JP5520858B2 - 増幅器特性推定装置、補償器、及び送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、変調波信号及び該変調波信号が所定の伝送路を通過した後の伝送路通過変調波信号を受信し、該変調波信号及び該伝送路通過変調波信号を伝送路の入出力信号として信号解析することで、伝送路上の増幅器の特性を推定する増幅器特性推定装置、及び同推定方法に基づき性能を向上させた増幅器特性推定装置を用いた補償器及び送信装置に関するものである。

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、放送衛星に備えられた伝送器（衛星中継器）を使って複数の放送事業者が独立したＴＳ（トランスポートストリーム）を伝送できるように、放送波信号は多重伝送される。

図９は、従来の衛星デジタル放送伝送システムの構成を示すブロック図である。従来の衛星放送伝送システムは、送信装置１と、衛星中継器２と、受信装置３−１〜３−Ｎとを備える。送信装置１は、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号等の制御情報で指定される所定のデジタル変調方式に基づいて変調波信号を生成し、音声やデータ放送などを多重した主信号を衛星中継器２に送信する。

衛星中継器２は、進行波管増幅器（以下、「ＴＷＴＡ」と称する）２２と、ＴＷＴＡ２２に前置される入力フィルタである入力マルチプレクサフィルタ（以下、「ＩＭＵＸフィルタ」と称する）２１と、ＴＷＴＡ２２に後置される出力フィルタである出力マルチプレクサフィルタ（以下、「ＯＭＵＸフィルタ」と称する）２３とを備える。図９ではＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、及びＯＭＵＸフィルタ２３をそれぞれ１つのみ示したが、実際には増幅するチャンネル数分が実装されている。衛星中継器２は、アンテナ(図示せず)で受信された変調波信号を増幅器及び周波数変換器(図示せず)により増幅及び周波数変換し、ＩＭＵＸフィルタ２１により送信装置１で送信された変調波信号から、１チャンネル分ごとに帯域抽出を行い、ＴＷＴＡ２２により電力増幅を行い、ＯＭＵＸフィルタ２３により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を合成し、アンテナ(図示せず)から受信装置３−１〜３−Ｎ（Ｎは、１以上の自然数）に向けて伝送路通過変調波信号を送信する。

受信装置３−１〜３−Ｎは、伝送路通過変調波信号に含まれるＴＭＣＣ信号等の制御情報を絶えず監視することにより、送信装置１において様々な伝送制御が行われたとしても、それに追従して受信方式などを切り換えることができる。

ＴＷＴＡ２２は、入力レベルと出力レベルとの間の関係が比例関係となるように電力増幅処理することが望ましい。しかし、ＴＷＴＡ２２の入出力特性は、実際には入力レベルが大きくなると利得が低下する非線形性を示し、同時に入力信号に対する出力信号の位相も回転する。したがって、入力レベルを徐々に上げると、あるレベルまでは出力レベルも上がるが、入力レベルが所定のレベルを超えると、出力レベルは逆に低下する現象となる。このような出力レベルの低下が起こる直前の動作点を、一般に、出力飽和点という。また、この出力飽和点から入力レベルをＸ［ｄＢ］下げて運用する場合を「入力バックオフＸ［ｄＢ］」といい、同様に、入力レベルを絞って、出力飽和点から出力レベルをＹ［ｄＢ］下げた状態で運用する場合を「出力バックオフＹ［ｄＢ］」という。

ＴＷＴＡ２２の飽和点で最も効率の良い伝送が可能であるため、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は、ＴＷＴＡ２２の入力信号について、入力バックオフが０ｄＢとなるようなレベルで入力されるように、前置減衰器等により自動調整する。一方、１６ＡＰＳＫや３２ＡＰＳＫといったＡＰＳＫ変調の場合は、信号点配置において複数の振幅を持つ信号点が存在するため、増幅器の非線形特性によって所要Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise Ratio）の劣化を起こし易い。このため、これらの変調方式を利用する場合には、ＴＷＴＡ２２の入力信号について、入力バックオフが、それぞれの変調方式と誤り訂正符号の組み合わせに対して、出力バックオフによる電力損と非線形による所要Ｃ／Ｎの劣化の和がもっとも小さくなるようなレベルで入力されるように、前置減衰器等により自動調整する。

このように、従来からのデジタル信号の送信装置１に用いられる変調器は、送信するデジタル信号を、変調方式に従って１シンボルで同時に伝送できる情報ビット数ごとに、当該シンボルに対応する１つの信号点に定まるようにマッピングした送信信号点で搬送波を変調している。特に、３２ＡＰＳＫ等の多値振幅位相変調では信号歪に対してより線形性が要求され、放送衛星では、ＴＷＴＡ２２をある程度線形で動作させるために、より大きな出力バックオフをとる必要がある（例えば、特許文献１参照）。

特許公開２００８−１９９５７４号公報

従来、運用中の伝送器（衛星放送の場合、衛星中継器）は、その特性測定が困難であり、特に増幅器（衛星放送の場合、ＴＷＴＡ）は経年劣化により、運用前の事前測定値と比較して、特性が時間とともに変化する。そのため、伝送路特性を既知として前置補償する補償器の場合、補償に誤差が生じ、所要Ｃ／Ｎ劣化を引き起こすおそれがあった。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、送信装置の変調波信号及び伝送路通過後の伝送路通過変調波信号を受信し、受信した２信号を伝送路の入出力信号として信号解析することにより、経年変化する増幅器の特性を推定する増幅器特性推定装置、及び同推定方法に基づき性能を向上させた補償器及び送信装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による増幅器特性推定装置は、所定の変調方式で変調された変調波信号、及び該変調波信号が所定の伝送路を通過した後の伝送路通過変調波信号を受信し、該変調波信号及び該伝送路通過変調波信号を伝送路の入出力信号として信号解析することで、該伝送路上の伝送器（例えば衛星中継器）に含まれる増幅器の特性を推定する増幅器特性推定装置であって、前記増幅器の特性を擬似する擬似増幅器を有し、前記伝送器の特性を擬似する擬似伝送器と、前記伝送路通過変調波信号、前記擬似伝送器の出力信号、及び前記擬似増幅器の出力信号から、前記増幅器の出力信号を推定した増幅器推定出力信号を生成する増幅器出力信号推定部と、前記擬似増幅器の入力信号及び前記増幅器推定出力信号から前記増幅器の特性を推定した推定特性値を導出する増幅器特性導出部と、前記擬似伝送器、前記増幅器出力信号推定部、及び前記増幅器特性導出部による処理を所定の回数繰り返すように制御するとともに、前記増幅器特性導出部により前記増幅器の推定特性値が導出されるたびに、前記擬似増幅器の特性を該推定特性値に更新する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明による増幅器特性推定装置において、前記増幅器出力信号推定部は、前記擬似伝送器の出力信号のＩＱベクトルと、前記擬似増幅器の出力信号のＩＱベクトルとの差分ベクトルの逆ベクトルに、前記伝送路通過変調波信号のＩＱベクトルを加算することで、前記増幅器の出力信号のＩＱベクトルを推定することを特徴とする。

また、本発明による増幅器特性推定装置において、前記増幅器特性導出部は、前記擬似増幅器に入力される信号の第１の電力値（入力電力値）と、前記増幅器推定出力信号の第２の電力値（出力電力値）と、前記増幅器推定出力信号の位相値（出力位相値）から前記擬似増幅器に入力される信号の位相値（入力位相値）を減算した位相偏移量とを演算する電力位相演算部と、前記第１の電力値、前記第２の電力値、及び前記位相偏移量をそれぞれ領域ごとに分割し、領域ごとに、前記第１の電力値、前記第２の電力値、及び前記位相偏移量の平均値を算出する切換平均部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明による増幅器特性推定装置において、前記擬似伝送器は、前記伝送器の入力フィルタ及び出力フィルタの特性を近似した設定値と、前記増幅器の特性を推定するための初期値とをあらかじめ有することを特徴とする。

また、本発明による増幅器特性推定装置において、前記擬似増幅器に入力される信号及び前記増幅器出力信号推定部に入力される信号の値を記憶する記憶部（擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部及びダウンリンク信号記憶部）を更に備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶された信号の値を用いて、前記擬似伝送器、前記増幅器出力信号推定部、及び前記増幅器特性導出部による処理を繰り返し行うように制御することを特徴とする。

また、本発明による増幅器特性推定装置において、前記所定の変調方式は、ＡＳＫ、ＰＳＫ、又はＡＰＳＫを含むことを特徴とする。

また、本発明による増幅器特性推定装置において、前記伝送器は、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。

また、本発明による補償器（特性補正機能付き補償器）は、前記増幅器特性推定装置のいずれかを備えることを特徴とする。

また、本発明による送信装置（特性補正機能付き送信装置）は、前記補償器を備えることを特徴とする。

本発明によれば、送信装置の変調波信号及び伝送器通過後の伝送路通過変調波信号を受信し、受信した２信号を伝送路の入出力信号として信号解析することにより、経年変化する増幅器の特性を推定することができるようになる。また、増幅器の特性を推定できるので、伝送路特性を既知として補償する補償器に対して、補償の精度を上げ、所要Ｃ／Ｎの劣化を改善することができるようになる。さらに、該補償器を送信装置に具備することにより、所要Ｃ／Ｎを低減させた送信装置を提供することができる。

本発明による実施例１に係る増幅器特性推定装置を適用した衛星デジタル放送伝送システムの構成を示すブロック図である。 本発明による実施例１に係る増幅器特性推定装置の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例１に係る増幅器特性推定装置の増幅器出力信号推定の動作原理を示す図である。 本発明による実施例１に係る増幅器特性推定装置の増幅器特性導出部の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例１に係る増幅器特性推定装置により推定した増幅器の入出力特性(ＡＭ−ＡＭ特性)を示す図である。 本発明による実施例１に係る増幅器特性推定装置により推定した増幅器の入出力特性(ＡＭ−ＰＭ特性)を示す図である。 本発明による実施例２に係る増幅器特性推定装置の構成を示すブロック図である。 本発明による実施例３に係る増幅器特性推定装置、補償器及び送信装置を適用した衛星デジタル放送伝送システムの構成を示すブロック図である。 従来の衛星デジタル放送伝送システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明による実施例１の増幅器特性推定装置について、図面を参照して詳細に説明する。伝送路上に配置される伝送器は、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ものであるが、以下の実施例では、伝送器が衛星中継器である場合を例に説明する。

図１は実施例１の増幅器特性推定装置を衛星デジタル放送伝送システムに適用した例を示す図である。衛星デジタル放送で採用されている規格には、ＤＶＢ−Ｓ２、高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式などがある。そこで、増幅器特性推定装置は、これらの規格に準拠した一般化した変調波信号に対応するものとして説明する。図１に示す伝送システムは、送信装置１と、衛星中継器２と、受信装置３−１〜３−Ｎと、増幅器特性推定装置４とを備え、図９に示した従来の伝送システムに対して、更に増幅器特性推定装置４を備える。

送信装置１は、ＴＭＣＣ信号等の制御情報で指定される所定のデジタル変調方式に基づいて変調波信号を衛星中継器２及び増幅器特性推定装置４に出力する。なお、所定のデジタル変調方式は、ＡＳＫ、π／２シフトＢＰＳＫを含むＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫを含むＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ又は３２ＡＰＳＫなどを含む。

衛星中継器２は、ＩＭＵＸフィルタ２１により、送信装置１から入力される変調波信号から１チャンネル分ごとに帯域抽出を行い、ＴＷＴＡ２２により電力増幅を行い、ＯＭＵＸフィルタ２３により不要周波数成分を抑圧する。

増幅器特性推定装置４は、地球局に設置され、送信装置１から送信される変調波信号（アップリンク信号）、及び変調波信号が所定の伝送路を通過した後の信号、すなわち衛星中継器２から送信される伝送路通過変調波信号（ダウンリンク信号）を受信する。そして、変調波信号及び伝送路通過変調波信号を伝送路の入出力信号として信号点ごとに信号解析することにより、伝送器（衛星中継器）２に含まれる増幅器（ＴＷＴＡ）２２の入出力特性（以下、「ＴＷＴ特性」ともいう）を推定する。

図２は、本発明による実施例１の増幅器特性推定装置４の構成を示すブロック図である。増幅器特性推定装置４は、第１直交復調部５ａと、第２直交復調部５ｂと、擬似衛星中継器（擬似伝送器）６と、増幅器出力信号推定部７と、増幅器特性導出部８と、制御部９とを備える。

第１直交復調部５ａは、送信装置１から受信した変調波信号をベースバンド帯域に周波数変換し、Ａ／Ｄ変換を施し、ＩＱデジタル信号に変換する。第２直交復調部５ｂは、衛星中継器２から受信した伝送路通過変調波信号をベースバンド帯域に周波数変換し、Ａ／Ｄ変換を施し、ＩＱデジタル信号に変換する。このとき、信号解析の信号点数を増やすために、シンボル同期点と同様に、シンボル間の非サンプル点（オーバーサンプル点）もＩＱ信号として変換し、解析するのが好適である。シンボル間の非サンプル点を解析することによりＴＷＴ特性の入力電力を広範囲で推定することができる。

第１直交復調部５ａ及び第２直交復調部５ｂから出力されるＩＱデジタル信号は、電力正規化部（図示せず）により、双方の平均電力が同値となるように、全信号点の振幅を定数倍して調整される。ここで、サンプル点は同期をとるように調整される。また、伝送路通過変調波信号については、衛星中継器２のフィルタ群遅延特性の影響を考慮し、タイミング調整される。この調整には、ある時間でのＩＱ信号点（オーバーサンプル点を除く）におけるエラーベクトル振幅（ＥＶＭ：Error Vector Magnitude）が最小となる遅延量を選ぶ方法等がある。

擬似衛星中継器６は、擬似ＩＭＵＸフィルタ６１と、擬似ＴＷＴＡ６２と、擬似ＯＭＵＸフィルタ６３とを備える。擬似衛星中継器６は、擬似ＩＭＵＸフィルタ６１により入力されるデジタル信号から１チャンネル分の帯域抽出を行い、擬似ＴＷＴＡ６２により電力増幅を行って、擬似ＯＭＵＸフィルタ６３により不要周波数成分を抑圧する。

擬似ＩＭＵＸフィルタ６１は、特性値としてＩＭＵＸフィルタ２１の特性を近似した設定値をあらかじめ有する。擬似ＯＭＵＸフィルタ６３は、特性値としてＯＭＵＸフィルタ２３の特性を近似した設定値をあらかじめ有する。擬似ＴＷＴＡ（擬似増幅器）６２は、特性値としてＴＷＴＡ２２の特性を推定するための初期値（以下、「ＴＷＴＡ特性初期値」と称する）をあらかじめ有する。擬似ＴＷＴＡ６２の特性値は、後述するように増幅器特性導出部８が導出するＴＷＴＡ２２の特性の推定値に更新され、更新されるごとにＴＷＴＡ２２の実際の特性に近似した特性を有することになる。

このようにして、擬似衛星中継器６は、理想ＩＱ信号点（送信するデジタル信号の信号点のマッピング後の理想的な信号点配置）に対して、衛星中継器２によって生じ得る信号点のずれを模擬した信号点をもつＩＱ信号を出力する。

以下、ＩＱ平面上に配置される信号点を「ＩＱ信号点」と称し、ＩＱ信号点のベクトルを「ＩＱベクトル」と称して、増幅器出力信号推定部７の動作を説明する。増幅器出力信号推定部７は、擬似衛星中継器６の出力信号のＩＱベクトルと、擬似ＴＷＴＡ６２の出力信号のＩＱベクトルとの差分ベクトルの逆ベクトルに、伝送路通過変調波信号のＩＱベクトルを加算することで、伝送路上のＴＷＴＡ２２の出力信号のＩＱベクトルを推定する。例えば、増幅器出力信号推定部７は、第１ベクトル加算部７ａと、第２ベクトル加算部７ｂとにより構成される。

ここで、第１ベクトル加算部７ａ及び第２ベクトル加算部７ｂの各入出力段は、電力正規化部（図示せず）により、各段のＩＱ信号点の平均電力がすべて同値になるように、全信号点の振幅が定数倍して調整される。また、第１ベクトル加算部７ａ及び第２ベクトル加算部７ｂは、演算対象となる各信号点ベクトルのタイミングを対応させる必要があるため、デジタル信号処理によるビット遅延を考慮し、タイミング調整を行う。

実際には、擬似衛星中継器６の擬似ＴＷＴＡ６２の特性は推定値であるため衛星中継器２のＴＷＴＡ２２のＴＷＴ特性とは異なり、ＴＷＴＡ２２から出力されるＴＷＴＡ出力信号と擬似ＴＷＴＡ６２から出力されるＴＷＴＡ推定出力信号とは一致しないが、上記ベクトル演算及び後述するＴＷＴＡ２２の推定特性値の更新動作を繰り返すことで擬似ＴＷＴＡ６２の特性がＴＷＴＡ２２の実特性に漸近し、推定精度を高めることが可能となる。

増幅器特性導出部８は、擬似衛星中継器６の擬似ＴＷＴＡ６２の入力信号（擬似ＴＷＴＡ入力信号）、及び増幅器出力信号推定部７により推定したＴＷＴＡ２２の出力信号（ＴＷＴＡ推定出力信号）から、ＴＷＴＡ２２の特性の推定値（推定特性値）を導出する。ここで、ＴＷＴＡ２２の特性とは、ＡＭ−ＡＭ特性及び／又はＡＭ−ＰＭ特性である。ＴＷＴＡ２２の特性をより精度良く推定するために、以下に説明するように、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の双方を導出するのが好適である。

図４は、増幅器特性導出部８の構成を示すブロック図である。増幅器特性導出部８は、電力位相演算部８１と、切換平均部８２と、増幅器特性記述部８３とを備える。電力位相演算部８１は、ＩＱ／入力電力変換部８１１ａと、ＩＱ／出力電力変換部８１１ｂと、ＩＱ／入力位相変換部８１２ａと、ＩＱ／出力位相変換部８１２ｂと、位相加算部８１３とを有する。切換平均部８２は、入力電力信号切換部８２１ａと、出力電力信号切換部８２１ｂと、位相偏移信号切換部８２１ｃと、切換制御部８２２と、入力電力平均化部８２３ａと、出力電力平均化部８２３ｂと、位相偏移平均化部８２３ｃとを有する。

ＩＱ／入力電力変換部８１１ａは、擬似衛星中継器６から入力される擬似ＴＷＴＡ入力信号のＩＱ信号点から入力電力値［ｄＢ］を演算する。ＩＱ／出力電力変換部８１１ｂは、増幅器出力信号推定部７から入力されるＴＷＴＡ推定出力信号のＩＱ信号点から出力電力値［ｄＢ］を演算する。

ＩＱ／入力位相変換部８１２ａは、擬似衛星中継器６から入力される擬似ＴＷＴＡ入力信号のＩＱ信号点から入力位相値（−１８０〜＋１８０［ｄｅｇ］）を演算する。ＩＱ／出力位相変換部８１２ｂは、増幅器出力信号推定部７から入力されるＴＷＴＡ推定出力信号のＩＱ信号点から出力位相値（−１８０〜＋１８０［ｄｅｇ］）を演算する。

位相加算部８１３は、ＩＱ／出力位相変換部８１２ｂから入力される出力位相値から、ＩＱ／入力位相変換部８１２ａから入力される入力位相値を減算（−１８０〜＋１８０［ｄｅｇ］）し、位相偏移量を算出する。

入力電力信号切換部８２１ａは、ＩＱ／入力電力変換部８１１ａから入力される入力電力信号を時分割で切り換え、各ポートに出力する。出力電力信号切換部８２１ｂは、ＩＱ／出力電力変換部８１１ｂから入力される出力電力信号を時分割で切り換え、各ポートに出力する。位相偏移信号切換部８２１ｃは、位相加算部８１３から入力される位相偏移信号を時分割で切り換え、各ポートに出力する。

切換制御部８２２は、ＩＱ／入力電力変換部８１１ａから入力される入力電力信号（各信号点におけるＴＷＴＡ入力電力に相当）の瞬時電力に応じて、制御信号を入力電力信号切換部８２１ａ、出力電力信号切換部８２１ｂ、及び位相偏移信号切換部８２１ｃに送り、出力電力信号切換部８２１ｂ、位相偏移信号切換部８２１ｃ、及び入力電力信号切換部８２１ａが該瞬時電力に対応した同一のポート番号のポートに切換えるよう制御する。

例えば、入力電力を−２５［ｄＢ］から＋５［ｄＢ］までの特性範囲で１［ｄＢ］ごとに区分的に分けたとき、入力電力信号切換部８２１ａ、出力電力信号切換部８２１ｂ、及び位相偏移信号切換部８２１ｃは、それぞれ出力ポート１（＋４．５［ｄＢ］＜入力電力＜＋５．５［ｄＢ］）、出力ポート２（＋３．５［ｄＢ］＜入力電力＜＋４．５［ｄＢ］）、出力ポート３（＋２．５［ｄＢ］＜入力電力＜＋３．５［ｄＢ］）、・・・、出力ポート３１（−２４．５［ｄＢ］＜入力電力＜−２５．５［ｄＢ］）という形で１個の入力ポートに対して３１個の出力ポートが用意され、切換制御部８２２の制御により、入力電力信号切換部８２１ａ、出力電力信号切換部８２１ｂ、及び位相偏移信号切換部８２１ｃは、入力電力に対応したポート番号のポートに切り換わる。例えば、ＩＱ／入力電力変換部８１１ａから入力される入力電力が＋５．１［ｄＢ］であるとき、入力電力信号切換部８２１ａ、出力電力信号切換部８２１ｂ、及び位相偏移信号切換部８２１ｃの出力ポートは出力ポート１に切り換わり、それぞれ出力ポート１から信号を出力する。

入力電力平均化部８２３ａは、入力電力信号切換部８２１ａからポートごとに入力される擬似ＴＷＴＡ６２の入力電力の平均値を、ポートごとに算出する。出力電力平均化部８２３ｂは、出力電力信号切換部８２１ｂからポートごとに入力されるＴＷＴＡ２２の推定出力電力の平均値を、ポートごとに算出する。位相偏移平均化部８２３ｃは、位相偏移信号切換部８２１ｃからポートごとに入力されるＴＷＴＡ２２の推定位相偏移量の平均値を、ポートごとに算出する。

なお、増幅器特性導出部８の各ブロックの各入出力段は、電力正規化部（図示せず）により、各段のＩＱ信号点の平均電力がすべて同値になるように、全信号点の振幅が定数倍して調整される。また、各ブロックは、演算対象となる各信号点を対応させる必要があるため、デジタル信号処理によるビット遅延を考慮し、タイミング調整を行う。

増幅器特性記述部８３は、入力電力平均化部８２３ａから入力される、擬似ＴＷＴＡ６２の入力電力のポートごとの平均値と、出力電力平均化部８２３ｂから入力される、ＴＷＴＡ２２の推定出力電力のポートごとの平均値とをテーブルファイル化してＡＭ−ＡＭ特性を記述する。また、入力電力平均化部８２３ａから入力される、擬似ＴＷＴＡ６２の入力電力のポートごとの平均値と、位相偏移平均化部８２３ｃから入力される、ＴＷＴＡ２２の推定位相偏移量のポートごとの平均値とをテーブルファイル化してＡＭ−ＰＭ特性を記述する。

制御部９は、増幅器特性推定装置４の各ブロック（第１直交復調部５ａ、第２直交復調部５ｂ、擬似衛星中継器６、増幅器出力信号推定部７、及び増幅器特性導出部８）の動作を制御する。なお、図２では制御部９と各ブロック間の制御線は省略している。また、制御部９は、擬似ＴＷＴＡ６２、擬似ＯＭＵＸフィルタ６３、増幅器出力信号推定部７、及び増幅器特性導出部８による処理を所定の回数繰り返すように制御し、増幅器特性導出部８によりＴＷＴＡ２２の推定特性値が導出されるたびに、擬似増幅器６２の特性を推定特性値に更新する。このような繰り返し処理を行うことで、増幅器特性導出部８により導出される推定特性値は、実際のＴＷＴＡ２２の特性に漸近する。

図５は、図２に示す構成の増幅器特性推定装置４でＴＷＴ特性を推定したときのＡＭ−ＡＭ特性のシミュレーション結果を示す図である。また、図６は、図２に示す構成の増幅器特性推定装置４でＴＷＴ特性を推定したときのＡＭ−ＰＭ特性のシミュレーション結果を示す図である。ここでは、変調方式を８ＰＳＫとし、ＴＷＴＡ２２の動作点（入力０ｄＢ、出力０ｄＢの点）は出力飽和点とした。また実伝送を想定し、アップリンクＣ／Ｎ及びダウンリンクＣ／Ｎをそれぞれ３０ｄＢに設定した。また、擬似ＴＷＴＡ６２に設定されるＴＷＴＡ特性初期値として、ＡＭ−ＡＭ特性は線形で、ＡＭ−ＰＭ特性は入力信号電力によらず位相回転がない理想特性を設定し、推定のための繰り返し回数は１０回とした。シミュレーション結果から、ＴＷＴ特性（ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性）は更新を繰り返すことで実特性に漸近し、入力電力が−１５ｄＢ以上の領域では、１０回目推定値特性が実特性によく一致している。

このように、実施例１に係る増幅器特性推定装置４によれば、衛星中継器２の特性を擬似する擬似衛星中継器６と、伝送路通過変調波信号及び擬似ＴＷＴＡ出力信号から、ＴＷＴＡ２２の出力信号を推定した増幅器推定出力信号を生成する増幅器出力信号推定部７と、擬似ＴＷＴＡ入力信号及びＴＷＴＡ推定出力信号からＴＷＴＡ２２の特性の推定値を導出する増幅器特性導出部８とを用いてＴＷＴＡ２２の推定特性値を繰り返し導出し、ＴＷＴＡ２２の推定特性値が導出されるたびに、擬似ＴＷＴＡ６２の特性を推定特性値に更新することにより、ＴＷＴＡ２２の特性が経年変化した場合でも、現状の特性値を高い精度で推定することができるようになる。

次に、本発明による実施例２の増幅器特性推定装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施例１と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図７は実施例２に係る増幅器特性推定装置の構成を示すブロック図である。実施例２に係る増幅器特性推定装置４は、実施例１に係る増幅器特性推定装置４と比較して、擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部１０ａと、ダウンリンク信号記憶部１０ｂとを更に備える点のみが相違する。なお、説明の便宜上、擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部１０ａとダウンリンク信号記憶部１０ｂとを区別して図示するが、記憶部は全体で１つとしてもよいのは勿論である。

擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部１０ａは、擬似ＩＭＵＸ６１フィルタから出力され、擬似ＴＷＴＡ６２に入力される信号のＩＱデジタル信号値を記憶する。ダウンリンク信号記憶部１０ｂは、第２直交復調部５ｂから出力され、増幅器出力信号推定部７に入力される信号のＩＱデジタル信号を記憶する。

制御部９は、擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部１０ａ及びダウンリンク信号記憶部１０ｂに記憶されているＩＱデジタル信号値を用いて、擬似ＴＷＴＡ６２、擬似ＯＭＵＸフィルタ６３、増幅器出力信号推定部７、及び増幅器特性導出部８による処理を繰り返し行うように制御する。なお、制御部９は、繰り返し処理が行われている間、擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部１０ａ及びダウンリンク信号記憶部１０ｂに新たなＩＱデジタル信号値が入力されないように制御する。

このように、実施例２に係る増幅器特性推定装置４によれば、擬似ＴＷＴＡ６２に入力される変調波信号及び増幅器出力信号推定部７に入力される伝送路通過変調波信号の値を記憶する記憶部（擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部１０ａ及びダウンリンク信号記憶部１０ｂ）を備えることにより、２回目以降の繰り返し処理を行うときも、同一のＩＱデジタル信号値を用いて演算を行うことができるため、異なる信号を用いることによる誤差が生じなくなり、より高精度でＴＷＴＡ２２の特性を推定することができるようになる。

次に、本発明による実施例３の補償器及び送信装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施例１及び実施例２と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図８は実施例３に係る増幅器特性推定装置、特性補正機能付き補償器、及び特性補正機能付き送信装置を適用した衛星デジタル放送伝送システムの構成を示すブロック図である。

特性補正機能付き補償器３０は、増幅器特性推定装置４と、補償器３１とで構成される。補償器３１は、伝送路上で生じる歪に対して送信側で予め逆特性の歪を与えておくことにより、伝送路上で生じる歪を打ち消し伝送特性を改善する装置である。このとき、補償器３１は、伝送路の特性を想定して、発生すると思われる歪と逆特性の歪を与えるが、実際の伝送路の伝送路特性が既知の場合には、より精度の高い歪み補償が可能となる。しかし、伝送路上の増幅器（ＴＷＴＡ２２）が経年変化した場合には、歪補償精度が低下し伝送劣化が生じる。

そこで、増幅器特性推定装置４は、推定したＴＷＴＡ２２の特性値を補償器３１に転送する。補償器３１は、増幅器特性推定装置４から転送されたＴＷＴＡ２２の推定特性値を用いて補償特性を更新し、歪補償を行う。したがって、本実施例の特性補正機能付き補償器３０によれば、現在の増幅器特性に追従した補償が可能となるため、ＴＷＴＡ２２の経年変化の影響を排除した補償器を提供することが可能となる。

また、特性補正機能付き送信装置４０は、送信装置１と、特性補正機能付き補償器３０とで構成される。特性補正機能付き補償器３０は、送信装置１で発生した変調波信号に対し、ＴＷＴＡ２２の経年変化の影響を排除した歪補償を行う。したがって、本実施例の特性補正機能付き送信装置４０によれば、ＴＷＴＡ２２の経年変化の影響を排除した送信装置を提供することが可能となる。

上述の各実施例は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

例えば、上述の実施例１及び実施例２の増幅器特性推定装置４においては、送信装置１から出力された変調波信号を、第１直交復調部５ａによりベースバンド信号に変換して、擬似衛星中継器６に入力する構成としたが、送信装置１に内蔵される直交変調器(図示せず)で変調する前のＩＱ信号を出力できる場合には、第１直交復調部５ａは不要となり、送信装置１から出力された変調波信号を擬似衛星中継器６に直接入力する構成とすることも可能である。

また、上述の実施例３の特性補正機能付き送信装置４０においては、送信装置１で発生した変調波信号を補償器３１に入力する構成としたが、送信装置１に内蔵される直交変調器(図示せず)で変調する前のＩＱ信号を出力できる場合には、そのＩＱ信号を補償器３１に入力し、補償器３１内で直交変調した後に出力する構成とすることも可能である。

さらに、上述の実施例では増幅器特性推定装置を衛星デジタル放送伝送システム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。例えば、デジタル変調された信号を更に電気／光変換して光ファイバーで伝送し、光／電気変換してデジタル変調された信号を復元し、デジタル復調するような場合には、電気／光変換器、光／電気変換器の非線形特性が問題になる場合がある。このような場合、実施例の増幅器特性推定装置４において、擬似衛星中継器６を、擬似ＩＭＵＸフィルタ６１、擬似ＴＷＴＡ６２、及び擬似ＯＭＵＸフィルタ６３で構成する代わりに、電気／光変換器、光／電気変換器で構成し、その特性を実際に用いられる電気／光変換器、光／電気変換器の非線形特性とすることで、電気／光変換器、光／電気変換器の非線形特性を推定したり、該推定した特性を用いて歪補償したり、該推定した特性を用いて歪補償した後の信号を送信したりすることができる。

本発明によれば、送信装置の変調波信号及び伝送路通過変調波信号を解析することにより、現状の増幅器特性を推定できる。また、推定した増幅器特性により、増幅器の経年変化に追従する特性補正機能付き補償器、及び特性補正機能付き送信装置を提供可能となることから、デジタル信号の信号解析、衛星をはじめとする通信・放送用の補償器や送信装置などに有用である。

１ 送信装置
２ 衛星中継器
３−１〜３−Ｎ 受信装置
４ 増幅器特性推定装置
５ａ 第１直交復調部
５ｂ 第２直交復調部
６ 擬似衛星中継器（擬似伝送器）
７ 増幅器出力信号推定部
７ａ 第１ベクトル加算部
７ｂ 第２ベクトル加算部
８ 増幅器特性導出部
９ 制御部
１０ａ 擬似ＴＷＴＡ入力信号記憶部
１０ｂ ダウンリンク信号記憶部
２１ ＩＭＵＸフィルタ
２２ ＴＷＴＡ（増幅器）
２３ ＯＭＵＸフィルタ
３０ 特性補正機能付き補償器
３１ 補償器
４０ 特性補正機能付き送信装置
６１ 擬似ＩＭＵＸフィルタ
６２ 擬似ＴＷＴＡ（擬似増幅器）
６３ 擬似ＯＭＵＸフィルタ
８１ 電力位相演算部
８２ 切換部
８３ 増幅器特性記述部
８１１ａ ＩＱ／入力電力変換部
８１１ｂ ＩＱ／出力電力変換部
８１２ａ ＩＱ／入力位相変換部
８１２ｂ ＩＱ／出力位相変換部
８１３ 位相加算部
８２１ａ 入力電力信号切換部
８２１ｂ 出力電力信号切換部
８２１ｃ 位相偏移信号切換部
８２２ 切換制御部
８２３ａ 入力電力平均化部
８２３ｂ 出力電力平均化部
８２３ｃ 位相偏移平均化部

Claims (9)

1. 所定の変調方式で変調された変調波信号、及び該変調波信号が所定の伝送路を通過した後の伝送路通過変調波信号を受信し、該変調波信号及び該伝送路通過変調波信号を伝送路の入出力信号として信号解析することで、該伝送路上の伝送器に含まれる増幅器の特性を推定する増幅器特性推定装置であって、
   前記増幅器の特性を擬似する擬似増幅器を有し、前記伝送器の特性を擬似する擬似伝送器と、
   前記伝送路通過変調波信号、前記擬似伝送器の出力信号、及び前記擬似増幅器の出力信号から、前記増幅器の出力信号を推定した増幅器推定出力信号を生成する増幅器出力信号推定部と、
   前記擬似増幅器の入力信号及び前記増幅器推定出力信号から前記増幅器の特性を推定した推定特性値を導出する増幅器特性導出部と、
   前記擬似伝送器、前記増幅器出力信号推定部、及び前記増幅器特性導出部による処理を所定の回数繰り返すように制御するとともに、前記増幅器特性導出部により前記増幅器の推定特性値が導出されるたびに、前記擬似増幅器の特性を該推定特性値に更新する制御部と、
   を備えることを特徴とする増幅器特性推定装置。
2. 前記増幅器出力信号推定部は、前記擬似伝送器の出力信号のＩＱベクトルと、前記擬似増幅器の出力信号のＩＱベクトルとの差分ベクトルの逆ベクトルに、前記伝送路通過変調波信号のＩＱベクトルを加算することで、前記増幅器の出力信号のＩＱベクトルを推定することを特徴とする、請求項１に記載の増幅器特性推定装置。
3. 前記増幅器特性導出部は、前記擬似増幅器に入力される信号の第１の電力値と、前記増幅器推定出力信号の第２の電力値と、前記増幅器推定出力信号の位相値及び前記擬似増幅器に入力される信号の位相値を減算した位相偏移量とを演算する電力位相演算部と、
   前記第１の電力値、前記第２の電力値、及び前記位相偏移量をそれぞれ領域ごとに分割し、領域ごとに、前記第１の電力値、前記第２の電力値、及び前記位相偏移量の平均値を算出する切換平均部と、
   を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の増幅器特性推定装置。
4. 前記擬似伝送器は、前記伝送器の入力フィルタ及び出力フィルタの特性を近似した設定値と、前記増幅器の特性を推定するための初期値とをあらかじめ有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
5. 前記擬似増幅器に入力される信号及び前記増幅器出力信号推定部に入力される信号の値を記憶する記憶部を更に備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された信号の値を用いて、前記擬似伝送器、前記増幅器出力信号推定部、及び前記増幅器特性導出部による処理を繰り返し行うように制御することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
6. 前記所定の変調方式は、ＡＳＫ、ＰＳＫ、又はＡＰＳＫを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
7. 前記伝送器は、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、請求項１〜６のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置を備えることを特徴とする補償器。
9. 請求項８に記載の補償器を備えることを特徴とする送信装置。

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