JP2011055125A - Signal compensation device, signal compensation method, signal compensation program, computer readable recording medium, and communication device - Google Patents

Signal compensation device, signal compensation method, signal compensation program, computer readable recording medium, and communication device Download PDF

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孝雄 原
Kenta Kubo
健太 久保
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal compensation device which is capable of extracting a desired wave free from the influence of nonlinear distortion of a signal amplifier. <P>SOLUTION: A signal compensation device 8 is used for a communication system wherein a superposition signal wherein an IB signal transmitted from a first station and an OB signal different from the IB signal, which is transmitted from a second station, are superposed one over the other is transmitted to the second station from a relay station including TWTA, and the signal compensation device inputs a replica signal being a replica of the OB signal, to a nonlinear compensation model wherein input/output characteristics of an output signal to an input signal show input/output characteristics of TWTA including a linear region and a nonlinear region, to generate a compensated replica signal. Therefore, signal deterioration of the desired wave (the IB signal) is considerably reduced by the signal compensation device 8. The signal compensation device 8 is applicable to an unnecessary wave demodulation system as well as a delay detection system. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1局が送信した第1局送信信号と、この第1局送信信号とは異なる信号であって、第2局が送信した信号である第2局送信信号とが重畳された重畳信号を、信号増幅器を含む中継局からから受信し、当該重畳信号から、所望の信号としての第2局送信信号を得るための信号補償装置等に関するものである。   In the present invention, the first station transmission signal transmitted from the first station and the second station transmission signal which is a signal different from the first station transmission signal and transmitted from the second station are superimposed. The present invention relates to a signal compensator for receiving a superimposed signal from a relay station including a signal amplifier and obtaining a second-station transmission signal as a desired signal from the superimposed signal.

近年、通信の大容量化、通信速度の高速化に伴い衛星通信の用途が増加している。しかしながら、通信衛星に用いられる静止衛星は地球の赤道上を周回しておりその数は有限であるため、衛星通信における周波数の有効利用は極めて重要な課題である。   In recent years, the use of satellite communication has increased with the increase in communication capacity and the increase in communication speed. However, geostationary satellites used for communication satellites orbit the earth's equator and the number thereof is limited, so effective use of frequencies in satellite communication is a very important issue.

そこで、周波数利用効率を向上させるため、VSAT(Very Small Aperture Terminal)システムや通常の対向型システムにおける伝送信号重畳方式が検討されている。   Therefore, in order to improve the frequency utilization efficiency, a transmission signal superposition method in a VSAT (Very Small Aperture Terminal) system or a normal opposed type system has been studied.

伝送信号重畳方式では、相手局が送信する信号(希望波)と、自局が送信する信号(不要波)を同一の周波数帯域で伝送するため、不要波は希望波にとって干渉となる。そこで、干渉波の再生と除去を行う干渉キャンセラが必要になる。そして、その干渉キャンセラとして、自局送信信号を自局から送信した後に、衛星を経由して自局に返ってくる当該信号(不要波)を復調することによって、その正確なレプリカ信号を生成し、そのレプリカ信号を重畳信号から減算(キャンセル)する方法が採用される(不要波復調方式)。   In the transmission signal superposition method, the signal transmitted by the partner station (desired wave) and the signal transmitted by the own station (unnecessary wave) are transmitted in the same frequency band, so the unnecessary wave interferes with the desired wave. Therefore, an interference canceller for reproducing and removing the interference wave is required. Then, as its interference canceller, after transmitting its own transmission signal from its own station, it generates an accurate replica signal by demodulating the signal (unnecessary wave) that returns to its own station via the satellite. Then, a method of subtracting (cancelling) the replica signal from the superimposed signal is adopted (unnecessary wave demodulation method).

あるいは、他の伝送信号重畳方式として遅延検出方式も研究されている。遅延検出方式は、衛星1往復間の遅延時間を測定し、自局の送信信号をその遅延時間だけ遅延させることでレプリカ信号を生成し、重畳信号からレプリカ信号を減算するという方法である。   Alternatively, a delay detection method has been studied as another transmission signal superposition method. The delay detection method is a method of measuring a delay time between one round trip of the satellite, generating a replica signal by delaying the transmission signal of the own station by the delay time, and subtracting the replica signal from the superimposed signal.

このような伝送信号重畳方式を開示する文献として、特許文献1、及び、非特許文献1〜6参照が挙げられる。   References disclosing such a transmission signal superposition method include Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 6.

WO2007/102415号公報(国際公開日 平成19年9月13日)WO2007 / 102415 (International publication date September 13, 2007)

M.Dankberg, Paired Carrier Multiple Access(PCMA) for Satellite Communications, The ViaSat Inc. Presentation MaterialURL:http://www.viasat.com/_files/?view=pcma.pdfM. Dankberg, Paired Carrier Multiple Access (PCMA) for Satellite Communications, The ViaSat Inc. Presentation Material URL: http://www.viasat.com/_files/?view=pcma.pdf M.Ichikawa, T.Hara, M.Okada, H.Yamamoto and K.Andou "Fast and Accurate Canceller on Carrier Super-positioning for VSAT Frequency Reuse "IEEE-WCNC 2005, New Orleans, March, 2005.M. Ichikawa, T. Hara, M. Okada, H. Yamamoto and K. Andou "Fast and Accurate Canceller on Carrier Super-positioning for VSAT Frequency Reuse" IEEE-WCNC 2005, New Orleans, March, 2005. Takao hara, Michihiro Ichikawa, Minoru Okada, and Heiichi Yamamoto, "Canceller Design for Carrier Super-positioning Frequency Re-use of VSATsatellite Communications", IEIEC Transaction Vol.J88-B,No.7, pp1300-1309,July,2005.Takao hara, Michihiro Ichikawa, Minoru Okada, and Heiichi Yamamoto, "Canceller Design for Carrier Super-positioning Frequency Re-use of VSATsatellite Communications", IEIEC Transaction Vol.J88-B, No.7, pp1300-1309, July, 2005. Noriaki ISHIDA, "Commom-band Satellite Communication System", IEIEC Transactions Vol.J82-B, No.8, pp1531-1537, Aug.1999Noriaki ISHIDA, "Commom-band Satellite Communication System", IEIEC Transactions Vol.J82-B, No.8, pp1531-1537, Aug.1999 B.R.Ebert, The Satellite Communication Application Handbook,Artech House, 1997B.R.Ebert, The Satellite Communication Application Handbook, Artech House, 1997 奈良先端科学技術大学院大学、浦谷剛史、修士論文「衛星中継増幅器の非線形性が信号重畳方式の伝送特性に与える影響」、2008.2.7.Nara Institute of Science and Technology, Takeshi Uraya, Master's thesis, "Effect of nonlinearity of satellite repeater amplifier on transmission characteristics of signal superposition system", 2008.2.7.

しかしながら、特許文献1、非特許文献1〜5に記載の発明では以下の問題が生じる。   However, the inventions described in Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 5 have the following problems.

具体的には、実際の衛星伝送系における衛星には非線形増幅器が設けられており、この非線形増幅器によって衛星からの不要波には非線形歪みが加えられる。一方、干渉キャンセラでは、受信機で不要波のレプリカ信号が生成される仕組みになっており、そのレプリカ信号は、基本的には非線形歪みの影響を受けない。従って、不要波とレプリカ信号との間に差異が生じ、受信機での不要波キャンセル後の信号(希望波)に非線形歪みが残留することとなる。その結果、希望波に干渉雑音が加わり、その信号波形が本来の波形とは異なるものとなってしまうという問題が生じる。また、希望波と不要波の2信号が非線形増幅器に入力された場合、2信号間の相互変調歪、及び混変調により信号のBER(Bit Error Rate)特性が大幅に劣化する可能性が懸念される。   Specifically, a nonlinear amplifier is provided in a satellite in an actual satellite transmission system, and nonlinear distortion is added to an unnecessary wave from the satellite by this nonlinear amplifier. On the other hand, the interference canceller has a mechanism in which a replica signal of an unnecessary wave is generated by a receiver, and the replica signal is basically not affected by nonlinear distortion. Therefore, a difference occurs between the unnecessary wave and the replica signal, and nonlinear distortion remains in the signal (desired wave) after the unnecessary wave cancellation in the receiver. As a result, there arises a problem that interference noise is added to the desired wave and its signal waveform is different from the original waveform. In addition, when two signals of a desired wave and an unnecessary wave are input to the nonlinear amplifier, there is a concern that the BER (Bit Error Rate) characteristics of the signal may be significantly deteriorated due to intermodulation distortion between the two signals and cross modulation. The

この点、特許文献1、及び非特許文献1〜5の発明は何れも、衛星に搭載されている中継局の非線形増幅器による信号歪みの影響を何ら考慮していない。従って、特許文献1、及び非特許文献1〜5の発明では、特に、希望波と干渉波の2信号が非線形増幅器に入力された場合、2信号間の相互変調歪、及び混変調により信号特性が大幅に劣化する可能性が高く、伝送信号重畳方式の最適な運用がなされるとは考え難い。   In this respect, none of the inventions of Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 5 considers the influence of signal distortion due to the nonlinear amplifier of the relay station mounted on the satellite. Therefore, in the inventions of Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 5, in particular, when two signals of a desired wave and an interference wave are input to the nonlinear amplifier, signal characteristics due to intermodulation distortion and intermodulation between the two signals. It is unlikely that the transmission signal superposition method will be optimally operated.

一方、非特許文献6の発明は、非線形増幅器の非線形領域が干渉キャンセラの特性にどのような影響を与えるかを検討している。具体的には、入力バックオフ(IBO(Input Back−off))を取りBERの劣化と電力損失の総劣化量を示すことで、衛星中継局の適切な動作点を適宜選択し、干渉キャンセラが非線形系においても動作することを計算シミュレーションで明らかにしている。   On the other hand, the invention of Non-Patent Document 6 examines how the nonlinear region of the nonlinear amplifier affects the characteristics of the interference canceller. Specifically, by taking the input back-off (IBO (Input Back-off)) and indicating the total amount of BER degradation and power loss, an appropriate operating point of the satellite relay station is appropriately selected, and the interference canceller It is clarified by calculation simulation that it works even in a nonlinear system.

なお、IBOとは、衛星中継局に搭載された進行波管増幅器(TWTA:Traveling Wave Tube Amplifier、以下TWTA)等の非線形増幅器の出力が最大となる振幅を飽和出力振幅とし、そのときの入力振幅を飽和入力振幅とした場合、その飽和入力振幅を基準(0dB)として、そこからどれだけ振幅を抑えるかをデシベル表示したものである。   The IBO is a saturation output amplitude at which the output of a nonlinear amplifier such as a traveling wave tube amplifier (TWTA) mounted on a satellite relay station becomes maximum, and the input amplitude at that time Is a saturation input amplitude, and the saturation input amplitude is used as a reference (0 dB), and how much the amplitude is suppressed therefrom is displayed in decibels.

しかしながら、非特許文献6の発明は、IBOを十分に取り線形領域で非線形増幅器を動作させるため、IBOが大きいほど衛星から信号を出力する際の送信電力が低下してしまうという問題がある。これをバックオフによる電力損失といい、通常は衛星に搭載された中継局の電力をできるだけ効率よく使用するためには、IBOを取りすぎないようにする必要がある。つまり、IBOと電力損失とはトレードオフの関係にあるところ、非特許文献6の発明では、IBOの取りすぎによって電力損失の増加が想定され、それゆえ、衛星から信号を出力する際の送信電力が低下してしまうという問題が懸念される。つまり、非特許文献6の発明では、非線形増幅器による信号の非線形歪みが、伝送信号重畳方式の最適な運用を妨げてしまう危険性が極めて高い。   However, since the invention of Non-Patent Document 6 takes IBO sufficiently and operates the nonlinear amplifier in the linear region, there is a problem that the transmission power at the time of outputting a signal from the satellite decreases as the IBO increases. This is called power loss due to back-off. Usually, in order to use the power of the relay station mounted on the satellite as efficiently as possible, it is necessary to avoid taking too much IBO. In other words, there is a trade-off relationship between IBO and power loss. In the invention of Non-Patent Document 6, an increase in power loss is assumed due to excessive IBO. Therefore, transmission power when a signal is output from a satellite is assumed. There is concern about the problem of falling. That is, in the invention of Non-Patent Document 6, there is an extremely high risk that nonlinear distortion of a signal due to a nonlinear amplifier hinders optimal operation of the transmission signal superposition method.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、中継局に搭載された非線形増幅器によって生じる受信信号の特性劣化を補償する信号補償装置、信号補償方法、信号補償プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び、上記信号補償装置を備えた通信装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a signal compensation device, a signal compensation method, and a signal compensation program that compensate for characteristic deterioration of a received signal caused by a nonlinear amplifier mounted on a relay station. Another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium and a communication device including the signal compensation device.

本発明に係る信号補償装置は、上記の課題を解決するために、第1局が送信した第1局送信信号と、この第1局送信信号とは異なる信号であって、第2局が送信した信号である第2局送信信号とが重畳された重畳信号が、信号増幅器を含む中継局から上記第2局に送信される通信システムに用いられる信号補償装置であって、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成手段を備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the signal compensation apparatus according to the present invention is a signal different from the first station transmission signal transmitted by the first station and the first station transmission signal, and is transmitted by the second station. A signal compensator used in a communication system in which a superimposed signal on which a second-station transmission signal, which is a transmitted signal, is superimposed is transmitted from a relay station including a signal amplifier to the second station, is an output signal for an input signal Compensation replica that generates a compensation replica signal by inputting a replica signal that is a replica of the second station transmission signal to a nonlinear compensation model that shows the input / output characteristics of the signal amplifier including input and output characteristics of the signal amplifier including a linear region and a nonlinear region A signal generation means is provided.

また、本発明に係る信号補償方法は、上記の課題を解決するために、第1局が送信した第1局送信信号と、この第1局送信信号とは異なる信号であって、第2局が送信した信号である第2局送信信号とが重畳された重畳信号が、信号増幅器を含む中継局から上記第2局に送信される通信システムに用いられる信号補償装置であって、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成ステップを含むことを特徴としている。   In addition, in order to solve the above-described problem, the signal compensation method according to the present invention is a signal different from the first station transmission signal transmitted from the first station and the first station transmission signal. A signal compensator used in a communication system in which a superimposed signal on which a second station transmission signal that is a signal transmitted from the relay station is superimposed is transmitted from a relay station including a signal amplifier to the second station, A replica replica signal, which is a replica of the second station transmission signal, is input to a nonlinear compensation model indicating the input / output characteristics of the signal amplifier including input and output characteristics of the output amplifier including a linear region and a nonlinear region to generate a compensation replica signal. A compensation replica signal generation step is included.

上記構成によれば、補償レプリカ信号生成手段あるいは補償レプリカ信号生成ステップは、第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を非線形補償モデルに入力することにより、線形領域および非線形領域を含む信号増幅器の入出力特性を包含した補償レプリカ信号を生成することができる。それゆえ、上記入出力特性による非線形性歪みの影響が残留する、第1及び第2局送信信号が重畳されてなる重畳信号から上記補償レプリカ信号を減算(キャンセル)することにより、上記非線形歪みによる影響が相殺された、第1局が送信した第1局送信信号(希望波)を抽出することができる。つまり、信号増幅器の非線形性歪みによる影響を排除した本来の信号波形のままの第1局送信信号を抽出することができる。   According to the above configuration, the compensation replica signal generation means or the compensation replica signal generation step inputs a replica signal that is a replica of the second station transmission signal to the nonlinear compensation model, thereby allowing the signal amplifier including the linear region and the nonlinear region to A compensation replica signal including input / output characteristics can be generated. Therefore, by subtracting (cancelling) the compensation replica signal from the superimposed signal in which the first and second station transmission signals are superimposed, the influence of the nonlinear distortion due to the input / output characteristics remains, It is possible to extract the first station transmission signal (desired wave) transmitted by the first station whose influence has been offset. That is, it is possible to extract the first station transmission signal with the original signal waveform excluding the influence due to the nonlinear distortion of the signal amplifier.

このように、本発明に係る信号補償装置および信号補償方法では、補償レプリカ信号生成手段(ステップ)が、中継局の信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルにレプリカ信号を入力することにより補償レプリカ信号を生成するものである。従って、従来のように、線形領域で非線形増幅器を動作させることを目的として入力バックオフ(IBO)を十分に取り、そのため中継局から信号を出力する際の送信電力が低下してしまうという問題を大幅に軽減することになり、中継局に搭載されている非線形増幅器によって生じる受信信号の特性劣化を好適に補償することができる。   Thus, in the signal compensation apparatus and signal compensation method according to the present invention, the compensation replica signal generation means (step) compensates by inputting the replica signal to the nonlinear compensation model indicating the input / output characteristics of the signal amplifier of the relay station. A replica signal is generated. Therefore, as in the prior art, sufficient input back-off (IBO) is taken for the purpose of operating the nonlinear amplifier in the linear region, so that the transmission power when outputting a signal from the relay station is reduced. As a result, the characteristic deterioration of the received signal caused by the nonlinear amplifier mounted on the relay station can be suitably compensated.

さらに、本発明に係る信号補償装置では、
上記信号増幅器は、TWTAであって、
上記補償レプリカ信号生成手段は、以下の式(1)〜式(12)に基づいて、上記レプリカ信号を入力s(t)として得られる出力u(t)を、上記補償レプリカ信号として生成することが好ましい。
Furthermore, in the signal compensation device according to the present invention,
The signal amplifier is a TWTA,
The compensation replica signal generation means generates an output u (t) obtained by using the replica signal as an input s (t) as the compensation replica signal based on the following equations (1) to (12). Is preferred.

u(t)=s(t)×G〔s(t)〕 …式(1)
G〔s(t)〕=1/|s(t)|
× g(|s(t)|)×exp(jf(|s(t)|)) …式(2)
g(γ)=α・γ/(1+β・γ) …式(3)
f(γ)=αφ・γ/(1+βφ・γ) …式(4)
u (t) = s (t) × G [s (t)] (1)
G [s (t)] = 1 / | s (t) |
× g (| s (t) |) × exp (jf (| s (t) |)) (2)
g (γ) = α x · γ / (1 + β x · γ 2 ) (3)
f (γ) = α φ · γ 2 / (1 + β φ · γ 2 ) (4)

Figure 2011055125
Figure 2011055125

Figure 2011055125
Figure 2011055125

=α×I …式(7)
=α×Q …式(8)
s=i+jq …式(9)
i k = α × I k (7)
q k = α × Q k (8)
s = i k + jq k (9)

Figure 2011055125
Figure 2011055125

Figure 2011055125
Figure 2011055125

Figure 2011055125
Figure 2011055125

ただし、
u(t) :TWTAの出力信号
s(t) :TWTAへの入力信号
G〔s(t)〕:TWTAの利得(ゲイン)
g(r) :TWTAのAM/PM変換特性
f(r) :TWTAのAM/AM変換特性
AM :Amplitude Modulation(振幅変調)
PM :Phase Modulation(位相変調)
j :√(−1)
α :小信号利得
1/√β :飽和入力振幅
αφ :AM/PM変換特性を決めるパラメータ
βφ :AM/PM変換特性を決めるパラメータ
:入力信号のk番目のI成分
:入力信号のk番目のQ成分
N :データサンプリング数
ΓIBO :IBO(dB)
:TWTAへの入力複素振幅のI成分
:TWTAへの入力複素振幅のQ成分
Amax :飽和振幅最大値(dB)
However,
u (t): Output signal of TWTA s (t): Input signal to TWTA G [s (t)]: Gain of TWTA (gain)
g (r): AM / PM conversion characteristic of TWTA f (r): AM / AM conversion characteristic of TWTA AM: Amplitude Modulation (amplitude modulation)
PM: Phase Modulation
j: √ (−1)
α x : small signal gain 1 / √β x : saturation input amplitude α φ : parameter for determining AM / PM conversion characteristic β φ : parameter for determining AM / PM conversion characteristic I k : k-th I component of input signal Q k : K-th Q component of input signal N: number of data samplings Γ IBO : IBO (dB)
i k : I component of input complex amplitude to TWTA q k : Q component of input complex amplitude to TWTA Amax: Maximum saturation amplitude (dB)

Figure 2011055125
Figure 2011055125

Figure 2011055125
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とする。 And

上述したように、補償レプリカ信号生成手段(ステップ)は、非線形補償モデルにレプリカ信号を入力することで補償レプリカ信号を生成するものであるため、ソフトウェアによる演算処理によって補償レプリカ信号を生成することもできる。   As described above, the compensation replica signal generation means (step) generates the compensation replica signal by inputting the replica signal to the nonlinear compensation model. Therefore, the compensation replica signal can be generated by calculation processing by software. it can.

そこで、上記式(1)〜式(12)を用いることにより、上記補償レプリカ信号生成手段は、上記補償レプリカ信号のI成分およびQ成分を出力u(t)として演算処理で生成することができる。   Therefore, by using the equations (1) to (12), the compensation replica signal generation means can generate the I component and the Q component of the compensation replica signal as an output u (t) by calculation processing. .

それゆえ、補償レプリカ信号生成手段(ステップ)は、より迅速かつ正確に所望の補償レプリカ信号を生成することができる。   Therefore, the compensation replica signal generation means (step) can generate a desired compensation replica signal more quickly and accurately.

さらに、本発明に係る信号補償装置では、上記レプリカ信号は、上記第1局送信信号と上記第2局送信信号との間における電力密度の差を利用して、所望でない信号としての上記第2局送信信号を復調することで、当該第2局送信信号のレプリカとして生成されたものであることが好ましい。   Furthermore, in the signal compensation device according to the present invention, the replica signal may be the second signal as an undesired signal using a difference in power density between the first station transmission signal and the second station transmission signal. It is preferable that the signal is generated as a replica of the second station transmission signal by demodulating the station transmission signal.

また、本発明に係る信号補償装置では、上記レプリカ信号は、上記第1局に送信された上記第2局送信信号が上記第2局に戻ってくるまでの間、上記第2局に保持されていることが好ましい。   In the signal compensator according to the present invention, the replica signal is held in the second station until the second station transmission signal transmitted to the first station returns to the second station. It is preferable.

本発明に係る信号補償装置では、補償レプリカ信号生成手段は、自身に入力されたレプリカ信号を非線形補償モデルに入力することにより補償レプリカ信号を生成する。つまり、不要波復調方式および遅延検出方式の何れの方式においても、中継局となる衛星に搭載された信号増幅器の入出力特性を、非線形補償モデルとしてモデル化できるとともに、重畳信号からレプリカ信号をキャンセルして希望波を得る点において共通しているため、本発明に係る信号補償装置は、いわゆる不要波復調方式や遅延検出方式の何れにも適用可能である。   In the signal compensation apparatus according to the present invention, the compensation replica signal generation means generates a compensation replica signal by inputting the replica signal input to itself into the nonlinear compensation model. In other words, in both the unnecessary wave demodulation method and the delay detection method, the input / output characteristics of the signal amplifier mounted on the satellite as the relay station can be modeled as a nonlinear compensation model, and the replica signal can be canceled from the superimposed signal. Therefore, the signal compensator according to the present invention is applicable to both a so-called unnecessary wave demodulation method and a delay detection method.

つまり、本発明に係る信号補償装置は、何れの伝送信号重畳方式にも組み込むことができるため、幅広い需要者のニーズに応えうる汎用性の高い装置と言える。   That is, the signal compensation device according to the present invention can be incorporated into any transmission signal superposition method, and thus can be said to be a highly versatile device that can meet the needs of a wide range of consumers.

なお、前記信号補償装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記補償レプリカ信号生成手段として動作させることにより前記信号補償装置をコンピュータにて実現させる信号補償プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。   The signal compensation apparatus may be realized by a computer. In this case, a signal compensation program for realizing the signal compensation apparatus by a computer by causing the computer to operate as the compensation replica signal generation unit, and A computer-readable recording medium on which is recorded also falls within the scope of the present invention.

この場合、ソフトウェアによる演算処理によって補償レプリカ信号を生成することにより、ハード的に補償レプリカ信号を生成する構成に比べ、費用を抑えつつ、かつ、装置の小型化を実現することができる。   In this case, by generating a compensation replica signal by calculation processing by software, it is possible to reduce the size of the apparatus while reducing costs compared to a configuration in which the compensation replica signal is generated in hardware.

加えて、上記信号補償装置を備えた通信装置も本発明の範疇に入る。これにより、当該通信装置は、中継局に搭載されている非線形増幅器によって生じる受信信号の特性劣化を好適に補償することができる。   In addition, a communication device provided with the signal compensation device also falls within the scope of the present invention. As a result, the communication apparatus can suitably compensate for the deterioration of the received signal characteristics caused by the nonlinear amplifier mounted on the relay station.

本発明に係る信号補償装置は、以上のように、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成手段を備える構成である。   As described above, the signal compensation apparatus according to the present invention includes the second station transmission signal in the nonlinear compensation model indicating the input / output characteristics of the signal amplifier including the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal including the linear region and the nonlinear region. Compensation replica signal generation means for generating a compensation replica signal by inputting a replica signal that is a replica of

また、本発明に係る信号補償方法は、以上のように、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成ステップを含む構成である。   In addition, as described above, the signal compensation method according to the present invention is based on the nonlinear compensation model in which the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal indicate the input / output characteristics of the signal amplifier including the linear region and the nonlinear region. This is a configuration including a compensation replica signal generation step of generating a compensation replica signal by inputting a replica signal that is a replica of the station transmission signal.

また、本発明に係る信号補償プログラムは、以上のように、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成ステップをコンピュータに実行させる構成である。   In addition, as described above, the signal compensation program according to the present invention adds the second compensation model to the nonlinear compensation model in which the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal indicate the input / output characteristics of the signal amplifier including the linear region and the nonlinear region. In this configuration, the computer executes a compensation replica signal generation step of generating a compensation replica signal by inputting a replica signal that is a replica of the station transmission signal.

それゆえ、中継局に搭載されている非線形増幅器によって生じる受信信号の特性劣化を補償する信号補償装置、信号補償方法、信号補償プログラムを実現することができるという効果を奏する。   Therefore, there is an effect that it is possible to realize a signal compensation device, a signal compensation method, and a signal compensation program that compensate for the characteristic deterioration of the received signal caused by the nonlinear amplifier mounted on the relay station.

本発明の信号補償装置を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the communication apparatus provided with the signal compensation apparatus of this invention. 周波数再利用が可能なP−Pシステムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the PP system in which frequency reuse is possible. 周波数再利用が可能なP−MPシステムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the P-MP system in which frequency reuse is possible. 遅延検出方式におけるレプリカ信号生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the replica signal generation method in a delay detection system. 不要波復調方式におけるレプリカ信号生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the replica signal generation method in an unnecessary wave demodulation system. 入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む増幅器の入出力特性を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the input-output characteristic of the amplifier in which the input-output characteristic of the output signal with respect to an input signal contains a linear region and a nonlinear region. 重畳されたOB信号とIB信号がTWTAに入力され、OB信号がTWTAによる信号の非線形歪みの影響を受けた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the superimposed OB signal and IB signal were input into TWTA, and the OB signal received to the influence of the nonlinear distortion of the signal by TWTA. TWTAにおけるAM/PM変換特性およびAM/AM変換特性を示すグラフである。It is a graph which shows the AM / PM conversion characteristic and AM / AM conversion characteristic in TWTA. 線形領域における、出力された電力スペクトルによる特性評価のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the characteristic evaluation by the output electric power spectrum in a linear area | region. 非線形領域における、出力された電力スペクトルによる特性評価のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the characteristic evaluation by the output electric power spectrum in a nonlinear area | region. ハードウェアによる試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result by hardware. シミュレーションによる、入力信号および出力信号のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the input signal and output signal by simulation. IBO=2dBの場合における、信号キャンセル後のIB信号の誤り率特性を示す図である。It is a figure which shows the error rate characteristic of the IB signal after signal cancellation in the case of IBO = 2dB. IBO=10dBの場合における、信号キャンセル後のIB信号の誤り率特性を示す図である。It is a figure which shows the error rate characteristic of the IB signal after signal cancellation in the case of IBO = 10 dB. 誤り率10−4においてIBOを変化させた時のBER特性の劣化量を示す図である。It is a figure which shows the deterioration amount of the BER characteristic when IBO is changed in error rate 10-4 . 8PSK方式の信号点配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal point arrangement | positioning of 8PSK system. 16QAM方式の信号点配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal point arrangement | positioning of 16QAM system.

以下、本実施の形態に係る信号補償装置、及び当該信号補償装置を備えた通信装置の一実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、以下では本発明をVSATネットワークに適用した場合の実施形態について説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of a signal compensation device according to the present embodiment and a communication device including the signal compensation device will be described. For convenience of explanation, an embodiment in which the present invention is applied to a VSAT network will be described below, but the scope of the present invention is not limited to this.

〔1.VSAT型信号重畳方式の基本概要〕
図2、図3は、周波数再利用が可能とされる代表的な2つの衛星通信システムを示す。なお、各図に示される2つの衛星通信システムはそれぞれ、相手局が送信する信号(希望波)と、自局が送信する信号(不要波)を同一の周波数帯域で伝送するため、不要波は希望波にとって干渉となり、干渉波の再生と除去を行う干渉キャンセラが必要になる。以下、各図について説明する。
[1. Basic overview of VSAT signal superposition method]
2 and 3 show two typical satellite communication systems in which frequency reuse is possible. Each of the two satellite communication systems shown in each figure transmits a signal (desired wave) transmitted by the partner station and a signal (unnecessary wave) transmitted by the own station in the same frequency band. Interference cancellers that interfere with the desired wave and regenerate and remove the interference wave are required. Each figure will be described below.

図2は、P−P(Point to Point)システムを示す。P−Pシステムは、同一サイズのアンテナを使用する局A(第2局)、局B(第1局)から同一の信号レベルで送信された2つの信号を同一の周波数帯域に重畳して伝送を行うシステムである。このP−Pシステムでは、衛星1往復分の時間だけ自局の送信信号(第2局送信信号)を自局内で遅延させることでレプリカ信号を作成し、そのレプリカ信号を重畳信号から減算(キャンセル)することにより干渉キャンセラ処理を行う。この場合、衛星1往復分の遅延を正確に計測する必要があり、また両局で不要波をキャンセルする必要がある。なお、上記方法による不要波のキャンセルを遅延検出方式と称する。   FIG. 2 shows a point-to-point (PP) system. The PP system transmits two signals transmitted at the same signal level from the station A (second station) and the station B (first station) using the same size antenna and superimposed on the same frequency band. It is a system that performs. In this PP system, a replica signal is created by delaying the transmission signal of the own station (second station transmission signal) within the own station for a time equivalent to one round trip of the satellite, and the replica signal is subtracted (cancelled) from the superimposed signal. ) To perform interference canceller processing. In this case, it is necessary to accurately measure the delay for one round trip of the satellite, and it is necessary to cancel unnecessary waves at both stations. The cancellation of unnecessary waves by the above method is referred to as a delay detection method.

図3は、P−MP(Point to Multi Point)システムを示す。このシステムは、VSATシステムとも称されており、アンテナ口径の大きいハブ局A(Hub Station)(第2局)と、多数の超小型地球局B(Remote Station)(第1局)から構成される。なお、以下の説明では、ハブ局の側から見て、希望波のことをIB信号(Inbound Signal)(第1局送信信号)、不要波のことをOB信号(Outbound Signal)(第2局送信信号)と称する。   FIG. 3 shows a P-MP (Point to Multi Point) system. This system is also referred to as a VSAT system, and is composed of a hub station A (Hub Station) (second station) having a large antenna diameter and a large number of micro earth stations B (Remote Station) (first station). . In the following description, as seen from the hub station side, the desired wave is an IB signal (Inbound Signal) (first station transmission signal), and the unnecessary wave is an OB signal (Outbound Signal) (second station transmission). Signal).

ハブ局Aからリモート局へ送信されるOB信号のキャリアは広帯域で、一般的に狭帯域のIB信号のキャリアよりも信号電力密度が高い。これは、ハブ局とリモート局の間に受信性能(地球局のアンテナ密度の良さを表す値G/T:Gain to Noise Temperature Ratio)の差が存在するため、互いに必要な送信信号電力が異なるためである。よって、信号を重畳した場合、互いの受信信号電力を比べると、OB信号がIB信号より大きくなる。   The carrier of the OB signal transmitted from the hub station A to the remote station has a wide band and generally has a higher signal power density than the carrier of the narrow band IB signal. This is because there is a difference in reception performance between the hub station and the remote station (G / T: Gain to Noise Temperature Ratio, which represents the good antenna density of the earth station), so that the required transmission signal power differs from each other. It is. Therefore, when the signals are superimposed, the OB signal becomes larger than the IB signal when the received signal powers are compared with each other.

このような理由から、リモート局では、同じ帯域内に不要波であるIB信号が存在しても、それらを除去することなく希望波であるOB信号を復調できる。これにより、VSATシステムでは、多数のリモート局のシステムを変更する必要はない。これに対して、ハブ局では、希望波であるIB信号に対して電力の大きな信号は干渉となるため、IB信号を復調するためにはOB信号のレプリカを生成し、OB信号をキャンセルする必要がある。そして、上記方法による不要波のキャンセル方式を不要波復調方式と称する。   For this reason, even if an IB signal that is an unnecessary wave exists in the same band, the remote station can demodulate an OB signal that is a desired wave without removing them. Thereby, in the VSAT system, it is not necessary to change the system of many remote stations. On the other hand, in the hub station, a signal having a large power with respect to the IB signal which is a desired wave causes interference. Therefore, in order to demodulate the IB signal, it is necessary to generate a replica of the OB signal and cancel the OB signal There is. The unnecessary wave cancellation method according to the above method is referred to as an unnecessary wave demodulation method.

〔2.レプリカ信号生成方法(遅延検出方式)〕
次に、P−Pシステムにおけるレプリカ信号生成方法を図4を参照して説明する。図4は、遅延検出方式におけるレプリカ信号生成方法を説明するための図である。
[2. Replica signal generation method (delay detection method)
Next, a replica signal generation method in the PP system will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a replica signal generation method in the delay detection method.

同図では、A局が送信する信号(不要波)が破線で、B局が送信する信号(希望波)が実線で示される。なお、A局およびB局は同一サイズのアンテナを使用しているため、不要波および希望波は同一の信号レベルと考えてよい。   In the figure, a signal (unwanted wave) transmitted from the station A is indicated by a broken line, and a signal (desired wave) transmitted by the station B is indicated by a solid line. Since station A and station B use antennas of the same size, unnecessary waves and desired waves may be considered to have the same signal level.

同図に示すように、遅延検出方式におけるレプリカ信号生成方法にはパス1及びパス2が存在する。パス1では、不要波および希望波が重畳した重畳信号が伝送され、パス2では、不要波のレプリカ信号が生成・伝送される。なお、レプリカ信号の生成は、衛星1往復分の時間(τ)だけA局の送信信号(不要波)をA局内で遅延させ、その遅延した不要波をレプリカ信号として生成するというものである。そして、干渉キャンセラにおいて、重畳信号からレプリカ信号が減算(キャンセル)され、そのキャンセルされた信号が希望波として外部に出力される。   As shown in the figure, a path 1 and a path 2 exist in the replica signal generation method in the delay detection method. In path 1, a superimposed signal in which an unnecessary wave and a desired wave are superimposed is transmitted, and in path 2, an unnecessary wave replica signal is generated and transmitted. The replica signal is generated by delaying the transmission signal (unnecessary wave) of the A station within the A station by the time (τ) for one round trip of the satellite, and generating the delayed unnecessary wave as a replica signal. Then, in the interference canceller, the replica signal is subtracted (cancelled) from the superimposed signal, and the canceled signal is output to the outside as a desired wave.

このようにして希望波が取得されるため、遅延検出方式では、衛星1往復分の遅延を正確に、継続的に計測する必要があり、また両局で不要波をキャンセルすることになる。   Since the desired wave is acquired in this way, in the delay detection method, it is necessary to accurately and continuously measure the delay for one round trip of the satellite, and unnecessary waves are canceled at both stations.

〔3.レプリカ信号生成方法(不要波復調方式)〕
次に、P−MPシステムにおけるレプリカ信号生成方法を図5を参照して説明する。図5は、不要波復調方式におけるレプリカ信号生成方法を説明するための図である。
[3. Replica signal generation method (unnecessary wave demodulation method)
Next, a replica signal generation method in the P-MP system will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a replica signal generation method in the unnecessary wave demodulation method.

上述したように、VSATシステムにおいては、リモート局は、同じ帯域内に不要波であるIB信号が存在しても、それらを除去することなく希望波であるOB信号を復調できる。これにより、VSATシステムでは、多数のリモート局のシステムを変更する必要はない。これに対して、ハブ局では、希望波であるIB信号に対して電力の大きな信号は干渉となるため、IB信号を復調するためにはOB信号のレプリカを生成し、IB信号とOB信号の重畳信号からOB信号をキャンセルする必要がある。   As described above, in the VSAT system, even if there is an IB signal that is an unnecessary wave in the same band, the remote station can demodulate the OB signal that is a desired wave without removing them. Thereby, in the VSAT system, it is not necessary to change the system of many remote stations. On the other hand, in the hub station, a signal having a large power with respect to the IB signal which is a desired wave causes interference. Therefore, in order to demodulate the IB signal, a replica of the OB signal is generated. It is necessary to cancel the OB signal from the superimposed signal.

そこで、図5に示すように、不要波復調方式では、パス1においてIB信号とOB信号の重畳信号を伝送し、パス2では復調部においてOB信号のレプリカを生成する。そして、干渉キャンセラにおいて、重畳信号からレプリカ信号が減算(キャンセル)され、そのキャンセルされた信号が希望波として出力される。そして、上記減算は、レプリカ信号の生成に必要な時間だけ遅延して、重畳信号からレプリカ信号を減算し、これによりレプリカ信号が復調されるために生じる固定遅延による影響を抑えている。   Therefore, as shown in FIG. 5, in the unnecessary wave demodulation method, a superimposed signal of the IB signal and the OB signal is transmitted in path 1, and a replica of the OB signal is generated in the demodulator in path 2. Then, in the interference canceller, the replica signal is subtracted (cancelled) from the superimposed signal, and the canceled signal is output as a desired wave. The subtraction is delayed by a time required for generating the replica signal, and the replica signal is subtracted from the superimposed signal, thereby suppressing the influence of the fixed delay caused by demodulating the replica signal.

このようにして希望波が取得されるため、不要波復調方式は、シンプルであり、かつ、VSATシステムに好適に用いることができる。ただし、生成するレプリカ信号の正確性は、不要波を復調する際の誤り率特性に影響を受ける。   Since the desired wave is acquired in this way, the unnecessary wave demodulation method is simple and can be suitably used for the VSAT system. However, the accuracy of the generated replica signal is affected by the error rate characteristics when demodulating unnecessary waves.

〔4.衛星中継増幅器〕
衛星通信では、衛星(中継局)に搭載されている中継増幅器(信号増幅器)において多数の信号が共通増幅され、理想的な線形増幅器では、個々の出力信号の振幅や位相は共通増幅される他の信号の影響を受けることは無い。
[4. (Satellite relay amplifier)
In satellite communications, a large number of signals are commonly amplified in a relay amplifier (signal amplifier) mounted on a satellite (relay station), and the amplitude and phase of each output signal are commonly amplified in an ideal linear amplifier. It is not affected by the signal.

しかしながら、衛星に搭載されている固体増幅器(SSPA:Solid Statue Power Amplifier)や進行波管増幅器(TWTA)などの高出力増幅器(HPA:High Power Amplifier)では、入力される信号電力が小さい間は線形動作をするが、信号電力が大きくなると非線形増幅の影響が現れる。特に、伝送信号重畳方式では、同一の周波数帯域で複数の信号を送受信するため、非線形増幅の影響が大きくなる。   However, a high power amplifier (HPA) such as a solid state power amplifier (SSPA) or a traveling wave tube amplifier (TWTA) mounted on a satellite is linear while the input signal power is small. Although it operates, the effect of nonlinear amplification appears when the signal power increases. In particular, in the transmission signal superposition method, since a plurality of signals are transmitted and received in the same frequency band, the influence of nonlinear amplification becomes large.

図6は、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む増幅器の入出力特性を概略的に示す図である。   FIG. 6 is a diagram schematically showing input / output characteristics of an amplifier in which input / output characteristics of an output signal with respect to an input signal include a linear region and a nonlinear region.

同図に示すように、衛星に搭載されるSSPAまたはTWTA等の非線形増幅器は、線形領域および非線形領域を含む入出力特性を有し、線形領域では、入力レベルと出力レベルは線形性を維持しているものの、非線形領域では、入力レベルと出力レベルは線形性を失っており、出力信号が歪んで出力されてしまう。従って、伝送信号重畳方式の最適な運用という観点において、衛星中継増幅器の非線形性が通信システムの伝送特性に与える影響を排除する必要がある。   As shown in the figure, the nonlinear amplifier such as SSPA or TWTA mounted on the satellite has input / output characteristics including a linear region and a nonlinear region. In the linear region, the input level and the output level maintain linearity. However, in the nonlinear region, the input level and the output level lose linearity, and the output signal is distorted and output. Therefore, it is necessary to eliminate the influence of the nonlinearity of the satellite relay amplifier on the transmission characteristics of the communication system from the viewpoint of the optimum operation of the transmission signal superposition method.

次に説明する本実施形態に係る信号補償装置8は、上記問題点を解決することを目的とするものである。なお、以下では、信号補償装置8は、VSATシステムに適用されるものとして説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。詳細は後述するが、信号補償装置8は、生成されたOB信号のレプリカ信号に対して所定の処理を加えるものであるため、レプリカ信号を生成する伝送信号重畳方式であれば、何れの方式に対しても適用が可能である。従って、信号補償装置8は、〔2.レプリカ信号生成方法(遅延検出方式)〕で説明したP−Pシステムにも適用することができる。   The signal compensation device 8 according to the present embodiment to be described next is intended to solve the above problems. In the following description, the signal compensator 8 is described as being applied to a VSAT system, but the scope of application of the present invention is not limited to this. Although details will be described later, the signal compensation device 8 applies predetermined processing to the replica signal of the generated OB signal, so any transmission signal superposition method for generating a replica signal can be used. It can also be applied to. Therefore, the signal compensator 8 is [2. The present invention can also be applied to the PP system described in “Replica Signal Generation Method (Delay Detection Method)”.

〔5.信号補償装置8を備えた通信装置1の詳細〕
本実施形態に係る信号補償装置8が用いられる通信装置1について、図1等を参照して説明する。
[5. Details of Communication Device 1 with Signal Compensation Device 8]
A communication device 1 in which the signal compensation device 8 according to the present embodiment is used will be described with reference to FIG.

図1は、本発明の信号補償装置8を備えた通信装置1の構成を示すブロック図である。通信装置1は、VSATシステムにおいて、ハブ局側に設けられるものである。すなわち、通信装置1は、同図に示すように、信号受信部2と、位相回転器3と、第1復調部4と、2値化部5と、変調器6と、フィルタ7と、信号補償装置8と、自動増幅回路9と、相関算出部10と、信号遅延部11と、信号キャンセル部12と、第2復調部13と、を備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a communication device 1 including a signal compensation device 8 of the present invention. The communication device 1 is provided on the hub station side in the VSAT system. That is, the communication device 1 includes a signal receiving unit 2, a phase rotator 3, a first demodulating unit 4, a binarizing unit 5, a modulator 6, a filter 7, a signal, as shown in FIG. A compensation device 8, an automatic amplification circuit 9, a correlation calculation unit 10, a signal delay unit 11, a signal cancellation unit 12, and a second demodulation unit 13 are provided.

信号受信部2は、衛星からOB(アウトバウンド)信号とIB(インバウンド)信号とが重畳された重畳信号(図3参照)を受信するものである。そして、信号受信部2は、衛星から受信した信号をQPSKのI/Q信号に変換後、そのI/Q信号を位相回転器3に出力する。   The signal receiving unit 2 receives a superimposed signal (see FIG. 3) in which an OB (outbound) signal and an IB (inbound) signal are superimposed from a satellite. The signal receiving unit 2 converts the signal received from the satellite into a QPSK I / Q signal, and then outputs the I / Q signal to the phase rotator 3.

位相回転器3は、I/Q信号のキャリア位相同期を取るために入力信号の位相を回転させる。そして、位相回転器3は、位相回転を施したI/Q信号を、パス1を経由して信号遅延部11に出力する一方で、パス2を経由して第1復調部4に出力する。   The phase rotator 3 rotates the phase of the input signal to synchronize the carrier phase of the I / Q signal. Then, the phase rotator 3 outputs the phase-rotated I / Q signal to the signal delay unit 11 via the path 1 and to the first demodulation unit 4 via the path 2.

第1復調部4は、位相回転器3から出力されるアウトバウンド信号とインバウンド信号との間の電力密度の差Δを利用して、所望でないアウトバウンド信号を復調する。さらに、第1復調部4は、その内部に含む図示しないQPSKDemapブロックにより受信信号とその判定点の位相差を位相回転器3にフィードバックする。位相回転器3は、そのフィードバックを受けてI/Q信号の位相制御を行う。   The first demodulator 4 demodulates an undesired outbound signal by using the power density difference Δ between the outbound signal and the inbound signal output from the phase rotator 3. Further, the first demodulator 4 feeds back the phase difference between the received signal and its decision point to the phase rotator 3 by a QPSK Demap block (not shown) included therein. The phase rotator 3 receives the feedback and performs phase control of the I / Q signal.

なお、電力密度差Δを利用したアウトバウンド信号の復調は従来方法に従えばよく、ここでの詳細説明は省略する。   Note that the demodulation of the outbound signal using the power density difference Δ may follow a conventional method, and a detailed description thereof is omitted here.

2値化部5は、第1復調部4により復調されたアウトバウンド信号を、I信号およびQ信号からなるパルス列に変換するものである。   The binarization unit 5 converts the outbound signal demodulated by the first demodulation unit 4 into a pulse train composed of an I signal and a Q signal.

変調器6は、I信号およびQ信号からなるパルス列を、第1復調部4から出力されるキャリア列を用いて変調するものである。そして、変調されたキャリア列をフィルタ7に通すことで、衛星に搭載された非線形増幅器による信号の非線形歪みの影響を受ける前のアウトバウンド信号のレプリカ信号を再生する。   The modulator 6 modulates the pulse train composed of the I signal and the Q signal using the carrier train output from the first demodulator 4. Then, by passing the modulated carrier train through the filter 7, a replica signal of the outbound signal before being affected by the nonlinear distortion of the signal by the nonlinear amplifier mounted on the satellite is reproduced.

信号補償装置8は、補償レプリカ信号生成手段8aを含む。補償レプリカ信号生成手段8aは、I成分取得部8b、Q成分取得部8c、及び非線形補償モデル演算部8dを含む。I成分取得部8bは、アウトバウンド信号のレプリカ信号のI成分をフィルタ7から取得する。Q成分取得部8cは、そのレプリカ信号のQ成分をフィルタ7から取得する。   The signal compensation device 8 includes compensation replica signal generation means 8a. The compensation replica signal generation means 8a includes an I component acquisition unit 8b, a Q component acquisition unit 8c, and a nonlinear compensation model calculation unit 8d. The I component acquisition unit 8 b acquires the I component of the replica signal of the outbound signal from the filter 7. The Q component acquisition unit 8 c acquires the Q component of the replica signal from the filter 7.

非線形補償モデル演算部8dは、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む非線形増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルを有する。そして、非線形補償モデル演算部8dは、I成分取得部8bおよびQ成分取得部8cから取得した上記レプリカ信号のI成分及びQ成分を上記非線形補償モデルに入力し、後述の演算を行うことにより、I成分及びQ成分で示される補償レプリカ信号を生成する。なお、その補償レプリカ信号は、線形領域および非線形領域を含む非線形増幅器の入出力特性をレプリカ信号に包含させた信号である。   The nonlinear compensation model calculation unit 8d has a nonlinear compensation model in which the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal indicate the input / output characteristics of the nonlinear amplifier including the linear region and the nonlinear region. Then, the nonlinear compensation model calculation unit 8d inputs the I component and Q component of the replica signal acquired from the I component acquisition unit 8b and the Q component acquisition unit 8c to the nonlinear compensation model, and performs the calculation described later. A compensation replica signal indicated by an I component and a Q component is generated. The compensation replica signal is a signal in which the input / output characteristics of the nonlinear amplifier including the linear region and the nonlinear region are included in the replica signal.

次に、非線形補償モデル演算部8dは、その補償レプリカ信号を自動増幅回路9および相関算出部10に出力する。なお、線形領域および非線形領域を含む信号増幅器の入出力特性、非線形補償モデルの詳細、及び補償レプリカ信号の生成については後ほど詳述する。   Next, the nonlinear compensation model calculation unit 8 d outputs the compensation replica signal to the automatic amplification circuit 9 and the correlation calculation unit 10. The input / output characteristics of the signal amplifier including the linear region and the nonlinear region, details of the nonlinear compensation model, and generation of the compensation replica signal will be described in detail later.

自動増幅回路9は、信号補償装置8と信号キャンセル部12との間に設けられるものであり、不要波信号を含む衛星からの受信信号および生成されたレプリカ信号を同期し、両信号の振幅を同程度とするものである。信号キャンセル部12における信号キャンセル後の出力において、生成されたレプリカ信号と不要波との間の電力差が復調する希望波の干渉となるため、そのような事態を未然に防止することを目的として自動増幅回路9が設けられる。   The automatic amplifying circuit 9 is provided between the signal compensator 8 and the signal cancellation unit 12, and synchronizes the received signal from the satellite including the unnecessary wave signal and the generated replica signal, and adjusts the amplitude of both signals. The same level. In the output after the signal cancellation in the signal cancellation unit 12, the power difference between the generated replica signal and the unnecessary wave becomes an interference of a desired wave to be demodulated. For the purpose of preventing such a situation in advance An automatic amplifier circuit 9 is provided.

相関算出部10は、信号キャンセル部12の出力である残留信号とレプリカ信号との相関を算出するものである。自動増幅回路9で用いられる振幅制御信号は、相関算出部10で算出された相関に基づいて求められる。   The correlation calculation unit 10 calculates the correlation between the residual signal that is the output of the signal cancellation unit 12 and the replica signal. The amplitude control signal used in the automatic amplification circuit 9 is obtained based on the correlation calculated by the correlation calculation unit 10.

信号遅延部11は、パス2においてレプリカ信号を生成している時間だけ、パス1経由で位相回転器3から出力される信号を遅延させるものである。パス2においてレプリカ信号を生成するのに必要な時間(τ)は、常に一定であり、通常、10シンボルから最大でも数10シンボル期間となる。   The signal delay unit 11 delays the signal output from the phase rotator 3 via the path 1 by the time during which the replica signal is generated in the path 2. The time (τ) required for generating the replica signal in the path 2 is always constant, and is usually 10 symbols to a maximum of several tens of symbol periods.

信号キャンセル部12は、信号遅延部11により遅延された信号から、自動増幅回路9が出力した補償レプリカ信号を減算(キャンセル)するものである。信号キャンセル部12は、キャンセル後の信号を相関算出部10に出力すると共に、第2復調部13にも出力する。なお、信号キャンセル部12におけるキャンセル処理は従来方法に従えばよく、ここでの詳細説明は省略する。   The signal cancellation unit 12 subtracts (cancels) the compensation replica signal output from the automatic amplification circuit 9 from the signal delayed by the signal delay unit 11. The signal cancellation unit 12 outputs the canceled signal to the correlation calculation unit 10 and also outputs it to the second demodulation unit 13. Note that the canceling process in the signal canceling unit 12 may follow a conventional method, and a detailed description thereof is omitted here.

第2復調部13は、信号キャンセル部12でキャンセル処理された後の信号を復調することで、所望の信号であるインバウンド信号を得る。   The second demodulation unit 13 obtains an inbound signal that is a desired signal by demodulating the signal that has been canceled by the signal cancellation unit 12.

〔6.非線形補償モデル(TWTAモデル)〕
衛星通信では、衛星に搭載されている中継増幅器において複数の信号が共通増幅され、その増幅器として固体増幅器(SSPA)や進行波管増幅器(TWTA)などの高出力増幅器(HPA)が使用される。なお、一般的には、SSPAが地上の移動通信に使用され、TWTAが衛星に搭載されるケースが多い。これは、TWTAの方がSSPAよりも高い出力を得られるためである。
[6. Nonlinear compensation model (TWTA model)]
In satellite communication, a plurality of signals are commonly amplified in a relay amplifier mounted on the satellite, and a high-power amplifier (HPA) such as a solid-state amplifier (SSPA) or traveling wave tube amplifier (TWTA) is used as the amplifier. In general, there are many cases where SSPA is used for terrestrial mobile communication and TWTA is mounted on a satellite. This is because TWTA can obtain a higher output than SSPA.

そこで、本実施形態では、衛星に搭載されている増幅器がTWTAである場合を念頭に、信号補償装置8において補償レプリカ信号を生成する方法を提案する。従って、信号補償装置8は、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含むTWTAの入出力特性を示す非線形補償モデルに、OB信号(不要波)のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する、と考えてよい。そこで、以下では、線形領域および非線形領域を含むTWTAの入出力特性、TWTAに係る非線形補償モデル、その非線形補償モデルにOB信号のレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する方法、そして当該方法によって得られる効果を順次説明する。   Therefore, in the present embodiment, a method for generating a compensation replica signal in the signal compensator 8 is proposed in consideration of the case where the amplifier mounted on the satellite is TWTA. Therefore, the signal compensation device 8 adds a replica signal that is a replica of the OB signal (unnecessary wave) to the nonlinear compensation model in which the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal indicate the input / output characteristics of the TWTA including the linear region and the nonlinear region. It may be considered that a compensation replica signal is generated by inputting. Accordingly, in the following, TWTA input / output characteristics including a linear region and a nonlinear region, a nonlinear compensation model related to TWTA, a method of generating a compensation replica signal by inputting a replica signal of an OB signal into the nonlinear compensation model, and the method The effects obtained by will be described sequentially.

なお、本願発明はTWTAに限定されるものではなく、SSPAにおいても同様に、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含むSSPAの入出力特性を示す非線形補償モデルに、OB信号(不要波)のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成することも可能である。   Note that the present invention is not limited to TWTA. Similarly, in SSPA, an input / output characteristic of an output signal with respect to an input signal is a non-linear compensation model indicating an input / output characteristic of an SSPA including a linear region and a nonlinear region. It is also possible to generate a compensation replica signal by inputting a replica signal that is a replica of the signal (unnecessary wave).

〔6−1.TWTAモデル〕
最初に、重畳されたOB信号およびIB信号がTWTAに入力され、OB信号がTWTAによる信号の非線形歪みの影響を受けた様子を図7に示す。なお、図7では、横軸は入力信号のI成分を、縦軸は入力信号のQ成分を表しており、OB信号およびIB信号を複素表現している。
[6-1. TWTA model)
First, the superimposed OB signal and IB signal are input to the TWTA, and the state in which the OB signal is affected by the nonlinear distortion of the signal due to the TWTA is shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the I component of the input signal, and the vertical axis represents the Q component of the input signal. The OB signal and the IB signal are expressed in a complex manner.

同図の(a)、(b)、(c)は、TWTAに入力されるOB信号、IB信号、そしてそれらを合成した信号(IB信号+OB信号)の信号ベクトルを示す。(d)は、TWTAによる信号の非線形歪みを受けたIB信号及びOB信号の合成信号であるTWTAの出力ベクトルを示す。なお、合成信号(c)が受ける非線形歪みによる影響は、ハブ局が送信したOB信号にのみ及ぶ。   (A), (b), and (c) of the same figure show the signal vector of the OB signal and IB signal input to TWTA, and the signal (IB signal + OB signal) which combined them. (D) shows an output vector of TWTA, which is a combined signal of an IB signal and an OB signal subjected to nonlinear distortion of the signal by TWTA. It should be noted that the influence of the non-linear distortion on the composite signal (c) affects only the OB signal transmitted by the hub station.

これから説明するTWTAモデルは、図7(d)で示されるTWTAによる非線形歪みの影響を受けたOB信号のレプリカ信号に当該非線形歪みを包含させた補償レプリカ信号を生成するというものである。   The TWTA model to be described below is to generate a compensation replica signal in which the nonlinear distortion is included in the replica signal of the OB signal affected by the nonlinear distortion due to the TWTA shown in FIG.

そこで、まずTWTAの入出力特性を説明し、続いてTWTAに係る非線形補償モデルについて説明する。この非線形補償モデルではTWTAへの入力信号を複素関数s(t)で表現する。このとき、レプリカ信号を入力s(t)として得られる出力u(t)を、上記補償レプリカ信号として生成する式は、以下の式(1)で表される。   Therefore, first, the input / output characteristics of TWTA will be described, and then the nonlinear compensation model related to TWTA will be described. In this nonlinear compensation model, an input signal to TWTA is expressed by a complex function s (t). At this time, an equation for generating an output u (t) obtained using a replica signal as an input s (t) as the compensation replica signal is expressed by the following equation (1).

u(t)=s(t)×G〔s(t)〕 …式(1)
ここで、
u(t) :TWTAの出力信号
s(t) :TWTAへの入力信号
G〔s(t)〕:TWTAの利得(ゲイン)
とする。
さらに、TWTAのゲインであるG〔s(t)〕は以下の式(2)で表される。
u (t) = s (t) × G [s (t)] (1)
here,
u (t): Output signal of TWTA s (t): Input signal to TWTA G [s (t)]: Gain of TWTA (gain)
And
Furthermore, G [s (t)], which is the gain of TWTA, is expressed by the following equation (2).

G〔s(t)〕=1/|s(t)|
× g(|s(t)|)×exp(jf(|s(t)|)) …式(2)
ここで、
g(r):TWTAのAM/PM変換特性
f(r):TWTAのAM/AM変換特性
AM :Amplitude Modulation(振幅変調)
PM :Phase Modulation(位相変調)
j :√(−1)
とする。
G [s (t)] = 1 / | s (t) |
× g (| s (t) |) × exp (jf (| s (t) |)) (2)
here,
g (r): AM / PM conversion characteristic of TWTA f (r): AM / AM conversion characteristic of TWTA AM: Amplitude Modulation (amplitude modulation)
PM: Phase Modulation
j: √ (−1)
And

そして、TWTAでは、g(γ)は式(3)で、f(γ)は式(4)で、それぞれ表される。   In TWTA, g (γ) is expressed by equation (3), and f (γ) is expressed by equation (4).

g(γ)=α・γ/(1+β・γ) …式(3)
f(γ)=αφ・γ/(1+βφ・γ) …式(4)
ここで、
α :小信号利得
1/√β:飽和入力振幅
αφ :AM/PM変換特性を決めるパラメータ
βφ :AM/PM変換特性を決めるパラメータ
とする。
g (γ) = α x · γ / (1 + β x · γ 2 ) (3)
f (γ) = α φ · γ 2 / (1 + β φ · γ 2 ) (4)
here,
α x : Small signal gain 1 / √β x : Saturation input amplitude α φ : Parameter for determining AM / PM conversion characteristic β φ : Parameter for determining AM / PM conversion characteristic

ここで、図8は、TWTAにおけるAM/PM変換特性およびAM/AM変換特性を示すグラフである。また、表1は、式(3)、式(4)で使用される、TWTAの特性を決めるパラメータの値を示す。なお、表1の各パラメータは、TWTAに好適とされる代表的な数値であり、これらのパラメータを式(3)、式(4)に挿入した場合に、式(3)のg(γ)は図8のAM/AM変換特性を、式(4)のf(γ)は同図のAM/PM変換特性を好適に表すことが知られている。   Here, FIG. 8 is a graph showing AM / PM conversion characteristics and AM / AM conversion characteristics in TWTA. Table 1 shows parameter values used in the equations (3) and (4) to determine the TWTA characteristics. Each parameter in Table 1 is a typical numerical value suitable for TWTA. When these parameters are inserted into Equation (3) and Equation (4), g (γ) in Equation (3) Is known to suitably represent the AM / AM conversion characteristic of FIG. 8, and f (γ) in the equation (4) suitably represents the AM / PM conversion characteristic of FIG.

Figure 2011055125
Figure 2011055125

また、飽和出力振幅をTWTAの出力が最大となるところとした場合に、そのときの入力振幅を飽和入力振幅(1/√β)とする。さらに、入力バックオフ(IBO:Input Back−off)、出力バックオフ(OBO:Output Back−off)は、飽和入力振幅、飽和出力振幅を基準(0dB)として、そこからどれだけ振幅を抑えるかをデシベル表示したものと定義する。 Further, when the saturation output amplitude is set to a point where the output of the TWTA is maximized, the input amplitude at that time is set as the saturation input amplitude (1 / √β x ). Furthermore, input back-off (IBO) and output back-off (OBO) indicate how much the amplitude is suppressed from the saturation input amplitude and saturation output amplitude as a reference (0 dB). Defined as decibels.

例えば、図8では、飽和入力基準は出力振幅が最大になるときの入力振幅である2dBとなる。これをIBOの基準として、入力振幅を1/2にする(入力電力を6dB下げる)と、出力振幅は0.8、すなわち、OBOの基準である出力振幅1.0の4/5となる。つまり、出力電力が2dB下がったことになり、このときのIBO、OBOはそれぞれ6dB、2dBとなる。   For example, in FIG. 8, the saturation input reference is 2 dB, which is the input amplitude when the output amplitude is maximum. With this as the IBO reference, when the input amplitude is halved (the input power is reduced by 6 dB), the output amplitude is 0.8, that is, 4/5 of the output amplitude 1.0 which is the OBO reference. In other words, the output power has decreased by 2 dB, and IBO and OBO at this time are 6 dB and 2 dB, respectively.

続いて、入力信号のk番目のI成分及びQ成分をそれぞれIおよびQとして、入力信号の平均電力を以下の式(5)で算出する。 Subsequently, the k-th I component and Q component of the input signal are set as I k and Q k , respectively, and the average power of the input signal is calculated by the following equation (5).

Figure 2011055125
Figure 2011055125

ここで、
N:データサンプリング数
とする。
here,
N: The number of data sampling.

次に、以下の式(6)で入力電力補正係数αを算出する。   Next, the input power correction coefficient α is calculated by the following equation (6).

Figure 2011055125
Figure 2011055125

ここで、
ΓIBO:IBO(dB)
とする。
すると、式(1)、及び式(2)でモデル化される非線形増幅器TWTAへの入力複素振幅のI成分およびQ成分は、以下の式(7)、式(8)で与えられる。
here,
Γ IBO : IBO (dB)
And
Then, the I component and the Q component of the input complex amplitude to the nonlinear amplifier TWTA modeled by the equations (1) and (2) are given by the following equations (7) and (8).

=α×I …式(7)
=α×Q …式(8)
そして、式(1)、式(2)において、
s=i+jq …式(9)
として、非線形補償モデルの出力値の計算を行う。
従って、出力値uは、以下の式(10)で得られる。
i k = α × I k (7)
q k = α × Q k (8)
And in Formula (1) and Formula (2),
s = i k + jq k (9)
As a result, the output value of the nonlinear compensation model is calculated.
Therefore, the output value u is obtained by the following equation (10).

Figure 2011055125
Figure 2011055125

得られた出力値uはさらに、飽和振幅最大値Amaxと乗算されて出力される。従って、出力信号のI成分及びQ成分は、以下の式(11)、式(12)で表される。 The obtained output value u is further multiplied by the saturation amplitude maximum value Amax and output. Therefore, the I component and Q component of the output signal are expressed by the following equations (11) and (12).

Figure 2011055125
Figure 2011055125

Figure 2011055125
Figure 2011055125

このようにして、式(1)〜式(12)に基づいて出力信号のI成分及びQ成分が算出される。つまり、式(1)〜式(12)に基づいて、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含むTWTAの入出力特性を示す非線形補償モデルを実現することができる。   In this way, the I component and Q component of the output signal are calculated based on the equations (1) to (12). That is, based on the equations (1) to (12), it is possible to realize a nonlinear compensation model in which the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal indicate the input / output characteristics of the TWTA including the linear region and the nonlinear region.

これを図1のブロック図に当てはめて考えてみると、信号補償装置8を構成するI成分取得部8b及びQ成分取得部8cが、アウトバウンド信号のレプリカ信号に係るI成分およびQ成分をフィルタ7から取得する。このレプリカ信号のI成分およびQ成分が非線形補償モデルへの入力信号(s(t))となる。そして、非線形補償モデル演算部8dは、入力信号s(t)を入力として、式(1)〜式(12)で示される非線形補償モデルにおいて演算を行い、最終的にI成分及びQ成分で示される補償レプリカ信号を生成する(式(11)、式(12))。このようにして、式(1)〜式(12)により補償レプリカ信号が生成され、その補償レプリカ信号に線形領域および非線形領域を含むTWTAの入出力特性が包含される。   When this is applied to the block diagram of FIG. 1, the I component acquisition unit 8 b and the Q component acquisition unit 8 c constituting the signal compensation device 8 filter the I component and the Q component related to the replica signal of the outbound signal as a filter 7. Get from. The I component and Q component of this replica signal become the input signal (s (t)) to the nonlinear compensation model. Then, the nonlinear compensation model calculation unit 8d receives the input signal s (t) as an input, performs calculation in the nonlinear compensation model expressed by the equations (1) to (12), and finally shows the I component and the Q component. To generate a compensated replica signal (Equation (11), Equation (12)). In this way, the compensation replica signal is generated by the equations (1) to (12), and the compensation replica signal includes the TWTA input / output characteristics including the linear region and the nonlinear region.

〔6−2.シミュレーションおよび実証試験による試験結果〕
TWTAの線形領域および非線形領域における干渉キャンセラの特性劣化の補償について、コンピュータ・シュミレーション、及び、FPGA(Field Programmable Gate Array)に基づくハードウェア・プロトタイプによるラボテストを行った。なお、IB信号に対するOB信号の電力密度比は13dBで設定した。
[6-2. (Results of simulation and verification test)
Laboratories using computer simulations and hardware prototypes based on Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) were performed for compensation of interference degradation in the linear region and nonlinear region of TWTA. The power density ratio of the OB signal to the IB signal was set at 13 dB.

図9は、線形領域における、出力された電力スペクトルによる特性評価のシミュレーション結果を示すものであり、受信信号(5MHzのOB信号および1MHzのIB信号を含む)の電力スペクトルと抽出したIB信号とが示されている。また、図10は、非線形領域における、出力された電力スペクトルによる特性評価のシミュレーション結果を示すものであり、IBOが0dBの場合の非線形領域についてのシミュレーション結果が示されている。   FIG. 9 shows the simulation result of the characteristic evaluation by the output power spectrum in the linear region. The power spectrum of the received signal (including the 5 MHz OB signal and the 1 MHz IB signal) and the extracted IB signal are shown in FIG. It is shown. FIG. 10 shows the simulation result of the characteristic evaluation by the output power spectrum in the non-linear region. The simulation result for the non-linear region when IBO is 0 dB is shown.

図9と図10とを比較して分かるように、IB信号(希望波)は、線形領域の方が非線形領域よりも確実に抽出される。非線形領域では、残留OB信号(干渉波)とIB信号の電力密度比(D/U)が10dB以下と小さくなっていることがわかる。   As can be seen by comparing FIG. 9 and FIG. 10, the IB signal (desired wave) is more reliably extracted in the linear region than in the nonlinear region. It can be seen that in the non-linear region, the power density ratio (D / U) between the residual OB signal (interference wave) and the IB signal is as small as 10 dB or less.

図11は、上記シミュレーションと同様の条件で行ったハードウェアによる試験結果を示す図であり、受信信号(OB信号+IB信号)及び抽出IB信号が示されている。結果として、ハードウェアによる試験結果は、シミュレーションによる試験結果に劣るものであった。つまり、ハードウェアによる試験ではIB信号を十分に抽出することができなかった。抽出されたIB信号のD/Uが僅か6〜7dBであった。これは、実験では非線形の影響がより強く出たためと考えられる。   FIG. 11 is a diagram showing a test result by hardware performed under the same conditions as in the simulation, and shows a received signal (OB signal + IB signal) and an extracted IB signal. As a result, the test result by hardware was inferior to the test result by simulation. In other words, the IB signal could not be sufficiently extracted in the hardware test. The D / U of the extracted IB signal was only 6-7 dB. This is thought to be due to the stronger non-linear influence in the experiment.

〔6−3.シミュレーションによるキャンセラの動作検証〕
次に、シミュレーションによるキャンセラの動作検証を説明する。なお、シミュレーションでは、OB信号をQPSK信号、IB信号をDQPSK信号とし、IB信号に対するOB信号の電力密度比を13dBに設定した。その他のシミュレーション緒元は表2に記載する通りである。
[6-3. (Cancer operation verification by simulation)
Next, the operation verification of the canceller by simulation will be described. In the simulation, the OB signal is a QPSK signal, the IB signal is a DQPSK signal, and the power density ratio of the OB signal to the IB signal is set to 13 dB. Other simulation specifications are as shown in Table 2.

Figure 2011055125
Figure 2011055125

最初に、信号キャンセル後のIB信号の特性劣化に対する補償の効果を説明する。図12は、シミュレーションによる、キャンセラへの入力信号(IB信号+OB信号)とキャンセラからの出力信号(IB信号)のスペクトルを示す図である。なお、TWTAの動作点は飽和入力基準であり(IBO=0dB)、IB信号に対するOB信号の電力密度比は13dBで設定している。さらに、出力信号は、補償の有無による2通りのシミュレーションを行った。   First, the effect of compensation for characteristic deterioration of the IB signal after signal cancellation will be described. FIG. 12 is a diagram showing the spectrum of the input signal (IB signal + OB signal) to the canceller and the output signal (IB signal) from the canceller by simulation. Note that the operating point of TWTA is the saturation input standard (IBO = 0 dB), and the power density ratio of the OB signal to the IB signal is set to 13 dB. Furthermore, the output signal was subjected to two types of simulation depending on whether compensation was performed.

同図に示すように、補償の有無で比較した場合、IB信号およびOB信号の重畳信号からOB信号に係る補償レプリカ信号をキャンセルすることで、IB信号の信号劣化が約10dB、すなわち約90%抑制される。このことは、上記キャンセルによるIB信号の特性劣化の抑制効果が極めて高いことを示すものである。   As shown in the figure, when compared with the presence or absence of compensation, the signal degradation of the IB signal is about 10 dB, that is, about 90% by canceling the compensation replica signal related to the OB signal from the superimposed signal of the IB signal and the OB signal. It is suppressed. This indicates that the effect of suppressing the characteristic deterioration of the IB signal due to the cancellation is extremely high.

次に、信号キャンセル後のIB信号の誤り率特性を説明する。図13は、IBO=2dBの場合における、信号キャンセル後のIB信号の誤り率特性を示す図である。図14は、IBO=10dBの場合における、信号キャンセル後のIB信号の誤り率特性を示す図である。   Next, the error rate characteristics of the IB signal after signal cancellation will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating an error rate characteristic of an IB signal after signal cancellation in the case of IBO = 2 dB. FIG. 14 is a diagram illustrating an error rate characteristic of an IB signal after signal cancellation when IBO = 10 dB.

図13から分かるように、IBO=2dBの場合、「補償あり」は「補償なし」よりもIB信号の誤り率特性が低い数値を示している。つまり、IB信号およびOB信号の重畳信号からOB信号に係る補償レプリカ信号をキャンセルすることにより、IB信号の誤り率特性を低減することが立証された。   As can be seen from FIG. 13, in the case of IBO = 2 dB, “with compensation” shows a numerical value with a lower error rate characteristic of the IB signal than “without compensation”. That is, it has been proved that the error rate characteristic of the IB signal is reduced by canceling the compensation replica signal related to the OB signal from the superimposed signal of the IB signal and the OB signal.

一方、図14から分かるように、IBO=10dBの場合、「補償あり」と「補償なし」とではIB信号の誤り率特性に明確な差異がなく、IB信号およびOB信号の重畳信号からOB信号に係る補償レプリカ信号をキャンセルすることによる有意な効果は認められなかった。これは、IBO=10dBとすることにより、入力信号に対する出力信号の入出力特性が非線形領域から線形領域に近づき、信号劣化の程度が低くなることによる。   On the other hand, as can be seen from FIG. 14, when IBO = 10 dB, there is no clear difference in the error rate characteristics of the IB signal between “with compensation” and “without compensation”, and the OB signal is determined from the superimposed signal of the IB signal and the OB signal. No significant effect was found by canceling the compensation replica signal. This is because by setting IBO = 10 dB, the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal approach from the nonlinear region to the linear region, and the degree of signal degradation is reduced.

続いて、図15は、誤り率10−4においてIBOを変化させた時のBER特性の劣化量を示す図である。なお、ここでいう劣化量とは、図13・図14を参照して説明した「理想値」からの劣化量をdB表示したものである。 Next, FIG. 15 is a diagram illustrating the deterioration amount of the BER characteristic when the IBO is changed at an error rate of 10 −4 . The deterioration amount referred to here is a dB display of the deterioration amount from the “ideal value” described with reference to FIGS. 13 and 14.

同図に示すように、IB信号およびOB信号の重畳信号からOB信号に係る補償レプリカ信号をキャンセルすることにより、キャンセル処理後の出力信号(IB信号)のBER特性の劣化量が大幅に抑えられることが分かる。なお、本シミュレーションは、実際の衛星中継局で使用されるTWTAの非線形特性と同条件でキャンセル処理を行うものである。それゆえ、TWTAの非線形領域における特性劣化を抑制するために、レプリカ信号を上記非線形補償モデルに入力して補償レプリカ信号を生成し、IB信号およびOB信号の重畳信号からOB信号に係る当該補償レプリカ信号をキャンセルするという本実施形態に係る信号補償方法は、極めて有効に希望波(IB信号)の信号劣化を低減可能であることを立証できた。   As shown in the figure, by canceling the compensation replica signal related to the OB signal from the superimposed signal of the IB signal and the OB signal, the amount of deterioration of the BER characteristic of the output signal (IB signal) after the cancellation process can be greatly suppressed. I understand that. In this simulation, cancel processing is performed under the same conditions as the nonlinear characteristics of TWTA used in an actual satellite relay station. Therefore, in order to suppress the characteristic deterioration in the nonlinear region of TWTA, a replica signal is input to the nonlinear compensation model to generate a compensation replica signal, and the compensation replica related to the OB signal from the superimposed signal of the IB signal and the OB signal It has been proved that the signal compensation method according to the present embodiment for canceling the signal can effectively reduce the signal degradation of the desired wave (IB signal).

このように、補償レプリカ信号生成手段8aは、衛星に搭載されたTWTAの入出力特性を示す非線形補償モデルにレプリカ信号を入力することにより補償レプリカ信号を生成するものである。従って、従来のように、線形領域で動作させることを目的として入力バックオフ(IBO)を十分に取り、そのため衛星から信号を出力する際の送信電力が低下してしまうという問題を大幅に軽減することができる。   As described above, the compensation replica signal generation unit 8a generates a compensation replica signal by inputting the replica signal to the nonlinear compensation model indicating the input / output characteristics of the TWTA mounted on the satellite. Therefore, as in the prior art, sufficient input back-off (IBO) is taken for the purpose of operating in the linear region, so that the problem of reduced transmission power when signals are output from the satellite is greatly reduced. be able to.

加えて、補償レプリカ信号生成手段8aは、非線形補償モデルにレプリカ信号を入力することで補償レプリカ信号を生成するものであり、必ずしも増幅器(アンプ)等のハードウェアを使用する必要がなく、ソフトウェアによる演算処理によって補償レプリカ信号を生成する構成も可能である。従って、ソフト的に補償レプリカ信号を生成することにより、ハードウェアにかかる費用を抑えつつ、通信装置1の小型化を同時に実現することができる。   In addition, the compensation replica signal generation means 8a generates a compensation replica signal by inputting the replica signal to the nonlinear compensation model, and it is not always necessary to use hardware such as an amplifier (amplifier). A configuration in which a compensation replica signal is generated by arithmetic processing is also possible. Therefore, by generating the compensation replica signal in software, it is possible to simultaneously reduce the size of the communication device 1 while suppressing the cost for hardware.

さらに、本実施形態で提案する信号補償方法は、不要波復調方式および遅延検出方式の何れにも適用することができる。これは、補償レプリカ信号生成手段8aが、アウトバウンド信号のレプリカ信号をフィルタ7から取得して、そのレプリカ信号を、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含むTWTAの入出力特性を示す非線形補償モデルに入力することで補償レプリカ信号を生成するという方法を採るためである。   Furthermore, the signal compensation method proposed in this embodiment can be applied to both the unnecessary wave demodulation method and the delay detection method. This is because the compensation replica signal generating means 8a acquires the replica signal of the outbound signal from the filter 7, and the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal are the input / output characteristics of the TWTA including the linear region and the nonlinear region. This is to adopt a method of generating a compensation replica signal by inputting to a nonlinear compensation model indicating the characteristics.

従って、上記説明した不要波復調方式とは異なる遅延検出方式に本実施形態に係る信号補償方法を適用する場合には、図4のパス2において、信号補償装置8を干渉キャンセラの直前に設ける構成とすればよい。これにより、(図示しない)補償レプリカ信号生成手段8aが、不要波(A局の送信信号)のレプリカ信号を取得して、そのレプリカ信号を、入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含むTWTAの入出力特性を示す非線形補償モデルに入力することで補償レプリカ信号を生成することができる。そして、干渉キャンセラが重畳信号から補償レプリカ信号を減算することにより希望波が抽出される。   Therefore, when the signal compensation method according to this embodiment is applied to a delay detection method different from the above-described unnecessary wave demodulation method, a configuration in which the signal compensation device 8 is provided immediately before the interference canceller in the path 2 of FIG. And it is sufficient. As a result, the compensation replica signal generation means 8a (not shown) acquires a replica signal of an unnecessary wave (A station transmission signal), and the input / output characteristics of the output signal with respect to the input signal are in a linear region and A compensation replica signal can be generated by inputting to a nonlinear compensation model indicating the input / output characteristics of the TWTA including the nonlinear region. Then, the desired wave is extracted by the interference canceller subtracting the compensation replica signal from the superimposed signal.

このように、本実施形態に係る信号補償方法は、不要波復調方式および遅延検出方式の両方の方式において、非線形増幅器によって生じる受信信号の特性劣化を好適に補償することができる。それゆえ、本実施形態に係る信号補償方法は、不要波復調方式が採用されるP−MPシステム、及び、遅延検出方式が採用されるP−Pシステムの両方の信号重畳方式において好適に適用することができる。   As described above, the signal compensation method according to the present embodiment can favorably compensate for the characteristic deterioration of the received signal caused by the nonlinear amplifier in both the unnecessary wave demodulation method and the delay detection method. Therefore, the signal compensation method according to the present embodiment is preferably applied to both the signal superposition method of the P-MP system employing the unnecessary wave demodulation method and the PP system employing the delay detection method. be able to.

なお、P−Pシステムは、同一サイズのアンテナを使用する局A、局Bから同一の信号レベルで送信された2つの信号を同一の周波数帯域に重畳して伝送を行うシステムである。それゆえ、P−Pシステムでは、本実施形態に係る信号補償装置8を局A、局Bの両方に設けることが好ましい。   The PP system is a system that performs transmission by superimposing two signals transmitted at the same signal level from the stations A and B using the same size antenna on the same frequency band. Therefore, in the PP system, it is preferable to provide the signal compensation device 8 according to the present embodiment in both the station A and the station B.

このように、本実施形態に係る信号補償方法は、P−MPシステム及びP−Pシステムの何れの伝送信号重畳方式にも組み込むことができるため、幅広い需要者のニーズに応えることができる。   As described above, the signal compensation method according to the present embodiment can be incorporated in any transmission signal superposition method of the P-MP system and the P-P system, and therefore can meet the needs of a wide range of consumers.

加えて、本実施形態で提案する信号補償方法は、信号の変調方式が多値変調であるか否かに関係なく適用することができる。このことを、図16、図17を参照して説明する。なお、図16は、8PSK方式の信号点配置の例を示す図であり、図17は、16QAM方式の信号点配置の例を示す図である。   In addition, the signal compensation method proposed in this embodiment can be applied regardless of whether the signal modulation method is multilevel modulation. This will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of signal point arrangement of the 8PSK system, and FIG. 17 is a diagram illustrating an example of signal point arrangement of the 16QAM system.

一般的に、移動体通信システム等のようなデジタル無線通信システムにおいて、データは、所望の通信品質(例えば、受信機側で所定値以下の誤り率)を得られるような変調方式により伝送される。そして、そのような変調方式のうち、変調単位である1シンボルで複数ビットを伝送する方式として多値変調方式がある。多値変調方式は、変調単位である1シンボルで複数ビットの情報を伝送するものであり、1シンボルで2ビットの情報を伝送するものをQPSK(Quadri−Phase Shift Keying)方式、1シンボルで3ビットの情報を伝送するものを8PSK方式、1シンボルで4ビットの情報を伝送する16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)という。   In general, in a digital wireless communication system such as a mobile communication system, data is transmitted by a modulation method that can obtain a desired communication quality (for example, an error rate of a predetermined value or less on the receiver side). . Among such modulation schemes, there is a multi-level modulation scheme as a scheme for transmitting a plurality of bits with one symbol as a modulation unit. The multi-level modulation method transmits information of a plurality of bits by one symbol which is a modulation unit. A QPSK (Quadri-Phase Shift Keying) method which transmits 2 bits of information by one symbol is 3 by one symbol. What transmits bit information is called 8PSK system, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) which transmits 4 bits information by one symbol.

そして、図16、図17に示すように、変調信号が多値変調になるにつれ信号点の間隔(距離)が小さくなる。そのため、衛星に搭載された非線形増幅器による非線形歪みの影響は、変調信号が多値変調になるほど大きくなる。つまり、QPSK方式よりも8PSK方式が、8PSK方式よりも16QAM方式が非線形歪みの影響を大きく受ける。従って、非線形増幅器によって生じる受信信号の特性劣化も多値変調になるほど大きくなる。   As shown in FIGS. 16 and 17, the interval (distance) between signal points becomes smaller as the modulation signal becomes multilevel modulation. Therefore, the influence of nonlinear distortion due to the nonlinear amplifier mounted on the satellite increases as the modulation signal becomes multilevel modulation. That is, the 8PSK system is more affected by nonlinear distortion than the QPSK system, and the 16QAM system is more greatly affected by nonlinear distortion than the 8PSK system. Therefore, the deterioration of the received signal characteristics caused by the nonlinear amplifier also increases as the multi-level modulation is performed.

この点、本実施形態で提案する信号補償方法は、実際の衛星中継局で使用されるTWTAの非線形特性と同じ特性を希望波のレプリカ信号に与えるものであり、しかも、演算処理によって補償レプリカ信号をI成分およびQ成分で表現するものである。従って、本実施形態に係る信号補償方法は、I成分及びQ成分で表現されるQPSK方式、8PSK方式、16QAM方式等の何れの多値変調方式に対しても、非線形増幅器による非線形歪みの影響を排除しつつ、好適に適用することができる。   In this regard, the signal compensation method proposed in the present embodiment gives the same characteristic as the nonlinear characteristic of TWTA used in an actual satellite relay station to the replica signal of the desired wave. Is expressed by I component and Q component. Therefore, the signal compensation method according to the present embodiment has the effect of nonlinear distortion caused by the nonlinear amplifier with respect to any of the multilevel modulation methods such as the QPSK method, the 8PSK method, and the 16QAM method expressed by the I component and the Q component. It can apply suitably, eliminating.

これに対して、上述した非特許文献6の発明は、IBOを十分に取り、線形領域で非線形増幅器を動作させ、それにより干渉キャンセラを非線形系において動作させるというものである。つまり、非特許文献6の発明は、多値変調になるほど非線形増幅器による非線形歪みの影響が大きくなるという問題を考慮することなく、また、信号の変調方式を考慮することなく、一律にIBOを取ることにより非線形増幅器による非線形歪みの影響を排除するものである。従って、非特許文献6の発明は、信号の変調方式が多値変調方式の場合に、その多値変調方式ごとに異なる非線形増幅器による非線形歪みの影響を確実に排除できるとは言い難い。   On the other hand, the above-described invention of Non-Patent Document 6 takes a sufficient amount of IBO and operates the nonlinear amplifier in the linear region, thereby operating the interference canceller in the nonlinear system. That is, the invention of Non-Patent Document 6 takes IBO uniformly without considering the problem that the influence of nonlinear distortion due to the nonlinear amplifier becomes larger as multilevel modulation is performed, and without considering the signal modulation method. This eliminates the influence of nonlinear distortion caused by the nonlinear amplifier. Therefore, in the invention of Non-Patent Document 6, when the signal modulation method is a multi-level modulation method, it is difficult to reliably exclude the influence of non-linear distortion caused by a non-linear amplifier different for each multi-level modulation method.

このような理由から、本実施形態で提案する信号補償方法は、従来発明である非特許文献6の発明が抱える課題を解決できるものであって、信号の変調方式が多値変調方式であるか否かに関係なく適用することができるという顕著な効果を有する。   For these reasons, the signal compensation method proposed in the present embodiment can solve the problems of the invention of Non-Patent Document 6 that is a conventional invention, and is the signal modulation method a multi-level modulation method? It has the remarkable effect that it can be applied regardless of whether or not.

なお、本実施の形態では、主として衛星に搭載されている中継局の非線形増幅器(TWTA)による信号歪みの影響を説明した。しかしながら、本発明は、地上の基地局を介して行われる通信システムにおいて使用される非線形増幅器に対しても適用可能であり、その用途は、通信衛星に限定されるものではない。   In the present embodiment, the influence of signal distortion caused mainly by the nonlinear amplifier (TWTA) of the relay station mounted on the satellite has been described. However, the present invention can also be applied to a nonlinear amplifier used in a communication system performed via a terrestrial base station, and its application is not limited to a communication satellite.

最後に、通信装置1の各ブロック、特に、信号補償装置8は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。   Finally, each block of the communication device 1, particularly the signal compensation device 8, may be configured by hardware logic, or may be realized by software using a CPU as follows.

すなわち、通信装置1は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである通信装置1の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、通信装置1に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。   That is, the communication device 1 includes a CPU (central processing unit) that executes instructions of a control program that realizes each function, a ROM (read only memory) that stores the program, a RAM (random access memory) that expands the program, A storage device (recording medium) such as a memory for storing the program and various data is provided. An object of the present invention is to provide a recording medium in which a program code (execution format program, intermediate code program, source program) of a control program of the communication device 1 which is software that realizes the above-described functions is recorded so as to be readable by a computer. This can also be achieved by supplying the communication apparatus 1 and reading and executing the program code recorded on the recording medium by the computer (or CPU or MPU).

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。   Examples of the recording medium include a tape system such as a magnetic tape and a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy (registered trademark) disk / hard disk, and an optical disk such as a CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R. Card system such as IC card, IC card (including memory card) / optical card, or semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.

また、通信装置1を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。   The communication device 1 may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network. The communication network is not particularly limited. For example, the Internet, intranet, extranet, LAN, ISDN, VAN, CATV communication network, virtual private network, telephone line network, mobile communication network, satellite communication. A net or the like is available. Also, the transmission medium constituting the communication network is not particularly limited. For example, even in the case of wired such as IEEE 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL line, etc., infrared rays such as IrDA and remote control, Bluetooth ( (Registered trademark), 802.11 wireless, HDR, mobile phone network, satellite line, terrestrial digital network, and the like can also be used. The present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.

本発明によれば、同一の周波数帯域で信号を伝送する伝送信号重畳方式において、第1局から第2局に送信される信号から、所望の信号であるインバウンド信号を、中継局の非線形増幅器による信号歪みの影響を大幅に軽減して抽出することができる。   According to the present invention, in a transmission signal superposition method for transmitting a signal in the same frequency band, an inbound signal, which is a desired signal, is transmitted from a signal transmitted from the first station to the second station by the nonlinear amplifier of the relay station. Extraction can be performed while greatly reducing the influence of signal distortion.

1 通信装置
2 信号受信部
3 位相回転器
4 第1復調部
5 2値化部
6 変調器
7 フィルタ
8 信号補償装置
8a 補償レプリカ信号生成手段
8b I成分取得部
8c Q成分取得部
8d 非線形補償モデル演算部
9 自動増幅回路
10 相関算出部
11 信号遅延部
12 信号キャンセル部
13 第2復調部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication apparatus 2 Signal receiving part 3 Phase rotator 4 1st demodulation part 5 Binarization part 6 Modulator 7 Filter 8 Signal compensation apparatus 8a Compensation replica signal production | generation means 8b I component acquisition part 8c Q component acquisition part 8d Nonlinear compensation model Calculation unit 9 Automatic amplification circuit 10 Correlation calculation unit 11 Signal delay unit 12 Signal cancellation unit 13 Second demodulation unit

Claims (8)

第1局が送信した第1局送信信号と、この第1局送信信号とは異なる信号であって、第2局が送信した信号である第2局送信信号とが重畳された重畳信号が、信号増幅器を含む中継局から上記第2局に送信される通信システムに用いられる信号補償装置であって、
入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成手段を備えることを特徴とする信号補償装置。
A first station transmission signal transmitted from the first station and a superimposed signal on which a second station transmission signal that is a signal different from the first station transmission signal and transmitted from the second station is superimposed, A signal compensator used in a communication system transmitted from a relay station including a signal amplifier to the second station,
A replica signal that is a replica of the second station transmission signal is input to a nonlinear compensation model that shows the input / output characteristics of the signal amplifier including input and output characteristics of the output signal with respect to the input signal including a linear region and a nonlinear region. Compensation replica signal generation means for generating the signal compensation device.
上記信号増幅器は、進行波管増幅器(TWTA:Traveling Wave Tube Amplifier、以下TWTA)であって、
上記補償レプリカ信号生成手段は、以下の式(1)〜式(12)に基づいて、上記レプリカ信号を入力s(t)として得られる出力u(t)を、上記補償レプリカ信号として生成することを特徴とする請求項1に記載の信号補償装置。
u(t)=s(t)×G〔s(t)〕 …式(1)
G〔s(t)〕=1/|s(t)|
× g(|s(t)|)×exp(jf(|s(t)|)) …式(2)
g(γ)=α・γ/(1+β・γ) …式(3)
f(γ)=αφ・γ/(1+βφ・γ) …式(4)

Figure 2011055125
Figure 2011055125
=α×I …式(7)
=α×Q …式(8)
s=i+jq …式(9)

Figure 2011055125
Figure 2011055125
Figure 2011055125
ただし、
u(t) :TWTAの出力信号
s(t) :TWTAへの入力信号
G〔s(t)〕:TWTAの利得(ゲイン)
g(r) :TWTAのAM/PM変換特性
f(r) :TWTAのAM/AM変換特性
AM :Amplitude Modulation(振幅変調)
PM :Phase Modulation(位相変調)
j :√(−1)
α :小信号利得
1/√β :飽和入力振幅
αφ :AM/PM変換特性を決めるパラメータ
βφ :AM/PM変換特性を決めるパラメータ
:入力信号のk番目のI成分
:入力信号のk番目のQ成分
N :データサンプリング数
ΓIBO :IBO(dB)
:TWTAへの入力複素振幅のI成分
:TWTAへの入力複素振幅のQ成分
Amax :飽和振幅最大値(dB)

Figure 2011055125
Figure 2011055125
とする。
The signal amplifier is a traveling wave tube amplifier (TWTA: TWTA),
The compensation replica signal generation means generates an output u (t) obtained by using the replica signal as an input s (t) as the compensation replica signal based on the following equations (1) to (12). The signal compensator according to claim 1.
u (t) = s (t) × G [s (t)] (1)
G [s (t)] = 1 / | s (t) |
× g (| s (t) |) × exp (jf (| s (t) |)) (2)
g (γ) = α x · γ / (1 + β x · γ 2 ) (3)
f (γ) = α φ · γ 2 / (1 + β φ · γ 2 ) (4)

Figure 2011055125
Figure 2011055125
i k = α × I k (7)
q k = α × Q k (8)
s = i k + jq k (9)

Figure 2011055125
Figure 2011055125
Figure 2011055125
However,
u (t): Output signal of TWTA s (t): Input signal to TWTA G [s (t)]: Gain of TWTA (gain)
g (r): AM / PM conversion characteristic of TWTA f (r): AM / AM conversion characteristic of TWTA AM: Amplitude Modulation (amplitude modulation)
PM: Phase Modulation
j: √ (−1)
α x : small signal gain 1 / √β x : saturation input amplitude α φ : parameter for determining AM / PM conversion characteristic β φ : parameter for determining AM / PM conversion characteristic I k : k-th I component of input signal Q k : K-th Q component of input signal N: number of data samplings Γ IBO : IBO (dB)
i k : I component of input complex amplitude to TWTA q k : Q component of input complex amplitude to TWTA Amax: Maximum saturation amplitude (dB)

Figure 2011055125
Figure 2011055125
And
上記レプリカ信号は、上記第1局送信信号と上記第2局送信信号との間における電力密度の差を利用して、所望でない信号としての上記第2局送信信号を復調することで、当該第2局送信信号のレプリカとして生成されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の信号補償装置。   The replica signal is obtained by demodulating the second station transmission signal as an undesired signal using a difference in power density between the first station transmission signal and the second station transmission signal. The signal compensation apparatus according to claim 1, wherein the signal compensation apparatus is generated as a replica of a two-station transmission signal. 上記レプリカ信号は、上記第1局に送信された上記第2局送信信号が上記第2局に戻ってくるまでの間、上記第2局に保持されていることを特徴とする請求項1または2に記載の信号補償装置。   The replica signal is held in the second station until the second station transmission signal transmitted to the first station returns to the second station. 2. The signal compensation device according to 2. 第1局が送信した第1局送信信号と、この第1局送信信号とは異なる信号であって、第2局が送信した信号である第2局送信信号とが重畳された重畳信号が、信号増幅器を含む中継局から上記第2局に送信される通信システムに用いられる信号補償方法であって、
入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成ステップを含むことを特徴とする信号補償方法。
A first station transmission signal transmitted from the first station and a superimposed signal on which a second station transmission signal that is a signal different from the first station transmission signal and transmitted from the second station is superimposed, A signal compensation method used in a communication system transmitted from a relay station including a signal amplifier to the second station,
A replica signal that is a replica of the second station transmission signal is input to a nonlinear compensation model that shows the input / output characteristics of the signal amplifier including input and output characteristics of the output signal with respect to the input signal including a linear region and a nonlinear region. Compensating replica signal generating step for generating a signal compensation method.
第1局が送信した第1局送信信号と、この第1局送信信号とは異なる信号であって、第2局が送信した信号である第2局送信信号とが重畳された重畳信号が、信号増幅器を含む中継局から上記第2局に送信される通信システムに用いられる信号補償プログラムであって、
入力信号に対する出力信号の入出力特性が線形領域および非線形領域を含む上記信号増幅器の入出力特性を示す非線形補償モデルに、上記第2局送信信号のレプリカであるレプリカ信号を入力して補償レプリカ信号を生成する補償レプリカ信号生成ステップをコンピュータに実行させるための信号補償プログラム。
A first station transmission signal transmitted from the first station and a superimposed signal on which a second station transmission signal that is a signal different from the first station transmission signal and transmitted from the second station is superimposed, A signal compensation program used in a communication system transmitted from a relay station including a signal amplifier to the second station,
A replica signal that is a replica of the second station transmission signal is input to a nonlinear compensation model that shows the input / output characteristics of the signal amplifier including input and output characteristics of the output signal with respect to the input signal including a linear region and a nonlinear region. Compensation signal generation program for causing a computer to execute a compensation replica signal generation step for generating.
請求項6に記載の信号補償プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the signal compensation program according to claim 6 is recorded. 請求項1から4の何れか1項に記載の信号補償装置を備えた通信装置。   The communication apparatus provided with the signal compensation apparatus of any one of Claim 1 to 4.
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