特表 2024-517689 「モードＳ」及び他の通信アプリケーションのための定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-23

(54)【発明の名称】「モードＳ」及び他の通信アプリケーションのための定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/18 20060101AFI20240416BHJP

   H03C 3/00 20060101ALI20240416BHJP

   H03C 3/04 20060101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

H04L27/18 C

H03C3/00 A

H03C3/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023565486

(86)(22)【出願日】2022-04-08

(85)【翻訳文提出日】2023-10-25

(86)【国際出願番号】 US2022024089

(87)【国際公開番号】W WO2022260749

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】17/306,648

(32)【優先日】2021-05-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503455363

【氏名又は名称】レイセオン カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】アンドリューズ，マクドナルド ジェイ．

(57)【要約】

方法は、直交変調器（２０４）において同相（Ｉ）入力信号（３１０、３１０’）及び直交（Ｑ）入力信号（３１２、３１２’）を取得すること（６０６）を含む。本方法はまた、直交変調器を使用して定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調を行って（６０８～６１８）、変調出力信号を生成すること（３３２、３３２’、３３６）を含む。Ｉ及びＱ入力信号は、変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を含む。Ｑ入力信号の遷移は、変調出力信号上にエンコードされるデータ（３０２）に関係付けられており、変調出力信号は、２つの位相を使用してデータを表し、２つの位相の間に位置する位相反転を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
直交変調器において同相（Ｉ）入力信号及び直交（Ｑ）入力信号を取得することと、
前記直交変調器を使用して定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調を行って、変調出力信号を生成することと、
を含み、
前記Ｉ及びＱ入力信号は、前記変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら前記変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を含み、
前記Ｑ入力信号の前記遷移は、前記変調出力信号上にエンコードされるデータに関係付けられており、前記変調出力信号は、２つの位相を使用して前記データを表し、前記２つの位相の間に位置する位相反転を有する、
方法。

【請求項2】

前記変調出力信号上にエンコードされる前記データを受け取ることと、
前記受け取ったデータに基づいて、実質的に一定の振幅のベクトル信号を表す前記Ｉ及びＱ入力信号を生成することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行うことは、
第１のローカル発振器（ＬＯ）信号と前記Ｉ入力信号とを混合して、第１の混合信号を生成することと、
第２のＬＯ信号と前記Ｑ入力信号とを混合して、第２の混合信号を生成することと、
前記第１の混合信号と前記第２の混合信号とを結合して、前記変調出力信号を生成することと、
を含み、
前記第２のＬＯ信号は、前記第１のＬＯ信号と位相が９０°ずれている、
請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記Ｑ入力信号における前記遷移は、余弦信号、平方根二乗余弦信号、ランプ信号、またはステップ信号の部分を含み、
前記Ｉ入力信号における前記遷移は、正弦信号、平方根二乗正弦信号、または台形信号の部分を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記Ｉ及びＱ入力信号における前記相補的な遷移は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記位相反転中に前記変調出力信号の前記位相を変えるために、前記変調出力信号の前記周波数を加速または減速させる、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

狭帯域フィルターを使用して前記変調出力信号をフィルタリングして、フィルタリングされた変調出力信号を生成すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。

【請求項7】

飽和電力増幅器を使用して前記フィルタリングされた変調出力信号を増幅して、増幅されたフィルタリングされた変調出力信号を生成することと、
前記増幅されたフィルタリングされた変調出力信号の振幅を制限することと、
のうちの少なくとも一方をさらに含む請求項６に記載の方法。

【請求項8】

装置であって、
同相（Ｉ）入力信号及び直交（Ｑ）入力信号を取得するように構成された直交変調器であって、定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調を行って変調出力信号を生成するように構成されている直交変調器、
を含み、
前記直交変調器は、前記変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら前記変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を有する前記Ｉ及びＱ入力信号に基づいて、実質的に一定の包絡線を有する前記変調出力信号を生成するように構成されており、
前記Ｑ入力信号の前記遷移は、前記変調出力信号上にエンコードされるデータに関係付けられており、前記変調出力信号は、２つの位相を使用して前記データを表し、前記２つの位相の間に位置する位相反転を有する、
装置。

【請求項9】

前記直交変調器は、前記変調出力信号上にエンコードされる前記データを受け取ってデジタル値を生成するように構成されたＩ－Ｑエンコーダであって、前記Ｉ及びＱ入力信号は前記デジタル値に基づく、前記Ｉ－Ｑエンコーダを含む、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記直交変調器は、
前記Ｉ入力信号と第１のローカル発振器（ＬＯ）信号とを混合して第１の混合信号を生成するように構成された第１の混合器と、
前記Ｑ入力信号と第２のＬＯ信号とを混合して第２の混合信号を生成するように構成された第２の混合器と、
前記第１及び第２の混合信号を使用して前記変調出力信号を生成するように構成された結合器と、
を含み、
前記第２のＬＯ信号は前記第１のＬＯ信号と位相が９０°ずれている、
請求項８に記載の装置。

【請求項11】

前記Ｑ入力信号における前記遷移は、余弦信号、平方根二乗余弦信号、ランプ信号、またはステップ信号の部分を含み、
前記Ｉ入力信号における前記遷移は、正弦信号、平方根二乗正弦信号、または台形信号の部分を含む、請求項８に記載の装置。

【請求項12】

前記Ｉ及びＱ入力信号における前記相補的な遷移は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記位相反転中に前記変調出力信号の前記位相を変えるために、前記変調出力信号の前記周波数を加速または減速させる、請求項８に記載の装置。

【請求項13】

前記直交変調器は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記変調出力信号に、各位相反転中に複数の位相を通って進ませるように構成されている、請求項８に記載の装置。

【請求項14】

前記直交変調器は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記変調出力信号の前記位相に、各位相反転中に回転させるように構成されている、請求項８に記載の装置。

【請求項15】

システムであって、
同相（Ｉ）入力信号及び直交（Ｑ）入力信号を取得するように構成された直交変調器であって、定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調を行って変調出力信号を生成するように構成されている直交変調器と、
前記変調出力信号をフィルタリングして、フィルタリングされた変調出力信号を生成するように構成されたフィルターと、
前記フィルタリングされた変調出力信号を増幅して、増幅されたフィルタリングされた変調出力信号を生成するように構成された飽和電力増幅器と、
を含み、
前記直交変調器は、前記変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら前記変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を有する前記Ｉ及びＱ入力信号に基づいて、実質的に一定の包絡線を有する前記変調出力信号を生成するように構成されており、
前記Ｑ入力信号の前記遷移は、前記変調出力信号上にエンコードされるデータに関係付けられており、前記変調出力信号は、２つの位相を使用して前記データを表し、前記２つの位相の間に位置する位相反転を有する、前記システム。

【請求項16】

前記直交変調器は、
前記変調出力信号上にエンコードされる前記データを受け取ってデジタル値を生成するように構成されたＩ－Ｑエンコーダであって、前記Ｉ及びＱ入力信号は前記デジタル値に基づく、Ｉ－Ｑエンコーダと、
前記Ｉ入力信号と第１のローカル発振器（ＬＯ）信号とを混合して第１の混合信号を生成するように構成された第１の混合器と、
前記Ｑ入力信号と第２のＬＯ信号とを混合して第２の混合信号を生成するように構成された第２の混合器と、
前記第１及び第２の混合信号を使用して前記変調出力信号を生成するように構成された結合器と、
を含み、
前記第２のＬＯ信号は前記第１のＬＯ信号と位相が９０°ずれている、
請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記Ｑ入力信号における前記遷移は、余弦信号、平方根二乗余弦信号、ランプ信号、またはステップ信号の部分を含み、
前記Ｉ入力信号における前記遷移は、正弦信号、平方根二乗正弦信号、または台形信号の部分を含む、
請求項１５に記載のシステム。

【請求項18】

前記Ｉ及びＱ入力信号における前記相補的な遷移は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記位相反転中に前記変調出力信号の前記位相を変えるために、前記変調出力信号の前記周波数を加速または減速させる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

前記直交変調器は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記変調出力信号に、各位相反転中に複数の位相を通って進ませるように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項20】

前記直交変調器は、前記変調出力信号の前記実質的に一定の振幅を維持しながら、前記変調出力信号の前記位相に、各位相反転中に回転させるように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は全般的に、変調システムに関する。より具体的には、本開示は、「モードＳ」及び他の通信アプリケーションのための定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調に関する。

【背景技術】

【0002】

２位相シフトキーイング（バイナリ位相シフトキーイングとしても知られている）（ＢＰＳＫ）は、バイナリ値「０」及び「１」が、互いに１８０°離れた異なる搬送波位相によって表されるデジタル変調技術である。データ値が「０」から「１」に遷移すると（またはその逆）、変調データ信号はある位相から他の位相に（たとえば、０°から１８０°または１８０°から０°に）遷移する。この位相変化は、多くの場合に「位相反転」と言われる。

【発明の概要】

【0003】

本開示は、「モードＳ」及び他の通信アプリケーションのための定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調に関する。

【0004】

第１の実施形態では、方法は、直交変調器において同相（Ｉ）入力信号及び直交（Ｑ）入力信号を取得することを含む。本方法はまた、直交変調器を使用してＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行って変調出力信号を生成することも含む。Ｉ及びＱ入力信号は、変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら、変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を含む。Ｑ入力信号の遷移は、変調出力信号上にエンコードされているデータに関係付けられ、変調出力信号は、２つの位相を使用してデータを表し、２つの位相の間に位置する位相反転を有する。

【0005】

第２の実施形態では、装置は、Ｉ入力信号及びＱ入力信号を取得するように構成された直交変調器を含む。直交変調器はまた、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行って、変調出力信号を生成するようにも構成されている。直交変調器は、変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を有するＩ及びＱ入力信号に基づいて、実質的に一定の包絡線を有する変調出力信号を生成するように構成されている。Ｑ入力信号の遷移は、変調出力信号上にエンコードされているデータに関係付けられており、変調出力信号は、２つの位相を使用してデータを表し、２つの位相の間に位置する位相反転を有する。

【0006】

第３の実施形態では、システムは、Ｉ入力信号及びＱ入力信号を取得するように構成された直交変調器を含む。直交変調器はまた、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行って、変調出力信号を生成するようにも構成されている。システムはまた、変調出力信号をフィルタリングして、フィルタリングされた変調出力信号を生成するように構成されたフィルターも含む。システムはさらに、フィルタリングされた変調出力信号を増幅して、増幅されたフィルタリングされた変調出力信号を生成するように構成された飽和電力増幅器も含む。直交変調器は、変調出力信号の実質的に一定の振幅を維持しながら変調出力信号の周波数を変える相補的な遷移を有するＩ及びＱ入力信号に基づいて、実質的に一定の包絡線を有する変調出力信号を生成するように構成されている。Ｑ入力信号の遷移は、変調出力信号上にエンコードされているデータに関係付けられており、変調出力信号は、２つの位相を使用してデータを表し、２つの位相の間に位置する位相反転を有する。

【0007】

他の技術的特徴は、以下の図、説明、及び特許請求の範囲から、当業者には容易に明らかとなり得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示をより完全に理解するために、次に以下の説明を添付図面とともに参照する。

【0009】

【図1A】本開示による定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調をサポートするシステム例を例示する図である。

【図1B】本開示による定包絡線２位相シフトキーイング（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調をサポートするシステム例を例示する図である。

【図2】本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートする送信経路例の一部を例示する図である。

【図3A】本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調器例を例示する図である。

【図3B】本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調器例を例示する図である。

【図4】本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調を使用して生成される波形例を例示する図である。

【図5】本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調中の位相反転に関係付けられるプロット例を例示する図である。

【図6】本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調に対する方法例を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下で説明する図１～６、及び本開示の原理を説明するために使用される種々の実施形態は単に例としてであり、本開示の範囲を限定するものと決して解釈してはならない。当業者であれば分かるように、本開示の原理は、任意のタイプの好適に配列されたデバイスまたはシステムにおいて実現され得る。

【0011】

前述したように、２位相シフトキーイング（バイナリ位相シフトキーイングとしても知られている）（ＢＰＳＫ）は、バイナリ値「０」及び「１」が、互いに１８０°離れた異なる搬送波位相によって表されるデジタル変調技術である。データ値が「０」から「１」に遷移すると（またはその逆）、変調データ信号はある位相から他の位相に（たとえば、０°から１８０°または１８０°から０°に）遷移する。この位相変化は、多くの場合に「位相反転」と言われる。

【0012】

従来のＢＰＳＫ変調は、ビット遷移時に無線周波数（ＲＦ）波形の位相を単純に反転する２位相変調を使用している。別の場合では、ＲＦ波形の位相を瞬時に変えるのではなくて、整形（shaping）された遷移（たとえば、ルートレイズドコサイン整形）を使用して、規定されたチャネル帯域幅内にスペクトルエネルギーを含むことを助ける。しかし、これらの場合の両方において、ＲＦ波形の振幅はゼロまで低下し、そして位相反転中に全振幅まで再び増加する。この結果、位相反転中にＲＦ波形が「ドロップアウト」する可能性がある。

【0013】

ＢＰＳＫ変調は潜在的に、多くの用途で使用される可能性がある。たとえば、「モードＳ」の二次監視レーダー（ＳＳＲ）が、航空機に質問して、たとえば、航空機を特定し、航空機から情報を取得するために開発されている。この用途例では、ＢＰＳＫ変調を使用して、質問されている異なる航空機に送信される信号に情報をエンコードし得る。たとえば、ＢＰＳＫ変調信号を使用して、質問モードを特定し、選択された航空機にアドレス指定して、選択された航空機とのデータ通信を行い得る。このプロセスの一部として、特定のパルス間隔及び位相反転を使用して、航空機からの応答を開始または抑制し得る。また、これらのタイプのレーダーは典型的に、その送信経路においてフィルター及び飽和電力増幅器（振幅制限器を組み込み得る）を採用して、航空機に送信される質問波形を生成する。別の用途例では、ＢＰＳＫ変調を使用して、物理的または無線データ通信リンクを介してあるステーションから他のステーションに送られるＲＦ信号上にデータをエンコードし得る。この特定の例として、ＭＩＬ－１８８－１６５Ｂ規格では、ＢＰＳＫ変調を平方根二乗余弦ベースバンドフィルタリング及び線形増幅とともに使用して、許容可能な変調品質及び許容可能なスペクトル閉じ込め性能を有する通信波形を生成し得ることを示している。

【0014】

従来のＢＰＳＫ変調は典型的に、線形増幅器及び規定のベースバンドマッチドフィルタリングを有するシステムにおいて使用される。変調されたデータを送信するいくつかのシステム、たとえば、ＳＳＲシステムまたはデジタル無線機は、その非常に高い電力効率により飽和電力増幅器を使用し、指定された時間応答を有するフィルターを使用する。しかし、残念ながら、従来のＢＰＳＫ変調における固有の振幅変動が、これらのタイプのシステムにおいて使用されるときに様々な望ましくない効果を引き起こし得る。たとえば、振幅変化が非線形（飽和）増幅器を通過すると、スペクトル再成長（広がり）、振幅変調－位相変調変換（コンステレーション歪み）、及び振幅整定時間効果（リンギング）のような望ましくないアーチファクトが生成される可能性がある。狭いフィルターを振幅変化が通過していると、振幅整定及びときには位相整定が生じる可能性がある。とりわけ、これらのアーチファクトは、振幅変調及び位相変調されたＢＰＳＫ信号の非線形歪みによって生じるスペクトル成分を形成する可能性がある。特に、ＢＰＳＫ波形における位相反転は、スペクトル放出と増幅位相及び振幅整定性能との両方に深刻な悪影響を及ぼす可能性がある。

【0015】

本開示では、定包絡線ＢＰＳＫ（ＣＥ－ＢＰＳＫ）変調に対する技術を提供する。標準的なＢＰＳＫ変調では、周波数が実質的に一定で振幅が変わる波形を生成するが、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調では、振幅が実質的に一定（包絡線が実質的に一定）で、位相の加速及び／または減速によって周波数が変わる波形を生成する。以下に詳細に説明するように、変調波形を生成するためにＩ－Ｑ直交変調器を使用して２位相変調が達成される。変調波形は、位相反転中に変調波形の位相が遷移しても実質的に一定の振幅を有し、このことは、変調波形の振幅を実質的に変えるというよりはむしろ実質的に一定の包絡線が維持されることを意味する。

【0016】

ＣＥ－ＢＰＳＫ変調の間に、Ｉ－Ｑ直交変調器を使用して、０°から１８０°及び１８０°から０°の位相変調を、Ｉ及びＱ信号を使用して生成する。変調波形に関係付けられる信号ベクトルを極平面上でゼロを通過させるのではなくて、変調波形の位相が０°から１８０°及びその逆に遷移するときに、変調波形の振幅が実質的に一定の電力レベルを維持するように、Ｉ及びＱ信号の両方を制御する。いくつかの実施形態では、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形において１８０°位相変化を行うために、直交変調器への同相（Ｉ）入力の電圧が半サイクル正弦波形に続くことができ、直交変調器への直交（Ｑ）入力の電圧が半サイクル余弦波形に続くことができる。これにより、標準的なＢＰＳＫにおいて行われるような位相の「フリッピング」ではなく、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形において位相の「回転」が可能になる。したがって、記載したＣＥ－ＢＰＳＫ変調技術は、直交位相変調器（多くの場合に、ＱＰＳＫ、８－ＰＳＫ、及び１６－ＱＡＭなどの変調技術とともに使用される）を利用することができるが、直交位相変調器へのＩ及びＱ入力を使用して、振幅が変化しながら原点を横断する（標準的なＢＰＳＫの場合のように）ことなく、実質的に一定の振幅（実質的に一定の包絡線）で極平面の辺りで信号ベクトルを操縦することができる。

【0017】

飽和電力増幅器を使用して、飽和を保ちながら変調波形を増幅することができ、結果として振幅回復時間を有さない。Ｉ－Ｑ直交変調器と飽和電力増幅器との間のフィルター（通常は振幅時間応答を有する）は、（振幅遷移及び位相遷移の両方ではなく）位相遷移に起因して整定するだけでよく、振幅遷移及び位相遷移を低減することができる。振幅制限器（典型的に、変調波形振幅の印加及び除去に起因してターンオン時間または回復時間を有する）は、その「オン」及び制限モードの動作を維持することができる。なぜならば、変調波形は位相反転中に振幅のドロップアウトがないからである。

【0018】

このようにして、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、標準的なＢＰＳＫ変調と同じ情報エンコーディング能力及びデータレートを提供することができるが、標準的なＢＰＳＫにおける位相反転に関係付けられる振幅のドロップアウトは取り除かれる。このため、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、飽和電力増幅器と、フィルター及び振幅制限器などの振幅に敏感なコンポーネントとともに使用することができる。また、ＣＥ－ＢＰＳＫは、レーダー送信器、デジタル無線機、及び飽和電力増幅器を使用する他のデバイスまたはシステムとともに使用することができるため、この結果、デバイスまたはシステムは、より優れた振幅整定特性を達成し、位相反転時間要件を満たし、振幅のドロップアウトを取り除くことができ得る。

【0019】

以下の説明では、ＣＥ－ＢＰＳＫは、飽和電力増幅器を備えたレーダーシステム及び通信システムにおいて使用されるものとして記載する。しかし、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、正確な変調コンステレーションポイント及び実質的に一定の振幅の維持を助けるためにＣＥ－ＢＰＳＫ変調を使用し得る任意の他の好適なデバイスまたはシステムにおいて使用してもよく、その結果、隣接する周波数への振幅歪み及びスペクトル再成長の可能性が減り得る。また、以下の説明では、「実質的に一定の」値（たとえば、「実質的に一定の振幅」または「実質的に一定の包絡線」）は、公称値の正確または約２０％以内に留まる値を指す。したがって、「実質的に一定の振幅」または「実質的に一定の包絡線」は、正確または約±２ｄＢを超えない変動を受ける振幅または包絡線を指す。ただし、他のパーセンテージの変動を、「実質的に一定」、たとえば２０％未満の任意の整数または他のパーセンテージと考えてもよい。

【0020】

図１Ａ及び１Ｂに、本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートするシステム例を例示する。詳細には、図１Ａに、レーダー目的のためのＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートするシステム例１００を例示し、図１Ｂに、通信目的のためのＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートするシステム例１５０を例示する。なお、これらは単なる例であり、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、任意の他の好適なシステムにおいて、また任意の他の好適な目的のために使用し得る。

【0021】

図１Ａに示したように、システム１００は、レーダーシステム１０２の周りの様々な航空機１０４を特定してそれらと相互に作用するために使用されるレーダーシステム１０２を含む。様々な無線通信１０６が、レーダーシステム１０２と航空機１０４との間で行われる。たとえば、レーダーシステム１０２は、すべての航空機１０４または特定の航空機１０４に対して質問信号を送信してもよく、航空機１０４のうちの１つ以上が、リクエストされた情報をレーダーシステム１０２に送信することによって応答してもよい。レーダーシステム１０２は、航空機１０４に向けて無線信号を送信し、航空機１０４から無線信号を受信するように構成された任意の好適な構造を含む。各航空機１０４には、任意の好適なタイプの航空機が含まれる。この例では、航空機１０４は商用飛行機という形態を取るが、航空機１０４はさらにまたは代替的に、軍用機、ドローン、もしくは他の無人航空機（ＵＡＶ）、または空中を飛行できる他の物体を表してもよい。別の場合では、レーダーシステム１０２を使用して、地上車両もしくは他の地上ベースの物体、または軍艦もしくは他の水上艦艇を検出してもよい。

【0022】

いくつかの実施形態では、レーダーシステム１０２は、「モードＳ」タイプの動作をサポートする二次監視レーダーを表すことができる。「モードＳ」動作を使用して特定の航空機１０４に質問することを、たとえば特定の航空機１０４を特定し、特定の航空機１０４から情報を取得することによって行う。前述したように、「モードＳ」動作の一部は、特定のパルス間隔及び位相反転を使用して航空機１０４からの応答を開始または抑制するレーダーシステム１０２を含み得る。

【0023】

「モードＳ」動作または他のモードの動作において機能しているときに、レーダーシステム１０２に据えられる非常に厳密なタイミング要件が存在し得る。たとえば、無線通信１０６を形成する送信信号における位相反転中に、レーダーシステム１０２は、極めて高速な方法で位相反転を行うことが要求される場合がある。特別の例として、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ）規格では、０°から１８０°への位相反転の間に、送信信号は１０°の位相から１７０°の位相へと８０ナノ秒以内に遷移すべきであると示している。これらのタイプの要件は、標準的なＢＰＳＫ変調アプローチを使用して満たすことは難しいかまたは不可能であり得る。

【0024】

以下に詳細に説明するように、レーダーシステム１０２は、Ｉ－Ｑ直交変調器を使用するＣＥ－ＢＰＳＫ変調の使用をサポートする。ここで、直交変調器は、無線通信１０６における０°から１８０°及び１８０°から０°の位相変調を生成するために使用される。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調の利点または利益により、様々な要件（たとえば、上述の８０ナノ秒の要件）を、レーダーシステム１０２においてより簡単に満たすことができる。これは、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調により、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形における振幅のドロップアウトの存在が減るかまたはなくなるからである。

【0025】

図１Ｂに示したように、システム１５０は、通信リンク１５６を介して互いに通信するように構成された複数のデジタル無線機１５２、１５４を含む。この例では、デジタル無線機１５２、１５４は、無線通信リンク１５６を介して通信することができる無線通信機を表す。しかし、デジタル無線機１５２、１５４はさらにまたは代替的に、物理通信リンク１５６を介して通信するように構成してもよい。また、この例では、デジタル無線機１５２、１５４は双方向通信をサポートするものとして示しているが、一方向通信をデジタル無線機１５２、１５４の間で行ってもよい。加えて、２つのデジタル無線機１５２、１５４をここでは示しているが、システム１５０は、任意の好適な数のデジタル無線機を任意の好適な構成で含んでいてもよく、デジタル無線機は任意の好適な通信リンクを介して通信してもよい。デジタル無線機１５２、１５４は、通信リンク１５６を介して、データ－変調された無線信号の連続的なまたはパルス状のストリームを交換するなど、任意の好適な通信に関与してもよい。

【0026】

以下に詳細に説明するように、デジタル無線機１５２、１５４は、Ｉ－Ｑ直交変調器を使用するＣＥ－ＢＰＳＫ変調の使用をサポートする。ここで、直交変調器は、デジタル無線機１５２、１５４間の通信に使用される０°から１８０°及び１８０°から０°の位相変調を生成するために使用される。再び、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調により、デジタル無線機１５２、１５４間で送信されるＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形における振幅のドロップアウトの存在が減るかまたはなくなる。

【0027】

図１Ａ及び１Ｂは、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートするシステム１００、１５０の例を例示しているが、種々の変更を図１Ａ及び１Ｂに行ってもよい。たとえば、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を、ＢＰＳＫ変調が必要とされ得るかまたは望まれ得る任意の他の好適なシステムにおいて使用してもよい。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を使用するシステムは、航空機を特定してそれらと相互に作用するためにレーダー信号を使用してもよいし使用しなくてもよく、通信目的のためにデジタル無線機を使用してもよいし使用しなくてもよい。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を使用して、物理媒体または無線媒体を介して任意の好適なコンポーネントを含む任意の所望の通信をサポートすることができる。

【0028】

図２に、本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートする送信経路例２００の一部を例示する。送信経路２００は、たとえば、図１Ａのレーダーシステム１０２内で使用して、レーダーシステム１０２と航空機１０４との間の無線通信１０６の少なくとも一部に使用される信号を生成してもよいし、または図１Ｂのデジタル無線機１５２、１５４内で使用して、通信リンク１５６を介した通信に使用される信号を生成してもよい。ただし、送信経路２００は、任意の他の好適なシステムにおいて、任意の他の好適な目的のために使用してもよい。

【0029】

図２に示したように、送信経路２００は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４において入力データ信号２０２を受信する。入力データ信号２０２は、変調されるＲＦ信号上にエンコードすべき情報を規定してもよい。たとえば、レーダーシステム１０２とともに使用するとき、入力データ信号２０２は、使用すべき質問モードの特定と、質問に応答する選択された航空機のアドレスとを含んでいてもよい。デジタル無線機１５２、１５４とともに使用するとき、入力データ信号２０２は、他のデジタル無線機に送信すべきデータを含んでいてもよい。入力データ信号２０２は、任意の好適な送信元（複数可）から受信してもよく、データを任意の好適な方法で表してもよい。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４は、ＲＦ波形を変調して入力データ信号２０２からの情報をＲＦ波形上にエンコードするためにＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行い、それによって変調波形を生成する。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４は、以下で説明する技術を使用して、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行うことができる。

【0030】

ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４によって生成された変調波形は、フィルター２０６に提供される。フィルター２０６は、変調波形をフィルタリングして、フィルタリングされた変調波形を生成する。フィルター２０６は、ＲＦ信号をフィルタリングするように構成された任意の好適な構造を含む。いくつかの実施形態では、フィルター２０６は、送信すべき変調されたデータを含む狭い範囲内の周波数を除いて、フィルタリングされた変調波形からのすべての周波数を実質的にブロックするように設計された狭帯域フィルターを表す。

【0031】

フィルタリングされた変調波形は電力増幅器（パワーアンプ）２０８に提供される。電力増幅器２０８は、フィルタリングされた変調波形を増幅して、増幅された変調波形を生成する。いくつかの実施形態では、電力増幅器２０８は飽和電力増幅器を表している。すなわち、電力増幅器は飽和モードで動作し、したがって実質的に一定の電力レベルを有する増幅された変調波形を生成することを意味する。電力増幅器２０８は、ＲＦ信号を増幅するように構成された任意の好適な構造を含む。この例における電力増幅器２０８は、振幅制限器２１０を含む。振幅制限器２１０は、増幅された変調波形の振幅を制限することによって、実質的に一定の振幅の出力変調信号２１２を生成する。たとえば、振幅制限器２１０を使用して、出力変調信号２１２が所与の用途に対して過剰に大きな振幅または包絡線を有するのを防止することを助けることができる。振幅制限器２１０は、ＲＦ信号の振幅を制限するか他の方法で制御して、実質的に一定のレベルを維持するように構成された任意の好適な構造を含む。これは、意図的に行ってもよいし（波形ダイナミクスを制限するなどして）または自然に行ってもよい（増幅器飽和を使用するなどして）。

【0032】

出力変調信号２１２は、用途に応じて任意の好適な方法で使用してもよい。たとえば、物理媒体を介して通信が行われる実施形態では、出力変調信号２１２は、１つ以上の導電体または他の伝送媒体を介して１つ以上の宛先に提供してもよい。無線通信が空中を介してまたは何もない空間を通して行われる実施形態では、出力変調信号２１２は、無線送信のために１つ以上のアンテナに提供してもよい。

【0033】

図２では、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調をサポートする送信経路２００の一例の一部を例示しているが、種々の変更を図２に行ってもよい。たとえば、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、ＢＰＳＫ変調が必要とされ得るかまたは望まれ得る任意の他の好適な送信経路において使用してもよい。また、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、コンポーネント間の任意の所望の通信をサポートするために使用することができる。加えて、いくつかの送信経路は、たとえば、送信経路が複数の飽和電力増幅器、フィルター、振幅制限器、及び／または利得もしくはレベル制御を含むときには、ここで示した簡略化されたバージョンよりもはるかに複雑となる可能性がある。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を、これらの送信経路のいずれかにおいて使用して、データをＲＦ波形上に変調してもよい。

【0034】

図３Ａ及び３Ｂに、本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調器例２０４を例示する。これらのＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４のそれぞれは、たとえば、図１Ａのレーダーシステム１０２または図１Ｂのデジタル無線機１５２、１５４内の図２の送信経路２００において使用してもよい。ただし、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４は、任意の他の好適なデバイスにおいて、任意の他の好適なシステムにおいて、及び任意の他の好適な目的のために使用してもよい。

【0035】

図３Ａに示したように、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４の一実施形態例は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４によって変調すべきデータを含むデジタル入力データ信号３０２を受信する。入力データ信号３０２は、たとえば、図２の入力データ信号２０２を表すかまたはこれに基づいてもよい。実施形態に応じて、入力データ信号３０２は、変調すべき一定のデータ源を表してもよいし、または入力データ信号３０２は、変調すべきデータを断続的に含んでもよい。

【0036】

入力データ信号３０２はＩ－Ｑエンコーダ３０４に提供される。Ｉ－Ｑエンコーダ３０４は、入力データ信号３０２に含まれるデータをエンコードするために使用される。全般的に、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４は、入力データ信号３０２に含まれるデータを同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分とにエンコードする。ここで、正規化された成分振幅は、Ｉ（ｘ）^２＋Ｑ（ｘ）^２＝１として規定することができる。Ｉ－Ｑエンコーダ３０４は、データをＩ及びＱ成分にエンコードするように構成された任意の好適な構造を含む。たとえば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはディスクリート回路コンポーネントである。

【0037】

この例では、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４は、送信すべきデータのＩ及びＱ成分を表すデジタル値を生成する。こうして、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４からの出力は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３０６及び３０８に提供される。これらは、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４からのデジタル値をアナログ値に変換するように構成されている。ここでは図示しないが、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４からの出力は、アナログ領域に変換する前に、ベースバンド、アンチエイリアス、または他のフィルタリングもしくは他の演算に供してもよい。各Ｄ／Ａコンバータ３０６、３０８は、デジタル信号をアナログ信号に変換するように構成された任意の好適な構造を含む。

【0038】

Ｄ／Ａコンバータ３０６はここでは、Ｉ入力信号３１０を生成し、Ｄ／Ａコンバータ３０８はここでは、Ｑ入力信号３１２を生成する。Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２は一括して、可変の位相を有する実質的に一定の振幅ベクトルを表す。すなわち、Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２は、ＲＦ波形上に変調すべき振幅及び位相情報を表す電圧を規定することを意味する。Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２は、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４の出力に基づいている。Ｉ－Ｑエンコーダ３０４は、波形テーブル、数学的計算、または他の技術を使用して、Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２を生成するために使用されるデジタル値を生成することができる。Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２はそれぞれ、Ｄ／Ａコンバータ３０６、３０８のアナログ出力によって形成される波形３１４及び３１６に関係付けられる。たとえば、Ｉ入力信号３１０は、Ｉ_Ｓ１－Ｉ_Ｓｘ－Ｉ_ＳＸに対するデジタル値を、対応するアナログ値に変換することによって形成することができる。Ｑ入力信号３１２は、Ｑ_Ｓ１－Ｑ_Ｓｘ－Ｑ_ＳＸに対するデジタル値を、対応するアナログ値に変換することによって形成することができる。なお、入力信号３１０、３１２を生成するために使用されるデジタル値の数はここでは、単に説明のためである。

【0039】

ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４は、ローカル発振器（ＬＯ）信号３１８も受信する。ＬＯ信号３１８は、ローカル発振器によって生成される固定周波数ＲＦ信号を表す。ＬＯ信号３１８は位相シフタ３２０に提供される。位相シフタ３２０は、ＬＯ信号３１８を２つのＬＯ信号３２２ａ～３２２ｂに分割する。ＬＯ信号３２２ａ～３２２ｂの少なくとも一方は、ＬＯ信号３２２ａ～３２２ｂが９０°互いに位相がずれるように、他方に対して位相がシフトされる。位相シフタ３２０は、ＲＦ信号を分割してＲＦ信号の少なくとも一部の位相をシフトして、ＲＦ信号の異なる部分が９０°互いに位相がずれるように構成された任意の好適な構造を含む。

【0040】

第１の混合器３２４は、ＬＯ信号３２２ａをＩ入力信号３１０と混合し、第２の混合器３２６は、ＬＯ信号３２２ｂをＱ入力信号３１２と混合する。この結果、２つの混合信号３２８ａ～３２８ｂが生成される。これらは、等位相信号結合器３３０によって結合されて、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２を生成する。各混合器３２４、３２６は、ＲＦ信号を混合するように構成された任意の好適な構造を含む。信号結合器３３０は、Ｉ及びＱ信号の単一の側波帯表現が直交変調器からのＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２として形成されるように、ＲＦ信号を同相で結合するように構成された任意の好適な構造を含む。

【0041】

前述したように、Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２は、波形３１４及び３１６に関係付けられ、Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２に対する波形３１４及び３１６の部分例を図３Ａに示す。より具体的には、波形３１４及び３１６のこれらの部分は、どのようにＩ及びＱ入力信号３１０及び３１２が位相反転中に０°から１８０°に変化し得るかを表す。同様の波形３１４及び３１６を、１８０°から０°への位相反転中に使用してもよいが、波形３１６は、１８０°から０°への位相反転中に逆にするかまたは反転（低から高への遷移）させることができる。同様に、波形３１４は、逆にするかまたは反転（低から高への遷移）させることができるか、または１８０°から０°への位相反転中に正ではなくて負の電圧を使用することができる。

【0042】

図３Ａにおいて分かるように、波形３１６は、比較的高い値から比較的低い値に遷移する。これは、ビット遷移が起きていることを示しており、すなわち、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２上に変調すべきビット値が、「１」から「０」（またはその逆）に切り替わっていることを意味する。波形３１６は、高値と低値との間の任意の好適な遷移を使用して、エンコードされているデータビットを表し得る。場合によっては、波形３１６は、余弦信号の一部、平方根二乗余弦信号、ランプ信号、ステップ信号、または他の好適な信号を表し得る。

【0043】

波形３１６における遷移により、位相反転がＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２において起きる。Ｉ入力信号３１０が位相反転中に一定に保持される場合、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の振幅は、指定されたレベルからゼロまたは実質的にゼロ振幅まで減少し、そして指定されたレベルまで再び増加する（ただし、信号は逆位相である）。しかし、Ｉ入力信号３１０を一定に保つのではなく、Ｉ入力信号３１０は、ここでは、位相反転中に振幅を増加して次に減少させることによって変化する（ただし、反対のことも起こり得る）。波形３１４は、位相反転中に任意の好適な遷移を使用してもよい。場合によっては、波形３１４は、正弦信号の一部、平方根二乗正弦信号、台形信号、または他の好適な信号を表してもよい。

【0044】

位相反転中にＩ及びＱ入力信号３１０及び３１２の両方をこのように変えることによって、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の周波数（振幅ではなくて）を変えることができる。すなわち、Ｉ及びＱ入力信号３１０及び３１２の波形３１４及び３１６は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の実質的に一定の振幅を維持しながらＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の周波数を変える相補的な遷移を含む。その結果、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の振幅は、位相反転中に実質的に不変のままであることができるが、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の周波数は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の位相を調整するために、増加（加速）または減少（減速）させることができる。その結果、このアプローチは、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の周波数の変化を使用して、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２の振幅を実質的に一定に保ちながら、位相反転中に１８０°位相シフトを達成する。このようにして、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２は、位相反転中でも実質的に一定の包絡線を維持する。

【0045】

図３Ｂに示したように、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４の別の実施形態例は、デジタル領域において完全に実現される直交変調器を含む。ここで、デジタル入力データ信号３０２はＩ／Ｑエンコーダ３０４’に提供される。Ｉ／Ｑエンコーダ３０４’は、ＮビットのＩ及びＱデジタル値Ｉ_１－Ｉ_Ｎ及びＱ_１－Ｑ_Ｎを生成することができる。ＮビットＩ値はここでは、一連のＮビットデジタル値Ｉ’_Ｓ１－Ｉ’_Ｓｘ－Ｉ’_ＳＸを使用するＩ入力信号３１０’の波形３１４’の一部を規定し、ＮビットＱ値はここでは、一連のＮビットデジタル値Ｑ’_Ｓ１－Ｑ’_Ｓｘ－Ｑ’_ＳＸを使用するＱ入力信号３１２’の波形３１６’の一部を規定する。デジタルＬＯ信号３１８’は位相シフタ３２０’に提供される。位相シフタ３２０’は、（たとえば、デジタルＬＯ信号３１８’をコピーして、コピーのうちの１つを遅延させることによって）９０°互いに位相がずれている２つのデジタルＬＯ信号３２２ａ’～３２２ｂ’を生成する。Ｉ及びＱ入力信号３１０’及び３１２’は、アップサンプリングされ、デジタル混合器３２４’及び３２６’によって、所望の出力中心周波数において、デジタルＬＯ信号３２２ａ’～３２２ｂ’によってデジタル的に乗算される。結果として得られたデジタル混合信号３２８ａ’～３２８ｂ’を、デジタル加算器などの結合器３３０’によって結合して、デジタルＣＥ－ＢＰＳＫ信号３３２’を生成する。デジタルＣＥ－ＢＰＳＫ信号３３２’に含まれる異なるデジタル値Ｓ_１－Ｓ_Ｎを、Ｄ／Ａコンバータ３３４に提供することができる。Ｄ／Ａコンバータ３３４は、デジタル値をアナログＣＥ－ＢＰＳＫ信号３３６に変換し得る。なお、波形３１４及び３１６における遷移を制御して実質的に一定の包絡線を有するＣＥ－ＢＰＳＫ出力信号を生成するために前述で使用した同一または類似のプロセスを、図３Ｂで使用して、波形３１４’及び３１６’における遷移を制御することができる。

【0046】

図３Ａ及び３Ｂは、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４の例を例示しているが、種々の変更を図３Ａ及び３Ｂに行ってもよい。たとえば、前述したように、Ｉ及びＱ入力信号３１０、３１２、３１０’、３１２’の波形３１４、３１６、３１４’、３１６’は、図３Ａ及び３Ｂに示すものとは異なることができる。また、Ｉ及びＱ入力信号３１０、３１２、３１０’、３１２’を、任意の他の好適な方法で生成してもよく、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３２’、３３６を、任意の好適な宛先（複数可）に提供して、任意の好適な方法で使用してもよい。

【0047】

図４に、本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調を使用して生成される波形例４００を例示する。波形４００は、たとえば、図３Ａまたは３ＢにおけるＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４によって生成されるＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２または３３６を表してもよい。ただし、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４は、任意の他の好適な波形を有するＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号を生成してもよい。

【0048】

図４に示したように、波形４００は、複数の連続する時間間隔４０２ａ～４０２ｅの範囲にわたって生成される。時間間隔４０２ａ及び４０２ｅの間、波形４００は０°の位相を有する。時間間隔４０２ｃの間、波形４００は１８０°の位相を有する。したがって、波形４００は、波形４００の異なる位相に基づいて「０」及び「１」のデジタル値をエンコードすることができる。

【0049】

時間間隔４０２ｂ及び４０２ｄは、波形４００において位相反転が起こる時間を表す。この特定の例では、波形４００の周波数は、時間間隔４０２ｂ及び４０２ｄの間に増加するため、時間間隔４０２ｂ及び４０２ｄは、波形４００の周波数加速に関係付けられる。振動数の増加により、時間間隔４０２ａ、４０２ｃの間と時間間隔４０２ｃ、４０２ｅの間で、波形４００の位相が１８０°シフトする。なお、同様の結果が、時間間隔４０２ｂ及び４０２ｄの間に波形４００の周波数を減少させる波形４００の周波数減速を使用して得られ得る。周波数の減少により、時間間隔４０２ａ、４０２ｃの間と時間間隔４０２ｃ、４０２ｅの間で、波形４００の位相が再び１８０°シフトする。ここで分かるように、振幅（波形４００におけるピークの上部から谷の底部まで測定される）は、位相回転中でも実質的に一定のままである。

【0050】

図４は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を使用して生成される波形４００の一例を例示しているが、種々の変更を図４に行ってもよい。たとえば、時間間隔４０２ａ～４０２ｅの長さは、単に説明のためであり、必要または所望に応じて変えることができる。また、波形４００が０°位相及び１８０°位相を有する時間の長さは、波形４００においてエンコードされている特定のデータに基づいて変わることができる。

【0051】

図５に、本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調中の位相反転に関係付けられるプロット例を例示する。詳細には、図５に、周波数プロット例５００、振幅プロット例５０２、及びＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形に関係付けられる極性プロット例５０４を例示する。ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形は、図３Ａまたは３ＢにおけるＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４によって生成してもよく、図４に示す形態を有してもよい。ただし、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４は、任意の他の好適な波形を有するＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号を生成してもよい。

【0052】

図５に示したように、周波数プロット５００は、３つの連続する時間間隔の間のＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形の周波数を例示する。これらの時間間隔は、第１のデータ値（論理「１」）に関係付けられる第１の時間間隔と、第２のデータ値（論理「０」）に関係付けられる第３の時間間隔とを含む。これらの時間間隔はまた、１８０°から０°への位相シフトをサポートするために位相反転を行うために周波数加速または減速が使用される第２の時間間隔を含む（ただし、論理「０」から論理「１」へ切り替えるときに逆の反転が行われ得る）。振幅プロット５０２は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形の振幅（したがって包絡線）が、位相反転の前、最中、後に実質的に一定のままであることを示す。

【0053】

極性プロット５０４では、２つの直交軸が規定されている。すなわち、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４のＱ入力に関係付けられる水平軸５０６、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４のＩ入力に関係付けられる垂直軸５０８である。ベクトル５１０は、位相反転中の時間にわたるＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形の大きさ（振幅）と方向（位相）を表す。ベクトル５１０は、電圧Ｖ_１－Ｖ_ｘ－Ｖ_Ｘに関係づけられる。これは、アナログ値Ｉ_Ｓ１－Ｉ_Ｓｘ－Ｉ_ＳＸ及びＱ_Ｓ１－Ｑ_Ｓｘ－Ｑ_ＳＸ、またはデジタル値Ｉ’_Ｓ１－Ｉ’_Ｓｘ－Ｉ’_ＳＸ及びＱ’_Ｓ１－Ｑ’_Ｓｘ－Ｑ’_ＳＸによって規定される電圧を表す。極性プロット５０４において分かるように、複数のベクトル５１０は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４が、位相反転中に、０°～１８０°または１８０°～０°の複数の位相５１２または５１４を通って進むことができ、その間、ベクトル５１０の長さが実質的に一定のままであることを示す。このことは、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形の振幅が位相反転中に実質的に一定のままであることを示す。しかしベクトル５１０は、位相反転中に方向がシフトするかまたは回転し、ここでは、０°から１８０°の位相シフトの場合には右から左（位相５１２）で起こり、１８０°から０°の位相シフトの場合には左から右（位相５１４）で起こる。

【0054】

従来のＢＰＳＫを使用すると、０°を指す水平ベクトルは、ゼロに達するまで時間とともに短くなり、そして１８０°を指しながら時間とともに延びる（逆位相フリップも起こり得る）。これは、ＢＰＳＫ信号の振幅がゼロまたは実質的にゼロまで低下して、前述した様々な問題を引き起こす可能性がある振幅のドロップアウトが形成されるからである。しかし、ここで示したように、ベクトル５１０は、実質的に一定のままであり、位相反転中に回転する。これは、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形が、前述した振幅のドロップアウトに関係付けられる問題を回避することを示す。

【0055】

図５では、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調中の位相反転に関係付けられるプロット５００、５０２、５０４の例を例示しているが、種々の変更を図５に行ってもよい。たとえば、ベクトル５１０の数は位相反転中に変わることができる。また、０°位相及び１８０°位相と論理「０」値及び「１」値との間の関連性は、必要または所望に応じて変わることができる。さらに、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形の振幅は、ここでは実質的に一定のままであり得るが、回路製造及び動作における理想的でない挙動または他の不完全性に起因して、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形の振幅に対する多少の変動が予想され得る。加えて、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形自体の振幅は実質的に一定のままであり得るが、フィルター２０６及び／または飽和電力増幅器２０８は、フィルタリングされ増幅されたバージョンのＣＥ－ＢＰＳＫ変調波形に何らかの非一定レベルを与え得る。

【0056】

図６に、本開示によるＣＥ－ＢＰＳＫ変調に対する方法例６００を例示する。説明を簡単にするために、方法６００は、図１Ａのシステム１００または図１Ｂのシステム１５０において使用し得る図２の送信経路２００を使用して行われるものとして説明する。しかし、方法６００は、任意の他の好適なデバイスを使用して、任意の他の好適なシステムにおいて行ってもよい。

【0057】

図６に示したように、ステップ６０２において入力データを受け取る。これには、たとえば、送信経路２００が好適な送信元から入力データ信号２０２を受信することが含まれていてもよく、入力データ信号２０２は、ＲＦ信号上にエンコードすべきデータを特定する。ステップ６０４において、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調を行って入力データをＲＦ信号上に変調する。これには、たとえば、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４が、エンコードされたデータを含む変調されたＲＦ信号を生成することが含まれていてもよく、変調されたＲＦ信号は、２つの位相を使用してデジタル値を表し、位相反転を含む。

【0058】

この例では、ステップ６０６において、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調は、変調すべき第１のデータ値に基づいてＩ－Ｑ直交変調器へのＩ及びＱ入力信号を生成することを含む。これには、たとえば、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４、３０４’が、第１のデータ値をエンコードするための所望値をＩ及びＱ入力信号３１０、３１２、３１０’、３１２’に達成させる値を出力することが含まれていてもよい。ステップ６０８において、Ｉ－Ｑ直交変調器を使用して第１のデータ値を表す第１の位相において変調信号を生成する。これには、たとえば、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調器２０４が、あるデータ値に対して０°位相を有するかまたは他のデータ値に対して１８０°位相を有するＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６を生成することが含まれていてもよい。ステップ６１０において、変調すべき次のデータ値を選択し、ステップ６１２において、入力データ信号２０２に基づいてビット遷移が存在するか否かを判定することなどにより、位相回転が必要であるか否かを判定する。必要でない場合は、ステップ６１４において、現在の位相を使用して変調信号の生成を継続し、プロセスはステップ６１０に戻って、エンコードすべき次のデータ値を選択する。ステップ６１２において位相回転が必要である場合には、ステップ６１６において、Ｉ－Ｑ直交変調器のための整形されたＩ及びＱ入力信号を使用して位相回転を行う。これには、たとえば、Ｉ－Ｑエンコーダ３０４、３０４’が、Ｉ及びＱ入力信号３１０、３１２、３１０’、３１２’において相補的な遷移を生成するさらなる値を出力することが含まれていてもよい。相補的な遷移は、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６の実質的に一定の振幅を維持しながら、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６の周波数を変える。ステップ６１８において、新しい（逆）位相を使用して変調信号の生成を継続し、プロセスはステップ６１０に戻って、エンコードすべき次のデータ値を選択する。

【0059】

変調信号を、ステップ６２０においてフィルタリングし、ステップ６２２において増幅する。これには、たとえば、フィルター２０６が、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６をフィルタリングし、飽和電力増幅器２０８が、フィルタリングされたバージョンのＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６を増幅することが含まれていてもよい。ステップ６２４において、増幅信号の振幅を制限することができる。これには、たとえば、電力増幅器２０８の振幅制限器２１０が、増幅されたバージョンのＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６の振幅を制限することが含まれていてもよい。ステップ６２６において、増幅信号を１つ以上の宛先に送信することができる。これには、たとえば、増幅されたバージョンのＣＥ－ＢＰＳＫ変調信号３３２、３３６を、出力変調信号２１２として、１つ以上の宛先に送信することが含まれていてもよい。

【0060】

図６では、ＣＥ－ＢＰＳＫ変調に対する方法６００の一例を例示しているが、種々の変更を図６に行ってもよい。たとえば、一連のステップとして示しているが、図６における様々なステップを、重ねてもよいし、並列に行ってもよいし、異なる順番で行ってもよいし、または任意の回数行ってもよい。また、図６における１つ以上のステップを、必要または所望に応じて、繰り返してもよし、省略してもよい。

【0061】

いくつかの実施形態では、この特許文献に記載した種々の機能は、コンピューター可読プログラムコードから形成されてコンピューター可読媒体において具体化されるコンピュータープログラムによって実装またはサポートされる。語句「コンピューター可読プログラムコード」は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む任意のタイプのコンピューターコードを含む。語句「コンピューター可読媒体」は、コンピューターによってアクセス可能な任意のタイプの媒体、たとえば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、または任意の他のタイプのメモリを含む。「非一時的」コンピューター可読媒体は、一時的な電気または他の信号を伝送する有線、無線、光、または他の通信リンクを除外する。非一時的コンピューター可読媒体は、データを永続的に記憶できる媒体及びデータを記憶して後で上書きできる媒体、たとえば、書き換え可能な光ディスクまたは消去可能な記憶デバイスを含む。

【0062】

この特許文献の全体を通して使用される特定の用語及び語句の定義を述べることは有利であり得る。用語「アプリケーション」及び「プログラム」は、好適なコンピューターコード（ソースコード、オブジェクトコード、または実行可能コードを含む）での実装に適応された、１つ以上のコンピュータープログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令セット、手続き、機能、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、またはそれらの一部を参照する。用語「通信する」ならびにその派生語は、直接通信及び間接通信の両方を包含する。用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」ならびにそれらの派生語は、限定することなく含めること（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）を意味する。用語「または」は包含的であり、及び／またはを意味する。語句「関係付けられる」ならびにその派生語は、含む、含まれる、相互接続する、収容する、収容される、接続する、結合する、通信できる、協働する、インターリーブする、並置する、近接する、結び付けられる、有する、特性を有する、関係を有するなどを意味し得る。語句「少なくとも１つ」は、項目のリストと使用される場合、列挙された項目のうちの１つ以上の異なる組み合わせを使用してもよく、リストにおけるただ１つの項目が必要とされ得ることを意味する。たとえば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、ならびにＡ及びＢ及びＣの組み合わせのうちのいずれかを含む。

【0063】

本開示における説明は、任意の特定の要素、ステップ、または機能が、特許請求の範囲に含まれなければならない必須のまたは重大な要素であることを意味するものとして解釈すべきではない。特許された主題の範囲は、認められた特許請求の範囲によってのみ規定される。さらに、いずれの請求項も、添付の特許請求の範囲または請求項の要素のいずれに関して、正確な語句「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」または「のためのステップ（ｓｔｅｐ ｆｏｒ）」が特定の請求項において明示的に使用されて、その後に機能を特定する特定の語句が続かない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）を行使するものではない。請求項内の（限定することなく）「メカニズム」、「モジュール」、「デバイス」、「ユニット」、「コンポーネント」、「要素」、「メンバー」、「装置」、「マシン」、「システム」、「プロセッサ」、または「コントローラ」などの用語を使用することは、請求項自体の特徴によってさらに変更または強化される当業者に知られた構造を参照することが理解及び意図されており、米国特許法第１１２条（ｆ）を行使することは意図されていない。

【0064】

本開示は、ある実施形態及び全般的に関連する方法について説明してきたが、これらの実施形態及び方法の変更及び並べ換えが当業者には明らかである。したがって、実施形態例の上述の説明によって本開示が規定されることも制約されることもない。以下の特許請求の範囲によって規定される本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の変形、置換、及び変更も可能である。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】