(57)【要約】【課題】  出力搬送周波数が、周波数安定度が良くないデジタルベースバンド信号のサンプリング周波数の変動に影響を受けないようにした周波数安定度の高いデジタル直交変調回路を得る。【解決手段】  デジタルベースバンド信号処理用のサンプリング周波数発生部１６のサンプリングクロックを、デジタル直交変調用の直交搬送波として用いると共に、直交変調出力のアップコンバート用のローカル信号生成のための信号としても用いる。これにより、アップコンバート用のミキサ１５において、サンプリングクロックの周波数変動成分が打消されて、周波数安定度の高い出力搬送波信号が得られることになる。【選択図】      図１                                                  
2005151477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルベースバンド信号を直交変調するデジタル直交変調手段と、この変調出力を送信周波数に変換して出力する周波数変換手段とを含む送信装置であって、前記デジタル直交変調手段における直交搬送波と同期した信号を、前記周波数変換手段のローカル信号の生成に使用することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記周波数変換手段は、前記送信周波数に等しい周波数のローカル信号を生成する手段と、このローカル信号の周波数と前記直交搬送波と同期した信号の周波数とを混合する第一のミキサと、この第一のミキサの出力周波数を用いて前記前記デジタル直交変調手段の変調出力周波数を変換する第二のミキサとを有することを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記第二のミキサは周波数差の信号成分を導出することを特徴とする請求項２記載の送信装置。
【請求項４】
前記デジタル直交変調手段の直交搬送波は、前記デジタルベースバンド信号処理のためのサンプリング周波数信号と同期した信号であることを特徴とする請求項１〜３いずか記載の送信装置。
【請求項５】
デジタルベースバンド信号を直交変調してこの変調出力を周波数変換手段により送信周波数に変換して出力する送信装置におけるデジタル直交変調回路であって、直交搬送波と前記周波数変換手段のローカル信号の生成に用いる信号とが同期するよう構成されてなることを特徴とするデジタル直交変調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送信装置及びそれに用いるデジタル直交変調回路に関し、特に周波数安定度を高めたデジタル直交変調方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ放送システムや、音声、携帯電話通信システムにおいて、信号変調方式として直交変調方式が広く採用されている（特許文献１，２参照）。この直交変調方式は、送信するベースバンド信号のＩ，Ｑ成分（直交成分）を、出力搬出波の周波数と等しい周波数を有する一対の直交搬送波を用いて変調する方式である。
【０００３】
従来の直交変調回路は、規定のサンプリング周波数にてデジタル信号処理されたデジタルベースバンド信号のＩ，Ｑ成分の各々を、Ｄ／Ａコンバータによりアナログ変換し、規定の直交搬送波を用いてアナログ変調を行い、規定の出力搬送周波数を有する信号を得るようになっており、アナログ直交変調方式と呼ばれ、この変調方式を用いた送信装置の機能ブロックを図３に示す。
【０００４】
図３において、１，２はＩ，Ｑベースバンド信号処理部であり、１７，１８はＩ，Ｑベースバンド信号をサンプリング周波数発生部１６によるサンプリング周波数（ｆｂ）によりアナログ信号へ変換するＤ／Ａコンバータである。１９，２０はＤ／Ａコンバータ１７，１８の出力における高周波成分の抑圧を目的としたローパスフィルタ（ＬＰＦ）であり、２１はアナログ直交変調部である。この直交変調部２１では、ローカル信号発振器２６からのローカル信号（ｌｆ）を用いて直交搬送波生成回路２４にて一対の直交する搬送波を生成し、ミキサ２２，２３によりＬＰＦ１９，２０からのベースバンド信号を、この一対の直交搬送波の周波数（ｌｆ）へアップコンバートするようになっている。なお、１０は合成器である。
【０００５】
ここで、Ｉ信号をｃｏｓωｔ、Ｑ信号をｓｉｎωｔ、一対の直交搬送波をｃｏｓωｃｔ、ｓｉｎωｃｔとすると、直交変調信号は、
ｃｏｓωｃｔ×ｃｏｓωｔ＝（１／２）｛ｃｏｓ（ωｃｔ＋ωｔ）＋
ｃｏｓ（ωｃｔ−ωｔ）｝……（１）
ｓｉｎωｃｔ×ｓｉｎωｔ＝（１／２）｛ｃｏｓ（ωｃｔ＋ωｔ）−
ｃｏｓ（ωｃｔ−ωｔ）｝……（２）
となる。よって、アナログ直交変調部２１の出力は、
（１）式＋（２）式＝ｃｏｓ（ωｃｔ−ωｔ）……（３）
となる。
【０００６】
この（３）式から判るように、アナログ直交変調方式における変調出力の周波数安定度は、ローカル信号による直交搬送波の周波数安定度のみに依存している。なお、図４に、図３に示したアナログ直交変調回路における各部の信号の周波数スペクトラムを示しており、ベースバンド信号のＩ，Ｑ成分を、直接、規定の搬送周波数（ＦＲ＝ｌｆ）へアップコンバートしていることが判る。
【０００７】
近年においては、直交変調回路の変調精度に高い精度が要求されてきており、直交変調誤差を低減すべくデジタル信号処理で行うデジタル直交変調方式が採用されている。このデジタル直交変調方式を用いた送信装置の機能ブロック図を図５に示す。図５において、１，２はＩ，Ｑデジタルベースバンド信号処理部であり、３，４はＩ，Ｑベースバンド信号をオーバサンプリングにより４ｎ倍（ｎは正の整数）のレートに速度変換を行ってフィルタリングする補間フィルタである。１６はサンプリング周波数（ｆｂ）発生部であり、５はサンプリングクロックを４逓倍する回路である。
【０００８】
６は補間フィルタ３，４の出力信号であるＩ，Ｑ信号をデジタル直交変調するデジタル直交変調部であり、１１はこの変調出力を４逓倍回路５の出力を用いてアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータであり、１５はこのＤ／Ａコンバータによるアナログ信号をローカル信号発振器１７からのローカル周波数（ｌｆ＋ｆｂ）と混合してアップコンバートするミキサである。
【０００９】
デジタル直交変調部６では、４逓倍回路５の出力から直交搬送波生成回路９により一対の直交搬送波を生成して、ミキサ７，８において、補間フィルタ３，４からのＩ，Ｑ信号と周波数混合して合成器１０により合成することで、直交変調信号が出力されるようになっている。こうして得られた直交変調信号は、Ｄ／Ａコンバータ１１でアナログ信号とされ、ミキサ１５において、目的とする出力搬送周波数にアップコンバートされるのである。
【００１０】
なお、図６に、図５に示したデジタル直交変調回路における各部の信号の周波数スペクトラムを示しており、Ｉ，Ｑベースバンド信号は、一度デジタル直交変調部６により規定の出力搬送周波数より低い周波数に変換され、その後、ミキサ１５により規定の出力搬送周波数ＦＲへアップコンバートされ、２段階の周波数変換されていることが判る。
【００１１】
また、図７は、図５に示したデジタル直交変調回路が、０，１，−１の３値を用いた１／４ｎのレートでのデジタル直交変調を可能とすることを、参考までに示すものである。すなわち、Ｉ，Ｑデジタルベースバンド信号処理部１，２にてサンプリングレートｆｂにてＩ，Ｑ信号が処理された後、レート変換を行うために、補間フィルタ３，４へ入力される。補間フィルタ３，４では、Ｉ，Ｑベースバンド信号のサンプリングレート（ｆｂ）とデジタル直交変調部６の出力周波数とを同じにするために、Ｉ，Ｑベースバンド信号のレートを４倍に上げ、デジタル直交変調部６において、Ｉ，Ｑ信号が４のｎ倍数（４ｎｆｂ）の関係を保つことで、デジタル直交搬送信号が、図７に示す如く、０，１，−１の３値を用いた１／４ｎのレートでのデジタル直交変調が可能になるのである。
【００１２】
【特許文献１】特開平８−１６７９１８号公報
【特許文献２】特開２００１−２１７８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した直交変調方式における第一の問題点としては、信号品質劣化がある。その理由は、上述した直交変調方式における信号品質劣化には、主に２通りがあり、その一つは直交変調誤差による変調精度の劣化であり、もう一つは出力周波数変動による劣化である。直交変調誤差による信号劣化は、直交搬送波生成回路の０，９０度の位相差ずれおよび振幅誤差によって発生する。出力周波変動は、ローカル信号発振器の周波数変動により発生する。
【００１４】
従来の図３に示したようなアナログ直交変調回路では、Ｉ，Ｑベースバンド信号のデジタル信号処理と直交変調処理とは、互いに独立しており、分離された構成であるために、周波数安定度という性能に関して、デジタル信号処理に特別な配慮は必要ない。従って、出力周波数に高精度な安定度を求める場合、ローカル発振器を外部からの高安定な基準信号に同期させることで実現できるという利点ある。
【００１５】
しかしながら、高いＣ／Ｎ（Carrier to Noise Ratio）を要求されるシステムにおいて、アナログ直交変調回路は搬送波信号のもれ込み（リーク）による性能の劣化や直交誤差といったアナログ直交変調特有な品質劣化が不利となり、デジタルによる直交変調方式が主流となってきている。
【００１６】
第二の問題としては、デジタル直交変調においては、サンプリングクロックとローカル信号搬送波の両方が、出力搬送波に影響する点である。その理由は、図５に示したようなデジタル直交変調回路では、デジタルにて直交変調を行うために、アナログ直交変調方式で問題となった搬送波リーク問題や直交変調誤差問題は発生しないが、周波数安定度の問題が浮上することである。これは、先に述べたとおり、デジタル直交変調出力周波数と、規定の搬送波にアップコンバートするためのローカル信号の周波数との合成が、出力搬送波周波数安定度となるために、問題解決には、デジタル信号処理で用いるサンプリングクロック周波数に高い安定度が要求されることになる。
【００１７】
さらには、通常Ｉ，Ｑデジタルベースバンド信号を処理するためのクロック安定度は出力搬送波に要求されるような高精度の周波数精度はもっていないため、デジタル直交変調処理による周波数安定度と出力搬送波の周波数安定度を分離する必要がある。
【００１８】
この他、出力周波数（ＦＲ）は電波規定があるために、それを満足する値となっているが、サンプリングクロック（ｆｂ）は各システムの処理によって異なり、周波数の規定が細かくなるとシステム毎に水晶の選定、ローカル発振器のＰＬＬ（Phase Locked Loop ）回路の応答等の検討が必要となってくる。また、システム変更に伴うデジタルサンプリング周波数変更に対して、ローカル信号発振器の周波数変更が必要となってくるという問題もある。
【００１９】
本発明の目的は、安定な直交変調性能を必要とする直交変調方式でデジタル直交変調を採用した場合にも、アナログ直交変調方式のように高安定な出力搬送波精度を保った上で、デジタル信号処理に使用するサンプリングクロック周波数の安定度に、アップコンバートするローカル信号の安定度が影響を受けないようにして、周波数高安定度の高い送信装置及びそれに用いるデジタル直交変調回路を提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、システム変更に伴うデジタルサンプリング周波数変更に対して、極めて簡単に対応可能な、周波数高安定度の高い送信装置及びそれに用いるデジタル直交変調回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による送信装置は、デジタルベースバンド信号を直交変調するデジタル直交変調手段と、この変調出力を送信周波数に変換して出力する周波数変換手段とを含む送信装置であって、前記デジタル直交変調手段における直交搬送波と同期した信号を、前記周波数変換手段のローカル信号の生成に使用することを特徴とする。
【００２２】
本発明によるデジタル直交変調回路は、デジタルベースバンド信号を直交変調してこの変調出力を周波数変換手段により送信周波数に変換して出力する送信装置におけるデジタル直交変調回路であって、直交搬送波と前記周波数変換手段のローカル信号の生成に用いる信号とが同期するよう構成されてなることを特徴とする。
【００２３】
発明の作用を述べる。ベースバンド信号処理用のサンプリングクロックを、デジタル直交変調回路の直交搬送波として用いると共に、直交変調出力のアップコンバート用の周波数変換器のローカル信号生成のためにも使用する。これにより、デジタル直交変調のための直交搬送波と同期した信号がローカル信号生成のためにも使用されることになり、周波数安定度が悪いサンプリングクロックの周波数変動が、アップコンバート用周波数変換器で打ち消され、送信信号である出力搬送波の周波数安定度が良好に維持される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、デジタル直交変調に用いる直交搬送波と同期した信号を、出力搬送波を得るためのアップコンバート用のローカル信号発生に用いることにより、直交性能はもとより、周波数性能の問題を解決できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態を示すブロック図であり、図５と同等部分は同一符号により示している。図１を参照すると、１，２はＩ，Ｑベースバンド信号処理部であり、３，４はＩ，Ｑベースバンド信号をオーバサンプリングにより４ｎ倍（ｎは正の整数）のレートに速度変換を行ってフィルタリングするための補間フィルタである。５はサンプリング周波数（ｆｂ）発生部１６から発生されたクロック信号を、デジタル直交変調用のレート（４ｆｂ）に速度変換（周波数変換）する逓倍器である。
【００２６】
６はデジタル直交変調部であり、Ｉ，Ｑ信号とデジタルローカル信号とを周波数混合するためのミキサ７，８と、デジタルローカル信号である一対のデジタル直交搬送波を生成する直交搬送波生成回路９と、ミキサ７，８の出力を合成する合成器１０とを有している。なお、デジタルローカル信号は逓倍器５の出力である４ｆｂの周波数を有するクロック信号と同期した信号である。
【００２７】
１１はデジタル直交変調部６の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータであり、サンプリング周波数発生部１６のサンプリングクロックにより動作する。１２はローカル信号（周波数ｌｆ）を発生するローカル信号発振器であり、１３はこのローカル信号とサンプリングクロック（周波数ｆｂ）とを周波数混合するミキサである。１４はミキサ１３の出力から、出力搬送波信号（周波数：ＦＲ）を生成するために必要なローカル信号を抽出するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）であり、１５はＤ／Ａコンバータ１１の出力とＢＰＦ１４により抽出されたローカル信号とを周波数混合するミキサである。このミキサ出力が出力搬送波信号（ＦＲ）となる。
【００２８】
Ｉ，Ｑデジタルベースバンド信号処理部１，２においてサンプリングレートｆｂにて処理されたＩ，Ｑ信号は、レート変換を行うために、補間フィルタ３，４へ入力される。補間フィルタ３，４では、Ｉ，Ｑベースバンド信号のサンプリングレート（ｆｂ）と、デジタル直交変調出力周波数とを同じにするために、Ｉ，Ｑベースバンド信号のレートを４ｎ倍とする。デジタル直交変調部６において、Ｉ，Ｑ信号が４のｎ倍数（４ｎ×ｆｂ）の関係を保つことで、デジタル直交搬送波信号は、図７に示した如く、０，１，−１の３値を用いた１／４ｎのレートでのデジタル直交変調が可能となることは、図５の従来例と同じである。
【００２９】
デジタル搬送波発生回路９において、図７に示した如く、ｃｏｓφとｓｉｎφとの信号を生成することにより、お互いに直交関係にあるために、簡単な回路で直交変調が可能となる。
【００３０】
図２は図１の回路における各部信号の周波数スペクトラムを示すものであり、図２を用いて本発明の作用効果について説明する。いまサンプリング周波数発生部１６における周波数ｆｂが、例えばプラス側へＡだけ変動したとする。このときのデジタル直交変調出力の中心周波数は、（ｎｆｂ＋Ａ）となり、ローカル信号の周波数を出力するミキサ１３の出力周波数は、ｌｆ＋（ｎｆｂ＋Ａ）となる。ミキサ１５においては、これ等両者の和成分及び差成が生成される。よって、
和成分＝（ｌｆ＋ｎｆｂ＋Ａ）＋（ｎｆｂ＋Ａ）
＝ｌｆ＋２ｎｆｂ＋２Ａ
差成分＝（ｌｆ＋ｎｆｂ＋Ａ）−（ｎｆｂ＋Ａ）
＝ｌｆ
となる。
【００３１】
ミキサ１５の出力として、差成分であるｌｆを出力搬送波信号（ＦＲ）とすることにより、サンプリング周波数発生部１６における周波数ｆｂに変動Ａがあっても、この変動Ａは出力搬送波信号には何等影響を与えることなく、安定性の高いデジタル直交変調方式となることが判る。なお、サンプリング周波数ｆｂに、マイナス側の変動があっても、全く同様であることは勿論である。
【００３２】
図５に示した従来のデジタル直交変調回路では、ローカル信号発振器１７の発振周波数を（ｌｆ＋ｆｂ）とするために、規定の出力周波数ｌｆ（ＦＲ）とデジタル直交変調周波数ｆｂとを加算した周波数を発生する必要があり、２個の水晶が必要となるが（図５では、簡単化のために１個の水晶発振器１７として示している）、本回路では、規定の出力周波数ｌｆ（ＦＲ）を発生する水晶１個のみで良く、簡単な構成となる。これは、デジタルサンプリングクロック（ｆｂ）をローカル信号発振器１２の出力（ｌｆ）と周波数混合するミキサ１３を用いたためである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図２】図１のブロックにおける各部信号の周波数スペクトラム図である。
【図３】従来のアナログ直交変調回路の機能ブロック図である。
【図４】図３のブロックにおける各部信号の周波数スペクトラム図である。
【図５】従来のデジタル直交変調回路の機能ブロック図である。
【図６】図５のブロックにおける各部信号の周波数スペクトラム図である。
【図７】デジタル直交変調における動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  Ｉデジタルベースバンド信号処理部
２  Ｑデジタルベースバンド信号処理部
３，４  補間フィルタ
５  逓倍回路
６  デジタル直交変調部
７，８，１３，１５  ミキサ
９  直交搬送波生成回路
１０  合成器
１１  Ｄ／Ａコンバータ
１２  ローカル信号発振器
１４  ＢＰＦ
１６  サンプリング周波数発生部
【図１】
2005151477.tif 000003
【図２】
2005151477.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005151477.tif 000006
【図５】
2005151477.tif 000007
【図６】
2005151477.tif 000008
【図７】
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