク構成図。 第2図はマツピング回路の一例を示すブロック構成図。 第3図は同相・直交分配回路の動作説明図。 第4図はROMフィルタの人出力の関係を示す図。 第5図は16CAM信号の信号点配置を示す図。 第6図は本発明第二実施例ディジタル変調回路のブロッ
ク構成図。 第7図はπ/4シフ)QPSK信号の信号点配置を示す
図。 第8図は4相PSK信号の信号点配置を示す図。 第9図は一般的な4相PSK変調回路のブロック構成図
。 第10図はディジタル信号処理を利用した従来例4相P
SK変調回路のブロック構成図。 第11図はROMフィルタの構成を示すブロック構成図
。 第12図は8相PSK信号の信号点配置を示す図。 1.91.101.111・・・入力端子、2.102
・・・マツピング回路、3.103・・・同相・直交分
配回路、4a−1,4b−1,4a−2,4b−2,1
04−1,1104−2−ROフィルタ、5−1.5−
2・・・加算器、6−1.6−2.106−1.106
−2・・・D/A変換器、7−1.7−2.93−1.
93−2.107−1.107−2・・・低域通過フィ
ルタ、8.98.108・・・直交変調器、9.99.
109・・・出力端子、10・・・加減算回路、11.
114・・・カウンタ、12・・・変調切替制御端子、
21.22・・・フリップフロップ、23.115・・
・サンプルクロック、92・・・レベル発生回路、11
2・・・シフトレジスタ、113・・・シンボルクロッ
ク、116・・・ROM0

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、入力ディジタル信号に対して二次元信号空間上のあ
    らかじめ定められた複数の信号点のいずれかを割り当て
    るマッピング手段と、 割り当てられた信号点の座標を表す二系列のディジタル
    データを出力する座標データ出力手段と、この二系列の
    ディジタルデータのそれぞれに対応して帯域制限された
    波形を出力する波形出力手段と、 この波形出力手段の二つの出力で直交搬送波をそれぞれ
    変調する直交変調手段と を備えたディジタル変調回路において、 上記座標データ出力手段は、信号点の座標をあらかじめ
    定められた複数のレベル値の組み合わせにより表す手段
    を含み、 上記波形出力手段は、上記複数のレベル値のそれぞれに
    対する応答波形を記憶する記憶手段と、この記憶手段か
    ら上記組み合わせに対応して出力された応答波形を加算
    する加算手段とを含むことを特徴とするディジタル変調
    回路。
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Cited By (1)

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