CN102882535A - 发送装置及在发送装置中使用的控制方法及倾斜补偿电路 - Google Patents

Abstract

发送装置具备倾斜补偿电路，控制单元，补偿量生成单元，带通滤波器。倾斜补偿电路将I轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第一乘法输出，将Q轴信号延迟规定时间并将延迟的Q轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第二乘法输出，从第一乘法运算输出减去第二乘法运算输出而生成倾斜补偿后的I轴信号。同样地基于Q轴信号生成第三乘法输出，基于I轴信号生成第四乘法输出，将第三乗算输出与第四乗算输出相加来生成倾斜补偿后的Q轴信号。控制单元基于带通滤波器的输出生成倾斜补偿量选择信号。补偿量生成单元基于倾斜补偿量选择信号，生成第一倾斜补偿量以及第二倾斜补偿量，用于使I轴信号以及Q轴信号各自的频带内的频率特性变得平坦。

Description

发送装置及在发送装置中使用的控制方法及倾斜补偿电路

关联申请的引用

本申请基于日本专利申请2011-155072(申请日：2011年7月13日)并享有其优先权。本申请通过参照该申请包含该申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及在例如数字无线通信系统及数字广播系统中使用的发送装置及在该发送装置中使用的控制方法及倾斜补偿电路。

背景技术

近年来，在电视广播中开始了数字广播。在日本，将ISDB-T(IntegratedServices Digital Broadcasting-Terrestrial)决定为地面数字广播的标准制式。

但是，从数字广播的发送装置发出的传输信号受到功率放大器的非线性失真的影响，或者受到设置在功率放大器的输出侧的带通滤波器(BandPass Filter)的线性失真的影响。线性失真如果是一次倾斜的振幅特性，则能够容易地校正。虽然可以想到各种校正方法，但如果考虑到对功率放大器的非线性失真进行补偿的功能与对线性失真进行补偿的功能的关系，则需要用基带(Base band)来对调制波进行校正。这里将校正一次倾斜的振幅特性的功能称为倾斜补偿功能。

倾斜补偿能够通过数字滤波器实现。如果考虑用基带来对一次倾斜的振幅特性进行校正，则数字滤波器需要在正频率和负频率中具有非对称的振幅特性。一般来说，具有非对称的振幅特性的滤波器构成复数滤波器。由于复数滤波器需要使用四个FIR(finite impulse response：有限长单位冲激响应)滤波器，所以具有非对称的振幅特性的滤波器的电路规模就会变大。并且，如果考虑数字滤波器预先保持校正值，则数字滤波器需要具有多个倾斜为不同的滤波器系数，电路规模就会变大。

发明内容

本发明的课题为，提供能够缩小倾斜补偿功能的电路规模的、在发送装置及发送装置中使用的控制方法及倾斜补偿电路。

根据实施方式，发送装置被输入I轴信号及Q轴信号，在时间轴上补偿I轴信号以及Q轴信号各自的频带内的频率特性的倾斜，通过带通滤波器发送传输信号。发送装置具备：倾斜补偿电路，将所述I轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第一输出信号，将所述Q轴信号延迟规定时间并将延迟了的Q轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第二输出信号，通过从所述第一输出信号减去所述第二输出信号来生成倾斜补偿后的I轴信号，并且，将所述Q轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第三输出信号，将所述I轴信号延迟规定时间并将延迟了的I轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第四输出信号，将所述第三输出信号与所述第四输出信号相加来生成倾斜补偿后的Q轴信号；以及控制单元，将基于通过了所述带通滤波器的所述传输信号的规定的频带内的频率特性的倾斜补偿量选择信号向所述倾斜补偿电路输出；所述倾斜补偿电路具备补偿量生成单元，所述补偿量生成单元生成与所述倾斜补偿量选择信号对应的所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量，所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量用于使通过了所述带通滤波器的所述传输信号的规定的频带内的频率特性变得平坦。

通过上述构成，能够提供能够缩小倾斜补偿功能的电路规模的发送装置。

附图说明

图1是表示一个实施方式的地面数字广播的发送装置的框图。

图2是表示一个实施方式的倾斜补偿电路的频率的倾斜的频率特性图。

图3是表示一个实施方式的倾斜补偿电路的内部构成的电路图。

图4是表示查找表(look up table)的存储内容的一例的图。

图5是表示作为比较例，使用了复数滤波器的倾斜补偿电路的内部构成的电路图。

图6是频率轴上的正弦曲线与调制波相乘的一个实施方式的特性图。

图7是将频率轴上的倾斜转换为时间轴上的信号的情况的一个实施方式的特性图。

图8是表示由控制部进行的倾斜单元(tilt cell)的生成处理控制顺序的一个实施方式的流程图。

图9是表示地面数字广播的发送装置的另外的实施方式的框图。

具体实施方式

下面参照附图说明实施方式。

图1是表示一个实施方式的地面数字广播的发送装置的框图。

被输入到发送装置的数字基带信号的I轴信号IBB和Q轴信号QBB被供给至倾斜补偿电路11。I轴信号IBB和Q轴信号QBB为调制信号。倾斜补偿电路11例如如图2所示，补偿在带通滤波器16中产生的传输频带内的频率特性的倾斜。倾斜补偿电路11经由数字前置补偿器(digitalpredistorter)12将倾斜补偿后的I轴信号及Q轴信号供给至数字/模拟转换器131、132。对倾斜补偿电路11的详细说明在后面叙述。

数字/模拟转换器131、132将I轴信号及Q轴信号转换为模拟信号，转换为模拟信号的I轴信号及Q轴信号被供给至调制部14。

调制部14使用数字/模拟转换器131、132的输出来进行载波的正交调制，将模拟RF信号向放大器15输出。放大器15对模拟RF信号进行功率放大，并输出功率放大后的信号。带通滤波器16仅使从放大器15输出的信号中的规定频带内的信号通过，通过的信号作为传输信号由未图示的天线发送。

另一方面，解调部17对放大器15的输出进行正交解调，输出复形式的回送(loop-back)信号I、Q。模拟/数字转换器181、182分别将回送信号I、Q转换为数字回送信号I、Q，将数字回送信号I、Q供给至数字前置补偿器12。

数字前置补偿器12将根据倾斜补偿后的I轴信号及Q轴信号和数字回送信号I、Q求出的失真补偿量与倾斜补偿后的I轴信号及Q轴信号相加，补偿放大器15的非线性特性(AM-AM特性/AM-PM特性)。数字前置补偿器12将补偿结果供给至数字/模拟转换器131、132。数字/模拟转换器131、132将补偿结果转换为模拟信号，并将转换后的模拟信号供给至调制部14。

调制部14使用数字/模拟转换器131、132的输出进行载波的正交调制，将进行了失真补偿的模拟RF信号向放大器15输出。另外，解调部14及调制部17通过合成器(synthesizer)19取得同步。

另一方面，带通滤波器16的输出的一部分被分配并供给至控制部20。控制部20具备基准信号存储部201和倾斜补偿量选择信号运算部202。基准信号存储部201存储频带内的频率特性为平坦(flat)的基准传输信号，也就是没有倾斜的基准传输信号。

倾斜补偿量选择信号运算部202对带通滤波器16的输出和存储在基准信号存储部201中的基准传输信号进行比较，基于比较结果，生成对于倾斜补偿电路11的倾斜补偿量选择信号(Tilt-sel)。该情况下，倾斜补偿量选择信号运算部202计算相当于基准传输信号的振幅特性与带通滤波器16的输出的振幅特性的差的德尔塔增益ΔG(delta gain)，将德尔塔增益ΔG作为倾斜补偿量选择信号输出。

图3是表示倾斜补偿电路11的内部构成的电路图。

数字基带信号XI被供给至乘法器111，并且还被供给至延迟器112，由延迟器112延迟规定时间并供给至乘法器113。数字基带信号XQ被供给至乘法器114，并且还被供给至延迟器115，由延迟器115延迟规定时间并供给至乘法器116。

另一方面，从控制部20发送来的倾斜补偿量选择信号被供给至查找表(look-up table)117、118。图4表示这些查找表117、118的一例。

查找表117、118将抽头(tap)系数与德尔塔增益ΔG建立对应并存储，该德尔塔增益ΔG相当于由控制部20求出的基准传输信号的振幅特性与带通滤波器16的输出的振幅特性的差。抽头系数与倾斜补偿量相当。在由控制部20向查找表117、118赋予了德尔塔增益ΔG“aa”的情况下，查找表117产生抽头系数“ww”，查找表118产生抽头系数“xx”。另一方面，在由控制部20向查找表117、118赋予了德尔塔增益ΔG“bb”的情况下，查找表117产生抽头系数“yy”，查找表118产生抽头系数“zz”。查找表117、118作为产生倾斜补偿量的补偿量生成单元发挥功能。

根据查找表117产生的抽头系数(tapI)被供给至乘法器111、114。另外，根据查找表118产生的抽头系数(tapQ)被供给至乘法器113、116。

乘法器111对基带信号XI与抽头系数(tapI)进行乘法运算，将运算结果向加法器119输出。乘法器113对延迟器112的输出与抽头系数(tapQ)进行乘法运算，将运算结果向加法器1110输出。

乘法器114将基带信号QX与抽头系数(tapI)相乘，将相乘结果向加法器1110输出。乘法器116将延迟器115的输出与抽头系数(tapQ)相乘，将相乘结果向减法器119输出。

减法器119将乘法器111的输出减去乘法器116的输出，将减法结果作为倾斜补偿后的I轴信号输出。加法器1110将乘法器113的输出与乘法器114的输出相加，将相加结果作为倾斜补偿后的Q轴信号输出。

这些倾斜补偿后的I轴信号以及Q轴信号经由数字前置补偿器12由数字/模拟转换器131、132转换为模拟信号后，供给至调制部14。

调制部14利用数字/模拟转换器131、132的输出进行载波的正交调制，将进行了线性失真补偿、即倾斜补偿的模拟RF信号向放大器15输出。放大器15对模拟RF信号进行功率放大，将功率放大后的输出信号向BPF16输出。

接下来，为了比较，说明现有的倾斜补偿电路。

倾斜补偿功能能够由具有一次倾斜的振幅特性的滤波器来实现。但是，滤波器为了在基带中具有一次倾斜的振幅特性，振幅特性需要在正频率与负频率中为非对称，而滤波器构成复数滤波器。复数滤波器为图5的结构。在图中，写有“FIR”的4个模块31、32、33、34分别是FIR滤波器。各FIR滤波器31～34的抽头数根据振幅特性的制作方法而不同。目前的各FIR滤波器31～34的抽头数是24左右。基带信号XI被供给至FIR滤波器31、32并与分接抽头系数相乘。基带信号XQ被供给至FIR滤波器33、34并与抽头系数相乘。

减法器35将FIR滤波器31的输出减去FIR滤波器34的输出而生成倾斜补偿后的I轴信号。加法器36将FIR滤波器32的输出与FIR滤波器33的输出相加而生成倾斜补偿后的Q轴信号。

因此，为了构成图5的复数滤波器，需要例如96抽头，即24×4＝96。并且，由于倾斜补偿电路构成为能够切换多个滤波器系数，因此规模变大。

因此，为了缩减电路规模，考虑以下的结构。

通过倾斜补偿实现的一次倾斜的振幅特性使用正弦曲线的倾斜。即，如图6所示，考虑将频率轴上的正弦曲线与调制波相乘。该调制波使用通过了带通滤波器16的所需要频带的信号。这样，频率轴上的倾斜由下式来表示。

(数式1)

X′(f)＝sin(j2πft)×X(f)

上述频率轴上的倾斜被转换为时间轴上的信号后，如图7所示，成为时间延迟的脉冲和信号的卷积(convolution)。时间轴上的倾斜由下式表示。

(数式2)

$x^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}j(\mathrm{\δ}(t+f)-\mathrm{\δ}(t-f))*x\left(t\right)$

接着，离散时间轴上的卷积成为数字滤波器，所以考虑由下式表示的滤波器。

(数式3)

x(n)＝∑_mh(m)·x(n-m)

＝h(0)·x(n)+h(1)·x(n-1)

在此，考虑由下式的传递函数表示的滤波器。

(数式4)

h(ω)＝h(0)+h(1)·exp(jω)

将ω＝-π/2、π/2时的希望的振幅值作为g1、g2，考虑(g，ω)＝(g1，-π/2)、(g2，π/2)。这样成为下式。

(数式5)

$g1=h\left(0\right)+h\left(1\right)\·\exp (-j\frac{\mathrm{\π}}{2})=h\left(0\right)-j\·h\left(1\right)$

$g2=h\left(0\right)+h\left(1\right)\·\exp \left(j\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=h\left(0\right)+j\·h\left(1\right)$

根据上述的两个数式，h(0)＝(g1+g2)/2，h(1)＝j*(g1-g2)/2，得到希望的特性。另外，h(0)为实数，h(1)为纯虚数。

h(m)为复数滤波器，从上面叙述可知，可以设a(1)、b(0)为0。这样，h(0)以及h(1)由下式来表示。

(数式6)

h(0)＝a(0)+j·b(0)＝a(0)

h(1)＝a(1)+j·b(1)＝j·b(1)

由此，决定a(0)，b(1)以得到希望的特性即可，能够由下式的电路来实现倾斜补偿。

(数式7)

x′_I(n)＝a(0)·x_I(n)-b(1)·x_Q(n-1)

x′_Q(n)＝b(1)·x_I(n)+a(0)·x_Q(n-1)

如上所述，为了实现倾斜补偿功能，以往需要复数滤波器。而根据本实施方式，如图3所示，用4个乘法器111、113、114、116，1个减法器119，1个加法器1110就能够实现倾斜补偿功能。

另一方面，图1中的控制部20执行如图8所示的控制处理顺序。

控制部20接收带通滤波器16的输出(步骤ST8a)后，将该带通滤波器16的输出与存储在基准信号存储部201中的基准传输信号进行比较(步骤ST8b)。控制部20根据该比较结果判断在从带通滤波器16输出的传输信号的频带内复滤波器产生了倾斜(步骤ST8c)。在例如OFDM(orthogonalfrequency division multiplexing：正交频分复用)信号等中，传输频带中的振幅特性本来是平坦的。为此，如果观察频率特性，控制部20能够判别衰减的频域。

在此，在判断为带通滤波器16的输出产生倾斜的情况下(是)，控制部20生成相当于输出信号的振幅与基准传输信号的振幅的差的德尔塔增益ΔG(步骤ST8d)，将该德尔塔增益ΔG作为倾斜补偿量选择信号向倾斜补偿电路11输出(步骤ST8e)。

另外，在步骤ST8c中，如果在带通滤波器16的输出的频带内没有产生倾斜(否)，则控制部20将处理原样结束。另外，德尔塔增益ΔG求出一次即可，不需要时常计算而求出。

如上所述，在上述实施方式中，倾斜补偿电路11不需要复数滤波器。倾斜补偿电路11使通过倾斜补偿实现的一次倾斜的振幅特性使用正弦曲线的倾斜。倾斜补偿电路11在频率轴上将正弦曲线与作为调制波的I轴信号以及Q轴信号相乘，据此生成倾斜补偿后的I轴信号以及Q轴信号。由此，能够补偿带通滤波器16的线性特性，能够使从带通滤波器16输出的传输信号的频带内的频率特性能够变得平坦。

如以上说明，本实施方式的倾斜补偿电路11能够由4个乘法器111、113、114、116，1个减法器119和1个加法器1110来实现，能够使电路规模变小。

图9是表示其他的实施方式的数字广播的发送装置的框图。在图9中，对于与图1相同的部分赋予相同符号，并省略详细的说明。

带通滤波器16的输出侧与监视器41连接，监视器41显示带通滤波器16的输出的振幅特性。

另外，发送装置具备对倾斜补偿电路11的动作进行控制的控制部42。控制部42与输入部43相连接。控制部42根据来自输入部43的控制指示来对倾斜补偿电路11的信号处理的执行/停止进行控制(ON/OFF)。

接着，对该结构的动作进行说明。

带通滤波器16的输出供给至监视器41，输出的振幅特性在监视器41上显示。因此，通过该显示，管理者能够知道带通滤波器16的输出是否产生有倾斜。

如果管理者判断产生了倾斜，则向输入部43输入控制指示以使倾斜补偿电路11的信号处理为执行。这样，控制部42将倾斜补偿电路11的信号处理设为执行，将相当于带通滤波器16的输出的振幅特性与基准传输信号的振幅特性的差的德尔塔增益ΔG作为倾斜补偿量选择信号向倾斜补偿电路11输出。另外，由未图示的设备来预先运算德尔塔增益ΔG，得到的德尔塔增益ΔG存储在控制部42中。

如果是如上所述的实施方式，管理者基于监视器41的显示能够容易知道带通滤波器16的输出。因此，管理者判断带通滤波器16的输出并指示倾斜补偿电路11的信号处理的执行或是停止。由此，发送装置在必要的时候执行倾斜补偿。

并且，本发明不是仅限定于上述实施方式的范围，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内能够进行构成要素的变形而具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种的发明。例如，也可以从实施方式所表示的全部构成要素中删除几个构成要素。并且，也可以在不同的实施方式间进行构成要素的适当组合。

Claims (7)

1.一种发送装置，被输入I轴信号及Q轴信号，在时间轴上补偿所述I轴信号及所述Q轴信号各自的频带内的频率特性的倾斜，并通过带通滤波器发出传输信号，其特征在于，所述发送装置具备：

倾斜补偿电路，将所述I轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第一输出信号，将所述Q轴信号延迟规定时间并将延迟了的Q轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第二输出信号，通过从所述第一输出信号减去所述第二输出信号来生成倾斜补偿后的I轴信号，并且，将所述Q轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第三输出信号，将所述I轴信号延迟规定时间并将延迟了的I轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第四输出信号，通过将所述第三输出信号与所述第四输出信号相加来生成倾斜补偿后的Q轴信号；以及

控制单元，将基于通过了所述带通滤波器的所述传输信号的规定的频带内的频率特性的倾斜补偿量选择信号向所述倾斜补偿电路输出；

所述倾斜补偿电路具备补偿量生成单元，所述补偿量生成单元生成与所述倾斜补偿量选择信号对应的所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量，所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量用于使通过了所述带通滤波器的所述传输信号的规定的频带内的频率特性变得平坦。

2.一种发送装置，被输入I轴信号及Q轴信号，在时间轴上补偿所述I轴信号及所述Q轴信号各自的频带内的频率特性的倾斜，通过带通滤波器发出传输信号，其特征在于，所述发送装置具备：

倾斜补偿电路，将所述I轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第一输出信号，将所述Q轴信号延迟规定时间并将延迟了的Q轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第二输出信号，通过从第一输出信号减去第二输出信号来生成倾斜补偿后的I轴信号，并且，将所述Q轴信号与第一倾斜补偿量相乘而生成第三输出信号，将所述I轴信号延迟规定时间并将延迟了的I轴信号与第二倾斜补偿量相乘而生成第四输出信号，通过将第三输出信号与第四输出信号相加来生成倾斜补偿后的Q轴信号；

通知单元，将通过了所述带通滤波器的所述传输信号的振幅特性向外部通知；以及

控制单元，在基于所述通知单元的通知向所述倾斜补偿电路输入了控制指示信息的情况下，基于该控制指示信息，将基于通过了所述带通滤波器的所述传输信号的规定的频带内的频率特性的倾斜补偿量选择信号向所述倾斜补偿电路输出；

所述倾斜补偿电路具备补偿量生成单元，所述补偿量生成单元生成与所述倾斜补偿量选择信号对应的所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量，所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量用于使通过了所述带通滤波器的所述传输信号的规定的频带内的频率特性变得平坦。

3.根据权利要求1或2所述的发送装置，其特征在于，

所述倾斜补偿电路具备，

第一乘法器，将所述I轴信号与第一倾斜补偿量相乘；

第一延迟器，将所述I轴信号延迟规定时间；

第二乘法器，将所述第一延迟器的输出与第二倾斜补偿量相乘；

第三乘法器，将所述Q轴信号与第一倾斜补偿量相乘；

第二延迟器，将所述Q轴信号延迟规定时间；

第四乘法器，将该第二延迟器的输出与第二倾斜补偿量相乘；

减法器，通过从所述第一乘法器的输出减去所述第四乘法器的输出来生成所述倾斜补偿后的I轴信号；以及

加法器，通过将所述第二乘法器的输出与所述第三乘法器的输出相加来生成所述倾斜补偿后的Q轴信号。

4.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，

所述控制单元具备：

存储单元，存储频带内的频率特性为平坦的基准传输信号；以及

倾斜补偿量选择信号运算部，将所述带通滤波器的输出的频率特性与存储在所述存储单元中的基准传输信号的频率特性进行比较，基于比较结果，生成倾斜补偿量选择信号。

5.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，

所述补偿量生成单元为查找表，该查找表将所述倾斜补偿量选择信号与所述第一倾斜补偿量及所述第二倾斜补偿量建立对应并存储，当被赋予倾斜补偿量选择信号的值时，产生与该倾斜补偿量选择信号的值对应的第一倾斜补偿量及第二倾斜补偿量。

6.一种在发送装置中使用的控制方法，所述发送装置被输入I轴信号及Q轴信号，在时间轴上补偿这些I轴信号及Q轴信号各自的频带内的频率特性的倾斜，通过带通滤波器发出传输信号，所述控制方法的特征在于，具有以下步骤：

基于所述带通滤波器的输出，生成第一倾斜补偿量及第二倾斜补偿量，以使所述I轴信号及所述Q轴信号各自的频带内的频率特性变得平坦；

将所述I轴信号与所述第一倾斜补偿量相乘而生成第一输出信号，将所述Q轴信号延迟规定时间并将延迟了规定时间的Q轴信号与所述第二倾斜补偿量相乘而生成第二输出信号，通过从第一输出信号减去第二输出信号来生成倾斜补偿后的I轴信号；以及

将所述Q轴信号与所述第一倾斜补偿量相乘而生成第三输出信号，将所述I轴信号延迟规定时间并将延迟了规定时间的I轴信号与所述第二倾斜补偿量相乘而生成第四输出信号，通过将第三输出信号与第四输出信号相加来生成倾斜补偿后的Q轴信号。

7.一种倾斜补偿电路，接受I轴信号及Q轴信号，在时间轴上补偿这些I轴信号以及Q轴信号各自的频带内的频率特性的倾斜，其特征在于，所述倾斜补偿电路具备：

第一乘法器，将所述I轴信号与第一倾斜补偿量相乘；

第一延迟器，将所述I轴信号延迟规定时间；

第二乘法器，将该第一延迟器的输出与第二倾斜补偿量相乘；

第三乘法器，将所述Q轴信号与所述第一倾斜补偿量相乘；

第二延迟器，将所述Q轴信号延迟规定时间；

第四乘法器，将该第二延迟器的输出与第二倾斜补偿量相乘；

减法器，通过从所述第一乘法器的输出减去所述第四乘法器的输出来生成所述倾斜补偿后的I轴信号；以及

加法器，通过将所述第二乘法器的输出与所述第三乘法器的输出相加来生成所述倾斜补偿后的Q轴信号。

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