JP2023042071A - satellite repeater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信に係る送信装置から重複する周波数で送信された複数の変調信号について、階層分割多重化して受信装置に中継伝送する衛星中継器に関する。 The present invention relates to a satellite repeater that hierarchically divides and multiplexes a plurality of modulated signals transmitted at overlapping frequencies from a transmitter for satellite digital broadcasting or satellite digital communication, and relays the signals to a receiver.
現在、柔軟なサービスや放送・通信の実現に向けた階層伝送方式として、日本の地上デジタル放送で使用されている周波数分割多重(FDM:Frequency Division Multiplex)と、BSデジタル放送で使用されている時間分割多重(TDM:Time Division Multiplex)とがある。また、これに加えて、米国の次世代地上デジタル放送のATSC3.0では階層分割多重(LDM:Layered Division Multiplex)が開発・採用されている。 Currently, frequency division multiplexing (FDM) used in Japan's terrestrial digital broadcasting and time division multiplexing used in BS digital broadcasting are used as hierarchical transmission systems for the realization of flexible services and broadcasting/communications. There is a division multiplex (TDM: Time Division Multiplex). In addition to this, ATSC 3.0, the next-generation terrestrial digital broadcasting in the United States, has developed and adopted layered division multiplex (LDM).
階層分割多重(LDM)方式では、複数の変調信号を用いて、変調信号毎に電力を分割して割り当てることで、重複する周波数において信号の多重を行う技術である。そして、周波数分割多重(FDM)と階層分割多重(LDM)とを組み合わせた階層伝送方式についても検討されている(例えば、非特許文献1参照)。 Hierarchical division multiplexing (LDM) is a technique for multiplexing signals in overlapping frequencies by using a plurality of modulated signals and dividing and allocating power to each modulated signal. Hierarchical transmission schemes combining frequency division multiplexing (FDM) and hierarchical division multiplexing (LDM) are also under study (for example, see Non-Patent Document 1).
日本の地上デジタル放送における階層分割多重(LDM)方式では、そのLDMの変調信号毎にキャリア変調が行われ、それらの信号が一つに合成されてOFDM変調される。そこで、非特許文献1に開示される周波数分割多重(FDM)と階層分割多重(LDM)とを組み合わせた階層伝送方式では、送信側のLDMの変調装置からは2つの変調信号が合成された一つの変調信号が生成される。このため、その後段に接続される送信機や地上中継器では一つの変調信号として増幅・伝送される。 In the hierarchical division multiplexing (LDM) system in digital terrestrial broadcasting in Japan, carrier modulation is performed for each LDM modulation signal, and those signals are combined into one signal and OFDM-modulated. Therefore, in a hierarchical transmission system that combines frequency division multiplexing (FDM) and hierarchical division multiplexing (LDM) disclosed in Non-Patent Document 1, one modulation signal obtained by combining two modulated signals is transmitted from the LDM modulation device on the transmitting side. A modulated signal is generated. Therefore, it is amplified and transmitted as one modulated signal in the transmitter or ground repeater connected to the subsequent stage.
尚、一般的なLDMの信号構成として、2つの変調信号を使用し、高い電力を割り当てる階層をUL(Upper layer)、低い電力を割り当てる階層をLL(Lower layer)とし、ULとLLとの各変調信号の電力差をIL(Injection level)と称している。 In addition, as a general LDM signal configuration, two modulated signals are used. The power difference between modulated signals is called IL (Injection level).
このような階層分割多重(LDM)方式は、UL及びLLの双方を同一又は異なるデジタル変調方式とすることが可能であるが、例えばUL及びLLの双方を同一デジタル変調方式(例えばQPSK)としたときのコンスタレーション例を図4に示している。図4では、階層分割多重(LDM)方式の変調信号が、同相成分Iと直交位相成分QのIQ平面上の信号点として表すことが可能な信号点系列の信号として示されている。図4に示すように、UL及びLLの合成後の変調信号は、高階層(UL)の変調信号に基づく高階層(UL)(図4に示す◆)を中心に、低階層(LL)の変調信号がILの電力差(本例では6dB)でプロットされる信号点(図4に示す●)となる。 Such hierarchical division multiplexing (LDM) schemes may have both UL and LL with the same or different digital modulation schemes, e.g. both UL and LL with the same digital modulation scheme (e.g. QPSK). FIG. 4 shows an example constellation at this time. In FIG. 4, a hierarchical division multiplexing (LDM) modulation signal is shown as a signal point sequence signal that can be expressed as signal points of an in-phase component I and a quadrature phase component Q on an IQ plane. As shown in FIG. 4, the modulated signal after combining the UL and LL is based on the modulated signal of the high hierarchy (UL), centering on the high hierarchy (UL) (♦ shown in FIG. 4), and the low hierarchy (LL). The modulated signal becomes a signal point (● in FIG. 4) plotted with the power difference of IL (6 dB in this example).
ところで、地上デジタル放送では、従来から64QAMなど多値変調信号が使用されており、高出力の地上送信局や地上中継局において、非線形特性を有する増幅器を使用する際、供給電力に制限がない。このため、地上デジタル放送では、運用出力を超える最大出力を有する増幅器を使用することで、電力効率の高い飽和点(最大出力)よりも大幅に低い出力の動作点で運用するようにしている。これにより、電力効率は低下するものの、非線形特性をほとんど生じさせないため、伝送特性を良好に維持することができる。即ち、地上デジタル放送でLDMを使用する際でも、従来のFDMと同様の増幅器の運用による地上送信局や地上中継局が利用することが可能である。 By the way, digital terrestrial broadcasting has conventionally used multi-level modulated signals such as 64QAM, and there is no limit to power supply when using amplifiers having nonlinear characteristics in high-output terrestrial transmission stations and terrestrial relay stations. For this reason, in digital terrestrial broadcasting, by using an amplifier that has a maximum output that exceeds the operating output, it is operated at an output operating point that is significantly lower than the power-efficient saturation point (maximum output). As a result, although the power efficiency is lowered, nonlinear characteristics are hardly generated, so that good transmission characteristics can be maintained. That is, even when LDM is used in digital terrestrial broadcasting, it can be used by terrestrial transmitting stations and terrestrial relay stations that operate amplifiers similar to conventional FDM.
一方、衛星中継器を介した衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信では、衛星中継器の限りのある発生電力を有効に使用する必要があるため、進行波管増幅器(TWTA:Travelling Wave Tube Amplifier)など衛星中継器に搭載される増幅器を電力効率の高い飽和点に近い動作点で運用することが求められる。そこで、例えば2000年から開始されたBSデジタル放送では、変調信号として位相成分のみで変調を行い、増幅器の非線形特性の影響を受けづらいPSK(8PSK,QPSK等)を適用することで、衛星中継器では運用出力(120W)と同等の飽和出力のTWTAを使用している。 On the other hand, in satellite digital broadcasting or satellite digital communication via a satellite repeater, it is necessary to effectively use the limited power generated by the satellite repeater. It is required to operate the amplifier mounted on the repeater at an operating point close to the saturation point with high power efficiency. Therefore, for example, in the BS digital broadcasting that started in 2000, modulation is performed only with the phase component as a modulation signal, and by applying PSK (8PSK, QPSK, etc.) that is less susceptible to the nonlinear characteristics of the amplifier, the satellite repeater uses a TWTA with a saturated output equivalent to the operational output (120 W).
また、2018年から開始された新4K8K衛星放送では、帯域当たりの伝送容量の拡大に向けて、変調信号として振幅と位相の両成分で変調を行うAPSKを適用しているため、非線形特性による劣化を考慮し、運用出力(120W)よりも高い飽和出力(200W)を有するTWTAを衛星中継器に使用する必要性が生じてしまい、より高い発生電力を有する衛星中継器が用いられている。 In addition, in the new 4K8K satellite broadcasting that started in 2018, APSK, which modulates both amplitude and phase components as a modulation signal, is applied in order to expand the transmission capacity per band. Considering this, it becomes necessary to use a TWTA having a saturated power (200 W) higher than the operational power (120 W) for the satellite transponder, and a satellite transponder having a higher generated power is used.
ただし、新4K8K衛星放送に対応した衛星中継器において、増幅器(TWTA)の出力バックオフとして約2.0dBが想定されるため(例えば、非特許文献2参照)、例えば飽和出力が200WのTWTAの場合、125Wでの運用出力に制限される。 However, in a satellite repeater compatible with the new 4K8K satellite broadcasting, the output backoff of the amplifier (TWTA) is assumed to be about 2.0 dB (see, for example, Non-Patent Document 2). In this case, the operational output is limited to 125W.
上述したように、地上デジタル放送に関しては、周波数分割多重(FDM)と階層分割多重(LDM)とを組み合わせた階層伝送方式について検討され、その具体的な構成についても、非特許文献1に開示されている。そして、上述したように、地上デジタル放送でLDMを適用する際でも、従来のFDMと同様の増幅器の運用による地上送信局や地上中継局を利用することが可能である。 As described above, regarding terrestrial digital broadcasting, a hierarchical transmission system combining frequency division multiplexing (FDM) and hierarchical division multiplexing (LDM) has been studied, and its specific configuration is also disclosed in Non-Patent Document 1. ing. As described above, even when LDM is applied to digital terrestrial broadcasting, it is possible to use terrestrial transmission stations and terrestrial relay stations that operate amplifiers in the same manner as conventional FDM.
一方、衛星中継器を介した衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信では、衛星中継器の限りのある発生電力を有効に使用する必要がある。そして、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信における時間分割多重(TDM)と階層分割多重(LDM)とを組み合わせた階層伝送方式について検討すると、この場合も階層分割多重(LDM)方式によりUL及びLLを合成した信号は、振幅と位相の両成分で変調が行われることになるが、APSKと同様に非線形特性による劣化を考慮する必要がある。このため、現行の運用出力よりも高い飽和出力を有するTWTAで衛星中継器を構成する必要性が生じてしまう。 On the other hand, in satellite digital broadcasting or satellite digital communication via a satellite repeater, it is necessary to effectively use the limited power generated by the satellite repeater. Considering a hierarchical transmission system combining time division multiplexing (TDM) and hierarchical division multiplexing (LDM) in satellite digital broadcasting or satellite digital communication, in this case also, UL and LL are synthesized by the hierarchical division multiplexing (LDM) system. The resulting signal is modulated by both amplitude and phase components, but it is necessary to consider deterioration due to nonlinear characteristics as in APSK. This creates a need to construct satellite transponders with TWTAs that have a higher saturation power than the current operational power.
一方で、例えば図4で示したLDMのコンスタレーションでは、LLの信号点が16通りあるため、良好な伝送特性を維持するためには、上述したように増幅器(TWTA)の出力バックオフとして約2.0dBが想定されるため、例えば飽和出力が200WのTWTAの場合、125Wでの運用出力に制限されることになる。このため、上記と矛盾した要求が生じてしまう。 On the other hand, in the LDM constellation shown in FIG. 4, for example, there are 16 LL signal points. Since 2.0 dB is assumed, for example, a TWTA with a saturated power of 200 W would be limited to an operational power of 125 W. For this reason, a demand that contradicts the above is generated.
そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信に係る送信装置から重複する周波数で送信された2つの変調信号について、伝送劣化の低減を図り、且つ、伝送特性を良好に維持しながら高い出力での中継伝送を可能とする衛星中継器を提供することにある。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to reduce the transmission deterioration of two modulated signals transmitted at overlapping frequencies from a transmission device related to satellite digital broadcasting or satellite digital communication, and to improve transmission. To provide a satellite repeater capable of repeating transmission at high output while maintaining good characteristics.
本発明の衛星中継器は、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信に係る送信装置から重複する周波数で送信された高階層用及び低階層用とする2つの変調信号について階層分割多重化して受信装置に中継伝送する衛星中継器であって、前記送信装置から重複する周波数で送信された高階層用及び低階層用とする2つの変調信号を受信する受信アンテナと、前記高階層用の変調信号について所定の規格化電力まで増幅する第1の増幅器と、前記低階層用の変調信号について当該増幅後の高階層用の変調信号に対して所定の電力差となるまで増幅する第2の増幅器と、当該増幅後の高階層用の変調信号と、当該増幅後の低階層用の変調信号とを合成した階層分割多重方式の変調信号を前記受信装置に向けて送信する送信アンテナと、を備えることを特徴とする。 The satellite repeater of the present invention hierarchically divides and multiplexes two modulated signals for high and low hierarchies transmitted at overlapping frequencies from a transmission device for satellite digital broadcasting or satellite digital communication, and relays them to a receiving device. A satellite repeater for transmission, comprising: a receiving antenna for receiving two modulated signals for high hierarchy and low hierarchy transmitted at overlapping frequencies from the transmitting device; a first amplifier that amplifies to a normalized power, a second amplifier that amplifies the modulated signal for the low hierarchy to a predetermined power difference with respect to the modulated signal for the high hierarchy after the amplification, and the amplification a transmitting antenna for transmitting, to the receiving device, a modulated signal of hierarchical division multiplexing, which is obtained by synthesizing the modulated signal for the later high hierarchy and the modulated signal for the low hierarchy after the amplification. do.
また、本発明の衛星中継器において、前記階層分割多重方式の変調信号は、前記送信アンテナにおける空間合成により生成するか、或いは前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器と前記送信アンテナとの間に設けられる合成器によって信号合成することにより生成するように構成されていることを特徴とする。 Further, in the satellite transponder of the present invention, the modulated signal of the hierarchical division multiplexing method is generated by spatial synthesis in the transmitting antenna, or is generated between the first amplifier and the second amplifier and the transmitting antenna. is configured to be generated by signal synthesis by a synthesizer provided in .
また、本発明の衛星中継器において、前記受信アンテナは、前記高階層用及び低階層用とする2つの変調信号を位相変調の変調信号として受信し、前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器は、前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器間で所定の電力差が設定された上で、その電力差に応じた飽和出力を有する進行波管増幅器で構成されていることを特徴とする。 Further, in the satellite transponder of the present invention, the receiving antenna receives the two modulated signals for the high hierarchy and the low hierarchy as modulated signals of phase modulation, and the first amplifier and the second amplifier wherein a predetermined power difference is set between the first amplifier and the second amplifier, and a traveling wave tube amplifier having a saturated output corresponding to the power difference. .
本発明によれば、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信における階層分割多重(LDM)を使用する階層伝送方式として、衛星中継器において、各階層の変調信号を合成した後の信号に対して増幅器を使用するのではなく、各階層の変調信号を独立して受信し、各階層の変調信号毎にそれぞれ専用の増幅器を使用して所定の電力差で電力増幅してから合成する。これにより、当該衛星中継器における非線形特性による劣化の低減を図り、各階層の変調信号を各々で増幅した後で合成することで、伝送特性を良好に維持しながら、各増幅器を飽和点に近い動作点で運用することが可能となる。 According to the present invention, as a hierarchical transmission system using layer division multiplexing (LDM) in satellite digital broadcasting or satellite digital communication, an amplifier is used for a signal after combining modulation signals of each layer in a satellite repeater. Instead, the modulated signal for each layer is received independently, and the modulated signal for each layer is power-amplified by a predetermined power difference using a dedicated amplifier and then combined. As a result, deterioration due to non-linear characteristics in the satellite transponder is reduced, and each amplifier is brought close to the saturation point while maintaining good transmission characteristics by amplifying and then synthesizing the modulated signals of each layer. Operation at the operating point becomes possible.
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の衛星中継器1について詳細に説明する。 A satellite transponder 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
〔伝送システム〕
図1は、本発明による一実施形態の衛星中継器1を介して、階層分割多重(LDM)方式の信号伝送を実現する伝送システム100の概略構成を示すブロック図である。図1に示す一実施形態の伝送システム100は、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信に係る伝送システムとすることができるが、ここでは、デジタル放送で採用されている規格、例えばISDB-S、ISDB-S3などに準拠した例として説明する。
[Transmission system]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmission system 100 that realizes hierarchical division multiplexing (LDM) signal transmission via a satellite transponder 1 according to one embodiment of the present invention. The transmission system 100 of one embodiment shown in FIG. 1 can be a transmission system related to satellite digital broadcasting or satellite digital communication. An example conforming to S3 or the like will be described.
図1に示す一実施形態の伝送システム100は、地球局における送信装置10、電力増幅器10a、及び送信アンテナ10bと、本発明に係る衛星中継器1と、受信設備における受信アンテナ20a及び受信装置20を備える。 A transmission system 100 of one embodiment shown in FIG. Prepare.
送信装置10は、現行の衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信に係る送信装置と同様に構成され、事業者毎のTS(又はIP(Internet Protocol))における映像・音声・データ信号などのTSパケット(又はIPパケット)で構成される送信データを主信号として入力して変調信号を生成する。ただし、本実施形態の伝送システム100における送信装置10は、LDMを構成するための独立した高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号を生成し、電力増幅器10aに出力する。電力増幅器10aは、送信装置10から出力される高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号を増幅し、アップリンク信号として、送信アンテナ10bを介して衛星中継器1に送信する。ここでは、送信装置10から出力される高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号には振幅位相変調(APSK)について使用せず、BPSK、QPSK、8SPK、16PSK等の位相変調を使用するものとする。
The
本発明による一実施形態の衛星中継器1は、アップリンク信号を受信して、LDMを構成するための独立した高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号を帯域抽出して受信する。そして、衛星中継器1は、帯域抽出した高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号をそれぞれ別個に電力増幅する2種類の増幅器(TWTA)により、所定の電力差(本例ではIL=6dB)で電力増幅する。そして、衛星中継器1は、その電力増幅後の高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号に対して必要であれば帯域外不要周波数成分(スペクトラムリグロース)を抑圧した上で合成したLDMを構成する変調信号を生成し、ダウンリンク信号として、地上の受信設備における受信装置20に向けて送信する。
A satellite transponder 1 according to an embodiment of the present invention receives an uplink signal and generates an independent high layer (UL) modulated signal and low layer (LL) modulated signal for forming an LDM band. Extract and receive. Then, the satellite transponder 1 uses two types of amplifiers (TWTA) for separately power-amplifying the band-extracted modulated signal for high hierarchy (UL) and modulated signal for low hierarchy (LL) to obtain a predetermined power difference. (IL=6 dB in this example). Then, the satellite repeater 1 removes out-of-band unnecessary frequency components (spectrum regrowth) from the power-amplified high-level (UL) modulated signal and low-level (LL) modulated signal if necessary. A modulated signal that constitutes the LDM that is combined after being suppressed is generated, and transmitted as a downlink signal to a receiving
受信装置20は、その基本構成及び動作は、非特許文献1に開示されるものと同様である。即ち、受信装置20は、受信アンテナ20aを介して衛星中継器1からのダウンリンク信号を受信してLDMを構成する変調信号(上階層と下階層の両方を含む合成信号)を復調し、まず上階層から復調、誤り訂正復号することにより高階層(UL)用に送信されたデータを復元する。次に、受信装置20は、復号された高階層(UL)用のデータを再度誤り訂正符号化、再変調して上階層の変調信号のみを再生し、元のLDMを構成する変調信号(上階層と下階層の両方を含む合成信号)から、この再生した上階層の変調信号を差し引くことによって下階層のみの変調信号を得て、復調、誤り訂正復号することにより下階層(LL)用に送信されたデータを復元する。
The basic configuration and operation of the receiving
このように、本発明に係る一実施形態の衛星中継器1は、衛星デジタル放送又は衛星デジタル通信における階層分割多重(LDM)を使用する階層伝送方式として、各階層の変調信号を合成した後の信号に対して増幅器を使用するのではなく、各階層の変調信号を独立して受信し、各階層の変調信号毎にそれぞれ専用の増幅器を使用して所定の電力差で電力増幅してから合成する。これにより、本発明に係る一実施形態の衛星中継器1では、当該衛星中継器における非線形特性による劣化の低減を図り、各階層の変調信号を各々で増幅した後で合成することで、伝送特性を良好に維持しながら、各増幅器を飽和点に近い動作点で運用することが可能となる。 As described above, the satellite transponder 1 according to one embodiment of the present invention is a hierarchical transmission system using hierarchical division multiplexing (LDM) in satellite digital broadcasting or satellite digital communication. Instead of using an amplifier for the signal, the modulated signal of each layer is received independently, and the modulated signal of each layer is amplified by a predetermined power difference using a dedicated amplifier and then combined. do. As a result, in the satellite repeater 1 according to the embodiment of the present invention, the deterioration due to the non-linear characteristics of the satellite repeater is reduced, and the modulated signals of each layer are amplified and then synthesized, thereby improving the transmission characteristics. It is possible to operate each amplifier at an operating point close to the saturation point while maintaining good .
以下、より具体的に、本発明に係る一実施形態の衛星中継器1について、実施例1,2の構成をその動作とともに順に説明する。 In the following, the configurations of Examples 1 and 2 of the satellite transponder 1 according to one embodiment of the present invention will be described in order together with the operation thereof.
(実施例1)
図2は、本発明による実施例1の衛星中継器1の概略構成を示すブロック図である。
図2に示す実施例1の衛星中継器1は、受信アンテナ11、第1の増幅器12、第2の増幅器13、及び送信アンテナ14を備える。図2に示す実施例1では、図4に例示したLDMの変調信号として、各階層用にQPSKを2つ使用するLDMを例とする。
(Example 1)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the satellite transponder 1 of Example 1 according to the present invention.
The satellite transponder 1 of Example 1 shown in FIG. In Example 1 shown in FIG. 2, an LDM using two QPSKs for each layer is taken as an example of the LDM modulated signal shown in FIG.
受信アンテナ11は、図1に示す地球局からアップリンク信号を受信して、時間分割多重(TDM)方式で伝送されLDMを構成するための独立した高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号を帯域抽出して受信し、高階層(UL)用の変調信号については第1の増幅器12に、低階層(LL)用の変調信号については第2の増幅器13に出力する。
The receiving
ここで、受信アンテナ11は、高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号を帯域抽出するためのアンテナパターン形状を有するか、又はアンテナ受信した信号に対して帯域抽出するための入力フィルタ(IMUX)が出力段に接続されたものとする。
Here, the receiving
第1の増幅器12は、進行波管増幅器(TWTA)で構成され、受信アンテナ11を経て得られる高階層(UL)用の変調信号について、所定の規格化電力(本例では、TWTAの現行の運用出力と同等の飽和出力に対し約80%)まで増幅し、必要であれば帯域外不要周波数成分(スペクトラムリグロース)を抑圧する出力フィルタ(OMUX)を介在させた上で、送信アンテナ14に出力する。
The
第2の増幅器13は、増幅後の高階層(UL)用の変調信号に対して所定の電力差(例えばLLがULより6dB小さくなる、TWTAの現行の運用出力と同等の飽和出力に対し約20%)となる飽和出力を有する別個の進行波管増幅器(TWTA)で構成され、受信アンテナ11を経て得られる低階層(LL)用の変調信号を増幅し、必要であれば帯域外不要周波数成分(スペクトラムリグロース)を抑圧する出力フィルタ(OMUX)を介在させた上で、送信アンテナ14に出力する。
The
送信アンテナ14は、第1の増幅器12から得られる増幅後の高階層(UL)用の変調信号と、第2の増幅器13から得られる増幅後の低階層(LL)用の変調信号とを空間合成により合成したLDMの変調信号を生成し、ダウンリンク信号として、地上の受信設備における受信装置20に向けて送信する。
The transmitting
(実施例2)
図3は、本発明による実施例2の衛星中継器1の概略構成を示すブロック図である。尚、図2に示すものと同様な構成要素には、同一の参照番号を付している。図3に示す実施例2の衛星中継器1は、受信アンテナ11、第1の増幅器12、第2の増幅器13、合成器15、及び送信アンテナ16を備える。図3に示す実施例2の衛星中継器1は、図2に示す実施例1と比較して、送信アンテナ14で空間合成する代わりに、各階層の変調信号を信号合成してLDMの変調信号を生成する合成器15を備え、そのLDMの変調信号を送信アンテナ16で送出する点で相違しており、その他の構成は同様である。図3に示す実施例2においても、図4に例示したLDMの変調信号として、各階層用にQPSKを2つ使用するLDMを例とする。
(Example 2)
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the satellite transponder 1 of Embodiment 2 according to the present invention. Components similar to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals. The satellite transponder 1 of Example 2 shown in FIG. Compared with the first embodiment shown in FIG. 2, the satellite repeater 1 of the second embodiment shown in FIG. is provided, and the LDM modulated signal is transmitted from a
図3に示す受信アンテナ11は、上述した実施例1と同様に構成され、図1に示す地球局からアップリンク信号を受信して、時間分割多重(TDM)方式で伝送されLDMを構成するための独立した高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号を帯域抽出して受信し、高階層(UL)用の変調信号については第1の増幅器12に、低階層(LL)用の変調信号については第2の増幅器13に出力する。
The receiving
第1の増幅器12は、上述した実施例1と同様に構成され、受信アンテナ11を経て得られる高階層(UL)用の変調信号について、所定の規格化電力(本例では、TWTAの現行の運用出力と同等の飽和出力に対し約80%)まで増幅し、必要であれば帯域外不要周波数成分(スペクトラムリグロース)を抑圧する出力フィルタ(OMUX)を介在させた上で、本実施例では合成器15に出力する。
The
第2の増幅器13は、上述した実施例1と同様に構成され、受信アンテナ11を経て得られる低階層(LL)用の変調信号について、増幅後の高階層(UL)用の変調信号に対して所定の電力差(例えばLLがULより6dB小さくなる、TWTAの現行の運用出力と同等の飽和出力に対し約20%)となるまで増幅し、必要であれば帯域外不要周波数成分(スペクトラムリグロース)を抑圧する出力フィルタ(OMUX)を介在させた上で、本実施例では合成器15に出力する。
The
合成器15は、第1の増幅器12から得られる増幅後の高階層(UL)用の変調信号と、第2の増幅器13から得られる増幅後の低階層(LL)用の変調信号とを信号合成により合成したLDMの変調信号を生成し、送信アンテナ16に出力する。
The
送信アンテナ16は、合成器15から得られるLDMの変調信号を入力し、ダウンリンク信号として、地上の受信設備における受信装置20に向けて送信する。
The transmitting
上述した実施例1,2に係る衛星中継器1では、図2及び図3にそれぞれ図示する高階層(UL)の変調信号(図4に示す◆に対応する)と、低階層(LL)の変調信号(図4に示す●)とが、送信アンテナ14により空間合成するか、或いは合成器15により信号合成することで、UL及びLLの合成後のLDMの変調信号が生成される。そして、上述した図4に示すように、UL及びLLの合成後のLDMの変調信号は、高階層(UL)の変調信号に基づく高階層(UL)(図4に示す◆)を中心に、低階層(LL)の変調信号がILの電力差(本例では6dB)でプロットされる信号点(図4に示す●)となる。
In the satellite transponders 1 according to the first and second embodiments described above, the modulation signals of the high hierarchy (UL) shown in FIGS. 2 and 3 (corresponding to ♦ shown in FIG. 4) The modulated signal (● shown in FIG. 4) is spatially combined by the transmitting
このように、実施例1,2に係る衛星中継器1では、高階層(UL)用と低階層(LL)用とで独立した専用の第1及び第2の増幅器12,13を設ける構成とすることで、非線形特性の影響を受けにくい状態で増幅することが可能となる。また、高階層(UL)と低階層(LL)の電力差であるILに応じた第1及び第2の増幅器12,13を設定する際に、その合計出力が増幅器(TWTA)の飽和出力と同等となるように設定することで、現行の運用出力と同等とすることができ、発生電力の上昇を回避することが可能となる。尚、LDMの変調信号を生成するための合成手法は、安定動作の観点で図2のように送信アンテナ14による空間合成や図3のように合成器15による信号合成を用いるのが好適であるが、その他、様々な合成手法が可能であり、例えば、2種類の送信アンテナを用意してその出力として結果的にLDMの変調信号を生成される構成としてもよい。
Thus, in the satellite transponders 1 according to the first and second embodiments, the first and
(総括)
従来技術及び本願の課題として上述したように、衛星中継器においてLDMのULとLLを合成した信号を一つの増幅器で増幅する場合、合成した信号は振幅と位相の両成分で変調が行われており、現行の運用出力よりも高い飽和出力を有する増幅器を使用する必要性が生じてしまう。一方で、例えば図4で示したLDMのコンスタレーションでは、LLの信号点が16通りあるため、良好な伝送特性を維持するためには、上述したように増幅器(TWTA)の出力バックオフとして約2.0dBが想定されるため、例えば飽和出力が200WのTWTAの場合、125Wでの運用出力に制限されることになる。
(Summary)
As described above as the prior art and the problem of the present application, when a signal obtained by combining UL and LL of LDM in a satellite repeater is amplified by one amplifier, the combined signal is modulated by both amplitude and phase components. , resulting in the need to use amplifiers with higher saturated power than the current operating power. On the other hand, in the LDM constellation shown in FIG. 4, for example, there are 16 LL signal points. Since 2.0 dB is assumed, for example, a TWTA with a saturated power of 200 W would be limited to an operational power of 125 W.
これに対して、本発明に係る各実施例の衛星中継器1では、LDMのULとLLを個別の増幅器で増幅する構成とし、増幅する段階ではPSK(位相成分のみで変調)の信号を増幅するものとすれば、現行の運用出力と同等の飽和出力を有する増幅器を各階層用にそれぞれ使用することが可能である。特に、第1の増幅器12及び第2の増幅器13は、第1の増幅器12及び第2の増幅器13では、設定された所定の電力差(IL)に応じて、各々の飽和出力を設定することで、運用出力が飽和出力と同等となるように設定するのが好適である。例えば、ULとLLの各変調信号をそれぞれ増幅する第1及び第2の増幅器12,13の2つの合計出力を200Wとすることで、図4で示したLDMではILが6dBのため、ULに使用する第1の増幅器12の飽和電力を約80%の160W、LLに使用する第2の増幅器13の飽和電力を約20%の40Wとすることで、200Wの合計出力をそのまま運用出力に割り当てることが可能となる。
On the other hand, in the satellite transponder 1 of each embodiment according to the present invention, the UL and LL of the LDM are amplified by separate amplifiers, and at the stage of amplification, the PSK (modulated only with the phase component) signal is amplified. If so, it is possible to use an amplifier for each stratum that has a saturated power equivalent to the current operational power. In particular, the
従って、本発明に係る各実施例の衛星中継器1によれば、非線形特性による劣化の低減を図り、各階層の変調信号を各々で増幅した後で合成することで、伝送特性を良好に維持しながら、各増幅器を飽和点に近い動作点で運用することが可能となる。 Therefore, according to the satellite transponder 1 of each embodiment of the present invention, deterioration due to nonlinear characteristics is reduced, and transmission characteristics are maintained well by amplifying modulated signals of each layer and then synthesizing them. However, it is possible to operate each amplifier at an operating point close to the saturation point.
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述では、好適例として、高階層(UL)と低階層(LL)の電力差であるILに応じた第1及び第2の増幅器12,13を設定する際に、各々の飽和出力が運用出力と同等となるように設定する例を説明した。そして、上述では、好適例として、現行の運用出力と同等とするべく、送信装置10から出力される高階層(UL)用の変調信号及び低階層(LL)用の変調信号には振幅位相変調(APSK)について使用しない例を説明した。しかしながら、本発明に係る衛星中継器1の実際の運用として、これに限定する必要はなく、例えば、第1及び第2の増幅器12,13の合計出力の電力について、それぞれに用いる増幅器(TWTA)の飽和出力からよりマージンを持って定めることができる場合には、各階層の変調信号には、位相変調(PSK)だけでなく、振幅位相変調(APSK)も使用できる。
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the technical idea thereof. For example, in the above description, as a preferred example, when setting the first and
従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。 Accordingly, the present invention should not be construed as limited by the above-described embodiments, but only by the appended claims.
本発明によれば、各階層の変調信号を各々で増幅した後で合成することで、伝送特性を良好に維持しながら、各増幅器を飽和点に近い動作点で運用することが可能となるので、階層分割多重(LDM)方式の信号伝送の用途に有用である。 According to the present invention, by combining the modulated signals of each layer after amplifying them individually, it is possible to operate each amplifier at an operating point close to the saturation point while maintaining good transmission characteristics. , for hierarchical division multiplexing (LDM) signaling applications.
1 衛星中継器
10 送信装置
10a 地球局における電力増幅器
10b 地球局における送信アンテナ
11 衛星中継器における受信アンテナ
12 衛星中継器における第1の増幅器
13 衛星中継器における第2の増幅器
14 衛星中継器における送信アンテナ
15 衛星中継器における合成器
16 衛星中継器における送信アンテナ
20 受信設備における受信装置
20a 受信設備における受信アンテナ
100 伝送システム
1
Claims (3)
前記送信装置から重複する周波数で送信された高階層用及び低階層用とする2つの変調信号を受信する受信アンテナと、
前記高階層用の変調信号について所定の規格化電力まで増幅する第1の増幅器と、
前記低階層用の変調信号について当該増幅後の高階層用の変調信号に対して所定の電力差となるまで増幅する第2の増幅器と、
当該増幅後の高階層用の変調信号と、当該増幅後の低階層用の変調信号とを合成した階層分割多重方式の変調信号を前記受信装置に向けて送信する送信アンテナと、
を備えることを特徴とする衛星中継器。 A satellite repeater that hierarchically divides and multiplexes two modulated signals for high and low hierarchies that are transmitted at overlapping frequencies from a transmission device for satellite digital broadcasting or satellite digital communication, and relay-transmits the signals to a receiving device. ,
a receiving antenna for receiving two modulated signals for high hierarchy and low hierarchy transmitted on overlapping frequencies from the transmitting device;
a first amplifier that amplifies the modulation signal for high hierarchy up to a predetermined normalized power;
a second amplifier that amplifies the modulated signal for the low hierarchical level to a predetermined power difference with respect to the modulated signal for the high hierarchical level after the amplification;
a transmitting antenna configured to transmit a hierarchical division multiplexing modulated signal obtained by synthesizing the amplified modulated signal for high hierarchy and the amplified modulated signal for low hierarchy to the receiving device;
A satellite repeater comprising:
前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器は、前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器間で所定の電力差が設定された上で、その電力差に応じた飽和出力を有する進行波管増幅器で構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の衛星中継器。 The receiving antenna receives the two modulated signals for the high hierarchy and the low hierarchy as modulated signals of phase modulation,
Said first amplifier and said second amplifier have a predetermined power difference set between said first amplifier and said second amplifier, and a traveling wave tube having a saturated output corresponding to the power difference. 3. A satellite transponder according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an amplifier.
Priority Applications (1)
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- 2021-09-14 JP JP2021149152A patent/JP2023042071A/en active Pending
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