JP2000269920A - Ofdm変調器及びこれを用いたデジタル放送装置 - Google Patents
Ofdm変調器及びこれを用いたデジタル放送装置Info
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Abstract
信号を増幅する場合、電力利用効率を高めたOFDMデ
ジタル放送装置を提供する。 【解決手段】 離散逆フーリエ変換器(3)出力の実軸
データ、虚軸データを極座標変換器(5)で極座標形式
の振幅データと位相データに変換し、位相データによっ
て搬送波を位相変調(8)し、これを電力増幅器の入力
RF信号とする。また、電力増幅部には電力利用効率の
良いCクラス電力増幅器(13,15)を用い、出力レ
ベルを前記振幅データを基に制御することにより振幅変
調をかける。
Description
置に関し、特に直交周波数分割多重(Orthogon
al Frequency Division Mul
tiplexing:OFDM)変調器及びこれを用い
たデジタル放送装置に関するものである。
を図9に示す。図において、1は入力を受ける入力端
子、2は離散逆フーリエ変換器、10はD/A変換器、
11はローパスフィルタ、23は変調器、24は合成
器、25はA又はABクラス電力増幅器、26は0,9
0度移相分配器、9は搬送波発生器であり、これらの構
成によりOFDM変調器が構成される。図で、入力は例
えばMPEG2で符号化されたデジタル信号で、これを
受ける離散逆フーリエ変換器2からは、実軸成分である
Iデータと、虚軸成分であるQデータが出力され、それ
らをD/A変換器10でアナログ信号に変換した後、直
交変調し、A又はABクラスのリニア電力増幅器25で
信号を増幅し、アンテナ14より送信される。信号の周
波数スペクトルには、チャンネル帯域内に数百から数千
のキャリア信号が分布している。
点は、OFDM変調器からの出力信号であるマルチキャ
リア信号を、A又はABクラス電力増幅器を用いて増幅
するため、電力利用効率が低いことである。その理由を
図10を用いて説明する。マルチキャリア信号は、信号
のピークレベルと平均レベルとの差が大きい。これを歪
みを少なく増幅するにはA又はABクラスのリニア増幅
器を用いるが、増幅器の平均出力レベルは、ピーク出力
の1/10程度となる。A又はABクラス増幅器の効率
特性は、出力レベルが下がると、同様に下がる。このた
め、増幅器の平均動作効率も低い値となる。
解決するためのものであり、OFDM変調器の出力のよ
うなマルチキャリア信号を、効率よく増幅できるデジタ
ル放送装置を提供することである。
送装置は、離散逆フーリエ変換器の出力であるIデータ
(実軸データ)、Qデータ(虚軸データ)を、Iデータ
とQデータとを受け振幅データと位相データの極座標デ
ータに変換する手段と、位相データを基に搬送波を変調
する位相変調手段と、位相変調手段の出力を受けCクラ
ス等の増幅素子が飽和レベルで動作する効率の良い電力
増幅手段と、振幅データに応じてこの電力増幅器の出力
レベルを制御する手段を持つことを特徴とする。
えば、離散逆フーリエ変換器の出力をCOS(ωst)
=Iデータ及びSIN(ωst)=Qデータとした場
合、極座標データに変換すると、
位相変調すると、 Vc・COS(ωct−θ) となる。
入力し、極座標変換によって得られた振幅データを基に
電力増幅器の出力を制御し、振幅変調すると、これらの
信号の乗算回路として働き、出力信号は次のようにな
る。
り、 Iデータ:COS(ωst) Qデータ:SIN(ωst) をVc*COS(ωct)で直交変調した場合の以下の
波形と同じである。
t)+SIN(ωst)・Vc・COS(ωct+π/
2)=Vc・COS{(ωc−ωs)t} 従って、振幅データと位相データに変換し、上記の手順
で出力波形を生成した場合でも、従来の技術による出力
波形と同じものとなる。
振幅制御回路により常に飽和レベルでの動作するようし
ながら、出力振幅を制御する。この振幅制御回路によ
り、Cクラスの非線形な増幅器においても、出力は線形
出力となり、同時にCクラス動作の高効率を確保でき
る。
図面を参照して詳細に説明する。
成を示す図である。図で離散逆フーリエ変換器2からの
出力Iデータ3,Qデータ4は、極座標変換器5で振幅
データ6と位相データ7に変換される。Iデータ3,Q
データ4及び振幅データ6,位相データ7との関係は図
2のとおりである。搬送波発生器9からの搬送波信号を
この位相データ7により位相変調し、D/A変換器10
によるD/A変換、LPF11によるフィルター処理を
したあと、電力増幅器13への入力RF信号とする。
力RF信号のレベルは一定とし、図3(a),(b)に
示すように増幅素子であるFET27又はパイポーラト
ランジスタ28のドレイン又はコレクタ電圧を変化させ
ることにより出力信号のレベル変化させる。この場合、
図4に示すようにドレイン又はコレクタ電圧出力レベル
がある値以上であれば出力信号レベルの変化に関係な
く、効率は一定値となる。この時の効率は、ABクラス
増幅器のピーク効率に等しい値となる。この増幅器の出
力レベルを前記振幅データに基ずき制御し、振幅変調を
かけることにより、OFDMデジタル変調波を得る。
参照して詳細に説明する。離散逆フーリエ変換器2から
の出力Iデータ3,Qデータ4は、第1の実施の形態と
同様に極座標変換回路5により振幅データ6と位相デー
タ7に変換され、その後、最終的に振幅データ6と位相
変調された搬送波が作られる。
力RF信号をN分配する分配回路21と、分配されたR
F信号をON/OFF制御するスイッチ回路22と、2
のN乗比の出力を持つN個のCクラス電力増幅器15
と、各増幅器の出力を合成する合成回路20と、この合
成回路20と前記スイッチ回路22を制御する振幅制御
回路12′から構成される。個々の電力増幅器15はそ
の出力の重み(出力)が異っており、例えば図6に示す
PA1,PA2,PA3,・・・のようになっている。
動作を説明すると、振幅データ6のデジタル信号を基に
スイッチ回路22によって入力RF信号をON/OFF
制御し、入力ON状態の電力増幅器の出力信号のみを合
成して、振幅データに応じた出力を得る。従って図7に
示すように、ON/OFFの状態により、出力信号のレ
ベルを変化させることができ、すなわち振幅データ6に
よって振幅変調をかけることになる(図6)。この場合
の効率は、NO状態の各電力増幅器15がCクラス動作
をしているため、常にピーク値となっている。
成を示すものであって、(a)は基本部分、(b)は全
体の構成を示す。基本部分は2つの3dB結合器16,
18と移相器17から構成される。全体の構成は、
(b)に示すように基本部分が前記Cクラス電力増幅器
の数だけ直列的に接続されている。基本部分において、
電力レベルの異なる2つの信号を、等位相で第1の3d
B結合器16に入力すると、振幅は平均化され等振幅な
信号として現れる。位相は入力電力のレベル差により異
なるため、移相器17により90°の相対位相差をつ
け、第2の3dB結合器18へ入力する。すなわち、等
振幅で90°の位相差を持つ信号を第2の3dB結合器
18へ入力することにより、出力はすべて出力端子31
へ導かれる。従って、各電力増幅器15の出力信号の有
無により、合成器の各基本部分への入力信号レベルが変
化するが、移相器17を制御することにより損失無く電
力合成をすることができる。
号を振幅データと位相データの極座標形式に変換し、位
相データに応じて搬送波を変調し、振幅データに応じて
搬送波のレベルが変わるようにすることにより、従来の
OFDMデジタル放送装置と比べて、電力利用効率の良
い送信をする事ができる。
る。
す図である。
図である。
図である。
力増幅器効率特性を表す図である。
図である。
図である。
率特性を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 離散逆フーリエ変換器の出力である実
軸,虚軸のデータを極座標の振幅と位相のデータに変換
し、またこの位相データを基に搬送波を位相変調する回
路を持つことを特徴とするOFDM変調器。 - 【請求項2】 請求項1記載のOFDM変調器を持ち、
その出力である位相変調された搬送波を、同様にOFD
M変調器の出力である振幅データによって振幅変調をか
けることができる電力増幅器を持つことを特徴とするデ
ジタル放送装置。 - 【請求項3】 請求項2記載のOFDMデジタル放送装
置において、前記電力増幅器に、Cクラス動作のパイポ
ーラトランジスタ又はFET増幅素子を用い、素子のコ
レクター又はドレイン電圧を、前記振幅データを基に制
御することによって振幅変調をかけることを特徴とする
OFDMデジタル放送装置。 - 【請求項4】 請求項2記載のOFDMデジタル放送装
置において、前記電力増幅器に、2にN乗比の出力を持
つN個のCクラス動作電力増幅ユニットを持ち、各電力
増幅ユニットの入力をON/OFF制御するスイッチ回
路と、2個の3dB結合器と移相器を含む構成をN個も
つ合成器を持ち、前記スイッチ回路と移相器とを前記振
幅データを基に制御する回路を持つことを特徴とするO
FDMデジタル放送装置。 - 【請求項5】 請求項2記載のOFDMデジタル放送装
置において、前記電力増幅器がCクラス動作をし出力が
異なる複数の電力増幅回路と、複数の電力増幅回路の出
力を合成する合成器とを具備し、各電力増幅回路の動作
の組合せが前記振幅データにより制御されることを特徴
とするOFDMデジタル放送装置。
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