JP4550639B2 - 線形歪み検出器及び線形歪み補償器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、中波、短波、地上波・衛星・ケーブルテレビ等の伝送装置に用いられ、被補償器の線形歪みを検出する線形歪み検出器と、この線形歪み検出器を利用した線形歪み補償器に関する。

周知のように、地上デジタル放送システムはＯＦＤＭ方式を採用する。このＯＦＤＭ方式では、送信機の線形性が重要である。従来では、送信機を構成する、電力増幅器で主に生じる非線形歪みと、帯域制限用の出力フィルタで主に生じる線形歪みを、歪み補償器にて補償していた。

具体的には、送信機の入力信号と出力信号とを比較することにより、送信機の出力信号に含まれるひずみ成分を抽出している。ところが、ＯＦＤＭ信号のように平均電力に対するピーク比が大きく、信号振幅が大きい場合には、非線形歪みの影響が大きく、線形ひずみ検出に影響を与えている。

尚、非線形歪み補償器については、特許文献１にその一例が記載されている。
特開２００４−１１２２１８号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、非線形歪みに影響されない線形歪み検出器とこの線形歪み検出器を利用した線形歪み補償器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る線形歪み検出器は、被検出装置入力の無歪み信号と前記被検出装置出力の歪みを含む有歪み信号とを入力し、両者の周波数及びタイミングを一致させる前処理手段と、前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号から線形歪み成分を検出する検出手段と、前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号それぞれのピーク成分を検出し、当該ピーク成分が閾値を越えるとき前記線形歪みの検出を停止させる制御手段とを具備して構成される。

また、本発明に係る線形歪み補償器は、被補償装置入力の無歪み信号と前記被補償装置出力の歪みを含む有歪み信号とを入力し、両者の周波数及びタイミングを一致させる前処理手段と、前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号から線形歪み成分を検出する線形歪み検出手段と、前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号それぞれのピーク成分を検出し、当該ピーク成分が閾値を越えるとき前記線形歪みの検出を停止させる制御手段と、前記被補償装置の前段に配置され、前記線形歪み検出手段の検出出力に基づいて前記被補償装置の入力信号に前記線形歪み検出出力とは逆特性を与える補償手段とを具備して構成される。

上記した発明によれば、非線形歪みに影響されない線形歪み検出器とこの線形歪み検出器を利用した線形歪み補償器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（線形歪み検出器）
図１はＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送システムの送信機に本発明に係る線形歪み検出器を適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。

図１において、ＯＦＤＭ変調器１は、ＩＦ帯域のＯＦＤＭ信号Ａ１を出力する。ダウンコンバータ２は、送信機出力のＲＦ帯域のＯＦＤＭ信号を入力し、ＩＦ帯域のＯＦＤＭ信号Ｂ１に変換して出力する。ＯＦＤＭ信号Ａ１とＯＦＤＭ信号Ｂ１は、遅延回路３にてデジタル化され遅延合わせが施されて、ＯＦＤＭ信号Ａ２とＯＦＤＭ信号Ｂ２としてピーク成分検出回路４及び線形歪み検出回路５に出力される。

ピーク成分検出回路４は、入力信号Ａ２，Ｂ２それぞれの振幅のピーク成分を検出し、予め設定される閾値を越える期間を検出して、制御信号として線形歪み検出回路５に出力する。

線形歪み検出回路５は、ＯＦＤＭ信号Ａ２，Ｂ２から、線形歪み成分の検出を行う。線形ひずみ成分の検出には、例えばＤＦＴ（離散フーリエ変換）、ＬＭＳ（Least mean Square）アルゴリズムを用いる。線形歪み検出回路５は、ピーク成分検出回路４からの制御信号により、ピーク成分が閾値を越えるときは線形歪み検出を停止する。

ここで、線形歪み検出器にはＬＭＳ（Least mean Square）アルゴリズムがよく用いられる。このＬＭＳアルゴリズムは、自分の出力信号をフィードバックすることにより、誤差成分を算出するというものである。但し、ここでは送信機の帯域制限された出力信号をＬＭＳへフィードバックしなければならないため、従来の回路ではそのままでは対応できない。そこで、ＬＭＳを用いる場合には、ピーク成分の検出タイミングでＬＭＳ自身のフィードバックを停止させて線形歪み検出処理を停止させる。これにより、ＬＭＳの誤差検出精度の低下を抑制することができる。

上記構成によれば、ＯＦＤＭ信号のように平均電力に対するピーク比が大きく、信号振幅が大きい場合でも、そのピーク成分が大きい期間の線形歪み検出を停止するようにしているので、非線形歪みの影響によらず、線形歪みを高精度に検出することができる。

（線形歪み補償器）
図２は図１と同様に、ＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送システムの送信機に本発明に係る線形歪み補償器を適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。

図２において、入力信号はＩＦ帯のＯＦＤＭ信号である。このＯＦＤＭ信号は、Ａ／Ｄ変換器１１によりデジタル信号に変換され、線形補償器１２により後述の線形補償がなされた後、Ｄ／Ａ変換器１３で元のアナログ信号に戻され、アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１４でＲＦ帯に周波数変換されて、送信機を構成するパワーアンプ（ＰＡ）１５、帯域制限フィルタ（ＢＰＦ）１６で電力増幅、帯域制限を受けて、分配器１７を介してアンテナ（図示せず）に送られ、送出される。

上記分配器１７で一部分配された送信機出力信号はダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１８でＩＦ帯に戻され、Ａ／Ｄ変換器１９で再びデジタル信号に変換されて、先のＡ／Ｄ変換器１１から出力される入力ＯＦＤＭ信号と共に、線形歪み検出器２０に入力される。

この線形歪み検出器２０は、送信機の帯域制限フィルタ１６による線形歪みを検出するもので、図１に示した線形歪み検出器にＬＭＳアルゴリズムを適用した場合の構成であり、入力ＯＦＤＭ信号は遅延器２０１によって出力ＯＦＤＭ信号との遅延合わせがなされる。一方、Ａ／Ｄ変換器１９からの出力ＯＦＤＭ信号はＬＭＳ演算器２０２に入力され、自己のフィードバック信号とのＬＭＳ演算が施された後、減算器２０３に演算結果を出力する。減算器２０３は遅延器２０１から遅延あわせがなされた入力ＯＦＤＭ信号とＬＭＳ演算結果とを差分をとることで両者の誤差成分を検出するもので、この誤差成分はスイッチ２０５を介してＬＭＳ演算器２０２にフィードバックされる。

ここで、遅延器２０１の出力はピーク成分検出器２０４に入力される。ピーク成分検出器２０４は、入力ＯＦＤＭ信号からピーク成分を検出し、予め決められた閾値を越えている期間は上記スイッチ２０５を開いてフィードバックを遮断し、これによって線形歪み検出をオフさせ、ＯＦＤＭ信号のピーク成分による線形歪み検出精度の低下を抑制する。

以上のようにしてＬＭＳ演算器２０２で得られた線形歪み検出結果は、線形補償器１２に送られる。この線形補償器１２は、本線系にセンタータップ固定のＦＩＲフィルタ１２１を配して構成され、その出力信号はＦＩＲフィルタ１２１のタップ成分の誤差で確定する。

ここで、ＦＩＲフィルタ１２１のセンタータップを固定するため、Ａ／Ｄ変換器１１から出力されるＯＦＤＭ信号をＤＦＴ（離散フーリエ変換）／ＡＶＥ（平均処理）／ＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）処理器１２２で周波数軸上の信号に変換し、平均スペクトラムを求めて時間軸上の信号に戻す。これにより、誤差を含まないタップ成分を求めることができる。そこで、このタップ成分を減算器１２３に送り、ＬＭＳ演算器２０２から出力される誤差を含む線形歪み検出結果から減算する。これにより、ＦＩＲフィルタ１２１のセンタータップでは誤差分がなくなるため固定値となり、良好な線形補償を実行することができる。

尚、上記実施形態では、線形歪み検出にＬＭＳアルゴリズムを用いた場合について説明したが、ＤＦＴによって求める場合でも同様に実施可能である。

また、本発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

ＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送システムの送信機に本発明に係る線形歪み検出器を適用した場合の一実施形態を示すブロック図。 ＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送システムの送信機に本発明に係る線形歪み補償器を適用した場合の一実施形態を示すブロック図。

符号の説明

１…ＯＦＤＭ変調器、
２…ダウンコンバータ、
３…遅延回路、
４…ピーク成分検出回路、
５…線形歪み検出回路、
１１…Ａ／Ｄ変換器、
１２…線形補償器、
１２１…ＦＩＲフィルタ、
１２２…ＤＦＴ／ＡＶＥ／ＩＤＦＴ処理器、
１２３…減算器、
１３…Ｄ／Ａ変換器、
１４…アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）、
１５…パワーアンプ（ＰＡ）、
１６…帯域制限フィルタ（ＢＰＦ）、
１７…分配器、
１８…ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）、
１９…Ａ／Ｄ変換器、
２０…線形歪み検出器、
２０１…遅延器、
２０２…ＬＭＳ演算器、
２０３…減算器、
２０４…ピーク成分検出器、
２０５…スイッチ。

Claims (8)

1. 被検出装置入力の無歪み信号と前記被検出装置出力の歪みを含む有歪み信号とを入力し、両者の周波数及びタイミングを一致させる前処理手段と、
   前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号から線形歪み成分を検出する検出手段と、
   前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号それぞれのピーク成分を検出し、当該ピーク成分が閾値を越えるとき前記線形歪みの検出を停止させる制御手段と
   を具備することを特徴とする線形歪み検出器。
2. 前記被検出装置は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を周波数変換し、電力増幅した後、帯域制限をかけて出力する送信機であり、
   前記前処理手段は、前記送信機の出力を元の周波数帯に戻し、前記送信機の入力信号と遅延あわせを行うことを特徴とする請求項１記載の線形歪み検出器。
3. 前記検出手段は、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）または（Least mean Square）アルゴリズムを用いることを特徴とする請求項１記載の線形歪み検出器。
4. 被補償装置入力の無歪み信号と前記被補償装置出力の歪みを含む有歪み信号とを入力し、両者の周波数及びタイミングを一致させる前処理手段と、
   前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号から線形歪み成分を検出する線形歪み検出手段と、
   前記前処理手段から出力される無歪み信号と有歪み信号それぞれのピーク成分を検出し、当該ピーク成分が閾値を越えるとき前記線形歪みの検出を停止させる制御手段と、
   前記被補償装置の前段に配置され、前記線形歪み検出手段の検出出力に基づいて前記被補償装置の入力信号に前記線形歪み検出出力とは逆特性を与える補償手段と
   を具備することを特徴とする線形歪み補償器。
5. 前記被補償装置は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を周波数変換し、電力増幅した後、帯域制限をかけて出力する送信機であり、
   前記前処理手段は、前記送信機の出力を元の周波数帯に戻し、前記送信機の入力信号と遅延あわせを行うことを特徴とする請求項４記載の線形歪み補償器。
6. 前記歪み検出手段は、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）または（Least mean Square）アルゴリズムを用いることを特徴とする請求項４記載の線形歪み補償器。
7. 前記補償手段は、入力無歪み信号に前記線形歪み検出結果に基づく線形歪み補償を施して出力する巡回型フィルタと、前記巡回型フィルタのセンタータップを固定するために、前記線形歪み検出結果から前記センタータップ成分を除去するセンタータップ成分除去手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の線形歪み補償器。
8. 前記センタータップ成分除去手段は、前記センタータップ成分を、入力信号を周波数軸上で平均値計算することによって求め、前記線形歪み検出結果から減算することを特徴とする請求項７記載の線形歪み補償器。

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