(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現用系と予備系とで互いに独立して変調されたデジタル放送変調信号を現用・予備切替信号に応じて選択的に導出した後、電力増幅して放送波として放送するデジタル放送変調信号送出システムに用いられ、前記現用系及び予備系のうち選択的に導出されたデジタル放送変調信号を電力増幅して送出する増幅器の非線形特性を補償する現用・予備非線形補償装置であって、
前記現用系及び前記予備系それぞれに設けられ、両系のうちの動作中の系について、前記増幅器の出力信号から前記増幅器の非線形特性を求め、それらの逆特性から補償データを求め、この補償データで入力デジタル放送変調信号に対し補償処理を施す現用系補償部及び予備系補償部と、
前記現用・予備切替信号が入力される前に、前記現用系補償部と予備系補償部との間で、求めた補償データの授受を行なう補償データ通信手段とを具備することを特徴とするデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置。
【請求項２】
前記現用系補償部及び前記予備系補償部は、それぞれ前記増幅器の出力信号から前記増幅器の入力振幅対出力振幅特性及び入力振幅対出力位相特性を求める特性演算手段と、この特性演算手段で求められた入力振幅対出力振幅特性及び入力振幅対出力位相特性それぞれの逆特性から振幅特性の補償データ及び位相特性の補償データを求める補償データ演算手段と、この補償データ演算手段で求められた振幅特性の補償データ及び位相特性の補償データを入力されるデジタル放送変調信号に付加する補償手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置。
【請求項３】
さらに、前記現用系補償部及び前記予備系補償部のそれぞれの前段に、入力されるデジタル放送変調信号の振幅値を所定値に調整する現用系振幅調整部及び予備系振幅調整部を備えることを特徴とする請求項１記載のデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置。
【請求項４】
さらに、前記現用系補償部及び前記予備系補償部のそれぞれの前段に、両系統間でデジタル放送変調信号の位相を合わせる位相調整部を備えることを特徴とする請求項１記載のデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置。
【請求項５】
現用系と予備系とで互いに独立して変調されたデジタル放送変調信号を現用・予備切替信号に応じて選択的に導出した後、電力増幅して放送波として放送するデジタル放送変調信号送出システムに用いられ、前記現用系及び予備系のうち選択的に導出されたデジタル放送変調信号を電力増幅して送出する増幅器の非線形特性を補償する現用・予備非線形補償方法において、
前記現用系及び前記予備系のうちの動作中の系について、前記増幅器の出力信号から前記増幅器の入力振幅対出力振幅特性及び入力振幅対出力位相特性を求め、それらの逆特性から補償データを求め、この補償データで前記増幅器の入力信号に対し補償処理を施すとともに、待機中の系に求めた補償データを通知し
待機中の系について、前記動作中の系から通知された補償データで前記増幅器に切替導出されるべきデジタル放送変調信号に対し補償処理を施すことを特徴とするデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、現用・予備の二重化構造を有し、変調がかけられたデジタル放送変調信号を取り扱うデジタル放送変調信号送出システムに係り、特にこのシステムで用いられる増幅器の非線形特性を補償する現用・予備非線形補償装置及び現用・予備非線形補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放送送出設備にあっては、機器の故障対策及び保守のために、現用・予備の二重化構成とすることが一般的となっている。
【０００３】
ここで、アナログ放送送出システムでは、現用・予備の切替時に、ショックが目立たないようにするのに、フレーム同期を行なった上で、フレーム位置で切り替えるものとし、接点の切替時に発生するノイズ対策等を講じるだけで十分である。
【０００４】
ところで、デジタル放送送出システムでは、取り扱う信号が例えばＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex  ：直交周波数分割多重)方式により変調されているため、低レベルから高レベルまでの線形性やわずかな乱れもない位相回転が要求されることになる。このため、デジタル放送送出システムでは、現用・予備の切り替えにおいて、アナログ放送のように単純にフレーム同期を行なってフレーム位置で切り替えることはできない。
【０００５】
図５は、上記対策を講じた場合の現用・予備の二重化構成のデジタル放送送出システムを示すブロック図である。
【０００６】
図５において、現用系は変調器１１と、補償器１２と、周波数変換器１３とにより構成され、予備系は変調器２１と、補償器２２と、周波数変換器２３とにより構成される。
【０００７】
まず、現用系において、デジタル放送信号は、変調器１１によりＩＦ（中間周波数）信号に変換され、補償器１２により処理が施され、周波数変換器１３によりＲＦ（無線周波数）信号に変換された後、切替スイッチ３１に供給される。また、予備系において、現用系と同じように、デジタル放送信号は、変調器２１によりＩＦ信号に変換され、補償器２２により処理が施され、周波数変換器２３によりＲＦ信号に変換された後、切替スイッチ３１に供給される。
【０００８】
切替スイッチ３１は、現用・予備切替トリガ信号に応じて、現用系のＲＦ信号及び予備系のＲＦ信号のいずれか一方を選択的に導出する。この切替スイッチ３１の出力信号は、増幅器３２で電力増幅された後、放送波として図示しないアンテナにより送信される。
【０００９】
ところで、上記補償器１２、２２は、増幅器３２の動作温度、経年変化等により生じる非線形特性を補償するアダプティブ補償器のため、増幅器３２の出力信号をフィードバックさせ最適な補償データを算出し、それぞれ変換器１１、２１の出力信号に付加する。なお、補償器１２が動作中の時は、補償器２２の補償データ誤算出防止のため、切替スイッチ３３により予備系のフィードバック回路をオフしてアダプティブ動作をオフする必要がある。
【００１０】
しかし、現用系から予備系へに切り替わる際に、補償器２２は記憶していた補償値を使用するため、切替直後の最適補償が不可能となり、その結果、増幅器３２の出力に特性劣化が生じることになる。つまり、補償器２２では、切替後フィードバック回路がオンとなると、アダプティブに動作し始め補償データの最適値を算出するが、この算出処理に数十秒の時間が必要となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来考えられているデジタル放送送出システムの現用・予備の二重化構成における増幅器の非線形特性の補償対策にあっては、現用・予備切替時に、アダプティブに動作し始めてから補償データの最適値を算出するまでに待ち時間を要することになり、この待ち時間に特性劣化が生じるという不具合を有している。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、デジタル放送変調信号の現用・予備切替時に、特性劣化を起こすことなく、増幅器の非線形特性の補償を継続して行なうことが可能なデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置及び現用・予備非線形補償方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置は、現用系と予備系とで互いに独立して変調されたデジタル放送変調信号を現用・予備切替信号に応じて選択的に導出した後、電力増幅して放送波として放送するデジタル放送変調信号送出システムに用いられ、現用系及び予備系のうち選択的に導出されたデジタル放送変調信号を電力増幅して送出する増幅器の非線形特性を補償する現用・予備非線形補償装置であって、現用系及び予備系それぞれに設けられ、両系のうち動作中の系について、増幅器の出力信号から増幅器の非線形特性を求め、それらの逆特性から補償データを求め、この補償データで入力デジタル放送変調信号に対し補償処理を施す現用系補償部及び予備系補償部と、現用・予備切替信号が入力される前に、現用系補償部と予備系補償部との間で、求めた補償データの授受を行なう補償データ通信手段とを備えるようにしたものである。
【００１４】
具体的には、上記現用系補償部及び予備系補償部は、それぞれ増幅器の出力信号から増幅器の入力振幅対出力振幅特性及び入力振幅対出力位相特性を求める特性演算手段と、この特性演算手段で求められた入力振幅対出力振幅特性及び入力振幅対出力位相特性それぞれの逆特性から振幅特性の補償データ及び位相特性の補償データを求める補償データ演算手段と、この補償データ演算手段で求められた振幅特性の補償データ及び位相特性の補償データを入力されるデジタル放送変調信号に付加する補償手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、動作中の現用系補償部で求められる補償データが待機中の予備系補償部にリアルタイムに通知されることになり、この待機期間中に予備系補償部では、通知された補償データを入力されるデジタル放送変調信号に付加しているので、現用系から予備系に切り替わった際に、予備系のデジタル放送変調信号に切替前に求めた増幅器の持つ非線形特性と逆の特性を持たせて増幅器に入力することができ、その増幅器の出力の非線形特性による歪み成分を補償することができる。
【００１６】
このため、現用系から予備系への切替時に、予備系補償部において、フィードバック処理を行なって、最適な補償データを算出する必要がなく、その分待ち時間をなくすことができるので、増幅器の出力信号に対し特性劣化の発生を防ぐことができ、これにより増幅器の非線形特性の補償を継続して行なうことができる。さらに、切替前と切替後の信号が綺麗につながり、情報に乱れのないデジタル放送変調信号を送出することができる。
【００１７】
また、上記構成において、さらに、現用系補償部及び予備系補償部のそれぞれの前段に、入力されるデジタル放送変調信号の振幅値を所定値に調整する現用系振幅調整部及び予備系振幅調整部を備え、また、両系統間でデジタル放送変調信号の位相を合わせる位相調整部を備えることを特徴とする。
【００１８】
このようにすることで、現用系補償部及び予備系補償部に入力される前に、デジタル放送変調信号の振幅が両系統間で所定振幅値に合わせられ、またデジタル放送変調信号の位相が両系統間で合わせられるので、万一、両系統間でデジタル放送変調信号の振幅変動及び位相変動が生じた場合にも、この変動に対処することができ、これにより増幅器の非線形特性の補償に支障を与えずに済む。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、この発明に係るデジタル放送変調信号送出システムの構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１において、現用系は変調器１０１と、ＡＬＣ（Auto Level Controller）１０２と、補償器１０３と、周波数変換器１０４とにより構成され、予備系は変調器１１１と、ＡＬＣ１１２と、補償器１１３と、周波数変換器１１４とにより構成される。
【００２２】
まず、現用系において、デジタル放送信号は、変調器１０１によりＩＦ（中間周波数）信号に変換され、ＡＬＣ１０２で変調器１０１の出力信号の振幅が予め決められた設定振幅値に調整される。そして、ＡＬＣ１０２の出力信号は、補償器１０３により処理が施され、周波数変換器１０４によりＲＦ（無線周波数）信号に変換された後、切替スイッチ１２１に供給される。また、予備系において、現用系と同じように、デジタル放送信号は、変調器１１１によりＩＦ信号に変換され、ＡＬＣ１１２で変調器１１１の出力信号の振幅が予め決められた設定振幅値に調整される。そして、ＡＬＣ１１２の出力信号は、補償器１１３により処理が施され、周波数変換器１１４によりＲＦ信号に変換された後、切替スイッチ１２１に供給される。
【００２３】
切替スイッチ１２１は、現用・予備切替トリガ信号に応じて、現用系のＲＦ信号及び予備系のＲＦ信号のいずれか一方を選択的に導出する。この切替スイッチ１２１の出力信号は、増幅器１２２で電力増幅された後、放送波として図示しないアンテナにより送信される。
【００２４】
また、増幅器１２２の出力信号は、切替スイッチ１２３に供給される。この切替スイッチ１２３は、現用・予備切替トリガ信号に応じて、増幅器１２２の出力信号を補償器１０３または補償器１１３に選択的に導出する。
【００２５】
図２は、上記補償器１０３、１１３の構成を示すブロック図である。なお、図２では、補償器１０３を代表して説明する。
【００２６】
図２において、補償器１０３は、特性検出部１０３１と、補償データ演算部１０３２と、加算部１０３３と、補償データ通信部１０３４とを備えている。
【００２７】
補償器１０３に入力された増幅器１２２の出力信号は、特性検出部１０３１に供給される。特性検出部１０３１は、増幅器１２２の出力信号から増幅器１２２の非線形特性を検出する。この増幅器１２２の非線形特性としては、図３に示すような入力振幅対出力振幅特性（図３ではＡ曲線の特性）と、図４に示すような入力振幅対出力位相特性（図４ではΦ曲線の特性）との２つがある。この増幅器１２２の非線形特性は、外部環境条件及び経年変化により変化するため、アダプティブに補償し特性改善を行なうことが望ましいとされている。
【００２８】
そこで、特性検出部１０３１では、増幅器１２２の出力信号から入力振幅対出力振幅特性及び入力振幅対出力位相特性を求め、この求めた入力振幅対出力振幅特性信号及び入力振幅対出力位相特性信号を補償データ演算部１０３２に出力する。補償データ演算部１０３２は、入力振幅対出力振幅特性の逆特性（図３ではＡ-1曲線の特性）を求め、同様に入力振幅対出力位相特性の逆特性（図４ではΦ-1曲線の特性）を求め、振幅位相補償成分を示す補償データとして加算部１０３３及び補償データ１０３４にそれぞれ出力する。
【００２９】
加算部１０３３は、ＡＬＣ１０２の出力信号と補償データとを入力し、ＡＬＣ１０２の出力信号に補償データを付加する。このようにすることで、増幅器１２２を線形増幅器の特性に近づける。
【００３０】
また、補償データ通信部１０３４は、補償データ演算部１０３２で求められた補償データを予備系側の補償器１１３に送信する。また、現用系が待機中の場合、補償器１１３からの補償データを受信し、加算部１０３３に出力する。
【００３１】
次に、図２の補償器１０３について、増幅器１２２の非線形特性の補償を行なう動作を説明する。
【００３２】
今、搬送波周波数をω0、ｒ（ｔ）とφ（ｔ）をそれぞれ変調された信号の包絡線振幅と位相角とすると、増幅器１２２の入力信号は
ｘ（ｔ）＝ｒ（ｔ）ｃｏｓ［ω0ｔ＋φ（ｔ）］
と表される。ここで、入力振幅対出力振幅特性をＡ（ｒ）、入力振幅対出力位相特性をΦ（ｒ）とすると、増幅器１２２の出力信号は
ｙ（ｔ）＝Ａ［ｒ（ｔ）］ｃｏｓ［ω0ｔ＋φ（ｔ）＋Φ（ｒ（ｔ））］
と表される。
【００３３】
そこで、補償器１０３では、
Ａ［Ａ-1（ｒ（ｔ））］＝Ｂ［ｒ（ｔ）］（Ｂは線形特性）
となるような振幅特性の補償データＡ-1（ｒ（ｔ））を補償データ演算部１０３２で算出する。
【００３４】
同様に、補償データ演算部１０３２は、
−Φ［ｒ（ｔ）］＋Φ-1［Ａ-1（ｒ（ｔ））］＝０
となるような位相特性の補償データΦ-1［Ａ-1（ｒ（ｔ））］を算出する。
【００３５】
これら求めた補償データを加算部１０３３により変調器１０２の出力信号に付加すると、補償器１０３の出力は、
ｙ（ｔ）＝Ａ-1［ｒ（ｔ）］ｃｏｓ［ωIFｔ＋φ（ｔ）−Φ（ｒ（ｔ））］
ωIF：変換器出力のＩＦ信号中心周波数
と表される。
【００３６】
周波数変換器１０４ではＩＦ信号を搬送波周波数に変換し、利得が０ｄＢとすると増幅器１２２の入力信号は、
ｙ（ｔ）＝Ａ-1［ｒ（ｔ）］ｃｏｓ［ω0ｔ＋φ（ｔ）−Φ（ｒ（ｔ））］
と表される。この信号を増幅器１２２で増幅するとその出力は、
ｙ（ｔ）＝Ａ［Ａ-1（ｒ（ｔ））］ｃｏｓ［ω0ｔ＋φ（ｔ）−Φ（ｒ（ｔ））］＋Φ-1［Ａ-1（ｒ（ｔ））］  ＝Ｂ［ｒ（ｔ）］ｃｏｓ［ω0ｔ＋φ（ｔ）］
となり、システムとして線形増幅となる。
【００３７】
また、待機中の補償器１１３に伝送する補償データは、振幅特性の補償データＡ-1（ｒ）と位相特性の補償データΦ-1（ｒ）とを示し、補償器１１３の入力信号を等しくすると、現用系から予備系への切替時に切替前の特性を維持することができるようになる。
【００３８】
また、上記構成において、現用・予備切替時には、変調器１０１、１１１の出力にＡＬＣ１０２，１１２を介在させ、２つの補償器１０３、１１３の入力振幅を同一にすることが必要不可欠となる。ここで、アダプティブ非線形補償の利得を０ｄＢ、２つの周波数変換器１０１、１１１の利得を同じとすると、２つの補償器１０３、１１３の補償データは同じである。ここで、ＡＬＣ１０２、１１２の追加、各機器の利得の調整を行なう時は、動作中の補償器のデータを待機中の補償器に伝送し、待機中の補償器がそのデータを使用することで、系統切替時に特性劣化を起こすことなく増幅器１２２の非線形特性の補償を実施できる。
【００３９】
以上述べたように上記実施形態によれば、動作中の補償器１０３で求められる補償データが待機中の補償器１１３にリアルタイムに通知されることになり、この待機期間中に補償器１１３では、通知された補償データをＡＬＣ１１２の出力信号に付加しているので、切替スイッチ１２１により現用系から予備系に切り替わった際に、予備系のデジタル放送変調信号に切替前に求めた増幅器１２２の持つ非線形特性と逆の特性を持たせて増幅器１２２に入力することができ、その増幅器１２２の出力の非線形特性による歪み成分を補償することができる。
【００４０】
このため、現用系から予備系への切替時に、補償器１１３において、フィードバック処理を行なって、最適な補償データを算出する必要がなく、その分待ち時間をなくすことができるので、増幅器１２２の出力信号に対し特性劣化の発生を防ぐことができ、これにより増幅器１２２の非線形特性の補償を継続して行なうことができる。さらに、切替前と切替後の信号が綺麗につながり、情報に乱れのないデジタル放送変調信号を送出することができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、補償器１０３、１１３それぞれの前段に、変調器１０１、１１１の出力信号の振幅値を決められた設定振幅値に調整するＡＬＣ１０２、１１２を設けるようにしている。このため、補償器１０３、１１３に入力される前に、デジタル放送変調信号の振幅が両系統間で所定の設定振幅値に合わせられることにより、万一、両系統間でデジタル放送変調信号の振幅変動が生じた場合にも、この変動に対処することができ、これにより増幅器１２２の非線形特性の補償に支障を与えずに済む。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、補償器１０３、１１３それぞれの前段に、ＡＬＣ１０２、１１２を設けて両系統間で補償器１０３、１１３の入力信号の振幅値を所定の設定振幅値に合わせる例について説明したが、補償器１０３、１１３の前段に、位相調整器を設けるようにしてもよい。この場合、位相調整器は、両系統間で補償器１０３、１１３の入力信号の位相差を検出し、この位相差に基づいて両入力信号の位相合わせを行なう。
【００４４】
このようにすることで、万一、両系統間でデジタル放送変調信号の位相変動が生じた場合にもこの位相変動に対処することができ、同様に増幅器１２２の非線形特性の補償に支障を与えずに済む。
【００４５】
この他、補償器の構成、補償データの種類やシステム内の各構成回路などについても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、デジタル放送変調信号の現用・予備切替時に、特性劣化を起こすことなく、増幅器の非線形特性の補償を継続して行なうことが可能なデジタル放送変調信号送出システムの現用・予備非線形補償装置及び現用・予備非線形補償方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るデジタル放送変調信号送出システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した補償器の具体的構成を示すブロック図。
【図３】図１に示した増幅器の入力振幅対出力振幅特性を示す図。
【図４】図１に示した増幅器の入力振幅対出力位相特性を示す図。
【図５】従来考えられていた現用・予備の二重化構成のデジタル放送送出システムを示すブロック図。
【符号の説明】
１０１、１１１…変調器、
１０２、１１２…ＡＬＣ（Auto Level Controller）、
１０３、１１３…補償器、
１０４、１１４…周波数変換器、
１２１、１２３…切替スイッチ、
１２２…増幅器。
【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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