JP4649302B2

JP4649302B2 - 歪補償器

Info

Publication number: JP4649302B2
Application number: JP2005269256A
Authority: JP
Inventors: 卓三橋; 進西田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-09-15
Also published as: JP2007082015A

Description

本発明は、例えば、中波、短波、地上波・衛星・ケーブルテレビ等の伝送装置に用いられ、線形・非線形を問わず歪を検出し補償する歪補償器に関する。

周知のように、地上デジタル放送システムはＯＦＤＭ方式を採用する。このＯＦＤＭ方式では、送信機の線形性が重要である。従来では、送信機を構成する、電力増幅器で主に生じる非線形歪と、帯域制限用の出力フィルタで主に生じる線形歪を、別々の歪補償器にて補償していた。

尚、非線形歪補償器については、特許文献１、２にその例が記載されている。
特開２００３−１５２４５９号公報特開２００４−１１２２１８号公報

以上のように、従来、非線形歪と線形歪が同時に発生する状況では、別々に歪補償器を用意して対処していたが、近年、回路規模の削減・コスト低減を目的として、両方の歪補償回路の共用化が要望されている。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、線形歪補償・非線形歪補償それぞれの回路を共用化して回路規模を削減し、コスト低減を実現することのできる歪補償器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、非線形歪を生じる第１回路装置、線形歪を生じる第２回路装置で順次処理される伝送信号に対してそれぞれの歪補償を行う歪補償器において、前記伝送信号を入力して線形歪を補償する線形歪補償手段と、前記線形歪の補償出力を入力して非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、前記非線形歪の補償出力を前記第１回路装置の入力形式に変換する出力変換手段と、前記第１及び第２回路装置それぞれの出力を選択的に入力する入力切替手段と、前記入力切替手段の選択入力と前記伝送信号とのタイミング及び周波数を一致させる入力変換手段と、前記入力変換手段で得られる選択入力と伝送信号とから線形歪を検出し、前記線形歪補償手段に出力する線形歪検出手段と、前記入力変換手段で得られる選択入力と伝送信号とから非線形歪を検出し、前記非線形歪補償手段に出力する非線形歪検出手段とを具備して構成される。

上記した発明によれば、線形歪・非線形歪を同時に補償することのできる歪補償器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１はＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送システムの送信機に本発明に係る歪補償器を適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。

図１において、１１は被伝送ＩＦ信号（例えばＩＳＤＢ−Ｔ・ＡＴＳＣ・ＤＶＢ−Ｔ）を入力して後段回路の線形・非線形歪を補償してＲＦ帯にコンバートする歪補償器（励振器ともいう）、１２は歪補償器１１の出力信号を電力増幅するためのパワーアンプ（ＰＡ）、１３はパワーアンプ１２から出力される送信信号中の隣接チャンネルの混信、スプリアスを除外してアンテナ（図示せず）へ送出するための出力バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。

上記歪補償器１１において、端子IF INから入力されるＩＦ信号は、第１Ａ／Ｄ変換回路１１１にてクロック生成回路１１Ｊで生成されるサンプリング・クロック（ＣＬＫ）によりアナログからデジタルに変換され、第１線形歪補償回路１１２及び遅延回路１１Ｅに送られる。

第１線形歪補償回路１１２は、Ａ／Ｄ変換出力を本線信号として、線形歪検出回路１１Ｆの検出出力に基づいて出力ＢＰＦ１３の線形歪補償を行う。その出力信号は非線形歪補償回路１１３に送られる。

非線形歪補償回路１１３は、第１線形補償出力を本線信号として、非線形歪検出回路１１Ｇの検出出力に基づいてＰＡ１２の非線形補償を行う。その出力信号は第２線形歪補償回路１１４に送られる。

第２線形歪補償回路１１４は、非線形歪補償出力を本線信号として、線形歪検出回路１１Ｆの検出出力に基づいてアップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１１７及びＰＡ１２の線形歪補償を行う。出力信号は第１アッテネータ（ＡＴＴ１）１１５に送られる。

第１アッテネータ１１５は、第２線形歪補償出力を本線信号として、無補償時の信号振幅を可変し適正なレベルに調整する。その出力信号はＤ／Ａ変換回路１１６に送られ、上記サンプリング・クロックＣＬＫによりアナログ信号に変換される。その出力信号はアップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１１７に出力する。

アップコンバータ１１７は、アナログ信号に変換された出力を本線入力信号として、ＩＦ帯信号を位相同期発振回路（ＰＬＯ）１１Ｉで生成されるローカル信号ＬＯに基づいて送信周波数帯（ＲＦ帯）に周波数変換するもので、その出力信号は端子RF OUTからＰＡ１２に送られ、出力ＢＰＦ１３を介してアンテナに送られる。

上記ＰＡ１２の出力、ＢＰＦ１３の出力は、いずれも本線から分配されて、それぞれ歪補償器１１の入力端子RF IN1，RF IN2にフィードバックされる。

歪補償器１１のRF IN1入力は、第２アッテネータ（ＡＴＴ２）１１８に送られる。この第２アッテネータ１１８は非線形歪補償時の信号振幅を可変して適正なレベルに調整するもので、その出力信号は切替器１１Ａに送られる。また、RF IN2入力は、第３アッテネータ（ＡＴＴ３）１１９に送られる。この第３アッテネータ１１９は、線形歪補償時の信号振幅を可変し、適正なレベルに調整するもので、その出力信号は切替器１１Ａに送られる。

切替器１１Ａは、アッテネータ１１８，１１９の出力信号を制御回路１１Ｈからの制御信号に従って選択的に切り替え出力するもので、その切替によって選択された信号はダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１１Ｂに送られる。このダウンコンバータ１１Ｂは、切替器１１Ａの出力を本線入力信号として、ＲＦ（送信周波数）帯信号をローカル信号ＬＯと混合してＩＦ（中間周波数）帯信号に周波数変換するもので、その出力信号は第２Ａ／Ｄ変換回路１１Ｃに送られる。

第２Ａ／Ｄ変換回路１１Ｃは、ダウンコンバータ１１Ｂの出力を本線信号として、サンプリング・クロックＣＬＫに基づいてＡ／Ｄ変換するもので、その出力は温度補償回路１１Ｄに送られる。

温度補償回路１１Ｄは、ダウンコンバータ１１Ｂ、Ａ／Ｄ変換回路１１Ｃの温度変化による出力変動を補償するためのものである。このダウンコンバータ系統の温度変動は放送波の出力変動につながるため、精密な温度補償が必要である。その出力信号は線形歪検出回路１１Ｆと非線形歪検出回路１１Ｇに送られる。

一方、上記遅延回路１１Ｅは、RF IN1，RF IN2信号を基準として、IF IN信号の遅延時間合わせを行う。すなわち、RF IN1信号とRF IN2信号は遅延時間差を持つため、遅延回路１１Ｅにより制御する。

線形歪検出回路１１Ｆは、遅延回路１１Ｅ、温度補償回路１１Ｄの各出力を入力とし、IF IN信号を基準信号として、RF IN2信号から出力ＢＰＦ１３の線形歪を、ＬＭＳアルゴリズム、ＦＦＴ＋ＩＦＦＴなどの手法を用いて検出する。この線形歪検出回路１１Ｆは制御回路１１Ｈからの制御により、線形歪検出を停止し、歪値を保持する。

ここで、線形歪検出には、ＬＭＳ（Least mean Square）アルゴリズムがよく用いられる。このＬＭＳアルゴリズムは、自分の出力信号をフィードバックすることにより、誤差成分を算出するというものである。但し、ここでは送信機の帯域制限された出力信号をＬＭＳへフィードバックしなければならないため、そのままでは対応できない。そこで、ＬＭＳを用いる場合には、フィードバックのピーク成分を検出し、その検出タイミングでＬＭＳ自身のフィードバックを停止させて線形歪検出処理を停止させる。これにより、ＬＭＳの誤差検出精度の低下を抑制することができる。

非線形歪検出回路１１Ｇは、遅延回路１１Ｅ、温度補償回路１１Ｄの各出力を入力とし、例えば特許文献１などに示すアルゴリズムを用いて、IF IN信号を基準信号として、RF IN1信号から非線形歪の検出を行う。また、制御回路１１Ｈからの制御により、非線形歪検出を停止し、歪値を保持する。

制御回路１１Ｈは、線形歪検出・補償と非線形歪検出・補償との切り替え制御を行う。尚、RF IN2入力にて非線形歪検出・補償をすると、補償器出力が劣化するものの、劣化が許容できるものであるならば、RF IN2入力にて非線形歪検出・補償が可能である。

また、上記制御回路１１Ｈは、第１線形歪補償回路１１２、非線形歪補償回路１１３、第２線形歪補償回路１１４、切替器１１Ａ、線形歪検出回路１１Ｆ、非線形歪検出回路１１Ｇそれぞれに対して、電源投入時に初期化データをロードさせ、起動速度を向上する。

位相同期発振回路（ＰＬＯ）１１Ｉは内部もしくは外部にもつ周波数基準信号にＰＬＬをかけてローカル信号ＬＯを生成する。また、クロック生成回路１１Ｊは、ＴＣＸＯ（温度補償水晶発振器）により、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ用のサンプリング・クロックＣＬＫを生成する。

上記構成において、制御回路１１Ｈでの線形・非線形補償切替制御について説明する。

図２は上記切替制御の処理フローを示すもので、まずステップＳ１で補償スタートが指示される（例えば電源立ち上げ時に指示）と、ステップＳ２でパワーアンプ１２の内部に配置される温度センサから温度情報を入手し、ステップＳ３で温度変化量Δθ°を求め、ステップＳ４でこの温度変化量Δθ°が許容範囲内（閾値±ＴＨ）か否か判断する。許容範囲内ならば、ステップＳ５で非線形歪補償を優先して実行させ、続いてステップＳ６で線形歪補償も実行させる。一方、ステップＳ４で、許容範囲を超えている場合には、ステップＳ７で非線形補償のみを実行させる。以上のステップＳ２〜Ｓ７の処理をステップＳ８で補償オフの指示を受けるまで繰り返す。

すなわち、上記構成による歪補償器１１では、非線形歪補償及び線形歪補償それぞれの共通部分を共用化し、パワーアンプ１２の非線形歪補償を必要とする状況と出力ＢＰＦ１３の線形歪補償を必要とする状況を判断して、非線形歪補償と線形歪補償を選択的に切り替えて処理するようにしている。以上の処理は、通常３秒程度の間隔で実行するものとする。

したがって、上記構成によれば、非線形歪補償と線形歪補償それぞれの回路を性能に影響を与えることなく共用化しているので、回路規模を削減し、コスト低減を実現することができる。

尚、上記実施形態では、入力信号がＯＦＤＭ信号の場合について説明したが、本発明はＯＦＤＭ信号に限定されるものではなく、他の伝送信号であっても同様に実施可能である。

また、上記実施形態では、パワーアンプ１２の検出温度に応じて線形歪・非線形歪の補償動作を切り替えるようにしたが、IF IN入力の信号レベルの変動による温度変化にも対応させるようにしてもよい。このことは、入力信号がＯＦＤＭ信号以外のときに特に有効である（ＯＦＤＭ信号は一定であるため、信号レベル変動はほとんどない）。

また、本発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

ＯＦＤＭ方式を用いた地上デジタル放送システムの送信機に本発明に係る歪補償器を適用した場合の一実施形態を示すブロック図。図１に示す歪補償器の制御回路における線形歪補償及び非線形歪補償の制御処理を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１１…歪補償器、
１１１…第１Ａ／Ｄ変換回路、
１１２…第１線形歪補償回路、
１１３…非線形歪補償回路、
１１４…第２線形歪補償回路、
１１５…第１アッテネータ（ＡＴＴ１）、
１１６…Ｄ／Ａ変換回路、
１１７…アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）、
１１８…第２アッテネータ（ＡＴＴ２）、
１１９…第３アッテネータ（ＡＴＴ３）、
１１Ａ…切替器、
１１Ｂ…ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）、
１１Ｃ…第２Ａ／Ｄ変換回路、
１１Ｄ…温度補償回路、
１１Ｅ…遅延回路、
１１Ｆ…線形歪検出回路、
１１Ｇ…非線形歪検出回路、
１１Ｈ…制御回路、
１１Ｉ…位相同期発振回路（ＰＬＯ）、
１１Ｊ…クロック生成回路、
１２…パワーアンプ（ＰＡ）、
１２１…温度センサ、
１３…出力バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）。

Claims

非線形歪を生じる第１回路装置、線形歪を生じる第２回路装置で順次処理される伝送信号に対してそれぞれの歪補償を行う歪補償器において、
前記伝送信号を入力して線形歪を補償する線形歪補償手段と、
前記線形歪の補償出力を入力して非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、
前記非線形歪の補償出力を前記第１回路装置の入力形式に変換する出力変換手段と、
前記第１及び第２回路装置それぞれの出力を選択的に入力する入力切替手段と、
前記入力切替手段の選択入力と前記伝送信号とのタイミング及び周波数を一致させる入力変換手段と、
前記入力変換手段で得られる選択入力と伝送信号とから線形歪を検出し、前記線形歪補償手段に出力する線形歪検出手段と、
前記入力変換手段で得られる選択入力と伝送信号とから非線形歪を検出し、前記非線形歪補償手段に出力する非線形歪検出手段と、
前記第１回路装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて前記非線形歪検出及び補償と前記線形歪検出及び補償との切り替え制御を行う制御手段とを具備することを特徴とする歪補償器。
前記伝送信号、前記入力変換手段の選択信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、
前記デジタル化のためのクロック信号を生成するクロック生成手段とをさらに備え、
前記線形歪補償手段、非線形歪補償手段、線形歪検出手段及び非線形歪検出手段はデジタル処理によりそれぞれの処理を実行するものとし、
前記クロック信号を前記線形歪補償及び非線形歪補償のデジタル処理に共用することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
さらに、前記非線形歪補償手段の補償出力に線形補償を行って前記出力変換手段に出力する後段線形補償手段を備えることを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
さらに、前記出力変換手段は、
前記クロック信号によりデジタル処理された補償出力をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換手段と、
前記アナログ信号への変換の前後でレベル調整を行うレベル調整手段と
を備えることを特徴とする請求項２記載の歪補償器。
前記入力変換手段は、さらに温度による変動分を補償する温度補償手段を備えることを特徴とする請求項１記載の線形歪補償器。
前記非線形歪検出手段及び線形歪検出手段は互いに協調動作することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された温度の変化量が許容範囲内か否かを判断し、許容範囲内の場合には前記非線形歪補償の実行後に線形歪補償を実行させる処理を繰り返し行い、許容範囲外の場合には非線形歪補償のみを実行させることを特徴とする請求項１記載の歪補償器。