JP7474099B2 - 信号処理装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、送信装置により生成された変調波信号の歪補償を行う信号処理装置およびプログラムに関する。

現在運用されている各種規格のデジタル放送のうち、衛星放送を例にとれば、放送衛星に備えられた伝送器（衛星中継器）を使って、複数の放送事業者が独立したＴＳ（トランスポートストリーム）を伝送することができるように、放送波信号は多重伝送される。衛星デジタル放送で採用されている規格には、ＩＳＤＢ－Ｔ、ＩＳＤＢ－Ｓ、ＩＳＤＢ－Ｓ３、ＤＶＢ－Ｓ２、ＤＶＢ－Ｓ２Ｘなどがある。

図７は、従来の衛星デジタル放送伝送システム１Ａの構成例を示す図である。図７に示す衛星デジタル放送伝送システム１Ａは、送信装置２と、衛星中継器３と、複数の受信装置４－１～４－Ｎ（Ｎは１以上の自然数）とを備える。なお、送信装置２は、上述した衛星デジタル放送の各種規格に適合した一般的な送信装置として説明する。

送信装置２は、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号などの制御情報で指定される所定の変調方式に基づいて変調波信号を生成し、映像・音声・データ放送などを多重した主信号を衛星中継器３に送信する。変調方式としては、例えば、π／２シフトＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）を含むＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を含むＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ（Amplitude Phase Shift Keying）あるいは３２ＡＰＳＫなどがある。

衛星中継器３は、送信装置２から送信された変調波信号を伝送する伝送器である。衛星中継器３は、進行波管増幅器（以下、「ＴＷＴＡ」と称する）３２と、ＴＷＴＡ３２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）３１と、ＴＷＴＡ３２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）３３とを備える。図７においては、ＩＭＵＸフィルタ３１、ＴＷＴＡ３２およびＯＭＵＸフィルタ３３をそれぞれ１つのみ示しているが、実際には、増幅するチャンネル数分が実装される。衛星中継器３は、アンテナ（図示せず）で受信した変調波信号（放送波信号）を増幅器および周波数変換器（図示せず）により増幅および周波数変換する。

ＩＭＵＸフィルタ３１は、各チャンネル周波数に対応した帯域通過フィルタである。ＩＭＵＸフィルタ３１は、増幅および周波数変換された放送波信号から、不要周波数成分を抑圧し、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出する。ＴＷＴＡ３２は、ＩＭＵＸフィルタ３１により抽出された１チャンネル分の放送波信号の電力を増幅する。ＯＭＵＸフィルタ３３は、各チャンネル周波数に対応した帯域通過フィルタである。ＯＭＵＸフィルタ３３は、ＴＷＴＡ３２により増幅された信号から、不要周波数成分を抑圧し、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出する。ＯＭＵＸフィルタ３３による不要周波数成分の抑圧後、ＯＭＵＸフィルタ３３の後続の合成器（図示せず）により、全チャンネル分の放送波信号が合成され、アンテナ（図示せず）から受信装置４－１～４－Ｎに向けて放送波信号が送信される。

受信装置４－１～４－Ｎは、多重された放送波信号とともに伝送されるＴＭＣＣ信号などの制御情報を絶えず監視することにより、送信装置２において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などを切り替えることができる。

上述したＴＷＴＡ３２においては、入出力振幅および位相偏移特性などの影響により、所望のＩＱ信号点からずれが生じることがある。また、ＩＭＵＸフィルタ３１およびＯＭＵＸフィルタ３３においては、周波数振幅および群遅延特性などの影響により、シンボル間干渉が生じ、所望の信号点から広がりが生じることがある。伝送路内では、ＩＱ信号点のずれおよび広がりが相互に影響し合い、結果として所望Ｃ／Ｎが増大し、伝送品質が劣化する（非特許文献１参照）。また、変調方式として、３２ＡＰＳＫなどの多値振幅位相変調方式を用いる場合、ＴＷＴＡ３２のバックオフをとる（ＴＷＴＡ３２の入力レベルを絞って、出力レベルを下げた状態で運用する）ことが行われるが、ＴＷＴＡ３２のバックオフをとることで、受信電力が低下し、結果として、所要Ｃ／Ｎの劣化を招いてしまう（非特許文献１参照）。

特許文献１には、歪補償機能を備えた送信装置が記載されている。具体的には、特許文献１には、衛星中継器などによる伝送路歪を事前に送信装置側で補正することにより、伝送路通過によるＩＱ信号点のずれおよび広がりを軽減し、所要Ｃ／Ｎの劣化量および出力バックオフ量の軽減、ならびに、受信装置側での信号点配置のずれの低減を図る送信装置が記載されている。

特開２０１７－１１３５６号公報

電子情報通信学会技術研究報告ＳＡＴ２０１９－５３

図８は、図７に示す従来の送信装置２の構成例を示す図である。

図８に示す送信装置２は、シリアル／パラレル変換部（以下、「Ｓ／Ｐ変換部」と称する）２１と、マッピング部２２と、アップサンプリング部（以下、「Ｕ／Ｓ部」と称する）２３と、ルートロールオフフィルタ部（以下、「ＲＲＦ部」と称する）２４と、Ｄ／Ａ変換部２５と、直交変調部２６とを備える。

Ｓ／Ｐ変換部２１は、送信するデジタル信号（所定の符号化を施した変調前の信号）が入力され、入力されたデジタル信号を、１ビットずつ数ビットの並列のビット列に変換する。マッピング部２２は、Ｓ／Ｐ変換部２１から出力された並列のビット列を所定の変調方式でＩＱ平面上にマッピングする。Ｕ／Ｓ部２３は、マッピング部２２によるマッピング後のＩＱ信号点（シンボル点）からシンボル点とシンボル点との間を補完する非シンボル点を生成する。ＲＲＦ部２４は、Ｕ／Ｓ部２３の出力波形が周波数軸上で有限長になり、かつ、シンボル間干渉が発生しないように、波形成型を行う。Ｄ／Ａ変換部２５は、ＲＲＦ部２５から出力されたデジタル信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換する。直交変調部２６は、Ｄ／Ａ変換後のアナログ信号を直交変調して、変調波信号を生成する。

図９は、特許文献１に開示されるような、歪補償機能を備えた送信装置２Ａの構成例を示す図である。図９に示す送信装置２Ａは、例えば、図７に示す衛星デジタル放送伝送システム１Ａにおいて、送信装置２の代わりに、変調波信号を生成し、衛星中継器３に送信するものである。図９において、図８と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図９に示す送信装置２Ａは、Ｓ／Ｐ変換部２１、マッピング部２２、Ｕ／Ｓ部２３、ＲＲＦ部２４、Ｄ／Ａ変換部２５および直交変調部２６に加えて、Ｕ／Ｓ部２０１と、ＲＲＦ部２０２，２０８と、疑似伝送器２０３と、可変遅延部２０７と、ダウンサンプリング部（以下、「Ｄ／Ｓ部」と称する）２０９と、遅延部２１０と、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）部２１１と、ベクトル加算部２１２，２１４と、係数乗算部２１３と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）部２１５とを備える。

マッピング部２２により所定の変調方式でマッピングされた信号は、Ｕ／Ｓ部２０１および遅延部２１０に入力される。Ｕ／Ｓ部２０１は、マッピング部２２によるマッピング後のＩＱ信号点（シンボル点）からシンボル点とシンボル点との間を補完する非シンボル点を生成する。ＲＲＦ部２０２は、Ｕ／Ｓ部２０１の出力波形が周波数軸上で有限長になり、かつ、シンボル間干渉が発生しないように、波形成型を行う。

疑似伝送器２０３は、ＲＲＦ部２０２から出力された信号が衛星中継器（伝送器）３を通過した場合の信号を疑似した疑似伝送器通過信号を生成する。疑似伝送器２０３は、疑似ＩＭＵＸフィルタ２０４と、疑似ＴＷＴＡ２０５と、疑似ＯＭＵＸフィルタ２０６とを備える。疑似ＩＭＵＸフィルタ２０４は、特性値として、ＩＭＵＸフィルタ３１の特性を近似した設定値を有し、ＲＲＦ部２０２から出力された信号から、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出する。疑似ＴＷＴＡ２０５は、特性値として、ＴＷＴＡ３２の特性を近似した設定値を有し、疑似ＩＭＵＸフィルタ２０４により抽出された１チャンネル分の帯域成分の信号の電力を増幅する。疑似ＯＭＵＸフィルタ２０６は、特性値として、ＯＭＵＸフィルタ３３の特性を近似した設定値を有し、ＴＷＴＡ３２により増幅された信号から、不要周波数成分を抑圧し、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出して疑似伝送器通過信号として出力する。

可変遅延部２０７は、後述するＥＶＭ部２１１により制御される遅延量だけ、疑似伝送器通過信号を遅延させる。ＲＲＦ部２０８は、可変遅延部２０７の出力波形が周波数軸上で有限長になり、かつ、シンボル間干渉が発生しないように、波形成型を行う。Ｄ／Ｓ部２０９は、ＲＲＦ部２０９による波形成型後の信号から、シンボル点とシンボル点との間を補完する非シンボル点を除去し、ＥＶＭ部２１１およびベクトル加算部２１２に出力する。

遅延部２１０は、マッピング部２２から出力された信号を、疑似伝送器２０３の通過により生じる遅延量と同じ遅延量だけ遅延させ、参照信号としてＥＶＭ部２１１およびベクトル加算部２１４に出力する。遅延部２１０の遅延量は固定である。ＥＶＭ部２１１は、遅延部２１０から出力された参照信号のＩＱ信号点と、Ｄ／Ｓ部２０９から出力された信号のＩＱ信号点とのずれが最小となるように、可変遅延部２０７による疑似伝送器通過信号の遅延量を制御する。ＥＶＭ部２１１は、例えば、２つのＩＱ信号点のＥＶＭ（エラーベクトル振幅）が最小となるように、可変遅延部２０７による信号の遅延量を制御する。ここでは構成上、ＩＱ信号点はシンボル点のみの参照となる。

ベクトル加算部２１２は、Ｄ／Ｓ部２０９から出力された信号のＩＱ信号点のベクトルと、遅延部２１０から出力された参照信号のＩＱ信号点のベクトルとを加算する。ここで、ベクトル加算部２１２は、遅延部２１０側の入力を符号反転している。したがって、ベクトル加算部２１２は、Ｄ／Ｓ部２０９から出力された信号のＩＱ信号点のベクトルから、遅延部２０１から出力された参照信号のＩＱ信号点のベクトルを、信号点ごとに差し引いた誤差ベクトルの信号を出力する。上述したように、Ｄ／Ｓ部２０９から出力される信号は、マッピング部２２によるマッピング後の信号が疑似伝送器２０３を通過することにより生じた歪を含む信号である。一方、遅延部２１０から出力される参照信号は、マッピング部２２によるマッピング後の信号が遅延され、疑似伝送器通過信号と同期する信号である。したがって、ベクトル加算部２１２は、疑似伝送器２０３の通過により生じた歪成分を誤差ベクトルとして出力する。

係数乗算部２１３は、ベクトル加算部２１２から出力された誤差ベクトルに所定の係数を乗算して、ベクトル加算部２１４に出力する。

ベクトル加算部２１４は、遅延部２１０から出力された参照信号のＩＱ信号点のベクトルと、係数乗算部２１３により所定の係数が乗算された誤差ベクトルとを加算する。ここで、ベクトル加算部２１４は、係数乗算部２１３側の入力を符号反転している。したがって、ベクトル加算部２１４は、参照信号のＩＱ信号点のベクトルから、所定の係数が乗算された誤差ベクトルを差し引いた信号をＡＧＣ部２１５に出力する。上述したように、参照信号は、マッピング部２２によるマッピング後の理想的なＩＱ信号点であり、誤差ベクトルは、疑似伝送器２０３の通過により生じた歪成分である。したがって、ベクトル加算部２１４は、理想的な信号に対して、衛星中継器（伝送路）２の通過による歪を補正した補正信号を出力する。ＡＧＣ部２１５は、ベクトル加算部２１４から出力された補正信号の利得を制御して、Ｕ／Ｓ部２３に出力する。

図９に示すような、歪補償機能を備えた従来の送信装置は、マッピング部２２の出力信号に対して直接、補正（歪補償）を行うため、歪補償に特化した構成を備える。そのため、歪補償機能を有さない送信装置を汎用的に使用することができない。したがって、例えば、異なる伝送規格（衛星デジタル放送の場合、ＩＳＤＢ－Ｔ、ＩＳＤＢ－Ｓ、ＩＳＤＢ－Ｓ３、ＤＶＢ－Ｓ２、ＤＶＢ－Ｓ２Ｘなど）ごとに、歪補償のための特有の構成を有する送信装置が必要となってしまう。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、伝送規格によらず、伝送路歪に対する歪補償を行うことができる信号処理装置およびプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る信号処理装置は、所定の変調方式で変調され、所定の伝送路を介して送信される変調波信号を生成する送信装置により生成された前記変調波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記伝送路上の対象機器の特性に近似した特性を有する疑似伝送器と、前記Ａ／Ｄ変換後の信号と、前記Ａ／Ｄ変換後の信号が前記疑似伝送器を通過した信号である疑似伝送器通過信号とを同期させる同期部と、前記疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点と、前記疑似伝送器通過信号と同期する前記Ａ／Ｄ変換後の信号である参照信号のＩＱ信号点との誤差に所定の係数を乗算し、前記参照信号に、前記所定の係数を乗算した誤差を加算した補正信号を生成する逆特性付加部と、前記補正信号をＤ／Ａ変換し、前記Ｄ／Ａ変換後の信号を直交変調して変調波信号を生成する変調波信号生成部と、を備える。

また、本発明に係る信号処理装置において、前記逆特性付加部は、前記疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点のベクトルと、前記参照信号のＩＱ信号点のベクトルとの誤差である誤差ベクトルに所定の係数を乗算し、前記参照信号のＩＱ信号点のベクトルに、前記所定の係数を乗算した誤差ベクトルを加算することで、前記補正信号を生成することが好ましい。

また、本発明に係る信号処理装置において、前記逆特性付加部は、前記疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換した第１振幅値および第１位相値と、前記参照信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換した第２振幅値および第２位相値との誤差である誤差振幅値および誤差位相値に所定の係数を乗算し、前記第２振幅値および前記第２位相値に、前記所定の係数を乗算した誤差振幅値および誤差位相値を加算することで、前記補正信号を生成することが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る信号処理装置は、所定の変調方式で変調され、所定の伝送路を介して送信される変調波信号を生成する送信装置により生成された前記変調波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記伝送路における対象機器とは逆特性を有する疑似伝送器と、前記Ａ／Ｄ変換後の信号が前記逆疑似伝送器を通過した信号である逆疑似伝送器通過信号を直交変調して変調波信号を生成する変調波信号生成部と、を備える。

また、本発明に係る信号処理装置において、前記補正信号の帯域を制限する第１バンドパスフィルタをさらに備え、前記変調波信号生成部は、前記第１バンドパスフィルタによる帯域の制限後の信号を用いて前記変調波信号を生成することが好ましい。

また、本発明に係る信号処理装置において、前記Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換後の信号の帯域を制限し、前記帯域の制限後の信号を前記疑似伝送器に入力する第２バンドパスフィルタをさらに備えることが好ましい。

また、本発明に係る信号処理装置において、前記係数は、前記参照信号のＩＱ信号点に対する前記疑似伝送器通過信号のエラーベクトル振幅が最小となる係数値、または、出力バックオフによる電力損と非線形による所要Ｃ／Ｎの劣化との和が最小となる係数値であることが好ましい。
また、本発明に係る信号処理装置において、前記逆疑似伝送器通過信号の帯域を制限する第１バンドパスフィルタをさらに備え、前記変調波信号生成部は、前記第１バンドパスフィルタによる帯域の制限後の信号を用いて前記変調波信号を生成することが好ましい。
また、本発明に係る信号処理装置において、前記Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換後の信号の帯域を制限し、前記帯域の制限後の信号を前記逆疑似伝送器に入力する第２バンドパスフィルタをさらに備えることが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記信号処理装置として機能させる。

本発明に係る信号処理装置およびプログラムによれば、伝送規格によらず、伝送路歪に対する歪補償を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置を含む衛星デジタル放送伝送システムの構成例を示す図である。 図１に示す信号処理装置の構成例を示す図である。 図２に示す同期部の他の構成例を示す図である。 図２に示す逆特性付加部の他の構成例を示す図である。 図１に示す信号処理装置の他の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置の構成例を示す図である。 従来の衛星デジタル放送伝送システムの構成例を示す図である。 図７に示す従来の送信装置の構成例を示す図である。 歪補償機能を備える送信装置の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置１００を含む衛星デジタル放送伝送システム１の構成例を示す図である。図１において、図７と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１に示す衛星デジタル放送伝送システム１は、送信装置２と、衛星中継器３と、受信装置４－１～４－Ｎと、信号処理装置１００とを備える。

信号処理装置１００は、送信装置２により生成された変調波信号が入力される。変調波信号は、図８を参照して説明したように、所定の変調方式で変調された信号であり、所定の伝送路（衛星中継器３）を介して送信される信号である。信号処理装置１００は、送信装置２により生成された変調波信号に対して、衛星中継器３における伝送路歪を補償する歪補償を行い、歪補償後の変調波信号を衛星中継器３に送信する。信号処理装置１００は、例えば、送信装置２に外付け可能な装置であり、送信装置２における伝送方式に関わりなく、送信装置２により生成された変調波信号に対して歪補償を行うことができる。

図２は、本実施形態に係る信号処理装置１００の構成例を示す図である。

図２に示す信号処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換部１１０と、疑似伝送器１２０と、遅延部１３１と、可変遅延部１３２と、ＥＶＭ部１３３と、ベクトル加算部１４１，１４３と、係数乗算部１４２と、ＡＧＣ部１５１と、Ｄ／Ａ変換部１５２と、直交変調部１５３とを備える。遅延部１３１、可変遅延部１３２およびＥＶＭ部１３３は、同期部１３０を構成する。ベクトル加算部１４１、係数乗算部１４２およびベクトル加算部１４３は、逆特性付加部１４０を構成する。ＡＧＣ部１５１、Ｄ／Ａ変換部１５２および直交変調部１５３は、変調波信号生成部１５０を構成する。

Ａ／Ｄ変換部１１０は、送信装置２により生成された変調波信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部１１０は、送信装置２により生成された変調波信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後の信号を疑似伝送器１２０および遅延部１３１に出力する。

疑似伝送器１２０は、伝送路上の対象機器（衛星中継器３）の特性に近似した特性を有する。対象機器とは、送信装置２から受信装置４－１～４－Ｎまでの信号経路に存在する、変調波信号を伝送する機器のうち、疑似伝送器１２０により特性が模擬される機器である。疑似伝送器１２０は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号が衛星中継器３を通過した場合の信号を疑似した疑似伝送器通過信号を生成し、ＥＶＭ部１３３およびベクトル加算部１４１に出力する。疑似伝送器１２０は、疑似ＩＭＵＸフィルタ１２１と、疑似ＴＷＴＡ１２２と、疑似ＯＭＵＸフィルタ１２３とを備える。疑似ＩＭＵＸフィルタ１２１は、特性値として、ＩＭＵＸフィルタ３１の特性を近似した設定値を有し、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号から、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出する。疑似ＴＷＴＡ１２２は、特性値として、ＴＷＴＡ３２の特性を近似した設定値を有し、疑似ＩＭＵＸフィルタ１２１により抽出された１チャンネル分の帯域成分の信号の電力を増幅する。疑似ＯＭＵＸフィルタ１２３は、特性値として、ＯＭＵＸフィルタ３３の特性を近似した設定値を有し、ＴＷＴＡ１２２により増幅された信号から、不要周波数成分を抑圧し、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出し、疑似伝送器通過信号として出力する。

遅延部１３１は、Ａ／Ｄ変換部１１０から出力された信号を所定の遅延量だけ遅延させ、可変遅延部１３２に出力する。遅延部１３１による信号の遅延量は固定である。

可変遅延部１３２は、後述するＥＶＭ部１３３により制御される遅延量だけ、遅延部１３１から出力された信号を遅延させ、参照信号としてＥＶＭ部１３３およびベクトル加算部１４３に出力する。

ＥＶＭ部１３３は、可変遅延部１３２から出力された参照信号のＩＱ信号点と、疑似伝送器１２０から出力された信号（疑似伝送器通過信号）のＩＱ信号点とが同期するように、可変遅延部１３２による信号の遅延量を制御する。具体的には、ＥＶＭ部１３３は、参照信号のＩＱ信号点と、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点とのずれが最小となるように、可変遅延部１３２による信号の遅延量を制御する。ＥＶＭ部２１１は、例えば、２つのＩＱ信号点のエラーベクトル誤差が最小となるように、可変遅延部１３２による信号の遅延量を制御する。

上述したように、遅延部１３１、可変遅延部１３２およびＥＶＭ部１３３は、同期部１３０を構成する。したがって、同期部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号と、Ａ／Ｄ変換後の信号が疑似伝送器１２０を通過した信号である疑似伝送器通過信号とを同期させる。同期部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号が疑似伝送器通過信号と同期した信号を参照信号として出力する。なお、ＥＶＭ部１３３および後述するベクトル加算部１４１，１４３のＩＱ信号処理は、非シンボル点も含むものとする。

ベクトル加算部１４１は、疑似伝送器１２０から出力された疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点のベクトルと、同期部１３０から出力された参照信号のＩＱ信号点のベクトルとを加算し、係数乗算部１４２に出力する。ここで、ベクトル加算部１４１は、可変遅延部１３２側の入力を符号反転している。したがって、ベクトル加算部１４１は、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点のベクトルから、参照信号のＩＱ信号点のベクトルを、信号点ごとに差し引いた誤差ベクトルを係数乗算部１４２に出力する。上述したように、疑似伝送器通過信号は、Ａ／Ｄ変換後の信号（変調波信号）が疑似伝送器１２０を通過したことにより生じた歪を含む信号である。また、参照信号は、Ａ／Ｄ変換後の信号が遅延され、疑似伝送器通過信号と同期する信号である。したがって、ベクトル加算部１４１は、疑似伝送器１２０の通過により生じた歪成分を誤差ベクトルとして出力する。

係数乗算部１４２は、ベクトル加算部１４１から出力された誤差ベクトルに所定の係数を乗算して、ベクトル加算部１４３に出力する。

ベクトル加算部１４３は、遅延部２１０から出力された参照信号のＩＱ信号点のベクトルと、係数乗算部２１３により所定の係数が乗算された誤差ベクトルとを加算する。ここで、ベクトル加算部１４３は、係数乗算部１４２側の入力を符号反転している。したがって、ベクトル加算部１４３は、参照信号のＩＱ信号のベクトルから、所定の係数が乗算された誤差ベクトルを差し引いた信号をＡＧＣ部１５１に出力する。上述したように、参照信号は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号であり、誤差ベクトルは、そのＡ／Ｄ変換後の信号が疑似伝送器１２０を通過したことにより生じた歪成分である。したがって、ベクトル加算部１４３は、Ａ／Ｄ変換後の変調波信号に対して、疑似伝送器１２０の通過による歪を補正した（疑似伝送器１２０の逆特性を付加した）補正信号を出力する。

上述したように、ベクトル加算部１４１、係数乗算部１４２およびベクトル加算部１４３は、逆特性付加部１４０を構成する。したがって、逆特性付加部１４０は、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点と、疑似同期信号に同期するＡ／Ｄ変換後の信号である参照信号のＩＱ信号点との誤差に所定の係数を乗算し、参照信号に、所定の係数を乗算した誤差を加算した補正信号を生成する。より具体的には、逆特性付加部１４０は、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点のベクトルと、参照信号のＩＱ信号点のベクトルとの誤差である誤差ベクトルに所定の係数を乗算し、参照信号のＩＱ信号点のベクトルに、所定の係数を乗算した誤差ベクトルを加算して、補正信号を生成する。

図９に示す送信装置２Ａにおいては、疑似伝送器２０３を通過した疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点と、マッピング部２２によるマッピング後の理想的なＩＱ信号点と同期させ、歪補償を行っている。本実施形態に係る信号処理装置１００においても、送信装置２から入力された変調波信号のＡ／Ｄ変換後、復調・復号・再変調を行えば、疑似伝送器１２０を通過した疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点を、理想的なＩＱ信号点と同期させ、歪補償を行うことができる。しかしながら、この場合、復調および再変調などの信号処理は伝送方式に依存するため、各伝送方式（伝送規格）に応じた特有の構成が必要となり、汎用性に欠ける。一方、本実施形態においては、復調などの信号処理を行うことなく、理想的なＩＱ信号点とは非同期の状態で、参照信号に誤差ベクトルを加算することで、参照信号に疑似伝送器１２０の逆特性を付加して歪補償を行った補正信号を生成する。そのため、伝送方式（伝送規格）に依存せずに歪補償を行うことができ、汎用的な利用が可能となる。

なお、伝送路には非線形の要素が多数あるため、参照信号のＩＱ信号点のベクトルから単純に誤差ベクトルを差し引いても、最適な補正信号とならないことがある。適切な係数を設定することで、歪補償をより効果的に行うことができる。

係数の設定方法としては、例えば、事前処理（オフライン）として、係数のパラメータを変化させ、疑似伝送器１２０の特性をもとに伝送性能が最適となる値を導出する方法がある。このような方法としては、例えば、参照信号のＩＱ信号点に対する疑似伝送器通過信号のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）が最小となる係数値を設定する方法がある。また、別の方法として、出力バックオフによる電力損と非線形による所要Ｃ／Ｎの劣化との和が最小となる係数を設定する方法がある。

係数は、実際の疑似伝送器１２０あるいは伝送器（衛星中継器３）の機能を模したシミュレーションなどにより様々な条件を設定し、各条件における最適な係数を予め求めてよい。

例えば、参照信号のＩＱ平面における配置に基づいて、係数を設定することができる。シミュレーションによれば、参照信号のＩＱ信号点のうち、振幅の大きい信号に対する係数を、振幅の小さい信号に対する係数よりも大きくすると、歪補償効果が良好になることが確認されている。したがって、参照信号のＩＱ平面における原点からの距離に基づいて、最適な係数を設定することができる。また、参照信号の各ＩＱ信号点（例えば、３２ＡＰＳＫであれば３２通り）に係数を設定してもよい。

ＡＧＣ部１５１は、必要に応じて、ベクトル加算部１４３から出力された補正信号の利得を制御して、Ｄ／Ａ変換部１５２に出力する。

Ｄ／Ａ変換部１５２は、ＡＧＣ部１５１から出力された信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換する。

直交変調部１５３は、Ｄ／Ａ変換後のアナログ信号を、ＩＱ直交化して、変調波信号を生成する。直交変調部１５３により生成された変調波信号は、アンテナ（不図示）から衛星中継器３に送信される。

上述したように、ＡＧＣ部１５１、Ｄ／Ａ変換部１５２および直交変調部１５３は、変調波信号生成部１５０を構成する。したがって、変調波信号生成部１５０は、補正信号をＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換後の信号を直交変調して変調波信号を生成する。

なお、図２においては、同期部１３０は、可変遅延部１３２による信号の遅延量を制御することで、参照信号と疑似伝送器通過信号とを同期させる例を用いて説明したが、これに限られるものではない。

図３は、同期部１３０の他の構成例を示す図である。

図３に示す同期部１３０は、図２に示す同期部１３０と比較して、可変遅延部１３２を有さない点が異なる。

図３に示す同期部１３０においては、遅延部１３１は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号を所定の遅延量だけ遅延させ、参照信号としてＥＶＭ部１３３およびベクトル加算部１４３に出力する。

ＥＶＭ部１３３は、遅延部１３１から出力された信号と、疑似伝送器１２０から出力された疑似伝送器通過信号とが同期するように、疑似ＩＭＵＸフィルタ１２１および疑似ＯＭＵＸフィルタ１２３の群遅延特性を制御する。疑似ＩＭＵＸフィルタ１２１および疑似ＯＭＵＸフィルタ１２３の群遅延特性を制御することで、疑似伝送器１２０の通過による遅延量が変化する。したがって、ＥＶＭ部１３３は、疑似ＩＭＵＸフィルタ１２１および疑似ＯＭＵＸフィルタ１２３の群遅延特性を制御することによって、参照信号と疑似伝送器通過信号とを同期させることができる。

また、図２においては、逆特性付加部１４０は、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点のベクトルと、参照信号のＩＱ信号点のベクトルとの誤差である誤差ベクトルに所定の係数を乗算し、参照信号のＩＱ信号点のベクトルに、所定の係数を乗算した誤差ベクトルを加算することで、補正信号を生成する例を用いて説明したが、これに限られるものではない。

図４は、逆特性付加部１４０の他の構成例を示す図である。

図４に示す逆特性付加部１４０は、ＩＱ／振幅位相変換部１４４，１４５と、振幅位相加算部１４６，１４８と、係数乗算部１４７と、振幅位相／ＩＱ変換部１４９とを備える。

ＩＱ／振幅位相変換部１４４は、疑似伝送器１２０から疑似伝送器通過信号が入力される。ＩＱ／振幅位相変換部１４４は、入力された疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換し、振幅値（第１振幅値）および位相値（第１位相値）を振幅位相加算部１４６に出力する。

ＩＱ／振幅位相変換部１４５は、同期部１３０から参照信号が入力される。ＩＱ／振幅位相変換部１４５は、入力された同期信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換し、振幅値（第２振幅値）および位相値（第２位相値）を振幅位相加算部１４６に出力する。

振幅位相加算部１４６は、ＩＱ／振幅位相変換部１４４から出力された第１振幅値および第１位相値と、ＩＱ／振幅位相変換部１４５から出力された第２振幅値および第２位相値とを加算する。ここで、振幅位相加算部１４６は、ＩＱ／振幅位相変換部１４５側の入力を符号反転している。したがって、振幅位相加算部１４６は、第１振幅値および第１位相値から、第２振幅値および第２位相値を差し引いた振幅値（誤差振幅値）および位相値（誤差位相値）を係数乗算部１４７に出力する。誤差振幅値および誤差位相値は、疑似伝送器通過信号と参照信号との誤差を振幅値および位相値で表したものである。

係数乗算部１４７は、振幅位相加算部１４６から出力された誤差振幅値および誤差位相値に所定の係数を乗算して、振幅位相加算部１４８に出力する。

振幅位相加算部１４８は、ＩＱ／振幅位相変換部１４５から出力された第２振幅値および第２位相値と、係数乗算部１４７から出力された誤差振幅値および誤差位相値とを加算し、振幅位相／ＩＱ変換部１４９に出力する。ここで、振幅位相加算部１４８は、係数乗算部１４７側の入力を符号反転している。したがって、振幅位相加算部１４８は、第２振幅値および第２位相値から、誤差振幅値および誤差位相値を差し引いた振幅値および位相値を振幅位相／ＩＱ変換部１４９に出力する。振幅位相加算部１４８から出力される振幅値および位相値は、Ａ／Ｄ変換後の変調波信号に疑似伝送器１２０の逆特性を付加した信号のＩＱ信号点を振幅値および位相値で表したものである。

振幅位相／ＩＱ変換部１４９は、振幅位相加算部１４８から出力された振幅値および位相値をＩＱ平面上のＩＱ信号点に変換し、補正信号としてＡＧＣ部１５１に出力する。

このように、図４に示す逆特性付加部１４０は、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換した第１振幅値および第１位相値と、参照信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換した第２振幅値および第２位相値との誤差である誤差振幅値および誤差位相値に所定の係数を乗算し、第２振幅値および第２位相値に、所定の係数を乗算した誤差振幅値および誤差位相値を加算することで、補正信号を生成する。

図２に示す信号処理装置１００においては、歪補償を行うことで、信号処理装置１００から出力される変調波信号の帯域が、信号処理装置１００に入力される変調波信号の帯域よりも広がることがある。そこで、信号処理装置１００は、図５に示すように、逆特性付加部１４０と変調波信号生成部１５０との間に、逆特性付加部１４０により生成された補正信号の帯域を制限する、デジタルフィルタで構成されるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１６１（第１バンドパスフィルタ）をさらに備えてよい。ＢＰＦ１６１を設けることで、補正信号の帯域を制限することができる。

また、バンドパスフィルタ１６１を設ける場合、ＢＰＦ１６１を伝送器の１構成部としてみることができる。このとき、信号処理装置１００は、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換部１１０と疑似伝送器１２０との間に、デジタルフィルタで構成されるＢＰＦ１６２（ＢＰＦ１６１と同特性の第２のバンドパスフィルタ）を備える方が好ましい。ＢＰＦ１６２は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号の帯域を制限し、帯域制限後の信号を疑似伝送器１２０に入力する。

次に、本実施形態に係る信号処理装置１００による歪補償性能のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションでは、変調方式は、３２ＡＰＳＫ（符号化率２３／４）とし、送信装置２から信号処理装置１００までの伝送路遅延を７．７ｎｓとし、周波数誤差を１００ｋＨｚとし、係数＝１とした。そして、歪補償を行わないケース（第１のケース）、図２に示す信号処理装置１００において可変遅延部１３２による信号の遅延量を制御しないケース（第２のケース）、および、図２に示す信号処理装置１００において可変遅延部１３２による信号の遅延量を制御するケース（第３のケース）のそれぞれにおける受信性能を、理想的なＩＱ信号点に対する受信装置４における受信信号の信号点のエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）により評価した。第１のケース、第２のケースおよび第３のケースにおけるＥＶＭはそれぞれ、１７．９８％，１４．６３％，１３．２２％となり。本実施形態に係る信号処理装置１００による歪補償により、伝送性能の改善が確認された。

このように本実施形態においては、信号処理装置１００は、送信装置２により生成された変調波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１１０と、疑似伝送器１２０と、Ａ／Ｄ変換後の信号と、疑似伝送器１２０を通過したＡ／Ｄ変換後の信号である疑似伝送器通過信号とを同期させる同期部１３０と、疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点と、疑似伝送器通過信号と同期するＡ／Ｄ変換後の信号である参照信号のＩＱ信号点との誤差に所定の係数を乗算し、参照信号に、所定の係数を乗算した誤差を加算した補正信号を生成する逆特性付加部１４０と、補正信号をＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換後の信号を直交変調して変調波信号を生成する変調波信号生成部１５０と、を備える。

疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点と、参照信号のＩＱ信号点との誤差を参照信号に加算して補正信号を生成することで、復調などの信号処理を行うことなく、理想的なＩＱ信号点とは非同期の状態で、参照信号に疑似伝送器１２０の逆特性を付加して歪補償を行った補正信号を生成することができる。そのため、伝送規格よらず、伝送路歪に対する歪補償を行うことができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置１００Ａの構成例を示す図である。図６において、図１と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図６に示す信号処理装置１００Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１０と、逆疑似伝送器１２０Ａと、変調波信号生成部１５０とを備える。すなわち、本実施形態に係る信号処理装置１００Ａは、第１の実施形態に係る信号処理装置１００と比較して、同期部１３０および逆特性付加部１４０を削除した点と、疑似伝送器１２０を逆疑似伝送器１２０Ａに変更した点とが異なる。

逆疑似伝送器１２０Ａは、伝送路上の対象機器（衛星中継器３）とは逆特性を有する。対象機器とは、送信装置２から受信装置４－１～４－Ｎまでの信号経路に存在する、変調波信号を伝送する機器のうち、疑似伝送器１２０により特性が模擬される機器である。逆疑似伝送器１２０Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号が衛星中継器３を通過した場合と逆特性を付加した逆疑似伝送器通過信号を生成し、変調波信号生成部１５０に出力する。逆疑似伝送器１２０Ａは、逆疑似ＯＭＵＸフィルタ１２１Ａと、逆疑似ＴＷＴＡ１２２Ａと、逆疑似ＩＭＵＸフィルタ１２３Ａとを備える。逆疑似ＯＭＵＸフィルタ１２１Ａは、特性値として、ＯＭＵＸフィルタ３３の特性とは逆特性となる設定値を有し、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号から、不要周波数成分を抑圧し、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出する。逆疑似ＴＷＴＡ１２２Ａは、特性値として、ＴＷＴＡ３２の特性とは逆特性となる設定値を有し、逆疑似ＯＭＵＸフィルタ１２１Ａにより抽出された１チャンネル分の帯域成分の信号の電力を増幅する。逆疑似ＩＭＵＸフィルタ１２３は、特性値として、ＩＭＵＸフィルタ３１の特性とは逆特性となる設定値を有し、逆疑似ＴＷＴＡ１２２Ａにより増幅された信号から、不要周波数成分を抑圧し、１チャンネル分の帯域成分のみを抽出し、逆疑似伝送器通過信号として出力する。

変調波信号生成部１５０は、Ａ／Ｄ変換部１１０によるＡ／Ｄ変換後の信号が逆疑似伝送器１２０Ａを通過した信号である逆疑似伝送器通過信号を直交変調して変調波信号を生成する。

本実施形態のように、伝送路上の対象機器とは逆特性を有する逆疑似伝送器１２０Ａを通過した逆疑似伝送器通過信号を直交変調して変調波を生成することによっても、伝送規格によらず、伝送路歪に対する歪補償を行うことができる。

なお、本実施形態に係る信号処理装置１１０Ａにおいても、逆疑似伝送器１２０Ａと変調波信号生成部１５０との間にＢＰＦ１６１を設け、Ａ／Ｄ変換部１１０と逆疑似伝送器１２０Ａとの間にＢＰＦ１６２を設けてもよい。

また、上述した第１および第２の実施形態においては、衛星中継器３を介して伝送される信号に対する歪補償を例として説明したが、これに限られるものではない。本発明は、振幅および位相の周波数特性および非線形特性のうち１つの以上の既知の特性を有する中継器、電気機器、光学機器またはこれらの組み合わせを介して伝送される信号に対する歪補償に適用可能である。

また、実施形態では特に触れていないが、信号処理装置１００が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。

あるいは、信号処理装置１００が行う各処理を実行するためのプログラムを記憶するメモリ、および、メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成され、信号処理装置１００に搭載されるチップが提供されてもよい。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１，１Ａ 衛星デジタル放送伝送システム
２ 送信装置
３ 衛星中継器
４－１～４－Ｎ 受信装置
２１ Ｓ／Ｐ変換部
２２ マッピング部
２３，２０１ Ｕ／Ｓ部
２４ ＲＲＦ部
２５ Ｄ／Ａ変換部
２６ 直交変調部
３１ ＩＭＵＸフィルタ
３２ ＴＷＴＡ
３３ ＯＭＵＸフィルタ
１００，１００Ａ 信号処理装置
１１０ Ａ／Ｄ変換部
１２０，２０３ 疑似伝送器
１２０Ａ 逆疑似伝送器
１２１，２０４ 疑似ＩＭＵＸフィルタ
１２２，２０５ 疑似ＴＷＴＡ
１２３，２０６ 疑似ＯＭＵＸフィルタ
１２１Ａ 逆疑似ＯＭＵＸフィルタ
１２２Ａ 逆疑似ＴＷＴＡ
１２３Ａ 逆疑似ＩＭＵＸフィルタ
１３０ 同期部
１３１，２１０ 遅延部
１３２，２０７ 可変遅延部
１３３ ＥＶＭ部
１４０ 逆特性付加部
１４１，１４３，２１２，２１４ ベクトル加算部
１４２，１４７，２１３ 係数乗算部
１４４，１４５ ＩＱ／振幅位相変換部
１４６，１４８ 振幅位相加算部
１４９ 振幅位相／ＩＱ変換部
１５０ 変調波信号生成部
１５１，２１５ ＡＧＣ部
１５２ Ｄ／Ａ変換部
１５３ 直交変調部
１６１ バンドパスフィルタ（第１バンドパスフィルタ）
１６２ バンドパスフィルタ（第２バンドパスフィルタ）
２０２，２０８ ＲＲＦ部
２０９ Ｄ／Ｓ部

Claims (10)

1. 所定の変調方式で変調され、所定の伝送路を介して送信される変調波信号を生成する送信装置により生成された前記変調波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記伝送路における対象機器の特性に近似した特性を有する疑似伝送器と、
   前記Ａ／Ｄ変換後の信号と、前記Ａ／Ｄ変換後の信号が前記疑似伝送器を通過した信号である疑似伝送器通過信号とを同期させる同期部と、
   前記疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点と、前記疑似伝送器通過信号と同期する前記Ａ／Ｄ変換後の信号である参照信号のＩＱ信号点との誤差に所定の係数を乗算し、前記参照信号に、前記所定の係数を乗算した誤差を加算した補正信号を生成する逆特性付加部と、
   前記補正信号をＤ／Ａ変換し、前記Ｄ／Ａ変換後の信号を直交変調して変調波信号を生成する変調波信号生成部と、を備える信号処理装置。
2. 請求項１に記載の信号処理装置において、
   前記逆特性付加部は、前記疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点のベクトルと、前記参照信号のＩＱ信号点のベクトルとの誤差である誤差ベクトルに所定の係数を乗算し、前記参照信号のＩＱ信号点のベクトルに、前記所定の係数を乗算した誤差ベクトルを加算することで、前記補正信号を生成する、信号処理装置。
3. 請求項１に記載の信号処理装置において、
   前記逆特性付加部は、前記疑似伝送器通過信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換した第１振幅値および第１位相値と、前記参照信号のＩＱ信号点を振幅および位相に変換した第２振幅値および第２位相値との誤差である誤差振幅値および誤差位相値に所定の係数を乗算し、前記第２振幅値および前記第２位相値に、前記所定の係数を乗算した誤差振幅値および誤差位相値を加算することで、前記補正信号を生成する、信号処理装置。
4. 所定の変調方式で変調され、所定の伝送路を介して送信される変調波信号を生成する送信装置により生成された前記変調波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記伝送路における対象機器とは逆特性を有する逆疑似伝送器と、
   前記Ａ／Ｄ変換後の信号が前記逆疑似伝送器を通過した信号である逆疑似伝送器通過信号を直交変調して変調波信号を生成する変調波信号生成部と、を備える信号処理装置。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
   前記補正信号の帯域を制限する第１バンドパスフィルタをさらに備え、
   前記変調波信号生成部は、前記第１バンドパスフィルタによる帯域の制限後の信号を用いて前記変調波信号を生成する、信号処理装置。
6. 請求項５に記載の信号処理装置において、
   前記Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換後の信号の帯域を制限し、前記帯域の制限後の信号を前記疑似伝送器に入力する第２バンドパスフィルタをさらに備える、信号処理装置。
7. 請求項１から３のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
   前記係数は、前記参照信号のＩＱ信号点に対する前記疑似伝送器通過信号のエラーベクトル振幅が最小となる係数値、または、出力バックオフによる電力損と非線形による所要Ｃ／Ｎの劣化との和が最小となる係数値である、信号処理装置。
8. 請求項４に記載の信号処理装置において、
   前記逆疑似伝送器通過信号の帯域を制限する第１バンドパスフィルタをさらに備え、
   前記変調波信号生成部は、前記第１バンドパスフィルタによる帯域の制限後の信号を用いて前記変調波信号を生成する、信号処理装置。
9. 請求項８に記載の信号処理装置において、
   前記Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換後の信号の帯域を制限し、前記帯域の制限後の信号を前記逆疑似伝送器に入力する第２バンドパスフィルタをさらに備える、信号処理装置。
10. コンピュータを、請求項１から９のいずれか一項に記載の信号処理装置として機能させるためのプログラム。

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