JP2017046097A - Transmission apparatus of digital signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星放送及び地上放送並びに固定通信及び移動通信の技術分野に関するものであり、特に、デジタル信号の送信装置に関する。 The present invention relates to the technical fields of satellite broadcasting and terrestrial broadcasting, fixed communication, and mobile communication, and more particularly to a digital signal transmission apparatus.
現在運用されている各種規格のデジタル放送のうち、衛星放送を例にとれば、複数の放送衛星事業者が独立したトランスポートストリーム（ＴＳ）を多重した信号を、放送衛星に備えた衛星中継器を介することにより伝送する。衛星デジタル放送で採用されている規格としては、ＩＳＤＢ−Ｓ、ＤＶＢ−Ｓ２などがある。以下、送信装置はこれらの規格に適合した一般化したものとして説明する。 Among satellite broadcasts of various standards currently in operation, for example, satellite broadcasters, satellite repeaters equipped with broadcast satellites that have multiplexed multiple independent transport streams (TS) It transmits by going through. Standards adopted in satellite digital broadcasting include ISDB-S and DVB-S2. In the following description, it is assumed that the transmission apparatus is generalized in conformity with these standards.
図３は、衛星放送における衛星中継器を用いた伝送システムの構成を示すブロック図である。地球局側に設置された送信装置１から映像・音声・データ放送などを多重した放送波信号が実衛星２にアップリンクされ、実衛星２を経由した放送波信号は、各家庭の受信装置３‐１〜３‐Ｎへダウンリンクされる。実衛星２内の衛星中継器は、入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ２１、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）２２、出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ２３等を具備しており、当該衛星中継器で受信した放送波信号をＩＭＵＸフィルタ２１にて１チャンネル分ごとの帯域抽出を行い、ＴＷＴＡ２２において利得制御を行った後、ＯＭＵＸフィルタ２３で不要周波数成分を抑圧し、後続の合成器（図示せず）により全チャンネル分の放送波信号として合成し、受信装置３‐１〜３‐Ｎへ放送波信号を送信する。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a transmission system using a satellite repeater in satellite broadcasting. A broadcast wave signal obtained by multiplexing video / audio / data broadcasts from the transmitter 1 installed on the earth station side is uplinked to the real satellite 2, and the broadcast wave signal passing through the real satellite 2 is received by the receiver 3 of each home. -Downlink to 1-3-N. The satellite repeater in the actual satellite 2 includes an input multiplexer (IMUX) filter 21, a traveling wave tube amplifier (TWTA) 22, an output multiplexer (OMUX) filter 23, etc., and broadcast waves received by the satellite repeater. The signal is subjected to band extraction for each channel by the IMUX filter 21, gain control is performed by the TWTA 22, unnecessary frequency components are suppressed by the OMUX filter 23, and all channels are extracted by the subsequent synthesizer (not shown). The broadcast wave signal is transmitted to the receivers 3-1 to 3-N.
図３に示す実衛星２内の衛星中継器における信号歪みについて説明する。ＩＭＵＸフィルタ２１は、衛星中継器にて受信したアップリンク信号から各チャンネルの周波数に対応した放送波信号を抽出する帯域通過フィルタであり、群遅延歪みが発生する。ＴＷＴＡ２２は、ＩＭＵＸフィルタ２１にて抽出された各チャンネルの放送波信号に対して、電力増幅を行うが、図４に示すような非線形特性となるＡＭ／ＡＭ歪み及びＡＭ／ＰＭ歪みが発生する。ＯＭＵＸフィルタ２３は、ＴＷＴＡ２２において増幅した放送波信号に対し不要な周波数成分を抑圧する帯域通過フィルタであり、群遅延歪みが発生する。 The signal distortion in the satellite repeater in the real satellite 2 shown in FIG. 3 will be described. The IMUX filter 21 is a band pass filter that extracts a broadcast wave signal corresponding to the frequency of each channel from the uplink signal received by the satellite repeater, and generates group delay distortion. The TWTA 22 performs power amplification on the broadcast wave signal of each channel extracted by the IMUX filter 21, but AM / AM distortion and AM / PM distortion having nonlinear characteristics as shown in FIG. 4 are generated. The OMUX filter 23 is a band-pass filter that suppresses unnecessary frequency components for the broadcast wave signal amplified in the TWTA 22, and generates group delay distortion.
ＴＷＴＡ２２の電力増幅処理は、入力レベルと出力レベルの間の関係が比例関係となる線形特性であることが望ましいが、入力レベルが上がるにつれて、出力レベルの利得が小さくなり、ある入力レベルを超えると、出力レベルが低下する非線形特性を示す。この出力レベルが低下し始める直前の動作点を、一般に、飽和出力動作点（又は、出力飽和点）と云い、ＴＷＴＡ２２における電力効率が最も良くなる。 The power amplification processing of the TWTA 22 is desirably a linear characteristic in which the relationship between the input level and the output level is a proportional relationship. However, as the input level increases, the gain of the output level decreases and exceeds a certain input level. Shows a non-linear characteristic in which the output level decreases. The operating point immediately before the output level starts to decrease is generally called a saturated output operating point (or output saturation point), and the power efficiency in the TWTA 22 is the best.
そのため、衛星放送においては、π／２シフトＢＰＳＫを含むＢＰＳＫやπ／４シフトＱＰＳＫを含むＱＰＳＫ、８ＰＳＫといったＰＳＫ変調を利用する場合、ＴＷＴＡ２２は飽和出力動作点で動作するよう、ＴＷＴＡ２２に前置される減衰器（図示せず）によって入力レベルが調整される。また、１６ＡＰＳＫや３２ＡＰＳＫといったＡＰＳＫ変調の場合、振幅方向の歪に影響を受けやすく、ＴＷＴＡ２２の飽和出力動作点付近では所要Ｃ／Ｎの劣化が大きくなるため、出力レベルを前置減衰器により飽和出力動作点より下げた状態（一般に、出力バックオフと称される）で運用される。 Therefore, in satellite broadcasting, when using PSK modulation such as BPSK including π / 2 shift BPSK, QPSK including π / 4 shift QPSK, and 8PSK, TWTA 22 is placed in front of TWTA 22 so as to operate at a saturated output operating point. The input level is adjusted by an attenuator (not shown). In addition, in the case of APSK modulation such as 16APSK and 32APSK, it is easily affected by distortion in the amplitude direction, and the required C / N deterioration becomes large near the saturation output operating point of the TWTA 22, so that the output level is saturated by the preattenuator. It is operated in a state lower than the operating point (generally called output back-off).
そこで、衛星中継器の歪補償機能を有する送信装置１を構成し、実伝送路の歪補償を行う技法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図５は、特許文献１に記載された、衛星中継器の歪補償機能を有する従来の送信装置１を概略的に示すブロック図である。尚、図５の送信装置１は特許文献１による送信装置が備える変調器に係る構成のみを図示している。この図５に示す送信装置１は、所定の符号化を施したデータ信号（以下、単にデジタル信号とも称する）に対して、シリアルのビット列をパラレルに変換するシリアル／パラレル変換（Ｓ／Ｐ）部１１と、所定の変調方式に応じてマッピングするマッピング部１２と、歪補償を行う歪補償部４と、直交変調を施す直交変調部１３と、を備える。 Therefore, a technique is disclosed in which a transmitter 1 having a satellite repeater distortion compensation function is configured to perform distortion compensation on an actual transmission path (see, for example, Patent Document 1). FIG. 5 is a block diagram schematically showing a conventional transmission apparatus 1 having a distortion compensation function of a satellite repeater described in Patent Document 1. In FIG. 5 shows only the configuration relating to the modulator provided in the transmission device according to Patent Document 1. The transmission apparatus 1 shown in FIG. 5 includes a serial / parallel conversion (S / P) unit that converts a serial bit string into parallel with respect to a data signal (hereinafter also simply referred to as a digital signal) subjected to predetermined encoding. 11, a mapping unit 12 that performs mapping according to a predetermined modulation scheme, a distortion compensation unit 4 that performs distortion compensation, and an orthogonal modulation unit 13 that performs orthogonal modulation.
歪補償部４は、疑似伝送路部４１と、遅延部４２と、第１ベクトル加算部４３と、第２ベクトル加算部４４と、を備える。 The distortion compensation unit 4 includes a pseudo transmission line unit 41, a delay unit 42, a first vector addition unit 43, and a second vector addition unit 44.
疑似伝送路部４１は、図３に示す実衛星２内の衛星中継器内の歪補償対象機器ごとに対応して模擬した擬似構成機器を備えており、各擬似構成機器は、各歪補償対象機器の位相及び振幅の周波数特性や非線形特性を近似した入出力特性を有している。即ち、疑似伝送路部４１は、入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ４５、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）４６、及び出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ４７を具備しており、マッピング部１２で所定の変調方式に応じたマッピングを行って得られた信号点系列からなるデジタル信号から、ＩＭＵＸフィルタ４５によって１チャンネル分の帯域抽出を行い、ＴＷＴＡ４６により利得制御を行って、ＯＭＵＸフィルタ４７で不要周波数成分を抑圧する。これにより、疑似伝送路部４１は、送信するデジタル信号の信号点のマッピング後の理想信号点に対して、実衛星２内の衛星中継器によって生じうる信号点のずれを模擬した信号点のＩＱ信号を送出する。 The pseudo transmission line unit 41 includes pseudo configuration devices that are simulated for each of the distortion compensation target devices in the satellite repeater in the real satellite 2 illustrated in FIG. 3, and each pseudo configuration device has each distortion compensation target. It has input / output characteristics that approximate the frequency characteristics and nonlinear characteristics of the phase and amplitude of the equipment. That is, the pseudo transmission line unit 41 includes an input multiplexer (IMUX) filter 45, a traveling wave tube amplifier (TWTA) 46, and an output multiplexer (OMUX) filter 47, and the mapping unit 12 responds to a predetermined modulation method. A band for one channel is extracted by the IMUX filter 45 from the digital signal composed of the signal point series obtained by performing the mapping, the gain control is performed by the TWTA 46, and the unnecessary frequency component is suppressed by the OMUX filter 47. Thereby, the pseudo transmission line unit 41 simulates a signal point IQ that may be generated by a satellite repeater in the real satellite 2 with respect to an ideal signal point after mapping of a signal point of a digital signal to be transmitted. Send a signal.
第１ベクトル加算部４３は、疑似伝送路部４１から送出される、送信するデジタル信号の信号点のマッピング後の理想信号点に対する信号点のずれを誤差ベクトルとしてシンボルごとに生成する。 The first vector addition unit 43 generates, for each symbol, a signal point shift from the ideal signal point after mapping of the signal point of the digital signal to be transmitted, which is transmitted from the pseudo transmission line unit 41, as an error vector.
遅延部４２は、マッピング部１２による信号点のマッピング後の信号点を、第１ベクトル加算部４３により算出した誤差ベクトルで補償するために、タイミング調整する。従って、遅延部４２は、疑似伝送路部４１によって生じる遅延量Ｄと同一の遅延量でタイミング調整するように機能する。 The delay unit 42 adjusts the timing in order to compensate the signal points after mapping of the signal points by the mapping unit 12 with the error vector calculated by the first vector addition unit 43. Therefore, the delay unit 42 functions to adjust the timing with the same delay amount as the delay amount D generated by the pseudo transmission path unit 41.
第２ベクトル加算部４４は、マッピング部１２による信号点のマッピング後の信号点を、第１ベクトル加算部４３により算出した誤差ベクトルで補償した信号点に変換する。 The second vector addition unit 44 converts the signal point after the signal point mapping by the mapping unit 12 into a signal point compensated by the error vector calculated by the first vector addition unit 43.
歪補償部４において求められた信号点座標は、直交変調部１３へ入力され、直交変調部１３は、第２ベクトル加算部４４によって誤差ベクトルで補償した信号点で直交変調し、所定の変調方式による変調波信号を生成する。生成された変調波信号は、実衛星２に向けてアップリンクされる。 The signal point coordinates obtained in the distortion compensation unit 4 are input to the orthogonal modulation unit 13, and the orthogonal modulation unit 13 performs orthogonal modulation with the signal point compensated by the error vector by the second vector addition unit 44, and a predetermined modulation method. A modulated wave signal is generated. The generated modulated wave signal is uplinked toward the real satellite 2.
尚、所定の変調方式とは、π／２シフトＢＰＳＫを含むＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫを含むＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、３２ＡＰＳＫ、あるいは更に多値のＰＳＫやＡＰＳＫなどを含み、ＱＡＭはＡＰＳＫの一種であるからＱＡＭも含まれる。マッピング部１２はこれらの変調方式に対応したマッパを用いることができる。 The predetermined modulation scheme includes BPSK including π / 2 shift BPSK, QPSK including π / 4 shift QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK, or more multi-valued PSK and APSK. QAM is a kind of APSK. Therefore, QAM is also included. The mapping unit 12 can use a mapper corresponding to these modulation methods.
したがって、図５に示す送信装置１によれば、図６に示すように、マッピング部１２によるマッピング後の信号点（同図に示すＳ１）は理想信号点に割り当てられ、疑似伝送路部４１内のＩＭＵＸフィルタ４５、ＴＷＴＡ４６、及びＯＭＵＸフィルタ４７を通過させることで（同図に示すＳ２〜Ｓ４）、誤差ベクトルが得られる。そして、この誤差ベクトルに対し当該理想信号点を基準に点対称となる逆方向の誤差ベクトルを用いて、遅延部４２を経た理想信号点のＩＱ信号に対し第１ベクトル加算部４３、及び第２ベクトル加算部４４により歪補償を行った信号点が得られる（同図に示すＳ５）。この歪補償後の信号点座標で直交変調部１３により直交変調した変調波信号は、実衛星２内の衛星中継器におけるＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、及びＯＭＵＸフィルタ２３を通過すると（同図に示すＳ６〜Ｓ８）、当該理想信号点に近づけることができる。このように、歪補償部４を経て、直交変調部１３により生成された変調波信号は、実衛星２で加わる歪みベクトルの逆ベクトルを理想信号点に予め加算してから変調されているため、実衛星２で歪みベクトルが加わると、この逆ベクトルと相殺され、受信される信号点は理想信号点と近い信号点となる。 Therefore, according to the transmission apparatus 1 shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the signal point after mapping by the mapping unit 12 (S <b> 1 shown in FIG. 5) is assigned to the ideal signal point, By passing through the IMUX filter 45, TWTA 46, and OMUX filter 47 (S2 to S4 shown in the figure), an error vector is obtained. Then, the first vector adder 43 and the second vector are added to the IQ signal of the ideal signal point that has passed through the delay unit 42 by using an error vector in a reverse direction that is point-symmetric with respect to the ideal signal point with respect to the error vector. A signal point subjected to distortion compensation is obtained by the vector adder 44 (S5 shown in the figure). The modulated wave signal orthogonally modulated by the orthogonal modulation unit 13 with the signal point coordinates after distortion compensation passes through the IMUX filter 21, the TWTA 22, and the OMUX filter 23 in the satellite repeater in the real satellite 2 (S6 shown in the figure). To S8), it can be brought close to the ideal signal point. Thus, the modulated wave signal generated by the quadrature modulation unit 13 via the distortion compensation unit 4 is modulated after the inverse vector of the distortion vector applied by the real satellite 2 is added in advance to the ideal signal point. When a distortion vector is added to the real satellite 2, the inverse vector cancels out, and the received signal point becomes a signal point close to the ideal signal point.
従来の特許文献１による送信装置における歪補償では、疑似伝送路部により、歪み要因となる各歪補償対象機器用の誤差ベクトルを求め、非線形特性を含むにも関わらずそれを一括して理想信号点に加算するため、疑似伝送路部における電力増幅器（上記例ではＴＷＴＡ４６）への入力電力と実伝送路（上記例では実衛星２内の衛星中継器）における電力増幅器（上記例ではＴＷＴＡ２２）への入力電力との間に差が出てしまうことがある。そのため、対応する電力増幅器の動作点が異なることで、実伝送路での誤差と疑似伝送路部において想定していた誤差が完全には一致せず、実伝送路を通過後の信号点と理想信号点とのずれの発生につながり（図６参照）、結果として所要Ｃ／Ｎの劣化要因となる。 In distortion compensation in a conventional transmission apparatus according to Patent Document 1, an error vector for each distortion compensation target device, which is a distortion factor, is obtained by a pseudo transmission line unit, and the error signal is collectively included in an ideal signal although it includes nonlinear characteristics. In order to add to the point, the input power to the power amplifier (TWTA 46 in the above example) in the pseudo transmission path and the power amplifier (TWTA 22 in the above example) in the actual transmission path (satellite repeater in the real satellite 2 in the above example) May be different from the input power. For this reason, the operating point of the corresponding power amplifier is different, so that the error in the actual transmission path and the error assumed in the pseudo transmission path section do not completely match, and the signal point after passing through the actual transmission path and the ideal This leads to the occurrence of a deviation from the signal point (see FIG. 6), resulting in a required C / N deterioration factor.
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、歪補償における電力増幅器の非線形特性の影響を抑えつつ、送信装置側で衛星中継器等による歪を補償することにより、受信装置側での信号点配置のずれ幅を小さくし、より所要Ｃ／Ｎ劣化の小さいデジタル信号の送信装置を提供することにある。 In view of the above-described problems, the object of the present invention is to compensate for distortion caused by a satellite repeater or the like on the transmission device side while suppressing the influence of the nonlinear characteristics of the power amplifier in distortion compensation, thereby making it possible to arrange signal points on the reception device side. It is an object of the present invention to provide a digital signal transmitting apparatus with a small shift width and a smaller required C / N deterioration.
本発明は、送信装置側で、送信するデジタル信号（所定の符号化を施した変調前の信号）に対して、所定の変調方式毎に理想信号点にマッピングした後、疑似伝送路部により実伝送路上の歪を補償するよう構成する際に、歪要因を持つ実伝送路上の複数の歪補償対象機器の各々に対応する疑似構成機器について、実伝送路で信号が通過する並びとは逆の順番で信号を通過させるよう構成する。このように、各疑似構成機器の歪補償処理を順次行うことによって、疑似伝送路部における電力増幅器の動作点と実伝送路における電力増幅器の動作点とを近づけることが可能となり、歪補償効果を改善する。これにより、所要Ｃ／Ｎの劣化を改善することが期待できる。 In the present invention, a digital signal to be transmitted (an unmodulated signal subjected to a predetermined encoding) is mapped to an ideal signal point for each predetermined modulation method on the transmission apparatus side, and then implemented by a pseudo transmission path unit. When configuring to compensate for distortion on the transmission path, the pseudo-configuration equipment corresponding to each of a plurality of distortion compensation target equipment on the actual transmission path having a distortion factor is opposite to the order in which signals pass through the actual transmission path. Configure to pass signals in order. In this way, by sequentially performing the distortion compensation processing of each pseudo-configured device, it becomes possible to bring the operating point of the power amplifier in the pseudo transmission line section close to the operating point of the power amplifier in the actual transmission line, and the distortion compensation effect is improved. Improve. This can be expected to improve the required C / N degradation.
即ち、本発明による送信装置は、所定の実伝送路を介して受信装置に向けてデジタル信号を送信するために、デジタル信号を所定の変調方式で変調する送信装置であって、実伝送路上の予め定めた複数の歪補償対象機器の入出力特性についてそれぞれ近似した入出力特性を有し、当該複数の歪補償対象機器の接続順とはそれぞれ逆の順序で縦属接続関係にある複数の疑似構成機器と、当該複数の疑似構成機器の各々における通過後の信号点と通過前の信号点との差分をそれぞれ誤差ベクトルとして求め、当該デジタル信号の理想信号点に対し前記誤差ベクトルの逆ベクトルを加算することにより、当該逆の順序で縦属接続関係にある複数の疑似構成機器の順にそれぞれ歪補償した信号点に変換するベクトル演算手段と、当該複数の疑似構成機器ごとに当該逆ベクトルを加算するタイミングを調整するタイミング調整手段と、当該歪補償した信号点のデジタル信号を直交変調する直交変調手段と、を備えることを特徴とする。 That is, a transmitting apparatus according to the present invention is a transmitting apparatus that modulates a digital signal with a predetermined modulation method in order to transmit a digital signal to a receiving apparatus via a predetermined actual transmission path, A plurality of pseudo-simulations having input / output characteristics approximate to the input / output characteristics of a plurality of distortion compensation target devices, respectively, and having a vertical connection relationship in an order opposite to the connection order of the plurality of distortion compensation target devices. The difference between the signal point after passing and the signal point before passing in each of the component device and each of the plurality of pseudo component devices is obtained as an error vector, and an inverse vector of the error vector is calculated with respect to the ideal signal point of the digital signal. By adding, vector calculation means for converting each of the plurality of pseudo-configured devices in the reverse order into a plurality of pseudo-configured devices in order of distortion compensated signal points, and the plurality of pseudo-configured devices The to a timing adjusting means for adjusting the timing of adding the inverse vector, and the quadrature modulating means for quadrature modulating a digital signal of the distortion compensation signal points, comprising: a every.
また、本発明による送信装置において、前記複数の歪補償対象機器は、当該入出力特性に関して１以上の非線形特性を示す機器と１以上のフィルタ特性を示す機器とを含むことを特徴とする。 In the transmission apparatus according to the present invention, the plurality of distortion compensation target devices include a device that exhibits one or more nonlinear characteristics and a device that exhibits one or more filter characteristics with respect to the input / output characteristics.
また、本発明による送信装置において、前記複数の歪補償対象機器は、既知の入出力特性を有する中継器、電気機器、光学機器、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする。 In the transmission apparatus according to the present invention, the plurality of distortion compensation target devices include a repeater, an electric device, an optical device, or a combination thereof having known input / output characteristics.
また、本発明による送信装置において、前記所定の変調方式は、ＡＳＫ、ＰＳＫ、若しくはＡＰＳＫを含むことを特徴とする。 In the transmission apparatus according to the present invention, the predetermined modulation scheme includes ASK, PSK, or APSK.
本発明によれば、とりわけ実伝送路に非線形歪が含まれる場合や非線形歪の影響に弱い多値振幅位相変調のときに、所要Ｃ／Ｎの劣化を大きく改善する効果を奏する。 According to the present invention, particularly when nonlinear distortion is included in the actual transmission path or multi-value amplitude phase modulation that is weak against the influence of nonlinear distortion, the required C / N deterioration is greatly improved.
本発明による一実施例の送信装置を説明する。尚、各図面において、同様な構成機器には同一の参照番号を付して説明する。 A transmission apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. In the drawings, the same constituent devices will be described with the same reference numerals.
図１は、本発明による一実施例の送信装置１の概略構成を示すブロック図である。尚、図１の送信装置１は本発明による送信装置が備える変調器に係る構成のみを図示している。この送信装置１は、各種規格に準拠した一般化した送信装置である。本実施例の送信装置１は、図３に示す実衛星２における衛星中継器を介する伝送システムに適用可能な送信装置であり、既存の放送衛星に対して放送波信号を送信することができる。従って、本実施例の送信装置１は、実衛星２内の衛星中継器を介して受信装置３‐１〜３‐Ｎに向けてデジタル信号を送信するために、デジタル信号を所定の変調方式で変調する送信装置として構成される。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 1 shows only the configuration relating to the modulator provided in the transmission device according to the present invention. The transmitter 1 is a generalized transmitter that complies with various standards. The transmission apparatus 1 of this embodiment is a transmission apparatus applicable to a transmission system via a satellite repeater in the real satellite 2 shown in FIG. 3, and can transmit a broadcast wave signal to an existing broadcast satellite. Therefore, in order to transmit the digital signal to the receiving devices 3-1 to 3-N via the satellite repeater in the actual satellite 2, the transmitting device 1 of the present embodiment converts the digital signal with a predetermined modulation method. It is configured as a transmitter that modulates.
図１に示すように、本実施例の送信装置１は、送信するデジタル信号（所定の符号化を施した変調前の信号）に対して、シリアルのビット列をパラレルに変換するシリアル／パラレル変換（Ｓ／Ｐ）部１１と、所定の変調方式毎にマッピングするマッピング部１２と、本発明に係る歪補償部５と、直交変調を施す直交変調部１３とを備える。ここで、シリアル／パラレル変換（Ｓ／Ｐ）部１１、マッピング部１２、及び直交変調部１３は、図５に示した従来の送信装置１のものと同様に機能する。即ち、図１に示す本実施例の送信装置１は、図５に示す従来の送信装置１と比較して、歪補償部４の代わりに、これとは構成の異なる歪補償部５が設けられている点で相違する。 As shown in FIG. 1, the transmission apparatus 1 of the present embodiment performs serial / parallel conversion (converting a serial bit string into parallel with respect to a digital signal to be transmitted (a signal before modulation subjected to predetermined encoding)). S / P) unit 11, mapping unit 12 that performs mapping for each predetermined modulation method, distortion compensation unit 5 according to the present invention, and orthogonal modulation unit 13 that performs orthogonal modulation. Here, the serial / parallel conversion (S / P) unit 11, the mapping unit 12, and the quadrature modulation unit 13 function in the same manner as that of the conventional transmission apparatus 1 shown in FIG. That is, the transmission device 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is provided with a distortion compensation unit 5 having a configuration different from that of the conventional transmission device 1 shown in FIG. Is different.
歪補償部５は、出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ用の歪補償部５１と、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）用の歪補償部５２と、入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ用の歪補償部５３とを備え、図３に示す実衛星２の衛星中継器に搭載されるＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２及びＯＭＵＸフィルタ２３を歪補償対象機器とし、これらの接続順序と逆の順序で各歪補償部５１，５２，５３が接続されている。 The distortion compensation unit 5 includes a distortion compensation unit 51 for an output multiplexer (OMUX) filter, a distortion compensation unit 52 for a traveling wave tube amplifier (TWTA), and a distortion compensation unit 53 for an input multiplexer (IMUX) filter. The IMUX filter 21, the TWTA 22 and the OMUX filter 23 mounted on the satellite repeater of the actual satellite 2 shown in FIG. 3 are set as distortion compensation target devices, and the distortion compensation units 51, 52, 53 are arranged in the reverse order of the connection order. Is connected.
出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ用の歪補償部５１は、遅延部５１１と、第１ベクトル加算部５１２と、第２ベクトル加算部５１３と、図３に示す実衛星２の衛星中継器に搭載されるＯＭＵＸフィルタ２３の位相及び振幅の周波数特性（総括して、フィルタ特性とも称する）に近似した入出力特性を有する、出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ５１４と、を備える。 The distortion compensation unit 51 for the output multiplexer (OMUX) filter is mounted on the delay unit 511, the first vector addition unit 512, the second vector addition unit 513, and the satellite repeater of the real satellite 2 shown in FIG. And an output multiplexer (OMUX) filter 514 having input / output characteristics that approximate the frequency characteristics (generally referred to as filter characteristics) of the phase and amplitude of the OMUX filter 23.
進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）用の歪補償部５２は、遅延部５２１と、第１ベクトル加算部５２２と、第２ベクトル加算部５２３と、図３に示す実衛星２の衛星中継器に搭載されるＴＷＴＡ２２のＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性に近似した入出力特性を有する、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）５２４と、を備える。 The distortion compensation unit 52 for the traveling wave tube amplifier (TWTA) is mounted on the delay unit 521, the first vector addition unit 522, the second vector addition unit 523, and the satellite repeater of the real satellite 2 shown in FIG. A traveling wave tube amplifier (TWTA) 524 having input / output characteristics approximate to the AM / AM characteristics and AM / PM characteristics of the TWTA 22.
入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ用の歪補償部５３は、遅延部５３１と、第１ベクトル加算部５３２と、第２ベクトル加算部５３３と、図３に示す実衛星２の衛星中継器に搭載されるＩＭＵＸフィルタ２１の位相及び振幅の周波数特性（即ち、フィルタ特性）に近似した入出力特性を有する、入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ５３４と、を備える。 The distortion compensator 53 for the input multiplexer (IMUX) filter is mounted on the delay unit 531, the first vector adder 532, the second vector adder 533, and the satellite repeater of the real satellite 2 shown in FIG. And an input multiplexer (IMUX) filter 534 having input / output characteristics approximate to the frequency characteristics (that is, filter characteristics) of the phase and amplitude of the IMUX filter 21.
ＯＭＵＸフィルタ５１４は、マッピング部１２から入力される理想信号点のデジタル信号を、実衛星２のＯＭＵＸフィルタ２３を通過後のＩＱ信号点推定値に変換して送出する。 The OMUX filter 514 converts the digital signal of the ideal signal point input from the mapping unit 12 into an IQ signal point estimated value after passing through the OMUX filter 23 of the real satellite 2 and transmits it.
第１ベクトル加算部５１２は、ＯＭＵＸフィルタ５１４の出力の信号点と理想信号点とのずれをＯＭＵＸフィルタ用の誤差ベクトルとしてシンボルごとに生成する。 The first vector adder 512 generates a deviation between the signal point of the output of the OMUX filter 514 and the ideal signal point for each symbol as an error vector for the OMUX filter.
遅延部５１１は、マッピング部１２による信号点のマッピング後の信号点を、第１ベクトル加算部５１２による誤差ベクトルで歪補償するために、タイミング調整する。従って、遅延部５１１は、ＯＭＵＸフィルタ部５１４によって生じる遅延量Ｄ１と同一の遅延量でタイミング調整するように機能する。 The delay unit 511 adjusts the timing in order to compensate the distortion of the signal point after mapping of the signal point by the mapping unit 12 with the error vector by the first vector addition unit 512. Therefore, the delay unit 511 functions to adjust the timing with the same delay amount as the delay amount D 1 generated by the OMUX filter unit 514.
第２ベクトル加算部５１３は、マッピング部１２による信号点のマッピング後の信号点を、第１ベクトル加算部５１２によるＯＭＵＸフィルタ用の誤差ベクトルで歪補償した信号点に変換しＴＷＴＡ用の歪補償部５２に送出する。 The second vector addition unit 513 converts the signal point after mapping of the signal point by the mapping unit 12 into a signal point whose distortion is compensated with the error vector for the OMUX filter by the first vector addition unit 512, and a distortion compensation unit for TWTA 52.
ＴＷＴＡ５２４は、ＯＭＵＸフィルタ用の歪補償部５１から入力されるＯＭＵＸフィルタ用の誤差ベクトルで歪補償した信号点を、実衛星２のＴＷＴＡ２２を通過後のＩＱ信号点推定値に変換して送出する。 The TWTA 524 converts the signal point that has been distortion compensated with the error vector for the OMUX filter input from the distortion compensation unit 51 for the OMUX filter into an IQ signal point estimated value that has passed through the TWTA 22 of the real satellite 2 and sends it out.
第１ベクトル加算部５２２は、ＴＷＴＡ５２４の出力の信号点とＯＭＵＸフィルタ用の歪補償部５１から出力される信号点とのずれをＴＷＴＡ用の誤差ベクトルとしてシンボルごとに生成する。 The first vector adder 522 generates, for each symbol, a deviation between the signal point output from the TWTA 524 and the signal point output from the distortion compensator 51 for the OMUX filter as an error vector for TWTA.
遅延部５２１は、ＯＭＵＸフィルタ５１４による誤差ベクトルで補償した信号点を、第１ベクトル加算部５２２による誤差ベクトルで更に歪補償するために、タイミング調整する。従って、遅延部５２１は、ＴＷＴＡ部５２４によって生じる遅延量Ｄ２と同一の遅延量でタイミング調整するように機能する。 The delay unit 521 adjusts the timing in order to further compensate distortion of the signal point compensated with the error vector from the OMUX filter 514 with the error vector from the first vector addition unit 522. Accordingly, the delay unit 521 functions to adjust timing with the same delay amount as the delay amount D 2 generated by the TWTA unit 524.
第２ベクトル加算部５２３は、ＯＭＵＸフィルタ５１４による誤差ベクトルで補償した信号点を、第１ベクトル加算部５２２による誤差ベクトルで補償した信号点に変換しＩＭＵＸフィルタ補償部５３に送出する。 The second vector adder 523 converts the signal point compensated with the error vector from the OMUX filter 514 into a signal point compensated with the error vector from the first vector adder 522, and sends it to the IMUX filter compensator 53.
ＩＭＵＸフィルタ部５３４は、ＴＷＴＡ用の歪補償部５２から入力されるＴＷＴＡ用の誤差ベクトルで補償した信号点を、実衛星２のＩＭＵＸフィルタ２１を通過後のＩＱ信号点推定値に変換して送出する。 The IMUX filter unit 534 converts the signal point compensated by the TWTA error vector input from the TWTA distortion compensation unit 52 into an IQ signal point estimated value after passing through the IMUX filter 21 of the real satellite 2 and sends it out. To do.
第１ベクトル加算部５３２は、ＩＭＵＸフィルタ５３４の出力の信号点とＴＷＴＡ用の歪補償部５２から出力される信号点とのずれをＩＭＵＸフィルタ用の誤差ベクトルとしてシンボルごとに生成する。 The first vector addition unit 532 generates, for each symbol, a deviation between the signal point output from the IMUX filter 534 and the signal point output from the TWTA distortion compensation unit 52 as an error vector for the IMUX filter.
遅延部５３１は、ＴＷＴＡ５２４の誤差ベクトルで補償した信号点を、第１ベクトル加算部５３３による誤差ベクトルで更に補償するために、タイミング調整する。従って、遅延部５３１は、ＩＭＵＸフィルタ５３４によって生じる遅延量Ｄ３と同一の遅延量でタイミング調整するように機能する。 The delay unit 531 adjusts the timing in order to further compensate the signal point compensated with the error vector of the TWTA 524 with the error vector from the first vector addition unit 533. Therefore, the delay unit 531 functions to adjust timing with the same delay amount as the delay amount D 3 generated by the IMUX filter 534.
第２ベクトル加算部５３３は、ＴＷＴＡ５２４の誤差ベクトルで補償した信号点を、第１ベクトル加算部５３２による誤差ベクトルで補償した信号点に変換し直交変調部１３に送出する。 Second vector adder 533 converts the signal point compensated with the error vector of TWTA 524 into a signal point compensated with the error vector from first vector adder 532, and sends the signal point to quadrature modulator 13.
直交変調部１３は、ＩＭＵＸフィルタ用の歪補償部５３によって歪補償した信号点のデジタル信号を直交変調する。ここで云う所定の変調方式には、π／２シフトＢＰＳＫを含むＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫを含むＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ若しくは３２ＡＰＳＫを含む。 The quadrature modulation unit 13 performs quadrature modulation on the digital signal at the signal point whose distortion has been compensated by the distortion compensation unit 53 for IMUX filter. The predetermined modulation scheme includes BPSK including π / 2 shift BPSK, QPSK including π / 4 shift QPSK, 8PSK, 16APSK, or 32APSK.
図２は、本実施例の送信装置１における歪補償によるＩＱ信号点の遷移を示す図である。図２に示すように、マッピング部１２によるマッピング後の信号点（同図に示すＳ１）は理想信号点に割り当てられ、実伝送路は逆順でＯＭＵＸフィルタ５１４、ＴＷＴＡ５２４、及びＩＭＵＸフィルタ５３４の各疑似構成機器よりなる疑似伝送路部を通過させる際に、各疑似構成機器の入出力の度に誤差ベクトルを求めて歪補償し信号点を遷移させる（同図に示すＳ２〜Ｓ６）。そして、最終的に当該疑似伝送路部を経て歪補償を行った信号点が得られる（同図に示すＳ７）。この歪補償後の信号点座標で直交変調部１３により直交変調した変調波信号は、実衛星２内の衛星中継器におけるＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、及びＯＭＵＸフィルタ２３を通過すると（同図に示すＳ８〜Ｓ１０）、図５に示した従来の送信装置１による歪補償よりも、当該理想信号点により近づけることができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating transition of IQ signal points due to distortion compensation in the transmission apparatus 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the signal point after mapping by the mapping unit 12 (S1 shown in FIG. 2) is assigned to the ideal signal point, and the actual transmission path is in reverse order, and each pseudo-point of the OMUX filter 514, TWTA 524, and IMUX filter 534 When passing through a pseudo transmission line section made up of component devices, an error vector is obtained for each input / output of each pseudo component device, distortion compensation is performed, and signal points are transitioned (S2 to S6 shown in the figure). And finally, the signal point which performed distortion compensation through the said pseudo transmission line part is obtained (S7 shown to the same figure). The modulated wave signal orthogonally modulated by the orthogonal modulation unit 13 with the signal point coordinates after distortion compensation passes through the IMUX filter 21, the TWTA 22, and the OMUX filter 23 in the satellite repeater in the real satellite 2 (S8 shown in the figure). To S10), the ideal signal point can be made closer to the distortion than the distortion compensation by the conventional transmitter 1 shown in FIG.
このように、歪みの原因となる複数の歪補償対象機器に対しそれぞれの信号が通過する順番と逆に歪補償を行うことにより、特に、フィルタ特性を持つＩＭＵＸフィルタ２１及びＯＭＵＸフィルタ２３と、非線形特性を持つＴＷＴＡ２２の動作点について、その実衛星２内の実伝送路（衛星中継器）に対する、歪補償部５内の疑似伝送路部（ＯＭＵＸフィルタ５１４、ＴＷＴＡ５２４、及びＩＭＵＸフィルタ５３４）のずれをより小さくすることができる。 In this way, by performing distortion compensation in the reverse order in which each signal passes through a plurality of distortion compensation target devices that cause distortion, in particular, IMUX filter 21 and OMUX filter 23 having filter characteristics, and nonlinearity With respect to the operating point of the TWTA 22 having the characteristics, the shift of the pseudo transmission path units (OMUX filter 514, TWTA 524, and IMUX filter 534) in the distortion compensation unit 5 with respect to the actual transmission path (satellite repeater) in the real satellite 2 is further increased. Can be small.
尚、本実施例の歪補償部５における、ＯＭＵＸフィルタ用の歪補償部５１、ＴＷＴＡフィルタ用の歪補償部５２、及びＩＭＵＸフィルタ用の歪補償部５３にそれぞれ備えられるＯＭＵＸフィルタ５１４、ＴＷＴＡ５２４、及びＩＭＵＸフィルタ５３４は、実衛星２内の衛星中継器の各歪補償対象機器を模擬したものであり、本願明細書中で云う「近似した」入出力特性とは、厳密に実衛星２内の各歪補償対象機器の入出力特性に対する同一性が要求されるものではない。 In the distortion compensation unit 5 of the present embodiment, the OMUX filter distortion compensation unit 51, the TWTA filter distortion compensation unit 52, and the IMUX filter distortion compensation unit 53 are respectively provided with an OMUX filter 514, a TWTA 524, and The IMUX filter 534 simulates each distortion compensation target device of the satellite repeater in the actual satellite 2, and the “approximate” input / output characteristics referred to in the present specification are strictly each of the components in the actual satellite 2. It is not required to be identical to the input / output characteristics of the distortion compensation target device.
従って、ＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、及びＯＭＵＸフィルタ２３と同等の機能を有する限り、任意の態様で構成することができ、例えばＴＷＴＡ２２を用いる代わりに対応するデジタル値の信号を増幅変換するルックアップテーブルを格納したメモリで構成することもできる。また、ＩＭＵＸフィルタ２１及びＯＭＵＸフィルタ２３はデジタルフィルタで構成することもできる。 Therefore, as long as it has the same function as the IMUX filter 21, TWTA 22, and OMUX filter 23, it can be configured in an arbitrary manner. For example, instead of using the TWTA 22, a lookup table for amplifying and converting a corresponding digital value signal is provided. It can also consist of stored memory. Further, the IMUX filter 21 and the OMUX filter 23 can be configured by digital filters.
また、上述の例では、歪補償対象とする機器が、ＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、及びＯＭＵＸフィルタ２３という明確に区分された構成となっているが、たとえば、ＩＭＵＸフィルタが実際には複数のフィルタで構成されたものであっても、一体として性能が規定できるものであれば、１つの疑似構成機器として対応することが可能である。また伝送性能に与える影響の軽微な歪補償対象機器については無視し、影響の大きなものについてのみ疑似構成機器を構成することも可能である。また、歪補償対象機器は、上述した電気的なフィルタと増幅器の組み合わせた中継器以外の機器でもよく、例えば、既知の入出力特性を有する電気機器、光学機器、又はこれらの組み合わせであっても同様の補償効果が期待できる。 In the above example, the devices to be compensated for distortion are configured to be clearly divided into IMUX filter 21, TWTA 22, and OMUX filter 23. For example, the IMUX filter is actually composed of a plurality of filters. Even if configured, as long as the performance can be defined as a unit, it can be handled as one pseudo-configured device. It is also possible to disregard distortion compensation target devices that have a slight effect on transmission performance, and to configure pseudo-configured devices only for devices that have a large effect. In addition, the distortion compensation target device may be a device other than the above-described repeater in which the electrical filter and the amplifier are combined. For example, the device may be an electrical device having a known input / output characteristic, an optical device, or a combination thereof. A similar compensation effect can be expected.
上述の実施例は、衛星デジタル放送に適用した場合を代表的な例として説明したが、同様にそれ以外の伝送路にも適用が可能である。 Although the above-described embodiment has been described as a typical example in the case where it is applied to satellite digital broadcasting, it can be applied to other transmission paths as well.
本発明によれば、伝送路歪みを好適に低減させることができるので、非線形歪補償装置及びデジタル変調装置などの専用化した装置としても構成でき、伝送歪を有する伝送路を介するデジタル信号の信号処理の用途に有用である。 According to the present invention, since transmission path distortion can be suitably reduced, it can be configured as a dedicated apparatus such as a non-linear distortion compensation apparatus and a digital modulation apparatus, and a digital signal signal via a transmission path having transmission distortion. Useful for processing applications.
１ 送信装置
１１ シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部
１２ マッピング部
１３ 直交変調部
２ 実衛星
２１ 入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ
２２ 進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）
２３ 出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ
３‐１〜３‐Ｎ 受信装置
４ 歪補償部
４１ 疑似伝送路部
４２ 遅延部
４３ 第１ベクトル加算部
４４ 第２ベクトル加算部
４５ 入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ
４６ 進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）
４７ 出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ
５ 歪補償部
５１ ＯＭＵＸフィルタ用の歪補償部
５１１ 遅延部
５１２ 第１ベクトル加算部
５１３ 第２ベクトル加算部
５１４ ＯＭＵＸフィルタ
５２ ＴＷＴＡ用の歪補償部
５２１ 遅延部
５２２ 第１ベクトル加算部
５２３ 第２ベクトル加算部
５２４ ＴＷＴＡ
５３ ＩＭＵＸフィルタ用の歪補償部
５３１ 遅延部
５３２ 第１ベクトル加算部
５３３ 第２ベクトル加算部
５３４ ＩＭＵＸフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission apparatus 11 Serial / parallel (S / P) conversion part 12 Mapping part 13 Orthogonal modulation part 2 Real satellite 21 Input multiplexer (IMUX) filter 22 Traveling wave tube amplifier (TWTA)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 Output multiplexer (OMUX) filter 3-1 to 3-N receiver 4 Distortion compensation part 41 Pseudo transmission line part 42 Delay part 43 1st vector addition part 44 2nd vector addition part 45 Input multiplexer (IMUX) filter 46 Traveling wave Tube amplifier (TWTA)
47 Output multiplexer (OMUX) filter 5 Distortion compensation unit 51 Distortion compensation unit for OMUX filter 511 Delay unit 512 First vector addition unit 513 Second vector addition unit 514 OMUX filter 52 Distortion compensation unit for TWTA 521 Delay unit 522 First Vector adder 523 Second vector adder 524 TWTA
53 Distortion Compensation Unit for IMUX Filter 531 Delay Unit 532 First Vector Adder 533 Second Vector Adder 534 IMUX Filter
Claims (4)
実伝送路上の予め定めた複数の歪補償対象機器の入出力特性についてそれぞれ近似した入出力特性を有し、当該複数の歪補償対象機器の接続順とはそれぞれ逆の順序で縦属接続関係にある複数の疑似構成機器と、
当該複数の疑似構成機器の各々における通過後の信号点と通過前の信号点との差分をそれぞれ誤差ベクトルとして求め、当該デジタル信号の理想信号点に対し前記誤差ベクトルの逆ベクトルを加算することにより、当該逆の順序で縦属接続関係にある複数の疑似構成機器の順にそれぞれ歪補償した信号点に変換するベクトル演算手段と、
当該複数の疑似構成機器ごとに当該逆ベクトルを加算するタイミングを調整するタイミング調整手段と、
当該歪補償した信号点のデジタル信号を直交変調する直交変調手段と、
を備えることを特徴とする送信装置。 In order to transmit a digital signal to a receiving device via a predetermined actual transmission path, the transmitting device modulates the digital signal with a predetermined modulation method,
It has input / output characteristics that approximate the input / output characteristics of a plurality of distortion compensation target devices on the actual transmission path, and is in a vertical connection relationship in the order opposite to the connection order of the plurality of distortion compensation target devices. A plurality of pseudo-configuration devices,
By calculating the difference between the signal point after passing and the signal point before passing in each of the plurality of pseudo component devices as an error vector, and adding the inverse vector of the error vector to the ideal signal point of the digital signal , Vector calculation means for converting into distortion-compensated signal points in the order of a plurality of pseudo-configured devices in a vertical connection relationship in the reverse order;
Timing adjusting means for adjusting the timing of adding the inverse vector for each of the plurality of pseudo-configured devices;
Orthogonal modulation means for orthogonally modulating the digital signal of the signal point subjected to distortion compensation;
A transmission device comprising:
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