JPH07231339A - 移動体衛星通信用端末機の送信機 - Google Patents

移動体衛星通信用端末機の送信機

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JPH07231339A
JPH07231339A JP31672694A JP31672694A JPH07231339A JP H07231339 A JPH07231339 A JP H07231339A JP 31672694 A JP31672694 A JP 31672694A JP 31672694 A JP31672694 A JP 31672694A JP H07231339 A JPH07231339 A JP H07231339A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波電力増幅器におけるAM−PM変換歪の
影響を除去する送信機を提供する。 【構成】2系列の送信信号を入力するナイキストフィル
タ11と、前記フィルタ11出力の各位相点を直交軸表
示した場合の包絡線(軌跡)が原点から規定の一定値に
等化する包絡線等化器12と、包絡線等化器12の出力
を入力とする位相変調器13と、位相変調器13の出力
を入力とする高周波電力増幅器14から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位相変調信号を高周波
電力増幅器により増幅してマイクロ波帯にて送信する送
信機に関して、特に移動体衛星通信用端末機の送信電力
のAM/PM変換歪の低減化を図った送信機に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来の送信機の構成を示すブロ
ック図である。
【0003】本図において、本送信機の入力データは、
直交する2値ベースバンド信号、すなわち、同相チャン
ネル(Iチャンネル)及び直交チャンネル(Qチャンネ
ル)からなる2系列の送信データ信号DI ,DQ であ
る。
【0004】これらデータは、共にNRZ信号を用いて
いる。
【0005】また、ベースバンド帯の高周波成分を除去
するナイキストフィルタ11と、ナイキストフィルタ1
1の出力データを入力として4相位相調信号を出力する
4相位相変調器13と、4相位相変調器の変調信号(Q
PSK信号)をマイクロ波帯の高周波帯信号に周波数変
換し、マイクロ波帯で高出力信号を送信する高周波電力
増幅器とから構成されていた。このような構成は、例え
ば特開平3−171953号公報に記載がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、帯域制限され
ないQPSK信号では、変調信号のエンベロープは、定
エンベロープであるから伝送路の非線形性の影響(例え
ばAM−AM変換,AM−PM変換,ここでAMは、振
幅変調、PMは位相変調である)を受けない。
【0007】しかし、帯域制限されたQPSK信号は、
定エンベロープではなくなり、電力増幅器の非線形増幅
特性によりスペクトルが広がりAM−PM変換等の影響
を受けることとなり、符号誤り率特性が劣化することと
なる。よって、電力増幅器等の非線形増幅の影響を受け
なくためには、できる限り定エンベロープの変調特性を
必要とする。以上の動作に関しては、「TDMA通信」
(加藤修三他,電子情報通信学会)に詳細が説明されて
いる。このような電力増幅器の非線形性の影響について
図7を用いて説明する。
【0008】図7において、通常、4相位相変調器13
の出力では、無線区間の不要スプリアスの抑圧と隣接信
号との干渉を防ぐため、帯域3波器を用いて帯域制限さ
れる。
【0009】この帯域制限された変調信号が高周波電力
増幅器14に入力される。移動体衛星通信用端末機の送
信機に用いられる電力増幅器14は、特に小型、低消費
電力化が必要なため、入出力特性をできる限り非線形増
幅領域で使用することが望ましい。しかし、その入出力
特性の非直線性領域で使用された場合には、4相位相変
調器13の出力信号の各位相時の振幅変化に伴なってA
M−PM変換歪が発生し、送信信号の位相誤差が増大す
る。
【0010】この位相誤差を有する送信信号が衛星を介
して他の地球局に送信される。受信側の復調器で前述の
変調信号を直行するI,Qチャンネルの2系列のデータ
信号に復調すると、直接、直交検波器の復調誤差とな
り、符号誤り率の劣化の原因となる。
【0011】例えば、電力増幅器14がB級又はC級の
高周波FET増幅器を使用し、飽和点近くで動作させた
場合には、AM−PM変換特性は8〜12deg/dB
のもの値となってしまう。
【0012】この結果、送信機出力で発生したAM−P
M変換歪は、受信機側の復調器出力にて位相誤差を発生
し、理論上、無歪の場合と比較すると、Eb/No対符
号誤り率特性において、Eb/Noの値が約0.3dB
劣化することとなる。
【0013】なお、ここで、Eb/Noは、受信機入力
における1ビット当りの電力(1W)対受信機入力の雑
音電力密度(W/Hz)との比である。
【0014】このEb/Noの劣化は、衛星通信のよう
にできる限り低いEb/Noで動作し、多くの情報を伝
送しているため、回線設計の見直しや、アンテナ寸法の
変更等を必要とする等の大きな問題となっていた。
【0015】本発明の目的は、以上の問題を解決し、非
線形領域の電力増幅器を用いたとしても、AM−PM変
換歪の影響を受けないで伝送することのできる移動体衛
星通信用端末機の送信機を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】このため、本願発明は、
4相位相変調器の前段に、2系列のナイキストフィルタ
出力を入力とし、このナイキストフィルタ出力の直交軸
上の包絡線を一定とする包絡線等化器を設けている。
【0017】この包絡線等化器出力を4相位相変調器に
入力することで位相変調器出力の振幅を一定にすること
ができるため、大電力増幅器によるAM−PM変換歪の
影響を除去することができ、位相誤差の低減が図れる。
【0018】
【実施例】図1に、本発明に使用される移動体衛星通信
用端末機の送信機の機能ブロック図を示す。本図におい
て、ナイキストフィルタ11,4相位相変調器13、及
び電力増幅器14については、図7で示した構成と同等
であるためその説明を省略する。
【0019】本図においては、ナイキストフィルタ11
と4相位相変調器13との間に包絡線等化器12を具備
する点が図7の構成と異なる。本図において、2系列の
送信データ信号DI ,DQ がナイキストフィルタ11に
入力され、各々波形等化される。次に、ナイキストフィ
ルタ11の出力は、包絡線等化器12に入力した後、各
々の送信データの振幅を一定とした後、電力増幅器14
に入力される。
【0020】次に包絡線等化器12の機能を以下に詳述
する。
【0021】即ち、包絡線等化器12は、ナイキストフ
ィルタ11で波形等化された2系列データ信号DI ′,
Q ′を入力し、各々の各位相における振幅を一定とす
る2系列のデータ信号DI ″,DQ ″に変換する機能を
有する。
【0022】ここで、図2は、2系列データI,Qの直
交する4相位相変調器13の位相点を位相平面上に表し
た図である。本包絡線等化器12は、これら各位相点の
位相変化に対する軌跡(包絡線)が、原点からの距離を
常に一定(本図に示すaの値)とする円軌跡を描くよう
に等化する機能を有している。
【0023】次に、具体的な包絡線等化器12の構成例
を図3に示す。本図において、入力端子A,Bには、直
交するデータDI ′とDQ ′とがそれぞれ入力される。
この場合の1象限における位相点を図3のXに示す。こ
の場合、円軌跡とは異なる点にある。本等化器では、絶
対値回路20により直交するデータDI ′とDQ ′の絶
対値|DI ′|,|DQ ′|を求められる。各々の値
は、除算器21に入力され、|DI ′|/|DQ ′|の
除算演算が行なわれる。
【0024】よって、除算器21の出力には、 D=|DI ′|/|DQ ′| (1) が得られる。
【0025】次に、除算器21の出力には、アークタン
ジェント算出器22に入力され、除算器21で求められ
た除算値Dに基づいて、データDI ′とデータDQ ′と
の位相角θを以下の関係式で算出する。
【0026】 θ=tan-1D=tan-1(|DI ′|/|DQ ′|) (2) このアークタンジェント算出器22の出力は、各々コサ
イン算出器23とサイン算出器24に入力される。
【0027】コサイン算出器23は、図3において原点
からの距離aが既知であるため、先の位相角θを用いて
一定の軌跡を描くよう下記の計算をして出力データDI
″を得る。
【0028】 DI ″=a×cosθ (3) 同様にサイン算出器24においても下記の計算を行って
一定の軌跡を描くようにする。
【0029】 DQ ″=a×sinθ (4) この結果、包絡線等化器12の出力には、図2における
位相点Yのデータに変換される。
【0030】この結果、データYは、原点からの距離a
で一定となる円軌跡を描くことができる。
【0031】ここで、コサイン算出器23,サイン算出
器24は(3),(4)式で原点からの距離aを乗算し
ていたが、前もって正規化することによりこの乗算処理
を不用とすることもできる。
【0032】次に、包絡線等化器12の具体的な構成を
図4に示す。
【0033】本図において、入力端子34,35に入力
された直交する2系列のデータDI′,DQ ′が入力さ
れる。本図では、例えば各々並列8ビットのデータ信号
とする。
【0034】これらデータ信号は、1ビットの符号ビッ
ト36,37と7ビットの情報ビット38,39に分け
られる。
【0035】7ビットの情報ビット38,39は、各々
絶対値変換回路42,43に入力され、絶対値|DI
|,|DQ ′|が計算される。
【0036】絶対値変換回路42,43の出力信号は、
それぞれ合成されて、14ビットの信号となってROM
32に入力される。
【0037】ROM32は、絶対値変換回路42,43
で求められた絶対値|DI ′|,|DQ ′|をアドレス
(14ビット)として、あらかじめ記憶された円軌跡を
与える以下の値をデータとして出力する。
【0038】 |cos(tan-1(|DI ′|/|DQ ′|)| (5) |sin(tan-1(|DI ′|/|DQ ′|)| (6) ここで、ROM12の出力は16ビットのデータとする
と、入力アドレス14ビットに対して、データが16ビ
ットであるため、256kbit程度の容量で実現可能
である。ROM32の出力データは、コサイン出力とサ
イン出力に分離された後、それぞれ符号ビット36,3
7と掛け算回路31,33によって掛け合わされる。
【0039】この結果、包絡線の原点からの距離を常に
一定となる直交データDI ″,DQ″が得られる。
【0040】次に、包絡線等化器12の他の実施例につ
いて図5を用いて説明する。
【0041】ナイキストフィルタ11の2系列のデータ
出力DI ′,DQ ′は各々包絡線算出器53に入力され
る。
【0042】包絡線算出器53では、以下の算出式に従
って原点からの距離Rを求める。
【0043】
【0044】包絡線算出器53の出力Rは、除算器5
1,52に入力される。除算器51,52は各々2系列
のデータDI ′,DQ ′も入力されているため、各々、
以下の除算処理を行なってDI ″,DQ ″が求められ
る。
【0045】 DI ″=DI ′/R (8) DQ ″=DQ ′/R (9) この結果、包絡線の原点からの距離が常に一定となる直
交データ信号DI ″,DQ 記号を得ることができる。
【0046】以上説明した実施例では4相位相変調器を
用いた構成について説明したが、4相位相変調に限定さ
れず他のディジタル変調方式についても同様に適用でき
ることは当然である。
【0047】例えば、図6は、16相位相変調(16P
SK)に適用した場合の構成である。
【0048】本図において61は、入力されたディジタ
ル信号D1 〜D4 を直交する2成分DI ,DQ に分解す
る16相マッパである。
【0049】62,63は、この16相マッパで分解さ
れたDI 成分あるいはDQ 成分の高周波成分を除去する
ナイキストフィルタ62,63である。
【0050】ナイキストフィルタ62,63の出力は、
包絡線等化器12に入力され、原点からの距離を一定と
するよう等化して、データDI ″,DQ ″を得た後16
PSK変調器60に入力されて電力増幅器14で高周波
信号として増幅し送信波を得る。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の移動体衛
星通信用端末機に用いられる送信機において、位相変調
器の出力の振幅を一定とすることで、高周波電力増幅器
のAM−PM変換歪が大きくてもその影響を受けること
がないため位相誤差の低減を図ることができる。
【0052】本発明の送信機を用いることにより、非線
形領域で用いられるC級の高周波増幅器においても、送
信フィルタ出力の振幅成分に簡単な包絡線等化器による
波形等化を行うことにより、符号間干渉の増大をなく
し、バックオフの少ない領域で動作できるため、移動体
衛星通信用端末機として要求される小型,低消費電力化
を実現する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示した構成の各位相点の直交軸上の波形
を示す図である。
【図3】図1に示した包絡線等化器の第一の実施例を示
すブロック図である。
【図4】図3に示した包絡線等化器の具体的な構成を示
す図である。
【図5】図1に示した包絡線等化器の第二の実施例を示
すブロック図である。
【図6】本発明の位相変調器を16相位相変調器に適用
した場合の第二の実施例のブロック図である。
【図7】従来の移動体衛星通信用端末機の送信機の構成
を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 ナイキストフィルタ 12 包絡線等化器 13 4相位相変調器 14 電力増幅器 20 絶対値回路 21 除算回路 22 アークタンジェント算出器 23 コサイン算出器 24 サイン算出器 31 掛け算器 32 ROM 33 掛け算器 34,35 データ入力端子 36,37 符号ビットデータ 40,41 データ出力端子 42,43 絶対値変換回路 51,52 除算器 53 包絡線算出器 60 16相位相変調器 61 16相マッパ 62,63 ナイキストフィルタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体衛星通信用端末機に用いられる送
    信機において、2系列の直交するデータを入力し、高周
    波成分を除去するナイキストフィルタと、 前記ナイキストフィルタの出力を直交軸表示した場合の
    包絡線の原点からの距離を一定とする包絡線等化器と、 前記包絡線等化器の出力信号を入力して位相変調をする
    位相変調器と、 前記位相変調器の出力信号を入力して高周波信号に変換
    して大電力にて送信する大電力増幅器とを具備すること
    を特徴とする移動体衛星通信用端末機の送信機。
  2. 【請求項2】 前記包絡線等化器は、前記2系列のフィ
    ルタ出力を入力し、各々の絶対値を求める絶対値回路
    と、 前記絶対値回路の出力を除算する除算回路と、 前記除算回路の出力を入力し、アークタンジェントを計
    算し、前記2系列のフィルタ出力のデータの位相角を求
    めるアークタンジェント算出器と、 前記位相角のコサイン値を求めるコサイン算出器と、 前記位相角のサイン値を求めるサイン算出器とを有し
    て、 前記コサイン算出器と前記サイン算出器の出力データに
    基づいて包絡線の原点からの距離を一定とするそれぞれ
    直交する2系列のデータ信号を得ることを特徴とする請
    求項1記載の移動体衛星通信用端末機の送信機。
  3. 【請求項3】 前記包絡線等化器は、前記ナイキストフ
    ィルタ出力の直交する2系列のデータを入力し、各々情
    報データと符号ビットに分離し、 前記情報データの絶対値を計算する第一,第二の絶対値
    変換回路と、 前記第一,第二の絶対値変換回路の出力信号の位相角の
    合成データを入力し、前記合成データをアドレスとして
    あらかじめ記憶された前記位相角に対するサイン値,コ
    サイン値のデータを読み出すROMと、 前記ROMの出力データを2系列の情報データに分離
    し、各々前記符号ビットと乗算処理する乗算回路とから
    構成されることを特徴とする請求項2記載の移動体衛星
    通信用端末機の通信機。
  4. 【請求項4】 前記包絡線等化器は、前記ナイキストフ
    ィルタ出力の直交する2系列のデータを入力し、各々の
    2乗平均をとる包絡線算出器と、 前記包絡線算出器の出力信号で前記2系列のデータの各
    々を除算する除算器と、 前記除算器の出力にて、包絡線等化された2系列のデー
    タの各々を除算する除算器と、 前記除算機の出力にて包絡線等化された2系列の直交す
    るデータ信号を出力することを特徴とする請求項2記載
    の移動体衛星通信用端末機の通信機。
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