JPH07177188A - 変調精度補償機能を有する直交変復調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直交変調波の同相及び直交成分における高精
度な位相直交性及び振幅バランスの補償をなしつつも、
システムの遅延時間を増大させることなく、簡単かつ安
価なしかも消費電力の増大化を抑える。 【構成】 同相及び直交成分データによって所定周波数
の搬送波を直交変調して生成した直交変調波を送信し、
受信系において前記直交変調波を受信し復調するシステ
ム。受信系は、変調用搬送波周波数と略同一の第１基準
搬送波及びこれと所定位相差を有する第２基準搬送波を
発生する搬送波発生系５４，７４と、第１及び第２基準
搬送波に基づき直交変調波を復調する復調系６１，７１
と、この復調出力に基づき直交位相誤差を所定期間のみ
検出する位相誤差検出系８０´と、直交位相誤差に応じ
て第１基準搬送波と第２基準搬送波との位相差を補正す
る位相補正系７４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタルセルラー
電話システム（マイクロ・タック等）やディジタル陸上
無線システム（ディジタルＪＳＭＲ）、ディジタルコー
ドレス電話システム（ＣＴ２，ＤＥＣＴ，ＧＳＭ，ＰＨ
Ｐ）、固定局間無線マイクロ波通信システムのような、
直交変復調方式を用いる通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、かかる通信システムにおける典
型的受信系の一例を示す概要ブロック図である。図１に
おいて、送信系からの送信波は受信アンテナ５１によっ
て捕捉され、受信信号として分岐回路５２を介して第１
の復調用ミキサ６１の一方の入力端に供給される。分岐
回路５２を経たもう一方の受信信号は、第２復調用ミキ
サ７１の一方の入力端に供給される。

【０００３】ミキサ６１の他方入力端には局部発振器５
４より発せられた所定周波数を有する第１の復調用搬送
波が直接供給される。ミキサ７１の他方入力端には移相
器５５によって第１の基準搬送波を９０゜だけ移相させ
た第２の復調用基準搬送波が供給される。従って、ミキ
サ６１により受信信号中の同相成分が検波され、ミキサ
７１によって直交成分が検波される。ミキサ６１の出力
はＡ／Ｄ変換器６２を経てＩ(In-phase)チャネルデータ
として、ミキサ７１の検波出力は、例えば可変抵抗器か
らなってその減衰量を調整自在な減衰器７３を介し、Ａ
／Ｄ変換器７２を経てＱ(Quadrature)チャネルデータと
してそれぞれＤＳＰ８０に転送される。

【０００４】この受信系によれば、ミキサ６１とミキサ
７１から出力されるデータのバランスを正確にとるため
手動にて減衰器７３の減衰量を調整するようにしてい
る。しかしながら、当該データの振幅のみを補償して変
調精度を高めるものであり、移相器５５の移相量を何ら
補正するものではない。すなわち、第１の搬送波と第２
の搬送波との移相差が９０゜からずれたままの状態でか
かる振幅補償をなしている故に、変調精度を上げるのに
一定の限界があり、データ判定を行う際に誤りを生ずる
可能性がある。

【０００５】さらに上記の問題を解決すべく図２のよう
に構成される受信系も考えられる。図２において、図１
と同等の機能部分には同一の符号が付けられている。受
信アンテナ５１にて捕捉された受信信号はミキサ６１及
び７１により検波された後、Ａ／Ｄ変換器６２及び７２
を経てＤＳＰ８０へ転送される。ＤＳＰ８０は、Ｉ、Ｑ
データにつき位相振幅を補償した後、データ判定を行
い、直列変換し受信データとして出力する。

【０００６】この受信系によれば、ＤＳＰ８０を駆使し
て、Ｉ、Ｑチャネルの直交性を高精度に保つべく信号処
理を施している。しかしながら、かかる信号処理は複雑
であるため、 １．信号処理に多くの時間を要し、それがシステムの遅
延時間の増加の原因となる、 ２．パッケージデバイスとしてのＤＳＰを使用して処理
するのが主に用いられ、そのために高性能、高価格のＤ
ＳＰの必要性とＤＳＰ消費電力増大を招く、といった問
題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、直交変調波の同相及び直交成分における高精度な位
相直交性及び振幅バランスの補償をなしつつも、システ
ムの遅延時間を増大させることなく、簡単かつ安価なし
かも消費電力の増大化を抑えることのできる直交変復調
システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による変調精度補
償機能を有する直交変復調システムは、送信系において
同相及び直交成分データによって所定周波数の搬送波を
直交変調して生成した直交変調波を送信し、受信系にお
いて前記直交変調波を受信し復調するシステムであっ
て、前記受信系は、前記所定周波数と略同一の第１基準
搬送波及びこの第１基準搬送波と所定位相差を有する第
２基準搬送波を発生する基準搬送波発生手段と、前記第
１及び第２基準搬送波に基づき前記直交変調波を復調す
る復調手段と、前記復調手段の復調出力に基づき直交位
相誤差を所定期間のみ検出する位相誤差検出手段と、前
記直交位相誤差に応じて前記第１基準搬送波と前記第２
基準搬送波との位相差を補正する位相補正手段とを有す
ることを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明の変調精度補償機能を有する直交変復調
システムによれば、受信系における直交変調波の復調出
力に基づき直交位相誤差が所定期間のみ検出され、当該
直交位相誤差に応じて復調用の第１基準搬送波と第２基
準搬送波との位相差が補正される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面を参照しつつ詳細に説明
する。図３は、本発明による直交変復調システムにおけ
る受信系の一例を示す要部ブロック図である。図３にお
いて、送信系からの送信波は、受信アンテナ５１によっ
て捕捉され、受信信号として分岐回路５２を介し第１の
復調用ミキサ６１の一方の入力端に供給される。分岐回
路５２を経たもう一方の受信信号は、制御信号に応じて
減衰量を可変とする減衰器７３を介して第２の復調用ミ
キサ７１の一方の入力端に供給される。

【００１１】ミキサ６１の他方入力端には、局部発振器
５４より発せられた所定周波数すなわち図１におけるが
如き第１の搬送波と同等の周波数の発振信号が第１の復
調用基準搬送波として供給される。ミキサ７１の他方入
力端には、移相器７４によって第１の基準搬送波を９０
゜だけ移相させた第２の復調用基準搬送波が供給され
る。従って、ミキサ６１により受信信号中の同相成分が
検波され、ミキサ７１によって直交成分が検波される。
ミキサ６１の検波出力はＡ／Ｄ変換器６２を経てＩチャ
ネルデータとして、ミキサ７１の検波出力は減衰器７３
及びＡ／Ｄ変換器７２を経てＱチャネルデータとしてＤ
ＳＰ８０´に転送される。

【００１２】ＤＳＰ８０´においては、所定の位相誤差
及び振幅誤差計算アルゴリズムに則り、必要な処理ブロ
ックを構築する。直交変調系により変調された信号ｘ
（ｔ）は次の式（１）にて表現される。

【００１３】

【数１】

【００１４】図３において、この式のｘ（ｔ）がアンテ
ナ５１に捕捉されたときミキサ６１の検波出力Ｉ´とミ
キサ７１の検波出力Ｑ´は、

【００１５】

【数２】

【００１６】

【数３】

【００１７】となる。ただし、受信用局部発振器５４の
発振周波数を(ω+Δω)、位相をθ、移相器７４の移相
量を（９０゜＋δ）、ミキサ６１とミキサ７１の出力振
幅の比をＡとする。上記式（２）及び（３）において送
信Ｉチャネル成分をＲ、Ｑチャネル成分を０としたとき
の検波出力は

【００１８】

【数４】

【００１９】

【数５】

【００２０】となり、送信Ｉチャネル成分を０、Ｑチャ
ネル成分をＲとしたときの検波出力は、

【００２１】

【数６】

【００２２】

【数７】

【００２３】となる。式（４）〜（７）より、次のよう
にして必要なＡ（すなわち振幅誤差）が求められる。

【００２４】

【数８】

【００２５】このＡを式（５）に代入してδ（すなわち
直交位相誤差）を求めることができる。ＤＳＰ８０´
は、このようにして求められた位相及び振幅誤差に基づ
いて各対応する位相補正信号及び振幅補正信号を生成す
る。移相器７４は、かかる位相補正信号に応じてその移
相量を変え、減衰器７３は、振幅補正信号に応じてその
減衰量を変える。

【００２６】これらＤＳＰ８０´の処理ブロックは、例
えば音声情報等の通信が始まる前に送受される，いわゆ
るプリアンブル等の信号の受信時においてのみ処理をな
す。すなわち、当該受信系における１のチャネルの通信
制御開始からある一定時間（例えば数１０ｍｓｅｃの
間）に亘って各ブロックにおける演算処理を行って位相
及び振幅誤差情報を得、これら誤差情報を移相器及び減
衰器に与えた後は、ＤＳＰ８０´は入力のＩ及びＱチャ
ネルデータをそのまま次段アルゴリズム処理ブロックへ
通過させる。つまり、移相器７４及び減衰器７３におい
て直交位相につき一旦補正すれば、当該通信期間におい
ては十分な補償ができたものとして、各誤差情報の計算
は全く行わずに、誤差計算処理ブロックを素通りする。
このように、通信初期になされた補償後（例えば通話
中）は全く補償処理を行わず、例えば当該通信が終わる
まで設定された移相量及び振幅量にて復調がなされるの
である。

【００２７】従って、かかるＤＳＰ８０´における補償
処理時間（位相及び振幅誤差情報計算処理時間を含む）
は、先の図２におけるＤＳＰに比べ格段に短縮される。
例えば、全通信期間中に補償処理をしていたものよりも
１０００分の１以下に短縮することが可能である。故に
変復調に伴うＤＳＰ遅延時間は殆どないシステムを実現
することができる。しかも既存の補償処理機能を有する
ＤＳＰに僅かの改変を加えることによって簡単に実現す
ることができ、製造コスト面でも極めて有利である。図
３において分かるように、主に位相誤差情報により移相
量を補正する系と、振幅誤差情報によりＱチャネル受信
信号の減衰量を補正する系とを加えるに過ぎない。また
構成上、補償処理の終了後は殆ど演算処理をなすことな
く、いわば信号を通過させるだけの機能に切り替わるの
で、全体の通信の形態（プリアンブル等の前段制御用信
号伝送期間すなわち補償処理期間は圧倒的に短い）を考
えれば、当該補償処理演算に要する消費電力を抑える性
質を有している。

【００２８】かくして本実施例受信系を有するシステム
においては、短時間で有効な直交性補償処理をなしつつ
良好に変復調をなすことができる。なお、上記の処理切
り換えの様子を示しているのがＤＳＰ８０´内のブロッ
ク図で、通信に先立つプリアンブル時等には位相誤差及
び振幅誤差計算アルゴリズムが使用され、その以後は信
号を処理することなく判定及び直列変換アルゴリズムへ
通過させていることにより、従来技術とはＤＳＰ活用の
仕方が全く異なっていることが明瞭に理解できる。

【００２９】また、プリアンブルは通信に先立って通信
機器間の同期をとるために用いられている定形のビット
・パターンで、例えば、ポケットベルの標準であるＰＯ
ＧＳＡＧでは通信に先立って５７６ビット以上のプリア
ンブルが義務づけられているが、上記発明を実施する場
合そのうちの１０分の１の５０ビット程度を使用するこ
とにより充分に位相誤差及び振幅誤差を計算することが
できる。また、ディジタルコードレス電話においては１
７６ビットが同期確立に用いられているが、そのうちの
５０ビット程度があれば同様に計算することができる。
かくして本実施例には、補償処理演算をそれが正に有効
となる最小限の期間に適切なタイミングにて実行する、
という思想が存在する。

【００３０】上記実施例においては、減衰器７３におい
て振幅の補償のためにＱチャネル受信信号の減衰量を変
えるように構成されているが、Ｉチャネル受信信号の減
衰量を変える構成としても良いし、双方のチャネル受信
信号の減衰量を変えるようにしても良い。また減衰器に
限定されることもなく、入力信号の振幅を変えるもの
（振幅調整手段）であれば、可変利得器のようなもので
あっても良い。

【００３１】また上記実施例では、Ｉ，Ｑチャネルの受
信信号間の位相差の制御を移相器７４において行った
が、これに必ずしもとらわれることもなく、例えばミキ
サ６１へ基準搬送波を供給する系において、Ｑチャネル
に対する移相をなすような構成としても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
受信系における直交変調波の復調出力に基づき直交位相
誤差が所定期間のみ検出され、当該直交位相誤差に応じ
て復調用の第１基準搬送波と第２基準搬送波との位相差
が補正されるので、直交変調波の同相及び直交成分にお
ける高精度な位相直交性及び振幅バランスの補償をなし
つつも、システムの遅延時間を増大させることなく、簡
単かつ安価なしかも消費電力の増大化を抑えることがで
きる。特に本発明は、簡単な構成で変調精度が向上する
ので、安価でありながら品質の重視する高精度の通信シ
ステムに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】直交変復調システムにおける典型的受信系の一
例を示す概要ブロック図。

【図２】図１の受信系における問題点に鑑みて構成され
た受信系の概要ブロック図。

【図３】本発明による直交変復調システムにおける受信
系の一例を示す要部ブロック図。

【符号の説明】

５１ 受信アンテナ ５２ 分岐回路 ７３ 減衰器 ５４ 局部発振器 ７４ 移相器 ６１，７１ ミキサ ６２，７２ Ａ／Ｄ変換器 ８０´ ＤＳＰ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信系において同相及び直交成分データ
   によって所定周波数の搬送波を直交変調して生成した直
   交変調波を送信し、受信系において前記直交変調波を受
   信し復調するシステムであって、 前記受信系は、前記所定周波数と略同一の第１基準搬送
   波及びこの第１基準搬送波と所定位相差を有する第２基
   準搬送波を発生する基準搬送波発生手段と、前記第１及
   び第２基準搬送波に基づき前記直交変調波を復調する復
   調手段と、前記復調手段の復調出力に基づき直交位相誤
   差を所定期間のみ検出する位相誤差検出手段と、前記直
   交位相誤差に応じて前記第１基準搬送波と前記第２基準
   搬送波との位相差を補正する位相補正手段とを有するこ
   とを特徴とする変調精度補償機能を有する直交変復調シ
   ステム。
2. 【請求項２】 前記直交位相誤差に応じて前記直交変調
   波の同相または／及び直交成分に対応する振幅を補正す
   る振幅補正手段を有することを特徴とする請求項１記載
   の変調精度補償機能を有する直交変復調システム。
3. 【請求項３】 前記位相誤差検出手段は、前記復調出力
   における同相及び直交成分データを入力とするディジタ
   ルシグナルプロセッサであることを特徴とする請求項１
   または２記載の変調精度補償機能を有する直交変復調シ
   ステム。
4. 【請求項４】 前記ディジタルシグナルプロセッサは、
   前記所定期間のみ直交位相誤差演算処理を実行し、前記
   所定期間以外は前記同相及び直交成分データを通過せし
   めることを特徴とする請求項３記載の変調精度補償機能
   を有する直交変復調システム。
5. 【請求項５】 前記所定期間は、所定信号を受信する間
   であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載
   の変調精度補償機能を有する直交変復調システム。
6. 【請求項６】 前記所定期間は、プリアンブル受信時で
   あることを特徴とする請求項５記載の変調精度補償機能
   を有する直交変復調システム。