(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる変調方式による変調信号を時分割多重して送信する送信装置において、
各変調方式による変調時、出力バックオフ量が該変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調を行い、
前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号を、前記変調方式のいずれか１つの変調方式により変調するデータに多重化し、この多重化したデータを送信データとして変調し、時分割多重して送信することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
複数の送信データがそれぞれ異なる変調方式により、出力バックオフ量が各変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調され、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が前記複数の送信データのいずれか１つの送信データに多重化された後変調され、各変調された信号が時分割多重された信号を受信する受信装置において、
受信信号を復調するとき、前記制御信号に含まれる前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報から前記各変調方式に対応する前記信号点配置を求め、この信号点配置に基づいて復調することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
複数の送信データに誤り訂正符号が付加され、それぞれ異なる変調方式により、出力バックオフ量が各変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調され、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が前記複数の送信データのいずれか１つの送信データに多重化され誤り訂正符号が付加された後変調され、各変調された信号が時分割多重された信号を受信する受信装置において、
受信信号を復調するとき、前記制御信号に含まれる前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報から前記各変調方式に対応する前記信号点配置を求め、この信号点配置に基づいて硬判定復号を行うことを特徴とする受信装置。
【請求項４】
複数の送信データに誤り訂正符号が付加され、それぞれ異なる変調方式により、出力バックオフ量が各変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調され、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が前記複数の送信データのいずれか１つの送信データに多重化され誤り訂正符号が付加された後変調され、各変調された信号が時分割多重された信号を受信する受信装置において、
受信信号を復調するとき、前記制御信号に含まれる前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報から前記各変調方式に対応する前記信号点配置を求め、この信号点配置に基づいて軟判定復号を行うことを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信装置及び受信装置に関し、詳しくは、異なる変調方式を時分割多重伝送する送信装置及び受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＢＳデジタル放送では、８ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）の３種類の変調方式を組み合わせ、それぞれの変調方式で変調された変調波を時分割で多重し伝送している。このとき、変調波の電力は、全ての変調波が同じレベルで多重されている。各変調方式における伝送データと搬送波位相及び信号レベルとの関係を図５に示す。
【０００３】
同様の方法で、ＢＰＳＫと３２ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）を時分割で多重する場合、図６のような信号点配置に基づいて変調された変調波を多重することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような場合、送信装置と受信装置の間で信号を中継する衛星中継器の非線形増幅器において、伝送特性に劣化が生じない最適バックオフ量がそれぞれの変調方式により異なるために問題があった。
【０００５】
バックオフとは、増幅器の出力が最大となる飽和点よりも出力が小さくなるように入力を絞って駆動することをいう。この絞る量を出力電力の量で表したものを出力バックオフ（ＯＢＯ）、入力電力の量で表したものを入力バックオフ（ＩＢＯ）という。
【０００６】
ＢＰＳＫの最適な出力バックオフは、非線形増幅器の特性にもよるが概ね０dB〜0.5dB程度である。一方、３２ＱＡＭについては、６dB程度の出力バックオフが必要である。ここで、受信した信号の変調方式が変わるタイミングで非線形増幅器の動作点を変更することは困難であるため、いずれか一方の変調方式について最適となるように動作点を設定するか、劣化量が両方の変調方式で等分となる動作点を設定することになるが、いずれの方法をとっても伝送特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、異なる変調方式を時分割で多重する場合に、各変調方式に最適なバックオフ量を取り、伝送特性が劣化しない送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明は、異なる変調方式による変調信号を時分割多重して送信する送信装置において、各変調方式による変調時、出力バックオフ量が該変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調を行い、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号を、前記変調方式のいずれか１つの変調方式により変調するデータに多重化し、この多重化したデータを送信データとして変調し、時分割多重して送信することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明では、各変調方式に適したバックオフ量を取られた変調信号が多重化されて送信されるとともに、各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が送信される。
【００１６】
上記課題を解決する第２の発明は、複数の送信データがそれぞれ異なる変調方式により、出力バックオフ量が各変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調され、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が前記複数の送信データのいずれか１つの送信データに多重化された後変調され、各変調された信号が時分割多重された信号を受信する受信装置において、受信信号を復調するとき、前記制御信号に含まれる前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報から前記各変調方式に対応する前記信号点配置を求め、この信号点配置に基づいて復調することを特徴とするものである。
【００１７】
この発明では、制御信号に含まれる変調時の信号レベルの情報から、送信装置が変調した際に使った信号点配置が求められ、この信号点配置に基づいて受信信号が復調される。
【００１８】
上記課題を解決する第３の発明は、複数の送信データに誤り訂正符号が付加され、それぞれ異なる変調方式により、出力バックオフ量が各変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調され、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が前記複数の送信データのいずれか１つの送信データに多重化され誤り訂正符号が付加された後変調され、各変調された信号が時分割多重された信号を受信する受信装置において、受信信号を復調するとき、前記制御信号に含まれる前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報から前記各変調方式に対応する前記信号点配置を求め、この信号点配置に基づいて硬判定復号を行うことを特徴とするものである。この発明では、硬判定により受信信号の誤り訂正が行われる。
【００１９】
上記課題を解決する第４の発明は、複数の送信データに誤り訂正符号が付加され、それぞれ異なる変調方式により、出力バックオフ量が各変調方式に適したバックオフ量になるように信号レベルを設定した信号点配置に基づいて変調され、前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報を含む制御信号が前記複数の送信データのいずれか１つの送信データに多重化され誤り訂正符号が付加された後変調され、各変調された信号が時分割多重された信号を受信する受信装置において、受信信号を復調するとき、前記制御信号に含まれる前記各変調方式による変調時の信号レベルの情報から前記各変調方式に対応する前記信号点配置を求め、この信号点配置に基づいて軟判定復号を行うことを特徴とするものである。この発明では、軟判定により受信信号の誤り訂正が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の第１実施形態の送信装置及び受信装置を示す図である。なお、本実施形態においては、ＢＰＳＫ変調と３２ＱＡＭ変調を時分割で多重する場合について示す。
【００２１】
図１は、本実施形態の送信装置を示す図である。
図１において、送信装置は、伝送するデータに誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号化部１１ａ，１１ｂと、ＢＰＳＫの変調方式に従って入力データを直交信号（Ｉ信号、Ｑ信号）に変換するＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａと、３２ＱＡＭの変調方式に従って入力データを直交信号に変換する３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂと、ＢＰＳＫ変調された信号と３２ＱＡＭ変調された信号のいずれか一方を選択するスイッチ１３ａ，１３ｂと、入力信号の波形整形を行うロールオフ濾波部１４ａ，１４ｂと、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部１５ａ，１５ｂと、高調波成分を除去する低域濾波部１６ａ，１６ｂと、搬送波を生成する発振器１７と、入力信号の位相を９０度変える９０度移相器１８と、乗算器１９ａ，１９ｂと、加算器２０と、不要な周波数成分を除去する帯域通過濾波部２１とを備えている。
【００２２】
このような送信装置において、ＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａと３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂは、従来のような等電力配分で変調を行うのではなく、各変調方式に適したバックオフ量をとった出力が得られるような信号レベルで変調を行うことを特徴としている。
【００２３】
ＢＰＳＫのバックオフ量を０dB、３２ＱＡＭのバックオフ量を６dBとした場合の信号点配置図を図２に示す。
【００２４】
ＢＰＳＫを使って伝送するデータと３２ＱＡＭを使って伝送するデータは、それぞれ誤り訂正符号化部１１ａ，１１ｂに入力され、誤り訂正符号を付加される。
【００２５】
ＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａは、誤り訂正符号を付加された伝送データを入力されると、入力されたデータを予め設定された図２（ａ）の信号点配置図に従ったＩ信号成分、Ｑ信号成分への変換テーブルによりＩ信号、Ｑ信号に変換し、それぞれ出力する。
【００２６】
３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂは、誤り訂正符号を付加された伝送データを入力されると、入力されたデータを予め設定された図２（ｂ）の信号点配置図に従ったＩ信号成分、Ｑ信号成分への変換テーブルによりＩ信号、Ｑ信号に変換し、それぞれ出力する。
【００２７】
ＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａ、３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂで変換されたＩ信号、Ｑ信号は、スイッチ１３ａ，１３ｂにより予め設定されたタイミングでＢＰＳＫ変調されたＩ信号、Ｑ信号と３２ＱＡＭ変調されたＩ信号、Ｑ信号とが切り替えられ、どちらか一方が選択されて出力される。
【００２８】
選択され出力されたＩ信号、Ｑ信号は、ロールオフ濾波部１４ａ、１４ｂで波形整形され、Ｄ／Ａ変換部１５ａ，１５ｂでアナログ信号に変換され、低域濾波部１６ａ，１６ｂでＤ／Ａ変換に伴う高調波成分を除去された後、直交変調され、帯域通過濾波部２１で不要周波数成分を除去され、時分割多重された変調波が生成されることとなる。
【００２９】
この時分割多重された変調波を中継する衛星中継器は、その非線形増幅器をＢＰＳＫ部分について飽和動作するように設定すれば、３２ＱＡＭの部分の変調波についても図２（ｂ）で設定した出力バックオフがとられることとなる。
【００３０】
次に、図３は本実施形態の受信装置を示した図である。
図３において、受信装置は、入力信号の不要周波数成分を除去する帯域通過濾波部３１と、変調波からＩ信号、Ｑ信号からなる直交信号を復調する直交復調部３２と、入力信号の高調波成分を除去する低域濾波部３３ａ，３３ｂと、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３４ａ，３４ｂと、入力信号の波形整形を行うロールオフ濾波部３５ａ，３５ｂと、受信信号から搬送波を再生する搬送波再生部３６と、ロールオフ濾波部３５ａ，３５ｂからの出力先を切り替えるスイッチ３７ａ，３７ｂと、スイッチ３７ａ，３７ｂにより切り替えられて入力されるＩ信号、Ｑ信号をＢＰＳＫの復調方式に従って１ビットのデータに変換するＢＰＳＫ符号判定部３８ａと、スイッチ３７ａ，３７ｂにより切り替えられて入力されるＩ信号、Ｑ信号を３２ＱＡＭの復調方式に従って５ビットのデータに変換する３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂと、復調されたデータの誤り訂正符号を使って誤り訂正処理を行う誤り訂正符号化部３９ａ，３９ｂとを備えている。
【００３１】
このような受信装置において、ＢＰＳＫ符号判定部３８ａと３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂは、上述の送信装置のＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａと３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂが使用した信号点配置図（図２）に基づいて、入力されたＩ信号とＱ信号から求められる受信信号の信号点と最も近い信号点のデータを出力するようになっている。
【００３２】
受信されたＢＰＳＫ変調波とＢＰＳＫ変調波に対し電力が６dB低い３２ＱＡＭ変調波が時分割に多重化された変調波は、帯域通過濾波部３１で不要周波数成分を除去され、直交復調部３２でＩ信号とＱ信号からなる直交信号に復調され、Ｉ信号とＱ信号が別々に出力され、それぞれの出力が低域濾波部３３ａ，３３ｂで直交復調の際生じた不要周波数成分を除去され、Ａ／Ｄ変換部３４ａ，３４ｂでデジタル信号に変換され、ロールオフ濾波部３５ａ，３５ｂで波形整形される。
【００３３】
ロールオフ濾波部３５ａ，３５ｂの出力は、搬送波再生部３６に入力され、搬送波が再生される。この再生搬送波が直交復調部３２に入力され直交復調に使用される。再生搬送波が受信した信号の搬送波と位相同期していれば、直交復調部３２からの出力により図２のような信号点の座標信号が得られるが、同期していない場合、受信信号の搬送波と再生搬送波の離調周波数分の周波数で回転する座標信号となる。
【００３４】
ロールオフ濾波部３５ａ，３５ｂの出力は、スイッチ３７ａ，３７ｂにより、予め設定されたタイミングで、出力先をＢＰＳＫ符号判定部３８ａと３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂに交互に切り替えられる。
【００３５】
ＢＰＳＫ符号判定部３８ａは、入力されるＩ信号、Ｑ信号から図２（ａ）の信号点配置図上に受信信号点を求め、この受信信号点との距離が最も近い信号点を判定結果としてその信号点のデータ（１ビットデータ）を出力する。
【００３６】
３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂは、入力されるＩ信号、Ｑ信号から図２（ｂ）の信号点配置図上に受信信号点を求め、この受信信号点との距離が最も近い信号点を判定結果としてその信号点のデータ（５ビットデータ）を出力する。
【００３７】
ＢＰＳＫ符号判定部３８ａと３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂから出力されるデータは、それぞれ誤り訂正符号化部３９ａ，３９ｂに入力され、誤り訂正されて出力される。
【００３８】
また、搬送波再生部３６では、ＢＰＳＫ符号判定部３８ａと３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂで算出された受信信号点と最も近い信号点の距離に基づいて、受信信号点が最も近い信号点に近づくように再生搬送波の周波数および位相を制御するようになっている。
【００３９】
このように本実施形態においては、３２ＱＡＭによる変調時に出力バックオフ量が３２ＱＡＭの最適値（例えば６dB）になるような信号点配置に基づいて変調を行っているため、衛星中継器の非線形増幅器においてＢＰＳＫ部分について飽和点動作するように設定すれば、３２ＱＡＭ部分についても最適のバックオフ量となり、伝送特性の劣化を防ぐことができる。
【００４０】
なお、本実施形態の受信装置においては、誤り訂正を硬判定により行ったが、誤り判定を軟判定により行ってもよい。この場合、ＢＰＳＫ符号判定部３８ａと誤り訂正符号化部３９ａをＢＰＳＫ軟判定復号部に、また３２ＱＡＭ符号判定部３８ｂと誤り符号化部３９ｂを３２ＱＡＭ軟判定復号部に置き換え、軟判定に用いるメトリック値は図２の信号点配置を基準としてメトリック計算を行うようにする。
【００４１】
また、本実施の形態の受信装置においては、スイッチ３７ａ，３７ｂを予め設定されたタイミングで切り替えたが、受信した信号の変調方式の変化を検知して切り替えるようにしてもよい。
【００４２】
次に、図４は本発明の第２実施形態の受信装置を示す図である。なお、本実施形態の送信装置は、上述第１実施形態の送信装置と略同様に構成されているので、図１を流用して特徴部分のみ説明する。
【００４３】
本実施形態の送信装置は、ＢＰＳＫ変調する送信データに、制御情報（各変調方式のタイミングの情報や多重レベルの情報など）を制御信号として多重化して送信するようになっており、この制御信号（例えば、ＢＳデジタル放送のＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号）内に、ＢＰＳＫ変調および３２ＱＡＭ変調の信号レベルに関する情報を設定して送信することを特徴とする。
【００４４】
具体的には、誤り訂正符号化部１１ａに入力されるＢＰＳＫ用のデータに、ＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａおよび３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂにおける変調時の信号レベル（例えば、ＢＰＳＫではバックオフ量０dB、３２ＱＡＭではバックオフ量６dB）の情報や各変調方式のタイミングの情報や多重レベルの情報などを設定した制御信号を多重化して入力し、この制御信号を送信データとともにＢＰＳＫ変調し３２ＱＡＭ変調したデータと時分割多重化して送信する。
【００４５】
この信号を受信する受信装置は、図４に示すように、ロールオフ濾波部３５ａ，３５ｂの出力から制御信号を検出する制御信号検出部４０を備えている。なお、本実施形態の受信装置は、上述第１実施形態の受信装置と略同様に構成されているので、同様な構成には同一の符号を付して特徴部分のみ説明する。
【００４６】
この制御信号検出部４０は、制御信号から多重化されている各変調方式それぞれの信号レベルの情報を抽出し、その情報をＢＰＳＫ符号判定部４１ａおよび３２ＱＡＭ符号判定部４１ｂに通知する。
【００４７】
ＢＰＳＫ符号判定部４１ａおよび３２ＱＡＭ符号判定部４１ｂは、通知された信号レベルの情報に基づき、例えば、図２に示すような信号点配置を求め、この信号点配置図上に受信信号点を求め、この受信信号点との距離が最も近い信号点を判定結果としてその信号点のデータを出力する。
【００４８】
また、制御信号に含まれる各変調方式の到来するタイミングの情報や多重レベルの情報は、搬送波再生部４２に供給され、再生搬送波の周波数・位相を制御するのに使用される。
【００４９】
このように本実施形態においては、制御信号にＢＰＳＫマッピング信号生成部１２ａおよび３２ＱＡＭマッピング信号生成部１２ｂにおける変調時の信号レベルの情報を設定して送信しているので、この信号を中継する衛星中継器の非線形増幅器の特性が変化した場合にも容易に対応することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の受信装置においては、誤り訂正を硬判定により行ったが、誤り判定を軟判定により行ってもよい。この場合、ＢＰＳＫ符号判定部４１ａと誤り訂正符号化部３９ａをＢＰＳＫ軟判定復号部に、また３２ＱＡＭ符号判定部４１ｂと誤り符号化部３９ｂを３２ＱＡＭ軟判定復号部に置き換え、制御信号検出部４０から変調時の信号レベルの情報を通知するようにする。軟判定に用いるメトリック値は制御信号検出部から通知される変調時の信号レベルの情報を元に、例えば、図２のような信号点配置を求め、求めた信号点配置を基準としてメトリック計算を行うようにする。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、変調方式に適したバックオフ量を取るように変調時の信号点配置を設定しているので、非線形増幅器による伝送特性の劣化を防ぐことができ、各変調方式にとって最適なビットエラー特性を得ることができる。
【００５２】
また、設定した信号点配置の情報を制御信号に含んで送信データとともに送信し、受信側でその情報を元に信号点配置を求めて復調するようにしているので、非線形増幅器の特性の変化にも容易に対応することができる。
【００５３】
また、誤り訂正符号を付加し硬判定復号すれば、硬判定復号による誤り訂正によりビットエラー特性を向上させることができる。
【００５４】
また、誤り訂正符号を付加し軟判定復号すれば、軟判定復号による誤り訂正によりビットエラー特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の送信装置を示す図であり、その概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の送信装置を示す図であり、その各変調方式の信号点配置図である。
【図３】本発明の第１実施形態の受信装置を示す図であり、その概略ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態の受信装置を示す図であり、その概略ブロック図である。
【図５】従来のＢＳデジタル放送で多重されている各変調方式の信号点配置図である。
【図６】従来の送信装置で多重するときの各変調方式の信号点配置図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ 誤り訂正符号化部
１２ａ  ＢＰＳＫマッピング信号生成部
１２ｂ  ３２ＱＡＭマッピング信号生成部
１３ａ，１３ｂ スイッチ
１４ａ，１４ｂ ロールオフ濾波部
１５ａ，１５ｂ Ｄ／Ａ変換部
１６ａ，１６ｂ 低域濾波部
１７  発振器
１８  ９０度移相器
１９ａ，１９ｂ 乗算器
２０  加算器
２１  帯域通過濾波部
３１  帯域通過濾波部
３２  直交復調部
３３ａ，３３ｂ 低域濾波部
３４ａ，３４ｂ Ａ／Ｄ変換部
３５ａ，３５ｂ ロールオフ濾波部
３６  搬送波再生部
３７ａ，３７ｂ スイッチ
３８ａ  ＢＰＳＫ符号判定部
３８ｂ  ３２ＱＡＭ符号判定部
３８ｂ  符号判定部
３９ａ，３９ｂ 誤り訂正符号化部
４０ 制御信号検出部
４１ａ  ＢＰＳＫ符号判定部
４１ｂ  ３２ＱＡＭ符号判定部
４２ 搬送波再生部
【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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