(57)【要約】【課題】  構成簡易にして高精度に歪みを補償することの可能な送信装置を提供すること。【解決手段】  実施形態によれば、送信装置は、冗長化された複数の励振器と、現用系として機能している現用系励振器からの出力信号を送信レベルに増幅するプリディストーション型の増幅部と、増幅部の出力を分岐して分岐信号をフィードバックする分岐部とを具備する。複数の励振器のそれぞれは補償部を備える。補償部は、励振器に入力される入力信号の特性を増幅部の利得特性と逆特性に変形させて増幅部で生じる歪みを補償する。さらに、送信装置はデータ生成部を備える。データ生成部は、フィードバックされた分岐信号に基づいて増幅部の利得特性を反映する情報を生成し、この情報を現用系励振器に与える。【選択図】  図１
2013013026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冗長化された複数の励振器と、
現用系として機能している現用系励振器からの出力信号を送信レベルに増幅するプリディストーション型の増幅部と、
前記増幅部の出力を分岐して分岐信号をフィードバックする分岐部とを具備し、
前記複数の励振器のそれぞれは、
入力される入力信号の特性を前記増幅部の利得特性と逆特性に変形させて、前記増幅部で生じる歪みを補償する補償部を備え、
さらに、前記利得特性を反映する情報を前記フィードバックされた分岐信号に基づいて生成して、当該情報を前記現用系励振器に与えるデータ生成部を備える、送信装置。
【請求項２】
さらに、前記増幅部の出力の帯域を制限するフィルタと、
前記フィルタの出力を分枝して分枝信号をフィードバックする分枝部とを具備し、
前記データ生成部は、前記フィルタの歪み特性を反映する情報を前記フィードバックされた分枝信号に基づいて生成して、当該情報を前記現用系励振器に与え、
前記補償部は、前記入力信号の特性を前記歪み特性と逆特性に変形させて、前記フィルタで生じる歪みを補償する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
さらに、前記分岐信号をディジタル化してディジタルデータを生成するアナログ／ディジタル変換部を具備し、
前記データ生成部は、前記ディジタルデータを解析して前記情報を生成する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
さらに、前記分枝信号をディジタル化してディジタルデータを生成するアナログ／ディジタル変換部を具備し、
前記データ生成部は、前記ディジタルデータを解析して前記フィルタの歪み特性を反映する情報を生成する、請求項２に記載の送信装置。
【請求項５】
さらに、前記複数の励振器の冗長切替を制御する制御部を具備し、
前記制御部が前記データ生成部を備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項６】
前記複数の励振器のうち一つが前記データ生成部を備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項７】
前記データ生成部は、前記現用系励振器に対する待機系として機能している待機系励振器にも前記利得特性を反映する情報を与え、
前記待機系励振器は、前記与えられた前記利得特性を反映する情報を記憶して、冗長切替に伴う現用系励振器へのモード切替に備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項８】
冗長化された複数の励振器と、現用系として機能している現用系励振器からの出力信号を送信レベルに増幅するプリディストーション型の増幅部とを具備する送信装置に用いられる歪み補償方法であって、
前記増幅部の出力を分岐して分岐信号をフィードバックし、
前記現用系励振器が、入力される入力信号の特性を前記増幅部の利得特性と逆特性に変形させて前記増幅部で生じる歪みを補償し、
前記利得特性を反映する情報を前記フィードバックされた分岐信号に基づいて生成し、
前記情報を前記現用系励振器に与える、歪み補償方法。
【請求項９】
前記送信装置は、さらに、前記増幅部の出力の帯域を制限するフィルタを具備し、
前記方法は、さらに、
前記フィルタの出力を分枝して分枝信号をフィードバックし、
前記フィルタの歪み特性を反映する情報を前記フィードバックされた分枝信号に基づいて生成し、
前記歪み特性を反映する情報を前記現用系励振器に与え、
前記現用系励振器が、前記入力信号の特性を前記歪み特性と逆特性に変形させて、前記フィルタで生じる歪みを補償する、請求項８に記載の歪み補償方法。
【請求項１０】
さらに、前記分岐信号をディジタル化してディジタルデータを生成し、
前記生成することは、前記ディジタルデータを解析して前記情報を生成する、請求項８に記載の歪み補償方法。
【請求項１１】
さらに、前記分枝信号をディジタル化してディジタルデータを生成し、
前記生成することは、前記ディジタルデータを解析して前記フィルタの歪み特性を反映する情報を生成する、請求項９に記載の歪み補償方法。
【請求項１２】
さらに、前記現用系励振器に対する待機系として機能している待機系励振器にも前記利得特性を反映する情報を与え、
前記待機系励振器が、前記与えられた前記利得特性を反映する情報を記憶して、冗長切替に伴う現用系励振器へのモード切替に備える、請求項８に記載の歪み補償方法。
【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に適用可能な送信装置と、この送信装置における歪み補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル放送システムでは、放送波の送信装置における電力増幅部（Power Amplifier ： ＰＡ）の非線形特性を補償することがキーポイントになる。大電力送信機においてはもっぱらプリディストーション方式が採用される。プリディストーション方式とは、ＰＡの出力を入力信号と比較し、非線形特性に関する知見を得て、その結果をＰＡ入力信号に加算することで歪みを補償する方式である。
【０００３】
送信装置は、エキサイタ（励振器）と称する装置を備えることが多い。エキサイタは、プリディストーション方式を採用する送信システムにおいて重要な役割を担う。すなわちプリディストーション方式ではＰＡ出力を分配して得られたフィードバック信号を入力信号と常時比較し、ＰＡの非線形特性の変動に追従するようにしている。この処理は通常、ＰＡへの入力信号を生成するエキサイタにより実施される。上記比較のためにエキサイタに戻される信号は、送信装置の出力電力を一定に保つための自動利得制御（Automatic Gain Control ： ＡＧＣ）機能にも使用される。
【０００４】
ところで、装置の信頼性を向上させるためにエキサイタを二重化（ないし多重化）した送信システムがある。種々の二重化方式があるなかでエキサイタのみを二重化する利点は、主にコストを抑えられる点である。もちろん、事情が許せば送信装置全体について二重化による冗長系を確保するケースもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プリディストーション方式で非線形歪みを補償する送信装置においてエキサイタを二重化すると、ＰＡ出力を複数のエキサイタに分配するか、少なくとも現用系のエキサイタに対して切り替え入力する必要がある。その際、非線形特性とは何ら関係の無い、分配器や切替器の特性がＰＡ出力からのフィードバック信号に重畳されることになるので、非線形性補償の観点からは非常に好ましくない。要するに歪み補償の精度が劣化する。またフィードバック信号をＡＧＣに使用するケースでは、分配器や切替器における劣化を含むレベル管理を厳密に行わないと、エキサイタを切り替えた際にレベル変動が生じるので、同様に好ましくない。
【０００７】
さらに、ＡＴＳＣ（Advanced Television System Committee）変調方式など、ＰＡ出力の後段に接続されるバンドパスフィルタの歪み成分（線形歪み成分、群遅延など）を補償する必要がある方式では、フィードバック信号の分配・切替系統がさらに複雑になり、ノイズ抑圧、システムインプリメンテーションの観点などから改善が待たれている。
【０００８】
目的は、構成簡易にして高精度に歪みを補償することの可能な送信装置とその歪み補償方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、送信装置は、冗長化された複数の励振器と、現用系として機能している現用系励振器からの出力信号を送信レベルに増幅するプリディストーション型の増幅部と、増幅部の出力を分岐して分岐信号をフィードバックする分岐部とを具備する。複数の励振器のそれぞれは補償部を備える。補償部は、励振器に入力される入力信号の特性を増幅部の利得特性と逆特性に変形させて増幅部で生じる歪みを補償する。さらに、送信装置はデータ生成部を備える。データ生成部は、フィードバックされた分岐信号に基づいて増幅部の利得特性を反映する情報を生成し、この情報を現用系励振器に与える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図。
【図２】比較のため既存の送信装置の他の例を示す機能ブロック図。
【図３】比較のため既存の送信装置の他の例を示す機能ブロック図。
【図４】第２の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図。
【図５】第３の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図。
【図６】第４の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図示しない入力信号は冗長化されたエキサイタ２１，２２に入力される。このうちエキサイタ２１が現用系として機能しているとし、エキサイタ２２はその待機系として機能しているとする。エキサイタ２１，２２の出力は切替器３０を介して送信増幅器４０に入力される。すなわち定常時においてはエキサイタ２１の出力が送信増幅器４０に与えられ、エキサイタ２１の障害時には冗長切替により切替器３０が切り替えられ、エキサイタ２２の出力が送信増幅器４０に入力される。エキサイタ２１，２２の冗長切替に係わる制御は制御部（TX CONTROLLER）１０により制御される。制御部１０、エキサイタ２１，２２および切替器３０は内部バス２００を介して接続される。  
制御部１０の主要な機能は送信装置の制御、監視などである。例えば制御部１０は、現用系のエキサイタ（マスタ）で障害が発生すると、待機系のエキサイタ（スレーブ）に切り替えるべく冗長切替を実行する。冗長切替の完了後にはエキサイタ２２が現用系として機能することになる。さらに、この状態からの切戻しが実施されるとエキサイタ２１が現用系に戻り、エキサイタ２２が待機系に戻ることになる。このように、冗長切替に伴ってエキサイタの動作状態が現用系、待機系と切り替わることをモード切替と称することにする。
【００１２】
送信増幅器４０は、例えば、並列に接続される複数の電力増幅器を備える。電力増幅器の数、および電力増幅器自体の出力を変えることで例えば１００ワット（Ｗ）クラスの小電力から１０ｋＷクラスの大電力に至るまで、送信増幅器４０の出力レベルを様々に変えることができる。多くのケースではＡＢ級の増幅器が用いられるので、非線形歪みに対する何らかの対処を要する。
【００１３】
送信増幅器４０はエキサイタ２１（または２２）からの出力信号を送信レベルに増幅する。送信増幅器４０の出力は分岐部５０により一部分岐され、分岐信号がエキサイタ２１，２２側にフィードバックされる。このフィードバック経路にはアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）９０が設けられ、分岐信号はディジタル化されてディジタルデータがフィードバックされる。
【００１４】
エキサイタ２１は、信号の波形整形のための補償部２１ａを備える。エキサイタ２２も同様に補償部２２ａを備える。補償部２１ａ，２２ａは、入力信号の特性を送信増幅器４０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４０で生じる歪みを補償する。この方式がいわゆるプリディストーション型と称される。
【００１５】
実施形態では、さらに、エキサイタ２１が解析部２１ｂを備える。解析部２１ｂは、フィードバックされたディジタルデータに対する演算、解析処理によって、送信増幅器４０の利得特性を反映する情報を生成する。この利得特性情報は現用系のエキサイタ（２１または２２）に内部バス２００を介して与えられる。
【００１６】
さらに解析部２１ｂは、待機系のエキサイタ（２２または２１）にも、利得特性情報を内部バス２００を介して与える。待機系のエキサイタは利得特性情報を内部メモリ（図示せず）などに記憶して、冗長切替に伴う現用系エキサイタへのモード切替に備える。次に、上記構成における作用を説明する。
【００１７】
図１において送信増幅器４０から分岐された分岐信号は、実施形態ではディジタルデータ化されたのちエキサイタ２１に入力される。エキサイタ２１の解析部２１ｂはこのディジタルデータの波形と入力信号とを比較し、送信増幅器４０において生じる非線形歪み成分を検出する。補償部２１ａは、この歪み成分の逆特性の成分を入力信号に加え、送信増幅器４０に向け出力する。このようにすることで信号の増幅前に前置歪みが与えられ、増幅後の出力は線形性を保ったものになる。すなわち送信増幅器４０出力における非線形歪み成分が補償される。
【００１８】
さらに実施形態では、待機系であるエキサイタ２２にも非線形歪み特性データ、或いはそれを補償するためのデータなどを与え、保持させる。具体的には、解析部２１で生成されたデータを制御部１０の制御のもとで、内部バス２００を介してエキサイタ２２にも与えるようにする。このようにすることで、エキサイタ２１からエキサイタ２２への冗長切替が行われた場合でも、非線形補償特性を維持することが可能となる。ＡＧＣ回路、線形歪み補償についても同様である。
【００１９】
エキサイタ２１からエキサイタ２２へのデータ転送については、上記したように制御部１０による仲介、あるいは上位の監視制御装置など、既存の処理ブロックのデータ通信機能を使用すれば良い。このようにすることで新たなハードウェアブロックを追加せずに上記機能を実現することができる。
【００２０】
図２は、比較のため既存の送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図２においては分岐部５０からフィードバックされる信号線の途中（Ａ／Ｄ変換部を含むケースもある）に分配器６０を設ける必要がある。そして分配器６０においてフィードバック信号を２系統に分配し、エキサイタ２１，２２の双方に入力する必要がある。
【００２１】
このような構成であるから分配器６０の分の構成が煩雑になり、実装の面での困難がある。さらには、分配器６０で生じる歪みにも配慮する必要があり、歪み補償の精度に改善の余地がある。分配器６０に代えて切替器を用いることもできるが、事情は同じである。さらに図２においてはエキサイタ２１，２２の双方がともに補償部および解析部を備えるので、実装の面でさらに負荷がかかることになる。
【００２２】
図３は、比較のため既存の送信装置の他の例を示す機能ブロック図である。図３の送信装置はいわゆるＡＴＳＣ方式を適用したものであり、送信増幅器４０の出力の帯域を制限するバンドパスフィルタ７０を備える。図３の送信装置においては非線形補償および線形補償の双方を実施するため、２つのフィードバック系統を備える。すなわちバンドパスフィルタ７０の出力は分枝部８０により分岐され、分岐部５０からの分岐信号とともにフィードバックされる。
【００２３】
分岐部５０からのフィードバック信号と、分枝部８０からのフィードバック信号とはともに分配器６０′に与えられ、その内部で分配されてエキサイタ２１，２２の双方に入力される。分配器６０′の出力側には少なくとも４系統の信号線が接続されることになり、構成はさらに煩雑化する。
【００２４】
これに対し第１の実施形態では、送信増幅器４０の出力からのフィードバック信号を、複数のエキサイタ２１，２２のうち現用系（マスタ）に入力し、非線形補償やＡＧＣ制御などに必要となるデータをマスタのエキサイタで算出する。このデータを内部バス２００などのディジタルデータインタフェース（例えば制御監視ポート）経由で待機系のエキサイタ（スレーブ）に渡すことで、スレーブへの冗長切替の際においても非線形補償機能を継続して発揮させることが可能になる。上記構成によりフィードバック信号の切替および分配機能が不要になるので、構成の簡易化を促すことができる。
【００２５】
以上をまとめれば、複数のエキサイタを備え、そのうち１台がマスタ、残りがスレーブとして機能する送信装置において、送信増幅部の非線形補償を行うにあたり実施形態では送信増幅部の出力をマスタにのみフィードバックする。そして、マスタのエキサイタにおいて歪み補償に要するデータを生成し、これをスレーブのエキサイタにディジタル的に通知するようにしている。このようにしたのでフィードバック信号を複数に分配ないし分岐する必要がなくなるので、構成簡易にして高精度に歪みを補償することの可能な送信装置とその歪み補償方法を提供することが可能となる。
【００２６】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図４において図３と共通する部分には同じ符号を付して示し、重複する説明は省略する。図４において、送信増幅器４０の出力は分岐部５０で分岐されたのちＡ／Ｄ変換部９０を経てディジタルデータでエキサイタ２１にフィードバックされる。バンドパスフィルタ７０の出力は分枝部８０で分岐されたのちＡ／Ｄ変換部１００を経て、同様にディジタルデータでエキサイタ２１にフィードバックされる。
【００２７】
エキサイタ２１の解析部２１ｂは、両フィードバックデータから非線形歪み、および線形歪みを補償するためのデータを算出し、この補償用データを補償部２１ａにおける波形整形処理に使用するとともに、内部バス２００を介してエキサイタ２２に伝送する。
【００２８】
上記構成によれば、ＡＴＳＣ方式の送信装置においても構成の簡易化と歪み補償の高精度かを促すことが可能になる。
【００２９】
［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図５において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３０】
図５において、分岐部５０からのフィードバック信号はＡ／Ｄ変換部９０を経てディジタルデータの形でエキサイタ２１に入力され、解析部２１ｂにより歪み補償用データが算出される。歪み補償用データは内部バス２００を介してエキサイタ２２にも与えられる。
【００３１】
さらにエキサイタ２１は、内部に切替器３０と同様の機能を備える。すなわちエキサイタ２２の出力はエキサイタ２１に入力され、エキサイタ２１の切替器を経て送信増幅器４０に入力される。  
このように、切替機能をマスタのエキサイタに内蔵した構成であるから、送信装置の内部スペースを効率的に活用することが可能になる。ひいては送信装置の小型化を促すことが可能になる。
【００３２】
［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図６において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、重複する説明は省略する。図６にの形態は、解析部の機能を制御部１０に持たせた形態である。すなわちデータ化されたフィードバック信号はエキサイタ２１を経由して、あるいはスルーして、または内部バス２００を介して制御部１０に伝達される。制御部１０は解析部１０ａにより、歪み補償用のデータを生成し、このデータを内部バス２００を介してエキサイタ２１，２２の双方に通知する。このような構成においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【００３３】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では、解析部により生成された利得特性情報を現用系エキサイタに加えて待機系エキサイタにも与えることにより、冗長切替に際しても歪み補償機能を継続して発揮させることを可能とした。この構成によれば冗長切替をよりスムーズに実施できることを期待できる。
【００３４】
しかしながら常時、利得特性情報を待機系エキサイタに与える必要は必ずしもない。要するに、歪み補償機能を実行中の現用系エキサイタに、利得特性情報を通知できれば良い。よって、待機系エキサイタには利得特性情報を与えることなく、その時点で現用系として機能しているエキサイタにのみ利得特性情報を与えるようにしても、この発明の目的は達成される。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら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】
【００３６】
２１，２２…エキサイタ、３０…切替器、４０…送信増幅器、１０…制御部（TX CONTROLLER）、１０ａ…解析部、２００…内部バス、５０…分岐部、９０，１００…アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）、２１ａ，２２ａ…補償部、２１ｂ，２２ｂ…解析部、６０，６０′…分配器、７０…バンドパスフィルタ、８０…分枝部
【図１】
2013013026.tif 000003
【図２】
2013013026.tif 000004
【図３】
2013013026.tif 000005
【図４】
2013013026.tif 000006
【図５】
2013013026.tif 000007
【図６】
2013013026.tif 000008