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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-07-01
(45)【発行日】2025-07-09
(54)【発明の名称】デジタル信号の送信装置
(51)【国際特許分類】
H04B 1/04 20060101AFI20250702BHJP
H03F 1/32 20060101ALN20250702BHJP
【ＦＩ】
H04B1/04 R
H03F1/32 141
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021130365
(22)【出願日】2021-08-06
(65)【公開番号】P2023024198
(43)【公開日】2023-02-16
【審査請求日】2024-07-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】100143568
【弁理士】
【氏名又は名称】英 貢
(72)【発明者】
【氏名】小島 政明
(72)【発明者】
【氏名】小泉 雄貴
(72)【発明者】
【氏名】楠 知也
(72)【発明者】
【氏名】亀井 雅
(72)【発明者】
【氏名】筋誡 久
【審査官】後澤 瑞征
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０１１３５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０４９７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０１６９９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３０４１２２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １／０４
Ｈ０３Ｆ １／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
衛星放送の伝送システムにおける地球局の大電力増幅器及び衛星中継器を含む放送伝送路を介して受信装置に向けてデジタル信号を送信する送信装置であって、当該デジタル信号を構成する伝送データを主信号として入力し、該主信号の情報ビット系列に対し誤り訂正符号化処理を含む所定の前処理を施して符号化ビット系列の信号を生成し、所定の変調方式に基づいたマッピングテーブルによりマッピングを施して同相成分と直交位相成分の信号点系列で表されるＩＱデータの信号に変換するデータ信号生成部と、
前記ＩＱデータの信号について、前記衛星中継器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第１の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する第１の歪補償部と、
前記第１の歪補償処理後のＩＱデータの信号に対し、所定の帯域制限フィルタ処理を施して波形整形を行い、前記第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号を生成する波形整形部と、
前記第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号について、前記地球局の大電力増幅器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する第２の歪補償部と、
前記第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号について当該所定の変調方式による変調波信号を生成し、前記地球局の大電力増幅器に送信する送信信号生成部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項2】
前記第１の歪補償部は、前記第１の歪補償処理として、前記データ信号生成部から得られるＩＱデータの信号について、一旦、アップサンプリングした状態で波形整形し、前記衛星中継器の入出力特性を近似したテーブルファイルを用いて前記衛星中継器に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせた信号を生成し、波形整形を施し元のＩＱデータの信号に対応するようにダウンサンプリングして得られるＩＱ信号点から、対応する元のＩＱデータの信号点を減算する第１のベクトル演算を行って誤差ベクトルを求め、その誤差ベクトルについて理想信号点からみた逆ベクトルを補正ベクトルとして用いるために、当該元のＩＱデータの信号点から所定の係数重みを乗じた当該誤差ベクトルを減算する第２のベクトル演算を行い、アップサンプリングする処理を施して前記衛星中継器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正することにより、歪補償したＩＱデータの信号を生成する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項3】
前記第２の歪補償部は、前記第２の歪補償処理として、前記第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号について、前記地球局の大電力増幅器の入出力特性の逆成分となる値を示すテーブルファイルを用いて前記地球局の大電力増幅器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正することにより、歪補償したＩＱデータの信号を生成する手段を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衛星放送の伝送システムにおける放送伝送路の歪補償を行うデジタル信号の送信装置に関する。
【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に係る送信装置のうち、衛星放送用のデジタル信号の送信装置は、放送衛星に備えた衛星中継器を利用して、複数の放送事業者が独立したＴＳ（Transport Stream）を伝送できるように放送波信号を多重伝送するようになっており、この衛星デジタル放送の規格には、国内外を含めて、ＩＳＤＢ－Ｓ、ＩＳＤＢ－Ｓ３、ＤＶＢ－Ｓ２、ＤＶＢ－Ｓ２Ｘなどがある。
【0003】
これらの規格に適合した衛星放送の伝送システムにおける放送伝送路における構成要素について一般化して説明すると、地上伝送路としてアップリンク信号の電力増幅用に用いる地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）と、衛星伝送路としてそのアップリンク信号を受信し電力増幅して中継し地上の各受信装置に向けてダウンリンク信号を生成して放射する衛星中継器とがある。
【0004】
図５を参照して、代表してＩＳＤＢ－Ｓ３方式に準拠した衛星放送用に一般化した従来技術の送信装置１０の概略構成について説明する。図５は、歪補償機能を有していない従来技術における衛星放送用の送信装置１０の概略構成を示すブロック図である。
【0005】
従来技術の送信装置１０は、データ信号生成部１１と、アップサンプリング部１２と、波形整形部１３と、送信信号生成部１４と、を備える。
【0006】
データ信号生成部１１は、放送事業者毎のＴＳにおける映像・音声・データ放送などのＴＳパケットでデジタル信号を構成する伝送データを主信号として入力し、該主信号の情報ビット系列に対し誤り訂正符号化処理を含む所定の前処理を施して符号化ビット系列の信号を生成し、所定の変調方式に基づいたマッピングテーブルによりマッピングを施してＩＱデータの信号（同相成分Ｉと直交位相成分Ｑの信号点系列で表されＩＱ平面上の信号点として表すことが可能なデジタルデータの信号）に変換する機能部であり、送信前処理部１１１及びマッピング部１１２を備える。
【0007】
送信前処理部１１１は、当該デジタル信号を構成する伝送データを主信号として入力し、所定の伝送フレームを構成するブロック単位の変調スロットに主信号を割り当て、そのブロック単位で割り当てられる同期信号及び主信号を含む情報ビット系列に対し誤り訂正符号化処理を含む所定の前処理を施して、符号化ビット系列の変調スロットの信号を生成し、マッピング部１１２に出力する。
【0008】
マッピング部１１２は、送信前処理部１１１から得られる変調スロットの信号に対し、所定の変調方式に基づいたマッピングテーブルによりマッピングを施してＩＱデータの信号に変換し、アップサンプリング部１２に出力する。尚、図示を省略しているが、主信号用の変調スロットとは別にＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration and Control）信号用の変調スロットも生成される。主信号用の変調方式は、そのＴＭＣＣ信号に示される制御情報で指定されるようになっており、π／２シフトＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、３２ＡＰＳＫがある。また、ＴＭＣＣ信号用の変調方式は、π／２シフトＢＰＳＫとされる。そして、各変調方式の主信号用の変調スロットの信号及びＴＭＣＣ信号用の変調スロットの信号は、時分割多重して伝送されるようになっている。
【0009】
アップサンプリング部１２は、マッピング部１１２から得られるＩＱデータの信号のサンプル点に対し、２倍以上のアップサンプリングを施して、波形整形部１３に出力する。
【0010】
波形整形部１３は、アップサンプリング部１２から得られるアップサンプリングされた非サンプル点を含むＩＱデータの信号に対し、所定の帯域制限フィルタ処理を施すことにより不要な高周波成分を除去する波形整形を行い、波形整形後のＩＱデータの信号を生成し、送信信号生成部１４に出力する。帯域制限フィルタとしては、一般的にルートロールオフ特性をもつデジタルフィルタが用いられ、ＩＳＤＢ－Ｓ３では、ロールオル率０．０３のルートロールオルフィルタが用いられる。
【0011】
送信信号生成部１４は、波形整形部１３による波形整形後のＩＱデータの信号について、当該所定の変調方式による変調波信号を生成する機能部であり、直交変調部１４１、ＤＡ（デジタル／アナログ）変換部１４２、及び周波数変換部１４３を備える。
【0012】
直交変調部１４１は、波形整形部１３から得られる波形整形後のＩＱデータの信号に対し、当該所定の変調方式による直交変調処理に基づくベースバンドＩＱ信号を生成し、ＤＡ変換部１４２に出力する。
【0013】
ＤＡ変換部１４２は、直交変調部１４１から得られるベースバンドＩＱ信号に対し、デジタル／アナログ変換処理を施して変調波信号を生成し、周波数変換部１４３に出力する。
【0014】
周波数変換部１４３は、ＤＡ変換部１４２から得られる変調波信号について、アップリンク信号の無線周波数帯の変調波信号に周波数変換し、当該地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）に送信する。例えば、ＩＳＤＢ－Ｓ３の衛星放送の伝送システムにおけるアップリンク信号の無線周波数は１７ＧＨｚ帯とされる。
【0015】
そして、当該地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）は、送信信号生成部１４から得られる変調波信号について電力増幅したアップリンク信号を生成し、当該放送衛星の衛星中継器に向けてアップリンクする。当該衛星中継器は、そのアップリンク信号を受信し電力増幅して中継し地上の各受信装置に向けたダウンリンク信号を生成して放射する。そして、各受信装置は、そのダウンリンク信号を受信して復調し、送信装置１０における各処理の逆処理に対応する復号処理を施して、送信装置１０によって送信した伝送データを復元する。
【0016】
尚、実際の放送衛星（実衛星）の衛星中継器は、進行波管増幅器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）、進行波管増幅器（以下、「ＴＷＴＡ」と称する）、進行波管増幅器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）等を具備している。そして、衛星中継器は、ＩＭＵＸフィルタによって当該受信したアップリンク信号から１チャンネル分ごとに帯域抽出を行い、ＴＷＴＡによってチャンネルごとに電力増幅を行って、ＯＭＵＸフィルタによって帯域外不要周波数成分（スペクトラムリグロース）を抑圧し、ＯＭＵＸフィルタに後続する合成器によって全チャンネル分の放送波信号を合成し、地上の複数の受信装置に向けてダウンリンク信号（放送波信号）を送信するようになっている。
【0017】
ここで、図６には、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）の入出力特性として、所定の電力内となるように規格化した規格化入力電力に対する規格化出力電力の特性（ＡＭ／ＡＭ特性）、及びその規格化入力電力に対する規格化出力の位相偏移の特性（ＡＭ／ＰＭ特性）の一例を示している。
【0018】
また、図７には、実衛星の衛星中継器における進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）の入出力特性として、所定の電力内となるように規格化した規格化入力電力に対する規格化出力電力の特性（ＡＭ／ＡＭ特性）、及びその規格化入力電力に対する規格化出力の位相偏移の特性（ＡＭ／ＰＭ特性）の一例を示している。
【0019】
また、図８には、実衛星の衛星中継器におけるＩＭＵＸフィルタ及びＯＭＵＸフィルタの入出力特性によって生じる周波数応答として、所定の帯域内となるように規格化した規格化周波数に対する振幅を示す周波数対振幅特性、及びその規格化周波数に対する群遅延を示す周波数対群遅延特性の一例を示している。
【0020】
地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）及び実衛星の衛星中継器は、衛星放送の伝送システム上必要不可欠である一方、図６及び図７から理解されるように、入出力特性として、出力電力（振幅）やその位相偏移の影響により、送信装置１０の変調波信号として所望のＩＱ信号点からずれが発生し、特に、図８に示すように、ＩＭＵＸフィルタやＯＭＵＸフィルタは周波数振幅や群遅延特性等の影響によりシンボル間干渉が起き、所望のＩＱ信号点から広がりが発生する。
【0021】
そして、放送伝送路上でこれらＩＱ信号点のずれや広がりが相互に影響し合い、結果として受信装置側における所要Ｃ／Ｎが増大し、伝送品質劣化となることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【0022】
更に、１６ＡＰＳＫや３２ＡＰＳＫのような多値振幅位相変調の変調方式の場合では、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）及び実衛星の衛星中継器におけるＴＷＴＡといった電力増幅器は一般にバックオフをとる運用を図るようにしている。また、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）の非線形増幅においては、その非線形特性が故に起因する上記の所要Ｃ／Ｎの増大という問題とは別に、出力フィルタを具備していないためスペクトラムリグロースの増大という問題も生じる。
【0023】
ここで、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）及び実衛星の衛星中継器におけるＴＷＴＡにおけるバックオフについて以下に詳細を説明する。大電力増幅器（ＨＰＡ）やＴＷＴＡは、本来、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、この入出力特性は、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特性を示し、同時に入力信号に対する出力信号の位相も回転する。従って、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、ある入力レベルを超えると、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、出力飽和点と云う。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］」と云い、同様に、入力レベルを絞って、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］」と云う。
【0024】
このようなバックオフをとる運用を図ると、出力電力が低下し、結果として受信装置における受信Ｃ／Ｎマージンが小さくなることも知られている（非特許文献１参照）。衛星放送の伝送システムにおける受信装置側は、一般に受信アンテナの開口径が４５ｃｍと小さく、晴天時においても受信Ｃ／Ｎマージンが約２０ｄＢと小さい。このため、これら所要Ｃ／Ｎと出力バックオフはトレードオフの関係にあり、所要Ｃ／Ｎと出力バックオフの加算値ができる限り小さくなる運用が回線設計上、有利となる（非特許文献１参照）。
【0025】
そこで、受信装置は、放送波信号として伝送された主信号とともに多重伝送されるＴＭＣＣ信号の制御情報を絶えず監視することにより、送信装置側で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を切り替える（変調方式や誤り訂正符号の符号化率の切り替え等）ことができる。
【0026】
ところで、従来技術の送信装置として、衛星中継器で発生する伝送路歪に対する歪補償機能を持たせた送信装置についても開示されている（例えば、特許文献１参照）。図９は、図５に示すものと対比して理解されるように一般化して、従来技術における衛星中継器に関する歪補償機能付きとした衛星放送用の送信装置１０Ａの概略構成を示すブロック図である。尚、図９において、図５に示す送信装置１０と同様の構成要素には同一の参照番号を付している。
【0027】
図９に示す送信装置１０Ａは、図５に示す送信装置１０と比較して、データ信号生成部１１と波形整形部１３との間に、アップサンプリング部１２の代わりに、歪補償部１５（ただし、アップサンプリング部１２の機能を包含している）を設けている点で相違しており、その他の構成要素は同様に構成されている。
【0028】
歪補償部１５は、マッピング部１１２から得られるＩＱデータの信号について、一旦、アップサンプリング部１２の機能と同様にアップサンプリングした状態で波形整形し、実衛星の衛星中継器を疑似的に示す疑似衛星中継器の入出力特性を用いて当該衛星中継器に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせた信号を生成する。続いて、歪補償部１５は、当該衛星中継器に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせた信号について波形整形を施し元のＩＱデータの信号に対応するようにダウンサンプリングして得られるＩＱ信号点から、対応する元のＩＱデータの信号点を減算する第１のベクトル演算を行って誤差ベクトルを求める。そして、歪補償部１５は、その誤差ベクトルについて理想的な送信信号点（以下、「理想信号点」と称する）からみた逆ベクトルを補正ベクトルとして用いるために、当該元のＩＱデータの信号点から所定の係数重みを乗じた当該誤差ベクトルを減算する第２のベクトル演算を行うことにより歪補償したＩＱデータの信号を生成し、その歪補償したＩＱデータの信号についてアップサンプリング部１２の機能と同様にアップサンプリングして波形整形部１３に出力する。
【0029】
従って、図９に示す送信装置１０Ａは、波形整形部１３の前段における歪補償部１５により、疑似衛星中継器の入出力特性を用いて実衛星における伝送路歪を事前に発生させ、その後のベクトル演算により元のＩＱデータの信号点を補正することで歪補償したＩＱデータの信号を生成する機能を有する。これにより、実衛星の衛星中継器から放射されるダウンリンク信号（放送波信号）では、実衛星の衛星中継器に起因するＩＱ信号点のずれや広がりがキャンセルされるため、受信装置側では理想信号点に収束させることができ、受信装置側の所要Ｃ／Ｎを改善できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0030】
【文献】特許第６６８１６７２号公報
【非特許文献】
【0031】
【文献】小島，小泉，鈴木，筋誡、“Comparative Study of Digital Pre-Distortion for 32APSK by Hardware Experiments and Numerical Calculations”、信学技報、電子情報通信学会技術報告(IEICE Technical Report) SAT2019-53、一般社団法人 電子情報通信学会、2019年10月10日発表
【文献】小泉，小島，鈴木，斎藤，田中，西田、“放送衛星を用いた３２ＡＰＳＫ信号の伝送実験”、映像情報メディア学会技術報告(ITE Technical Report) Vol.39,No.47 BCT2015-80、一般社団法人 映像情報メディア学会、2015年12月3日発表
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0032】
衛星放送の伝送システムに関する特許文献１や非特許文献１に開示されるような従来のＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）の技術を取り入れたデジタル信号の送信装置は、衛星伝送路（衛星中継器）のみを歪補償の対象としており、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）は歪補償の対象としていなかった。この理由としては、一般に地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）は衛星中継器と比較すると、よりバックオフをとることが可能であるためと考えられる。例えば非特許文献２によると、衛星中継器の出力バックオフが２．２ｄＢで設定されているのに対し、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）は５～７ｄＢとバックオフ量が大きい。
【0033】
しかしながら、３２ＡＰＳＫのような多値変調方式の場合、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）について上記のような動作点設定であっても受信性能が劣化する（非特許文献２参照）。更に特許文献１や非特許文献１に開示されるようなＤＰＤの技術を取り入れた送信装置では、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）は理想的な線形増幅であると仮定しているため、衛星中継器より前段となる地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）で非線形歪が発生した場合、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）による劣化だけでなく、衛星中継器を対象としたＤＰＤの効果も悪化することが予想される。
【0034】
そこで、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）における非線形歪の課題を、特許文献１の技術を応用して解決するために、特許文献１の技術における擬似伝送路を地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）まで含める方法が考えられる。即ち、送信装置における歪補償器の擬似伝送路（疑似衛星中継器）について、ＩＭＵＸフィルタ－ＴＷＴＡ－ＯＭＵＸフィルタとする構成から、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）－ＩＭＵＸフィルタ－ＴＷＴＡ－ＯＭＵＸフィルタとする構成へと、擬似伝送路の範囲を拡張させる方法である。これにより、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）の非線形歪も軽減されるため、所要Ｃ／Ｎは小さくなり、受信性能の改善が見込める。
【0035】
しかしながら、この擬似伝送路の範囲を拡張させる方法によるＤＰＤの技術は、変調波信号に係る波形整形の前段の信号処理であるため、ナイキスト帯域内の信号は歪補償できたとしても、ナイキスト帯域外となる地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）のスペクトラムリグロースを軽減することはできない。むしろこのような擬似伝送路の範囲を拡張させる方法で当該波形整形に前置した歪補償を動的に行うと、変調波信号の瞬時電力がより増大し、その変調波信号を地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）経由で非線形増幅することになり、結果としてスペクトラムリグロースが増大する懸念さえある。また、衛星放送の伝送システムにおける無線伝送（アップリンク信号とダウンリンク信号）は１チャンネル当たりの占有帯域幅３４．５ＭＨｚ以下（非特許文献２参照）に抑えることが電波法で規定されており、スペクトラムリグロースが増大すると、この条件を満たさなくなる懸念がある。
【0036】
このため、本発明の目的は、上述の課題に鑑みて、衛星放送の伝送システムにおける放送伝送路の歪補償を行って、放送伝送路上のスペクトラムリグロースを軽減しながら、受信側の所要Ｃ／Ｎを改善可能とするデジタル信号の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】
【0037】
本発明の送信装置は、衛星放送の伝送システムにおける地球局の大電力増幅器及び衛星中継器を含む放送伝送路を介して受信装置に向けてデジタル信号を送信する送信装置であって、当該デジタル信号を構成する伝送データを主信号として入力し、該主信号の情報ビット系列に対し誤り訂正符号化処理を含む所定の前処理を施して符号化ビット系列の信号を生成し、所定の変調方式に基づいたマッピングテーブルによりマッピングを施して同相成分と直交位相成分の信号点系列で表されるＩＱデータの信号に変換するデータ信号生成部と、前記ＩＱデータの信号について、前記衛星中継器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第１の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する第１の歪補償部と、前記第１の歪補償処理後のＩＱデータの信号に対し、所定の帯域制限フィルタ処理を施して波形整形を行い、前記第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号を生成する波形整形部と、前記第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号について、前記地球局の大電力増幅器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する第２の歪補償部と、前記第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号について当該所定の変調方式による変調波信号を生成し、前記地球局の大電力増幅器に送信する送信信号生成部と、を備えることを特徴とする。
【0038】
また、本発明の送信装置において、前記第１の歪補償部は、前記第１の歪補償処理として、前記データ信号生成部から得られるＩＱデータの信号について、一旦、アップサンプリングした状態で波形整形し、前記衛星中継器の入出力特性を近似したテーブルファイルを用いて前記衛星中継器に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせた信号を生成し、波形整形を施し元のＩＱデータの信号に対応するようにダウンサンプリングして得られるＩＱ信号点から、対応する元のＩＱデータの信号点を減算する第１のベクトル演算を行って誤差ベクトルを求め、その誤差ベクトルについて理想信号点からみた逆ベクトルを補正ベクトルとして用いるために、当該元のＩＱデータの信号点から所定の係数重みを乗じた当該誤差ベクトルを減算する第２のベクトル演算を行い、アップサンプリングする処理を施して前記衛星中継器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正することにより、歪補償したＩＱデータの信号を生成する手段を有することを特徴とする。
【0039】
また、本発明の送信装置において、前記第２の歪補償部は、前記第２の歪補償処理として、前記第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号について、前記地球局の大電力増幅器の入出力特性の逆成分となる値を示すテーブルファイルを用いて前記地球局の大電力増幅器に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正することにより、歪補償したＩＱデータの信号を生成する手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0040】
本発明に係る送信装置によれば、変調波信号に関する波形整形前後に個別の歪補償手段（第１の歪補償部及び第２の歪補償部）を備える構成とすることにより、従来のＤＰＤ（第１の歪補償部のみを有する構成に相当する）では解決できなかったアップリンク信号におけるナイキスト帯域外のスペクトラムリグロースについて、第２の歪補償部により低減させることが可能となる。更に、本発明に係る送信装置によれば、第１の歪補償部により従来と同様に衛星中継器２に対する歪補償も弊害なく実行可能となるため、受信特性として所要Ｃ／Ｎも改善するようになり、アップリンク信号のスペクトラムリグロース低減と受信性能の改善を図ることができる。そして、本発明に係る送信装置によれば、第１の歪補償部及び第２の歪補償部における放送伝送路の特性を模擬する処理においてテーブルファイルの書き換えにより逐次更新可能であるため、各種の伝送方式の信号形式に依存せず、種々の伝送方式や放送伝送路に対して高い汎用性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明による一実施例の送信装置を備える一実施形態の衛星放送の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明による一実施例の送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】本発明による一実施例の送信装置における第１の歪補償部の概略構成を示すブロック図である。
【図4】本発明による一実施例の送信装置における第２の歪補償部の処理に用いる地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）の逆特性を示す図である。
【図5】従来技術における衛星放送用の送信装置（歪補償機能無し）の概略構成を示すブロック図である。
【図6】地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）の入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性、ＡＭ／ＰＭ特性）の一例を示す図である。
【図7】実衛星の衛星中継器における進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）の入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性、ＡＭ／ＰＭ特性）の一例を示す図である。
【図8】実衛星の衛星中継器におけるＩＭＵＸフィルタ及びＯＭＵＸフィルタの入出力特性によって生じる周波数応答（周波数対振幅、周波数対群遅延特性）の一例を示す図である。
【図9】従来技術における衛星放送用の送信装置（歪補償機能付き）の概略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】
【0042】
以下、図面を参照して、本発明による一実施例の送信装置１について説明する。
【0043】
〔伝送システム〕
まず、図１は、本発明による一実施例の送信装置１を備える一実施形態の衛星放送の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示す一実施形態の伝送システムは、デジタル放送で採用されている規格、例えばＩＳＤＢ－Ｓ、ＩＳＤＢ－Ｓ３、ＤＶＢ－Ｓ２、ＤＶＢ－Ｓ２Ｘなどに準拠したものとすることができ、地上放送局における送信装置１と、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａと、衛星中継器２と、複数の受信装置３‐１，３‐２，…，３‐ｎ（以下、ｎは１以上の整数であり、包括して「受信装置３」と称する）により構成される。
まず、図１は、本発明による一実施例の送信装置１を備える一実施形態の衛星放送の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示す一実施形態の伝送システムは、デジタル放送で採用されている規格、例えばＩＳＤＢ－Ｓ、ＩＳＤＢ－Ｓ３、ＤＶＢ－Ｓ２、ＤＶＢ－Ｓ２Ｘなどに準拠したものとすることができ、地上放送局における送信装置１と、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａと、衛星中継器２と、複数の受信装置３‐１，３‐２，…，３‐ｎ（以下、ｎは１以上の整数であり、包括して「受信装置３」と称する）により構成される。
【0044】
本実施例の送信装置１は、図２を参照して詳細に説明するが、放送事業者毎のＴＳにおける映像・音声・データ放送などのＴＳパケットで構成される伝送データを主信号として入力して、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ及び実衛星の衛星中継器２の双方に起因する伝送路歪を補償した変調波信号を生成し、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに送信する装置であり、図５に示す従来からの既存の送信装置１０を置き換えて、或いは既設の従来からの送信装置１０とは別に併設して伝送システム１として組み入れることができる。
【0045】
放送衛星に搭載される衛星中継器２は、ＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、及びＯＭＵＸフィルタ２３を備え、上述したように、ＩＭＵＸフィルタ２１により地上の送信装置１によってアップリンク信号として送信された変調波信号を受信して、その変調波信号から１チャンネル分ごとに帯域抽出を行い、ＴＷＴＡ２２による電力増幅後、ＯＭＵＸフィルタ２３により帯域外不要周波数成分（スペクトラムリグロース）を抑圧し、ＯＭＵＸフィルタ２３に後続する合成器（図示略）によって全チャンネル分の放送波信号を合成し、地上の複数の受信装置３に向けてダウンリンク信号（放送波信号）を送信する。
【0046】
受信装置３は、衛星中継器２からのダウンリンク信号を受信して復調し、送信装置１における各処理の逆処理に対応する復号処理を施して、送信装置１によって送信した伝送データを復元する装置として構成され、従来技術に基づくＩＳＤＢ－Ｓ３方式に準拠した受信装置と同様の構成からなり、その更なる説明は省略する。
【0047】
ここで、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ及び実衛星の衛星中継器２は、従来技術として説明したように、図６及び図７に例示する入出力特性を有し、出力電力（振幅）やその位相偏移の影響により、送信装置１の変調波信号として所望のＩＱ信号点からずれが発生するものであり、更に、実衛星の衛星中継器２は、図８に示すＩＭＵＸフィルタ２１及びＯＭＵＸフィルタ２３の入出力特性によって生じる周波数応答を有し、ＩＭＵＸフィルタやＯＭＵＸフィルタは周波数振幅や群遅延特性等の影響によりシンボル間干渉が起き、所望のＩＱ信号点から広がりが発生するものとなっている。
【0048】
そこで、本発明に係る送信装置１は、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ及び実衛星の衛星中継器２の双方に起因する伝送路歪を補償した変調波信号を生成するように構成されており、以下、より具体的に説明する。
【0049】
〔送信装置〕
図２は、図５に示すものと対比して理解されるように一般化して、本発明による一実施例の送信装置１の概略構成を示すブロック図である。尚、図２において、図５に示す送信装置１０と同様の構成要素には同一の参照番号を付している。
図２は、図５に示すものと対比して理解されるように一般化して、本発明による一実施例の送信装置１の概略構成を示すブロック図である。尚、図２において、図５に示す送信装置１０と同様の構成要素には同一の参照番号を付している。
【0050】
ここで、図２に示す本発明による一実施例の送信装置１は、図５に示す送信装置１０と比較して、データ信号生成部１１と波形整形部１３との間に、図５に示すアップサンプリング部１２の代わりに第１の歪補償部１６（ただし、図５に示すアップサンプリング部１２の機能を包含している）を設けている点、及び、波形整形部１３と送信信号生成部１４との間に、第２の歪補償部１７を設けている点で相違しており、その他の構成要素は同様に構成されている。尚、図２に示す第１の歪補償部１６は、図９に示す歪補償部１５と同様に機能するものであるが、より具体的な構成については図３を参照して後述する。
【0051】
図２を参照するに、本実施例の送信装置１０は、データ信号生成部１１と、第１の歪補償部１６と、波形整形部１３と、第２の歪補償部１７と、送信信号生成部１４と、を備える。
【0052】
データ信号生成部１１は、従来技術と同様に、放送事業者毎のＴＳにおける映像・音声・データ放送などのＴＳパケットでデジタル信号を構成する伝送データを主信号として入力し、該主信号の情報ビット系列に対し誤り訂正符号化処理を含む所定の前処理を施して符号化ビット系列の信号を生成し、所定の変調方式に基づいたマッピングテーブルによりマッピングを施してＩＱデータの信号（同相成分Ｉと直交位相成分Ｑの信号点系列で表されＩＱ平面上の信号点として表すことが可能なデジタルデータの信号）に変換する機能部であり、送信前処理部１１１及びマッピング部１１２を備える。
【0053】
送信前処理部１１１は、当該デジタル信号を構成する伝送データを主信号として入力し、所定の伝送フレームを構成するブロック単位の変調スロットに主信号を割り当て、そのブロック単位で割り当てられる同期信号及び主信号を含む情報ビット系列に対し誤り訂正符号化処理を含む所定の前処理を施して、符号化ビット系列の変調スロットの信号を生成し、マッピング部１１２に出力する。
【0054】
マッピング部１１２は、送信前処理部１１１から得られる変調スロットの信号に対し、所定の変調方式に基づいたマッピングテーブルによりマッピングを施してＩＱデータの信号に変換し、アップサンプリング部１２に出力する。尚、図示を省略しているが、主信号用の変調スロットとは別にＴＭＣＣ信号用の変調スロットも生成される。主信号用の変調方式は、そのＴＭＣＣ信号に示される制御情報で指定されるようになっており、π／２シフトＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、３２ＡＰＳＫがある。また、ＴＭＣＣ信号用の変調方式は、π／２シフトＢＰＳＫとされる。そして、各変調方式の主信号用の変調スロットの信号及びＴＭＣＣ信号用の変調スロットの信号は、時分割多重して伝送されるようになっている。
【0055】
第１の歪補償部１６は、図３を参照して詳細に後述するが、図９に示す従来技術における歪補償部１５と同様に構成される。即ち、第１の歪補償部１６は、マッピング部１１２から得られるＩＱデータの信号について、一旦、アップサンプリングした状態で波形整形し、実衛星の衛星中継器２の入出力特性を近似したテーブルファイルを用いて当該衛星中継器２に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせた信号を生成し、波形整形を施し元のＩＱデータの信号に対応するようにダウンサンプリングして得られるＩＱ信号点から、対応する元のＩＱデータの信号点を減算する第１のベクトル演算を行って誤差ベクトルを求め、その誤差ベクトルについて理想信号点からみた逆ベクトルを補正ベクトルとして用いるために、当該元のＩＱデータの信号点から所定の係数重みを乗じた当該誤差ベクトルを減算する第２のベクトル演算を行い、アップサンプリングする第１の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成し、その歪補償したＩＱデータの信号についてアップサンプリングして波形整形部１３に出力する。
【0056】
従って、本実施例の送信装置１は、波形整形部１３の前段に第１の歪補償部１６を設けることで、実衛星の衛星中継器２に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第１の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する機能を有する。これにより、実衛星の衛星中継器２から放射されるダウンリンク信号（放送波信号）では、実衛星の衛星中継器２に起因するＩＱ信号点のずれや広がりがキャンセルされるため、受信装置３側では理想信号点に収束させることができ、受信装置３側の所要Ｃ／Ｎを改善できる。
【0057】
波形整形部１３は、第１の歪補償部１６から得られる第１の歪補償処理後のＩＱデータの信号（アップサンプリングされた非サンプル点を含む）に対し、所定の帯域制限フィルタ処理を施すことにより不要な高周波成分を除去する波形整形を行い、第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号を生成し、送信信号生成部１４に出力する。帯域制限フィルタとしては、一般的にルートロールオフ特性をもつデジタルフィルタが用いられる。本実施例では、ＩＳＤＢ－Ｓ３で採用されたロールオル率０．０３のルートロールオルフィルタを用いる。
【0058】
第２の歪補償部１７は、波形整形部１３から得られる第１の歪補償処理を経た波形整形後のＩＱデータの信号について、図６に示す地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性）の逆成分となる値を示すテーブルファイルを用いて、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成し、送信信号生成部１４に出力する。
【0059】
従って、本実施例の送信装置１は、波形整形部１３の後段に第２の歪補償部１７を設けることで、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する機能を有する。これにより、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点のずれや広がりがキャンセルされるだけでなく、アップリンク信号におけるナイキスト帯域外のスペクトラムリグロースを低減させることが可能となる。
【0060】
送信信号生成部１４は、第２の歪補償部１７から得られる第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号について当該所定の変調方式による変調波信号を生成し、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに送信する機能部であり、直交変調部１４１、ＤＡ（デジタル／アナログ）変換部１４２、及び周波数変換部１４３を備える。
【0061】
直交変調部１４１は、第２の歪補償部１７から得られる実衛星の衛星中継器２及び地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの双方に起因する伝送路歪をそれぞれ波形整形部１３の前後で補償した後のＩＱデータの信号に対し、当該所定の変調方式による直交変調処理に基づくベースバンドＩＱ信号を生成し、ＤＡ変換部１４２に出力する。
【0062】
ＤＡ変換部１４２は、直交変調部１４１から得られるベースバンドＩＱ信号に対し、デジタル／アナログ変換処理を施して変調波信号を生成し、周波数変換部１４３に出力する。
【0063】
周波数変換部１４３は、ＤＡ変換部１４２から得られる変調波信号について、アップリンク信号の無線周波数帯の変調波信号に周波数変換し、当該地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）に送信する。例えば、ＩＳＤＢ－Ｓ３の衛星放送の伝送システムにおけるアップリンク信号の無線周波数は１７ＧＨｚ帯とされる。
【0064】
（第１の歪補償部）
図３は、本発明による一実施例の送信装置１における第１の歪補償部１６の概略構成を示すブロック図である。尚、第１の歪補償部１６の出力部に、従来技術の図５に示すアップサンプリング部１２に対応するアップサンプリング部１６７が設けられる。
図３は、本発明による一実施例の送信装置１における第１の歪補償部１６の概略構成を示すブロック図である。尚、第１の歪補償部１６の出力部に、従来技術の図５に示すアップサンプリング部１２に対応するアップサンプリング部１６７が設けられる。
【0065】
第１の歪補償部１６は、図７に示す衛星中継器２におけるＴＷＴＡの入出力特性、及び図８に示す衛星中継器２におけるＩＭＵＸフィルタ及びＯＭＵＸフィルタの周波数応答特性に起因して生じる伝送路歪を事前に補正する第１の歪補償処理を行う機能部として構成される。尚、第１の歪補償部１６は、実衛星の衛星中継器２に起因する伝送路歪を補償するという点だけにおいては、波形整形部１３の前段、或いは後段のどちらであってもよいが、以下の理由から運用上、波形整形部１３の前段に設ける必要がある。その理由は、第１の歪補償部１６の歪補償の対象が衛星中継器２の非線形性であり、送信装置１が送信するアップリンク信号としてはその非線形性の逆特性とするように補正した状態になることからその出力段でスペクトラムリグロースが発生し、帯域外に不要波成分が残った状態でアップリンク信号となるためである。波形整形部１３の前段に設けておくことで、帯域外の不要波成分を十分に抑圧した状態で信号をアップリンクすることが可能となる。
【0066】
以下、より具体的に、図３を参照して、第１の歪補償部１６の構成を説明する。第１の歪補償部１６は、アップサンプリング部１６１、波形整形部１６２、疑似衛星中継器１６３、波形整形部１６４、ダウンサンプリング部１６５、ＩＱ歪補償演算部１６６、及びアップサンプリング部１６７を備える。
【0067】
アップサンプリング部１６１は、マッピング部１１２から得られるＩＱデータの信号のサンプル点に対し、２倍以上のアップサンプリングを施して、波形整形部１６２に出力する。
【0068】
波形整形部１６２は、ロールオル率０．０３のルートロールオルフィルタ特性をもつデジタルフィルタであり、アップサンプリング部１６１から得られるアップサンプリングされた非サンプル点を含むＩＱデータの信号に対し、所定の帯域制限フィルタ処理を施すことにより不要な高周波成分を除去する波形整形を行い、波形整形後のＩＱデータの信号を生成し、疑似衛星中継器１６３に出力する。
【0069】
疑似衛星中継器１６３は、図１に示す実衛星の衛星中継器２におけるＩＭＵＸフィルタ２１、ＴＷＴＡ２２、ＯＭＵＸフィルタ２３の各入出力特性をそれぞれ近似したテーブルファイルを用いて信号処理する機能部として、それぞれ対応するＩＭＵＸフィルタ１６３１、ＴＷＴＡ１６３２、ＯＭＵＸフィルタ１６３３を備える。即ち、疑似衛星中継器１６３は、波形整形部１６２から得られる波形整形後のＩＱデータの信号に対し、実衛星の衛星中継器２の入出力特性を近似したテーブルファイルを用いて当該衛星中継器２に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせた信号を生成し、波形整形部１６４に出力する。この疑似衛星中継器１６３における入出力特性は、デジタル信号処理として利用するテーブルファイルで構成される。これにより、擬似衛星中継器１６３は、送信するデジタル信号の信号点のマッピング後のＩＱデータの理想信号点に対して、衛星中継器２によって生じ得る信号点のずれを事前に模擬した信号点を持つＩＱデータの信号を生成する。
【0070】
波形整形部１６４は、波形整形部１６２と同じくロールオル率０．０３のルートロールオルフィルタ特性をもつデジタルフィルタである。特に、波形整形部１６４は、受信側に対する不要波を除去する用途と、変調信号が波形整形部１６２と波形整形部１６４を通過することから伝送路全体でみたときロールオフ特性を保つことから、サンプル点におけるシンボル干渉を理論的に０とする役割とがある。
【0071】
ダウンサンプリング部１６５は、波形整形部１６４から得られる波形整形後の当該衛星中継器２に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせたＩＱデータの信号に対し、アップサンプリング部１６１による非サンプル点を間引くことにより元のＩＱデータの信号のサンプル点に対応するようにダウンサンプリングする処理を施して、ＩＱ歪補償演算部１６６に出力する。例えばアップサンプリング部１６１により２倍のアップサンプリングを施していたときは、ダウンサンプリング部１６５は、１／２に間引くようにする。即ち、伝送システム１として考慮すると、アップサンプリング部１６１、波形整形部１６２、擬似衛星中継器１６３、波形整形部１６４、及びダウンサンプリング部１６５までが、アップリンク信号及びダウンリンク信号間で想定される伝送路に対応する疑似的な伝送路となる。
【0072】
ＩＱ歪補償演算部１６６は、ダウンサンプリング部１６５から得られるダウンサンプリング後の当該衛星中継器２に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせたＩＱデータのＩＱ信号点から、対応する元のＩＱデータの信号点を減算する第１のベクトル演算を行って誤差ベクトルを求め、その誤差ベクトルについて理想信号点からみた逆ベクトルを補正ベクトルとして用いるために、当該元のＩＱデータの信号点から所定の係数重みを乗じた当該誤差ベクトルを減算する第２のベクトル演算を行いアップサンプリングする第１の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する機能部であり、遅延部１６６１、第１のベクトル演算部１６６２、逆特性係数部１６６３、及び第２のベクトル演算部１６６４を有する。
【0073】
遅延部１６６１は、ダウンサンプリング部１６５から得られるダウンサンプリング後の当該衛星中継器２に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせたＩＱデータの信号と、データ信号生成部１１から得られる元のＩＱデータの信号の２系統の信号間の同期をとるために、タイミングを調整する機能部である。即ち、遅延部１６６１は、アップサンプリング部１６１、波形整形部１６２、擬似衛星中継器１６３、波形整形部１６４、及びダウンサンプリング部１６５までの処理に要する時間に相当する遅延量Ｄで、データ信号生成部１１から得られる元のＩＱデータの信号を入力して遅延させ、当該２系統の信号間の同期をとるようにして、第１のベクトル演算部１６６２及び第２のベクトル演算部１６６４に出力する。
【0074】
第１のベクトル演算部１６６２は、ダウンサンプリング部１６５から得られるダウンサンプリング後の当該衛星中継器２に起因する伝送路歪を疑似的に生じさせたＩＱデータのＩＱ信号点から、対応する元のＩＱデータの信号点を減算する第１のベクトル演算を行うことにより、誤差ベクトルを生成し、逆特性係数部１６６３に出力する。
【0075】
逆特性係数部１６６３は、第１のベクトル演算部１６６２から得られる誤差ベクトルについて、予め定めた係数重みを乗じて、第２のベクトル演算部１６６４に出力する。例えば係数重みは１として逆特性係数部１６６３を省略してもよいが、本実施例では、逆特性係数部１６６３により、例えば０．９５や１．０５とするなど、誤差ベクトルの絶対値に係数重みを乗じて微調整することができるようにしている。
【0076】
第２のベクトル演算部１６６４は、逆特性係数部１６６３から得られる予め定めた係数重みを乗じた誤差ベクトルについて理想信号点からみた逆ベクトルを補正ベクトルとして用いるために、遅延部１６６１から得られる遅延調整後の対応する元のＩＱデータの信号点から、当該予め定めた係数重みを乗じた誤差ベクトルを減算し、これにより歪補償したＩＱデータの信号を生成し、アップサンプリング部１６７に出力する。
【0077】
アップサンプリング部１６７は、第２のベクトル演算部１６６４から得られる歪補償したＩＱデータの信号のサンプル点に対し、２倍以上のアップサンプリングを施して、波形整形部１３に出力する。
【0078】
このようにして、本実施例の送信装置１は、波形整形部１３の前段に第１の歪補償部１６を設けることで、実衛星の衛星中継器２に起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第１の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する機能を有する。これにより、実衛星の衛星中継器２から放射されるダウンリンク信号（放送波信号）では、実衛星の衛星中継器２に起因するＩＱ信号点のずれや広がりがキャンセルされるため、受信装置３側では理想信号点に収束させることができ、受信装置３側の所要Ｃ／Ｎを改善できる。
【0079】
（第２の歪補償部）
第２の歪補償部１７は、上述したように、波形整形部１３から得られる第１の歪補償処理を経て波形整形後のＩＱデータの信号について、図６に示す地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性）の逆成分となる値を示すテーブルファイルを用いて、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成し、送信信号生成部１４に出力する。
第２の歪補償部１７は、上述したように、波形整形部１３から得られる第１の歪補償処理を経て波形整形後のＩＱデータの信号について、図６に示す地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性）の逆成分となる値を示すテーブルファイルを用いて、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成し、送信信号生成部１４に出力する。
【0080】
本実施例に係る第２の歪補償部１７では、図４に示すようなテーブルファイルを持つ構成とする。図４に示す第２の歪補償部１７における第２の歪補償処理用のＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性は、図６に示す地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの入出力特性（ＡＭ／ＡＭ特性及びＡＭ／ＰＭ特性）の逆成分となる値に補正した特性である。図４において、第２の歪補償処理用のＡＭ／ＡＭ特性は大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａのＡＭ／ＡＭ特性の利得を反転させたものである。また、図４において、第２の歪補償処理用のＡＭ／ＰＭ特性は大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａのＡＭ／ＰＭ特性の値を符号反転させたものである。第２の歪補償部１７における第２の歪補償処理の結果として、第２の歪補償部１７を含む地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの入出力特性は線形性が向上されており、且つ非サンプル点を含むＩＱデータの信号が該入出力特性を通過するため、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの出力段におけるスペクトラムリグロースは低減された状態でアップリンク信号の送信が可能となる。尚、第２の歪補償部１７により送信装置１の出力信号では帯域外スペクトラムリグロースが発生するが、送信装置１から大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａまでは有線接続されているため、問題とはならない。結果として大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの出力段でスペクトラムリグロースが補償なしのときより低減される方が好ましい。
【0081】
尚、第２の歪補償部１７は、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因する帯域内の信号歪を補償するという点だけにおいては、波形整形部１３の前段、或いは後段のどちらであってもよいが、大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａの帯域外スペクトラムリグロースを低減させるには波形整形部１３の後段に設けなければならない。更に、波形整形部１３の後段の方が対象伝送路（大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ）により近いブロック構成となるため前段より高い精度での歪補償が期待できる。更に、第２の歪補償部１７により大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａが等価的に線形伝送路となれば、衛星中継器２を補償対象とした第１の歪補償部１６の補償精度も向上する。
【0082】
従って、本実施例の送信装置１は、波形整形部１３の後段に第２の歪補償部１７を設けることで、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点の誤差を事前に補正する第２の歪補償処理により歪補償したＩＱデータの信号を生成する機能を有する。これにより、地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａに起因するＩＱ信号点のずれや広がりがキャンセルされるだけでなく、アップリンク信号におけるナイキスト帯域外のスペクトラムリグロースを低減させることが可能となる。
【0083】
（総括）
ここで、従来技術に対する本発明に係る作用・効果について総括して説明する。
図９に示したように、波形整形部１３の前段にのみ歪補償手段（歪補償部１５）を備える構成の従来技術の送信装置１０Ａでは、その歪補償部１５の歪補償後に波形整形を行っているため衛星中継器２の帯域内ＩＱ成分の歪低減には有効であったが、歪補償部１５のみではアップリンク信号におけるナイキスト帯域外のスペクトラムリグロースを低減させることはできなかった。尚、衛星中継器２は、ＯＭＵＸフィルタ２３を有しているため、ＴＷＴＡ２２のスペクトラムリグロース成分までＤＰＤとして低減させる必要はない。逆に、第２の歪補償部１７のみを備える構成の送信装置（図示せず）では、帯域外アップリンク信号に影響を与えるため、積極的に衛星中継器２に対する歪補償を事前処理として行うことができないため、アップリンク信号の帯域外スペクトラムリグロースを低減させつつ受信側の所要Ｃ／Ｎを低減させるには、更なる工夫が必要になる。
ここで、従来技術に対する本発明に係る作用・効果について総括して説明する。
図９に示したように、波形整形部１３の前段にのみ歪補償手段（歪補償部１５）を備える構成の従来技術の送信装置１０Ａでは、その歪補償部１５の歪補償後に波形整形を行っているため衛星中継器２の帯域内ＩＱ成分の歪低減には有効であったが、歪補償部１５のみではアップリンク信号におけるナイキスト帯域外のスペクトラムリグロースを低減させることはできなかった。尚、衛星中継器２は、ＯＭＵＸフィルタ２３を有しているため、ＴＷＴＡ２２のスペクトラムリグロース成分までＤＰＤとして低減させる必要はない。逆に、第２の歪補償部１７のみを備える構成の送信装置（図示せず）では、帯域外アップリンク信号に影響を与えるため、積極的に衛星中継器２に対する歪補償を事前処理として行うことができないため、アップリンク信号の帯域外スペクトラムリグロースを低減させつつ受信側の所要Ｃ／Ｎを低減させるには、更なる工夫が必要になる。
【0084】
そこで、本実施例の送信装置１のように、波形整形部１３の前後に個別の歪補償手段（第１の歪補償部１６及び第２の歪補償部１７）を備える構成とすることにより、従来のＤＰＤ（第１の歪補償部１６のみを有する構成に相当する）では解決できなかったアップリンク信号におけるナイキスト帯域外のスペクトラムリグロースについて、第２の歪補償部１７により低減させることが可能となる。更に、本実施例の送信装置１によれば、第１の歪補償部１６により従来と同様に衛星中継器２に対する歪補償も弊害なく実行可能となるため、受信特性として所要Ｃ／Ｎも改善するようになり、アップリンク信号のスペクトラムリグロース低減と受信性能の改善を図ることができる。そして、本実施例の送信装置１によれば、第１の歪補償部１６及び第２の歪補償部１７における放送伝送路の特性を模擬する処理においてテーブルファイルの書き換えにより逐次更新可能であるため、各種の伝送方式の信号形式に依存せず、種々の伝送方式や放送伝送路に対して高い汎用性を持たせることができる。
【0085】
上述した一実施例について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することができることは当業者に明らかである。例えば、上述した例では、図６及び図８において、現行の地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ及び実衛星の衛星中継器２を基に、典型的な入出力特性を図示して説明したが、実際に運用する地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ及び実衛星の衛星中継器２の入出力特性を適用すればよい。また、本発明の実施例における第１の歪補償部１６及び第２の歪補償部１７は、一例として伝送路の入出力特性を利用した歪補償法等を用いているが、個々の補償方法はこれに限定したものではなく、第１の歪補償部１６は衛星中継器２（或いはこれに相当する伝送路）を対象とした補償法であり、第２の歪補償部１７は大電力増幅器（ＨＰＡ）１ａ（或いはこれに相当する伝送路）を対象とした補償であればよい。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【産業上の利用可能性】
【0086】
本発明によれば、衛星放送におけるアップリンク信号のスペクトラムリグロース低減と受信性能の改善を図ることができるので、衛星放送の伝送システムの用途に有用である。
【符号の説明】
【0087】
１ 本発明に係る送信装置
１ａ 地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）
２ 衛星中継器
３，３‐１，３‐２，３‐ｎ 受信装置
１０，１０Ａ 従来技術の送信装置
１１ データ信号生成部
１２ アップサンプリング部
１３ 波形整形部
１４ 送信信号生成部
１５ 歪補償部
１６ 第１の歪補償部
１７ 第２の歪補償部
２１ 入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ
２２ 進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）
２３ 出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ
１１１ 送信前処理部
１１２ マッピング部
１４１ 直交変調部
１４２ デジタル／アナログ（ＤＡ）変換部
１４３ 周波数変換部
１６１ アップサンプリング部
１６２ 波形整形部
１６３ 疑似衛星中継器
１６４ 波形整形部
１６５ ダウンサンプリング部
１６６ ＩＱ歪補償演算部
１６７ アップサンプリング部
１６３１ ＩＭＵＸフィルタの近似入出力特性を処理する機能部
１６３２ ＴＷＴＡの近似入出力特性を処理する機能部
１６３３ ＯＭＵＸフィルタの近似入出力特性を処理する機能部
１６６１ 遅延部
１６６２ 第１のベクトル演算部
１６６３ 逆特性係数部
１６６４ 第２のベクトル演算部
１ａ 地球局の大電力増幅器（ＨＰＡ）
２ 衛星中継器
３，３‐１，３‐２，３‐ｎ 受信装置
１０，１０Ａ 従来技術の送信装置
１１ データ信号生成部
１２ アップサンプリング部
１３ 波形整形部
１４ 送信信号生成部
１５ 歪補償部
１６ 第１の歪補償部
１７ 第２の歪補償部
２１ 入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルタ
２２ 進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）
２３ 出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルタ
１１１ 送信前処理部
１１２ マッピング部
１４１ 直交変調部
１４２ デジタル／アナログ（ＤＡ）変換部
１４３ 周波数変換部
１６１ アップサンプリング部
１６２ 波形整形部
１６３ 疑似衛星中継器
１６４ 波形整形部
１６５ ダウンサンプリング部
１６６ ＩＱ歪補償演算部
１６７ アップサンプリング部
１６３１ ＩＭＵＸフィルタの近似入出力特性を処理する機能部
１６３２ ＴＷＴＡの近似入出力特性を処理する機能部
１６３３ ＯＭＵＸフィルタの近似入出力特性を処理する機能部
１６６１ 遅延部
１６６２ 第１のベクトル演算部
１６６３ 逆特性係数部
１６６４ 第２のベクトル演算部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
