(57)【要約】【課題】  遅延機能を低コストで実装可能な励振装置を提供すること。【解決手段】  実施形態によれば、入力信号を周波数変換して送信増幅器に入力する励振装置は、アナログ／ディジタル変換器と、補償部と、クロック生成部と、遅延部とを具備する。アナログ／ディジタル変換器は、入力信号をその周波数の４倍より大きいサンプリング周波数でディジタルデータに変換する。補償部は、ディジタルデータで表現される入力信号の特性を送信増幅器の利得特性と逆特性に変形させることにより、送信増幅器で生じる歪みを補償する。クロック生成部は、上記サンプリング周波数を用いてクロックを生成する。遅延部は、クロック生成部で生成されたクロックを用いてディジタルデータを遅延させる。そして、補償部は、入力信号を時間軸上の信号として処理するアルゴリズムを用いて当該入力信号の特性をディジタル領域で変形させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を周波数変換して送信増幅器に入力する励振装置であって、
前記入力信号を当該入力信号の周波数の４倍より大きいサンプリング周波数でディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル変換器と、
前記ディジタルデータで表現される入力信号の特性を前記送信増幅器の利得特性と逆特性に変形させて、前記送信増幅器で生じる歪みを補償する補償部と、
前記サンプリング周波数を用いてクロックを生成するクロック生成部と、
このクロック生成部で生成されたクロックを用いて前記ディジタルデータを遅延させる遅延部とを具備し、
前記補償部は、前記入力信号を時間軸上の信号として処理するアルゴリズムを用いて当該入力信号の特性をディジタル領域で変形させる、励振装置。
【請求項２】
前記入力信号の周波数は３７．１５ＭＨｚであり、
前記サンプリング周波数は１５０ＭＨｚである、請求項１に記載の励振装置。
【請求項３】
入力信号を周波数変換して送信増幅器に入力する励振装置における周波数変換方法であって、
前記入力信号を当該入力信号の周波数の４倍より大きいサンプリング周波数でディジタルデータに変換し、
前記ディジタルデータで表現される入力信号の特性を前記送信増幅器の利得特性と逆特性に変形させて、前記送信増幅器で生じる歪みを補償し、
前記サンプリング周波数を用いてクロックを生成し、
前記生成されたクロックを用いて前記ディジタルデータを遅延させ、
前記補償することは、前記入力信号を時間軸上の信号として処理するアルゴリズムを用いて当該入力信号の特性をディジタル領域で変形させる、周波数変換方法。
【請求項４】
前記入力信号の周波数は３７．１５ＭＨｚであり、
前記サンプリング周波数は１５０ＭＨｚである、請求項３に記載の周波数変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば地上ディジタル放送システムの送信装置に用いられる励振装置とその周波数変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば地上ディジタル放送システムの送信装置にあっては線形変調波や複数の変調波を送信レベルにまで増幅する必要がある。この種の用途に用いられる電力増幅器（Power Amplifier：ＰＡ）では不要電波（スプリアス）の放射を抑制して電力効率を高めるために、出来る限り非線形歪みを小さくする必要がある。このため各種の歪み補償が用いられており、その一つとしてディジタルプリディストーション（Digital Pre Distortion：ＤＰＤ）が知られている。
【０００３】
日本の地上ディジタル放送システムはＩＳＤＢ（Integrated Services Digital Broadcasting）と称する標準を基礎とし、各種の規格が策定されている。南米各国においても類似の標準が採用されている。この種の規格に準拠する機器では３７．１５ＭＨｚの中間周波数（Intermediate Frequency：ＩＦ）の信号を処理する、励振器（エキサイタ）と称する機器が必要となる。励振器は主信号の歪みを補償する機能（歪補償機能）と、周波数を中間周波数から送信周波数に変換する機能（周波数変換機能）とを備える。
【０００４】
歪補償機能はベースバンドにおけるＩ、Ｑ信号の処理であることから、ＩＦの入力信号をベースバンドに周波数変換しＩ、Ｑ分離を行う直交復調処理が必要となる。この処理にはアナログ直交復調器を使用する方法と、ディジタル信号処理による直交復調を行う方法とが考えられる。日本国内向けの励振器では性能面でのメリットからディジタル信号処理で直交復調を行い、周波数変換を行う方法が採用される。ディジタル直交復調は、ＩＦの４倍以上の周波数をサンプリング周波数としてＩＦ信号を取り込むことで容易に実現することができる。既存の励振器ではＩＦ入力信号を２０ＭＨｚにダウンコンバートし、その４倍である８０ＭＨｚのサンプリング周波数でディジタル化している。８０ＭＨｚのサンプリング周波数では１クロックの周期は１２．５ｎｓｅｃ（ナノ秒）となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３２３２５号公報
【特許文献２】特開２００４−１６５９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
励振器には出力信号を遅延させる機能（遅延機能）も求められる。上記のように１クロックの周期が１２．５ｎｓｅｃであれば８クロックで１００ｎｓｅｃとなるので、遅延機能を容易に実装することができる。しかしながらＩＦ入力信号を２０ＭＨｚにダウンコンバートするために比較的規模の大きいアナログ回路が必要になり、コスト面でのデメリットが大きい。そこで、３７．１５ＭＨｚのＩＦ信号をそのままアナログ／ディジタル変換することが考えられている。
【０００７】
しかしながら３７．１５ＭＨｚのＩＦ信号をその４倍の１４８．６ＭＨｚのサンプリング周波数で取り込むと、１クロックの周期が６．７２９…ｎｓｅｃと端数になってしまう。よってクロック単位で遅延機能を実現すると誤差が生じ、遅延機能の実装が困難になることから何らかの対策が望まれている。  
目的は、遅延機能を低コストで実装可能な励振装置とその周波数変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、入力信号を周波数変換して送信増幅器に入力する励振装置は、アナログ／ディジタル変換器と、補償部と、クロック生成部と、遅延部とを具備する。アナログ／ディジタル変換器は、入力信号をその周波数の４倍より大きいサンプリング周波数でディジタルデータに変換する。補償部は、ディジタルデータで表現される入力信号の特性を送信増幅器の利得特性と逆特性に変形させることにより、送信増幅器で生じる歪みを補償する。クロック生成部は、上記サンプリング周波数を用いてクロックを生成する。遅延部は、クロック生成部で生成されたクロックを用いてディジタルデータを遅延させる。そして、補償部は、入力信号を時間軸上の信号として処理するアルゴリズムを用いて当該入力信号の特性をディジタル領域で変形させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係わる励振装置を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示される励振装置におけるサンプリング処理を既存の手法と比較して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、実施形態に係わる励振装置を示す機能ブロック図である。この励振装置は主信号である入力信号を周波数変換して送信電力増幅器（ＰＡ）４０に入力する。図１において、入力部１０には主信号であるＩＦ帯の入力信号（ＩＦ ＩＮ）と、送信電力増幅器４０の出力の分岐信号（ＲＦ ＩＮ）とが入力される。ＩＦ ＩＮの周波数は３７．１５ＭＨｚであり、ＲＦ ＩＮは送信周波数Ｆｃである。このうちＲＦ ＩＮは周波数変換部１２によりその１／４の周波数に逓減されてＩＦ ＩＮとの比較に用いられる。
【００１１】
ＩＦ ＩＮと逓減されたＲＦ ＩＮとはそれぞれアナログ／ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）１１、アナログ／ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３によりディジタル変換され、ディジタルデータ化される。ＡＤＣ１１はＩＦ ＩＮをその周波数の４倍（３７．１５×４＝１４８．６ＭＨｚ）より大きい値、例えば１５０ＭＨｚのサンプリング周波数Ｆｓでディジタルデータに変換する。ＡＤＣ１３も同様である。各ディジタルデータは信号処理部２０に入力される。
【００１２】
信号処理部２０において、逓減されたＲＦ ＩＮのディジタルデータは直交復調部２２に入力される。ＩＦ ＩＮのディジタルデータは遅延部２１により２０ｍｓ（ミリ秒）だけ遅延されたのち直交復調部２２に入力される。遅延されたＩＦ ＩＮのディジタルデータは直交復調処理部２２１により直交復調されたのちＩＱ分離部２２２でＩＱ成分に分離される。逓減されたＲＦ ＩＮのディジタルデータは直交復調処理部２２３により直交復調されたのちＩＱ分離部２２４でＩＱ成分に分離される。各ＩＱ成分は補償部２３に入力される。
【００１３】
補償部２３は、ディジタルデータで表現されるＩＦ ＩＮの特性を送信電力増幅器４０の利得特性と逆特性に変形させる。この処理はディジタル領域で実施され、補償部２３はいわゆるＤＰＤ処理を行うことで送信電力増幅器４０で生じる歪みを補償する。すなわち補償部２３は、ＩＱ分離部２２４からのＲＦ ＩＮに基づくディジタルデータから送信電力増幅器４０の利得特性を示す情報を得て、ＩＱ分離部２２２からのＩＦ ＩＮに基づくディジタルデータに対する演算処理により、その利得特性をディジタル領域で変形させる。この過程においては、ＩＦ ＩＮに基づくディジタルデータは時間軸上の信号として処理するアルゴリズムが用いられる。
【００１４】
前置歪み特性を与えられたＩＦ ＩＮのディジタルデータは直交変調部２４に入力され、ＩＱ多重部２４１によりＩＱ多重されたのち直交変調処理部２４２において直交復調される。そうして得られたディジタル信号はアパーチャ補償部２５を介して出力部３０のディジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）３１に入力され、アナログ波形に戻される。さらに周波数変換部３２により送信周波数Ｆｃにまで周波数変換されたのち、ＲＦ ＯＵＴとして送信電力増幅器４０に入力される。
【００１５】
以上の動作はクロック生成部２６から供給されるクロックに同期して実施される。クロック生成部２６はサンプリング周波数Ｆｓである１５０ＭＨｚの信号を入力され、ＰＬＬ回路２６１において１５０ＭＨｚ、７５ＭＨｚ、３７．１５ＭＨｚのクロックを生成する。このクロックは遅延部２１に与えられ、遅延部２１は例えば１５０ＭＨｚのクロックを用いてＩＦ ＩＮのディジタルデータを遅延させる。１５０ＭＨｚのクロックを用いれば、３クロックで２０ｎｓｅｃ、１５クロックで１００ｎｓｅｃの遅延をもたらすことができ、端数無く正確な遅延動作を実現できる。
【００１６】
図２は、図１に示される励振装置におけるサンプリング処理を既存の手法と比較して示す図である。図２（ａ）は３７．１５ＭＨｚのＩＦ信号をその４倍のサンプリング周波数４×３７．１５＝１４８．６ＭＨｚでサンプリングした状態を示すもので、ベースバンドに周波数変換した信号が直流成分に対して対称的になっている。しかしながら３７．１５ＭＨｚのＩＦ信号を１４８．６ＭＨｚサンプリング周波数で取り込むと、１クロックの周期が端数になるため、クロック単位の遅延時間に端数を生じることになる。よってクロック生成部２６において正確なクロックを生成することが難しく、実装が困難になる。
【００１７】
これに対し実施形態では図２（ｂ）に示すように、ＩＦ ＩＮの信号をサンプリング周波数１５０ＭＨｚで取り込み、１５０÷４＝３７．５ＭＨｚで直交復調を行なう。直交復調後の信号は、中心周波数が−０．３５ＭＨｚにあるベースバンドのＩＱ信号になる。ＲＦ ＩＮの信号も同様である。
【００１８】
すなわち図２（ｂ）に示すように、３７．１５ＭＨｚのＩＦ信号を１５０ＭＨｚのサンプリング周波数で取り込むと、１／４×Ｆｓは３７．５ＭＨｚなので、ベースバンド信号の中心周波数が０．３５ＭＨｚだけずれて取り込まれることになる。  
結論から言えば、これは問題ない。なぜなら補償部２３におけるＤＰＤ処理において、歪補償のアルゴリズムとして時間軸上での処理を行っているからで、図２（ｂ）に示すようなベースバンドに周波数変換した信号が直流成分に対して非対称になって不具合は生じない。つまり、ＩＦ信号の整数倍ではないサンプリング周波数を用いるとベースバンド信号の中心周波数がずれることになるが、ＤＰＤのアルゴリズムでは時間軸上の信号として扱っており、ＩＭ５（5th Order Inter Modulation）の歪成分の帯域が確保されていれば、中心周波数のずれは問題が無い。従って補償部２３はもとよりその後段の処理においても、性能の劣化することの無い歪み補償を実現することが可能になる。
【００１９】
以上説明したようにこの実施形態では、ＩＦ信号の周波数によらずサンプリング周波数を設定し、周波数変換後のベースバンド信号が直流成分に非対称であることを許容可能な、入力信号を時間軸上の信号として処理するアルゴリズムによりＤＰＤ処理を行うようにしている。このようにＩＦ信号の周波数によらずサンプリング周波数を決定することで、遅延機能の実装を極めて容易にすることができる。
【００２０】
また既存の励振装置においてはＩＦ入力信号を２０ＭＨｚにダウンコンバートし、その４倍である８０ＭＨｚのサンプリング周波数でディジタル化している。これに対し、この実施形態ではアナログのダウンバータが不要になるので、回路規模を削減できるとともにコスト面での大きなメリットを得ることができる。以上のことから、遅延機能を低コストで実装可能な励振装置とその周波数変換方法を提供することが可能となる。
【００２１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えばＩＦ ＩＮの周波数３７．１５ＭＨｚに対するサンプリング周波数は１５０ＭＨｚに限られるものではない。また入力信号の周波数が３７．１５ＭＨｚとは異なる周波数のシステムに対しても、実施形態の励振装置を適用することが可能である。
【００２２】
この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１０…入力部、１１，１３…アナログ／ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）、１２…周波数変換部、２０…信号処理部、２１…遅延部、２２…直交復調部、２２１…直交復調処理部、２２２…ＩＱ分離部、２２３…直交復調処理部、２２４…ＩＱ分離部、２３…補償部、２４…直交変調部、２４１…ＩＱ多重部、２４２…直交変調処理部、２５…アパーチャ補償部、２６…クロック生成部、２６１…ＰＬＬ回路、３０…出力部、３１…ディジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）、３２…周波数変換部、４０…送信電力増幅器（ＰＡ）
【図１】
2012182585.tif 000003
【図２】
2012182585.tif 000004