(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号をサンプルしたレベル値で、BHzより高い周波数を持つキャリア信号を振幅変調して振幅変調信号を生成するベースバンド信号変調手段と、
２以上の整数をｎとして、
前記振幅変調信号を、前記キャリア信号と同じ周波数を持つキャリア信号を位相変調したｎ個の位相変調信号に変換する位相変調変換手段と、
前記ｎ個の位相変調信号に前記キャリア信号と同じ周波数を持つキャリア信号をそれぞれ乗算するキャリア乗算手段と、
前記キャリア乗算手段のｎ個の出力を加算する合成手段と、
前記合成手段の出力のBHz以下の周波数成分を通過させる低域通過フィルタ手段を有し、
前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする信号発生回路。
【請求項２】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号をサンプルしたレベル値で、BHzより高い周波数を持つキャリア信号を周波数変調して周波数変調信号を生成するベースバンド信号変調手段と、
２以上の整数をｎとして、
前記周波数変調信号を、前記キャリア信号と同じ周波数を持つキャリア信号を位相変調したｎ個の位相変調信号に変換する位相変調変換手段と、
前記位相変調変換手段のｎ個の出力を加算する合成手段と、
前記合成手段の出力を周波数検波する周波数検波手段を有し、
前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする信号発生回路。
【請求項３】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号を2×BHz以上のサンプリング周波数でサンプルしたサンプル点のレベル値AをBHzより高い周波数ω/(2π)Hzのキャリア信号sin(ωt+θ0)に乗算して振幅変調信号A・sin(ωt+θ0)を出力する振幅変調手段と、
前記振幅変調信号を２以上の整数をｎとしてｎ個の位相変調信号S1=E・sin(ωt+θ1)、S2=E・sin(ωt+θ2) ・・、Sn＝E・sin(ωｔ+θn)に変換する位相変調変換手段と、
前記ｎ個の位相変調信号S1、S2・・、Snにそれぞれキャリア信号sin(ωt+θ0)を乗算するキャリア乗算手段と、
前記乗算手段のｎ個の出力信号をアナログ加算する合成手段と、
前記加算された合成信号を入力してBHｚ以下の周波数成分を通過させる低域通過フィルタ手段を有し、
前記位相変調変換手段において前記ｎ個の位相変調信号S1、S2・・、Snは、
A＝E・cos(θ1−θ0)+ E・cos(θ2−θ0)+ ・・+  E・cos(θn−θ0)、
0＝sin(θ1−θ0)+ sin(θ2−θ0) +・・+ sin(θn−θ0)
の関係を満たすように変換することにより、前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする信号発生回路。
【請求項４】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号を2×BHz以上のサンプリング周波数でサンプルしたサンプル点のレベル値AをBHzより高い周波数ω/(2π)Hzのキャリア信号sin(ωt+θ0)に乗算して振幅変調信号A・sin(ωt+θ0)を出力する振幅変調手段と、
前記振幅変調信号を２以上の整数をｎとしてｎ個のディジタル信号DS1とDS2・・、DSnに変換する位相変調変換手段と、
前記ｎ個のディジタル信号DS1、DS2・・、DSnにそれぞれディジタルキャリア信号DCを排他的論理和により乗算するキャリア乗算手段と、
前記乗算手段のｎ個の出力信号をアナログ加算する合成手段と、
前記加算された合成信号を入力してBHｚ以下の周波数成分を通過させる低域通過フィルタ手段を有し、
１〜nの範囲のすべての整数ｉについて、前記ディジタル信号DSiは、ω/(2π)Hzのキャリアを位相情報θiで位相変調した位相変調信号Si＝E・sin(ωt+θi)が正のレベルを持つ時+Eのレベルを持ち、前記位相変調信号Siが負のレベルを持つ時−Eのレベルを持ち、周波数位相はωt+θiを持つ信号であって、
ディジタルキャリア信号DCは、ω/(2π)Hzのキャリア信号sin(ωt+θ0)が正のレベルを持つ時+1のレベル、負のレベルを持つ時−1のレベルを持つ信号であり、前記位相変調変換手段において前記ｎ個のディジタル信号DS1、DS2・・、DSnは、
A＝E・cos(θ1−θ0)+ E・cos(θ2−θ0)+ ・・+  E・cos(θn−θ0)、
0＝sin(θ1−θ0)+ sin(θ2−θ0) +・・+ sin(θn−θ0)
の関係を満たすように変換することにより、前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする信号発生回路。
【請求項５】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号を2×BHz以上のサンプリング周波数でサンプルしたサンプル点のレベル情報LによりBHzより高い周波数ω/(2π)Hzのキャリア信号sin(ωt+θ0)を周波数変調して周波数変調信号A・sin( (ω+L)t+θ0)を生成する周波数変調手段と、
前記周波数変調信号を２以上の整数をｎとしてｎ個の位相変調信号S1＝E・sin(ωt+θ1)、S2＝E・sin(ωt + θ2) ・・、Sn＝E・sin(ωｔ+θn)に変換する位相変調変換手段と、
前記ｎ個の位相変調信号S1、S2・・、Snをアナログ加算する合成手段と、
前記加算された合成信号を入力して周波数検波する周波数検波手段とを有し、
前記位相変調変換手段において前記ｎ個の位相変調信号S1、S2・・、Snは、
A＝E・cos(θ1−(Lt＋θ0))+ E・cos(θ2−(Lt＋θ0)) +・・+ E・cos(θn−(Lt＋θ0))、
0＝sin(θ1−(Lt＋θ0))+ sin(θ2−(Lt＋θ0)) +・・+ sin(θn−(Lt＋θ0))
の関係を満たすように変換することにより、前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする信号発生回路。
【請求項６】
前記位相変調変換手段はｎ個の位相情報とｎ個の位相変調信号を生成し、前記ｎ個の位相情報を記憶回路に記憶する記憶手段か、または、前記位相変調変換手段のｎ個の出力の位相変調信号をそれぞれサンプルしてディジタルデータとする量子化手段と、前記量子化手段のｎ個の出力を記憶回路に記憶する記憶手段のいずれかの記憶手段と、
前記ｎ個の位相情報を記憶する場合は、前記記憶回路から前記ｎ個の位相情報を逐次読み出して、前記ｎ個の位相情報によりｎ個の位相変調信号を再生する位相変調手段と、
前記量子化手段のｎ個の出力を記憶する場合は、前記記憶回路から前記ｎ個の出力を逐次読み出して前記位相変調信号を再生する手段のいずれかをさらに有し、
前記位相変調信号信号を前記キャリア乗算手段かまたは前記合成手段のいずれかに出力して、
前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の信号発生回路。
【請求項７】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号をサンプルしたレベル値でキャリア信号を振幅変調して振幅変調信号を生成するか、または前記レベル値で前記キャリア信号を周波数変調して周波数変調信号を生成するかいずれかの前記変調信号を生成するベースバンド信号変調手段と、
前記変調信号を２以上の整数をｎとしてｎ個の位相情報に変換して、さらにｎ個の位相変調信号に変換する位相変調変換手段と、
前記ｎ個の位相情報を記憶回路に記憶する記憶手段か、または、前記位相変調変換手段のｎ個の出力の位相変調信号をそれぞれサンプルしてディジタルデータとする量子化手段と、前記量子化手段のｎ個の出力を記憶回路に記憶する記憶手段のいずれかの記憶手段を有し、前記ベースバンド信号を変換したデータを記憶することを特徴とする信号記憶回路。
【請求項８】
任意周波数BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号をサンプルしたレベル値でBHzより高い周波数を持つキャリア信号を振幅変調して振幅変調信号を生成するか、または前記レベル値で前記キャリア信号を周波数変調して周波数変調信号を生成するかいずれかの前記変調信号を生成し、前記変調信号を２以上の整数をｎとしてｎ個の位相情報に変換して、前記ｎ個の位相情報を記憶回路に記憶した記憶手段か、
または、前記ｎ個の位相情報をｎ個の位相変調信号に変換して、前記ｎ個の位相変調信号をそれぞれサンプルしてディジタルデータとして、前記ディジタルデータを記憶回路に記憶した記憶手段のいずれかの記憶手段を有し、
前記ｎ個の位相情報を記憶した場合は、前記記憶回路から前記ｎ個の位相情報を逐次読み出して、前記ｎ個の位相情報によりｎ個の位相変調信号を再生する位相変調手段と、前記ｎ個の位相変調信号をサンプルしたディジタルデータを記憶した場合は、前記記憶回路から前記ディジタルデータを逐次読み出して前記ｎ個の位相変調信号を再生する手段と、
前記ベースバンド信号を振幅変調した場合は前記再生手段の前記ｎ個の位相変調信号に前記キャリア信号を同じ周波数を持つキャリア信号をそれぞれ乗算するキャリア乗算手段と、
前記ベースバンド信号を振幅変調した場合は、前記キャリア乗算手段のｎ個の出力を加算する合成手段と、
前記ベースバンド信号を周波数変調した場合は、前記再生手段の出力のｎ個の位相変調信号を加算する合成手段と、
前記ベースバンド信号を振幅変調した場合は、前記加算された合成信号を入力してBHz以下の周波数成分を通過させる低域通過フィルタ手段を有し、
前記ベースバンド信号を周波数変調した場合は、前記加算された合成信号を入力して周波数検波する周波数検波手段を有し、
前記ベースバンド信号を生成することを特徴とする信号発生回路。
【請求項９】
１以上の整数をｍとしてmチャンネルのベースバンド信号にそれぞれ0 Hz、B/m Hz、2B/m Hz、・・・(m−1)/m Hzで発振するローカル信号を乗算して周波数変換する手段と、
前記周波数変換されたｍ個の信号を合成してBHｚ以下の帯域を持つ1つのベースバンド信号とする合成手段と、
前記合成された1つのベースバンド信号を0 Hz、B/m Hz、2B/m Hz、・・・・・・(m−1)B/m Hzでそれぞれ発振するローカル信号を乗算するｍ個の乗算手段と、
前記乗算手段のそれぞれの出力のB/m Hz以下の周波数成分を通過させるｍ個の低域通過フィルタ手段をさらに有し、
前記ｍチャンネルのベースバンド信号を生成することを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の信号発生回路。
【請求項１０】
１以上の整数をｍとしてB/m Hｚ以下の帯域を持つmチャンネルのベースバンド信号をそれぞれ2B/m Hｚのタイミングでサンプルする第１のサンプリング手段と、
前記サンプリング手段でサンプルした信号を順次切り替えて出力して１つのベースバンド信号を出力する合成手段と、
前記合成された1つのベースバンド信号を2B Hzでサンプルする第２のサンプリング手段と、
前記第２のサンプリング手段でサンプルされた信号を逐次分離する分離手段をさらに有し、
前記ｍチャンネルのベースバンド信号を生成することを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の信号発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声など低周波信号の出力、制御装置、センサーなどにおける高精度なアナログ信号を生成出力する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の信号を生成するものとして、例えば、下記の特許文献１の振幅位相変調回路のように、位相変調信号を合成して、任意の信号を生成する技術がある。次に、特許文献１の技術を簡単に説明する。
【特許文献１】特許第３４２７９５２号公報
【０００３】
図１５は、上記の特許文献１における回路のブロック構成を示したものであり、伝送したいデータを入力して、変調信号を出力するものである。100は入力データ列、101は直並列変換器、102はメモリ、103は入力データを位相情報に変換する変換回路、104は位相変調回路、105はキャリア発生回路、106は位相情報、107は合成回路、108は位相変調信号、109は振幅位相変調信号である。また、位相情報106の値の時間変化、位相変調信号108の実時間波形、振幅位相変調信号109の実時間波形を示す。
【０００４】
以下に基本動作について説明する。
変換回路103は、入力データを２つの位相変調信号の位相情報に変換する回路であって、直並列変換器101とメモリ102から構成される。メモリ102には予め任意のシンボルを含む前後数データに対する位相変調信号の位相情報の関係を記憶しておく。入力データ100は直並列変換器101に逐次入力され、直並列変換器101の出力がメモリ102のアドレスとして入力され、メモリ102は２つの位相情報106を出力する。２つの位相変調回路104によりキャリア発生回路105のキャリアをそれぞれの位相情報106で位相変調し、２つの位相変調信号108が生成される。生成された２つの位相変調信号108は合成回路107によりアナログ加算されて合成され、最終出力として振幅位相変調信号109が生成される。
【０００５】
図１６は、合成回路107において２つの位相変調信号108が振幅位相変調信号109に変換される原理を示したもので、シグナルスペースダイアグラムで表している。シグナルスペースダイアグラムは、中心のまわりの角度が変調信号の位相、中心からの距離が変調信号の振幅、ベクトルが変調信号の振幅と位相を表している。角度201と角度202は２つの位相変調信号S1＝E・sin(ωt+θ1)、S2＝E・sin(ωt+θ2)の時刻tにおける位相情報θ1とθ2であり、それぞれ２つのベクトル108の角度である。角度200は、入力データに対応する最終的な出力信号である振幅位相変調信号R＝ A・sin(ωt+θ0) の時刻tにおける角度θ0であり、ベクトル109の角度である。
【０００６】
ここで、前記メモリ102において、例えばA、θ0に対応する入力に対して、θ1、θ2を出力するとき、次の式（１）が成り立つように、θ1、θ2が決められている。
θ0=(θ1+θ2)/2、A= cos（θ1−θ0）+ cos（θ0−θ2）          ・・・式(1)
図１６のシグナルスペースダイアグラムでは、式（１）は次のことを表している。すなわち、θ0はθ1とθ2の平均値であり、また、振幅Aは、２つのベクトル108をベクトル601に射影したそれぞれ２つの長さcos（θ1−θ0）、cos（θ0−θ2）の和である。したがって、ベクトル109は２つのベクトル108の合成ベクトルに等しい。この関係がそれぞれの時刻に成立するので、式（１）を満たすように生成する位相変調信号S1とS2の合成は、振幅位相変調信号Rとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の従来の例では、直交変調回路を用いないで、位相変調信号に変換して処理するので、素子のばらつきや、消費電力の点で有利である。しかしながら、前述の従来の例では、ωのキャリア周波数を持つ変調信号を生成することができるが、キャリア周波数をもたない任意のベースバンド信号、例えばオーディオ信号などを生成することができない欠点があった。
【０００８】
また、例えばオーディオ信号などのように、入力したベースバンド信号を別の時間に例えば別の場所で再生したい場合があるが、前述の従来の例では解決できない。
さらに、例えば、オーディオ信号の音声多重信号、ステレオ信号、サラウンドオーディオ信号などのような複数の入力ベースバンド信号を、まとめて入力し、同時に信号発生したい場合があるが、従来の例では解決できない。
【０００９】
そこで、本発明は、位相変調信号の処理を行い、キャリア周波数をもたないベースバンド信号を生成する信号発生回路を提供することを目的とする。
また、本発明は、ロジック回路が利用でき、LSI化が図れる信号発生回路を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、AM成分に雑音が加わりやすいデバイスが含まれていたとしても、高精度で任意のベースバンド信号を生成する信号発生回路を提供することを目的とする。
また、本発明は、入力ベースバンド信号に対して、別の時間に例えば別の場所でベースバンド信号を再生することが可能な信号発生回路を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、複数のベースバンド信号をまとめて処理を行い、複数のベースバンド信号を同時に生成する信号発生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】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するために次の手段を有する。
任意周波数をBHz、２以上の整数をｎとする。
BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号をサンプルしたレベル値でBHzより高い周波数を持つキャリア信号を振幅変調して振幅変調信号を生成する振幅変調手段と、前記振幅変調信号を、前記キャリア信号と同じ周波数を持つキャリア信号を位相変調したｎ個の位相変調信号に変換する位相変調変換手段と、前記ｎ個の位相変調信号に前記キャリア信号と同じ周波数を持つキャリア信号をそれぞれ乗算するキャリア乗算手段と、前記キャリア乗算手段のｎ個の出力を加算する合成手段と、前記合成手段の出力のBHz以下の周波数成分を通過させる低域通過フィルタ手段を有する。
【００１３】
または、前記位相変調信号と位相が等しいディジタル信号を生成する位相変調変換手段と、前記キャリア乗算手段の前記キャリア信号と位相が等しいディジタルキャリア信号と前記ディジタル信号とを排他的論理和による乗算を行うキャリア乗算手段を有する。
【００１４】
または、BHz以下の周波数成分を有する任意のベースバンド信号をサンプルしたレベル値でBHzより高い周波数を持つキャリア信号を周波数変調して周波数変調信号を生成する周波数変調手段と、前記周波数変調信号を、前記キャリア信号と同じ周波数を持つキャリア信号を位相変調したｎ個の位相変調信号に変換する位相変調変換手段と、前記ｎ個の位相変調信号を加算する合成手段と、前記合成手段の出力を周波数検波する周波数検波手段を有する。
【００１５】
さらに、前記位相変調変換手段はｎ個の位相情報を生成し、ｎ個の位相変調信号を生成し、前記ｎ個の位相情報を記憶回路に記憶する記憶手段か、または、前記ｎ個の位相変調信号をそれぞれサンプルしてディジタルデータとする量子化手段と、前記量子化手段のｎ個の出力を記憶回路に記憶する記憶手段のいずれかを有する。
【００１６】
また、前記ｎ個の位相情報を記憶した場合は、前記記憶手段から前記ｎ個の位相情報を読み出して、ｎ個の位相変調信号を再生する位相変調手段か、または前記ｎ個の位相変調信号をサンプルしたディジタルデータを記憶した場合は、前記記憶回路から前記ディジタルデータを逐次読み出してｎ個の位相変調信号を再生する再生手段のいずれかを有する。
【００１７】
さらに、mチャンネル（mは１以上の整数）のベースバンド信号にそれぞれ0 Hz、B/m Hz、2B/m Hz、・・・(m−1)/m Hzで発振するローカル信号を乗算して周波数変換する手段と、前記周波数変換されたｍ個の信号を合成してBHｚ以下の帯域を持つ1つのベースバンド信号とする合成手段を有する。また、前記合成された1つのベースバンド信号を0 Hz、B/m Hz、2B/m Hz、・・・(m−1)B/m Hzでそれぞれ発振するローカル信号を乗算するｍ個の乗算手段と、前記乗算手段のそれぞれの出力のB/m Hz以下の周波数成分を通過させるｍ個の低域通過フィルタ手段を有する。
【００１８】
または、B/m Hｚ以下の帯域を持つmチャンネルのベースバンド信号をそれぞれ2B/m Hｚのタイミングでサンプルする第１のサンプリング手段と、前記サンプリング手段でサンプルした信号を順次切り替えて出力して１つのベースバンド信号を出力する合成手段を有する。また、前記合成された1つのベースバンド信号を2B Hzでサンプルする第２のサンプリング手段と、前記第２のサンプリング手段でサンプルされた信号を逐次分離する分離手段を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、入力ベースバンド信号を複数の位相変調信号に変換して合成し、低域通過フィルタまたは周波数検波回路を介して出力するので、キャリアを持たない任意ベースバンド信号の再生が可能となり、例えばオーディオ信号などの生成ができる。また、変換して合成する位相変調信号の数を増やすと、合成される任意ベースバンド信号の精度を高くすることができる。
【００２０】
また、本発明は、合成する位相変調信号の数を２として構成することができるので、回路規模、消費電力を小さくすることができる。
また、本発明は、振幅が一定な２値の矩形波状の位相変調信号であるディジタル信号とディジタルキャリア信号の処理を行うので、ロジック回路が利用でき、LSI化が可能であり、より小型で低消費電力な構成ができる。
【００２１】
また、本発明は、周波数変調信号の処理を行うので、AM成分に雑音が加わりやすいデバイスが含まれていたとしても、高精度で任意のベースバンド信号を生成することができる。
【００２２】
また、本発明は、複数のベースバンド信号を一つの任意ベースバンド信号として処理することにより、複数のベースバンド信号の同時出力が可能となる。例えば、音声多重信号、ステレオオーディオ信号、サラウンドオーディオ信号などの同時出力ができる。
【００２３】
また、本発明は、複数の位相情報とさらに複数の位相変調信号に変換して、この複数の位相情報かまたは複数の位相変調信号を記憶し、記憶された信号を逐次読み出して処理し、ベースバンド信号を再生するので、ベースバンド信号の入力時に対して、別の時間に例えば別の場所で、記憶した信号を逐次読み出して再生処理することによって複数のベースバンド信号を同時出力することができる。記憶時の記憶デバイスと、再生時の記憶デバイスを通信回線、ネットワーク、入出力インターフェースなどで接続すれば、離れた場所へデータを転送して再生することができ、コンテンツサービスに応用することができる。また、例えば記憶デバイスとして着脱可能な可搬型の記憶媒体を用いて実現できる。例えば、前記で記憶するまでの装置をレコーダーとして、前記で記憶したものから再生するまでの装置をプレーヤーとして提供することもできる。
【００２４】
このことから、本発明は、簡易な回路で、高品質な音声信号の再生、高精度な制御信号の生成などができ、民生機器産業機器など多くの分野に用いることができる。
さらに、本発明は、音声とディジタル信号を一体化した通信などにも応用でき、今後展開が期待されるユビキタス機器など多くのマルチメディア分野に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の一形態について説明する。
図１に、本発明の実施の一形態におけるブロック図を示す。300は任意周波数BHｚ以下の周波数を有する任意ベースバンド信号、301はキャリア周波数（発振周波数ω/2πHz（ω/2π＞B））で発振する発振回路、302はキャリア信号と任意信号の乗算により振幅変調信号を生成する振幅変調回路（乗算回路）でベースバンド信号変調手段に対応し、306は任意信号で変調された振幅変調信号、303は振幅変調信号306を合成により生成するための位相変調信号の位相情報を記憶しておく変換メモリ、106は位相情報、104は位相変調回路、310は位相変調信号を生成するために必要なキャリア信号を生成する周波数ω/2πHz（ω/2π＞B）で発振する発振回路、108は位相変調信号、303と104を合わせて位相変調変換手段に対応し、304は周波数変換を行なうためのキャリア乗算回路、311は周波数変換を行なうために必要なキャリア信号を発生する周波数ω/2πHz（ω/2π＞B）で発振する発振回路、307は周波数変換された位相変調信号、107は２つの位相変調信号を加算して合成する合成回路、308は合成した後の合成信号、305は周波数BHｚ以下を通す低域通過フィルタ、309は再生されたBHz以下の周波数を持つ任意信号である。図１では、同時に各部の信号300、306、108、307、308、309の実時間波形及び周波数スペクトラムを示す。
【００２６】
本回路の動作は次のように行なわれる。任意ベースバンド信号300は、振幅変調回路302に入力され、キャリア周波数（発振周波数ω/2πHz（ω/2π＞B））で発振する信号に乗算され、振幅変調信号306が生成される。
【００２７】
次に振幅変調信号306を図示しないが2B Hz以上のサンプリング周波数でサンプルし、振幅変調信号306のサンプリングレベル値を、予め振幅変調信号パターンと位相変調信号の位相情報の関係を記憶させたメモリ303のアドレスに入力し、出力として、２つの位相変調信号の位相情報106を得て、位相情報106により、位相変調回路104は位相変調信号108を生成する。位相変調信号108の周波数はキャリア発振回路310により生成されるキャリア周波数ω/2πHz（ω/2π＞B）である。
【００２８】
位相変調信号108は発振回路311により発生されるキャリア信号（発振周波数ω/2πHz）とキャリア乗算回路304により乗算され、周波数変換された位相変調信号307が生成される。この2つの周波数変換された位相変調信号307は合成回路107により、加算により合成され合成信号308が生成される。この合成信号はω/(2π)Hzより低い周波数BHｚ以下の周波数を通す低域通過フィルタ305を経由して、元の任意ベースバンド信号が再生される。
【００２９】
この実施の一形態において元の任意ベースバンド信号が再生される理由を説明する。
原信号であるBHｚ以下の周波数を持つ信号を任意ベースバンド信号300をf(t)とし、キャリア信号301の周波数をω/(2π)Hzとし、振幅変調信号306をa(t)とすると、a(t)は式（２）になる。
【００３０】
a(t)=f(t)・sin(ωt+θ0)                                      ・・・式(2)
ここでθ0は初期位相である。次に、２波の位相変調信号108をS1、S2とし、次の式（３）であるとする。
【００３１】
S1=E・sin(ωt+θ1)、 S2=E・sin(ωt+θ2)                      ・・・式(3)
振幅変調信号306をS1とS2の合成出力S1+S2として表すためには、各位相変調信号108の位相情報106をθ1、θ2とし、次の式（４）の関係を持つようにする必要がある。
【００３２】
θ0＝(θ1+θ2)/2
f(t)/2=Ecos(θ1−θ0)＋ Ecos(θ2−θ0)                       ・・・式(4)
ここでEは位相変調信号S1、S2の振幅である。ここで、位相変調信号S1とS2の合成信号g(t)は式（４）を用いて生成され、次のように元の振幅変調信号a(t)に等しくなる。
【００３３】
g(t)＝S1+S2=E・sin(ωt+θ1)+E・sin(ωt+θ2)
＝2・E・sin(ωｔ+((θ1+θ2)/2)・cos((θ1−θ2)/2)
＝2・E・cos((θ1−θ2)/2)・sin（ωｔ+θ0）
＝2・E・cos(θ1−θ0)・sin（ωｔ+θ0）
＝2・f(t)・sin（ωｔ+θ0）
＝2・a(t)                                                  ・・・式(5)
最後に、合成信号g(t)にキャリア周波数ω/(2π)Hz、位相θ0を有するキャリア信号sin(ωt+θ0)を乗算し、次の式（6）が得られる。これは、前記合成信号308に相当する。さらに、BHz以下を通す低域通過フィルタ通過後の出力信号309をk(t)として、周波数2ω/(2π)Hzは通さないことから、式（７）が得られる。
【００３４】
g(t)・sin(ωt+θ0)
＝2・f(t)・sin(ωｔ+θ0)・sin(ωt+θ0)
＝2・f(t)・1/2（−cos（ωt+2θ0+ωt）+cos（ωt+θ0−(ωt+θ0 )）
＝f(t)・（−cos（2ωｔ+2θ0）+1）                         ・・・式(6)
∴  k(t)= f(t)                                                  ・・・式(7)
式（７）より、低域通過フィルタ通過後の信号k(t)は元の任意ベースバンド信号f(t)に等しくなることが分かる。
【００３５】
ここでは位相変調信号を合成し、次にキャリア乗算して低域通過フィルタを通した。線形回路であるので、位相変調信号にそれぞれキャリア乗算を行い、次に合成して低域通過フィルタを通した場合と同じ結果が得られることは言うまでもない。前者の場合の回路構成を図２に示す。後者の場合の回路構成は図１に示された構成である。図２では、図１におけるキャリア乗算器304と合成回路107の順序が入れ替わっていて、位相変調回路104の出力を合成回路107で加算し、キャリア乗算回路304でキャリア乗算を行い、低域通過フィルタ305を通している。キャリア乗算と低域通過フィルタは振幅変調信号から元のベースバンド信号を再生する検波手段に相当する。
【００３６】
また、図１６のシグナルスペースダイアグラムによる説明は前述と同様であり、S1とS2の合成は、式（４）による位相の関係と、射影した長さの和の関係により、振幅位相変調信号が得られる。
【００３７】
以上により、任意ベースバンド信号がキャリアを持つ変調信号に一度変換され、位相変調信号に分解され、再びキャリア信号により周波数変換して元の周波数に戻し、合成し、低域通過フィルタにより、元のキャリアを持たない任意ベースバンド信号の再生が可能となる。
【００３８】
本発明の他の実施の一形態を説明する。前述の実施の一形態では、２つの位相変調信号に変換したが、ここでは、２以上の整数をｎとして、ｎ個の位相変調信号に変換し、合成する。図３にブロック構成を示す。図３を構成する各部と各信号は図１と同様であるが、メモリ303は入力をｎ個の位相情報106に変換するものであり、位相情報106、位相変調信号108、周波数変換された位相変調信号307は、それぞれｎ個生成され、位相変調回路104、キャリア乗算回路304をｎ個用い、合成回路107はｎ個の信号を合成する点が異なる。
【００３９】
図１２はこの実施の一形態のように、複数の位相変調信号の合成を示したシグナルスペースダイアグラムであり、例えば、6波の合成の場合を示す。１つの位相変調信号の振幅がEである時、6Eのレベル以下で信号合成することが可能となる。このようなｎ個の位相変調信号の合成は次の式（8）の条件を満たす必要がある。
【００４０】
A＝E・cos(θ1−θ0)+ E・cos(θ2−θ0)+ ・・+  E・cos(θn−θ0)、
0＝sin(θ1−θ0)+ sin(θ2−θ0) +・・+ sin(θn−θ0)              ・・・式(8)
ただし、位相変調信号を、
S1＝E・sin(ωｔ+θ1)、S2＝E・sin(ωｔ+θ2)、・・、Sn＝E・sin(ωｔ+θn)
とする。合成する信号はA・sin(ωｔ+θ0)である。
【００４１】
式（８）は、図１２のシグナルスペースダイアグラムにおいて、次のことを表している。すなわち、１〜nの範囲のiについて、sin(θi−θ0)は、合成信号ベクトルと直交する方向にベクトルSiを射影した長さであり、この射影成分のｎ個の和がゼロであるので、ベクトルSiのｎ個の和が合成信号の方向を向いている。また、合成信号の振幅Aは、ｎ個のベクトルSiを合成信号ベクトル方向に射影した長さE・cos（θi−θ0）のｎ個の和である。したがって、合成信号ベクトルはｎ個のベクトルSiの和のベクトルに等しい。この関係がそれぞれの時刻に成立するので、式（８）を満たすように生成する位相変調信号S1、S2・・Snの合成は、振幅位相変調信号A・sin(ωｔ+θ0)となる。
【００４２】
このようにｎ個の位相変調信号を合成するので、ｎが大きいほど、ピークレベルの高いベースバンド信号を合成することができ、ダイナミックレンジが大きくなる。また、前述の実施の一形態はｎが２である場合であり、回路規模、消費電力が小さい点が有利である。
【００４３】
ここで、図１３、図１４は位相変調の精度と合成信号の精度の関係を示したものである。図１３は位相変調信号の位相数が増えると精度が高くなる様子を示す。角度の量子化間隔が細かく変換されている。図１４は図１３の位相変調信号を複数合成したもので、合成信号の精度を示している。位相数が増え、合成する位相変調信号数ｎが増えると、角度と振幅の量子化間隔が細かく出力され、合成信号の精度が向上していることが分かる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施の一形態について説明する。
前述の位相変調信号S1が正のレベルを持つ時+Eのレベル、負のレベルを持つ時−Eのレベルを持ち、周波数位相としてωｔ+θ1を持つディジタル信号をDS1とし、もう一方の位相変調信号S2が正のレベルを持つ時+Eのレベル、負のレベルを持つ時−Eのレベルを持ち、周波数位相としてωｔ+θ2を持つディジタル信号をDS2とし、キャリア信号をCとして、Cが正のレベルを持つ時＋1のレベル、負のレベルを持つ時−1のレベルを持つディジタルキャリア信号をDCとして、ディジタル信号DS1とディジタルキャリア信号DCを排他的論理和により乗算し、次にディジタル信号DS2とディジタルキャリア信号DCを排他的論理和により乗算し、乗算された信号をアナログ的に加算し、加算された合成信号を、ω/(2π)Hzより低い周波数BHｚ以下の通過帯域を有する低域通過フィルタを通して、元のBHz以下の周波数を有する任意のベースバンド信号を生成する。この実施の一形態の構成は、図１のブロック構成と同様の構成で実現できるが、位相変調器104は出力信号108をディジタル信号DS1、DS2として出力し、キャリア発生器311はディジタルキャリア信号DCを出力し、乗算器304は排他的論理和による乗算を行う点が異なる。このように、振幅が一定の２値の矩形波を処理するので、ロジック回路が利用でき、LSI化が可能である。
【００４５】
この実施の一形態では、ディジタル信号DS1、DS2、ディジタルキャリア信号DCは、それぞれ位相変調信号S1、S2、キャリアCと同じ位相を持つが矩形波であることによる高次の周波数成分を持つ点が前述の場合と異なる。したがって、ディジタル信号DS1、DS2とディジタルキャリア信号DCを排他的論理和で乗算した結果は、位相変調信号S1、S2とキャリア信号Cとの乗算した結果と、位相がそれぞれ等しく、高次の周波数成分が異なる。したがって、この２種の信号を、それぞれ加算して低域通過フィルタを通した信号は高次の周波数成分が除去されるので、一致する。これによって、前述の実施の一形態と同様に、元のベースバンド信号が再生できることが示された。
【００４６】
このように、２つのディジタル信号に変換して合成する実施の一形態を説明したが、本発明の他の実施の一形態として、ｎ個のディジタル信号DS1、DS2・・・DSnに変換する構成がある。
【００４７】
この実施の一形態の構成は、図３のブロック構成と同様の構成で実現できるが、位相変調器104は出力信号108をディジタル信号DS1、DS2・・・DSnとして出力し、キャリア発生器311はディジタルキャリア信号DCを出力し、乗算器304は排他的論理和による乗算を行う点が異なる。
【００４８】
ｎ個のディジタル信号DS1、DS2・・・DSnは、位相変調信号S1、S2・・・Snと同じ位相を持つことから、メモリ303は前述と等しい位相情報θ0、θ1、・・・θnを出力すればよいので、前述の式（８）と同じ関係式によって変換する。
【００４９】
前述と同様に、ｎが増えるとダイナミックレンジが大きくなり、また合成信号の精度が向上する。さらに、ロジック回路が利用できLSI化が可能である。また、前述の実施の一形態はｎが２である場合であり、回路規模、消費電力が小さい点が有利である。
【００５０】
次に、図４は本発明の他の実施の一形態を示したもので、300は任意信号、400はベースバンド信号変調手段に対応する周波数変調回路、401は周波数変調信号、402は再生された周波数変調信号、403は周波数変調信号検波回路である。
【００５１】
この実施の形態では、任意信号を振幅変調するのではなく、周波数変調回路400により、周波数変調信号401を生成し、図示しないがサンプルされる。サンプルされたディジタルデータはメモリ303に入力され、２つの位相情報106が生成され、さらに位相変調回路104で2つの位相変調信号108に変換し、合成回路107により加算して合成し、周波数変調信号402が再生される。次に周波数検波回路(FM検波)403を用いて検波し、元の任意ベースバンド信号309を取り出す。303と104を合わせて位相変調変換手段に対応する。
【００５２】
ここで、周波数変調信号401を、図示しないが2B Hz以上のサンプリング周波数でサンプルし、各サンプル点のレベル情報Lを用いて、キャリア信号の周波数をω+Lとし、周波数変調信号A・sin((ω+L)t+θ0)を一度生成する。次に、この周波数変調信号401は周波数ωのキャリア信号にL・ｔの位相遷移を加えたものと解釈できることから、次の関係を有する。
【００５３】
すなわち、
Lｔ+θ0=(θ1+θ2)/2、
A=E・cos（θ1−（θ0+ Lｔ））+ E・cos（θ2−（θ0+ Lｔ））    ・・・式(9)
の関係を有する２つの位相情報106をメモリ303が生成する。さらに位相変調回路104で２つの位相変調信号S1＝E・sin(ωｔ+θ1)、S2＝E・sin(ωｔ+θ2)を生成する。次に2つの位相変調信号S1とS2を加算し合成すると、前述の図１６の説明と同様の理由で、周波数変調信号402が再生される。周波数変調信号402を周波数検波して、この結果、入力のベースバンド信号を再生する。
【００５４】
このような構成となっているため、ＡＭ成分に雑音が加わり易いデバイスが含まれていたとしても、高精度で任意信号を生成することが可能になる。
次に、本発明の他の実施の一形態を説明する。前述では周波数変調信号を２つの位相変調信号に変換して合成する構成を説明したが、ここでは、２以上の整数をｎとして、周波数変調信号をｎ個の位相変調信号S1、S2・・・Snに変換して合成する。この実施の一形態の図示しないブロック構成は各部と各信号が図４と同様であるが、位相情報106、位相変調信号108は、それぞれｎ個生成され、位相変調回路104をｎ個用い、合成回路107はｎ個の位相変調信号を合成する点が異なる。
【００５５】
ここで、同様に、周波数変調信号2B Hz以上のサンプリング周波数でサンプルし、各サンプル点のレベル情報Lを用いて、キャリア信号の周波数をω+Lとし、周波数変調信号A・sin((ω+L)t+θ0)を生成するものとすると、このようなｎ個の位相変調信号の合成は次の式（10）の条件を満たす必要がある。
【００５６】
A＝E・cos(θ1−(Lt＋θ0))+ E・cos(θ2−(Lt＋θ0)) +・・+ E・cos(θn−(Lt＋θ0))、
0＝sin(θ1−(Lt＋θ0))+ sin(θ2−(Lt＋θ0)) +・・+ sin(θn−(Lt＋θ0))
・・・式(10)
ただし、位相変調信号を、
S1＝E・sin(ωｔ+θ1)、S2＝E・sin(ωｔ+θ2)、・・、Sn＝E・sin(ωｔ+θn)
とする。
【００５７】
前述と同様に、AM成分に雑音が加わり易いデバイスが含まれていたとしても、高精度であり、ｎが増えるとダイナミックレンジが大きくなり、また合成信号の精度が向上する。また、前述の実施の一形態はｎが２である場合であり、回路規模、消費電力が小さい点が有利である。
【００５８】
さらに、本発明の他の実施の一形態を説明する。
これまでに説明した実施の一形態で、本発明の信号発生回路は、ベースバンド信号を入力して出力するまでの処理において、ｎ個の位相情報とｎ個の位相変調信号を生成する。そこで、本発明の他の実施の一形態として、途中で生成される前記ｎ個の位相情報かまたは前記ｎ個の位相変調信号を、メモリなどの記憶デバイスにデータ列として一旦記憶させる。記憶したデータ列を順次読み出して、ｎ個の位相情報を記録した場合は、ｎ個の位相変調回路によってｎ個の位相変調信号を再生し、ｎ個の位相変調信号を記憶した場合は順次読み出すことによって再生し、再生したｎ個の位相変調信号を前述のように処理して元のベースバンド信号を生成する構成を実施してもよい。メモリなどに記憶させるので、ベースバンド信号の入力時とは、別の時間、例えば別の場所で、ベースバンド信号を再生することができる。
【００５９】
図５と図６は、上記の実施の一形態に基づいて、さらに本発明の他の実施の一形態のブロック構成を示す。
図５は、位相変調信号の生成アルゴリズムにより、生成した位相変調信号の任意信号のレベルと位相情報の関係を大規模メモリに記憶させておく構成のブロック図を示したものである。
【００６０】
図５の構成を説明する。500は複数のベースバンド信号、501は複数のベースバンド信号を合成して１つの合成信号に多重化する合成回路、502は合成されたベースバンド信号、503は合成されたベースバンド信号502を1つの任意ベースバンド信号とみなし、合成すべき位相変調信号の位相情報との関係を予め記憶させたメモリ、104は位相変調回路、504は多重化された合成信号から変換された位相変調信号を記憶させておく大規模メモリ、307は位相変調信号である。
【００６１】
図５の動作を説明する。複数のベースバンド信号500は、合成回路501で後述するように合成され、合成信号502を出力する。次に合成信号502を一つの任意ベースバンド信号とみなし、図示しないがサンプルされて、予め任意ベースバンド信号と位相情報の関係を記憶したメモリ503によりｎ個の位相情報を生成し、位相変調回路104により前述と同様にｎ個の位相変調信号が生成され、ｎ個の位相変調信号は図示しないがサンプルされて量子化され、大規模メモリ504に蓄積される。ここで、ｎ個の位相情報を蓄積してもよい。
【００６２】
図６は、図５で記憶された信号を、再生する場合のブロック構成を示す。図６の504は大規模メモリ、304はキャリア乗算回路、107はアナログ加算する合成回路、305は低域通過フィルタ、602は分離回路である。
【００６３】
図６の動作を説明する。予め蓄積された大規模メモリ504のデータは逐次読み出されてｎ個の位相変調信号を再生する。
ベースバンド信号が振幅変調された場合は、再生されたｎ個の位相変調信号とキャリア（発振周波数ω/2πHz）をキャリア乗算回路304で乗算し、キャリア乗算回路304のｎ個の出力を合成回路107で合成し、合成信号を低域通過フィルタ305に入力して、ω/(2π)Hzより低い周波数BHz以下の周波数成分を通過させ、502に相当するベースバンド信号が再生される。
【００６４】
ベースバンド信号が周波数変調された場合は、図示しないが、再生されたｎ個の位相変調信号を合成回路107で合成し、合成信号を周波数検波し、502に相当するベースバンド信号が再生される。
【００６５】
この再生されたベースバンド信号は、分離回路602で後述するように分離され、元の複数のベースバンド信号が再生される。601は再生された複数のベースバンド信号である。
図５の構成を用いて、大規模メモリ504に記憶し、また、別の時間に例えば別の場所で、図６の構成を用いて、大規模メモリ504から読み出してベースバンド信号を再生することができる。大規模メモリ504は着脱可能な可搬型の記憶デバイスでもよい。また、図５の大規模メモリ504と図６の大規模メモリ504を、図示しない通信手段または入出力手段で接続して、記憶した信号に対応するデータを転送してもよい。コンテンツサービスに応用することができる。また、図５の構成による回路はレコーダーとして、図６の構成による回路はプレーヤーとして利用することもできる。
【００６６】
合成回路501と分離回路602について、実施の一形態を図７と図８にそれぞれ示す。図７は複数のベースバンド信号500を１つのベースバンド信号502に合成する構成であり、図８は１つのベースバンド信号502を複数のベースバンド信号500に分離する構成を示したものである。
【００６７】
図７の合成回路501は、１以上の整数をｍとして、ｍ個のローカル信号を発生する発振器702と、加算を行う合成回路701からなる。合成回路501の動作を説明する。複数のベースバンド信号500のチャネル数をｍとし、１つのベースバンド信号502の帯域が0〜BHzであるとすると、複数のベースバンド信号500にB/m間隔の周波数で発振するローカル信号702（発振周波数：f0=0、f1=B/m、f2=2B/m,・・・、ｆm−1＝(m−1)B/m）をそれぞれ乗算し、合成回路701において加算して合成することにより１つのベースバンド信号502が生成する。
【００６８】
図８の分離回路602は、ｍ個のローカル信号を発生する発振器702と、低域通過フィルタ305からなる。分離回路602の動作を説明する。１つのベースバンド信号502に複数のベースバンド信号500にB/m Hz間隔の周波数で発振するｍ個のローカル信号702を乗算し、ｍ個の乗算出力をそれぞれ低域通過フィルタ305でB/m Hz以下の周波数成分を通過させることにより、出力601において元の複数のベースバンド信号が再生することできる。
【００６９】
次に、合成回路501、分離回路602の構成について、他の実施の一形態を図９、図１０にそれぞれ示す。
図９は複数のベースバンド信号500を１つのベースバンド信号502に合成する構成であり、図１０は１つのベースバンド信号502を複数のベースバンド信号500に分離する構成を示したものである。
【００７０】
図９の合成回路501は複数の入力を順次切り替えて出力する。合成回路501の動作を説明する。複数のベースバンド信号500のチャネル数をmとし、１つのベースバンド信号502の帯域が0〜BHzであるとすると、複数の各ベースバンド信号500をそれぞれm/(2B)秒のサンプリング間隔でサンプルし、各ベースバンド信号のサンプルデータを1〜mまで順次選択することにより、１つのベースバンド信号502を生成することができる。例えば、特定の1/(2B)秒間に、k番目のチャンネルのベースバンド信号500を出力502に出力したとすると、次の1/(2B)秒間はk+1番目のチャンネルを出力する。ｍ番目のチャンネルの次は１番目のチャンネルに戻って出力し、これをm/(2B)秒で繰り返す。
【００７１】
図１０の分離回路602は入力を順次複数の出力に切り替える。分離回路602の動作を説明する。１つのベースバンド信号502を2BHzのサンプリング周波数でサンプルし、各サンプル値を順次切り分け、元の複数のベースバンド信号が再生することである。例えば、ある時刻に、ベースバンド信号502をk番目のチャンネルにベースバンド信号601として出力したとすると、次の1/(2B)秒後に、ベースバンド信号502をk+1番目のチャンネルに出力する。ｍ番目のチャンネルの次は１番目のチャンネルに戻って出力し、これをm/(2B)秒で繰り返す。
【００７２】
図１１は、図９、図１０の構成を用いて合成され生成された１つのベースバンド信号502の実時間波形を示したもので、複数のベースバンド信号500が順次出力されていることが分かる。破線または鎖線がそれぞれ複数のベースバンド信号であり、黒丸の点でサンプルされた信号が合成された１つのベースバンド信号502である。
【００７３】
このようにして、複数のベースバンド信号を同時に入力して再生し、同時に出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の一形態による信号発生回路のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態による信号発生回路のブロック構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態による信号発生回路のブロック構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の一形態による信号発生回路のブロック構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態による信号記憶回路のブロック構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の一形態による信号発生回路のブロック構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の一形態による合成回路のブロック構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の一形態による分離回路のブロック構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の一形態による合成回路のブロック構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の一形態による分離回路のブロック構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の一形態による複数のベースバンド信号を合成する時間波形を示す図である。
【図１２】本発明の実施の一形態による位相変調信号の変換・合成の原理を示すシグナルスペースダイアグラムである。
【図１３】位相数と対応する位相変調信号の精度を表す図である。
【図１４】本発明の信号発生回路において位相数と合成信号数に対応するベースバンド信号の合成精度を表す図である。
【図１５】従来技術による信号発生回路のブロック構成を示す図である。
【図１６】従来技術による位相変調信号の変換・合成の原理を示すシグナルスペースダイアグラムである。
【符号の説明】
【００７５】
１００  入力信号
１０１  直並列変換回路
１０２  メモリ
１０３  変換回路
１０４  位相変調回路
１０５  キャリア発生回路
１０６  位相情報
１０７  合成回路
１０８  位相変調信号
１０９  振幅位相変調信号
２００  角度
２０１  角度
２０２  角度
３００  入力信号
３０１  キャリア発生回路
３０２  乗算器
３０３  メモリ
３０４  乗算器
３０５  低域通過フィルタ
３０６  振幅変調信号
３０７  周波数変換信号
３０８  位相変調合成信号
３０９  ベースバンド信号
３１０  キャリア発生回路
３１１  キャリア発生回路
４００  周波数変調回路
４０１  周波数変調信号
４０２  位相変調合成信号
４０３  周波数検波回路
５００  ベースバンド信号
５０１  合成回路
５０２  合成ベースバンド信号
５０３  メモリ
５０４  大規模メモリ
６０１  ベースバンド信号
６０２  分離回路
７０１  合成回路
７０２  ローカル発振器
【図２】
0004595848.tif 000002
【図３】
0004595848.tif 000003
【図４】
0004595848.tif 000004
【図５】
0004595848.tif 000005
【図６】
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【図７】
0004595848.tif 000007
【図８】
0004595848.tif 000008
【図９】
0004595848.tif 000009
【図１０】
0004595848.tif 000010
【図１１】
0004595848.tif 000011
【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図１３】
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【図１４】
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