JP6487731B2 - 受信装置 - Google Patents

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、デジタル伝送方式におけるデジタル信号の受信装置に関する。

デジタル伝送方式では、各サービスで利用可能な周波数帯域幅において、より多くの情報が伝送可能となるように、多値変調方式がよく用いられる。周波数利用効率を高めるには、変調信号１シンボル当たりに割り当てるビット数（変調多値数）を高める必要があるが、周波数１Ｈｚあたりに伝送可能な情報速度の上限値と信号対雑音比の関係はシャノン限界で制限される。

衛星伝送路を用いた情報の伝送形態の一例として、衛星デジタル放送が挙げられる。例えば、図１６に示すように、送信装置５０からの変調波信号は、衛星中継器７０を介して受信装置９０に伝送される。このような衛星デジタル放送において、衛星中継器７０は、主に、入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルター、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）、及び出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルターからなり、ＩＭＵＸフィルターによって１チャンネル分ごとに帯域抽出を行い、ＴＷＴＡにより利得制御を行って、ＯＭＵＸフィルターで不要周波数成分を抑圧する。

このように、衛星中継器７０には、ハードウェア制限上、電力効率のよいＴＷＴＡがよく用いられる。また、限られた衛星中継器７０のハードウェア制限を最大限生かすため、衛星中継器７０の出力が最大となるように飽和領域でＴＷＴＡを動作させることが望ましい。１２ＧＨｚ帯放送衛星中継器への搭載を想定したＴＷＴＡの入力信号電力対出力信号電力（ＡＭ／ＡＭ）特性、入力信号電力対出力信号位相（ＡＭ／ＰＭ）特性を図１７に示す。図１７より、ＴＷＴＡにおいては、入力信号電力を増大するに従い出力信号電力が飽和する非線形特性を示し、位相遷移量も大きくなることから、飽和領域付近では信号が大きく歪み、伝送信号が劣化する。よって、衛星デジタル放送では、このＴＷＴＡで発生する歪で生じる伝送劣化に強い変調方式として、位相変調（ＰＳＫ）がよく利用される。

ＩＭＵＸフィルター，ＯＭＵＸフィルターに着目すると、隣接チャンネルからの干渉抑圧のため、通過帯域の端において、ＩＭＵＸフィルターは急峻な振幅特性、群遅延特性を有する。ＯＭＵＸフィルターは、ＴＷＴＡで発生するスペクトル再生成分（リグロース）を抑圧するために、ＩＭＵＸフィルターより若干緩和された振幅特性、群遅延特性を有する。一例として、１２ＧＨｚ帯放送衛星中継器への搭載を想定したＩＭＵＸフィルターの振幅特性・群遅延特性を図１８に、ＯＭＵＸフィルターの振幅特性・群遅延特性を図１９に示す。図１８及び図１９より、ＩＭＵＸフィルター、ＯＭＵＸフィルターともに通過帯域の端において群遅延偏差量が増大し、群遅延歪みが発生する。群遅延歪みは、ＴＷＴＡで発生する歪みと相まって、さらなる信号劣化を引き起こす。

衛星デジタル放送の従来技術として、標準規格ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ４４に記載の高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（以下、「高度衛星放送方式」と呼ぶ。）が挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。この方式では、変調方式として位相変調に加え、１６ＡＰＳＫ（図２０）や３２ＡＰＳＫ（図２１）といった振幅位相変調（ＡＰＳＫ）も利用可能である。

ＡＰＳＫは、信号点間距離が従来のＰＳＫと比較して短く、平均電力一定で比較した場合、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio)も増大するため、上記の衛星中継器に伝送する場合、さらなる歪の増大が懸念される。

高度衛星放送方式を想定した一般的な受信装置９０の構成を図２２に示す。受信装置９０は、選局部９１、直交復調部９２、誤り訂正復号部９３により構成される。

選局部９１は、受信装置９０に入力される入力信号に対して、周波数指定・選局部９１３により別途指定する選局用の中心周波数に設定し、自動利得制御部（ＡＧＣ）９１１による増幅、中間周波数（ＩＦ）／ベースバンド変換部９１２による周波数変換、及び、ローパスフィルター（ＬＰＦ）９１４によるフィルター処理を行い、同相成分（In-phase）と直交成分（Quadrature-phase）の２つのベースバンド信号からなるベースバンドＩＱ信号を直交復調部９２に出力する。

直交復調部９２は、選局部９１から出力されるベースバンドＩＱ信号に対して、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部９２１によるデジタル信号化、シンボルタイミング再生部９２２によるシンボルタイミング再生信号の生成、同期検波部９２３による受信対象のデジタル信号の同期検波、及び、ルートロールオフフィルタ９２４によるフィルター処理を行い、続いて適応等化器９２５において適応等化処理を行った後、絶対位相化部９２７により絶対位相化（ＩＱ反転、非反転）を行い、デジタルＩＱ信号を誤り訂正復号部９３に出力する。尚、位相誤差制御部９２６は、適応等化処理後の信号を監視して、その位相誤差量を同期検波部９２３に出力する。これにより、同期検波部９２３による受信対象のデジタル信号の位相同期が確保される。

誤り訂正復号部９３は、デジタルＩＱ信号に対して所定の誤り訂正符号により復号処理を行い、復号ビットストリームの出力信号を出力する。

特に、直交復調部９２においては、前述の衛星中継器７０で発生する歪や、宅内配信におけるケーブル反射等を抑圧するために、適応等化器９２５が用いられる。適応等化器９２５はデジタルフィルターで構成され、受信信号点の収束が改善するよう最小二乗誤差規範に基づく適応アルゴリズムなどにより、適応等化器９２５を構成するデジタルフィルターのタップ係数を適応的に更新することで、各受信環境に応じた歪成分の抑圧を行う（例えば、非特許文献２参照）。

しかしながら、従来の適応等化器９２５は、前述の通り、ケーブル反射等の軽微な歪に対処することを想定した構成になっており、特にＡＰＳＫのように信号点間距離が小さく、ＰＡＰＲが大きい変調方式では、衛星中継器で生じる歪の影響が大きいため、十分な等化性能が期待できない。また、衛星放送の場合、降雨によりランダム性の雑音が大きく重畳され、さらなる等化性能の劣化を引き起こす。

さらに、近年は欧州の衛星放送方式ＤＶＢ‐Ｓ２Ｘ（例えば、非特許文献３参照）や日本の超高精細度テレビジョン放送システムの伝送方式（例えば、非特許文献４参照）などで、ロールオフ率を限界値０．０に近づけることで変調信号波形を矩形に整形し、周波数利用効率を高めるのが主流である。この場合、ロールオフ率低減化に伴い、さらにＰＡＰＲが増大するため、特にＡＰＳＫにおいては更なる歪の発生が懸念される。

"高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式 標準規格 ARIB STD-B44 2.0版"、［online］、平成26年7月31日改定、ARIB、［平成27年1月5日検索］、インターネット〈URL：http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B44v2_0.pdf〉 伊藤康宏（監修）、映像情報メディア学会（編集）、"映像配信のための伝送路符号化技術"、 ISBN978-4-274-20877-5、オーム社、平成22年5月25日第1班第1刷発行、p.128〜p.130 "DVB-S2X Standard"、［online］、平成26年3月4日策定、［平成26年7月29日検索］、インターネット〈URL：https://www.dvb.org/standards/dvb-s2x〉 総務省 情報通信審議会、"超高精細度テレビジョン放送システムに関する技術的条件（情報通信審議会からの一部答申）"、［online］、平成26年3月25日、放送システム委員会、［平成26年7月29日検索］、インターネット〈URL：http://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01ryutsu08_02000095.html〉,〈URL：http://www.soumu.go.jp/main_content/000281298.pdf〉，〈URL：http://www.soumu.go.jp/main_content/000281299.pdf〉

前述したように、ＡＰＳＫや低ロールオフ率を採用した伝送方式においては、衛星中継器における更なる歪の発生が懸念される。

衛星中継器で発生する歪の一例として、図１７〜図１９に示す特性を有する、衛星中継器７０を想定したＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ（ＯＢＯ＝２．２ｄＢ）及びＯＭＵＸフィルターを縦続接続した系統に、ロールオフ率０．０３、シンボルレート３３．７５６１Ｍｂａｕｄの１６ＡＰＳＫ信号を伝送した際の、受信信号の様子を図２３に示す。図２３より、ＴＷＴＡの非線形特性及びフィルターの群遅延特性により、信号が大きく劣化していることがわかる。

さらに、衛星放送を想定した場合、前述の通り、降雨減衰に伴うランダム性の雑音が重畳されることから、ランダム性雑音への耐性も高める必要がある。

そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、衛星中継器上で発生する固有の歪成分を十分に抑圧可能とする、デジタル信号の受信装置を提供することにある。

本発明の受信装置は、既存の適応等化部に加えて、その前段に、伝送路で生じる伝送路歪の逆特性を利用して等化処理を行う前置等化部を設けるようにした。

即ち、本発明の受信装置は、デジタル信号を受信する受信装置であって、伝送路で生じる伝送路歪の逆特性を利用して等化処理を行う前置等化部と、該前置等化部の後段で適応等化処理により等化処理を行う後段等化部とを有する適応等化部を備え、前記前置等化部は、当該逆特性に基づく所定の逆特性実装テーブルを保持する伝送路歪逆特性設定部と、前記伝送路歪逆特性設定部から設定される該所定の逆特性実装テーブルを基に等化処理を行う伝送路歪逆特性等化部とを備え、前記所定の逆特性実装テーブルは、フィルターの振幅特性と群遅延特性のいずれか一方又は双方に対して、 周波数に対して予め定められた一様特性を含む逆特性を基に生成された第２の逆特性実装テーブルを含む複数種の逆特性実装テーブルとして構成され、前記伝送路歪逆特性設定部は、該複数種の逆特性実装テーブルを前記伝送路歪逆特性等化部に対して選択的に設定可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記伝送路歪逆特性設定部は、伝送路毎に構成される１以上のフィルター及び１以上の増幅器を個別に指定された当該逆特性に基づく所定の逆特性実装テーブルを保持することを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記所定の逆特性実装テーブルは、フィルターの逆特性として、フィルターの周波数特性からインパルス応答を算出して生成された第１の逆特性実装テーブルを含むことを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記所定の逆特性実装テーブルは、増幅器の逆特性として、増幅器のＡＭ／ＡＭ特性は入出力電力に対して対称となり、ＡＭ／ＰＭ特性は、入力信号に対して対称となる特性を算出して生成された第３の逆特性実装テーブルを含むことを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記所定の逆特性実装テーブルは、増幅器のＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性に対して、入力電力に対して線形なＡＭ／ＡＭ特性とするか、又は入力電力に対して一様なＡＭ／ＰＭ特性とする逆特性を基に生成された第４の逆特性実装テーブルを含む複数種の逆特性実装テーブルとして構成され、前記伝送路歪逆特性設定部は、該複数種の逆特性実装テーブルを前記伝送路歪逆特性等化部に対して選択的に設定可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記伝送路歪逆特性等化部は、前記伝送路歪逆特性設定部から選択的に設定された当該所定の逆特性実装テーブルを基に、指定された所定の動作点で等化処理を行うことを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記伝送路歪逆特性等化部は、当該所定の逆特性実装テーブルを基に等化処理を行う際に、指定された所定の動作点で当該デジタル信号に関する利得調整を行う利得調整手段を有することを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記後段等化部は、受信Ｃ／Ｎに相当する値を基に前記前置等化部による等化処理後の信号を利用するか否かを決定する適応等化設定部と、該適応等化設定部の決定に基づいて適応的な等化処理を行う適応等化器とを備えることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記適応等化設定部は、当該受信Ｃ／Ｎに相当する値を基に前記前置等化部から出力される出力信号か、又は前記前置等化部に入力される入力信号のいずれか一方を選択可能な切替手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記適応等化器は、所定の適応等化アルゴリズムにより自動的に適応等化処理を実行する機能を有し、前記適応等化設定部は、前記適応等化器のフィルタタップ長及び忘却係数を含むパラメータを設定可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明の受信装置において、前記後段等化部から出力される出力信号に対して、誤り訂正復号処理を行う誤り訂正復号部を更に備えることを特徴とする。

本発明によれば、衛星中継器上で発生する固有の歪成分を十分に抑圧し、また、衛星放送を想定した降雨減衰によるランダム性雑音の重畳に対しても耐性を有することが可能となる。

本発明による一実施形態の受信装置のブロック図を示す図である。 本発明による一実施形態の受信装置における適応等化部の詳細構成を示す図である。 本発明による一実施形態の受信装置における伝送路歪逆特性設定部に対する事前設定例を示すフローチャートである。 ＩＭＵＸフィルターの逆特性の一例を示す図である。 ＯＭＵＸフィルターの逆特性の一例を示す図である。 ＴＷＴＡの逆特性の一例を示す図である。 振幅のみ一様な周波数特性を適用したＩＭＵＸフィルターの逆特性の一例を示す図である。 振幅のみ一様な周波数特性を適用したＯＭＵＸフィルターの逆特性の一例を示す図である。 ＡＭ／ＡＭ特性に線形特性を適用したＴＷＴＡの逆特性の一例を示す図である。 図７に対応した複素インパルス応答を示す図である。 図８に対応した複素インパルス応答を示す図である。 本発明による一実施形態の受信装置における伝送路歪逆特性設定部から伝送路歪逆特性等化部への設定動作例を示す図である。 本発明による変形例の一実施形態の受信装置を示すブロック図である。 本発明による変形例の一実施形態の受信装置における適応等化部の詳細構成を示す図である。 本発明による変形例の一実施形態の受信装置における前置等化部により等化した信号のコンスタレーションを示す図である。 衛星デジタル放送の伝送形態の一例を示す図である。 ＴＷＴＡのＡＭ／ＡＭ特性、ＡＭ／ＰＭ特性の一例を示す図である。 ＩＭＵＸフィルターの振幅特性・群遅延特性の一例を示す図である。 ＯＭＵＸフィルターの振幅特性・群遅延特性の一例を示す図である。 １６ＡＰＳＫを示す図である。 ３２ＡＳＰＫを示す図である。 従来技術における高度衛星放送方式を想定した一般的な受信装置の構成を示す図である。 図１７〜図１９に示す特性を有する、衛星中継器を想定したＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ（ＯＢＯ＝２．２ｄＢ）及びＯＭＵＸフィルターを縦続接続した系統に、ロールオフ率０．０３、シンボルレート３３．７５６１Ｍｂａｕｄの１６ＡＰＳＫ信号を伝送した際の受信信号の様子を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の受信装置を説明する。図１は、本発明による一実施形態の受信装置９０のブロック図である。前述した図２２に示す従来技術の受信装置９０と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。尚、実装される受信装置９０は、変調波信号に多重された同期信号を検出し誤り訂正符号の先頭を検出する同期検出機能や、伝送多重制御信号から伝送方式の設定等の情報を検出して変調方式や符号化率等の設定を行う制御機能などを有するが、その詳細な図示を省略している。以下、非特許文献１記載の方式に基づく送信信号の受信を想定した受信装置９０の構成を基に、本発明の一実施形態を説明する。

（受信装置構成）
図１を参照するに、本実施形態の受信装置９０は、前方向誤り訂正方式の受信装置であり、選局部９１、直交復調部９２及び誤り訂正復号部９３から構成されるが、特に直交復調部９２内の適応等化部９４（前置等化部９５と後段等化部９６で構成される。）が、前述した図２２に示す従来技術の受信装置９０における適応等化器９２５から置き換えられている点で、従来技法と異なる。よって、以後の説明では、適応等化部９４に関して、詳細に機能を説明する。

適応等化部９４の詳細構成を図２に示す。適応等化部９４は、前置等化部９５と後段等化部９６の縦続接続で構成される。前置等化部９５は、伝送路歪逆特性設定部９５１と伝送路歪逆特性等化部９５２で構成される。後段等化部９６は、ＭＥＲ計測部９６１、適応等化設定部９６２、切替スイッチ（ＳＷ）９６３、及び適応等化器９６４から構成される。

まず、前置等化部９５の動作について説明する。前置等化部９５は主に、伝送路で生じる歪に対して、特性が既知であることを想定して動作する。このため、伝送路歪逆特性設定部９５１より、伝送路で用いられるフィルターや増幅器の伝送特性を事前に取得し、さらにその特性を相殺するような特性（逆特性）を伝送路歪逆特性等化部９５２に設定することで、高精度な等化処理を実現する。

伝送路歪逆特性設定部９５１に対する事前設定の詳細について図３に示すフローチャートを基に説明する。伝送路歪逆特性設定部９５１に対する事前設定は、その管理者の操作によって行われる。まず、管理者は、伝送路の定義を行う（ステップＳ１）。具体的な伝送路として、図１６に示す衛星伝送路を想定した場合、送信装置５０においては、地球局送信機内のフィルター特性、増幅器特性、衛星中継器７０においては、前述したＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ，ＯＭＵＸフィルター、受信装置９０においては、受信アンテナに内蔵されるブロックコンバーター増幅器特性などが挙げられる。特に衛星伝送路においては、衛星中継器７０で発生する歪が支配的であることから、衛星中継器７０を構成するＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ、ＯＭＵＸフィルターの縦続構成を、本実施例の代表的な伝送路と定義し、この定義された伝送路で発生する歪を、以下の順で生成・設定する逆歪特性の対象とする。

当該定義した伝送路（ＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ及びＯＭＵＸフィルター）について、管理者は、例えば汎用コンピューターにより、事前に取得し所定のメモリに保存しておいた特性テーブルを読み込む（ステップＳ２）。ＩＭＵＸフィルターやＯＭＵＸフィルターの場合、図１８や図１９に示す振幅特性及び群遅延特性がフィルター特性に関する特性テーブルであり、ＴＷＴＡの場合、図１７に示すＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性が増幅器特性に関する特性テーブルである。

続いて、フィルター特性及び増幅器特性に関する特性テーブルに対する逆特性テーブルを生成する（ステップＳ３）。より具体的には、当該読み込んだフィルター特性に関する特性テーブルの逆特性として、管理者は、例えば汎用コンピューターにより、周波数軸上で対称となる振幅特性及び群遅延特性を計算する。これにより、フィルターの振幅に関して一定振幅が保たれ、群遅延偏差については偏差量を０に相殺することが可能となる逆特性テーブルを生成する。また、増幅器特性の逆特性として、管理者は、例えば汎用コンピューターにより、元のＡＭ／ＡＭ特性に対して入出力電力軸上で対称となるＡＭ／ＡＭ特性、及び、入力電力軸上で対称となるＡＭ／ＰＭ特性を計算する。これにより、ＡＭ／ＡＭ特性に関しては利得一定、ＡＭ／ＰＭ特性に関しては位相遷移量を０に相殺することが可能となる逆特性テーブルを生成する。このようにして事前に生成したＩＭＵＸフィルターの特性（図１８）とＯＭＵＸフィルターの特性（図１９）の逆特性テーブルを図４及び図５に示す。また、事前に生成したＴＷＴＡの特性（図１７）の逆特性テーブルを図６に示す。

続いて、当該生成した逆特性テーブルの他、フィルター特性の場合、振幅・群遅延特性のいずれか一方又は双方については一様特性とする逆特性テーブルも生成する（ステップＳ４）。振幅のみ一様な周波数特性を適用した例を図７及び図８に示す。このようにフィルター逆特性の一種として一様特性とする逆特性テーブルを生成することは、各種逆特性を選択的に使用する際に、過度な利得上昇などを防ぐことを可能にするためである。尚、本願明細書中で云う「一様特性」とは、図７及び図８に示すような完全な直線状とする場合に限らず、部分的に逆特性を残すなど、直線状の特性の一部に凹凸を有する特性を含む。

同様に、増幅器特性の場合、ＡＭ／ＡＭについては線形特性、或いはＡＭ／ＰＭについては一様特性とする逆特性テーブルも生成する（ステップＳ４）。ＡＭ／ＡＭ特性にのみ線形特性を適用した例を図９に示す。このように増幅器逆特性の一種として線形特性や一様特性とする逆特性テーブルを生成することは、各種逆特性を選択的に使用する際に、飽和点付近の非線形領域における過度な利得上昇などを防ぐことを可能にするためである。尚、本願明細書中で云う「線形特性」とは、図９に示すような完全な直線状とする場合に限らず、部分的に逆特性を残すなど、直線状の特性の一部に凹凸を有する特性を含む。

続いて、生成した各逆特性テーブルについて、管理者は、例えば汎用コンピューターにより、各逆特性テーブルに対応するそれぞれの逆特性実装テーブルを計算して生成する（ステップＳ５）。より具体的には、フィルター特性に関する逆特性テーブルに対しては、たとえば、周波数サンプリング法により、振幅及び群遅延偏差量の周波数応答のサンプル値又はサンプル値を補間した値から、逆フーリエ変換処理（ＩＤＦＴ）により、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルターのインパルス応答を算出し逆特性実装テーブルとして生成する。一例として、図７に対応した複素インパルス応答を図１０に、図８に対応した複素インパルス応答を図１１に示す。また、増幅器特性に関する逆特性テーブルに対しては、ＡＭ／ＡＭ特性、及び、ＡＭ／ＰＭ特性が入出力特性に対応するため、これらの特性を適時補間し入出力特性に対応した利得係数Ａ及び位相遷移量φから構成される複素乗算テーブル（Ａ・exp(jφ））を算出し逆特性実装テーブルとして生成する。

続いて、管理者は、例えば汎用コンピューターにより、生成した各逆特性実装テーブルであるフィルターの複素インパルス応答及び複素乗算テーブルを伝送路歪逆特性設定部９５１が備える所定のメモリに記憶させる。伝送路歪逆特性設定部９５１は、管理者の操作によって、伝送路歪逆特性設定部９５１が保持する各逆特性実装テーブルを適時選択して、伝送路歪逆特性等化部９５２に設定可能である。尚、伝送路歪逆特性設定部９５１は、各逆特性実装テーブル以外にも、変更可能な増幅器の動作点情報を当該所定のメモリに記憶しており、管理者の操作によって、伝送路歪逆特性設定部９５１から伝送路歪逆特性等化部９５２に増幅器の動作点情報を設定可能に構成されている。増幅器の動作点情報は、伝送路で動作する増幅器の動作点と同一であり、ＴＷＴＡにおいては入力バックオフ（ＩＢＯ）又は出力バックオフ（ＯＢＯ）で定義される。一例として、図１７に示すＡＭ／ＡＭ特性において、無変調波入力時の最大電力に対する変調波信号入力時の出力低下量をＯＢＯと定義し、１６ＡＰＳＫ、ロールオフ率０．０３、シンボルレート３３．７５６１Ｍｂａｕｄの信号を入力した場合、ＯＢＯ＝２．２ｄＢに対応するＩＢＯは４．４７ｄＢである。

次に、図１２を参照して、本発明による一実施形態の受信装置９０における伝送路歪逆特性設定部９５１から伝送路歪逆特性等化部９５２への設定動作例を説明する。図１２には、伝送路歪逆特性等化部９５２の詳細構成例も示してある。伝送路歪逆特性等化部９５２は、伝送路歪逆特性設定部９５１から設定可能な逆特性実装テーブルを実装可能とする回路構成を有しており、また、伝送路に対して双対な回路構成となっている。図１２に示す例では、伝送路はＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ、及びＯＭＵＸフィルターの縦続接続であるため、この場合、伝送路歪逆特性等化部９５２の回路構成は、ＯＭＵＸフィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部９５２１、ＴＷＴＡ逆特性用振幅・位相調整部９５２２、利得調整部９５２３、及びＩＭＵＸフィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部９５２４の順序で接続される。尚、利得調整部９５２３は、動作点情報によって利得低下が生じる場合に利得補償するために設けられる。

ＯＭＵＸフィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部９５２１には、伝送路歪逆特性設定部９５で保持されたＯＭＵＸフィルター逆特性用複素インパルス応答（図１１に相当）を設定する。同様に、ＩＭＵＸフィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部９５２４には、ＩＭＵＸフィルター逆特性用複素インパルス応答（図１０に相当）を設定する。

ＴＷＴＡ逆特性用振幅・位相調整部９５２２には、伝送路歪逆特性設定部９５１で取得したＴＷＴＡ逆特性複素乗算テーブル（図９に相当）及び、動作点情報を設定する。衛星中継器７０側において、ＴＷＴＡが動作点としてＯＢＯ＝２．２ｄＢで運用されている場合、同一の動作点情報（ＯＢＯ又はＯＢＯに対応するＩＢＯ）を指定することで、衛星中継器７０で生じる歪と同一動作点で歪を相殺することが可能となる。

利得調整部９５２３はＴＷＴＡ逆特性用振幅・位相調整部で生じる利得低下を補償する機能を有する。一例として、ＴＷＴＡ逆特性用振幅・位相調整部９５２２において、ＯＢＯ＝２．２ｄＢを設定し、図９に示す特性を適用した場合、ＡＭ／ＡＭ特性に線形特性を適用することから、出力信号はＯＢＯ＝２．２ｄＢ相当の信号レベル低下が生じる。ＴＷＴＡ逆特性用振幅・位相調整部９５２通過後は、ＴＷＴＡに起因する歪成分は除去されているため、利得調整部９５２３で線形利得処理を施しても歪成分の増大は発生しないことから、ＯＢＯ＝２．２ｄＢの利得低下を相殺する利得調整を行うことで、後続する誤り訂正復号部９３に適した振幅に調整することが可能となる。尚、利得調整部９５２３は、上述のＩＭＵＸフィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部９５２４の後段に設置することも可能である。

伝送路歪逆特性設定部９５１から設定されるＩＭＵＸ及びＯＭＵＸフィルターの逆特性実装テーブルはインパルス応答の形状になっており、ＴＷＴＡの逆特性実装テーブルは振幅及び位相の情報になっていることから、これらの逆特性実装テーブルの情報は、ＦＰＧＡ等任意のデータを書き換え可能且つ複素乗算機能を有する集積回路によって、容易に実装することが可能である。

図２の後段等化部９６の詳細動作について説明する。図２のとおり、適応等化設定部９６２は、図２２に示す従来の適応等化器９２５と同様に構成される適応等化器９６４の動作条件である適応等化器パラメーター（タップ長、忘却係数など）を設定する。適応等化器９６４は最小二乗誤差規範を代表とする適応アルゴリズムにより動作するよう、逐次係数更新が可能なＦＩＲフィルターで構成することができる。

最小二乗誤差規範に基づく適応アルゴリズムをＡＰＳＫ信号に対して適用した場合、図２０や図２１に示すＡＰＳＫの理想信号点配置を基準信号点とし、適応等化器９６４に入力される信号と基準信号点候補（１６ＡＰＳＫの場合、１６点）との誤差ベクトルが最小となるよう、適応等化器９６４のＦＩＲフィルター係数が逐次更新される。適応等化器９６４のＦＩＲフィルターをシンボル時間ｔ単位で動作させ、ｔを離散時間、ｘ（ｔ）を入力シンボル列（複素値）、ｚ（ｔ）を等化器出力（複素値）、ｗ（ｔ）をＦＩＲフィルター係数列（複素値）、e （ｔ）を誤差ベクトル、μを忘却係数と定義した場合、ｚ（ｔ）及びｗ（ｔ）は以下の式（１）及び式（２）で更新される。尚、Ｔは行列の転置、＊は複素共役を示す。

切替スイッチ（ＳＷ）９６３は、前置等化部９５の入力信号と出力信号を選択的に切り変える機能を有し、適応等化設定部９６２から信号切換指示を受けることで動作する。切替ＳＷ９６３により、図２２に示す一般的な受信装置９０と同様に動作させる適応等化器９６４のみで動作する機能と、本実施形態との機能の性能比較等を行うことが可能となる。

ＭＥＲ計測部９６１は、前置等化部９５に入力される信号のＭＥＲ（Modulation Error Ratio)を計測する機能を有し、受信Ｃ／Ｎ（Carrier／Noise）に相当する値を取得する。上記切替ＳＷ９６３は、ＭＥＲ計測部９６１の値を基に適応等化設定部９６２から信号切換指示を得ることで、入力信号の受信品質に応じて、前置等化部９５の入力信号と出力信号を選択的に切り変えることが可能となる。

切替ＳＷ９６３による切替動作として、本実施形態の受信装置９０の受信動作開始直後では、前置等化部９５の入力信号を適応等化器９６４へと入力する状態にすることが想定される。 適応等化設定部９６２は、ＭＥＲ計測部９６１から受信Ｃ／Ｎに相当する値が得られる度にその値を監視しており、所定の変動幅以内となると、信号切換指示を切替ＳＷ９６３に出力する。このように受信Ｃ／Ｎに相当する値が所定の変動幅以内で安定した状態で、前置等化部９５の出力信号が適応等化器９６４へと入力する状態にされる。受信Ｃ／Ｎ相当値に基づいて、あらかじめ適応等化器９６４のみによる受信確認を行うことが可能な機能を有することで、前置等化部９５の設定変更等を容易に行うことが可能となり、受信状況の安定性を確認後、さらなる等化性能を向上させることが可能となる。

尚、ＭＥＲ計測部９６１は、前置等化部９５の入力信号から受信Ｃ／Ｎに相当する値を取得する構成とする代わりに、前置等化部９５の出力信号から受信Ｃ／Ｎに相当する値を取得する構成とすることや、後段等化部９６の出力信号から受信Ｃ／Ｎに相当する値を取得する構成とすることもできる。

このように、本実施形態の受信装置９０では、適応等化部９４による縦続等化処理で等化させるよう構成したため、出力されるＩＱ信号をより理想信号点に近づけることができ、これに伴い、後続する誤り訂正復号部９３による誤り率をより低減させることが可能となる。

また、前述した実施形態の受信装置９０の例では、ルートロールオフフィルタ９２４の後段に、前置等化部９５と後段等化部９６で構成される適応等化部９４を配置する例を説明したが、例えば図１３及び図１４に示すように、ルートロールオフフィルタ９２４と前置等化部９５の配置を入れ替えた構成としてもよい。

或いはまた、図１４において、ルートロールオフフィルタ９２４を複数用意し、後段等化部９６における切替スイッチ（ＳＷ）９６３の各入力段に、それぞれルートロールオフフィルタ９２４を配置する構成とすることもできる。

本実施形態の例の有効性を確認するため、図１３に示す構成のうち、前置等化部９５の効果を計算機シミュレーションにより確認した。想定する伝送路としてはＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ、ＯＭＵＸフィルターによる縦続構成とし、図１７から図１９に示す特性を適用した。適応等化部９４による縦続等化処理では、図１４に示す伝送路歪逆特性設定部９５１により、ＯＭＵＸフィルター逆特性用複素インパルス応答（図１１）、ＩＭＵＸフィルター逆特性用複素インパルス応答（図１０）及びＴＷＴＡ逆特性複素乗算テーブル（図９）を伝送路歪逆特性等化部９５２に設定させた。信号源は１６ＡＰＳＫ、ロールオフ率０．０３、シンボルレート３３．７５６１Ｍｂａｕｄとし、ＴＷＴＡの動作点はＯＢＯ＝２．２ｄＢ（ＩＢＯ＝４．４７ｄＢ相当）に設定し、動作点情報も同様にＯＢＯ＝２．２ｄＢとした。前置等化部９５により等化した信号のコンスタレーションを図１５に示す。等化前のコンスタレーションは図２３であることから、本発明に係る受信装置９０とすることで、信号品質が大きく改善し、適切に等化されていることがわかる。尚、前置等化部９５は係数が固定の状態で動作する等化器であることから、降雨減衰等により、ランダム性の雑音が重畳されていても、係数が変わらず安定的な等化処理を継続することが可能となる。

また、必要に応じて、管理者の操作により、適宜、一様特性及び線形特性を用いた逆特性テーブルにより生成した逆特性実装テーブルを選択的に前置等化部９５で動作するよう設定することができるので、例えば各事業者の要望に応じてチャンネル毎に逆特性実装テーブルの種別を変える場合も容易に設定することが可能となる。

上述の実施形態では特定の例を基に説明したが、様々な応用が可能である。例えば、変調方式は１６ＡＰＳＫを例に説明したが、他の変調方式にも適用可能である。また、衛星放送、地上放送、移動通信、固定通信などの他の伝送方式にも適用可能であり、伝送路を適切に指定することで、様々な伝送路にも適用可能である。

本発明によれば、衛星中継器上で発生する固有の歪成分を十分に抑圧可能であり、また、衛星放送を想定した降雨減衰によるランダム性雑音の重畳に対しても耐性を有する受信装置とすることが可能となるので、多値変調を受信する任意の受信装置の用途に有用である。

５０ 送信装置
７０ 衛星中継器
９０ 受信装置
９１ 選局部
９２ 直交復調部
９３ 誤り訂正復号部
９４ 適応等化部
９５ 前置等化部
９６ 後段等化部
９１１ 自動利得制御部（ＡＧＣ）
９１２ 中間周波数（ＩＦ）／ベースバンド変換部
９１３ 周波数指定・選局部
９１４ ローパスフィルター
９２１ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
９２２ シンボルタイミング再生部
９２３ 同期検波部
９２４ ルートロールオフフィルタ
９２５ 適応等化器
９２６ 位相誤差制御部
９２７ 絶対位相化部
９５１ 伝送路歪逆特性設定部
９５２ 伝送路歪逆特性等化部
９６１ ＭＥＲ計測部
９６２ 適応等化設定部
９６３ 切替スイッチ（ＳＷ）
９６４ 適応等化器
９５２１ 出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部
９５２２ ＴＷＴＡ逆特性用振幅・位相調整部
９５２３ 利得調整部
９５２４ 入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルター逆特性用ＦＩＲフィルター部

Claims (11)

1. デジタル信号を受信する受信装置であって、
   伝送路で生じる伝送路歪の逆特性を利用して等化処理を行う前置等化部と、
   該前置等化部の後段で適応等化処理により等化処理を行う後段等化部と
   を有する適応等化部を備え、
   前記前置等化部は、当該逆特性に基づく所定の逆特性実装テーブルを保持する伝送路歪逆特性設定部と、前記伝送路歪逆特性設定部から設定される該所定の逆特性実装テーブルを基に等化処理を行う伝送路歪逆特性等化部とを備え、
   前記所定の逆特性実装テーブルは、フィルターの振幅特性と群遅延特性のいずれか一方又は双方に対して、 周波数に対して予め定められた一様特性を含む逆特性を基に生成された第２の逆特性実装テーブルを含む複数種の逆特性実装テーブルとして構成され、前記伝送路歪逆特性設定部は、該複数種の逆特性実装テーブルを前記伝送路歪逆特性等化部に対して選択的に設定可能に構成されていることを特徴とする受信装置。
2. 前記伝送路歪逆特性設定部は、伝送路毎に構成される１以上のフィルター及び１以上の増幅器を個別に指定された当該逆特性に基づく所定の逆特性実装テーブルを保持することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
3. 前記所定の逆特性実装テーブルは、フィルターの逆特性として、フィルターの周波数特性からインパルス応答を算出して生成された第１の逆特性実装テーブルを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の受信装置。
4. 前記所定の逆特性実装テーブルは、増幅器の逆特性として、増幅器のＡＭ／ＡＭ特性は入出力電力に対して対称となり、ＡＭ／ＰＭ特性は、入力信号に対して対称となる特性を算出して生成された第３の逆特性実装テーブルを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の受信装置。
5. 前記所定の逆特性実装テーブルは、増幅器のＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性に対して、入力電力に対して線形なＡＭ／ＡＭ特性とするか、又は入力電力に対して一様なＡＭ／ＰＭ特性とする逆特性を基に生成された第４の逆特性実装テーブルを含む複数種の逆特性実装テーブルとして構成され、前記伝送路歪逆特性設定部は、該複数種の逆特性実装テーブルを前記伝送路歪逆特性等化部に対して選択的に設定可能に構成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の受信装置。
6. 前記伝送路歪逆特性等化部は、前記伝送路歪逆特性設定部から選択的に設定された当該所定の逆特性実装テーブルを基に、指定された所定の動作点で等化処理を行うことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の受信装置。
7. 前記伝送路歪逆特性等化部は、当該所定の逆特性実装テーブルを基に等化処理を行う際に、指定された所定の動作点で当該デジタル信号に関する利得調整を行う利得調整手段を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の受信装置。
8. 前記後段等化部は、受信Ｃ／Ｎに相当する値を基に前記前置等化部による等化処理後の信号を利用するか否かを決定する適応等化設定部と、該適応等化設定部の決定に基づいて適応的な等化処理を行う適応等化器とを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の受信装置。
9. 前記適応等化設定部は、当該受信Ｃ／Ｎに相当する値を基に前記前置等化部から出力される出力信号か、又は前記前置等化部に入力される入力信号のいずれか一方を選択可能な切替手段を備えることを特徴とする、請求項８に記載の受信装置。
10. 前記適応等化器は、所定の適応等化アルゴリズムにより自動的に適応等化処理を実行する機能を有し、前記適応等化設定部は、前記適応等化器のフィルタタップ長及び忘却係数を含むパラメータを設定可能に構成されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の受信装置。
11. 前記後段等化部から出力される出力信号に対して、誤り訂正復号処理を行う誤り訂正復号部を更に備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の受信装置。