(57)【要約】制御された変形をＩＱベースバンド信号に導入することにより、所望の信号情報を維持しながら、信号の周波数帯域幅が削減される。この技術は、ＩＱ変調器及びポーラ・モジュレータの両方に適用可能であり、それによって費用対効果及び電流効率の良いポーラ・モジュレータ及び／又は費用対効果の良いパワーアンプの利用が可能となる。
2004530372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報ビット列を表す無線周波数信号を生成する方法であって、
非変形複素ベースバンド信号又は変形複素ベースバンド信号を、前記情報ビット列中の情報ビットの値に基づいて選択的に生成することによって、結果ベースバンド信号を生成するステップと、
前記結果ベースバンド信号から前記無線周波数信号を生成するステップとを有し、
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、前記変形複素ベースバンド信号が、前記任意の情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号から偏移していることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、
前記任意の情報ビット列が、情報ビットの第１のグループと、情報ビットの第２のグループを有し、
前記変形複素ベースバンド信号は、前記任意の情報ビット列の第１のグループを表す変形複素信号点を有し、
前記任意の情報ビット列に対応する前記基準ベースバンド信号は、前記任意の情報ビット列の前記第１のグループを表す基準複素信号点を有し、
前記変形複素信号点は前記基準複素信号点と異なることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記変形複素信号点は、予め定められた複素変形量に相当する量、前記基準複素信号点と異なることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記変形複素ベースバンド信号の生成ステップが、
前記基準複素信号点を有する仮複素ベースバンド信号を生成するステップと、
所定の複素変形量を前記基準複素信号点に加えて前記変形複素信号点を生成するステップを含む、前記仮複素ベースバンド信号が前記変形複素ベースバンド信号を形成するよう変形するステップとを有することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記所定の複素変形量は、ルックアップテーブルから取得されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
さらに、
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、前記結果ベースバンド信号から変形振幅及び位相信号を生成するステップを有し、
前記変形振幅及び位相信号の少なくとも１つは、前記任意の情報ビット列に対応する前記基準ベースバンド信号から生成された基準振幅及び位相信号よりも小さな帯域幅を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
Ｍ−ＱＰＳＫアーキテクチャ又はＭ−ＱＡＭアーキテクチャに実装されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記結果ベースバンド信号から前記無線周波数信号を生成するステップが、
前記結果ベースバンド信号から、極座標位相及び振幅信号を生成するステップと、
前記極座標位相及び振幅信号から前記無線周波数信号を生成するステップとを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、
前記任意の情報ビット列が、情報ビットの第１のグループと、情報ビットの第２のグループを有し、
前記変形複素ベースバンド信号が、
前記情報ビット列の前記第１のグループを表す第１の複素信号点と、
前記情報ビット列の前記第２のグループを表す第２の複素信号点と、
前記第１の複素信号点及び前記第２の複素信号点の間に、１つ以上の変形軌跡複素信号点とを有し、
前記任意の情報ビット列に対応する前記基準ベースバンド信号が、
前記情報ビット列の前記第１のグループを表す第１の基準複素信号点と、
前記情報ビット列の前記第２のグループを表す第２の基準複素信号点と、
前記第１の基準複素信号点及び前記第２の基準複素信号点の間に、１つ以上の複素基準軌跡信号点とを有し、
前記第１の複素信号点は前記第１の基準複素信号点と等しく、
前記第２の複素信号点は前記第２の基準複素信号点と等しく、
前記変形軌跡複素信号点の少なくとも１つは、前記基準軌跡複素信号点の対応する１つと異なることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの前記変形軌跡複素信号点が、予め定められた複素変形量に相当する量、前記基準軌跡複素信号点の前記対応する１つと異なることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記変形複素ベースバンド信号の生成ステップが、前記少なくとも１つの前記変形軌跡複素信号点を含む変形軌跡をルックアップテーブルから選択するステップを有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記変形複素ベースバンド信号の生成ステップが、
前記第１の基準複素信号点、前記第２の基準複素信号点及び前記少なくとも１つの非変形軌跡複素信号点を有する仮複素ベースバンド信号を生成するステップと、
所定の複素変形量を前記少なくとも１つの非変形軌跡複素信号点に加えて前記少なくとも１つの変形軌跡複素信号点を生成するステップを含む、前記仮複素ベースバンド信号を変形するステップとを有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の複素変形量は、ルックアップテーブルから取得されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
無線周波数信号を生成する装置であって、
非変形複素ベースバンド信号又は変形複素ベースバンド信号を、前記情報ビット列中の情報ビットの値に基づいて選択的に生成することによって、結果ベースバンド信号を生成するロジックと、
前記結果ベースバンド信号から前記無線周波数信号を生成するロジックとを有し、
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、前記変形複素ベースバンド信号が、前記任意の情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号から偏移していることを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、
前記任意の情報ビット列が、情報ビットの第１のグループと、情報ビットの第２のグループを有し、
前記変形複素ベースバンド信号は、前記任意の情報ビット列の第１のグループを表す変形複素信号点を有し、
前記任意の情報ビット列に対応する前記基準ベースバンド信号は、前記任意の情報ビット列の前記第１のグループを表す基準複素信号点を有し、
前記変形複素信号点は前記基準複素信号点と異なることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記変形複素信号点は、予め定められた複素変形量に相当する量、前記基準複素信号点と異なることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記非変形複素ベースバンド信号又は前記変形複素ベースバンド信号を選択的に生成することによって、結果ベースバンド信号を生成する前記ロジックが、
前記基準複素信号点を有する仮複素ベースバンド信号を生成するロジックと、
所定の複素変形量を前記基準複素信号点に加えて前記変形複素信号点を生成するロジックを含み、前記仮複素ベースバンド信号が前記変形複素ベースバンド信号を形成するよう変形するロジックとを有することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
前記所定の複素変形量を、ルックアップテーブルから取得するロジックをさらに有することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
さらに、
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、前記結果ベースバンド信号から変形振幅及び位相信号を生成するロジックを有し、
前記変形振幅及び位相信号の少なくとも１つは、前記任意の情報ビット列に対応する前記基準ベースバンド信号から生成された基準振幅及び位相信号よりも小さな帯域幅を有することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２０】
Ｍ−ＱＰＳＫアーキテクチャ又はＭ−ＱＡＭアーキテクチャに実装されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
前記結果ベースバンド信号から前記無線周波数信号を生成するロジックが、
前記結果ベースバンド信号から、極座標位相及び振幅信号を生成するロジックと、
前記極座標位相及び振幅信号から前記無線周波数信号を生成するロジックとを有することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２２】
前記変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、
前記任意の情報ビット列が、情報ビットの第１のグループと、情報ビットの第２のグループを有し、
前記変形複素ベースバンド信号が、
前記情報ビット列の前記第１のグループを表す第１の複素信号点と、
前記情報ビット列の前記第２のグループを表す第２の複素信号点と、
前記第１の複素信号点及び前記第２の複素信号点の間に、１つ以上の変形軌跡複素信号点とを有し、
前記任意の情報ビット列に対応する前記基準ベースバンド信号が、
前記情報ビット列の前記第１のグループを表す第１の基準複素信号点と、
前記情報ビット列の前記第２のグループを表す第２の基準複素信号点と、
前記第１の基準複素信号点及び前記第２の基準複素信号点の間に、１つ以上の複素基準軌跡信号点とを有し、
前記第１の複素信号点は前記第１の基準複素信号点と等しく、
前記第２の複素信号点は前記第２の基準複素信号点と等しく、
前記変形軌跡複素信号点の少なくとも１つは、前記基準軌跡複素信号点の対応する１つと異なることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの前記変形軌跡複素信号点が、予め定められた複素変形量に相当する量、前記基準軌跡複素信号点の前記対応する１つと異なることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記非変形複素ベースバンド信号又は前記変形複素ベースバンド信号を選択的に生成することによって前記結果ベースバンド信号を生成する前記ロジックが、前記少なくとも１つの前記変形軌跡複素信号点を含む変形軌跡をルックアップテーブルから選択するロジックを有することを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
前記変形複素ベースバンド信号を生成するロジックが、
前記第１の基準複素信号点、前記第２の基準複素信号点及び前記少なくとも１つの非変形軌跡複素信号点を有する仮複素ベースバンド信号を生成するロジックと、
所定の複素変形量を前記少なくとも１つの非変形軌跡複素信号点に加えて前記少なくとも１つの変形軌跡複素信号点を生成するロジックを含む、前記仮複素ベースバンド信号を変形するロジックとを有することを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２６】
前記所定の複素変形量を、ルックアップテーブルから取得するロジックをさらに有することを特徴とする請求項２５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線移動端末(wireless mobile device)のための信号伝送に関する。特には、本発明は所望の信号情報を維持し、かつシステム要求(system requirements)、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク(spectrum-mask)要求を満たしながら、信号の帯域幅を削減するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本方法及び装置は、ＩＱ変調器及びポーラ・モジュレータ(polar modulator)に適用可能であり、従って費用対効果の良いポーラ・モジュレータ及び／又は費用対効果の良いパワーアンプの利用が可能となる。以下、本方法及び装置は、４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）及び８−ＰＳＫといったＭ値(M-ary)位相シフトキーイング（Ｍ−ＰＳＫ）及びＭ値直交振幅変調（Ｍ−ＱＡＭ）を用いる例を参照して説明されるが、本発明はそれらに限定されず、信号生成のための他のアプローチに対しても適用されうる。
【０００３】
無線ディジタル通信システムにおいて、帯域幅は限られた資源である。従って、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)、ＥＤＧＥ(Enhanced Data Rates for GSM and TDMA/136 Evolution)及びＷＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)といったほとんどの通信規格において、伝送信号の周波数帯域幅はシステムの仕様によって厳密に規定されている。さらに、伝送信号を良好に受信するため、時間領域における伝送信号波形もまたシステム仕様によって規定されている。しかし、それらの規格はしばしば所望の周波数帯の外にいくらかの小さなスペクトル漏れを許容し、また、費用対効果及び電流効率の良い(current-efficient)送信機アーキテクチャを可能とするため、時間領域におけるいくらかの信号歪みを許容している。このような許容により、ハンドヘルド移動端末の製造コスト及び価格の低減が実現されている。
【０００４】
許容される時間領域での信号歪みはしばしばエラー・ベクトル・マグニチュード（ＥＶＭ）によって、すなわち、誤差ベクトル電力の平方根及び送信平均電力の平方根の比として測定される。図１Ａは、ＱＰＳＫシステムアーキテクチャについてのＩＱ平面における、基準信号点１０２に対する伝送信号点１０１のコンステレーションの例を示す図である。例えばＱＰＳＫに基づく信号に対して図１Ａに示すように、誤差ベクトルは伝送信号ベクトルｙｉ及び基準信号ベクトルＲｉの差を表すベクトルである。式１に示すように、ＥＶＭの算出は複数の誤差ベクトルの大きさの自乗加算を含む。
【０００５】
【数１】
2004530372.tif 000003
【０００６】
通常、ＥＶＭの大きさは、ある所定値未満となる必要がある。例えば、ＷＣＤＭＡではＥＶＭは１７．５％未満である必要がある。
【０００７】
加えて、許容周波数歪みは多くの場合、図１Ｂに例示するようなスペクトルマスクを用いて測定される。図１Ｂは、理想的な（又は基準となる）信号スペクトル１０３、伝送信号１０４に対する信号スペクトル及び、伝送信号スペクトルに対する高次周波数の許容範囲を規定するスペクトルマスク１０５の例を示す。換言すれば、スペクトルマスク１０５は伝送信号の周波数スペクトルの許容される形状を規定している。当業者は、伝送信号が高次周波数成分の影響を受けるであろうことから、伝送信号１０４の信号スペクトルが図１Ｂに示されるような理想的な信号スペクトル１０３の境界を超えうることを理解するであろう。
【０００８】
多くの通信システムにおいて、ＱＰＳＫ（ＷＣＤＭＡ）及び８−ＰＳＫ（ＥＤＧＥ）といった線形変調が用いられている。ＱＰＳＫのような線形変調を生成し、帯域幅の制限された無線リンク上で送信するための一般的な方法は、図２のブロック図に示されるようなＩＱ−変調を利用するものである。図２はＩＱ−変調に基づく従来の信号生成・伝送システム２００を示している。システム２００はシンボルマッピング部（ＳＭ）２０１、アップサンプリング部（↑Ｎ）２０２、パルス整形フィルタ（ｈ）２０３、ディジタルーアナログコンバータ（Ｄ／Ａ）２０４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０５、ミクサ２０６及び２０７、コンバイナ２０８、パワーアンプ（図示せず）及び、アンテナ２０９を有する。ミクサ２０６及び２０７は、変調器を形成するものと見なすことができる。
【０００９】
図２に示すように、データビットb(n)はシンボルマッピング部２０１を用いてシンボルにマッピングされる（ｎはパルスナンバリング）。シンボルマッピング部２０１からの出力はシンボル列であり、各シンボルは２つの成分I(n)及びQ(n)の複素量I(n)+jQ(n)として表すことができる。このようなマッピングを用いる例としてはＱＰＳＫ及び８−ＰＳＫがあり、これらは本技術分野においてよく知られている。ここで、Ｉ成分及びＱ成分は、加算され、パワーアンプで増幅されるまで、システム２００における信号処理を通じて個々の性質を維持していることに留意すべきである。
【００１０】
図２を参照して、シンボルマッピング部２０１からのＩ及びＱ出力信号は互いに合わさって複素パルス列(complex-valued pulse train)を形成し、アップサンプリング部２０２でアップサンプリングされる。アップサンプリングされたパルス列は、パルス整形フィルタ２０３に供給される。パルス整形フィルタ２０３はシステムの仕様に従って、ベースバンド信号を時間及び周波数領域において所望の波形に整形する。パルス整形フィルタ２０３からの出力信号はＤ／Ａコンバータ２０４でディジタルーアナログ（Ｄ／Ａ）変換され、得られた出力信号はローパスフィルタ２０５に供給される。ベースバンド信号のＩ及びＱ成分はミクサ２０６及び２０７にそれぞれ与えられ、ミクサ２０６及び２０７は与えられたベースバンド信号ｋらＩ及びＱ無線周波数（ＲＦ）信号を生成する。Ｉ及びＱ無線周波数信号は合成され、パワーアンプで増幅された後、アンテナ２０８に導かれて空中へ伝送される。
【００１１】
ＩＱ−変調を用いる従来の信号生成・伝送システムは、Ｉ及びＱ信号に対する所与の変調深度（伝送信号の最大及び最小振幅の比）について、厳しい線形性が要求されるパワーアンプを有している。従来のシステムにおけるこのような厳しい線形性に対する要求は、高性能かつ高価なパワーアンプの使用を余儀なくさせるものである。
【００１２】
線形変調を生成する別の方法はポーラ・モジュレータ(polar modulator)の利用である。ポーラ・モジュレーションは、複素(complex-valued)シンボルが、直交座標（Ｉ，Ｑ）の代わりに、振幅及び位相に対応する極座標（ｒ，φ）で表されうるという原理に基づいて動作する。図３はポーラ・モジュレーションに基づく従来の信号生成・伝送システム３００を示している。システム３００はシンボルマッピング部（ＳＭ）３０１、アップサンプリング部（↑Ｎ）３０２、パルス整形フィルタ（ｈ）３０３、ディジタルーアナログコンバータ（Ｄ／Ａ）３０４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０５、直交座標−極座標(rectangular-to-polar)マッピング部３０６、位相変調器（ＰＭ）３０７、振幅変調器３０８、パワーアンプ（図示せず）及び、アンテナ３０９を有する。
【００１３】
図３に示すように、データビットb(n)はシンボルマッピング部３０１を用いてシンボルにマッピングされる。シンボルマッピング部３０１からの出力はシンボル列であり、各シンボルは２つの成分I(n)及びQ(n)の複素量I(n)+jQ(n)として表すことができる。シンボルマッピング部３０１からの出力信号は複素パルス列(complex-valued pulse train)を形成し、アップサンプリング部３０２でアップサンプリングされる。アップサンプリング部３０２からの出力はパルス整形フィルタ３０３へ与えられる。パルス整形フィルタ３０３から出力されるＩ及びＱ信号は、マッピング部３０６において極座標（位相及び振幅）へマッピングされる。マッピング部３０６から出力される位相信号は位相変調器３０７へ入力され、位相変調器３０７は無線信号の位相部分を生成する。マッピング部から出力される振幅信号はディジタル−アナログコンバータ３０４でＤ／Ａ変換され、その出力信号はローパスフィルタ３０５に供給される。ローパスフィルタ３０５から出力される振幅信号と、移動変調器３０７から出力される位相信号とは、振幅変調器３０８で合成される。振幅変調器３０８からの出力信号はパワーアンプ（図示せず）によって増幅され、アンテナ３０９へ導かれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ポーラ・モジュレータを用いるシステムアーキテクチャの長所は、システムの無線部分を従来のＩＱ−変調器よりも低コストで製造可能なことにある。また、ポーラ・モジュレータは従来のＩＱ−変調器よりも電流消費が小さいことも長所である。しかし、ポーラ・モジュレータを用いることによる欠点も存在する。具体的に言うと、線形変調は従来のＩＱ−変調器による線形信号生成に最適化されており、ポーラ・モジュレータを用いた場合、非常に大きな帯域幅を有する振幅及び位相信号が生成される。従って、従来のポーラ・モジュレータシステムにおける出力信号y(t)の望まれざる歪みを避けるため、位相変調器３０７及び振幅変調器３０８は非常に高品質な成分を生成しなくてはならず、これら変調器は大きな帯域幅の振幅及び位相信号を効率的に提供するため、十分な帯域性能(bandwidth capability)を持つ必要がある。
【００１５】
一般的に、位相変調器３０７及び振幅変調器３０８は、出力信号y(t)に許容できないレベルの歪みが現れることなしに、位相及び振幅信号を効率的に表すため、ＩＱ信号の帯域幅の３〜５倍の帯域性能を有する必要がある。つまり、位相変調器３０７及び振幅変調器３０８はＥＶＭが所定レベルを超えず、また伝送信号の電力スペクトルがスペクトルマスクの制限を超えないように課されたシステム要求を満たすため、上述したような帯域性能を有さねばならない。その結果、必要とされる位相変調器３０７及び振幅変調器３０８は高価であり、これら高性能のデバイスのためのコストは、ポーラ・モジュレータを用いるシステムの無線部分に関するコスト節減及び消費電力節約効果を大幅に相殺してしまう。
従って、コスト効率及び電流効率の良いポーラ・モジュレータ及び／又はパワーアンプを利用できるよう、所望の信号情報を維持し、かつシステム仕様の要求事項、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たしながら、位相信号及び振幅信号の帯域幅を削減し、かつＩＱ−変調信号の変調深度を削減する、信号の帯域幅を削減する方法及び装置に対する必要性が存在する。また、これらを達成する装置についての必要性もまた存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
ここで、”有する”という語が本明細書において用いられる際、これは説明された機能、整数(integers)、ステップ又は構成要素の存在を特定するために用いられる。しかし、この語は他の１つ以上の機能、整数、ステップ、構成要素又はそれらのグループの存在又は付加を排除するものではないことを強調しておくべきであろう。
【００１７】
本発明のある見地において、情報ビット列を表す無線周波数信号が生成される。無線周波数信号の生成は、非変形(non-distorted)複素ベースバンド信号又は変形(distorted)複素ベースバンド信号を、情報ビット列中の情報ビットの値に基づいて選択的に生成することによって結果ベースバンド信号(resultant baseband signal)を生成するステップと、結果ベースバンド信号から無線周波数信号を生成するステップとを有する。変形複素ベースバンド信号によって表される所与の情報ビット列について、変形複素ベースバンド信号は、その所与の情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号から偏移する。
【００１８】
本発明の別の見地において、上述した方法は、変形複素ベースバンド信号によって表される所与の情報ビット列について、その所与の情報ビット列が情報ビットの第１のグループ及び第２のグループを有し、変形複素ベースバンド信号が所与の情報ビット列の第１のグループを表す変形複素信号点を有し、所与の情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号が、所与の情報ビット列の第１のグループを表す基準複素信号点を有するとともに、変形複素信号点が基準複素信号点と異なるように実施される。
【００１９】
加えて、変形複素信号点は予め定められた複素変形量に相当する量、基準複素信号点と異なる。さらに、変形された複素ベースバンド信号の生成は、基準複素信号点を有する仮複素ベースバンド信号の生成ステップと、仮複素ベースバンド信号を変形複素ベースバンド信号を形成するように変更するステップであって、あらかじめ定められた複素変形量を基準複素信号点に加算して変形複素信号点を生成するステップを有するステップを含みうる。また、あらかじめ定められた複素変形量はルックアップテーブルから取得することが可能である。
【００２０】
本発明の他の見地において、上述の方法はさらに、変形複素ベースバンド信号によって表される任意の情報ビット列について、変形振幅及び位相信号を結果ベースバンド信号から生成するステップを有し、変形振幅及び位相信号の少なくとも一方は、その任意の情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号から生成された基準振幅及び位相信号の対応する帯域幅よりも少ない帯域幅を有するように実施しうる。また、上述の方法はＭ−ＰＳＫアーキテクチャ（例えば、ＱＰＳＫアーキテクチャ又は８−ＰＳＫアーキテクチャ）やＭ−ＱＡＭアーキテクチャに実装可能である。さらに、上述の方法は、結果ベースバンド信号から無線周波数信号を生成するステップが、結果ベースバンド信号から極位相及び振幅信号を生成するステップと、この極位相及び振幅信号から無線周波数信号を生成するステップとを有するように実施することができる。
【００２１】
本発明の別の見地において、上述した方法は、変形複素ベースバンド信号によって表される所与の情報ビット列について、その所与の情報ビット列が情報ビットの第１のグループ及び第２のグループを有するように実施することができる。加えて、本見地において、変形複素ベースバンド信号が、所与の情報ビット列の第１のグループを表す第１の複素信号点と、所与の情報ビット列の第２のグループを表す第２の複素信号点と、第１の複素信号点及び第２の複素信号点の間の１つ以上の変形軌跡複素信号点とを有する。さらに、本見地において、所与の情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号が、情報ビットの第１のグループを表す第１の基準複素信号点と、情報ビット列の第２のグループを表す第２の基準複素信号点と、第１の基準複素信号点及び第２の基準複素信号点の間の１つ以上の基準軌跡複素信号点とを有する。さらに、本見地において、第１の複素信号点が第１の基準複素信号点と等しく、第２の複素信号点が第２の基準複素信号点と等しく、変形軌跡複素信号点の少なくとも１つが、対応する１つの基準軌跡複素信号点と異なる。
【００２２】
直前の見地において、方法は、変形軌跡複素信号点の少なくとも１つが、対応する１つの基準軌跡複素信号点と、予め定められた複素変形量に相当する量、基準複素信号点と異なるように実施することが可能である。加えて、この方法は、変形複素ベースバンド信号の生成ステップが、少なくとも１つの変形軌跡複素信号点からなる変形軌跡をルックアップテーブルから選択するステップを有するように実施することが可能である。さらに、変形複素ベースバンド信号の生成は、第１の基準複素信号点、第２の基準複素信号点及び少なくとも１つの、非変形軌跡複素信号点を有する仮複素ベースバンド信号の生成ステップと、仮複素ベースバンド信号を変更するステップであって、予め定められた複素変形量を少なくとも１つの非変形軌跡複素信号点に加算し、少なくとも１つの変形軌跡複素信号点を生成するステップを有するステップを有しうる。さらに、予め定められた複素変形量は、ルックアップテーブルから取得することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
開示される実施形態は、ポーラ・モジュレータ又はＩＱ−変調器の利用を包含する信号生成方法に対する必要性を解決する。すなわち、この方法及び装置は、費用効率及び電流効率に優れたポーラ・モジュレータ及び／又は費用効率に優れたパワーアンプを利用できるように、システム仕様の要求事項、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たしながら、伝送されるポーラ・モジュレーション信号の帯域幅及びＩＱ変調された信号の変調深度（すなわち、最大及び最小振幅の比）を削減する。開示される実施形態はまた、この目標を達成する装置に対する必要性についても解決する。
【００２４】
本発明は、制御された変形をＩＱベースバンド信号に導入することにより、所望の信号情報を維持し、システム要求、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たしながら、かつポーラ・モジュレーション信号の位相及び振幅帯域幅を削減するとともに、ＩＱ変調された信号の変調深度を削減する方法及び装置を提供する。この方法及び装置はＩＱ−変調器及びポーラ・モジュレータの両方に適用可能であり、それによって費用効率及び電流効率に優れたポーラ・モジュレータ及び／又は費用効率に優れたパワーアンプの利用を可能にする。
【００２５】
以下、これらの、またそれ以外の本発明の見地を、いくつかの例示的な実施形態とともにより詳しく説明する。本発明の理解を助けるため、制御部及び変形部が実施する処理という点から本発明の多数の見地を説明する。各実施形態において、様々な処理がコンピュータシステムの構成要素によって実施可能であることが理解されるであろう。また、各実施形態において、様々な処理が特化された回路（例えば、ある特化機能を実施するように相互接続されたディスクリートな論理ゲート）や、１つ以上のプロセッサで実行されるプログラム命令、またはこれらの組み合わせによって実施可能であることが理解されるであろう。
【００２６】
さらに、本発明はその全体が、ここで説明される方法をプロセッサに実行させうるコンピュータ命令の適切なセットを有する任意形態のコンピュータ読み取り可能な媒体（半導体メモリ、磁気ディスク、光学ディスク又は搬送波（無線周波数、音声周波数又は光周波数搬送波等）等）の内部で実施されるものと見なしうる。また、本発明はさらに、ここで説明される方法をプロセッサに実行させるためにネットワーク接続を介してダウロード可能なコンピュータ命令の適切なセット内部で実施されるものとも見なすことができる。
従って、本発明の様々な見地は多くの異なる形態において実施され得、それら全ての形態は本発明の範囲内に存在することが意図されている。本発明の様々な見地の各々について、このような形式の実施形態は、説明される処理を実行するように”構成されたロジック”または、説明される処理を実行する”ロジック”と呼ぶ。
【００２７】
本発明の例示的な実施形態を図４Ａのブロック図に示す。図４Ａはポーラ・モジュレーションに基づく信号生成・伝送システム４００を示している。システム４００はシンボルマッピング部（ＳＭ）４０１、アップサンプリング部（↑Ｎ）４０２、パルス整形フィルタ（ｈ）４０３、制御部（ＣＵ）４０４、信号変形部（ＤＩＳＴ）４０５、直交座標−極座標(rectangular-to-polar)変換部４０６及び従前のポーラ・モジュレータ（図示せず）を有する。この信号生成・伝送システム４００が実行する信号処理の手順の例を、図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃを参照して、ＱＰＳＫシステムについて説明する。しかし、本発明がＱＰＳＫシステムに限定されることを意図したものではなく、本発明は８−ＰＳＫシステム、ＱＡＭシステムや、他の信号生成用システムにも適用されうるものである。
【００２８】
図４Ａ及び４Ｃのステップで示すように、情報ビット（又はデータビット）b(n)は、シンボルにマッピング部４０１を用いて、図４Ｂに示されるように、ＱＰＳＫに対しては例えばs0,s1,s2及びs3のシンボルにマッピングされる。以下に説明（ステップ４１０）するように、シンボルは基準ベースバンド信号に対応している。特に、シンボルマッピング部４０１からの出力信号はシンボルa(n)の列である（ｎは整数）。各シンボルa(n)は、図４Ｂに示すようなＩＱ平面内における２つの成分I(n)及びQ(n)を用いた複素量a(n)=I(n)+jQ(n)として表すことができる。信号a(n)はシンボル列として、また本実施形態においては複素基準ベースバンド信号としても見なすことができる。任意の値ｎに対し、a(n)は複素非変形信号点(complex-valued non-distorted signal point)とも見なすことができる。シンボルマッピング部４０１からのシンボルa(n)の列は、複素パルス列(pulse train)を形成し、このパルス列は制御部４０４及び変形部４０５の両方に供給される。
【００２９】
シンボルマッピング部４０１によって生成される連続するシンボルのペア間の関係（言い換えれば、供給される元の情報ビット列b(n)の関数）に基づいて、制御部４０４は変形信号が必要であるかを判定し、もしそうであれば変形信号c(n)を決定し、変形部４０５内のシンボルa(n)の１つに適用して、第１のベースバンド信号d(n)=I'(n)+jQ'(n)を形成する（ステップ４２０及び４３０）。以下でさらに詳細に説明するように、制御部４０４は現在のシンボルa(i)と直前のシンボルa(i-1)を調べてこの判定を行う。制御部はまた、シンボルa(i-1)ではなく直前の信号点d(i-1)を調べて判定を行うことも可能である。この点についても以下で詳細に述べる。
【００３０】
或いは、制御部４０４は、変形をa(i)に適応すべきか否かを判定するために現在のシンボルa(i)と次のシンボルa(i+1)を調べてこの判定を行うためのルック・アヘッド能力を備えることも可能である。また、制御部が供給された情報ビットb(n)の調査からこの判定を行うようにすることも可能である。供給される情報ビットb(n)から得られる任意の信号に基づく判定を含むこれらの、及び他の選択肢は、本明細書を通じて「情報ビット列中の情報ビット値に基づいて」判定する方法として取り扱う。以下でより詳細に述べるが、図４Ｂに示されるシンボルs0及びs2間のように、πの位相シフト軌跡x(t)のような非常に大きな位相シフトに対応する信号軌跡を有する信号のペアが、変形を受けるべきものとして選択される。
【００３１】
例えば、変形信号c(n)は以下の例示シーケンス（２）に示されるようにして信号a(n)に加えられる。
【００３２】
【数２】
2004530372.tif 000004
【００３３】
上の例示シーケンス（２）において、変形信号ε02によって示されるように、変形が必要な信号に対し、関連づけされた連続シンボルのペアの一方に変形信号が適用される（下付の”０２”はその変形信号がｓ０からＳ２への遷移に対するものであることを示している）。修正の必要がない信号については、上述の例示シーケンス（２）に示すように、対応する変形信号は”０”として明記することが可能である。”０”の変形信号は、変形が行われないような、量０の変形の加算であると見ることが可能である。或いは、”０”の変形信号は、訂正部に対し、基準ベースバンド信号に対して変形を与えないように指示する指示信号としても解すことができる。
【００３４】
変形信号は好ましくは変形ベースバンド信号から生成された変調ＲＦ信号がシステム要求、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たすように決定される。さらに、通常、変調ＲＦ信号の元となる位相及び振幅信号が変形ベースバンド信号から生成される際には、対応する非変形ベースバンド信号から生成された位相及び振幅信号よりも小さな位相及び振幅帯域幅を有するであろう。これら削減された帯域幅が得られる方法及び制御部４０４の動作は以下でより詳細に説明する。
【００３５】
アップサンプリング部４０２及びパルス整形フィルタの利用について、図４Ａ及び４Ｃを参照して説明する。変形信号の適用後、必要であれば、第１のベースバンド信号d(n)がアップサンプリング部４０２でアップサンプルされる（ステップ４４０）。アップサンプリング部４０２からのアップサンプル信号はパルス整形フィルタ４０３へ供給される。パルス整形フィルタ４０３は、システムの仕様に従って、ベースバンド信号を時間及び周波数領域において望ましい波形にする（ステップ４５０）。パルス整形フィルタ４０３を出る信号を結果ベースバンド信号(resultant baseband signal)と呼ぶことができる。パルス整形フィルタ４０３を出る結果ベースバンド信号は、直交座標−極座標変換部４０６において、極座標振幅及び位相信号ｒt及びφtに変換される（ステップ４６０）。極座標振幅及び位相信号ｒt及びφtはその後、信号伝送のために通常のポーラ・モジュレータ(polar modulator)へ供給されてもよい（ステップ４７０）。直交座標−極座標変換部４０６からの振幅及び位相信号ｒt及びφtは、上述のように、変形が適用されなかったとした場合よりも低い帯域幅を有しているため、従来の費用効率及び電流効率の良いポーラ・モジュレータを信号伝送に使用することが可能である。
【００３６】
所与のシンボルに対して変形が適用されない場合、対応する第１のベースバンド信号d(n)は、非変形複素ベースバンド信号として見なすことができることに留意すべきである。所与のシンボルに対して変形が適用される場合、対応する第１のベースバンド信号d(n)は、変形複素ベースバンド信号として見なすことができる。変形が適用される場合、変形複素ベースバンド信号は対応する基準ベースバンド信号から偏移する。この点に関し、基準ベースバンド信号は従来の信号生成システムが生成を目指すであろう基準ベースバンド信号に当てはまる点に留意すべきである。変形複素ベースバンド信号及び、対応する基準ベースバンド信号はいずれも、同一かつ任意の情報ビット列及び、空中を介して伝送を希望する同一の情報を表す。従って、本技術分野に属する当業者は、非変形複素ベースバンド信号又は変形複素ベースバンド信号を、情報ビット列b(n)中の情報ビットの値に基づいて選択的に生成することによって、結果ベースバンド信号が生成されることを理解するであろう。
【００３７】
シンボルマッピング部４０４及び変形部４０５とともに、制御部４０４の動作を以下詳細に説明する。特に、制御部４０４が実行するステップについて、図４Ｄに示すフローチャートを参照して説明する。図４Ｄに示すステップ４２１，４２２及び４２３は、図４Ｃにおけるステップ４２０の詳細なステップとして見ることができる。上述したように、シンボルマッピング部４０１は供給される情報ビットに対応するシンボル列を生成する。列中の情報ビットの第１のグループは第１のシンボル（例えばs0）にマッピングされ、情報ビットの第２のグループは第２のシンボル（例えばs2）にマッピングされる。例えばＱＰＳＫにおいては、２つの情報ビットが各シンボルに対応する。加えて、本実施形態においては、情報ビットの第１のグループは（例えばs0と呼ばれる）第１の基準複素信号点に対応するものと見なすことができ、また情報ビットの第２のグループは（例えばs2と呼ばれる）第２の基準複素信号点に対応するものと見なすことができる。
【００３８】
制御部４０４はシンボルマッピング部４０１から、供給された情報ビットに対応する第１及び第２のシンボルを受信する（ステップ４２１）。そして、制御部は、第１及び第２のシンボルが所定値よりも大きな位相シフト量(phase shift)を有するか否かを判定することにより、変形が必要であるかを判定する。例えば、ＱＰＳＫシステムについて、πの位相シフト量を有する２つの連続するシンボルs0及びs2を図４Ｂに示す。図４Ｂに示す特定の実装について、アップサンプル及びパルス整形がなされた対応する信号は、ＩＱ平面の原点（０，０）近傍を通過する軌跡x(t)を有するであろう。
【００３９】
この位相シフトに対する信号スペクトルは、ＩＱ信号及びその対応する振幅及び位相信号のいずれにおいても、かなりの高周波成分を有し、従って、このシンボル列は制御部４０４によって変形が必要であるものと認識される。この判定は、供給される情報ビットb(n)の調査からも行うことができる。本明細書を通じて、これら各方法及び、供給される情報ビットb(n)から得られる任意の信号に基づく判定を含む他の方法を、「情報ビット列中の情報ビットの値に基づいて」判定を行う方法と呼ぶ。
【００４０】
図４Ｂの例において、変形は、基準複素信号点（シンボル）s2から、変形複素信号点s'2へ延びる垂直変形ベクトルε02に対応する変形信号によって与えられる。従って、信号点の１つの変形は、同時に軌跡をも変形させる。対照的に、図４Ｂの例において、２つの連続するシンボルs0及びs1はπ／２の位相シフト量を有している。π／２の位相シフト量に対する信号スペクトルは、ＩＱ信号及び対応する振幅及び位相信号のいずれにおいても、πの位相シフト量に対するよりも小さい帯域幅を有し、制御部４０４は変形不要であると認識する。
【００４１】
２つの連続するシンボル列に対応する任意の非変形信号軌跡を変形すべきか否かは、その非変形信号軌跡の位相シフト量（及び関連する信号スペクトル）及び、必要とされる帯域制限に依存する。適用すべき変形量は、必要とされる帯域制限にも依存する。本技術分野に属する当業者は、任意の非変形信号軌跡に対応する位相シフト量に関する信号スペクトルを、従来の信号分析技術を用いて求めることが可能である。この知見を用いて、当業者は非変形信号軌跡のどれを変形させるべきであるか、個々の必要とされる帯域制限に基づいて決定することができるであろう。ＱＰＳＫシステムにおいて、そのような軌跡の特定は検査によって行いうる。πのシフト量に対応する軌跡は変形すべきである。８−ＰＳＫ及び１６−ＱＡＭといった他のシステムにおいては、ＩＱ平面内のより多くの数のシンボルの配置が与えられ、状況はより複雑である。
【００４２】
８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭと言ったシステムや、他のさらに複雑なシステムにおいて、ここで説明した内容は、ある量の帯域削減が必要であるとして、どの軌跡が、変形が必要な程度に十分高い信号スペクトルを持つ（例えば、所定値よりも大きな）位相シフト量を有するかを判定するために利用可能である。さらに、当業者は、適用される変形の量が、伝送された情報を復元する際に大きな誤りを引き起こすような厳しい量になってはならないことを理解するであろう。
【００４３】
再び図４Ｄを参照して、シンボル列が上述したように予め定めた値を超える位相シフト量に対応していると制御部４０４が判定したとすると（ステップ４２２）、制御部は変形信号c(n)を決定し、シンボルa(n)の１つに対して上述したように変形信号を適用するよう変形部に指示する。より具体的には、制御部４０４はシンボルsp及びsq間の所与の信号軌跡に対応する、シンボル（非変形基準信号点）の１つに適用すべき変形信号c(n)のための複素変形量（調整値又は調整量とも呼ぶ）εpqを決定する。変形量εpqはシンボルマッピング部４０１から受信した（供給される情報ビットb(n)に依存する）連続シンボルに依存する。図４Ｂの例において、開始シンボルはs0、終了シンボルはs2であり、複素変形量ε02は終了シンボルs2から伝送信号点s'2に延びる垂直変形ベクトルとして規定される。図４Ｂの例において図示された軌跡に対応する信号a(n)、変形信号c(n)及び第１のベースバンド信号d(n)は、上述した例示シーケンス（２）によって与えられる。
【００４４】
図４Ｂの例において、複素変形量ε02はＩＱ平面内で垂直な向きに図示されている。しかし、一般に、複素変形量εpq（例えばε02）はＩＱ平面内で垂直ではなく水平に延びるように選択することも可能であるし、他の角度に延びるようにも選択可能であることに留意すべきである。開始及び終了シンボル間の方向から十分に偏移しており、変形値の大きさが所望の帯域幅削減を達成するに十分な程度大きければ、εpqについてほぼ任意の方向を用いることが可能である。εpqの方向及び大きさは、εpqの複素的な性状(complex-valued aspect)に反映する。ここでの教示を鑑みれば、所望の帯域幅削減を達成するための適切な複素変形量を選択することは、当業者が行いうる範囲内の事項である。
【００４５】
複素変形量は所望の帯域幅削減を達成するだけでなく、他の信号点との混乱を防ぎつつ、システムの要求事項、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たすことが好ましい。図４Ｂに示すＱＰＳＫシステムにおいて、通常εpqはＩＱ平面内のあるシンボルから水平又は垂直に延びることが好ましい。さらに、図４Ｂにおいては複素変形量ε02が開始シンボルではなく終了シンボルから延びるものとして示されているが、任意の複素変形量εpqを終了シンボルの代わりに開始シンボルから延びるように選択することも可能である。上述したように、制御部４０４はこの場合、予測(look-ahead)機能を用いても良い。適切な、予め定めた複素変形量εpqは、上述したような直接的な計算によって、又は上述した必要条件を満たすであろう複素変形量εpqの試行錯誤的な測定によって決定することが可能である。
【００４６】
図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、上述した変形がＩＱ，振幅及び位相信号の各々の電力スペクトルに与える影響を示す。具体的には、図８Ａは変形ＩＱ信号の電力スペクトルを示すグラフを表している。電力スペクトル８０１の帯域幅は削減されていないが、依然としてシステムによって規定されたスペクトルマスク８０３によって課された境界の内部に存在することが分かる。これに比較して、図８Ｂは対応する変形振幅信号の電力スペクトル８０５を表すグラフを示している。ここでは、電力スペクトル８０５の帯域幅が理想的な（基準）電力スペクトル８０７の帯域幅と比較して大幅に削減されていることが分かる。同様に、図８Ｃは対応する、変形位相信号の電力スペクトル８０９を表すグラフを示している。ここでは、電力スペクトル８０９の帯域幅が理想的な（基準）電力スペクトル８１１の帯域幅と比較して大幅に削減されていることが分かる。
【００４７】
上述したように、ＱＰＳＫシステムにおいては、π／２位相シフトに対応する信号軌跡は変形する必要がない点に留意すべきである。これは、関連するシンボル列が大きな高周波成分に対応しないことによる。言い換えれば、図４Ｂに示す例に関し、s0←→s1、s1←→s2、s2←→s3及びs3←→s0の列は変形する必要がない。しかし、上述したように、ＱＰＳＫシステムにおいて、図４Ｂの例にも反映したようにs0←→s2及びs3←→s1の列に対応する信号を変形することは有益である。さらに、シンボル列が、s0→s2→s0といった、πの位相シフト量を有する軌跡をもつ２つの連続する遷移を含む場合、変形信号列がs0→s'2→s0となるように、中間の信号点のみが変形を必要とする点に留意すべきである。このタイプの変形を実行するため、先に説明したように、制御部４０４は次の信号点を変形すべきか否かを、先行する信号点に対し変形を適用したかどうかに基づいて判定することができる。
【００４８】
代わりに、s'2が選択されるのと同様、帯域幅を削減するために信号点s0が信号点s'0（図２中には示さず）に変形される、変形s0→s'2→s'0を実行することも可能である。この場合、制御部４０４は適用すべき変形を、先行する信号点が変形されたか否かに関係なく、情報ビットb(n)に基づいて決定することが可能である。
【００４９】
上述の説明を鑑み、本技術分野に属する当業者は、上述した方法及び装置が、非変形複素ベースバンド信号（図４Ｂにおいて、シンボル列s0←→s1を表すように作られた基準ベースバンド信号から偏移しないようなベースバンド信号）又は、変形複素ベースバンド信号（軌跡x(t)を有する基準ベースバンド信号から偏移した軌跡x'(t)を有するベースバンド信号であり、変形ベースバンド信号及び基準ベースバンド信号のいずれも、シンボル列s0←→s2を表す）の、情報ビット列b(n)中の情報ビットの値に基づく選択的な生成を提供することを理解するであろう。選択的に生成された非変形又は変形複素ベースバンド信号から最終的に生成された結果ベースバンド信号は、その後無線周波数信号を形成するように変調可能である。さらに、任意の情報ビット列について、変形複素ベースバンド信号は、その情報ビット列に対応する基準ベースバンド信号から偏移する。
【００５０】
本発明の第２の実施形態を図５Ａのブロック図に示す。図５Ａはポーラ・モジュレーションに基づく信号生成・伝送システム５００を示している。システムは、シンボルマッピング部（ＳＭ）５０１、アップサンプリング部（↑Ｎ）５０２、パルス整形フィルタ（ｈ）５０３、制御部（ＣＵ）５０４、直交座標−極座標変換部５０５及び、従来のポーラ・モジュレータ（図示せず）を有する。上述の信号生成・伝送システム５００によって実行される信号処理シーケンスの例を、ＱＰＳＫシステムについて図５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを参照して説明する。しかしながら、本発明はＱＰＳＫシステムに限定されることを意図しておらず、８−ＰＳＫシステム、より高次のＰＳＫシステム、ＱＡＭシステム又は他の変調システムに対して適用可能である。
【００５１】
図５Ａにおいて、また図５Ｃのステップによって示されるように、情報ビットb(n)の列はシンボルマッピング部５０１を用いてシンボルへマッピングされる（ステップ５１０）。シンボルマッピング部５０１からの出力は上述のように２つの成分I(n)及びQ(n)を有する。シンボルマッピング部５０１からの出力信号は複素パルス列を表し、アップサンプリング部５０２においてアップサンプリングされる（ステップ５２０）。アップサンプリング部５０２からの信号はパルス整形フィルタ５０３へ供給される。パルス整形フィルタ５０３はシステム仕様に従って、ベースバンド信号を時間及び周波数領域において所望の波形に整形する（ステップ５３０）。
【００５２】
パルス整形フィルタ５０３からの信号は制御部５０４へ供給される。制御部５０４が受信した、パルス整形された信号に基づいて、制御部５０４は、信号伝送が、信号軌跡に対する変形が望ましい所定の値を超える位相シフト量を有する信号軌跡を含むか否かを判定し、もしそうであれば、変形を適用する（ステップ５４０）。上述したように、ここでの教示に基づいて、本技術分野に属する当業者は、信号軌跡を変形すべきか否かを判定するための適切な、予め定めた位相シフトの値を決定することが可能であろう。ある軌跡を変形すべきか否かの判定は、もちろん元の情報ビットb(n)、又は対応するシンボルの任意の中間形式の検査によって行うことが可能である。これらの可能性のすべては、本明細書において、「情報ビット列中の情報ビットの値に基づいて」判定を行うものと呼ばれる。
【００５３】
変形が望ましい信号軌跡の例が、基準軌跡x(t)によって図５Ｂに示され、また変形後の典型的な軌跡の例が変形軌跡x'(t)によって示されている。図５Ｂからわかるように、本実施形態において制御部５０４によって適用される変形によって、所望の信号についての非変形開始及び終点信号点（複素基準点）間に延びる変形軌跡が得られる。つまり、前の実施形態とは異なり、変形ベースバンド信号の開始及び終了信号点そのものは変形されない。変形ベースバンド信号の中間の軌跡値が変形される。上述した実施形態のように、所定量を超えた位相シフト量を持たない信号軌跡は変形する必要がない。軌跡変形について以下より詳細に説明する。
【００５４】
軌跡の変形が必要な場合制御部５０４は、望ましくは所望の信号情報を維持しながらシステム要求、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たし、かつ振幅及び位相信号の帯域幅を削減する、適切な軌跡変形を決定及び適用する。制御部５０４から得られるＩ’及びＱ’信号は結果ベースバンド信号と見なすことができ、その後、直交座標−極座標変換部５０５において、極座標振幅及び位相信号rt及びφtに変換される（ステップ５５０）。振幅及び位相信号rt及びφtは次いで信号伝送のために従前のポーラ・モジュレータ（図示せず）へ送られる（ステップ５６０）。ここで、変形が適用される際、直交座標−極座標変換部５０５から出力される振幅及び位相信号rt及びφtは、基準ベースバンド信号が上述したように変形されなかった場合に得られるであろう帯域幅よりも狭い帯域幅を有するため、従前の費用効率及び電流効率に優れたポーラ・モジュレータを信号伝送用に利用可能である点に留意すべきである。
【００５５】
制御部５０４の動作を以下さらに詳細に説明する。
制御部５０４が、第２のベースバンド信号に軌跡変形を適用すべきであると判定し、その軌跡変形を適用したとすると、結果ベースバンド信号は変形複素ベースバンド信号を構成するであろう。この変形複素ベースバンド信号は、第１の複素ベースバンド信号点（例えば、図５Ｂにおけるs0といった開始点）及び第２の複素ベースバンド信号点（例えば、図５Ｂにおけるs2といった終了点）を含む。変形複素ベースバンド信号は、図５Ｂにおいて図示される点５１０のような、１つかそれより多い複素変形軌跡信号点をさらに含む。
【００５６】
図５Ｂからわかるように、本実施形態において制御部５０４によって適用される変形によって、所望の信号についての元の開始及び終点信号点（例えば、第１及び第２の非変形基準信号点）間に延びる変形軌跡が得られる。すなわち、前の実施形態と異なり、本実施形態では変形複素信号の第１及び第２の複素信号点が第１及び第２の非変形基準信号点と等しい。しかしながら、図５Ｂにおいて図示される点５１０のような、変形軌跡に沿った少なくとも１つの複素変形軌跡信号点は、それに対応する、図５Ｂに示される点５１２のような、複素基準軌跡信号点とは異なる。上述した実施形態のように、所定量を超えた位相シフト量を持たない信号軌跡は、上述した考え方によって、変形する必要がない。
【００５７】
制御部５０４の動作を以下さらに詳細に説明する。具体的には、制御部５０４が実行するステップを図５Ｄのフローチャートを参照して説明する。この点に関し、図５Ｄに示されるステップ５４１−５４３は図５Ｃに示されるステップ５４０に対応する点に留意すべきである。上述のように、制御部５０４は、シンボル列I(n)及びQ(n)に対応する、アップサンプリング及びパルス整形された信号を受信する（ステップ５４１）。（この代わりに、制御部５０４は、供給される情報ビットb(n)又は供給される情報ビットb(n)から生成される任意の中間信号を調べてもよい） そして、上述したように、制御部５０４は所望の信号伝送に対する信号軌跡が所定値を超える位相シフトを有するか否かを判定することにより、信号軌跡を変形すべきか決定する（ステップ５５２）。信号軌跡の位相シフトが所定値を超えた場合、制御部５０４は軌跡変形を決定及び適用する（ステップ５４３）。変形信号軌跡はルックアップテーブルから読み出してもよい。上述したように、そのような変形軌跡の例は、ＱＰＳＫシステムについては図５Ｂに示した軌跡x'(t)によって示されている。
【００５８】
ある信号伝送についての好ましい軌跡は、直接計算又は、変形軌跡がシステム要求、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たしながら、振幅及び位相信号の帯域幅を削減することがわかるまで、テスト軌跡に基づく試行錯誤による測定を行うことによって事前に決定することができる。これらの変形軌跡はその後ルックアップテーブルに格納し、読み出すことができる。あるいは、変形軌跡そのものではなく、変形軌跡に対応する所定の複素変形量をルックアップテーブルに格納し、読み出してもよい。変形軌跡についての少なくとも１つの複素軌跡信号点は、それに対応する複素基準軌跡信号点と異なるべきである。
【００５９】
本技術分野に属する当業者は、ある１つの伝送について、上述した要求を満たす複数の軌跡を見いだしうることを理解するであろう。例えば、図５Ｂには変形軌跡x'(t)が原点左の点５１０を通過するものとして示されているが、その代わりに、原点右の点５１１を通過するように軌跡を選択することも可能である。さらに、システム要求、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たしながら、要望通りに帯域幅を削減するため、変形軌跡が基準軌跡から十分偏移していさえすれば、他の変形軌跡を用いることが可能であることも理解されよう。
【００６０】
図５Ｂの例に示されるs0→s2シンボル列について、Ｉ及びＱパルス波形及びＩ’及びＱ’パルス波形によって表される変形軌跡の例が図６Ａ〜６Ｄに示されている。図６Ａは、開始及び終了シンボル間にゼロがパディングされるアップサンプリング後の所望の信号伝送に対するＩ及びＱ信号を示している。図６Ｂはパルス整形フィルタの一例を示す。図６Ｃは、フィルタｈによってパルス整形された後の、理想的なＩ及びＱ信号のパルス波形を示している。ここで、Ｉ及びＱ信号のいずれもが、それら個々のゼロ点を、図６Ｃにおいて点６０１で示される同時刻に通過している点に留意すべきである。
【００６１】
従って、この信号波形に対応する振幅及び位相信号は高周波数成分を有している。図６Ｄは、制御部５０４による処理後の変形Ｉ’及びＱ’パルス波形（すなわち、変形軌跡）を示す。ラベルs0及びs2の間の点のパルス波形部分は、例えばルックアップテーブルから制御部５０４によって得られた変形パルス波形である。ここで、Ｉ’及びＱ’パルス波形は、図６Ｄにおいてラベルｄが付された矢印で示されるように、個々のゼロ点を異なる時点で通過する点に留意すべきである。これらパルス波形は所望の信号情報（s0→s2遷移）が、システム要求、ＥＶＭ要求及びスペクトルマスク要求を満たしながら、かつ伝送信号の帯域幅を削減して伝送されることを可能とする。
【００６２】
本技術分野に属する当業者は、対応するＩ及びＱパルス波形（図６Ｃ）からのＩ’及びＱ’パルス波形（図６Ｄ）の偏移が、Ｉ’及びＱ’パルス波形に適用される複素変形量を示すことを理解するであろう。しかし、図６Ｃ及び６Ｄにおけるパルス波形は単なる例示を目的としたものであり、実際の変形量を反映するようには意図されていない。
変形のない場合、振幅及び位相信号の帯域幅は、対応するＩＱ信号の帯域幅の例えば３〜４倍であることがいくつかの検討により示されている。上述した制御された変形を用いることにより、ＩＱ信号帯域幅が若干広がるが、振幅及び位相信号の帯域幅は実際には元のＩＱ信号帯域幅の例えば２〜３倍変形のない場合、振幅及び位相信号の帯域幅は、対応するＩＱ信号の帯域幅の例えば３〜４倍であることがいくつかの検討により示されている。これはかなりの改善を表す。
【００６３】
上述の実施形態の変形である、本発明の他の実施形態を説明する。図４Ａ及び４Ｂを参照して説明した発明は、コスト効率及び電流効率に優れたポーラ・モジュレータを利用できるよう、ポーラ・モジュレーションを伴う信号生成・伝送システムに適用可能なものとして説明された。しかしながらここで説明する実施形態は、図４Ａ及び４Ｂにおいて示される信号変形方法及び装置を、ポーラ・モジュレーションでなく従来のＩＱ変調とともに用いる。具体的には、図４Ａに示した第１の実施形態の制御部４０４及び変形部４０５を、図２に示したシステム２００のような、従来のＩＱ信号生成及び伝送システムに適用しうる。より具体的には、制御部４０４及び変形部４０５を図２におけるシンボルマッピング部２０１及びアップサンプリング部２０２の間に挿入することができる。この方法は、変形ＩＱ信号の変調深度が削減される点から、より緩い線形性の要求を満たすパワーアンプの利用を可能にする。
【００６４】
既に説明した実施形態の変形である、本発明の他の実施形態を説明する。図５Ａ及び５Ｂを参照して説明した発明は、コスト効率及び電流効率に優れたポーラ・モジュレータを利用できるよう、ポーラ・モジュレーションを伴う信号生成・伝送システムに適用可能なものとして説明された。しかしながらここで説明する実施形態は、図５Ａ及び５Ｂにおいて示される信号変形方法及び装置を、ポーラ・モジュレーションでなく従来のＩＱ変調とともに用いる。具体的には、図５Ａに示した制御部５０４を、図２に示したシステム２００のような、従来のＩＱ信号生成及び伝送システムに適用しうる。より具体的には、制御部５０４を図２に示されるパルス整形フィルタ２０３及びＤ／Ａコンバータ２０４の間に挿入することが可能である。この方法は、すぐ上で説明した方法と同様に、変形ＩＱ信号の変調深度が削減されるという観点から、線形性に対してより緩い要求を満たすパワーアンプの利用を可能にする。
【００６５】
特定の実施形態に関して本発明を説明してきた。しかし、本技術分野に属する当業者には、上で説明した実施形態以外の特定の形態において本発明を実施可能であることが直ちに理解されるであろう。これは本発明の精神を逸脱することなく行うことが可能である。例えば、上述した実施形態に関する方法を、必要に応じて組み合わせることもできる。
【００６６】
加えて、例えば、図４Ａにおいて、シンボルマッピング部４０１、制御部４０４及び変形部４０５は個別の構成として図示されているが、情報ビットを調べ、それらのビットをシンボル列に直接マッピングして、独立した変形ステップに関して本明細書で先に述べた結果を達成する１つのシンボルマッピング部によって、それら構成を置き換えても良い。代わりに、従来のシンボルマッピング部４０１は別個に残しておき、制御部４０４（例えばコントローラ）及び変形部４０５の機能を１つの制御部にまとめても良い。さらに、変形を適用すべきか否かの判定が、シンボル列中の連続するシンボルペアに基づくものとして説明してきたが、この判定を３つ以上の連続するシンボルに基づいて行うことも可能である。加えて、図５Ａにおいて１つのユニットとして示される制御部５０４を制御部と、別個の変形部として構成することも可能である。
【００６７】
さらに、図５Ｂにおいて示されるパルス整形フィルタ５０３及び制御部５０４を、例えば図７に示すように異なる構成としてもよい。この点に関し、情報ビットb(n)はシンボルマッピング部７０１と制御部７０４の両方に供給される。制御部は信号を、アップサンプリング部７０２からのアップサンプルされた信号に対し、情報ビット列b(n)中の情報ビットの値に基づいてフィルタ特性ｈ１（７０７）又は別のフィルタ特性ｈ２（７０９）を選択的に適用するパルス整形フィルタ部７０３（例えば、スイッチ７０６及び７０８）に供給する。この例において、第１のフィルタ特性ｈ１（７０７）は、変形が適用されないよう、Ｉ及びＱパスの両方に同一のフィルタリングを適用しうる。対照的に、第２のフィルタ特性ｈ２（７０９）は、所望の変形をもたらすために、ある種のフィルタリングをＩパスに、他のフィルタリングをＱパスに適用しうる。本実施形態において、制御部７０４に供給される信号は、情報ビット列b(n)から得られる任意の中間信号であってもよい。加えて、制御部７０４及びパルス整形フィルタ７０３は、上述した機能を実行する１つのユニットとして構成されても良い。
【００６８】
本明細書で説明した実施形態は単なる例示であり、多少なりとも限定的なものとして解釈されるべきものではない。本発明の範囲は上述の説明ではなく、添付の請求項によって与えられる。また、請求項の範囲内に含まれる全ての変形物及び等価物が本発明に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】ＱＰＳＫシステムアーキテクチャ用ＩＱ平面における、基準信号点に対する伝送信号点のコンステレーションの例を示す図である。
【図１Ｂ】理想的な信号スペクトル、伝送信号に対する信号スペクトル及び、伝送信号スペクトルに対する高次周波数の許容範囲を規定するスペクトルマスクの例を示す図である。
【図２】従来のＩＱ−変調器用信号生成・伝送システムのブロック図である。
【図３】従来のポーラ・モジュレータ用信号生成・伝送システムのブロック図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る信号生成・伝送システムのブロック図である。
【図４Ｂ】ＱＰＳＫシステム用ＩＱ平面において、第１の予め定められた（基準）信号点から変形信号点へ伝送された信号の軌跡の例及び、第１の実施形態に従って伝送された信号の軌跡及び基準信号の軌跡のＩＱ平面における差異を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態において実施されるステップを示すフローチャートである。
【図４Ｄ】本発明の第１の実施形態において制御部が実施するステップを示すフローチャートである。
【図５Ａ】本発明の別の実施形態に係る信号生成・伝送システムのブロック図である。
【図５Ｂ】ＱＰＳＫシステム用ＩＱ平面における２つの予め定められた信号点間で伝送された信号の軌跡の例であり、伝送信号の軌跡x'(t)が予め定められた（基準）信号軌跡x(t)から変形させられていることを示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態において実施されるステップを示すフローチャートである。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態において制御部が実施するステップを示すフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の一実施形態において、所望（基準）の信号伝送のためにアップサンプルされたＩ及びＱ信号を示す図である。
【図６Ｂ】本発明に用いるパルス整形フィルタの例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａ及び６Ｂに係るアップサンプリング及びパルス整形後のアップサンプルＩ及びＱ信号を示す図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態に従って変形されたＩ及びＱ信号の例を示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る信号生成・伝送システムのブロック図である。
【図８Ａ】変形されたＩＱ信号の電力スペクトルを示す図である。
【図８Ｂ】対応する、変形振幅信号の電力スペクトルを示す図である。
【図８Ｃ】対応する、変形位相信号の電力スペクトル８０９を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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