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JP2023024200A - Hierarchical transmission system transmission device and receiving device - Google Patents

Hierarchical transmission system transmission device and receiving device Download PDF

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JP2023024200A JP2021130367A JP2021130367A JP2023024200A JP 2023024200 A JP2023024200 A JP 2023024200A JP 2021130367 A JP2021130367 A JP 2021130367A JP 2021130367 A JP2021130367 A JP 2021130367A JP 2023024200 A JP2023024200 A JP 2023024200A
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雅 亀井
Masa Kamei
政明 小島
Masaaki Kojima
陽一 鈴木
Yoichi Suzuki
知也 楠
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Shinsuke Yokozawa
和典 横畑
Kazunori Yokohata
久 筋誡
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Abstract

【課題】シングルキャリアで2系統の変調信号を階層伝送する際の降雨減衰などに対する耐性を高めつつ、衛星放送の放送伝送路に起因する非線形歪を補正可能とする送信装置及び受信装置を提供する。【解決手段】本発明の送信装置1は、電力階層伝送方式(LDM)で伝送する上階層及び下階層の各データを同期させて上階層にのみLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号を付加し上階層及び下階層用の各変調信号を形成する機能(11,12,13)と、レベル調整を経て各変調信号を合成した複素ベースバンド信号を生成し直交変調する機能(14,15)と、を備える。本発明の受信装置2は、送信装置1から得られる複素ベースバンド信号について衛星放送の放送伝送路に起因する非線形歪を検出・補正する機能部(22,23,24,25)と、LDMに基づき上階層及び下階層の各データを同期して復元する機能部(21,26,27,28)と、を備える。【選択図】図1A transmitting device and a receiving device capable of correcting non-linear distortion caused by a broadcasting transmission line of satellite broadcasting while increasing resistance to rain attenuation and the like when hierarchically transmitting modulated signals of two systems with a single carrier. . Kind Code: A1 A transmitting apparatus 1 of the present invention synchronizes each data of an upper layer and a lower layer transmitted by a hierarchical power transmission system (LDM), and adds a pilot signal for correction of transmission line distortion of LDM only to the upper layer. functions (11, 12, 13) for forming modulation signals for upper and lower layers, and functions (14, 15) for generating a complex baseband signal by synthesizing each modulation signal through level adjustment and performing quadrature modulation (14, 15). And prepare. The receiving device 2 of the present invention includes functional units (22, 23, 24, 25) for detecting and correcting nonlinear distortion caused by a satellite broadcasting transmission path in the complex baseband signal obtained from the transmitting device 1, and an LDM. a function unit (21, 26, 27, 28) for synchronizing and restoring each data of the upper hierarchy and the lower hierarchy based on the data. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、シングルキャリアで2系統の変調信号を階層伝送する送信装置及び受信装置に関する。 The present invention relates to a transmitting device and a receiving device that hierarchically transmit two systems of modulated signals with a single carrier.

12GHz帯衛星デジタル放送における変調方式は、π/2シフトBPSKを含むBPSK、π/4シフトQPSKを含むQPSK、8PSK、16APSKなどがあり、シングルキャリアで伝送される。この12GHz帯衛星放送の伝送方式はISDB-S3と呼ばれる。変調方式と誤り訂正符号の符号化率で伝送方式の強さが決まる(例えば、非特許文献1参照)。この衛星放送において、強階層(低次の変調方式と低い符号化率を使い、伝送耐性を強めた階層)と弱階層(高次(多値)の変調方式と高い符号化率を使い、大容量伝送が可能な階層)とを組み合わせた階層伝送が可能である。例えば、強階層にはQPSK・符号化率1/2を使用し、弱階層には16APSK・符号化率7/9を使用する。12GHz帯衛星放送の階層伝送は、1フレームを強階層と弱階層に分け、時分割で伝送する時分割階層伝送方式である。強階層と弱階層で1シンボルあたりの伝送ビット数は異なるが、シンボルレートは一定である。近年では、21GHz帯衛星放送も検討されている。 Modulation schemes in 12 GHz band satellite digital broadcasting include BPSK including π/2 shift BPSK, QPSK including π/4 shift QPSK, 8PSK, 16APSK, etc., and are transmitted by a single carrier. The transmission system of this 12 GHz band satellite broadcasting is called ISDB-S3. The strength of the transmission system is determined by the modulation system and the coding rate of the error correction code (see Non-Patent Document 1, for example). In this satellite broadcasting, a strong hierarchy (a hierarchy that uses a low-order modulation method and a low coding rate to increase transmission resistance) and a weak hierarchy (a hierarchy that uses a high-order (multilevel) modulation method and a high coding rate, Hierarchical transmission is possible in combination with a hierarchy capable of capacity transmission. For example, QPSK and coding rate 1/2 are used for strong layers, and 16APSK and coding rate 7/9 are used for weak layers. Hierarchical transmission of 12 GHz band satellite broadcasting is a time-division hierarchical transmission system in which one frame is divided into a strong hierarchy and a weak hierarchy and transmitted in a time division manner. Although the number of transmission bits per symbol differs between the strong layer and the weak layer, the symbol rate is constant. In recent years, 21 GHz band satellite broadcasting has also been considered.

また、地上デジタル放送においては、OFDMというマルチキャリア変調方式が採用され、そのキャリア変調方式は、QPSK、16QAM若しくは64QAMなどがある。この地上デジタル放送の伝送方式はISDB-Tと呼ばれる(例えば、非特許文献2参照)。近年、次世代に向けた地上放送では、既存のISDB-Tの変調信号に、もう1つの変調信号を電力的に加算して多重する電力階層伝送(以下、「LDM」と称する)方式が検討されている。このLDM方式は、既存のISDB-Tのデータキャリア(以下、2K階層と称する)に次世代放送のデータキャリア(以下、4K階層と称する)をOFDM変調して多重し、これまでと同じ1つのチャンネルで2Kと4Kの両方を放送する階層伝送方式である(例えば、非特許文献3参照)。この方式では、2K階層に対して、4K階層を小さい電力で多重することで、強階層(上階層:2K)と弱階層(下階層:4K)の2つの電力差で伝送する。受信側では、まず上階層から復調、誤り訂正復号することにより2Kのデータ信号を得るとともに、復号された信号を再度誤り訂正符号化、再変調し、上階層の送信信号である2K信号のみを再生し、受信信号(上階層(2K)と下階層(4K)の両方を含む合成信号)から、この再生2K信号を差し引くことによって下階層(4K)のみの信号を得て、復調、誤り訂正復号して4Kのデータ信号を得る(例えば、非特許文献4参照)。尚、このLDM方式において、一般的には復調の簡易化のため上階層と下階層のOFDMのFFTクロックは同一とする。 Further, in terrestrial digital broadcasting, a multi-carrier modulation system called OFDM is adopted, and the carrier modulation system includes QPSK, 16QAM, 64QAM, and the like. This digital terrestrial broadcasting transmission system is called ISDB-T (see, for example, Non-Patent Document 2). In recent years, in terrestrial broadcasting for the next generation, power hierarchical transmission (hereinafter referred to as "LDM"), which multiplexes an existing ISDB-T modulated signal by adding another modulated signal in terms of power, has been studied. It is In this LDM system, the existing ISDB-T data carrier (hereinafter referred to as the 2K layer) is OFDM-modulated and multiplexed with the next-generation broadcast data carrier (hereinafter referred to as the 4K layer), and the same one as before It is a hierarchical transmission scheme that broadcasts both 2K and 4K on a channel (see, for example, Non-Patent Document 3). In this method, the 4K layer is multiplexed with a small power for the 2K layer, and transmission is performed with two power differences between the strong layer (upper layer: 2K) and the weak layer (lower layer: 4K). On the receiving side, a 2K data signal is obtained by demodulating and error-correction decoding from the upper layer, and the decoded signal is again error-correction-encoded and re-modulated, and only the 2K signal, which is the transmission signal of the upper layer, is obtained. By subtracting the reproduced 2K signal from the received signal (combined signal including both the upper layer (2K) and the lower layer (4K)), a signal of only the lower layer (4K) is obtained, demodulated, and error corrected. A 4K data signal is obtained by decoding (see, for example, Non-Patent Document 4). In this LDM system, generally, the FFT clocks of OFDM in the upper layer and the lower layer are the same for simplification of demodulation.

“高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式(ISDB-S3) 標準規格 ARIB STD-B44 2.1版”、[online]、平成28年3月25日改定、ARIB、[令和3年7月5日検索]、インターネット〈URL:https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b44.html〉"Transmission system for advanced wideband digital satellite broadcasting (ISDB-S3) standard ARIB STD-B44 Version 2.1", [online], revised on March 25, 2016, ARIB, [July 5, 2021 Search], Internet <URL: https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b44.html> “地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式 標準規格 ARIB STD-B31 2.2版”、[online]、平成26年3月18日改定、ARIB、[令和3年7月5日検索]、インターネット〈URL:https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b31.html〉"Transmission method standard for terrestrial digital television broadcasting ARIB STD-B31 Version 2.2", [online], revised on March 18, 2014, ARIB, [searched on July 5, 2021], Internet < URL: https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b31.html> 佐藤,神原,岡野,土田、“ISDB-Tに次世代放送をLDMで多重する方式の統合復調時における伝送特性評価”、2019年映像情報メディア学会冬季大会(ITE Winter Annual Convention 2019) 14C-5、一般社団法人 映像情報メディア学会、2019年12月12日発表Sato, Kanbara, Okano, Tsuchida, "Evaluation of transmission characteristics during integrated demodulation of a method for multiplexing next-generation broadcasting to ISDB-T with LDM", ITE Winter Annual Convention 2019 14C-5 , Institute of Image Information and Television Engineers, December 12, 2019 岡田、“衛星通信におけるキャリア重畳方式~LDMの実現に向けて~”、 映像情報メディア学会技術報告(ITE Technical Report) Vol.41, No.11, BCT2017-47、一般社団法人 映像情報メディア学会、2017年3月10日発表Okada, "Carrier superimposition method in satellite communication - Toward the realization of LDM -", ITE Technical Report Vol.41, No.11, BCT2017-47, The Institute of Image Information and Television Engineers, Announced on March 10, 2017

衛星放送の伝送においては降雨減衰により受信電力が減衰し、受信C/Nが低下してしまう。時分割階層伝送では、変調方式と誤り訂正符号の符号化率による伝送の強さの差でしか、階層伝送の強さの差をつけることができず、階層伝送における強階層と弱階層の所要C/Nの差は約9.5dB程度である。例えば、強階層がQPSK・符号化率1/2の場合の所要C/Nは約1.2dBで、弱階層が16APSK・符号化率7/9の場合の所要C/Nは約10.8dBである。東京において45cmのパラボラアンテナで受信した場合、晴天時の受信C/Nは20dB程度あるが、降雨による減衰は10dBを超え、20dB以上となる場合がある。また、21GHz帯衛星放送においては降雨による減衰が極めて大きい。強階層と弱階層の所要C/Nの差をさらに大きくするためには、変調方式と誤り訂正符号の符号化率の差だけでは限界があった。 In transmission of satellite broadcasting, reception power is attenuated by rainfall attenuation, and reception C/N is lowered. In time-division hierarchical transmission, the strength of hierarchical transmission can be differentiated only by the difference in transmission strength due to the modulation method and the coding rate of the error correction code. The difference in C/N is about 9.5 dB. For example, the required C/N is about 1.2 dB when the strong hierarchy is QPSK and the coding rate is 1/2, and the required C/N is about 10.8 dB when the weak hierarchy is 16APSK and the coding rate is 7/9. is. When receiving with a 45 cm parabolic antenna in Tokyo, the reception C/N in fine weather is about 20 dB, but the attenuation due to rain exceeds 10 dB, and may be 20 dB or more. In addition, attenuation due to rainfall is extremely large in 21 GHz band satellite broadcasting. In order to further increase the required C/N difference between the strong hierarchy and the weak hierarchy, there is a limit to the difference in coding rate between the modulation scheme and the error correcting code.

そして、衛星放送において降雨減衰量が20dBを超えるような場合は、受信C/Nが0dB以下となるため、従来の時分割階層伝送方式では、強階層でも誤りが生じて、情報を伝送することができなかった。 When rain attenuation exceeds 20 dB in satellite broadcasting, the reception C/N becomes 0 dB or less. I couldn't do it.

そこで、20dB以上の降雨減衰等により伝送信号の減衰があるような場合でも、最低限の情報が強階層で伝送できるようなLDM方式の送信装置及び受信装置が望まれる。 Therefore, there is a demand for an LDM transmitter and receiver that can transmit the minimum amount of information in a strong hierarchy even when transmission signals are attenuated by rainfall attenuation of 20 dB or more.

更に、衛星放送においては、その放送伝送路として、衛星中継器と受信装置との間の距離が極めて遠い(人工衛星は、高度36000kmに静止している)ため、衛星中継器からは、できる限り高い電力(最大電力)で衛星放送信号を送出することが望ましい。この衛星放送信号の最大出力近傍では、衛星中継器内の中継増幅器(進行波管増幅器(TWTA))の入出力特性に起因して非線形歪が生じる。つまり、中継増幅器の入出力特性として、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相対位相偏移の特性(AM‐PM特性)が線形(直線)とはならない。ただし、一般的には、衛星放送信号の最大出力よりも、数dB程度低い出力以下で使用するのであれば入出力特性はほぼ線形であるので、LDMを含むいずれの伝送方式でも非線形歪の影響は無視することができる。 Furthermore, in satellite broadcasting, since the distance between the satellite transponder and the receiving device is extremely long (the artificial satellite is stationary at an altitude of 36000 km), as a broadcasting transmission path, from the satellite transponder It is desirable to send satellite signals at high power (maximum power). Near the maximum output of the satellite broadcasting signal, nonlinear distortion occurs due to the input/output characteristics of the repeater amplifier (traveling wave tube amplifier (TWTA)) in the satellite repeater. In other words, the input/output characteristics of the repeater amplifier are the characteristics of the normalized output power with respect to the normalized input power (AM-AM characteristics), and the characteristics of the relative phase shift of the normalized output with respect to the normalized input power (AM-PM characteristics). ) is not linear (straight line). However, in general, if the output is several dB lower than the maximum output of the satellite broadcast signal, the input/output characteristics are almost linear, so any transmission method including LDM is affected by nonlinear distortion. can be ignored.

しかしながら、中継増幅器の入力信号レベルによっては、規格化出力電力の最大出力0dB近くまで出力することも想定され、この場合には衛星放送の放送伝送路に起因する非線形歪を補償又は補正する工夫を設けない限り、LDMを含むいずれの伝送方式でも非線形歪の影響を受け、伝送性能が劣化することになる。 However, depending on the input signal level of the repeater amplifier, it is assumed that the maximum output of the normalized output power is close to 0 dB. Unless it is provided, any transmission method including LDM will be affected by nonlinear distortion and the transmission performance will be degraded.

このため、本発明の目的は、シングルキャリアで2系統の変調信号を階層伝送する際の降雨減衰などに対する耐性を高めつつ、衛星放送の放送伝送路に起因する非線形歪を補正可能とする送信装置及び受信装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a transmission apparatus capable of correcting non-linear distortion caused by a satellite broadcasting transmission path while increasing resistance to rain attenuation and the like when hierarchically transmitting two systems of modulated signals with a single carrier. and to provide a receiver.

本発明の送信装置は、2系統の伝送路符号化方式の変調信号をそれぞれ上階層及び下階層として定め、当該2系統の変調信号を異なるレベルで電力的に加算してシングルキャリアで衛星放送の放送伝送路を介して伝送する電力階層伝送方式の送信装置であって、前記上階層のデータを伝送するシンボルレートをm、前記下階層のデータを伝送するシンボルレートをnとし、前記シンボルレートmに対応するシンボルクロック周波数をM、及び前記シンボルレートnに対応するシンボルクロック周波数をNとしたとき、前記上階層用及び前記下階層用として共通する4倍のM×Nの基準クロックを発生させる基準クロック生成部、及び前記基準クロックを基準として上階層用及び下階層用にそれぞれ分周したサンプリングクロックを発生させる分周器を有するクロック生成部と、シンボルレートmで伝送する上階層用のデータを入力し、当該電力階層伝送方式の伝送路歪補正用として予め定めたパイロット信号を前記上階層用のデータの前段に格納可能とする上階層用の変調フレームを構成し、該上階層用の変調フームに対して、前記基準クロックを基準とした上階層用のサンプリングクロックを基に、当該上階層用に少なくとも誤り訂正符号化率、変調方式、及び波形整形のロールオフ率を指定した予め定めた伝送路符号化方式に基づく上階層用複素ベースバンド信号を生成し、前記基準クロックでサンプリングする前記上階層の変調信号として形成する上階層用伝送路符号化部と、シンボルレートnで伝送する下階層用のデータを入力し、前記パイロット信号を格納することなく、前記上階層用の変調フレームと同一構造の下階層用の変調フレームを構成し、該下階層用の変調フームに対して、前記基準クロックを基準とした下階層用のサンプリングクロックを基に、当該下階層用に少なくとも誤り訂正符号化率、変調方式、及び波形整形のロールオフ率を指定した予め定めた伝送路符号化方式に基づく下階層用複素ベースバンド信号を生成し、前記基準クロックでサンプリングする前記下階層の変調信号として形成する下階層用伝送路符号化部と、前記上階層の変調信号の平均振幅レベルが前記下階層の変調信号の平均振幅レベルに対して所定のレベル差となるように前記上階層の変調信号と前記下階層の変調信号のいずれか一方又は双方のレベル調整を行ってから、前記上階層の変調信号と前記下階層の変調信号とを電力加算することで合成した複素ベースバンド信号を生成する電力加算部と、前記基準クロックをサンプリングクロックとして用いて、前記合成した複素ベースバンド信号を直交変調して、送信するための変調波信号を生成する直交変調部と、を備えることを特徴とする。 The transmitting apparatus of the present invention defines two systems of modulated signals of transmission line coding schemes as an upper layer and a lower layer, respectively, and adds the modulated signals of the two systems at different levels in terms of power to perform satellite broadcasting with a single carrier. A power hierarchical transmission system transmission apparatus for transmission via a broadcast transmission path, wherein m is a symbol rate for transmitting the upper layer data, n is a symbol rate for transmitting the lower layer data, and the symbol rate is m. where M is the symbol clock frequency corresponding to and N is the symbol clock frequency corresponding to the symbol rate n, a quadruple M×N reference clock common to the upper layer and the lower layer is generated. A reference clock generation unit, a clock generation unit having a frequency divider for generating sampling clocks obtained by dividing the reference clock for upper layers and lower layers, respectively, and upper layer data transmitted at a symbol rate m. to configure a modulation frame for the upper layer in which a predetermined pilot signal for correcting transmission line distortion of the power hierarchical transmission system can be stored in the preceding stage of the data for the upper layer; For the modulation frame, based on the sampling clock for the upper layer with reference to the reference clock, at least the error correction coding rate, the modulation method, and the roll-off rate of waveform shaping are specified for the upper layer. an upper layer transmission line coding unit that generates an upper layer complex baseband signal based on the transmission line coding method and forms the upper layer modulated signal sampled with the reference clock, and transmits at a symbol rate n Inputting data for the lower layer, forming a modulation frame for the lower layer having the same structure as the modulation frame for the upper layer without storing the pilot signal, and for the modulation frame for the lower layer, A predetermined transmission line coding scheme designating at least an error correction coding rate, a modulation scheme, and a waveform shaping roll-off rate for the lower layer based on the sampling clock for the lower layer based on the reference clock. a lower layer channel coding unit for generating a lower layer complex baseband signal based on the reference clock and forming it as the lower layer modulated signal sampled with the reference clock; After adjusting the level of one or both of the modulated signal of the upper layer and the modulated signal of the lower layer so as to have a predetermined level difference with respect to the average amplitude level of the modulated signal of the lower layer, The modulated signal of and the modulated signal of the lower hierarchy a power addition unit that generates a complex baseband signal synthesized by power addition; and a modulated wave signal for transmission by orthogonally modulating the synthesized complex baseband signal using the reference clock as a sampling clock. and a quadrature modulation unit that generates the signal.

また、本発明の送信装置において、前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比としてm:n=1:1、1:2、1:4、2:3、3:4のうちのいずれかとすることを特徴とする。 Further, in the transmitting apparatus of the present invention, the ratio of the symbol rate m for transmitting the upper layer data to the symbol rate n for transmitting the lower layer data is m:n=1:1, 1:2, 1: 4, 2:3, or 3:4.

また、本発明の送信装置において、前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比として、nはmの整数倍とし、前記基準クロック生成部は、M=1として4倍のNの基準クロックを発生させるように構成されていることを特徴とする。 Further, in the transmitting apparatus of the present invention, as a ratio of the symbol rate m for transmitting the upper layer data to the symbol rate n for transmitting the lower layer data, n is an integral multiple of m, and the reference clock generation unit is configured to generate four times N reference clocks with M=1.

本発明の受信装置は、本発明の送信装置によって生成された変調波信号について衛星放送の放送伝送路を介して受信して、前記上階層のデータ及び前記下階層のデータを復元する受信装置であって、前記上階層用及び前記下階層用として共通する4倍のM×Nの基準クロックを発生させる受信側基準クロック生成部、及び前記基準クロックを基準として上階層用及び下階層用にそれぞれ分周したサンプリングクロックを発生させる受信側分周器を有する受信側クロック生成部と、当該基準クロックをサンプリングクロックとして用いて当該受信した変調波信号における所定の周波数帯の受信信号を直交復調し、デジタル信号形式の複素ベースバンド信号を取得する直交復調・アナログ/デジタル変換部と、該複素ベースバンド信号について、前記衛星放送の放送伝送路において生じる入出力特性の非線形歪曲線上での動作点を検出する非線形歪検出部と、前記動作点を基に、該複素ベースバンド信号について歪補正する非線形歪補正部と、当該歪補正後の複素ベースバンド信号を上階層用複素ベースバンド信号として扱って入力し、当該送信装置側と対応する上階層用の伝送路符号化方式に基づくシンボルレートmの復調復号処理を施して、前記上階層のデータを復元する上階層用復調復号部と、前記上階層用復調復号部により復元した上階層のデータを入力し、当該上階層用に少なくとも誤り訂正符号化率、変調方式、及び波形整形のロールオフ率を指定した予め定めた伝送路符号化方式に基づく上階層用複素ベースバンド信号を再生成し、上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号として形成する上階層用再伝送路符号化部と、当該歪補正後の複素ベースバンド信号を入力し、当該下階層用のロールオフ率の波形整形を施した下階層用複素ベースバンド信号を形成し、前記上階層用再伝送路符号化部によって形成した上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号の平均振幅レベルが前記下階層用複素ベースバンド信号の平均振幅レベルに対して前記所定のレベル差となるように該上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号と該下階層用複素ベースバンド信号のいずれか一方又は双方のレベル調整を行い、該レベル調整後に、該下階層用複素ベースバンド信号から該上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号を差し引くように電力減算することで下階層のみの複素ベースバンド信号からなる新たな下階層用複素ベースバンド信号を生成し、当該新たな下階層用複素ベースバンド信号に対し当該送信装置側と対応する下階層用の伝送路符号化方式に基づくシンボルレートnの復調復号処理を施して、前記下階層のデータを復元する下階層用復調復号部と、を備えることを特徴とする。 The receiving device of the present invention is a receiving device that receives the modulated wave signal generated by the transmitting device of the present invention via a satellite broadcasting transmission line and restores the upper layer data and the lower layer data. a reception-side reference clock generating unit for generating a reference clock of four times M×N common to the upper layer and the lower layer; a reception-side clock generator having a reception-side frequency divider for generating a frequency-divided sampling clock; and quadrature demodulation of a received signal in a predetermined frequency band in the received modulated wave signal using the reference clock as a sampling clock, A quadrature demodulation/analog/digital converter that acquires a complex baseband signal in a digital signal format, and for the complex baseband signal, detects an operating point on a nonlinear distortion curve of input/output characteristics that occurs in the broadcasting transmission path of the satellite broadcasting. a nonlinear distortion correction unit that corrects distortion of the complex baseband signal based on the operating point; and a complex baseband signal after the distortion correction is treated as an upper-layer complex baseband signal and input. an upper layer demodulation/decoding unit that restores the data of the upper layer by performing demodulation and decoding processing at a symbol rate m based on the channel coding scheme for the upper layer corresponding to the transmission device side, and Input the upper layer data restored by the demodulation and decoding unit for the upper layer, and specify at least the error correction coding rate, modulation method, and waveform shaping roll-off rate for the upper layer. an upper-layer retransmission line coding unit that regenerates an upper-layer complex baseband signal and forms a replica signal of the upper-layer complex baseband signal; Average amplitude of a replica signal of the upper layer complex baseband signal formed by the upper layer retransmission line coding section, forming a lower layer complex baseband signal subjected to waveform shaping for the lower layer roll-off rate either one of the replica signal of the upper-layer complex baseband signal and the lower-layer complex baseband signal so that the level becomes the predetermined level difference with respect to the average amplitude level of the lower-layer complex baseband signal; Alternatively, the levels of both are adjusted, and after the level adjustment, power is subtracted so as to subtract the replica signal of the complex baseband signal for the upper layer from the complex baseband signal for the lower layer, thereby providing only the complex baseband signal for the lower layer. for a new lower hierarchy consisting of generating a complex baseband signal, performing demodulation/decoding processing at a symbol rate n based on the channel coding scheme for the lower layer corresponding to the transmission device side on the new complex baseband signal for the lower layer, and a lower layer demodulation/decoding unit for restoring lower layer data.

また、本発明の受信装置において、前記非線形歪検出部は、前記衛星放送の放送伝送路の非線形歪を有する入出力特性を保持しており、該入出力特性上で、当該直交復調された複素ベースバンド信号の平均電力及びピーク電力を検出しこの2点から前記衛星放送の放送伝送路における入出力特性上の各動作点を類推して検出する手段を有することを特徴とする。 Further, in the receiving apparatus of the present invention, the nonlinear distortion detector holds an input/output characteristic having nonlinear distortion of the broadcasting transmission path of the satellite broadcast, and on the input/output characteristic, the quadrature-demodulated complex signal is detected. It is characterized by having means for detecting the average power and peak power of the baseband signal, and analogizing and detecting each operating point on the input/output characteristics of the broadcasting transmission line of the satellite broadcasting from these two points.

また、本発明の受信装置において、当該送信装置における上階層用の変調フレームには、当該電力階層伝送方式の伝送路歪補正用として予め定めたパイロット信号が格納されており、且つ前記上階層用の変調フレームに対し同期して階層伝送される前記下階層用の変調フレームには、前記上階層用の変調フレームにおける該パイロット信号を格納する信号期間中、前記パイロット信号が格納されておらず無信号であり、
前記非線形歪検出部は、前記衛星放送の放送伝送路の非線形歪を有する入出力特性を保持しており、該入出力特性上で、当該直交復調された受信信号のパイロット信号期間から振幅が異なる少なくとも3種類の信号レベルのパイロット信号を検出し、当該少なくとも3種類の信号レベルから前記衛星放送の放送伝送路における入出力特性上の各動作点を類推して検出する手段を有することを特徴とする。
Further, in the receiving apparatus of the present invention, a pilot signal predetermined for transmission path distortion correction of the power hierarchical transmission system is stored in the modulation frame for the upper layer in the transmitting apparatus, and The modulation frame for the lower layer, which is hierarchically transmitted in synchronization with the modulation frame for the upper layer, does not store the pilot signal during the signal period for storing the pilot signal in the modulation frame for the upper layer. is a signal,
The nonlinear distortion detector holds input/output characteristics having nonlinear distortion of the broadcasting transmission path of the satellite broadcast, and on the input/output characteristics, the amplitude differs from the pilot signal period of the quadrature-demodulated received signal. characterized by having means for detecting pilot signals of at least three types of signal levels, and detecting by analogy each operating point on the input/output characteristics of the broadcasting transmission line of the satellite broadcasting from the at least three types of signal levels. do.

また、本発明の受信装置において、前記非線形歪補正部は、前記非線形歪検出部から得られる前記衛星放送の放送伝送路における入出力特性上の各動作点を基に、当該入出力特性において非線形歪がないとして仮定した線形特性を用いて、当該入出力特性上の各動作点に対応する当該線形特性上の補正動作点を求め、当該直交復調された受信信号である複素ベースバンド信号が当該入出力特性上の各動作点間に位置するときは、各補正動作点を基準に線形特性となるように、該複素ベースバンド信号の振幅及び位相を補正することにより歪補正を行う手段を有することを特徴とする。 Further, in the receiving apparatus of the present invention, the nonlinear distortion correcting section is configured to correct nonlinearity in the input/output characteristics based on each operating point on the input/output characteristics in the broadcasting transmission path of the satellite broadcast obtained from the nonlinear distortion detecting section. Correction operating points on the linear characteristics corresponding to each operating point on the input/output characteristics are obtained using the linear characteristics assumed to be distortion-free, and the complex baseband signal, which is the quadrature-demodulated received signal, is obtained. Means for correcting distortion by correcting the amplitude and phase of the complex baseband signal so that the characteristic becomes linear with respect to each corrected operating point when positioned between the operating points on the input/output characteristics. It is characterized by

また、本発明の受信装置において、前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比として当該送信装置に合わせたm:n=1:1、1:2、1:4、2:3、3:4のうちのいずれかとすることを特徴とする。 Further, in the receiving apparatus of the present invention, the ratio of the symbol rate m for transmitting the data of the upper layer to the symbol rate n for transmitting the data of the lower layer is m:n=1:1 according to the transmitting apparatus, It is characterized by being one of 1:2, 1:4, 2:3 and 3:4.

また、本発明の受信装置において、前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比として、nはmの整数倍とし、前記受信側基準クロック生成部は、M=1として4倍のNの基準クロックを発生させるように構成されていることを特徴とする。 Further, in the receiving apparatus of the present invention, as a ratio between the symbol rate m for transmitting the upper layer data and the symbol rate n for transmitting the lower layer data, n is an integral multiple of m, and the receiving side reference clock The generator is characterized in that it is configured to generate four times N reference clocks with M=1.

本発明によれば、従来の時分割階層伝送方式と比較して、電力分割階層伝送(LDM)方式の強階層と弱階層の伝送の強さの差(所要C/Nの差)をより大きくすることが可能であり、特に、衛星中継器の非線形歪の影響を受けるような状況においても受信側ではその歪を補正し、降雨により20dB以上の減衰が生じる場合でも強階層の伝送データの受信動作を安定化させることができ、より耐性の高い態様で強階層及び弱階層の双方の伝送データの情報を得ることが可能となる。 According to the present invention, the difference in transmission strength (difference in required C/N) between the strong layer and the weak layer in the power division layered transmission (LDM) method is made larger than in the conventional time division layered transmission method. In particular, even under the influence of non-linear distortion of the satellite transponder, the receiving side corrects the distortion, and receives transmission data of strong hierarchy even if attenuation of 20 dB or more occurs due to rainfall. The operation can be stabilized, and it is possible to obtain information on transmission data of both the strong hierarchy and the weak hierarchy in a more robust manner.

本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置及び受信装置を備える伝送システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmission system including a power division hierarchical transmission (LDM) transmission device and a reception device according to an embodiment of the present invention; FIG. 衛星中継器における中継増幅器の非線形歪特性を示す入出力特性(AM‐AM特性、AM‐PM特性)を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating input/output characteristics (AM-AM characteristics, AM-PM characteristics) indicating nonlinear distortion characteristics of a repeater amplifier in a satellite repeater; 本発明に係る電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置における送信スペクトルの概略を示す図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a transmission spectrum in a power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus according to the present invention; 本発明に係る伝送システムにおける衛星中継器から出力される非線形歪に起因する干渉波成分を含む送信スペクトルの概略を示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a transmission spectrum including interference wave components caused by nonlinear distortion output from a satellite repeater in the transmission system according to the present invention; 本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置により伝送するLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号の挿入位置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing insertion positions of pilot signals for transmission path distortion correction of LDM transmitted by a power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置により伝送するLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号の一例を示すIQ平面図である。FIG. 4 is an IQ plan view showing an example of a pilot signal for LDM transmission channel distortion correction transmitted by a power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置により伝送するLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号の別例を示すIQ平面図である。FIG. 10 is an IQ plan view showing another example of a pilot signal for LDM transmission channel distortion correction transmitted by a power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の受信装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power division hierarchical transmission (LDM) receiver according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明による一実施形態の受信装置における実施例1の歪補正として、直交復調された受信信号を利用して、その補正特性を求める様子を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating how a reception signal that has undergone quadrature demodulation is used as distortion correction in Example 1 in a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention, and a correction characteristic thereof is obtained; 本発明による一実施形態の受信装置における実施例2の歪補正として、直交復調された受信信号から得られるパイロット信号を利用して、直交復調された受信信号に対する補正特性を求める様子を例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating how correction characteristics for a quadrature-demodulated received signal are obtained by using a pilot signal obtained from the quadrature-demodulated received signal as distortion correction in Example 2 in the receiver of one embodiment according to the present invention; is.

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1及び受信装置2について説明する。また、本発明による一実施形態として、上階層のデータを2Kのデータ信号、下階層のデータを4Kのデータ信号とする例を想定して説明する。 A transmission device 1 and a reception device 2 of a power division hierarchical transmission (LDM) system according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Further, as an embodiment according to the present invention, an example will be described assuming that the upper layer data is a 2K data signal and the lower layer data is a 4K data signal.

(伝送システム)
図1は、本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1及び受信装置2を備える伝送システム100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100は、デジタル放送で採用されている規格、例えばISDB-S、ISDB-S3などに準拠したものとすることができ、地球局における送信装置1、電力増幅器101、及び送信アンテナ102と、衛星中継局における受信アンテナ103、衛星中継器104、及び送信アンテナ105と、受信設備における受信アンテナ106及び受信装置2を備える。
(transmission system)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmission system 100 including a power division hierarchical transmission (LDM) transmission device 1 and a reception device 2 according to one embodiment of the present invention. The transmission system 100 of one embodiment shown in FIG. 101, a transmitting antenna 102, a receiving antenna 103, a satellite repeater 104 and a transmitting antenna 105 at the satellite repeater station, and a receiving antenna 106 and the receiving device 2 at the receiving facility.

送信装置1は、放送事業者毎のTS(又はIP(Internet Protocol))における映像・音声・データ放送などのTSパケット(又はIPパケット)で構成される送信データを主信号として入力して変調波信号を生成し、電力増幅器101に出力する。電力増幅器101は、送信装置1から出力される変調波信号を増幅し、アップリンク信号として、送信アンテナ102を介して衛星中継局に送信する。 The transmission device 1 receives as a main signal transmission data composed of TS packets (or IP packets) such as video, audio, and data broadcasting in TS (or IP (Internet Protocol)) of each broadcaster, and generates a modulated wave. A signal is generated and output to power amplifier 101 . The power amplifier 101 amplifies the modulated wave signal output from the transmission device 1 and transmits it to the satellite relay station via the transmission antenna 102 as an uplink signal.

衛星中継局における衛星中継器104は、受信アンテナ103を介してアップリンク信号を受信して、そのアップリンク信号を構成する変調波信号から1チャンネル分ごとに帯域抽出を行う受信フィルタ1041と、帯域抽出した信号を電力増幅する中継増幅器1042と、その電力増幅後、帯域外不要周波数成分(スペクトラムリグロース)を抑圧した放送波信号を生成する送信フィルタ1043と、この送信フィルタ1043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た衛星放送信号を生成し、ダウンリンク信号として、地上の受信設備に送信する。 The satellite repeater 104 in the satellite repeater station receives the uplink signal via the receiving antenna 103, and extracts a band for each channel from the modulated wave signal that constitutes the uplink signal. A repeater amplifier 1042 for power-amplifying the extracted signal, a transmission filter 1043 for generating a broadcast wave signal with suppressed out-of-band unwanted frequency components (spectrum regrowth) after the power amplification, and a combiner following the transmission filter 1043. (not shown) generates a satellite broadcast signal by synthesizing broadcast wave signals for all channels, and transmits the signal as a downlink signal to a reception facility on the ground.

受信装置2は、受信アンテナ106を介して衛星中継局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によって送信した送信データを受信データとして復元する装置として構成される。 The receiving device 2 receives the downlink signal from the satellite relay station via the receiving antenna 106, demodulates it, performs decoding processing corresponding to the inverse processing of each processing in the transmitting device 1, and transmits it by the transmitting device 1. It is configured as a device for restoring transmitted data as received data.

このような衛星放送においては、上述したように、その放送伝送路として、衛星中継器104と受信装置2との間の距離が極めて遠い(人工衛星は、高度36000kmに静止している)ため、衛星中継器104からは、できる限り高い電力(最大電力)で衛星放送信号を送出することが望ましい。この衛星放送信号の最大出力近傍では、衛星中継器104内の中継増幅器1042の入出力特性に起因して非線形歪が生じる。図2には、衛星中継器104における中継増幅器1042の非線形歪特性を示す入出力特性(AM‐AM特性、AM‐PM特性)を例示している。 In such satellite broadcasting, as described above, the distance between the satellite transponder 104 and the receiving device 2 is extremely long (the artificial satellite is stationary at an altitude of 36000 km). It is desirable that the satellite repeater 104 should transmit the satellite broadcasting signal with the highest possible power (maximum power). Near the maximum output of the satellite broadcast signal, nonlinear distortion occurs due to the input/output characteristics of the repeater amplifier 1042 in the satellite repeater 104 . FIG. 2 illustrates input/output characteristics (AM-AM characteristics, AM-PM characteristics) indicating nonlinear distortion characteristics of the repeater amplifier 1042 in the satellite repeater 104 .

つまり、中継増幅器1042の入出力特性として、AM‐AM特性、及びAM‐PM特性が線形(直線)とはならず、中継増幅器1042の入力信号レベルによっては、規格化出力電力の最大出力0dB近くまで出力することも想定され、この場合には衛星放送の放送伝送路に起因する非線形歪を補償又は補正する工夫を設けない限り、LDMを含むいずれの伝送方式でも非線形歪の影響を受け、伝送性能が劣化することになる。特に、図1に示す伝送システム100において、電力分割階層伝送方式(LDM)として送信装置1及び受信装置2を構成した場合には、衛星中継器104から出力される非線形歪に起因する干渉波成分を含む送信スペクトルが形成されてしまう。 In other words, as the input/output characteristics of the relay amplifier 1042, the AM-AM characteristics and the AM-PM characteristics are not linear (straight line), and depending on the input signal level of the relay amplifier 1042, the maximum output of the normalized output power is close to 0 dB. In this case, unless a device is provided to compensate or correct nonlinear distortion caused by the broadcasting transmission path of satellite broadcasting, any transmission method including LDM will be affected by nonlinear distortion, and transmission Performance will degrade. In particular, in the transmission system 100 shown in FIG. 1, when the transmitting device 1 and the receiving device 2 are configured as a power division hierarchical transmission system (LDM), the interference wave component caused by the nonlinear distortion output from the satellite repeater 104 A transmission spectrum including is formed.

より具体的に、本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1及び受信装置2では、12GHz帯や21GHz帯衛星放送などの衛星デジタル放送システムに適用することを想定し、この送信装置1における送信スペクトルの概略は、図3に示すようになる。図3には、本発明に係る電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1における送信スペクトルの概略を示している。図3に示すように、下階層のナイキスト周波数帯域幅はBWb(シンボルレートはn、ロールオフ率はb)、上階層のナイキスト周波数帯域幅はBWa(シンボルレートはm、ロールオフ率はa)とし、下階層(弱階層)の変調信号の平均振幅レベルのα倍のレベルで上階層(強階層)の変調信号を下階層(弱階層)の変調信号に加算した新たな変調信号を生成し、受信装置2に向けて階層伝送する。ここで、m≦n(m=nの場合は同じ帯域幅)、α≧1としている。また、各階層の変調方式としては、BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、16APSK、32APSK等とし階層間で異なるもの又は同一としてもよい。また、各階層の誤り訂正方式としては、限定するものではないが本例ではLDPCとBCHの連接符号等を想定している。 More specifically, the transmission device 1 and the reception device 2 of the power division hierarchical transmission (LDM) system according to one embodiment of the present invention are assumed to be applied to satellite digital broadcasting systems such as 12 GHz band and 21 GHz band satellite broadcasting. , the outline of the transmission spectrum in this transmitter 1 is as shown in FIG. FIG. 3 shows an outline of a transmission spectrum in the power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus 1 according to the present invention. As shown in FIG. 3, the Nyquist frequency bandwidth of the lower layer is BWb (symbol rate is n, roll-off rate is b), and the Nyquist frequency bandwidth of the upper layer is BWa (symbol rate is m, roll-off rate is a). Then, a new modulated signal is generated by adding the modulated signal of the upper layer (strong layer) to the modulated signal of the lower layer (weak layer) at a level α times the average amplitude level of the modulated signal of the lower layer (weak layer). , is hierarchically transmitted to the receiving device 2 . Here, m≦n (same bandwidth when m=n) and α≧1. Also, the modulation scheme for each layer may be BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM, 16APSK, 32APSK, or the like, which may be different or the same among layers. In addition, in this example, concatenated codes of LDPC and BCH, etc. are assumed as an error correction method for each layer, although this is not a limitation.

一方、図4には、本発明に係る伝送システム100における衛星中継器104から出力される非線形歪に起因する干渉波成分を含む送信スペクトルの概略を示している。図4に示すように、衛星中継器104が非線形歪を持つ入出力特性を有する場合、主に、信号レベルの高い上階層の第3次歪成分が干渉波成分となって、上階層の周波数帯域幅BWaの3倍の帯域幅に亘って生じる。但し、衛星中継器104の送信フィルタ1043により帯域制限されるので、実際の輻射される衛星放送信号はチャネル帯域幅とほぼ同じ下階層の帯域幅程度となるが、その干渉波成分によって特有の非線形歪が生じるようになる。 On the other hand, FIG. 4 schematically shows a transmission spectrum containing interference wave components caused by nonlinear distortion output from the satellite repeater 104 in the transmission system 100 according to the present invention. As shown in FIG. 4, when the satellite transponder 104 has an input/output characteristic with nonlinear distortion, mainly the third-order distortion component of the upper layer with a high signal level becomes an interference wave component, and the frequency of the upper layer becomes It occurs over a bandwidth three times the bandwidth BWa. However, since the band is limited by the transmission filter 1043 of the satellite transponder 104, the actually radiated satellite broadcast signal has a lower layer bandwidth that is almost the same as the channel bandwidth, but the interference wave component causes a unique nonlinearity. Distortion begins to occur.

従って、従来から、衛星放送の放送伝送路に起因する非線形歪の逆特性を用いて予め送信装置側で補償した変調波信号を生成し送信する形態や、送信装置から伝送するパイロット信号を利用して受信装置側で当該非線形歪を補正する技法があるが、図1に示す伝送システム100において、電力分割階層伝送方式(LDM)として送信装置1及び受信装置2を構成した場合には、そのLDM特有の非線形歪を補償又は補正する工夫を設けることが必要になり、即ち上階層及び下階層の各階層の復調前に、上階層用複素ベースバンド信号の歪補正を行っておく必要がある。 Therefore, conventionally, a form in which a modulated wave signal compensated in advance by a transmitting apparatus using the inverse characteristic of nonlinear distortion caused by a broadcasting transmission path of satellite broadcasting is generated and transmitted, or a pilot signal transmitted from the transmitting apparatus is used. However, in the transmission system 100 shown in FIG. 1, when the transmitting device 1 and the receiving device 2 are configured as a power division hierarchical transmission system (LDM), the LDM It is necessary to provide a device for compensating or correcting the unique nonlinear distortion, that is, before demodulating the upper and lower layers, it is necessary to correct the distortion of the complex baseband signal for the upper layer.

そこで、本実施形態に係る送信装置1及び受信装置2では、その詳細な構成については後述するが、包括的には、送信装置1側では、送信データとともに衛星中継器104の非線形歪を受信装置2側で補正可能とする上階層用のパイロット信号を含む変調フレームを構成して変調波信号を送出する。そして、受信装置2側では直交復調された受信信号(上階層用複素ベースバンド信号)又は当該パイロット信号を利用して、直交復調された受信信号(上階層用複素ベースバンド信号)に対する補正特性を求め、LDMの復調時に歪補正する。 Therefore, the detailed configurations of the transmitting device 1 and the receiving device 2 according to the present embodiment will be described later. 2 side constructs a modulation frame including a pilot signal for an upper layer that can be corrected, and transmits a modulated wave signal. Then, the receiving device 2 uses the quadrature-demodulated received signal (higher-layer complex baseband signal) or the pilot signal to determine the correction characteristics for the quadrature-demodulated received signal (upper-layer complex baseband signal). Then, distortion correction is performed during LDM demodulation.

この受信装置2側の歪補正には、二通りの実施例があり、実施例1の歪補正は直交復調された受信信号(LDMの複素ベースバンド信号)を利用してその補正特性を求める方法とし、実施例2の歪補正は直交復調された受信信号(上階層用複素ベースバンド信号)から得られるパイロット信号を利用して直交復調された受信信号(LDMの複素ベースバンド信号)に対する補正特性を求める方法とする。 There are two embodiments for the distortion correction on the receiving device 2 side. The distortion correction of the first embodiment is a method of obtaining the correction characteristics by using a quadrature-demodulated received signal (LDM complex baseband signal). In the distortion correction of the second embodiment, correction characteristics for a received signal (LDM complex baseband signal) that has been quadrature demodulated using a pilot signal obtained from a received signal that has been quadrature demodulated (complex baseband signal for upper layer) is a method for obtaining

本実施形態の送信装置1では、特に、受信装置2側で上記の実施例2によって歪補正ができるように、電力分割階層伝送方式(LDM)の上階層用の変調フレームには、LDMの伝送路歪補正用のパイロット信号が含まれるようにしている。 In the transmitting apparatus 1 of the present embodiment, in particular, in the modulation frame for the upper layer of the power division hierarchical transmission system (LDM), LDM transmission A pilot signal for road distortion correction is included.

以下、より具体的に、本実施形態の送信装置1及び受信装置2の構成と動作について説明する。 Hereinafter, the configurations and operations of the transmitting device 1 and the receiving device 2 of this embodiment will be described more specifically.

(送信装置)
図5は、本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置の概略構成を示すブロック図である。
(Transmitter)
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

図5に示す送信装置1は、シンボルレートmで伝送する上階層(強階層)のデータと、シンボルレートnで伝送する下階層(弱階層)のデータの2系統のデータに対しそれぞれ誤り訂正符号化、変調マッピング及びロールオフフィルタを行う機能部を有しており、その2系統の変調信号(シンボルレート、誤り訂正符号化率、変調方式、ロールオフ率の組み合わせ)を電力的に加算して伝送するシングルキャリアの電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置として構成される。より具体的に、図5に示す送信装置1は、基本構成として、クロック生成部11、上階層用伝送路符号化部12、下階層用伝送路符号化部13、電力加算部14、及び直交変調部15を備える。 The transmitting apparatus 1 shown in FIG. 5 applies an error correction code to each of two systems of data, ie, upper layer (strong layer) data transmitted at symbol rate m and lower layer (weak layer) data transmitted at symbol rate n. It has a function unit that performs modulation, modulation mapping, and roll-off filtering, and adds the two systems of modulation signals (combination of symbol rate, error correction coding rate, modulation method, roll-off rate) in terms of power. It is configured as a single-carrier power division hierarchical transmission (LDM) transmitter. More specifically, the transmitting apparatus 1 shown in FIG. 5 has, as a basic configuration, a clock generation unit 11, an upper layer transmission line coding unit 12, a lower layer transmission line coding unit 13, a power addition unit 14, and an orthogonal A modulation unit 15 is provided.

クロック生成部11は、基準クロック生成部111、及び分周器112を備える。 The clock generator 11 includes a reference clock generator 111 and a frequency divider 112 .

基準クロック生成部111は、4倍のM×N(Mは上階層のシンボルクロック周波数でありシンボルレートmに対応する。また、Nは下階層のシンボルクロック周波数でありシンボルレートnに対応する。)の周波数の基準クロックを発生する機能部である。そして、m≦n、M≦Nである。 The reference clock generator 111 generates four times M×N (M is the symbol clock frequency of the upper layer and corresponds to the symbol rate m. N is the symbol clock frequency of the lower layer and corresponds to the symbol rate n. ) is a functional unit that generates a reference clock with a frequency of . And m≦n and M≦N.

分周器112は、基準クロック生成部111により発生させた基準クロックについて分周し、図5に示す送信装置1の各部へ必要なサンプリングクロックを発生する機能部であり、本例では、分周部112a及び分周部112bを備えている。 The frequency divider 112 is a functional unit that divides the frequency of the reference clock generated by the reference clock generation unit 111 and generates sampling clocks necessary for each unit of the transmission device 1 shown in FIG. It has a portion 112a and a dividing portion 112b.

分周部112aは、基準クロック生成部111により発生させた基準クロックについて1/(N×4)に分周し、周波数Mのサンプリングクロックを発生する。 The frequency divider 112a divides the frequency of the reference clock generated by the reference clock generator 111 by 1/(N×4) to generate a sampling clock of frequency M. FIG.

分周部112bは、基準クロック生成部111により発生させた基準クロックについて1/(M×4)に分周し、周波数Nのサンプリングクロックを発生する。 The frequency divider 112b divides the frequency of the reference clock generated by the reference clock generator 111 by 1/(M×4) to generate a sampling clock of frequency N. FIG.

このように、図5に示す送信装置1において、クロック生成部11は、4倍のM×Nを上階層と下階層の共通の基準クロックとしており、この基準クロックを分周することにより、周波数M、Nの各サンプリングクロックを発生するものとしている。ただし、クロック生成部11は、その他のサンプリングクロック(例えば、2M,2Nのサンプリングクロック)を発生するものとしてもよく、適宜、各分周クロックを用いて後述するロールオフフィルタ部123,133、及びレベル調整部141等に伴うアップサンプリングに利用することができる。 As described above, in the transmission device 1 shown in FIG. 5, the clock generation unit 11 uses four times M×N as a common reference clock for the upper and lower layers. M and N sampling clocks are generated. However, the clock generator 11 may generate other sampling clocks (for example, 2M and 2N sampling clocks). It can be used for upsampling accompanying the level adjustment unit 141 or the like.

上階層用伝送路符号化部12は、フレーム構成部120、誤り訂正符号化部121、変調マッピング部122、及びロールオフフィルタ部123を備える。 The upper layer transmission line coding unit 12 includes a frame construction unit 120 , an error correction coding unit 121 , a modulation mapping unit 122 and a roll-off filter unit 123 .

フレーム構成部120は、シンボルレートmの符号化データとして伝送するための上階層(例えば2Kとする強階層)のデータを入力し、主信号とする当該上階層のデータに対しLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号をそのデータの前段におけるLDM用パイロット信号期間内に付加した変調フレームを構成し(図6乃至図8を参照して後述する。)、誤り訂正符号化部121に出力する。 Frame construction section 120 inputs data of an upper layer (for example, a strong layer of 2K) for transmission as encoded data of symbol rate m, and applies LDM transmission path distortion to the data of the upper layer used as a main signal. A modulation frame is formed by adding a correction pilot signal to the LDM pilot signal period preceding the data (described later with reference to FIGS. 6 to 8), and output to error correction coding section 121 .

誤り訂正符号化部121は、フレーム構成部120から、シンボルレートmの符号化データとして伝送するための上階層(例えば2Kとする強階層)の変調フレームを入力し、当該上階層の変調フレームに対し上階層用に予め定めた符号化率(例えば符号化率1/2)のブロック符号(例えばLDPC及びBCHの連接符号)による誤り訂正パリティを付加して符号化データを形成する誤り訂正符号化処理を施し変調マッピング部122に出力する。 Error correction coding section 121 receives, from frame configuration section 120, a modulated frame of an upper layer (for example, a strong layer of 2K) for transmission as encoded data of symbol rate m, and converts the modulated frame of the upper layer to On the other hand, error correction coding that forms coded data by adding an error correction parity by a block code (for example, a concatenated code of LDPC and BCH) with a predetermined coding rate (for example, coding rate 1/2) for the upper layer It is processed and output to modulation mapping section 122 .

変調マッピング部122は、シンボルレートmに対応する周波数Mのサンプリングクロックに同期して、誤り訂正符号化部121から得られる当該上階層の符号化データに対し予め定めたデジタル変調方式(例えばQPSK)のコンスタレーションにマッピングし、その複素(IQ)平面上にマッピングを施した上階層用複素ベースバンド信号(同相成分Iと直交位相成分Qの直交信号でありIQ平面上の信号点として表すことが可能な信号点系列の信号)を生成し、ロールオフフィルタ部123に出力する。 The modulation mapping unit 122 synchronizes with a sampling clock of frequency M corresponding to the symbol rate m, and applies a predetermined digital modulation method (for example, QPSK) to the encoded data of the upper layer obtained from the error correction encoding unit 121. , and mapped onto the complex (IQ) plane, the upper-layer complex baseband signal (a quadrature signal of an in-phase component I and a quadrature-phase component Q, which can be expressed as a signal point on the IQ plane. possible signal point series) and outputs to roll-off filter section 123 .

ロールオフフィルタ部123は、所定のロールオフ率(上階層のロールオフ率をaとする)を有する帯域制限フィルタの一種のルートロールオフフィルタで構成され、変調マッピング部122から得られる上階層用複素ベースバンド信号に対し、適宜、アップサンプリングを行って不要な高周波成分を除去する波形整形を施し、上階層と下階層との間でサンプリングクロックを合わせるようにアップサンプルした上階層用複素ベースバンド信号を形成し、レベル調整部141に出力する。 The roll-off filter unit 123 is configured with a root roll-off filter that is a kind of band-limiting filter having a predetermined roll-off rate (the roll-off rate of the upper layer is a), and the upper-layer filter obtained from the modulation mapping unit 122 is Appropriate upsampling is applied to the complex baseband signal, waveform shaping is performed to remove unnecessary high-frequency components, and the complex baseband for the upper layer is upsampled so that the sampling clocks match between the upper layer and the lower layer. A signal is formed and output to the level adjustment section 141 .

下階層用伝送路符号化部13は、フレーム構成部130、誤り訂正符号化部131、変調マッピング部132、及びロールオフフィルタ部133を備える。 The lower layer transmission line coding unit 13 includes a frame construction unit 130 , an error correction coding unit 131 , a modulation mapping unit 132 and a roll-off filter unit 133 .

フレーム構成部130は、シンボルレートnの符号化データとして伝送するための下階層(例えば4Kとする弱階層)のデータを入力し、上述したフレーム構成部120における変調フレームと同一構造の変調フレームを構成するが、主信号とする当該下階層のデータの前段におけるLDM用パイロット信号期間内にはLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号を付加することなく無信号とした(即ち、Nullを挿入した)変調フレームを構成し(図6を参照して後述する。)、誤り訂正符号化部131に出力する。 Frame configuration section 130 receives data of a lower layer (for example, a weak layer of 4K) for transmission as encoded data of symbol rate n, and generates a modulated frame having the same structure as the modulated frame in frame configuration section 120 described above. However, in the LDM pilot signal period in the preceding stage of the lower layer data used as the main signal, there is no signal without adding the pilot signal for LDM transmission channel distortion correction (that is, Null is inserted) ) to form a modulation frame (described later with reference to FIG. 6) and output to error correction coding section 131 .

誤り訂正符号化部131は、シンボルレートnの符号化データとして伝送するための下階層(例えば4Kとする弱階層)の変調フレームを入力し、当該下階層の変調フレームに対し下階層用に予め定めた符号化率(例えば符号化率7/9)のブロック符号(例えばLDPC及びBCHの連接符号)による誤り訂正パリティを付加して符号化データを形成する誤り訂正符号化処理を施し変調マッピング部132に出力する。 The error correction coding unit 131 inputs a modulated frame of a lower layer (for example, a weak layer of 4K) for transmission as encoded data at a symbol rate of n, and converts the modulated frame of the lower layer in advance for the lower layer. A modulation mapping unit that performs error correction coding processing to form coded data by adding an error correction parity by a block code (for example, a concatenated code of LDPC and BCH) with a predetermined coding rate (for example, a coding rate of 7/9). 132.

変調マッピング部132は、シンボルレートnに対応する周波数Nのサンプリングクロックに同期して、誤り訂正符号化部131から得られる当該下階層の符号化データに対し予め定めたデジタル変調方式(例えば16APSK)のコンスタレーションにマッピングし、その複素(IQ)平面上にマッピングを施した下階層用複素ベースバンド信号を生成し、ロールオフフィルタ部133に出力する。 The modulation mapping unit 132 applies a predetermined digital modulation method (for example, 16APSK) to the encoded data of the lower layer obtained from the error correction encoding unit 131 in synchronization with the sampling clock of frequency N corresponding to the symbol rate n. is mapped onto the constellation of the complex (IQ) plane to generate a lower-layer complex baseband signal that is mapped onto the complex (IQ) plane and output to roll-off filter section 133 .

ロールオフフィルタ部133は、所定のロールオフ率(下階層のロールオフ率をbとする)を有する帯域制限フィルタの一種のルートロールオフフィルタで構成され、変調マッピング部132から得られる下階層用複素ベースバンド信号に対し、適宜、アップサンプリングを行って不要な高周波成分を除去する波形整形を施し、上階層と下階層との間でサンプリングクロックを合わせるようにアップサンプルした下階層用複素ベースバンド信号を形成し、加算部142に出力する。 The roll-off filter unit 133 is configured with a root roll-off filter that is a kind of band-limiting filter having a predetermined roll-off rate (the roll-off rate of the lower layer is set to b). Appropriate upsampling is applied to the complex baseband signal, waveform shaping is performed to remove unnecessary high-frequency components, and the complex baseband for the lower layer is upsampled so that the sampling clocks match between the upper layer and the lower layer. A signal is formed and output to the adder 142 .

尚、ロールオフフィルタ部123及びロールオフフィルタ部133における上階層と下階層との間でサンプリングクロックを合わせるようにアップサンプリングでは、ここでは基準クロックと同一の周波数4MNのクロックを用いる例とするが、この代わりに、MとNの最小公倍数の2倍のクロックでアップサンプルに用いることで、できるかぎり低い周波数を扱う構成とすることもできる。 Note that in upsampling so as to match the sampling clocks between the upper and lower layers in the roll-off filter section 123 and the roll-off filter section 133, a clock with a frequency of 4 MN, which is the same as the reference clock, is used here as an example. Alternatively, by using a clock twice the lowest common multiple of M and N for upsampling, it is possible to handle the lowest possible frequency.

電力加算部14は、レベル調整部141、及び加算部142を備える。 The power adder 14 includes a level adjuster 141 and an adder 142 .

レベル調整部141は、ロールオフフィルタ部123から得られる上階層用複素ベースバンド信号について、その平均振幅レベルを下階層用複素ベースバンド信号の平均振幅レベルに対してα倍にするレベル調整を行い(図3又は図4参照)、そのレベル調整後の上階層用複素ベースバンド信号を加算部142に出力する。 The level adjustment unit 141 adjusts the average amplitude level of the upper-layer complex baseband signal obtained from the roll-off filter unit 123 by α times the average amplitude level of the lower-layer complex baseband signal. (See FIG. 3 or FIG. 4), and outputs the level-adjusted upper-layer complex baseband signal to the adder 142 .

加算部142は、レベル調整部141から得られるレベル調整後の上階層用複素ベースバンド信号(本例ではQPSK・符号化率1/2)と、アップサンプル部135から得られる下階層用複素ベースバンド信号(本例では16APSK・符号化率7/9)とを複素平面上で加算(同一タイミングでサンプリングしたシンボルについて電力的に加算することで合成)して、単一周波数帯域の変調波信号を得るため、単一シンボルレート化した階層伝送の複素ベースバンド信号を生成し、直交変調・D/A変換部151に出力する。 The adder 142 combines the level-adjusted upper-layer complex baseband signal obtained from the level adjuster 141 (in this example, QPSK and coding rate 1/2) with the lower-layer complex baseband signal obtained from the up-sampling unit 135. A band signal (in this example, 16APSK, coding rate 7/9) is added on the complex plane (synthesizing by adding power of symbols sampled at the same timing) to obtain a modulated wave signal of a single frequency band , a single-symbol-rate hierarchical transmission complex baseband signal is generated and output to the quadrature modulation/D/A conversion unit 151 .

直交変調部15は、直交変調・デジタル/アナログ(D/A)変換部151、及びバンドパスフィルタ(BPF)部152を備える。 The quadrature modulation unit 15 includes a quadrature modulation/digital/analog (D/A) conversion unit 151 and a bandpass filter (BPF) unit 152 .

直交変調・D/A変換部151は、周波数4MNの基準クロックをサンプリングクロックとして用いて、加算部142から得られる階層伝送の複素ベースバンド信号に対しI軸信号とQ軸信号を90度の位相差(時間差)で加算(直交変調)した後、デジタル/アナログ(D/A)変換して、階層伝送された単一周波数帯域の変調波信号を生成し、BPF部152に出力する。 The quadrature modulation/D/A conversion unit 151 uses a reference clock with a frequency of 4 MN as a sampling clock, and converts the I-axis signal and the Q-axis signal at 90-degree positions with respect to the hierarchically transmitted complex baseband signal obtained from the addition unit 142 . After addition (quadrature modulation) with a phase difference (time difference), digital/analog (D/A) conversion is performed to generate a hierarchically transmitted modulated wave signal of a single frequency band, which is output to the BPF unit 152 .

BPF部152は、直交変調・D/A変換部151から得られる変調波信号に対し、周波数4MNの基準クロック近傍の信号のみを取り出すために、帯域制限を行うバンドパスフィルタ処理を施し、中間周波数(IF)帯の変調波信号を生成し、IF帯信号の状態で規格化した送信電力に対応するレベルに設定して送信する。当該IF帯の変調波信号については、12GHz帯や21GHz帯衛星放送等の衛星中継器を含む伝送路経由で受信装置2へ送信するために、上位層と下位層の合計送信電力を予め定めた(規格化した)送信電力で送信する。 The BPF unit 152 applies band-pass filter processing for band limitation to the modulated wave signal obtained from the quadrature modulation/D/A conversion unit 151 in order to extract only the signal near the reference clock with a frequency of 4 MN, and converts the intermediate frequency A modulated wave signal in the (IF) band is generated, set to a level corresponding to the transmission power standardized in the state of the IF band signal, and transmitted. For the modulated wave signal of the IF band, the total transmission power of the upper layer and the lower layer is predetermined in order to transmit to the receiving device 2 via a transmission path including a satellite repeater for 12 GHz band, 21 GHz band satellite broadcasting, etc. Transmit at (normalized) transmit power.

(変調フレーム)
図6は、本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1により伝送するLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号の挿入位置を示す図である。上述したように、上階層用伝送路符号化部12におけるフレーム構成部120は、シンボルレートmの符号化データとして伝送するための上階層のデータに対しLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号をそのデータの前段におけるLDM用パイロット信号期間内に付加した変調フレームを構成する。一方、下階層用伝送路符号化部13におけるフレーム構成部130は、そのフレーム構成部120における変調フレームと同一構造の変調フレームを構成するが、シンボルレートnの符号化データとして伝送するための下階層のデータに対しLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号を付加することなくNull(無信号)を挿入した変調フレームを構成する。本例では、図6に示す「繰り返し周期」で変調フレームを構成するものとしている(図6に示す“データ”領域には主信号のデータ領域と連接符号のパリティ領域を含む。)。尚、本実施形態に係る変調フレームは、例えばISDB-S3に準拠した変調スロットと同構造で構成することもでき、この場合には、主信号のデータの前段に設けられるフレームヘッダ(176ビット)内にLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号を付加する。
(modulation frame)
FIG. 6 is a diagram showing insertion positions of pilot signals for transmission path distortion correction of LDM transmitted by the power division hierarchical transmission (LDM) transmission apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. As described above, frame construction section 120 in upper layer transmission line coding section 12 generates a pilot signal for LDM transmission line distortion correction for upper layer data to be transmitted as encoded data at symbol rate m. A modulation frame added within the LDM pilot signal period in the preceding stage of the data is configured. On the other hand, frame configuration section 130 in lower layer transmission line coding section 13 configures a modulation frame having the same structure as the modulation frame in frame configuration section 120, but the lower layer for transmission as encoded data at symbol rate n. A modulated frame is constructed by inserting Null (no signal) without adding a pilot signal for transmission channel distortion correction of LDM to hierarchical data. In this example, the modulation frame is configured with the "repetition period" shown in FIG. 6 (the "data" area shown in FIG. 6 includes the data area of the main signal and the parity area of the concatenated code). The modulation frame according to this embodiment can also be configured with the same structure as the modulation slot conforming to ISDB-S3, for example. In this case, the frame header (176 bits) provided before the data of the main signal A pilot signal for correcting transmission line distortion of LDM is added in.

本実施形態の送信装置1では、特に実施例2の歪補正に係る直交復調された受信信号(上階層用複素ベースバンド信号)から得られるパイロット信号を用いる場合に歪補正ができるように、電力分割階層伝送方式(LDM)の上階層用の変調フレームには、LDMの伝送路歪補正用のパイロット信号が含まれるようにしている。 In the transmitting apparatus 1 of the present embodiment, power A modulated frame for an upper layer of the division hierarchical transmission system (LDM) contains a pilot signal for correcting transmission line distortion of the LDM.

図7は、本実施形態の送信装置1により伝送するLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号の一例を示すIQ平面図であり、図8は、その別例を示すIQ平面図である。 FIG. 7 is an IQ plan view showing an example of an LDM transmission path distortion correction pilot signal transmitted by the transmitting apparatus 1 of the present embodiment, and FIG. 8 is an IQ plan view showing another example thereof.

図7又は図8には、振幅のみが異なる3種類のパイロット信号を示しており、即ち、振幅が“1”の基準パイロット信号と、それ以外に振幅が2倍の“2”と、半分の“0.5”のパイロット信号とを示している。図7又は図8に例示するようなLDMの伝送路歪補正用のパイロット信号は、上階層(強階層)の変調フレームのみに周期的に挿入される。LDMの伝送路歪補正用のパイロット信号の信号点配置は、上階層で用いる変調方式(BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、16APSK、32APSK等)とは無関係に、送信装置1で予め定めたものとし、受信装置2ではその予め定められたパイロット信号の振幅と位相に基づき、歪補正の受信処理を行う。尚、図6を参照して説明したように、上階層にパイロット信号が挿入されている期間は、下階層(弱階層)は信号なし(無信号)とする。 FIG. 7 or FIG. 8 shows three types of pilot signals that differ only in amplitude, that is, a reference pilot signal with an amplitude of "1", a double amplitude of "2", and a half amplitude of "2". A pilot signal of "0.5" is shown. A pilot signal for LDM transmission channel distortion correction as illustrated in FIG. 7 or FIG. 8 is periodically inserted only in the modulation frame of the upper layer (strong layer). The signal point arrangement of the pilot signal for LDM transmission channel distortion correction is determined in advance by the transmitter 1 regardless of the modulation scheme (BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM, 16APSK, 32APSK, etc.) used in the upper layer. , the receiver 2 performs reception processing for distortion correction based on the predetermined amplitude and phase of the pilot signal. As described with reference to FIG. 6, it is assumed that there is no signal (no signal) in the lower layer (weak layer) during the period in which the pilot signal is inserted in the upper layer.

(受信装置)
図9は、本発明による一実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の受信装置2の概略構成を示すブロック図である。
(receiving device)
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a power division hierarchical transmission (LDM) receiving apparatus 2 according to one embodiment of the present invention.

図9に示す受信装置2は、衛星放送周波数の伝送信号を受信する受信アンテナ106を介して当該衛星放送信号を受信し中間周波数(IF)帯に変換した受信信号を入力する。そして、受信装置2は、その受信したIF帯の受信信号(IF信号)から、図5に示す送信装置1によって送信されたIF信号のみを抽出し、シンボルレートmで伝送された上階層(強階層)のデータと、シンボルレートnで伝送された下階層(弱階層)のデータとの2系統のデータをそれぞれ個別に受信可能とする受信装置として構成される。より具体的に、図9に示す受信装置2は、基本構成として、クロック生成部21、BPF部22、直交復調・アナログ/デジタル(A/D)変換部23、非線形歪検出部24、非線形歪補正部25、上階層用復調復号部26、上階層用再伝送路符号化部27、及び下階層用復調復号部28を備える。 The receiver 2 shown in FIG. 9 receives the satellite broadcast signal through a receiving antenna 106 for receiving the satellite broadcast frequency transmission signal, and inputs the received signal converted to the intermediate frequency (IF) band. Then, the receiving device 2 extracts only the IF signal transmitted by the transmitting device 1 shown in FIG. layer) data and data of a lower layer (weak layer) transmitted at a symbol rate n can be individually received. More specifically, the receiving apparatus 2 shown in FIG. 9 has, as a basic configuration, a clock generation unit 21, a BPF unit 22, a quadrature demodulation/analog/digital (A/D) conversion unit 23, a nonlinear distortion detection unit 24, a nonlinear distortion It comprises a correction unit 25 , an upper layer demodulation/decoding unit 26 , an upper layer retransmission line encoding unit 27 , and a lower layer demodulation/decoding unit 28 .

クロック生成部21は、基準クロック生成部211、及び分周器212を備える。 The clock generator 21 includes a reference clock generator 211 and a frequency divider 212 .

基準クロック生成部211は、図5に示す送信装置1側の基準クロック生成部111と同様に、4倍のM×N(Mは上階層のシンボルクロック周波数でありシンボルレートmに対応する。また、Nは下階層のシンボルクロック周波数でありシンボルレートnに対応する。)の周波数の基準クロックを発生する機能部である。 The reference clock generator 211, like the reference clock generator 111 on the side of the transmitting device 1 shown in FIG. , N is the symbol clock frequency of the lower layer and corresponds to the symbol rate n).

分周器212は、図5に示す送信装置1側の分周器112と同様に、基準クロック生成部211により発生させた基準クロックについて分周し、図9に示す受信装置2の各部へ必要なサンプリングクロックを発生する機能部であり、本例では、分周部212a及び分周部212bを備えている。 The frequency divider 212 divides the frequency of the reference clock generated by the reference clock generation unit 211 in the same manner as the frequency divider 112 on the side of the transmission device 1 shown in FIG. It is a functional unit that generates a sampling clock, and in this example, includes a frequency dividing unit 212a and a frequency dividing unit 212b.

分周部212aは、基準クロック生成部211により発生させた基準クロックについて1/(N×4)に分周し、周波数Mのサンプリングクロックを発生する。 The frequency divider 212a divides the frequency of the reference clock generated by the reference clock generator 211 by 1/(N×4) to generate a sampling clock of frequency M. FIG.

分周部212bは、基準クロック生成部211により発生させた基準クロックについて1/(M×4)に分周し、周波数Nのサンプリングクロックを発生する。 The frequency divider 212b divides the frequency of the reference clock generated by the reference clock generator 211 by 1/(M×4) to generate a sampling clock of frequency N. FIG.

このように、図9に示す受信装置2において、クロック生成部21は、4倍のM×Nを上階層と下階層の共通の基準クロックとしており、この基準クロックを分周することにより、周波数M、Nの各サンプリングクロックを発生するものとしている。更に、図5に示す送信装置1と図9に示す受信装置2との間で、基準クロックの周波数を同一に揃えたものとしている。ただし、クロック生成部21は、その他のサンプリングクロック(例えば、2M,2Nのサンプリングクロック)を発生するものとしてもよく、適宜、各分周クロックを用いて後述するロールオフフィルタ部251,261,271、及びレベル調整部272等に伴うアップサンプリングやダウンサンプリングに利用することができる。 As described above, in the receiving device 2 shown in FIG. 9, the clock generation unit 21 uses four times M×N as a common reference clock for the upper and lower layers. M and N sampling clocks are generated. Furthermore, the frequencies of the reference clocks of the transmitting device 1 shown in FIG. 5 and the receiving device 2 shown in FIG. 9 are made the same. However, the clock generator 21 may generate other sampling clocks (for example, 2M and 2N sampling clocks). , and for upsampling and downsampling associated with the level adjustment unit 272 and the like.

BPF部22は、受信アンテナ106を介して受信したIF信号に対してバンドパスフィルタ処理を施して、図5に示す送信装置1によって送信されたIF信号から所望の周波数帯の受信信号のみを抽出し、直交復調・A/D変換部23に出力する。 BPF section 22 performs bandpass filtering on the IF signal received via receiving antenna 106, and extracts only the received signal in the desired frequency band from the IF signal transmitted by transmitting apparatus 1 shown in FIG. and outputs to the quadrature demodulation/A/D conversion unit 23 .

直交復調・A/D変換部23は、周波数4MNの基準クロックをサンプリングクロックとして用いて、BPF部22から得られる受信信号を直交復調し、I軸データ、Q軸データに分割した後、アナログ/デジタル(A/D)変換処理を施すことにより、複素ベースバンド信号の受信信号を取得し、非線形歪検出部24及び非線形歪補正部25に出力する。 The quadrature demodulation/A/D conversion unit 23 quadrature demodulates the received signal obtained from the BPF unit 22 using a reference clock with a frequency of 4MN as a sampling clock, divides it into I-axis data and Q-axis data, and converts it into analog/ By performing digital (A/D) conversion processing, the received signal of the complex baseband signal is obtained and output to the nonlinear distortion detector 24 and the nonlinear distortion corrector 25 .

非線形歪検出部24は、直交復調・A/D変換部23から得られる複素ベースバンド信号について、衛星中継器104において生じる入出力特性の非線形歪曲線上での動作点を検出し、非線形歪補正部25に出力する。より具体的には、非線形歪検出部24は、詳細は後述するが、予め衛星中継器104の非線形歪を有する入出力特性(本例では、中継増幅器1042におけるAM‐AM特性及びAM‐PM特性を対象とするが、受信フィルタ1041及び送信フィルタ1043の入出力特性を含めてもよい。)を保持しており、その入出力特性上で、実施例1の歪補正として当該直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)の平均電力及びピーク電力を検出しこの2点から衛星中継器104における入出力特性上の各動作点を類推するか、或いは実施例2の歪補正として当該直交復調された受信信号のパイロット信号期間から振幅が異なる少なくとも3種類の信号レベルのパイロット信号を検出し、この少なくとも3種類の信号レベルから衛星中継器104における入出力特性上の各動作点を類推して検出し、非線形歪補正部25に出力する。 The nonlinear distortion detector 24 detects the operating point on the nonlinear distortion curve of the input/output characteristics generated in the satellite repeater 104 for the complex baseband signal obtained from the quadrature demodulation/A/D converter 23, and the nonlinear distortion corrector 25. More specifically, although the details will be described later, the nonlinear distortion detector 24 detects in advance the input/output characteristics of the satellite repeater 104 having nonlinear distortion (in this example, the AM-AM characteristics and AM-PM characteristics of the repeater amplifier 1042). However, the input/output characteristics of the reception filter 1041 and the transmission filter 1043 may be included.), and on the input/output characteristics, the orthogonally demodulated reception The average power and peak power of the signal (complex baseband signal) are detected, and each operating point on the input/output characteristics of the satellite repeater 104 is analogized from these two points. At least three types of pilot signals with different amplitudes are detected from the pilot signal period of the received signal, and each operating point on the input/output characteristics of the satellite repeater 104 is detected by analogy from the at least three types of signal levels. and output to the nonlinear distortion corrector 25 .

非線形歪補正部25は、非線形歪検出部24から得られる衛星中継器104における入出力特性上の各動作点を基に、直交復調・A/D変換部23から得られる複素ベースバンド信号について歪補正を行い、歪補正後の受信信号を上階層用復調復号部26及び下階層用復調復号部28に出力する。より具体的には、非線形歪補正部25は、詳細は後述するが、非線形歪検出部24から得られる衛星中継器104における入出力特性上の各動作点を基に、当該入出力特性において非線形歪がないとして仮定した線形特性を用いて、当該入出力特性上の各動作点に対応する当該線形特性上の補正動作点を求め、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)が当該入出力特性上の各動作点間に位置するときは、各補正動作点を基準に線形特性となるように、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)の振幅及び位相を補正することにより、直交復調・A/D変換部23から得られる直交復調された受信信号の歪補正を行い、歪補正後の受信信号を上階層用復調復号部26及び下階層用復調復号部28に出力する。 The nonlinear distortion corrector 25 corrects the distortion of the complex baseband signal obtained from the quadrature demodulator/A/D converter 23 based on each operating point on the input/output characteristics of the satellite repeater 104 obtained from the nonlinear distortion detector 24 . Correction is performed, and the received signal after distortion correction is output to the upper layer demodulation/decoding section 26 and the lower layer demodulation/decoding section 28 . More specifically, the nonlinear distortion correction unit 25 corrects nonlinearity in the input/output characteristics based on each operating point on the input/output characteristics of the satellite repeater 104 obtained from the nonlinear distortion detection unit 24, although the details will be described later. Correction operating points on the linear characteristics corresponding to each operating point on the input/output characteristics are obtained using the linear characteristics assumed to have no distortion, and the quadrature-demodulated received signal (complex baseband signal) is applied to the input. By correcting the amplitude and phase of the quadrature-demodulated received signal (complex baseband signal) so as to have linear characteristics based on each correction operating point when positioned between operating points on the output characteristics, The orthogonally demodulated received signal obtained from the orthogonal demodulation/A/D conversion unit 23 is subjected to distortion correction, and the distortion-corrected received signal is output to the upper layer demodulation/decoding unit 26 and the lower layer demodulation/decoding unit 28 .

上階層用復調復号部26は、歪補正後の受信信号から上階層用複素ベースバンド信号を復調・復号する機能部であり、ロールオフフィルタ部261、復調デマッピンク部262、及び誤り訂正復号部263を備える。 The upper layer demodulation/decoding unit 26 is a functional unit that demodulates and decodes the upper layer complex baseband signal from the distortion-corrected received signal, and includes a roll-off filter unit 261 , a demodulation demapping unit 262 , and an error correction decoding unit 263 . Prepare.

ロールオフフィルタ部261は、送信装置1側と同様のロールオフ率(上階層のロールオフ率a)を有する帯域制限フィルタの一種のルートロールオフフィルタで構成され、非線形歪補正部25から得られる歪補正後の受信信号のシンボルについて、適宜、ダウンサンプリングして、不要な高周波成分を除去する波形整形を施して波形整形後の上階層用複素ベースバンド信号を生成し、復調デマッピンク部262に出力する。 The roll-off filter unit 261 is configured with a root roll-off filter that is a kind of band-limiting filter having the same roll-off rate (roll-off rate a in the upper layer) as that on the transmission device 1 side, and is obtained from the nonlinear distortion correction unit 25. Symbols of the received signal after distortion correction are appropriately down-sampled, and waveform shaping is performed to remove unnecessary high-frequency components to generate a waveform-shaped upper-layer complex baseband signal, which is output to demodulation demapping section 262 . do.

復調デマッピンク部262は、周波数Mのサンプリングクロックを用いて、ロールオフフィルタ部261から得られる上階層用複素ベースバンド信号をシンボルレートmでサンプリングし、当該上階層用に送信装置1側と対応するデジタル変調方式(例えばQPSK)の複素平面上にデマッピングし、理想信号点のコンスタレーションと比較して各シンボルを構成するビットの軟判定データ(尤度値)を取得し、誤り訂正復号部263に出力する。 The demodulation demapping unit 262 samples the upper layer complex baseband signal obtained from the roll-off filter unit 261 at the symbol rate m using a sampling clock of frequency M, and corresponds to the transmitting apparatus 1 side for the upper layer. Demapping onto the complex plane of a digital modulation method (eg QPSK), comparing with a constellation of ideal signal points, acquiring soft decision data (likelihood value) of bits constituting each symbol, and error correction decoding section 263 output to

誤り訂正復号部263は、復調デマッピンク部262から得られる上階層用の軟判定データに対し、当該上階層として予め定めた符号化率(例えば符号化率1/2)のブロック符号(例えばLDPC及びBCHの連接符号)についての誤り訂正復号処理を施して、上階層(強階層)のデータを復元し、外部出力するとともに、誤り訂正符号化部271に出力する。 Error correction decoding section 263 applies block code (for example, LDPC and BCH concatenated code) is subjected to error correction decoding processing to restore upper layer (strong layer) data, which is output to the outside and to the error correction coding unit 271 .

上階層用再伝送路符号化部27は、送信装置1側の上階層伝送路符号化部12における伝送路符号化処理と同一処理により、誤り訂正復号部263から得られた上階層(強階層)のデータを再度、伝送路符号化して、上階層用複素ベースバンド信号のレプリカを生成する機能部であり、誤り訂正符号化部271、再変調マッピング部272、ロールオフフィルタ部273、及びレベル調整部274を備える。 The upper layer re-transmission line coding unit 27 performs the same processing as the transmission line coding processing in the upper layer transmission line coding unit 12 on the transmitting device 1 side, and performs the upper layer (strong layer) obtained from the error correction decoding unit 263. ) data is channel-encoded again to generate a replica of the complex baseband signal for the upper layer. An adjuster 274 is provided.

誤り訂正符号化部271は、誤り訂正復号部263から得られた上階層(強階層)のデータを入力し、主信号とする当該上階層のデータに対し上階層用に予め定めた符号化率(例えば符号化率1/2)のブロック符号(例えばLDPC及びBCHの連接符号)による誤り訂正パリティを付加して符号化データを形成する誤り訂正符号化処理を施し再変調マッピング部272に出力する。 The error correction coding unit 271 receives the data of the upper layer (strong layer) obtained from the error correction decoding unit 263, and applies a predetermined coding rate for the upper layer to the data of the upper layer used as the main signal. (For example, coding rate 1/2) block code (for example, LDPC and BCH concatenated code) error correction parity is added to form encoded data, and error correction encoding processing is performed, and the data is output to remodulation mapping section 272 . .

再変調マッピング部272は、シンボルレートmに対応する周波数Mのサンプリングクロックに同期して、誤り訂正符号化部271から得られる当該上階層の符号化データに対し予め定めたデジタル変調方式(本例ではQPSK)のコンスタレーションにマッピングし、その複素(IQ)平面上にマッピングを施した上階層用複素ベースバンド信号を生成し、ロールオフフィルタ部273に出力する。 The remodulation mapping unit 272 applies a predetermined digital modulation method (this example QPSK) constellation, mapping is performed on the complex (IQ) plane to generate an upper-layer complex baseband signal, which is output to the roll-off filter unit 273 .

ロールオフフィルタ部273は、ロールオフ率(上階層のロールオフ率a)を有する帯域制限フィルタの一種のルートロールオフフィルタで構成され、再変調マッピング部272から得られる上階層用複素ベースバンド信号に対し、適宜、アップサンプリングを行って不要な高周波成分を除去する波形整形を施し、上階層と下階層との間でサンプリングクロックを合わせるようにアップサンプルした上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号を形成し、レベル調整部274に出力する。 The roll-off filter unit 273 is configured with a root roll-off filter, which is a type of band-limiting filter having a roll-off rate (roll-off rate a of the upper layer), and the upper-layer complex baseband signal obtained from the remodulation mapping unit 272. is appropriately up-sampled to remove unnecessary high-frequency components, and the replica signal of the complex baseband signal for the upper layer is up-sampled so as to match the sampling clocks between the upper layer and the lower layer. is formed and output to the level adjustment section 274 .

レベル調整部274は、後述するレベル調整部282と協働して、ロールオフフィルタ部273から得られる上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号について、その平均振幅レベルを下階層用複素ベースバンド信号の平均振幅レベルに対してα倍にするレベル調整を行い(図3又は図4参照)、そのレベル調整後の上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号を減算部283に出力する。 The level adjuster 274 cooperates with the level adjuster 282 (to be described later) to adjust the average amplitude level of the replica signal of the upper-layer complex baseband signal obtained from the roll-off filter 273 to the lower-layer complex baseband signal. (see FIG. 3 or FIG. 4), and outputs a replica signal of the upper layer complex baseband signal after the level adjustment to the subtraction unit 283 .

一方、下階層用復調復号部28は、下階層(弱階層)の受信信号を復調・復号する機能部であり、ロールオフフィルタ部281、レベル調整部282、減算部283、復調デマッピンク部284、及び誤り訂正復号部285を備える。 On the other hand, the lower layer demodulation/decoding unit 28 is a functional unit that demodulates and decodes the received signal of the lower layer (weak layer). and an error correction decoding unit 285 .

ロールオフフィルタ部281は、送信装置1側と同様のロールオフ率(下階層のロールオフ率b)を有する帯域制限フィルタの一種のルートロールオフフィルタで構成され、非線形歪補正部25から得られる歪補正後の受信信号のシンボルについて、適宜、ダウンサンプリングして、不要な高周波成分を除去する波形整形を施して波形整形後の下階層用複素ベースバンド信号を生成し、レベル調整部282に出力する。 The roll-off filter unit 281 is configured with a root roll-off filter, which is a type of band-limiting filter having the same roll-off rate (lower layer roll-off rate b) as that on the transmission device 1 side, and is obtained from the nonlinear distortion correction unit 25. Symbols of the received signal after distortion correction are appropriately down-sampled, waveform shaping is performed to remove unnecessary high-frequency components, and a complex baseband signal for the lower layer after waveform shaping is generated and output to level adjustment section 282 . do.

レベル調整部282は、上述したレベル調整部274と協働して、ロールオフフィルタ部281から得られる下階層用複素ベースバンド信号について、上階層用複素ベースバンド信号の平均振幅レベルが下階層用複素ベースバンド信号の平均振幅レベルに対してα倍となるようにレベル調整を行い(図3又は図4参照)、そのレベル調整後の下階層用複素ベースバンド信号を減算部283に出力する。 The level adjuster 282 cooperates with the level adjuster 274 described above to reduce the average amplitude level of the upper-layer complex baseband signal for the lower-layer complex baseband signal obtained from the roll-off filter 281 to the lower-layer complex baseband signal. The level is adjusted so that the average amplitude level of the complex baseband signal is multiplied by α (see FIG. 3 or FIG. 4), and the lower-layer complex baseband signal after the level adjustment is output to the subtracting section 283 .

減算部283は、レベル調整部282から得られるレベル調整後の下階層用複素ベースバンド信号から、レベル調整部274から得られるレベル調整後の上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号を差し引くように複素平面上で減算(同一タイミングでサンプリングしたシンボルについて電力的に減算)し、本来の下階層(弱階層)のみの複素ベースバンド信号からなる下階層用複素ベースバンド信号を生成し、復調デマッピンク部284に出力する。 The subtraction unit 283 subtracts the replica signal of the level-adjusted upper-layer complex baseband signal obtained from the level adjustment unit 274 from the level-adjusted lower-layer complex baseband signal obtained from the level adjustment unit 282 . Subtraction on the complex plane (power subtraction for symbols sampled at the same timing) generates a complex baseband signal for the lower layer consisting of only the original lower layer (weak layer) complex baseband signal, and demodulation demapping section H.284 output.

復調デマッピンク部284は、周波数Nのサンプリングクロックを用いて、減算部283から得られる下階層用複素ベースバンド信号をシンボルレートnでサンプリングし、当該下階層用に送信装置1側と対応するデジタル変調方式(例えば16ASK)の複素平面上にデマッピングし、理想信号点のコンスタレーションと比較して各シンボルを構成するビットの軟判定データ(尤度値)を取得し、誤り訂正復号部285に出力する。 The demodulation demapping unit 284 samples the lower layer complex baseband signal obtained from the subtraction unit 283 at a symbol rate n using a sampling clock of frequency N, and performs digital modulation corresponding to the transmitting apparatus 1 side for the lower layer. Demap on the complex plane of the system (for example, 16ASK), compare with a constellation of ideal signal points, obtain soft decision data (likelihood value) of bits constituting each symbol, and output to error correction decoding section 285 do.

誤り訂正復号部285は、復調デマッピンク部284から得られる下階層用の軟判定データに対し、当該下階層として予め定めた符号化率(例えば符号化率7/9)のブロック符号(例えばLDPC及びBCHの連接符号)についての誤り訂正復号処理を施して、下階層(弱階層)のデータを復元し、外部出力する。 Error correction decoding section 285 applies block code (for example, LDPC and BCH concatenated code) is subjected to error correction decoding processing to restore lower layer (weak layer) data and output to the outside.

上述した実施形態では、上階層と下階層のシンボルレートがm:nの例を説明したが、最も単純な例として、m:n=1:1、又は1:2とするのが好適である。m:n=1:1とする場合、つまり、上階層のシンボルレートが下階層のシンボルレートと同じ場合の送信装置1及び受信装置2の基本的な構成は、4MN=4N、M=Nとすればよい。m:n=1:1とすることで、動作するクロックが最大でも4Nと低いこと、また、クロック生成部11も1/2の単純な分周回路でよいことが利点となる。同様に、m:n=1:2とする場合、つまり、上階層のシンボルレートが下階層のシンボルレートの半分の場合の送信装置1及び受信装置2の基本的な構成は、4MN=4N、M=N/2とすればよい。m:n=1:2とすることで、動作するクロックが最大でも4Nと低いこと、また、クロック生成部11も1/2の単純な分周回路でよいことが利点となる。尚、ここでNは下階層のシンボルクロックであるため、デジタル変調方式して32APSKのような多値(5ビット)の変調方式を使用した場合、下階層のビットレートは5Nとなり、4Nよりも大きなクロックが必要となる。 In the above-described embodiment, an example in which the upper layer and lower layer symbol rates are m:n has been described, but as the simplest example, m:n=1:1 or 1:2 is preferable. . When m:n=1:1, that is, when the symbol rate of the upper layer is the same as the symbol rate of the lower layer, the basic configuration of the transmitting device 1 and the receiving device 2 is 4MN=4N and M=N. do it. By setting m:n=1:1, it is advantageous that the operating clock is as low as 4N at maximum and that the clock generator 11 can be a simple 1/2 frequency dividing circuit. Similarly, when m:n=1:2, that is, when the symbol rate of the upper layer is half the symbol rate of the lower layer, the basic configuration of the transmitting device 1 and the receiving device 2 is 4MN=4N, It suffices to set M=N/2. By setting m:n=1:2, it is advantageous that the operating clock is as low as 4N at maximum and that the clock generator 11 can be a simple 1/2 frequency dividing circuit. Here, since N is the symbol clock of the lower layer, when a multi-level (5-bit) modulation method such as 32APSK is used as a digital modulation method, the bit rate of the lower layer is 5N, which is higher than 4N. A large clock is required.

ただし、好適例としてm:n=1:1、又は1:2とする以外にも、m:n=1:4、3:4、2:3等とすることもできる。これらの比の場合は、例えばm:n=3:5とするよりも、2Mと2Nの最小公倍数が比較的小さくなり、4MNの基準クロックの周波数が低くなるため、動作を安定化させることができる。従って、m:nの比は単純な整数比で設定されるものとし、特にm:n=1:1、1:2、1:4、2:3、3:4のうちのいずれかとすることができ、好適にはm:n=1:1又は1:2とする。そして、基準クロック生成部111は、そのm:nの比として、nをmの整数倍とする場合(つまり、上記の例では1:1、1:2、1:4の場合)にM=1として4倍のNの基準クロックを発生させるように構成され、これによりクロック生成部11は単純な分周回路で構成することができ、安定性の高い動作が実現できる。 However, as a preferred example, m:n=1:4, 3:4, 2:3, etc. can be used instead of m:n=1:1 or 1:2. In the case of these ratios, the least common multiple of 2M and 2N becomes relatively smaller than, for example, m:n=3:5, and the frequency of the 4MN reference clock becomes lower, so that the operation can be stabilized. can. Therefore, the m:n ratio shall be set as a simple integer ratio, in particular m:n = 1:1, 1:2, 1:4, 2:3, 3:4. and preferably m:n=1:1 or 1:2. Then, the reference clock generation unit 111 sets M= The clock generator 11 is configured to generate N reference clocks four times as high as 1, so that the clock generation unit 11 can be configured with a simple frequency dividing circuit, and a highly stable operation can be realized.

次に、受信装置2における非線形歪検出部24及び非線形歪補正部25における実施例1,2の歪補正について、より具体的に説明する。 Next, the distortion correction of the first and second embodiments in the nonlinear distortion detector 24 and the nonlinear distortion corrector 25 in the receiver 2 will be described more specifically.

(実施例1の歪補正)
受信装置2における実施例1の歪補正では、非線形歪検出部24は、予め衛星中継器104の非線形歪を有する入出力特性(本例では、中継増幅器1042におけるAM‐AM特性及びAM‐PM特性を対象とするが、受信フィルタ1041及び送信フィルタ1043の入出力特性を含めてもよい。)を保持しておき、その入出力特性上で、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)の平均電力及びピーク電力を検出し、衛星中継器104における入出力特性の出力値(規格化出力電力及び相対位相偏移)から当該平均電力及びピーク電力に対応する最も確からしい入力値(規格化入力電力)を当該入出力特性に対する最小自乗誤差が最小となるように求め、当該入出力特性上の2点の動作点を類推し、非線形歪補正部25に出力する。非線形歪補正部25は、当該入出力特性において非線形歪がないとして仮定した線形特性を用いて、当該入出力特性上の2点の動作点に対応する当該線形特性上の2点の補正動作点を求め、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)が当該入出力特性上の2点の動作点間に位置するときは、各補正動作点を基準に線形特性となるように、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)の振幅及び位相を補正することにより、直交復調・A/D変換部23から得られる直交復調された受信信号の歪補正を行う。
(Distortion correction in Example 1)
In the distortion correction of the first embodiment in the receiving device 2, the nonlinear distortion detector 24 detects in advance the input/output characteristics of the satellite repeater 104 having nonlinear distortion (in this example, the AM-AM characteristics and AM-PM characteristics of the repeater amplifier 1042). However, the input/output characteristics of the receive filter 1041 and the transmit filter 1043 may be included.) are held, and on the input/output characteristics, the quadrature-demodulated received signal (complex baseband signal) The average power and peak power are detected, and the most probable input value (normalized input power) is obtained so that the least square error with respect to the input/output characteristics is minimized, two operating points on the input/output characteristics are estimated by analogy, and output to the nonlinear distortion correction unit 25 . The nonlinear distortion correction unit 25 uses linear characteristics assumed to have no nonlinear distortion in the input/output characteristics to obtain two corrected operating points on the linear characteristics corresponding to the two operating points on the input/output characteristics. and when the received signal (complex baseband signal) after quadrature demodulation is located between two operating points on the input/output characteristics, quadrature demodulation is performed so that the characteristics are linear with respect to each correction operating point. By correcting the amplitude and phase of the obtained received signal (complex baseband signal), distortion correction of the quadrature-demodulated received signal obtained from the quadrature demodulator/A/D converter 23 is performed.

図10は、本発明による一実施形態の受信装置2における実施例1の歪補正として、非線形歪検出部24は、直交復調された受信信号を利用して、その補正特性を求める様子を例示する図である。図10において、実線は予め測定した中継増幅器1042の非線形歪特性の曲線であり、点線は非線形歪がない場合の線形特性である。本実施形態の受信装置2における実施例1の歪補正として、非線形歪検出部24は、直交復調された受信信号の平均電力及びピーク電力を検出し、この2点からそれぞれの値を予め保持する中継増幅器1042の入出力特性(AM‐AM特性、AM‐PM特性)上の非線形歪特性の曲線と最小誤差が少なくなるようにフィッティング、つまり、衛星中継器104における入出力特性の出力値(規格化出力電力及び相対位相偏移)から当該平均電力及びピーク電力に対応する最も確からしい入力値(規格化入力電力)を入出力特性に対する最小自乗誤差が最小となるように求め、これにより当該入出力特性上の2点の動作点を類推して求める。尚、平均電力は歪曲線の規格化電力の0dBよりも数dB程度低いところを中心に選択し、またピーク電力は0dB近傍を中心に選択するのが好適である。そして、非線形歪がない場合の平均電力とピーク電力の差は既知であるので、その制約条件も利用して、図10に示すような、最小自乗誤差が最も小さくなった2点の動作点を定める(図示する“●”及び“▲”)。非線形歪補正部25は、この動作点(図示する“●”及び“▲”)にそれぞれ対応する規格化入力電力に対する線形特性上の補正値(図示する“〇”及び“△”)を求めることにより、当該入出力特性上の2点の動作点(図示する“●”及び“▲”)を基準に、複素ベースバンド信号の振幅と位相と線形特性とのレベル関係を関連づける歪補正を行うことができる。尚、受信信号のレベルは2点の動作点(図示する“●”及び“▲”)のみではないので、非線形歪補正部25は、これら2点を動作点の基準として、複素ベースバンド信号の振幅レベルに応じて、歪補正を行う。 FIG. 10 illustrates how the nonlinear distortion detector 24 obtains the correction characteristics using the quadrature-demodulated received signal as the distortion correction of the first embodiment in the receiving device 2 of one embodiment according to the present invention. It is a diagram. In FIG. 10, the solid line is the previously measured nonlinear distortion characteristic curve of the repeater amplifier 1042, and the dotted line is the linear characteristic without nonlinear distortion. As the distortion correction of Example 1 in the receiving device 2 of this embodiment, the nonlinear distortion detector 24 detects the average power and peak power of the received signal that has undergone quadrature demodulation, and holds the respective values from these two points in advance. The input/output characteristics (AM-AM characteristics, AM-PM characteristics) of the repeater amplifier 1042 are fitted to the curves of the nonlinear distortion characteristics so that the minimum error is reduced. The most probable input value (normalized input power) that It is obtained by analogy of the two operating points on the output characteristics. It is preferable to select the average power centering around a few dB lower than 0 dB of the normalized power of the distortion curve, and the peak power centering around 0 dB. Then, since the difference between the average power and the peak power when there is no nonlinear distortion is known, using that constraint condition, two operating points with the smallest least square error as shown in FIG. (“●” and “▲” in the figure). The non-linear distortion correction unit 25 obtains correction values (“◯” and “△” in the drawing) on the linear characteristics for the normalized input power corresponding to the operating points (“●” and “▲” in the drawing). Based on the two operating points (“●” and “▲” shown in the figure) on the input/output characteristics, perform distortion correction that associates the level relationship between the amplitude and phase of the complex baseband signal and the linear characteristics. can be done. Since the level of the received signal is not limited to the two operating points ("●" and "▴" in the drawing), the nonlinear distortion corrector 25 uses these two points as references for the operating points to obtain the complex baseband signal. Distortion correction is performed according to the amplitude level.

(実施例2の歪補正)
受信装置2における実施例2の歪補正では、非線形歪検出部24は、予め衛星中継器104の非線形歪を有する入出力特性(本例では、中継増幅器1042におけるAM‐AM特性及びAM‐PM特性を対象とするが、受信フィルタ1041及び送信フィルタ1043の入出力特性を含めてもよい。)を保持しておき、その入出力特性上で、直交復調された受信信号のパイロット信号期間から振幅が異なる少なくとも3種類の信号レベルのパイロット信号を検出し、衛星中継器104における入出力特性の出力値(規格化出力電力及び相対位相偏移)から当該少なくとも3種類の信号レベルに対応する最も確からしい入力値(規格化入力電力)を当該入出力特性に対する最小自乗誤差が最小となるように求め、当該入出力特性上の少なくとも3種類の信号レベルの動作点を類推し、非線形歪補正部25に出力する。非線形歪補正部25は、当該入出力特性において非線形歪がないとして仮定した線形特性を用いて、当該入出力特性上の少なくとも3種類の信号レベルに対応する当該線形特性上の最低3点の補正動作点を求め、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)が当該入出力特性上の最低3点の動作点間に位置するときは、各補正動作点を基準に線形特性となるように、直交復調された受信信号(複素ベースバンド信号)の振幅及び位相を補正することにより、直交復調・A/D変換部23から得られる直交復調された受信信号の歪補正を行う。
(Distortion correction in Example 2)
In the distortion correction of the second embodiment in the receiving device 2, the nonlinear distortion detector 24 detects in advance the input/output characteristics of the satellite repeater 104 having nonlinear distortion (in this example, the AM-AM characteristics and AM-PM characteristics of the repeater amplifier 1042). but may include the input/output characteristics of the receive filter 1041 and the transmit filter 1043.), and on the input/output characteristics, the amplitude from the pilot signal period of the quadrature-demodulated received signal is Pilot signals with at least three different signal levels are detected, and the output values (normalized output power and relative phase shift) of the input/output characteristics of the satellite transponder 104 are most likely to correspond to the at least three signal levels. The input value (normalized input power) is obtained so that the least square error for the input/output characteristics is minimized, and the operating points of at least three types of signal levels on the input/output characteristics are estimated by analogy. Output. The non-linear distortion correction unit 25 corrects at least three points on the linear characteristic corresponding to at least three types of signal levels on the input/output characteristic using the linear characteristic assumed to have no non-linear distortion in the input/output characteristic. Determine the operating point, and when the quadrature-demodulated received signal (complex baseband signal) is located between at least three operating points on the input/output characteristics, make linear characteristics based on each correction operating point. , corrects the amplitude and phase of the quadrature-demodulated received signal (complex baseband signal), thereby correcting the distortion of the quadrature-demodulated received signal obtained from the quadrature demodulator/A/D converter 23 .

図11は、本発明による一実施形態の受信装置2における実施例2の歪補正として、直交復調された受信信号(上階層用複素ベースバンド信号)から得られるパイロット信号を利用して、直交復調された受信信号(上階層用複素ベースバンド信号)に対する補正特性を求める様子を例示する図である。図11において、実線は予め測定した中継増幅器1042の非線形歪特性の曲線であり、点線は非線形歪がない場合の線形特性である。本実施形態の受信装置2における実施例2の歪補正として、非線形歪検出部24は、直交復調された受信信号のパイロット信号期間から振幅が異なる少なくとも3種類の信号レベルのパイロット信号を検出し、この少なくとも3種類の信号レベルから衛星中継器104における入出力特性上の各動作点を類推する。 FIG. 11 shows, as distortion correction of Example 2 in the receiving device 2 of one embodiment according to the present invention, using a pilot signal obtained from a received signal that has undergone quadrature demodulation (complex baseband signal for upper layer), quadrature demodulation FIG. 10 is a diagram illustrating how correction characteristics are obtained for a received signal (complex baseband signal for upper layer) obtained by applying the received signal; In FIG. 11, the solid line is the previously measured nonlinear distortion characteristic curve of the repeater amplifier 1042, and the dotted line is the linear characteristic when there is no nonlinear distortion. As the distortion correction of Example 2 in the receiving device 2 of the present embodiment, the nonlinear distortion detector 24 detects pilot signals of at least three signal levels with different amplitudes from the pilot signal period of the received signal that has undergone quadrature demodulation, Each operating point on the input/output characteristics of the satellite transponder 104 is inferred from these at least three types of signal levels.

図11では、上述した図7又は図8に対応する振幅“1”の基準パイロット信号と、振幅“0.5”、及び振幅“2”の3つのパイロット信号の例を示している。つまり、これらのパイロット信号は3dB差の電力差となっている。パイロット信号は、図6を参照して説明したように、上階層のみで送出し、そのとき、下階層は信号無しの期間としている。この3点からそれぞれの値を予め保持する中継増幅器1042の入出力特性(AM‐AM特性、AM‐PM特性)上の非線形歪特性の曲線と最小誤差が少なくなるようにフィッティング、つまり、衛星中継器104における入出力特性の出力値(規格化出力電力及び相対位相偏移)から当該少なくとも3種類の信号レベルに対応する最も確からしい入力値(規格化入力電力)を当該入出力特性に対する最小自乗誤差が最小となるように求め、これにより当該入出力特性上の少なくとも3種類の信号レベルの動作点を類推して求める。尚、振幅“1”の基準パイロット信号は歪曲線の規格化電力の0dBよりも数dB程度低いところ、他の2種類のパイロットは、+3dB(規格化電力0dB近傍)、及び-3dBのところを中心に選択するのが好適である。図示する例では、パイロット信号は3dB差で3点としているので、その間隔は保ったまま、歪特性曲線と最小自乗誤差が最も小さくなった点を探索して、図11に示すような、最小自乗誤差が最も小さくなった動作点を定める(図示する“●”、“▲”及び“■”)。非線形歪補正部25は、この動作点(図示する“●”、“▲”及び“■”)にそれぞれ対応する規格化入力電力に対する線形特性上の補正値(図示する“〇”、“△”及び“□”)を求めることにより、当該入出力特性上の3点の動作点(図示する“●”、“▲”及び“■”)を基準に、複素ベースバンド信号の振幅と位相と線形特性とのレベル関係を関連づける歪補正を行うことができる。尚、受信信号のレベルは3点の動作点(図示する“●”、“▲”及び“■”)のみではないので、非線形歪補正部25は、これら3点を動作点の基準として、複素ベースバンド信号の振幅レベルに応じて、歪補正を行う。 FIG. 11 shows an example of a reference pilot signal of amplitude "1" and three pilot signals of amplitudes "0.5" and "2" corresponding to FIG. 7 or FIG. 8 described above. In other words, these pilot signals have a power difference of 3 dB. As described with reference to FIG. 6, the pilot signal is transmitted only in the upper layer, while the lower layer is in a period of no signal. The curve of the nonlinear distortion characteristic on the input/output characteristics (AM-AM characteristic, AM-PM characteristic) of the repeater amplifier 1042 holding each value in advance from these three points and the fitting so as to reduce the minimum error, that is, the satellite relay The most probable input value (normalized input power) corresponding to the at least three types of signal levels from the output values (normalized output power and relative phase shift) of the input/output characteristics in the device 104 is the least square for the input/output characteristics The minimum error is obtained, and the operating points of at least three types of signal levels on the input/output characteristics are obtained by analogy. The reference pilot signal of amplitude "1" is several dB lower than the normalized power of 0 dB of the distortion curve, and the other two types of pilots are +3 dB (normalized power near 0 dB) and -3 dB. A central choice is preferred. In the illustrated example, the pilot signals are set to three points with a difference of 3 dB. Therefore, while maintaining the intervals, the point where the distortion characteristic curve and the least square error are minimized is searched to obtain the minimum error as shown in FIG. The operating point with the smallest squared error is determined (“●”, “▲” and “■” in the figure). The nonlinear distortion correction unit 25 calculates correction values ("○", "△" in the drawing) on the linear characteristics for the normalized input power corresponding to the operating points ("●", "▲" and "■" in the drawing), respectively. and "□"), the amplitude and phase of the complex baseband signal and the linear Distortion correction can be performed that relates level relationships to characteristics. Since the level of the received signal is not limited to the three operating points ("●", "▴" and "▪" in the figure), the nonlinear distortion corrector 25 uses these three points as references for operating points, Distortion correction is performed according to the amplitude level of the baseband signal.

そして、本発明に係る送信装置1及び受信装置2は、電力分割階層伝送(LDM)方式を用い、上階層と下階層で同一のシンボルレートを可能とするだけでなく異なるシンボルレートとすることも可能であり、これにより、上階層と下階層の所要C/Nの差を10dB以上とすることを実現することができ、20dB以上の信号減衰が生じる場合でも強階層の伝送データの情報を得ることが可能とすることにより動作を安定化させ、受信装置2側でより耐性の高い態様で強階層及び弱階層の双方の伝送データの情報を得ることが可能となる。 Then, the transmitting device 1 and the receiving device 2 according to the present invention use a power division hierarchical transmission (LDM) system, and can not only use the same symbol rate in the upper layer and the lower layer, but also use different symbol rates. As a result, it is possible to realize a difference of 10 dB or more in required C/N between the upper layer and the lower layer, and obtain the information of the transmission data of the strong layer even when the signal attenuation of 20 dB or more occurs. By making it possible to stabilize the operation, it becomes possible for the receiving device 2 to obtain the information of the transmission data of both the strong hierarchy and the weak hierarchy in a more robust manner.

特に、送信装置1においては、シンボルレートが異なり(m≠n)、つまり帯域幅が異なり、誤り訂正符号化率、デジタル変調方式、ロールオフ率、及び送信レベルともに独立に設定可能な2系統とする各階層の変調信号について、各階層のシンボルレートの違いに依らず各階層間で同一(送信装置1側と受信装置2側との間でも同一)に揃えた単一の基準クロックを基準に合波した単一周波数帯域、且つ単一シンボルレート化した1つの階層伝送変調波信号により送信できる。 In particular, in the transmission device 1, the symbol rate is different (m≠n), that is, the bandwidth is different, and the error correction coding rate, digital modulation method, roll-off rate, and transmission level can all be set independently. For the modulated signal of each layer, based on a single reference clock that is the same between each layer (also the same between the transmitting device 1 side and the receiving device 2 side) regardless of the difference in the symbol rate of each layer. It can be transmitted by one multiplexed single frequency band and one layered transmission modulated wave signal with a single symbol rate.

また、受信装置2においては、衛星中継器104による非線形歪があるような場合でも、非線形歪を補正した後、上階層及び下階層を復調できる。そして、受信装置2は、上階層(強階層)及び下階層(弱階層)の受信信号を復調・復号する際には、伝送劣化に対する耐性の強い上階層(シンボルレート(m≦n、同じ場合を含め低いシンボルレート)、誤り訂正符号化率、デジタル変調方式、ロールオフ率、送信レベルの違いによる)を先に復調・復号し、その信頼性の高い上階層の復調・復号結果を基に再伝送路符号化したレプリカ信号を用いて、上階層及び下階層の変調信号を含む受信信号からそのレプリカ信号を差し引いて復調・復号することで、信頼性の高い下階層のデータが得られるようになる。 Moreover, even if there is non-linear distortion due to the satellite transponder 104, the receiver 2 can demodulate the upper and lower layers after correcting the non-linear distortion. When the receiving device 2 demodulates and decodes the received signals of the upper layer (strong layer) and the lower layer (weak layer), the upper layer (symbol rate (m≤n, in the case of the same (lower symbol rate, including low symbol rate), error correction coding rate, digital modulation method, roll-off rate, and difference in transmission level) are demodulated and decoded first, and then based on the highly reliable upper layer demodulation and decoding results Using the retransmission path-encoded replica signal, subtracting the replica signal from the received signal containing the modulated signals of the upper and lower layers and demodulating and decoding the received signal, the data of the lower layer with high reliability can be obtained. become.

従って、本実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1及び受信装置2によれば、衛星放送における従来の時分割階層伝送方式と比較して、電力分割階層伝送(LDM)方式とすると、その階層間のシンボルレートを同一にしたり、違いを持たせたりすることにより、上階層(強階層)及び下階層(弱階層)の伝送の強さの差(所要C/Nの差)をより大きくすることが可能となり、降雨等により20dB以上の減衰が生じる場合でも強階層の伝送データの情報を得ることが可能とすることにより動作を安定化させ、受信装置2側でより耐性の高い態様で各階層のデータを受信することが可能となる。 Therefore, according to the transmission device 1 and the reception device 2 of the power division hierarchical transmission (LDM) system of the present embodiment, compared with the conventional time division hierarchical transmission system in satellite broadcasting, the power division hierarchical transmission (LDM) system Then, by making the symbol rates between the layers the same or different, the difference in transmission strength between the upper layer (strong layer) and the lower layer (weak layer) (difference in required C/N) can be increased, and even if rainfall or the like causes attenuation of 20 dB or more, it is possible to obtain information on transmission data of a strong hierarchy, thereby stabilizing the operation and increasing the resistance on the receiving device 2 side. It becomes possible to receive data of each layer in a high mode.

このように、本実施形態の電力分割階層伝送(LDM)方式の送信装置1及び受信装置2によれば、上階層だけでなく下階層の信号伝送にも影響を与えるLDMに特有の伝送路歪を効率よく補正して、上階層及び下階層の双方の信号の伝送性能を高めることができる。 As described above, according to the transmission device 1 and the reception device 2 of the power division hierarchical transmission (LDM) system of the present embodiment, the transmission path distortion peculiar to LDM that affects not only the signal transmission of the upper layer but also the signal transmission of the lower layer can be efficiently corrected to improve the transmission performance of both the upper layer and lower layer signals.

上述した一実施形態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、上述した各実施例では、実施例1の歪補正、及び実施例2の歪補正として歪補正を区別して説明したが、受信装置2は、その実施例1の歪補正、及び実施例2の歪補正の双方の歪補正を選択的に、或いは併用して行う構成とすることができる。また、受信装置2は、衛星中継器104の入出力特性(上述した実施例では中継増幅器1042の入出力特性)の情報を予め保持しているが、送信装置1から、伝送制御信号を用いて当該衛星中継器104の入出力特性の情報を受信装置2に毎回、或いは定期的に送信して受信装置2に保持させる形態とすることができる。また、上述した実施形態では、上階層の変調信号の平均振幅レベルを下階層の変調信号の平均振幅レベルに対してα倍とする例を説明したが、この代わりに、下階層の変調信号の平均振幅レベルを上階層の変調信号の平均振幅レベルに対して1/α倍とするレベル調整部を設ける構成としてもよい。即ち、上階層の変調信号の平均振幅レベルが下階層の変調信号の平均振幅レベルに対して所定のレベル差(α倍の平均振幅レベル差)となるようにレベル調整を行うレベル調整部を設ける構成であればよい。また、上述した例では、上階層を2Kのデータ信号、下階層を4Kのデータ信号とする例を説明したが、その他の2Kと8K、音声と映像等を採用するなど、2系統のデータをそれぞれ上階層及び下階層として定めるものであればよい。また、本発明に係る送信装置1及び受信装置2によれば、上階層や下階層の変調方式及び誤り訂正符号は、種々のものを選択設定することができる。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。 Although the above-described one embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions may be made within the spirit and scope of the invention. For example, in each of the above-described embodiments, the distortion correction of the first embodiment and the distortion correction of the second embodiment are described separately. can be configured to perform both distortion corrections selectively or in combination. Further, the receiving device 2 holds in advance information on the input/output characteristics of the satellite repeater 104 (the input/output characteristics of the repeater amplifier 1042 in the above-described embodiment). Information on the input/output characteristics of the satellite transponder 104 may be transmitted to the receiving device 2 each time or periodically, and may be stored in the receiving device 2 . In the above-described embodiment, the average amplitude level of the modulated signal in the upper layer is α times the average amplitude level of the modulated signal in the lower layer. A configuration may be employed in which a level adjustment section is provided to set the average amplitude level to 1/α times the average amplitude level of the modulated signal of the upper layer. That is, a level adjusting section is provided for adjusting the level so that the average amplitude level of the modulated signal in the upper layer has a predetermined level difference (average amplitude level difference multiplied by α) with respect to the average amplitude level of the modulated signal in the lower layer. Any configuration is acceptable. In the above example, the upper layer is a 2K data signal and the lower layer is a 4K data signal. Anything that is defined as an upper layer and a lower layer may be used. Further, according to the transmitting device 1 and the receiving device 2 according to the present invention, it is possible to select and set various modulation schemes and error correction codes for upper and lower layers. Accordingly, the present invention should not be construed as limited by the above-described embodiments, but only by the appended claims.

本発明によれば、2系統の伝送路符号化方式の変調信号を組み合わせてシングルキャリアで伝送する階層伝送方式における伝送信号について、歪補正を行いながらその減衰に対する耐性を高めることができるので、階層伝送する伝送システムの用途に有用である。 According to the present invention, it is possible to improve resistance to attenuation while performing distortion correction for a transmission signal in a hierarchical transmission scheme in which modulated signals of two transmission line coding schemes are combined and transmitted by a single carrier. It is useful for transmission system applications that transmit.

1 送信装置
2 受信装置
11 クロック生成部
12 上階層用伝送路符号化部
13 下階層用伝送路符号化部
14 電力加算部
15 直交変調部
21 クロック生成部
22 バンドパスフィルタ(BPF)部
23 直交復調・アナログ/デジタル(A/D)変換部
24 非線形歪検出部
25 非線形歪補正部
26 上階層用復調復号部
27 上階層用再伝送路符号化部
28 下階層用復調復号部
100 伝送システム
101 電力増幅器
102 地球局の送信アンテナ
103 衛星中継局の受信アンテナ
104 衛星中継器
105 衛星中継局の送信アンテナ
106 受信設備の受信アンテナ
111 基準クロック生成部
112 分周器
112a,112b 分周部
120 上階層用のフレーム構成部
121 誤り訂正符号化部
122 変調マッピング部
123 ロールオフフィルタ部
130 下階層用のフレーム構成部
131 誤り訂正符号化部
132 変調マッピング部
133 ロールオフフィルタ部
141 レベル調整部
142 加算部
151 直交変調・デジタル/アナログ(D/A)変換部
152 バンドパスフィルタ(BPF)部
211 基準クロック生成部
212 分周器
212a,212b 分周部
261 ロールオフフィルタ部
262 復調デマッピンク部
263 誤り訂正復号部
271 誤り訂正符号化部
272 再変調マッピング部
273 ロールオフフィルタ部
274 レベル調整部
281 ロールオフフィルタ部
282 レベル調整部
283 減算部
284 復調デマッピンク部
285 誤り訂正復号部
1041 衛星中継器の受信フィルタ
1042 衛星中継器の中継増幅器
1043 衛星中継器の送信フィルタ
1 transmitting device 2 receiving device 11 clock generation unit 12 upper layer transmission line coding unit 13 lower layer transmission line coding unit 14 power addition unit 15 quadrature modulation unit 21 clock generation unit 22 bandpass filter (BPF) unit 23 orthogonal Demodulator/Analog/Digital (A/D) converter 24 Nonlinear distortion detector 25 Nonlinear distortion corrector 26 Higher layer demodulator/decoder 27 Higher layer retransmission line encoder 28 Lower layer demodulator/decoder 100 Transmission system 101 Power amplifier 102 Transmission antenna of earth station 103 Reception antenna of satellite relay station 104 Satellite repeater 105 Transmission antenna of satellite relay station 106 Reception antenna of reception facility 111 Reference clock generator 112 Frequency divider 112a, 112b Frequency divider 120 upper hierarchy 121 error correction coding unit 122 modulation mapping unit 123 roll-off filter unit 130 lower layer frame construction unit 131 error correction coding unit 132 modulation mapping unit 133 roll-off filter unit 141 level adjustment unit 142 addition unit 151 quadrature modulation/digital/analog (D/A) conversion unit 152 bandpass filter (BPF) unit 211 reference clock generation unit 212 frequency divider 212a, 212b frequency division unit 261 roll-off filter unit 262 demodulation demapping unit 263 error correction decoding Section 271 Error Correction Coding Section 272 Remodulation Mapping Section 273 Roll-off Filter Section 274 Level Adjustment Section 281 Roll-off Filter Section 282 Level Adjustment Section 283 Subtraction Section 284 Demodulation Demapping Section 285 Error Correction Decoding Section 1041 Satellite Transponder Reception Filter 1042 Satellite repeater relay amplifier 1043 Satellite repeater transmission filter

Claims (9)

2系統の伝送路符号化方式の変調信号をそれぞれ上階層及び下階層として定め、当該2系統の変調信号を異なるレベルで電力的に加算してシングルキャリアで衛星放送の放送伝送路を介して伝送する電力階層伝送方式の送信装置であって、
前記上階層のデータを伝送するシンボルレートをm、前記下階層のデータを伝送するシンボルレートをnとし、前記シンボルレートmに対応するシンボルクロック周波数をM、及び前記シンボルレートnに対応するシンボルクロック周波数をNとしたとき、前記上階層用及び前記下階層用として共通する4倍のM×Nの基準クロックを発生させる基準クロック生成部、及び前記基準クロックを基準として上階層用及び下階層用にそれぞれ分周したサンプリングクロックを発生させる分周器を有するクロック生成部と、
シンボルレートmで伝送する上階層用のデータを入力し、当該電力階層伝送方式の伝送路歪補正用として予め定めたパイロット信号を前記上階層用のデータの前段に格納可能とする上階層用の変調フレームを構成し、該上階層用の変調フームに対して、前記基準クロックを基準とした上階層用のサンプリングクロックを基に、当該上階層用に少なくとも誤り訂正符号化率、変調方式、及び波形整形のロールオフ率を指定した予め定めた伝送路符号化方式に基づく上階層用複素ベースバンド信号を生成し、前記基準クロックでサンプリングする前記上階層の変調信号として形成する上階層用伝送路符号化部と、
シンボルレートnで伝送する下階層用のデータを入力し、前記パイロット信号を格納することなく、前記上階層用の変調フレームと同一構造の下階層用の変調フレームを構成し、該下階層用の変調フームに対して、前記基準クロックを基準とした下階層用のサンプリングクロックを基に、当該下階層用に少なくとも誤り訂正符号化率、変調方式、及び波形整形のロールオフ率を指定した予め定めた伝送路符号化方式に基づく下階層用複素ベースバンド信号を生成し、前記基準クロックでサンプリングする前記下階層の変調信号として形成する下階層用伝送路符号化部と、
前記上階層の変調信号の平均振幅レベルが前記下階層の変調信号の平均振幅レベルに対して所定のレベル差となるように前記上階層の変調信号と前記下階層の変調信号のいずれか一方又は双方のレベル調整を行ってから、前記上階層の変調信号と前記下階層の変調信号とを電力加算することで合成した複素ベースバンド信号を生成する電力加算部と、
前記基準クロックをサンプリングクロックとして用いて、前記合成した複素ベースバンド信号を直交変調して、送信するための変調波信号を生成する直交変調部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
The modulated signals of the two systems of transmission line coding are defined as the upper layer and the lower layer, respectively, and the modulated signals of the two systems are added at different levels in terms of power and transmitted through the broadcasting transmission line of satellite broadcasting with a single carrier. A transmission device of a power hierarchical transmission system,
Let m be a symbol rate for transmitting the upper layer data, n be a symbol rate for transmitting the lower layer data, M be a symbol clock frequency corresponding to the symbol rate m, and a symbol clock corresponding to the symbol rate n. When the frequency is N, a reference clock generation unit for generating a reference clock of M×N, which is four times common for the upper layer and the lower layer, and for the upper layer and the lower layer using the reference clock as a reference a clock generator having frequency dividers for generating sampling clocks divided by
Upper layer data transmitted at symbol rate m is input, and a predetermined pilot signal for transmission line distortion correction of the power hierarchical transmission system can be stored in a stage preceding the upper layer data. A modulation frame is configured, and for the modulation frame for the upper layer, based on the sampling clock for the upper layer based on the reference clock, at least the error correction coding rate, the modulation method, and the An upper-layer transmission line for generating an upper-layer complex baseband signal based on a predetermined transmission-line coding method designating a waveform shaping roll-off rate, and forming the upper-layer modulated signal sampled with the reference clock. an encoding unit;
inputting lower layer data transmitted at a symbol rate n, constructing a lower layer modulation frame having the same structure as the upper layer modulation frame without storing the pilot signal; For the modulation frame, based on the sampling clock for the lower layer with reference to the reference clock, at least the error correction coding rate, the modulation method, and the roll-off rate of waveform shaping are specified for the lower layer. a lower layer transmission line coding unit that generates a lower layer complex baseband signal based on the transmission line coding method and forms it as the lower layer modulation signal sampled with the reference clock;
either one of the upper layer modulation signal and the lower layer modulation signal so that the average amplitude level of the upper layer modulation signal has a predetermined level difference from the average amplitude level of the lower layer modulation signal, or a power addition unit that adjusts the levels of both, and then adds the power of the modulated signal of the upper layer and the modulated signal of the lower layer to generate a combined complex baseband signal;
a quadrature modulation unit that quadrature modulates the combined complex baseband signal using the reference clock as a sampling clock to generate a modulated wave signal for transmission;
A transmitting device comprising:
前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比としてm:n=1:1、1:2、1:4、2:3、3:4のうちのいずれかとすることを特徴とする、請求項1に記載の送信装置。 m:n=1:1, 1:2, 1:4, 2:3, 3:4 as a ratio of the symbol rate m for transmitting the upper layer data and the symbol rate n for transmitting the lower layer data 2. The transmitting device according to claim 1, characterized in that it is one of: 前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比として、nはmの整数倍とし、
前記基準クロック生成部は、M=1として4倍のNの基準クロックを発生させるように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の送信装置。
As a ratio between the symbol rate m for transmitting the upper layer data and the symbol rate n for transmitting the lower layer data, n is an integer multiple of m,
2. The transmitting apparatus according to claim 1, wherein said reference clock generation unit is configured to generate four times N reference clocks with M=1.
請求項1から3のいずれか一項に記載の送信装置によって生成された変調波信号について衛星放送の放送伝送路を介して受信して、前記上階層のデータ及び前記下階層のデータを復元する受信装置であって、
前記上階層用及び前記下階層用として共通する4倍のM×Nの基準クロックを発生させる受信側基準クロック生成部、及び前記基準クロックを基準として上階層用及び下階層用にそれぞれ分周したサンプリングクロックを発生させる受信側分周器を有する受信側クロック生成部と、
当該基準クロックをサンプリングクロックとして用いて当該受信した変調波信号における所定の周波数帯の受信信号を直交復調し、デジタル信号形式の複素ベースバンド信号を取得する直交復調・アナログ/デジタル変換部と、
該複素ベースバンド信号について、前記衛星放送の放送伝送路において生じる入出力特性の非線形歪曲線上での動作点を検出する非線形歪検出部と、
前記動作点を基に、該複素ベースバンド信号について歪補正する非線形歪補正部と、
当該歪補正後の複素ベースバンド信号を上階層用複素ベースバンド信号として扱って入力し、当該送信装置側と対応する上階層用の伝送路符号化方式に基づくシンボルレートmの復調復号処理を施して、前記上階層のデータを復元する上階層用復調復号部と、
前記上階層用復調復号部により復元した上階層のデータを入力し、当該上階層用に少なくとも誤り訂正符号化率、変調方式、及び波形整形のロールオフ率を指定した予め定めた伝送路符号化方式に基づく上階層用複素ベースバンド信号を再生成し、上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号として形成する上階層用再伝送路符号化部と、
当該歪補正後の複素ベースバンド信号を入力し、当該下階層用のロールオフ率の波形整形を施した下階層用複素ベースバンド信号を形成し、前記上階層用再伝送路符号化部によって形成した上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号の平均振幅レベルが前記下階層用複素ベースバンド信号の平均振幅レベルに対して前記所定のレベル差となるように該上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号と該下階層用複素ベースバンド信号のいずれか一方又は双方のレベル調整を行い、該レベル調整後に、該下階層用複素ベースバンド信号から該上階層用複素ベースバンド信号のレプリカ信号を差し引くように電力減算することで下階層のみの複素ベースバンド信号からなる新たな下階層用複素ベースバンド信号を生成し、当該新たな下階層用複素ベースバンド信号に対し当該送信装置側と対応する下階層用の伝送路符号化方式に基づくシンボルレートnの復調復号処理を施して、前記下階層のデータを復元する下階層用復調復号部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
A modulated wave signal generated by the transmitting device according to any one of claims 1 to 3 is received via a broadcasting transmission line of satellite broadcasting, and the data of the upper layer and the data of the lower layer are restored. a receiving device,
A reception-side reference clock generating unit for generating a reference clock of four times M×N common to the upper layer and the lower layer, and dividing the reference clock into the upper layer and the lower layer, respectively. a receiver clock generator having a receiver divider for generating a sampling clock;
a quadrature demodulation/analog/digital conversion unit that quadrature demodulates a received signal in a predetermined frequency band in the received modulated wave signal using the reference clock as a sampling clock to obtain a complex baseband signal in digital signal format;
a nonlinear distortion detector for detecting an operating point on a nonlinear distortion curve of input/output characteristics of the complex baseband signal that occurs in the satellite broadcasting transmission path;
a nonlinear distortion correction unit that corrects distortion of the complex baseband signal based on the operating point;
The complex baseband signal after the distortion correction is treated as an upper layer complex baseband signal and input, and subjected to demodulation and decoding processing at a symbol rate m based on the transmission line coding scheme for the upper layer corresponding to the transmitting apparatus side. an upper layer demodulation/decoding unit that restores the upper layer data;
Inputting upper layer data restored by the upper layer demodulation/decoding unit, predetermined transmission path coding designating at least an error correction coding rate, a modulation scheme, and a waveform shaping roll-off rate for the upper layer an upper-layer retransmission line coding unit that regenerates an upper-layer complex baseband signal based on the scheme and forms a replica signal of the upper-layer complex baseband signal;
Inputting the complex baseband signal after the distortion correction, forming a complex baseband signal for the lower layer by performing waveform shaping with the roll-off factor for the lower layer, and forming the complex baseband signal for the upper layer by the retransmission line coding unit for the upper layer. replica of the complex baseband signal for the upper layer so that the average amplitude level of the replica signal of the complex baseband signal for the upper layer becomes the predetermined level difference from the average amplitude level of the complex baseband signal for the lower layer. Either or both of the signal and the complex baseband signal for the lower layer are adjusted in level, and after the level adjustment, the replica signal of the complex baseband signal for the upper layer is subtracted from the complex baseband signal for the lower layer. by subtracting the power from the lower layer to generate a new lower layer complex baseband signal consisting of only the lower layer complex baseband signal, and for the new lower layer complex baseband signal, the lower layer corresponding to the transmitting device side a demodulation/decoding unit for a lower layer that restores the lower layer data by performing demodulation and decoding processing at a symbol rate n based on the channel coding scheme for the lower layer;
A receiving device comprising:
前記非線形歪検出部は、前記衛星放送の放送伝送路の非線形歪を有する入出力特性を保持しており、該入出力特性上で、当該直交復調された複素ベースバンド信号の平均電力及びピーク電力を検出しこの2点から前記衛星放送の放送伝送路における入出力特性上の各動作点を類推して検出する手段を有することを特徴とする、請求項4に記載の受信装置。 The non-linear distortion detector holds input/output characteristics having non-linear distortion of the broadcast transmission path of the satellite broadcast, and on the input/output characteristics, average power and peak power of the quadrature-demodulated complex baseband signal 5. The receiving apparatus according to claim 4, further comprising means for detecting by analogy each operating point on the input/output characteristics of the broadcasting transmission line of said satellite broadcasting from said two points. 当該送信装置における上階層用の変調フレームには、当該電力階層伝送方式の伝送路歪補正用として予め定めたパイロット信号が格納されており、且つ前記上階層用の変調フレームに対し同期して階層伝送される前記下階層用の変調フレームには、前記上階層用の変調フレームにおける該パイロット信号を格納する信号期間中、前記パイロット信号が格納されておらず無信号であり、
前記非線形歪検出部は、前記衛星放送の放送伝送路の非線形歪を有する入出力特性を保持しており、該入出力特性上で、当該直交復調された受信信号のパイロット信号期間から振幅が異なる少なくとも3種類の信号レベルのパイロット信号を検出し、当該少なくとも3種類の信号レベルから前記衛星放送の放送伝送路における入出力特性上の各動作点を類推して検出する手段を有することを特徴とする、請求項4又は5に記載の受信装置。
A pilot signal predetermined for transmission path distortion correction of the power hierarchical transmission system is stored in the modulation frame for the upper layer in the transmitting apparatus, and the modulation frame for the upper layer is synchronized with the modulation frame for the upper layer. the lower layer modulation frame to be transmitted does not store the pilot signal during a signal period for storing the pilot signal in the upper layer modulation frame, and is empty;
The nonlinear distortion detector holds input/output characteristics having nonlinear distortion of the broadcasting transmission path of the satellite broadcast, and on the input/output characteristics, the amplitude differs from the pilot signal period of the quadrature-demodulated received signal. characterized by having means for detecting pilot signals of at least three types of signal levels, and detecting by analogy each operating point on the input/output characteristics of the broadcasting transmission line of the satellite broadcasting from the at least three types of signal levels. 6. The receiving device according to claim 4 or 5, wherein
前記非線形歪補正部は、前記非線形歪検出部から得られる前記衛星放送の放送伝送路における入出力特性上の各動作点を基に、当該入出力特性において非線形歪がないとして仮定した線形特性を用いて、当該入出力特性上の各動作点に対応する当該線形特性上の補正動作点を求め、当該直交復調された受信信号である複素ベースバンド信号が当該入出力特性上の各動作点間に位置するときは、各補正動作点を基準に線形特性となるように、該複素ベースバンド信号の振幅及び位相を補正することにより歪補正を行う手段を有することを特徴とする、請求項4から6のいずれか一項に記載の受信装置。 The nonlinear distortion correcting unit corrects linear characteristics assumed to be free of nonlinear distortion in the input/output characteristics based on each operating point on the input/output characteristics of the broadcasting transmission path of the satellite broadcast obtained from the nonlinear distortion detecting unit. to obtain a correction operating point on the linear characteristic corresponding to each operating point on the input/output characteristic, and the complex baseband signal, which is the quadrature-demodulated received signal, is between the operating points on the input/output characteristic. 4, further comprising means for performing distortion correction by correcting the amplitude and phase of the complex baseband signal so as to have linear characteristics with reference to each correction operating point when positioned at 7. The receiver according to any one of 6. 前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比として当該送信装置に合わせたm:n=1:1、1:2、1:4、2:3、3:4のうちのいずれかとすることを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載の受信装置。 m:n=1:1, 1:2, 1:4, 2 as a ratio of the symbol rate m for transmitting the upper layer data and the symbol rate n for transmitting the lower layer data according to the transmitting apparatus 8. The receiver according to any one of claims 4 to 7, characterized in that it is one of: :3 and 3:4. 前記上階層のデータを伝送するシンボルレートmと前記下階層のデータを伝送するシンボルレートnとの比として、nはmの整数倍とし、
前記受信側基準クロック生成部は、M=1として4倍のNの基準クロックを発生させるように構成されていることを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載の受信装置。
As a ratio between the symbol rate m for transmitting the upper layer data and the symbol rate n for transmitting the lower layer data, n is an integer multiple of m,
8. The receiving apparatus according to any one of claims 4 to 7, wherein the reception-side reference clock generator is configured to generate four times N reference clocks with M=1. .
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