(57)【要約】【課題】経年変化する増幅器の特性を高精度に推定する。【解決手段】増幅器特性推定装置４は、伝送路通過変調波信号を第１適応等化部４１３により等化処理して復調ＩＱ信号を生成する復調部４１と、復調ＩＱ信号を２進数信号に戻し、再度変調して再変調ＩＱ信号を生成する復号・再変調部４２と、擬似増幅器４３２を有し、再変調ＩＱ信号が伝送器２を通過した場合の信号を擬似した信号を生成する擬似伝送器４３と、増幅器２２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４４と、擬似増幅器の入力信号及び増幅器推定出力信号から、増幅器２２の入出力特性を導出する増幅器特性導出部４５と、擬似伝送器４３、増幅器出力信号推定部４４、及び増幅器特性導出部４５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、入出力特性が導出されるたびに、擬似増幅器４３２の特性を更新する制御部４７と、を備える。【選択図】図２
2019071594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の変調方式で変調された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、該伝送路通過変調波信号を信号解析することにより、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、
前記伝送路通過変調波信号を第１適応等化部により等化処理して復調ＩＱ信号を生成する復調部と、
前記復調ＩＱ信号を２進数信号に戻し、該２進数信号を再度変調して再変調ＩＱ信号を生成する復号・再変調部と、
前記増幅器の特性を擬似する擬似増幅器を有し、前記再変調ＩＱ信号が前記伝送器を通過した場合の信号を擬似した擬似伝送路通過変調波信号を生成する擬似伝送器と、
前記擬似増幅器の出力信号、前記擬似伝送路通過変調波信号を第２適応等化部により等化処理した信号、及び前記第１適応等化部の出力信号から、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、前記増幅器の入出力特性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入出力特性が導出されるたびに、前記擬似増幅器の特性を該入出力特性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。
【請求項２】
前記第２適応等化部は、前記第１適応等化部と同じ伝達関数を用いて等化処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の増幅器特性推定装置。
【請求項３】
前記増幅器特性導出部は、前記増幅器の複数の動作点に対する複数の入出力特性を導出し、該複数の入出力特性を合成す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。
【請求項４】
前記増幅器出力信号推定部は、前記第２適応等化部の出力信号の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、前記第１適応等化部の出力信号の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から３のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
【請求項５】
前記増幅器特性導出部は、
前記擬似増幅器の入力信号の第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の入力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から４のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
【請求項６】
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から５のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置。
【請求項７】
請求項１から６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。
【請求項８】
請求項７に記載の補償器を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１から６のいずれか一項に記載の増幅器特性推定装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、該増幅器特性推定装置を用いた補償器及び送信装置、並びに伝送路上の増幅器の特性を推定するプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、複数の受信装置３−１〜３−Ｎ（Ｎは、１以上の自然数）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。
【０００４】
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に向けて伝送路通過変調波信号を送信する。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、ＴＷＴＡ２２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の劣化の和が最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。
【０００８】
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）。
【０００９】
運用中の伝送器（衛星放送の場合、衛星中継器）は、一般的に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る。そこで、特許文献２では、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つの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技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１９９５７４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７８７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に記載の技術においては、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の同期をとって制御する必要がある。しかしながら、両信号の同期を正確にとることは困難であり、同期がずれると、増幅器の特性の推定精度が低下してしまうという問題があった。
【００１２】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、伝送路通過変調波信号の１信号のみを受信して解析することにより、経年変化する増幅器の特性を高精度に推定することが可能な増幅器特性推定装置、補償器及び送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係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、該伝送路通過変調波信号を信号解析することにより、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、前記伝送路通過変調波信号を第１適応等化部により等化処理して復調ＩＱ信号を生成する復調部と、前記復調ＩＱ信号を２進数信号に戻し、該２進数信号を再度変調して再変調ＩＱ信号を生成する復号・再変調部と、前記増幅器の特性を擬似する擬似増幅器を有し、前記再変調ＩＱ信号が前記伝送器を通過した場合の信号を擬似した擬似伝送路通過変調波信号を生成する擬似伝送器と、前記擬似増幅器の出力信号、前記擬似伝送路通過変調波信号を第２適応等化部により等化処理した信号、及び前記第１適応等化部の出力信号から、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、前記増幅器の入出力特性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入出力特性が導出されるたびに、前記擬似増幅器の特性を該入出力特性に更新する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る増幅器特性推定装置において、前記第２適応等化部は、前記第１適応等化部と同じ伝達関数を用いて等化処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係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、前記増幅器の複数の動作点に対する複数の入出力特性を導出し、該複数の入出力特性を合成することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係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、前記第２適応等化部の出力信号の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、前記第１適応等化部の出力信号の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。
【００１７】
さらに、本発明に係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、前記擬似増幅器の入力信号の第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の入力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。
【００１８】
さらに、本発明に係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。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る補償器は、上記増幅器特性推定装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、上記補償器を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記増幅器特性推定装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、伝送器を通過した伝送路通過変調波信号の１信号のみを受信し、解析することにより、経年変化する増幅器の特性を高精度に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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態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。
【図２】本発明の第１の実施形態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。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る増幅器特性推定装置の動作原理を示すＩＱベクトル信号図である。
【図４】衛星中継器における増幅器の入出力特性(ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性)の一例を示す図である。
【図５】衛星中継器におけるフィルタの周波数対振幅・群遅延特性の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る増幅器特性推定装置における増幅器特性導出部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態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特性及びＡＭ／ＰＭ特性)を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る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。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について、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、以下の実施形態では、伝送器が衛星中継器である場合を例に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る増幅器特性推定装置について、以下に説明する。図１は増幅器特性推定装置４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、ＩＳＤＢ−Ｓ３などがある。そこで、増幅器特性推定装置４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、複数の受信装置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。
【００２６】
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生成し、衛星中継器２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。
【００２７】
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。
【００２８】
増幅器特性推定装置４は、地球局に設置され、送信装置１により生成された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、伝送路通過変調波信号を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、「ＴＷＴＡ特性」ともいう）を推定する。
【００２９】
図４に、ＴＷＴＡ２２の入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性）の一例を示す。また、図５に、ＩＭＵＸフィルタ２１及びＯＭＵＸフィルタ２３の周波数対振幅・群遅延特性の一例を示す。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る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、復調部４１と、復号・再変調部４２と、擬似衛星中継器（擬似伝送器）４３と、増幅器出力信号推定部４４と、増幅器特性導出部４５と、第３遅延部４６と、制御部４７とを備える。
【００３１】
復調部４１は、変換処理部４１１と、第１ＲＲＣ（ルートロールオフフィルタ、波形整形フィルタ）４１２と、第１適応等化部４１３と、ダウンサンプル部４１４とを備え、伝送路通過変調波信号を第１適応等化部４１３により等化処理して復調ＩＱ信号を生成する。
【００３２】
変換処理部４１１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。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換のクロック周波数をシンボルレート×２とし、送信シンボルに相当する点（サンプル点）と、サンプル点とサンプル点の間の点（非サンプル点）を含むＩＱデジタル信号を変換処理部４１１から出力するものとした。
【００３３】
変換処理部４１１により復調されたＩＱ信号点は、第１ＲＲＣ４１２及び第１適応等化部４１３により所定の信号点配置に近い点（非サンプル点を除く）で復調される。このとき、第１適応等化部４１３は、信号解析の信号点数を増やすために、シンボル同期のとれたサンプル点と同様に、シンボル間の非サンプル点もＩＱ信号として変換し、解析するのが好適である。以下、第１適応等化部４１３の出力信号を第１適応等化部出力信号と称する。第１適応等化部４１３は、第１適応等化部出力信号を制御部４７に記憶させる。第１適応等化部出力信号は２分配され、ダウンサンプル部４１４及び増幅器出力信号推定部４４に出力される。
【００３４】
ダウンサンプル部４１４は、第１適応等化部出力信号をサンプル点のみ（ダウンサンプル）として復調ＩＱ信号を生成し、復号・再変調部４２に出力する。
【００３５】
復号・再変調部４２は、デマッピング部４２１とパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部４２２と、誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）部４２３と、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部４２４と、マッピング部４２５と、アップサンプル部４２６と、第２ＲＲＣ４２７とを備え、復調部４１から入力された復調ＩＱ信号を２進数信号に戻し、該２進数信号を再度変調して再変調ＩＱ信号を生成する。
【００３６】
復調部４１から入力された復調ＩＱ信号は、デマッピング部４２１及びパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部４２２により２進数信号に変換され、誤り訂正部４２３により正しい値に訂正される。
【００３７】
シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部４２４及びマッピング部４２５は、誤り訂正部４２３により訂正された信号を、理想的なＩＱ信号点にマッピングする。仮に誤り訂正後、伝送条件（アップリンクＣ／Ｎ、ダウンリンクＣ／Ｎ、ＴＷＴＡ動作点）が誤りの発生しない条件であるならば、送信装置１側と同じ理想的なＩＱ信号点に変換される。
【００３８】
なお、復号・再変調部４２は、誤りが発生しないのであればＩＱ信号点上の判定（硬判定）に代用することも可能である。例えば、ＱＰＳＫのような低階層で耐性の強い変調方式であれば硬判定で処理することも可能である。すなわち、上述したデマッピング部４２１、パラレル／シリアル変換部４２２、誤り訂正部４２３、シリアル／パラレル変換部４２４、及びマッピング部４２５の処理に代えて、硬判定処理部を備え、硬判定処理のみを行うようにしてもよい。硬判定処理部で代用する場合には、復号・再変調部４２の処理を大幅に簡素化することができる。
【００３９】
アップサンプル部４２６は、復号部から入力されたＩＱ信号点をアップサンプルする。アップサンプルされたＩＱ信号点は、第２ＲＲＣ４２７を通過して、擬似衛星中継器４３に伝送される。
【００４０】
擬似衛星中継器４３は、擬似ＩＭＵＸフィルタ４３１と、擬似ＴＷＴＡ（擬似増幅器）４３２と、擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３とを備え、復号・再変調部４２から入力された再変調ＩＱ信号が衛星中継器（伝送器）２を通過した場合の信号を擬似した擬似伝送路通過変調波信号を生成する。
【００４１】
擬似ＩＭＵＸフィルタ４３１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。そして、再変調ＩＱ信号から１チャンネル分の帯域抽出を行う。
【００４２】
擬似ＴＷＴＡ４３２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ＴＷＴＡ４３２の特性値は、後述するように増幅器特性導出部４５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。擬似ＴＷＴＡ４３２は、この更新されたＴＷＴＡ特性を用いて電力増幅を行う。以下、擬似ＴＷＴＡ４３２の入力信号を擬似ＴＷＴＡ入力信号と称し、擬似ＴＷＴＡ４３２の出力信号を擬似ＴＷＴＡ出力信号と称する。
【００４３】
擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３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。そして、不要周波数成分を抑圧して擬似伝送路通過変調波信号を生成する。
【００４４】
このようにして、擬似衛星中継器４３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）である再変調ＩＱ信号に対して、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信号である擬似伝送路通過変調波信号を出力する。
【００４５】
第２ＲＲＣ４２７と擬似ＩＭＵＸフィルタ４３１は、それぞれ送信装置１のＲＲＣ１４と衛星中継器２のＩＭＵＸフィルタ２１と、同じ伝達関数となる。アップリンクノイズが十分小さく無視できるとすると擬似ＴＷＴＡ入力信号とＴＷＴＡ２２の入力信号は同一の信号点となる。このとき、第３遅延部４６は、擬似ＩＭＵＸフィルタ４３１から入力された擬似ＴＷＴＡ入力信号に対して、擬似ＴＷＴＡ４３２、擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３、及び増幅器出力信号推定部４４の処理に要する時間分だけ遅延させて、ＴＷＴＡ推定入力信号（増幅器推定入力信号）として増幅器特性導出部４５に出力する。これにより、後述するベクトル加算等を行う他の信号と同期をとることが可能となる。
【００４６】
増幅器出力信号推定部４４は、第３ＲＲＣ４４１と、第２適応等化部４４２と、第１ベクトル加算部４４３と、第２ベクトル加算部４４４と、第１遅延部４４５と、第２遅延部４４６とを備え、擬似ＴＷＴＡ出力信号、擬似伝送路通過変調波信号を第２適応等化部４４２により等化処理した信号、及び第１適応等化部出力信号から、ＴＷＴＡ２２の出力信号を推定したＴＷＴＡ推定出力信号（増幅器推定出力信号）を生成する。増幅器出力信号推定部４４を含む本発明である増幅器特性推定装置４の動作を、ＩＱ信号点のベクトルを「ＩＱベクトル」と称して説明する。
【００４７】
図３は、増幅器特性推定装置４の動作原理を示す図である。第２適応等化部４４２の出力信号（第２適応等化部出力信号）のＩＱベクトルＳ’ｅｑ＿ｏｕｔと、擬似ＴＷＴＡ出力信号のＩＱベクトルＳ’ｔｗｔａ＿ｏｕｔとの差分ベクトルＥ’ｏｍｕｘ＿ｒｒｃ＿ｅｑを生成する。つまり、差分ベクトルＥ’ｏｍｕｘ＿ｒｒｃ＿ｅｑは、擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３、第３ＲＲＣ４４１、及び第２適応等化部４４２で生じるＩＱ歪ベクトルである。
【００４８】
続いて、第２ベクトル加算部４４４は、第１ベクトル加算部４４３により計算した差分ベクトルＥ’ｏｍｕｘ＿ｒｒｃ＿ｅｑの逆ベクトルに、第１適応等化部出力信号のＩＱベクトルＳｅｑ＿ｏｕｔ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Ｒｔｗｔａ＿ｏｕｔを推定したＴＷＴＡ推定出力信号のＩＱベクトルＳｔｗｔａ＿ｏｕｔを生成する。
【００４９】
ここまで、ＴＷＴＡ推定出力信号が通過したブロックで実伝送路と異なる伝達関数となるのはＴＷＴＡ（ＴＷＴＡ２２と擬似ＴＷＴＡ４３２）と適応等化部（第１適応等化部４１３と第２適応等化部４４２）である。
【００５０】
ＴＷＴＡ２２については推定対象であるので最初は異なってしかるべきであるが、適応等化部については伝達関数が同値である方が好ましい。そこで、最初に第１適応等化部４１３で安定受信時における伝達関数の重み係数を固定させ、固定した重み係数を第２適応等化部４４２に出力する。そして、第２適応等化部４４２は、第１適応等化部４１３から入力された重み係数により特定される伝達関数を用いて等化処理を行う。このようにして、第１適応等化部４１３及び第２適応等化部４４２が同じ伝達関数を用いて等化処理を行うことにより、精度の高い推定が可能となる。
【００５１】
また、第１ベクトル加算部４４３及び第２ベクトル加算部４４４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。
【００５２】
また、第１ベクトル加算部４４３及び第２ベクトル加算部４４４は、演算対象となる各信号点ベクトルの同期をとる必要がある。そのため、デジタル信号処理によるビット遅延を考慮し、第１遅延部４４５及び第２遅延部４４６は信号をビット遅延させる。
【００５３】
具体的には、第１遅延部４４５は、第１適応等化部出力信号に対して、ダウンサンプル部４１４、復号・再変調部４２、擬似衛星中継器４３、第３ＲＲＣ４４１、第２適応等化部４４２、及び第１ベクトル加算部４４３の処理に要する時間分だけ遅延させて、第２ベクトル加算部４４４に出力する。また、第２遅延部４４６は、擬似ＴＷＴＡ出力信号に対して、擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３、第３ＲＲＣ４４１、及び第２適応等化部４４２の処理に要する時間分だけ遅延させて、第１ベクトル加算部４４３に出力する。
【００５４】
実際には、擬似衛星中継器４３の擬似ＴＷＴＡ４３２の特性は推定値であるため衛星中継器２のＴＷＴＡ２２のＴＷＴＡ特性とは異なり、ＴＷＴＡ２２から出力されるＴＷＴＡ出力信号と第３遅延部４６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ＴＷＴＡ４３２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。なお、２回目以降の繰り返し計算については、１回目で使用した第１適応等化部出力信号を記憶させておき、使用すると実特性への漸近が可能となる。
【００５５】
増幅器特性導出部４５は、ＴＷＴＡ推定入力信号（増幅器推定入力信号）及びＴＷＴＡ推定出力信号（増幅器推定出力信号）から、ＴＷＴＡ２２の入出力特性（推定特性値）を導出し、擬似ＴＷＴＡ４３２及び外部に出力する。ここで、ＴＷＴＡ２２の入出力特性とは、ＡＭ／ＡＭ特性及び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。
【００５６】
図６は、増幅器特性導出部４５の構成を示すブロック図である。増幅器特性導出部４５は、電力位相演算部５０と、切換平均部６０と、増幅器特性記述部７０とを備える。
【００５７】
電力位相演算部５０は、ＩＱ／入力電力変換部５０１と、ＩＱ／入力位相変換部５０２と、ＩＱ／出力位相変換部５０３と、位相加算部５０４と、ＩＱ／出力電力変換部５０５とを有し、ＴＷＴＡ推定入力信号の第１の電力値と、ＴＷＴＡ推定出力信号の第２の電力値と、ＴＷＴＡ推定出力信号の位相値及びＴＷＴＡ推定入力信号の位相値を減算した位相偏移量とを演算する。
【００５８】
ＩＱ／入力電力変換部５０１は、第３遅延部４６から入力されるＴＷＴＡ推定入力信号から入力電力値［ｄＢ］を演算する。
【００５９】
ＩＱ／入力位相変換部５０２は、第３遅延部４６から入力されるＴＷＴＡ推定入力信号から入力位相値（−１８０〜＋１８０［ｄｅｇ］）を演算する。ＩＱ／出力位相変換部５０３は、増幅器出力信号推定部４４から入力されるＴＷＴＡ推定出力信号から出力位相値（−１８０〜＋１８０［ｄｅｇ］）を演算する。
【００６０】
位相加算部５０４は、ＩＱ／出力位相変換部５０３から入力される出力位相値から、ＩＱ／入力位相変換部５０２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。
【００６１】
ＩＱ／出力電力変換部５０５は、増幅器出力信号推定部４４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。
【００６２】
切換平均部６０は、入力電力信号切換部６０１と、出力電力信号切換部６０２と、位相偏移信号切換部６０３と、切換制御部６０４と、入力電力平均化部６０５と、出力電力平均化部６０６と、位相偏移平均化部６０７とを有し、電力位相演算部５０から入力された第１の電力値、第２の電力値、及び位相偏移量をそれぞれ領域ごとに分割し、領域ごとに、第１の電力値、第２の電力値、及び位相偏移量の平均値を算出する。
【００６３】
入力電力信号切換部６０１は、ＩＱ／入力電力変換部５０１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６０２は、ＩＱ／出力電力変換部５０５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６０３は、位相加算部５０４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。
【００６４】
切換制御部６０４は、ＩＱ／入力電力変換部５０１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６０１、出力電力信号切換部６０２、及び位相偏移信号切換部６０３に送り、出力電力信号切換部６０２、位相偏移信号切換部６０３、及び入力電力信号切換部６０１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。
【００６５】
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６０１、出力電力信号切換部６０２、及び位相偏移信号切換部６０３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６０４の制御により、入力電力信号切換部６０１、出力電力信号切換部６０２、及び位相偏移信号切換部６０３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５０１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６０１、出力電力信号切換部６０２、及び位相偏移信号切換部６０３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。
【００６６】
入力電力平均化部６０５は、入力電力信号切換部６０１からポートごとに入力される擬似ＴＷＴＡ４３２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６０６は、出力電力信号切換部６０２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６０７は、位相偏移信号切換部６０３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。
【００６７】
なお、増幅器特性導出部４５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。
【００６８】
増幅器特性記述部７０は、入力電力平均化部６０５から入力される、擬似ＴＷＴＡ４３２の入力電力のポートごとの平均値と、出力電力平均化部６０６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６０５から入力される、擬似ＴＷＴＡ４３２の入力電力のポートごとの平均値と、位相偏移平均化部６０７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。
【００６９】
制御部４７は、増幅器特性推定装置４の各ブロックの動作を制御する。なお、図２では制御部４７と各ブロック間の制御線は省略している。また、制御部４７は、擬似ＴＷＴＡ４３２、擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３、増幅器出力信号推定部４４、及び増幅器特性導出部４５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、増幅器特性導出部４５によりＴＷＴＡ２２の入出力特性が導出されるたびに、擬似ＴＷＴＡ４３２の特性を該入出力特性に更新する。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４５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。なお、ＴＷＴＡ推定入力信号については、２回目以降の繰り返し計算も同値となるため、１回目の推定結果を記憶させておくのが望ましい。
【００７０】
図７は、図２に示した構成の増幅器特性推定装置４で推定したＴＷＴＡ２２の入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性）のシミュレーション結果の一例を示す図である。ここで、変調方式（符号化率）を３２ＰＳＫ（３／４）とし、シンボルレートを３３．７５６１Ｍｂａｕｄ、ロールオフ率を０．０３とし、ＴＷＴＡ２２の動作点となる出力バックオフ２．２ｄＢ（図４の正規化入力電力で−３．９４ｄＢ）で設定した。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ＴＷＴＡ４３２に設定されるＴＷＴＡ特性初期値として、ＡＭ／ＡＭ特性は傾き１の完全線形で、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、入出力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。
【００７１】
ただし、入力電力が＋５ｄＢ（４．５ｄＢから５．５ｄＢの領域）となるサンプル点は今回設定の伝送パラメータと動作点（出力バックオフ２．２ｄＢ、ＴＷＴＡ入力で−３．９４ｄＢ）では出現しなかった。これは設定動作点に対し、＋５ｄＢ付近が高すぎるためでバックオフを少し小さめにとれば出現する。
【００７２】
そこで、異なる動作点（例えば、出力バックオフ２．０ｄＢ）でも同様に入力電力が＋５ｄＢまでサンプル点がある状態で入出力特性の推定を行い、出力バックオフを２．２ｄＢとした場合の第１の入出力特性と、例えば出力バックオフを２．０ｄＢとした場合の第２の入出力特性とを合成し、とりわけ入力電力が＋５ｄＢの点については第２の入出力特性を採用するようにしてもよい。また、同様に３以上の動作点により複数の入出力特性を推定し、合成してもよい。すなわち、増幅器特性導出部４５は、ＴＷＴＡ２２の複数の動作点に対する複数の入出力特性を導出し、該複数の入出力特性を合成してもよい。これにより、広い範囲で入出力特性を求めることができる。
【００７３】
なお、増幅器特性推定装置４として機能させるためにコンピュータを好適に用いることも可能である。そのようなコンピュータは、増幅器特性推定装置４の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【００７４】
また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。
【００７５】
このように、本発明に係る増幅器特性推定装置４及びそのプログラムによれば、伝送路通過変調波信号の１信号のみを受信し、増幅器特性推定装置４の閉じられたシステム内で伝送路通過変調波信号を解析してＴＷＴＡ２２の特定値を推定する。そのため、増幅器特性推定装置４内で各信号の同期を正確にとることができ、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。
【００７６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る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、第１の実施形態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は第２の実施形態に係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。
【００７７】
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て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。
【００７８】
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、本発明に係る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。
【００７９】
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、本発明に係る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。
【００８０】
上述の各実施形態は、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。
【００８１】
例えば、上述の第２の実施形態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。
【００８２】
また、本発明は、実施形態の変調方式（例えば、３２ＡＰＳＫ（３／４）等）の伝送パラメータ以外であっても推定可能である。さらに、異なる伝送方式（例えばＩＳＤＢ−ＳやＤＶＢ−Ｓ２等）であっても適応可能であり、方式等による依存はない。
【００８３】
さらに、上述の実施形態では増幅器特性推定装置４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、実施形態の増幅器特性推定装置４において、擬似衛星中継器４３を、擬似ＩＭＵＸフィルタ、擬似ＴＷＴＡ４３２、及び擬似ＯＭＵＸフィルタ４３３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。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明によれば、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。
【符号の説明】
【００８５】
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
１１    データ生成部
１２    Ｓ／Ｐ変換部
１３    マッピング部
１４    ＲＲＣ
２１    ＩＭＵＸフィルタ
２２    ＴＷＴＡ（増幅器）
２３    ＯＭＵＸフィルタ
２１    ＩＭＵＸフィルタ
２２    ＴＷＴＡ
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
４１    復調部
４２    復号・再変調部
４３    擬似衛星中継器（擬似伝送器）
４４    増幅器出力信号推定部
４５    増幅器特性導出部
４６    第３遅延部
４７    制御部
５０    電力位相演算部
６０    切換平均部
７０    増幅器特性記述部
４１１  変換処理部
４１２  第１ＲＲＣ
４１３  第１適応等化部
４１４  ダウンサンプル部
４２１  デマッピング部
４２２  Ｐ／Ｓ変換部
４２３  誤り訂正部
４２４  Ｓ／Ｐ変換部
４２５  マッピング部
４２６  アップサンプル部
４２７  第２ＲＲＣ
４３１  擬似ＩＭＵＸフィルタ
４３２  擬似ＴＷＴＡ（擬似増幅器）
４３３  擬似ＯＭＵＸフィルタ
４４１  第３ＲＲＣ
４４２  第２適応等化部
４４３  第１ベクトル加算部
４４４  第２ベクトル加算部
４４５  第１遅延部
４４６  第２遅延部
５０１  ＩＱ／入力電力変換部
５０２  ＩＱ／入力位相変換部
５０３  ＩＱ／出力位相変換部
５０４  位相加算部
５０５  ＩＱ／出力電力変換部
６０１  入力電力信号切換部
６０２  出力電力信号切換部
６０３  位相偏移信号切換部
６０４  切換制御部
６０５  入力電力平均化部
６０６  出力電力平均化部
６０７  位相偏移平均化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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