JP2005295088A - 無線通信システム及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基地局と移動局とで構成される無線通信システムにおいて、移動局のコストアップを招くことなく、無線信号の周波数漂動によって生じる通信不良を防止する。
【解決手段】 通信装置１０、３０は、送信信号をアップコンバートし、受信信号をダウンコンバートすることにより、無線通信を行う。基地局側の通信装置１０は、一定周波数ｆ０のパイロット信号Ｔｐを送信信号と共にアップコンバートして送信し、移動局側の通信装置３０は、ダウンコンバート後のパイロット信号を送信信号と一緒にアップコンバートして、基地局側に送信する。そして、基地局側の通信装置１０は、受信信号をダウンコンバートした後、パイロット信号Ｒｐを抽出し、この受信パイロット信号Ｒｐの周波数と送信パイロット信号Ｔｐの周波数とが一致するように、アップ・ダウンコンバートに用いる局発信号ｆ１ｃ，ｆ２ｃの周波数を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、互いに双方向に無線通信可能な基地局と移動局とからなる移動体用の無線通信システム、及び、このシステムを実現するのに好適な無線通信装置に関する。

従来より、地球局と衛星との間で無線通信を行う場合に生じる無線信号の周波数漂動（ドップラーシフト）を防止し得る無線通信システムとして、地球局から衛星に送信する信号に一定周波数のパイロット信号を重畳しておき、衛星側では、受信したパイロット信号の周波数と本来の周波数とのずれをドップラーシフトの量として検出し、その検出したドップラーシフト量だけ受信信号の周波数をシフトさせるものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

また、基地局と移動局との間で通信を行う場合に生じる周波数漂動（ドップラーシフト）を防止し得る無線通信システムとして、移動局側にＧＰＳ受信機を搭載し、移動局から基地局へデータを送信する際には、ＧＰＳ受信機にて検出した移動速度等に基づきドップラーシフト量を演算し、そのドップラーシフト量だけ送信信号の周波数を本来の周波数からシフトさせることで、基地局側でドップラーシフトの影響を受けることなく移動局からのデータを受信できるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２等参照）。
特開２００３−１３４０２２号公報 特開２００３−３０９５１７号公報

しかし、上記前者の技術では、衛星側（換言すれば移動局側）で受信信号のドップラーシフト量を検出するために、衛星側に地球局（換言すれば基地局）と同じパイロット信号を生成するための発振器を搭載しなければならず、しかも、各局のパイロット信号の周波数を一致させるには、各局に設けるパイロット信号の発振器を、発振周波数が安定した高価なものにする必要があることから、無線通信システム全体のコストアップを招き、例えば、無線電話網等のように基地局と多数の移動局とで構成され、移動局のコストダウンが要求されるシステムでは、採用することはできない。

また、後者の技術でも、移動局にＧＰＳ受信機を搭載しなければならないことから、移動局のコストアップを招き、上記と同様の問題が発生する。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、基地局と移動局とで構成される無線通信システムにおいて、移動局のコストアップを招くことなく、無線信号の周波数漂動（詳しくは、移動局の移動に伴うドップラーシフト）によって生じる通信不良を防止することを目的とする。

係る目的を達成するためになされた請求項１に記載の無線通信システムにおいては、基地局が移動局に伝送信号を送信する際、伝送信号と特定周波数のパイロット信号とを同時にアップコンバートして、そのアップコンバート後の信号をアンテナから送信する。

一方、移動局は、基地局からの送信信号をアンテナにて受信し、その受信信号をダウンコンバートすることにより、基地局が送信した元の伝送信号とパイロット信号とを復元する。また、移動局は、その復元したパイロット信号を、基地局に送信すべき伝送信号と共にアップコンバートし、そのアップコンバート後の信号を基地局への送信信号としてアンテナから送信する。

そして、基地局側では、移動局からの送信信号をアンテナを介して受信し、その受信信号をダウンコンバートすることにより、移動局が送信した伝送信号とパイロット信号とを復元する。そして、この復元したパイロット信号（以下、受信パイロット信号ともいう）と、移動局に送信するパイロット信号（以下、送信パイロット信号ともいう）との周波数を比較し、これら各パイロット信号の周波数が一致するように、送信信号のアップコンバート及び受信信号のダウンコンバートに利用する第１局発信号と第２局発信号との周波数を、同一周波数だけ補正する。

つまり、本発明の無線通信システムにおいて、移動局側で受信信号をダウンコンバートするのに使用される受信用局発信号と、同じく移動局側で送信信号をアップコンバートするのに使用される送信用局発信号とは、それぞれ、一定周波数に固定されている。

このため、移動局が停止しており、無線信号に周波数漂動（ドップラーシフト）が発生していなければ、基地局側で送信信号をアップコンバートするのに用いる第１局発信号と、基地局側で受信信号をダウンコンバートするのに用いる第２局発信号とを、それぞれ、移動局側の受信用局発信号、及び、送信用局発信号の周波数と一致させれば、基地局と移動局との間で無線通信を問題なく実行できる。

しかし、移動局が移動し、無線信号に周波数漂動（ドップラーシフト）が生じると、第１局発信号と受信用局発信号との周波数、及び、第２局発信号と送信用局発信号との周波数を、それぞれ一致させても、各局で得られる受信信号の周波数は元の送信信号の周波数からずれてしまう。

そこで、本発明では、基地局と移動局との間で一つのパイロット信号を送受信し、その送受信によって生じるパイロット信号一往復分の周波数変動を基地局側で検出して、この周波数変動がなくなるように、送信信号のアップコンバートに用いる第１局発信号と受信信号のダウンコンバートに用いる第２局発信号とを同一周波数だけ補正することで、これら各局発信号を周波数変動の２分の１の周波数分だけ個々に補正するようにしているのである。

この結果、基地局及び移動局では、それぞれ、受信信号をダウンコンバートすることによって、通信相手が送信した元の伝送信号を正確に復元できることになり、移動局の移動によって生じる通信不良を防止できる。

また、この効果を得るために、本発明では、基地局側でパイロット信号を生成したり、送信パイロット信号と受信パイロット信号との周波数を比較したりするが、移動局側では、単に受信したパイロット信号を再送信するだけでよく、本発明を実現するに当たって、移動局のコストアップを招くことはない。

よって、本発明の無線通信システムによれば、例えば、無線電話網等のように基地局と多数の移動局とで構成され、移動局のコストダウンが要求されるシステムに容易に適用することができ、その効果を発揮できる。

なお、このように一つの基地局に対して多数の移動局が存在する無線通信システムに本発明を適用する場合には、基地局側で通信相手を識別できるようにする必要があるが、このためには、例えば、請求項２に記載のように、基地局は、移動局との無線通信時には、通信対象となる移動局の識別情報にてパイロット信号を振幅変調することにより、パイロット信号に通信対象となる移動局の識別情報を付与し、移動局は、ダウンコンバート後の受信信号の中から抽出したパイロット信号から識別情報を復調し、その復調した識別情報が自己の識別情報であるときに、パイロット信号抽出後の受信信号を基地局からの伝送信号として取り込む受信動作及び前記基地局への伝送信号の送信動作を行うように構成するか、或いは、請求項３に記載のように、移動局は、基地局との無線通信時には、基地局へ送信するパイロット信号を自己の識別情報にて振幅変調することにより、パイロット信号に自己の識別情報を付与し、基地局は、ダウンコンバート後の受信信号の中から抽出したパイロット信号から識別情報を復調し、その復調した識別情報から通信相手となる移動局を認識するようにするとよい。

つまり、このようにすれば、基地局側では、パイロット信号を利用して通信相手となる移動局を指定しつつ無線通信を行うか、或いは、受信したパイロット信号から受信信号を送信してきた移動局を認識することができるようになり、基地局は、複数の移動局との間で良好な無線通信を行うことができる。なお、請求項２に記載の技術と請求項３に記載の技術とを互いに組み合わせるようにすれば、基地局と複数の移動局との１対多通信をより良好に実行できるのはいうまでもない。

また、このようにパイロット信号は、移動体の移動に伴う周波数変動（ドップラーシフト）を検出するだけでなく、振幅変調することによって、所望の情報を伝送できることから、例えば、請求項４に記載のように、通信衛星から送信された偏波面の異なる２種類の電波の一方を選択的に受信し、所定周波数帯の放送信号に周波数変換して出力する衛星アンテナが基地局に設けられ、基地局は、この衛星アンテナからの放送信号を、伝送信号及びパイロットと共にアップコンバートして、特定の移動局に送信するよう構成されているような場合には、放送信号の受信装置となる移動局側でパイロット信号を振幅変調することで、基地局側の衛星アンテナによる受信電波の偏波面を切り換えるようにすることもできる。

つまり、請求項４に記載の無線通信システムにおいて、移動局は、基地局へ送信するパイロット信号を、衛星アンテナによる受信電波の偏波面を指定する情報にて振幅変調することにより、パイロット信号に偏波面の指定情報を付与し、基地局は、ダウンコンバート後の受信信号の中から抽出したパイロット信号から偏波面の指定情報を復調し、その復調した指定情報に従い衛星アンテナが受信する電波の偏波面を切り換えることから、放送信号の受信装置となる移動局側で、基地局に設けられた衛星アンテナが受信する電波の偏波面を切り換えることができるようになり、基地局から移動局に衛星放送を配信するシステムの使い勝手を向上できる。

一方、請求項５に記載の発明は、移動局との間で無線通信を行う基地局として使用される無線通信装置に関するものであり、無線通信用のアンテナと、特定周波数のパイロット信号を発生するパイロット信号発生手段と、移動局に送信すべき伝送信号をアップコンバートするのに必要な所定周波数の第１局発信号を発生する第１局部発振手段と、移動局からの送信信号をダウンコンバートするのに必要な所定周波数の第２局発信号を発生する第２局部発振手段と、パイロット信号発生手段からのパイロット信号と前記移動局に送信すべき伝送信号とを混合し、第１局部発振手段が発生した第１局発信号を用いてアップコンバートすると共に、そのアップコンバート後の信号を移動局への送信信号としてアンテナから送信する第１周波数変換手段と、アンテナからの受信信号を、第２局部発振手段が発生した第２局発信号を用いてダウンコンバートする第２周波数変換手段と、第２周波数変換手段にてダウンコンバートされた受信信号の中からパイロット信号を抽出し、パイロット信号抽出後の受信信号を移動局からの伝送信号として内部回路に出力するパイロット信号抽出手段と、このパイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号とパイロット信号発生手段が発生したパイロット信号との周波数を比較し、これら各パイロット信号の周波数が一致するように、第１局部発振手段及び第２局部発振手段の発振周波数を同一周波数だけ補正する局部発振周波数補正手段と、を備えたことを特徴とする。

従って、この請求項５に記載の無線通信装置によれば、請求項１に記載の無線通信システムにおける基地局として使用することができ、延いては、請求項１と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項６に記載の発明は、移動体に搭載され、基地局との間で無線通信を行う移動局として使用される無線通信装置であって、無線通信用のアンテナと、基地局に送信すべき伝送信号をアップコンバートするのに必要な一定周波数の送信用局発信号を発生する送信用局部発振手段と、基地局からの送信信号をダウンコンバートするのに必要な一定周波数の受信用局発信号を発生する受信用局部発振手段と、アンテナからの受信信号を、受信用局部発振手段が発生した受信用局発信号を用いてダウンコンバートする受信用周波数変換手段と、受信用周波数変換手段にてダウンコンバートされた受信信号の中からパイロット信号を抽出し、このパイロット信号抽出後の受信信号を基地局からの伝送信号として内部回路に出力するパイロット信号抽出手段と、このパイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号と基地局に送信すべき伝送信号とを混合し、送信用局部発振手段が発生した送信用局発信号を用いてアップコンバートすると共に、そのアップコンバート後の信号を基地局への送信信号としてアンテナから送信する送信用周波数変換手段と、を備えたことを特徴とする。

従って、この請求項６に記載の無線通信装置によれば、請求項１に記載の無線通信システムにおける移動局として使用することができ、延いては、請求項１と同様の効果を得ることができる。

また次に、請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の無線通信装置において、伝送信号と共にアップコンバートするパイロット信号を振幅変調する変調手段と、パイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号から該パイロット信号の振幅を変調した元の情報を復調する復調手段と、の少なくとも一方を備えたことを特徴とする。

つまり、請求項５又は請求項６に記載の無線通信装置において、通信相手に送信するパイロット信号を振幅変調する変調手段を設ければ、パイロット信号の振幅変調によって通信相手に所望の情報（上述した識別情報や衛星アンテナの偏波切換のための情報等）を送信でき、逆に、受信したパイロット信号から元の情報を復調する復調手段を設ければ、通信相手からパイロット信号を振幅変調することによって送信されてきた情報を取得することができるようになり、無線信号の周波数漂動（ドップラーシフト）に伴う受信不要を防止するのに利用するパイロット信号を、情報伝達媒体として有効に利用することが可能となる。

以下に本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明が適用された第１実施形態の無線通信システムの構成を表す説明図である。

図１に示す如く、本実施形態の無線通信システムは、特定の場所に設置された基地局側のデータ管理装置２と、その周囲を移動する複数の移動体に搭載された複数のデータ通信端末４との間で送受信すべき伝送信号を、無線通信を利用して双方向に伝送するためのものであり、基地局側の通信装置１０と、移動局となる移動体側の複数の通信装置３０（図では１つのみを記載）とから構成されている。

ここでまず、データ管理装置２は、移動体側の通信装置３０に送信すべき伝送信号として、例えば周波数：１．５〜２ＧＨｚの送信信号Ｔｘを出力するように構成されており、通信装置１０は、この送信信号Ｔｘを、ミキサ１３にて、第１局部発振器１２からの発振信号（第１局発信号：略１２．５ＧＨｚ）ｆｃ１と混合することにより、送信信号Ｔｘを所定周波数帯（略１４〜１４．５ＧＨｚ帯）の送信信号にアップコンバートする。

また、通信装置１０には、一定周波数ｆｏ（例えば１．２５ＧＨｚ）のパイロット信号（送信パイロット信号）Ｔｐを発生する局部発振器２１が備えられており、この送信パイロット信号Ｔｐは、ＡＳＫ変調器２２にて振幅変調された後、混合器２３を介して送信信号Ｔｘと混合され、ミキサ１３にて送信信号Ｔｘと一緒に所定周波数（本実施形態では１３．７５ＧＨｚ）へとアップコンバートされる。

そして、そのアップコンバート後の送信信号及びパイロット信号は、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）１４を介して増幅器１５に入力され、増幅器１５にて所定レベルまで増幅された後、フィルタ１６を介して、アンテナ１１まで伝送され、アンテナ１１から無線信号として周囲に放射される。

次に、このアンテナ１１から放射された無線信号は、基地局周囲の移動体に搭載された通信装置３０のアンテナ３１にて受信される。そして、その受信信号は、通信装置３０内で、フィルタ３２を介して増幅器３３に入力され、増幅器３３にて所定レベルまで増幅された後、ミキサ３５に入力される。

ミキサ３５は、増幅器３３を介して入力された受信信号を、受信用局部発振器３４からの発振信号（受信用局発信号：１２．５ＧＨｚ）ｆ１ｏと混合することにより、受信信号をダウンコンバートする。そして、そのダウンコンバート後の受信信号はＢＰＦ３６を介して増幅器３７に入力され、この増幅器３７にて所定レベルまで増幅された後、パイロット分離回路３８に入力される。

なお、このパイロット分離回路３８は、ダウンコンバート後の受信信号の中から、パイロット信号ＰＩＬＯＴを抽出するためのものである。
次に、パイロット分離回路３８にてパイロット信号ＰＩＬＯＴが除去された受信信号は、データ通信端末４に出力され、パイロット分離回路３８にて受信信号から抽出されたパイロット信号ＰＩＬＯＴは、ＡＳＫ復調器４５に入力されると共に、増幅器４６に入力される。

そして、増幅器４６に入力されたパイロット信号ＰＩＬＯＴは、所定レベルまで増幅された後、ＡＳＫ変調器４７にて振幅変調され、その後、混合器４８を介して、データ通信端末４から出力された基地局への送信信号（本実施形態では０．５〜１．０ＧＨｚ）と混合される。

また、パイロット信号ＰＩＬＯＴと混合された送信信号は、ミキサ４２にて、送信用局部発振器４１からの発振信号（送信用局発信号：１１．７５ＧＨｚ）ｆ２ｏと混合されることにより、所定周波数帯（本実施形態では、１２．２５〜１２．７５ＧＨｚ、パイロット信号は略１３ＧＨｚ）にアップコンバートされる。

そして、そのアップコンバート後の送信信号及びパイロット信号は、ＢＰＦ４３を介して増幅器４４に入力され、増幅器４４にて所定レベルまで増幅された後、フィルタ３２を介して、アンテナ３１まで伝送され、アンテナ３１から無線信号として周囲に放射される。

次に、このアンテナ３１から放射された無線信号は、基地局側の通信装置１０のアンテナ１１にて受信され、その受信信号は、フィルタ１６を介して増幅器１７に入力され、増幅器１７にて所定レベルまで増幅された後、ミキサ１９に入力される。

ミキサ１９は、増幅器１７を介して入力された受信信号を、第２局部発振器１８からの発振信号（第２局発信号：略１１．７５ＧＨｚ）ｆ２ｃと混合することにより、受信信号をダウンコンバートする。

そして、そのダウンコンバート後の受信信号は、ＢＰＦ２０を介して、パイロット分離回路２４に入力され、このパイロット分離回路２４にて、データ管理装置２に出力すべき受信信号Ｒｘと受信パイロット信号Ｒｐとに分離される。

パイロット分離回路２４にて受信パイロット信号Ｒｐが除去された受信信号Ｒｘは、データ管理装置２に出力され、パイロット分離回路２４にて受信信号から抽出された受信パイロット信号Ｒｐは、ＡＳＫ復調器２５に入力されると共に、周波数比較部２７及び周波数制御部２８に入力される。

なお、上記各通信装置１０，３０には、それぞれ、マイクロコンピュータ（マイコン）からなる通信制御部２６，４９が内蔵されている。
そして、通信装置１０側の通信制御部２６は、データ管理装置２からの指令を受けて、ＡＳＫ変調器２２を駆動することにより、送信パイロット信号Ｔｐに移動局一斉呼び出し用のコマンドを付与し、周囲の移動体へ送信させる。

また、移動体側の通信装置３０において、通信制御部４９は、ＡＳＫ復調器４５からの復調データを監視し、ＡＳＫ復調器４５にて一斉呼び出しのコマンドが復調されると、データ通信端末４に、基地局側に送信すべきデータがあるか否かを問い合わせ、送信すべきデータがある場合には、ＡＳＫ変調器４７を駆動することにより、パイロット信号に自己の識別情報と通信要求のコマンドを付与し、基地局へと送信させる。

このため、通信装置１０側の通信制御部２６は、上記のようにＡＳＫ変調器２２を駆動することにより、移動局一斉呼び出し用のコマンドにてＡＳＫ変調した送信パイロット信号Ｔｐを送信させた後は、ＡＳＫ復調器２５にて通信要求のコマンドが復調されるのを待ち、通信要求のコマンドが復調されると、そのコマンドと共に送信されてきた移動局の識別情報を取得する。

そして、その後は、その識別情報を付与した応答コマンドにてＡＳＫ変調器２２を駆動し、その応答コマンドを付与した送信パイロット信号Ｔｐを送信させることで、識別情報に対応した特定の移動局（通信装置３０）に通信許可を行い、その後、通信許可を行った移動局（通信装置３０）との間で、各種データを送受信する。

次に、周波数比較部２７は、パイロット分離回路２４から入力される受信パイロット信号Ｒｐと、局部発振器２１が発生した送信パイロット信号Ｔｐとの周波数を比較し、その周波数の差に応じた電圧信号Ｖｄｆを発生する。

そして、周波数制御部２８は、この周波数比較部２７から出力される電圧信号Ｖｄｆが零、つまり、受信パイロット信号Ｒｐと送信パイロット信号Ｔｐとの周波数が一致するように、第１局部発振器１２及び第２局部発振器１８の発振周波数を同一周波数だけ補正する。

すなわち、本実施形態では、第１局部発振器１２及び第２局部発振器１８は周波数可変型の局部発振器にて構成されており、周波数制御部２８には、これら各局部発振器１２，１８の発振周波数を、移動体側通信装置３０内の局部発振器３４，４１と同じ基準周波数ｆ１ｏ，ｆ２ｏに制御するための基準電圧Ｖｔｏ、Ｖｒｏを発生する基準電圧源５１，５２が設けられている（図２参照）。

また、図２に示すように、周波数制御部２８には、受信パイロット信号Ｒｐを検波する検波回路６１と、検波回路６１からの出力に基づき受信パイロット信号Ｒｐの有無を判定する判定回路６２と、判定回路６２で受信パイロット信号Ｒｐが有ると判定されたときにオン状態に切り換えられて、周波数比較部２７からの電圧信号Ｖｄｆを取り込むスイッチ５４とが備えられている。

そして、判定回路６２で受信パイロット信号Ｒｐがないと判定されているときには、出力回路６０が図のように切り換えられて、基準電圧源５１，５２から出力された基準電圧Ｖｔｏ、Ｖｒｏを局部発振器１２，１８の制御電圧Ｖｔ、Ｖｒとして出力し、各局部発振器１２，１８の発振周波数を基準周波数ｆ１ｏ，ｆ２ｏに制御する。

一方、判定回路６２で受信パイロット信号Ｒｐが有ると判定され、スイッチ５４がオン状態となって、周波数比較部２７からの電圧信号Ｖｄｆが入力されているときには、その電圧信号Ｖｄｆを積分回路（換言すればローパスフィルタ）５５で積分し、その積分結果を分配器５６を介して、２つの加算回路５７，５８に入力する。

すると、これら各加算回路５７，５８では、基準電圧源５１，５２からの出力（つまり基準電圧Ｖｔｏ、Ｖｒｏ）に分配器５６を介して入力された積分値（電圧）が加算され、各加算回路５７，５８からの出力が、局部発振器１２，１８の制御電圧Ｖｔ、Ｖｒとして、出力回路６０を介して出力される。

つまり、周波数制御部２８では、移動体側の通信装置３０から送信されたパイロット信号が受信されているときに、その受信パイロット信号Ｒｐと送信パイロット信号Ｔｐとの周波数を比較し、これら各信号Ｒｐ、Ｔｐの周波数が一致するように、局部発振器１２，１８の発振周波数を同一周波数だけ補正するようにされているのである。

従って、本実施形態の無線通信システムによれば、基地局側の通信装置１０と無線通信を行っている通信装置３０が搭載された移動体が移動し、無線信号に周波数漂動（ドップラーシフト）が生じた際に、その周波数漂動によって、各通信装置１０，３０側で得られる受信信号の周波数が変動し、通信不良が発生するのを防止できる。

そして、特に、本実施形態では、基地局側の通信装置１０だけで各通信装置１０、３０における受信特性を改善していることから、移動局となる移動体側の通信装置３０のコストアップを招くのを防止し、基地局と多数の移動局とで構成され、移動局のコストダウンが要求される無線通信システムであっても容易に適用することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内で種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施形態では、基地局側の通信装置１０が複数の通信装置３０と１対多通信を行うものとして説明したが、本発明は、基地局と移動局とが常に一対一通信を行うように構成された無線通信システムであっても適用できる。

またこの場合、例えば、図３に示すように、基地局となる通信装置７０が、建造物の屋上等に設置されたＢＳ／ＣＳアンテナ５と、建造物内に構築されたネットワーク（棟内ネットワーク）に接続されたＨＵＢ６とに接続され、ＢＳ／ＣＳアンテナ５からのテレビ放送の受信信号を特定の移動体に搭載された通信装置８０を介して、移動体に搭載されたＢＳ／ＣＳチューナ８に配信すると共に、ＨＵＢ６及び移動体側の通信装置８０を介して、移動体に搭載されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報端末７を棟内ネットワークへアクセス可能に接続するように構成された通信システムであっても適用できる。

以下、この通信システムについて本発明の第２実施形態として説明する。
［第２実施形態］
まず、ＢＳ／ＣＳアンテナ５は、放送衛星（ＢＳ）や通信衛星（ＣＳ）を介して配信される衛星放送を受信する衛星放送受信アンテナであり、反射鏡５ａと、支持腕を介して反射鏡５ａの焦点位置に配置された受信ユニット５ｂとから構成されている。

そして、この受信ユニット５ｂは、通信装置７０側から直流１５Ｖの電源供給を受けると、放送衛星（ＢＳ）からの送信電波と、通信衛星（ＣＳ）からの送信電波の内の右旋円偏波とを受信し、その受信信号を、元の周波数よりも低い所定周波数帯（例えば、１０３２〜２０７１ＭＨｚ）の中間周波信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ）にダウンコンバートして出力する（図５（ａ）参照）。

また、受信ユニット５ｂは、通信装置７０側から直流１１Ｖの電源供給を受けると、通信衛星（ＣＳ）からの送信電波の内の左旋円偏波を受信し、その受信信号を、元の周波数よりも低い所定周波数帯（例えば、１５９５〜２０７１ＭＨｚ）の中間周波信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ）にダウンコンバートして出力する（図５（ｂ）参照）。

そして、通信装置７０は、このように受信ユニット５ｂから入力される受信信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ）と、ＨＵＢ６を介して入力される通信データ（下りデータ：２６５０〜３４００ＭＨｚ）とを、５９ＧＨｚの第１局発信号ｆ１ｃでミリ波帯へアップコンバートして、移動体側の通信装置８０に送信する（図５参照）。

また、移動体側の通信装置８０は、情報端末７から出力された通信データ（上りデータ：１０３２〜２０７１ＭＨｚ）を６３．３５ＧＨｚの送信用局発信号ｆ２ｏでミリ波帯へアップコンバートして、基地局側の通信装置７０に送信する（図５参照）。

そして、通信装置７０，８０は、局部発振器の発振周波数や送受信する信号の帯域は異なるものの、基本的には、図１に示した通信装置１０、３０と同じ回路ブロックを備えており、図１に示した通信装置１０、３０と異なる点は、以下の通りである。

すなわち、図４に示す如く、基地局側の通信装置７０は、ＢＳ／ＣＳアンテナ５からの受信信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ）と、ＨＵＢ６から入力される上りデータ（送信データＴｘ）とを混合し、これらを送信信号として混合器２３に出力する混合器７５と、ＢＳ／ＣＳアンテナ５の受信ユニット５ｂに電源供給を行うための電源回路７２及び電源フィルタ７３とを備える。

そして、電源回路７２は、ＡＳＫ復調器２５にてパイロット信号（周波数、例えば９００ＭＨｚ）から復調された偏波切換信号に従って、ＢＳ／ＣＳアンテナ５の受信ユニット５ｂに供給する電源電圧を１１Ｖ又は１５Ｖに切り換える。

一方、移動体側の通信装置８０には、パイロット分離回路３８でパイロット信号を分離した後の受信信号を、ＢＳ／ＣＳ−ＩＦと下りデータとに分波し、ＢＳ／ＣＳ−ＩＦをＢＳ／ＣＳチューナ８に出力し、下りデータを情報端末７に出力する分波回路８１が備えられている。

また、ＢＳ／ＣＳチューナ８は、ＢＳ／ＣＳアンテナ５の受信ユニット５ｂにおける受信偏波面を切り換えるために、直流１１Ｖ又は１５Ｖの電圧を選択的に出力できるようにされているため、分波回路８１からＢＳ／ＣＳチューナ８に至る伝送路には、その直流信号成分を分離するＤＣ分離回路８２が設けられ、更に、このＤＣ分離回路８２には、分離した電圧が１１Ｖか１５Ｖかを判定する電圧判定回路８３が設けられている。

そして、この電圧判定回路８３の判定出力は、ＡＳＫ変調器４７に入力され、ＡＳＫ変調器４７は、電圧判定回路８３による判定結果に応じた偏波切換信号にてパイロット信号を振幅変調し、情報端末７からの上りデータと共に基地局側通信装置７０へと送信させるようにされている。

従って、図３，図４に示した通信システムにおいては、パイロット信号を利用して通信品質を確保できるだけでなく、このパイロット信号を振幅変調することによって、ＢＳ／ＣＳアンテナ５の受信偏波面の切り換えを、移動体側で行うことができるようになり、パイロット信号を、情報伝達媒体として有効に利用することが可能となる。

また、本実施形態の場合は、アップコンバート及びダウンコンバート用の局部発振器に６０ＭＨｚ帯のミリ波発振器が使用されているため、その発振周波数が高くなる分、第１実施形態で使用している局部発振器に比べ、発振器自体の周波数漂動が大きくなるが、本発明では、基地局と移動局との間でパイロット信号を送受信した際に生じるパイロット信号の周波数変動を基地局側で検出し、その周波数変動がなくなるように、基地局側でアップコンバート及びダウンコンバートに使用する局部発振器の発振周波数を補正することから、局部発振器の周波数漂動によって生じる送受信信号の周波数変動も吸収できることになる。よって、本実施形態によれば、各通信装置７０，８０に局部発振器として設けられたミリ波発振器の周波数漂動によって生じる通信不良についても改善でき、移動体の停止時にも効果を発揮することができる。

第１実施形態の無線通信システムの基地局及び移動局の構成を表す説明図である。 第１実施形態の周波数制御部の構成を表す説明図である。 第２実施形態の無線通信システムの概略構成を表すブロック図である。 第２実施形態の無線通信システムの基地局及び移動局の構成を表す説明図である。 第２実施形態の無線通信システムにおいて送受信される信号を説明する説明図である。

符号の説明

２…データ管理装置、４…データ通信端末、５…ＢＳ／ＣＳアンテナ、５ａ…反射鏡、５ｂ…受信ユニット、６…ＨＵＢ、７…情報端末、８…ＢＳ／ＣＳチューナ、１０…通信装置、１１…アンテナ、１２…第１局部発振器、１３…ミキサ、１５…増幅器、１６…フィルタ、１７…増幅器、１８…第２局部発振器、１９…ミキサ、２１…局部発振器、２２…ＡＳＫ変調器、２３…混合器、２４…パイロット分離回路、２５…ＡＳＫ復調器、２６…通信制御部、２７…周波数比較部、２８…周波数制御部、３０…通信装置、３１…アンテナ、３２…フィルタ、３３…増幅器、３４…受信用局部発振器、３５…ミキサ、３７…増幅器、３８…パイロット分離回路、４１…送信用局部発振器、４２…ミキサ、４４…増幅器、４５…ＡＳＫ復調器、４６…増幅器、４７…ＡＳＫ変調器、４８…混合器、４９…通信制御部、５１…基準電圧源、５４…スイッチ、５６…分配器、５７…加算回路、６０…出力回路、６１…検波回路、６２…判定回路、７０…通信装置、７２…電源回路、７３…電源フィルタ、７５…混合器、８０…通信装置、８１…分波回路、８２…ＤＣ分離回路、８３…電圧判定回路。

Claims (7)

1. 互いに双方向に無線通信可能な基地局と移動局とからなる無線通信システムであって、
   前記基地局は、前記移動局に送信すべき伝送信号と特定周波数のパイロット信号とを、所定周波数の第１局発信号を用いてアップコンバートし、該アップコンバート後の信号を前記移動局への送信信号としてアンテナから送信し、
   前記移動局は、前記基地局からの送信信号をアンテナを介して受信し、該受信信号を前記第１局発信号と略同一周波数で周波数が固定された受信用局発信号を用いてダウンコンバートし、該ダウンコンバート後の受信信号の中から前記パイロット信号を抽出して、該パイロット信号抽出後の受信信号を前記基地局からの伝送信号として取り込むと共に、該抽出したパイロット信号と前記基地局に送信すべき伝送信号とを、周波数が固定された送信用局発信号を用いてアップコンバートし、該アップコンバート後の信号を前記基地局への送信信号としてアンテナから送信し、
   更に、前記基地局は、前記移動局からの送信信号をアンテナを介して受信し、該受信信号を前記送信用局発信号と略同一周波数の第２局発信号を用いてダウンコンバートし、該ダウンコンバート後の受信信号の中から前記パイロット信号を抽出して、該パイロット信号抽出後の受信信号を前記移動局からの伝送信号として取り込むと共に、該抽出したパイロット信号と前記移動局に送信するパイロット信号との周波数を比較し、これら各パイロット信号の周波数が一致するように、前記第１局発信号と前記第２局発信号との周波数を同一周波数だけ補正することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記基地局は、前記移動局との無線通信時には、通信対象となる移動局の識別情報にて前記パイロット信号を振幅変調することにより、前記パイロット信号に通信対象となる移動局の識別情報を付与し、
   前記移動局は、前記ダウンコンバート後の受信信号の中から抽出したパイロット信号から前記識別情報を復調し、該復調した識別情報が自己の識別情報であるときに、該パイロット信号抽出後の受信信号を前記基地局からの伝送信号として取り込む受信動作及び前記基地局への伝送信号の送信動作を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記移動局は、前記基地局との無線通信時には、前記基地局へ送信するパイロット信号を自己の識別情報にて振幅変調することにより、前記パイロット信号に自己の識別情報を付与し、
   前記基地局は、前記ダウンコンバート後の受信信号の中から抽出したパイロット信号から前記識別情報を復調し、該復調した識別情報から通信相手となる移動局を認識することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記基地局は、
   通信衛星から送信された偏波面の異なる２種類の電波の一方を選択的に受信し、所定周波数帯の放送信号に周波数変換して出力する衛星アンテナを備え、
   該衛星アンテナからの放送信号を、前記伝送信号及びパイロットと共にアップコンバートして、特定の移動局に送信するよう構成され、
   該移動局は、前記基地局へ送信するパイロット信号を、前記衛星アンテナによる受信電波の偏波面を指定する情報にて振幅変調することにより、前記パイロット信号に該偏波面の指定情報を付与し、
   前記基地局は、前記ダウンコンバート後の受信信号の中から抽出したパイロット信号から前記偏波面の指定情報を復調し、該復調した指定情報に従い前記衛星アンテナが受信する電波の偏波面を切り換えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 移動局との間で無線通信を行う基地局として使用される無線通信装置であって、
   無線通信用のアンテナと、
   特定周波数のパイロット信号を発生するパイロット信号発生手段と、
   前記移動局に送信すべき伝送信号をアップコンバートするのに必要な所定周波数の第１局発信号を発生する第１局部発振手段と、
   前記移動局からの送信信号をダウンコンバートするのに必要な所定周波数の第２局発信号を発生する第２局部発振手段と、
   前記パイロット信号発生手段からのパイロット信号と前記移動局に送信すべき伝送信号とを混合し、前記第１局部発振手段が発生した第１局発信号を用いてアップコンバートすると共に、該アップコンバート後の信号を前記移動局への送信信号として前記アンテナから送信する第１周波数変換手段と、
   前記アンテナからの受信信号を、前記第２局部発振手段が発生した第２局発信号を用いてダウンコンバートする第２周波数変換手段と、
   該第２周波数変換手段にてダウンコンバートされた受信信号の中からパイロット信号を抽出し、該パイロット信号抽出後の受信信号を移動局からの伝送信号として内部回路に出力するパイロット信号抽出手段と、
   該パイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号と前記パイロット信号発生手段が発生したパイロット信号との周波数を比較し、これら各パイロット信号の周波数が一致するように、前記第１局部発振手段及び第２局部発振手段の発振周波数を同一周波数だけ補正する局部発振周波数補正手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
6. 移動体に搭載され、基地局との間で無線通信を行う移動局として使用される無線通信装置であって、
   無線通信用のアンテナと、
   前記基地局に送信すべき伝送信号をアップコンバートするのに必要な一定周波数の送信用局発信号を発生する送信用局部発振手段と、
   前記基地局からの送信信号をダウンコンバートするのに必要な一定周波数の受信用局発信号を発生する受信用局部発振手段と、
   前記アンテナからの受信信号を、前記受信用局部発振手段が発生した受信用局発信号を用いてダウンコンバートする受信用周波数変換手段と、
   該受信用周波数変換手段にてダウンコンバートされた受信信号の中からパイロット信号を抽出し、該パイロット信号抽出後の受信信号を基地局からの伝送信号として内部回路に出力するパイロット信号抽出手段と、
   該パイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号と前記基地局に送信すべき伝送信号とを混合し、前記送信用局部発振手段が発生した送信用局発信号を用いてアップコンバートすると共に、該アップコンバート後の信号を前記基地局への送信信号として前記アンテナから送信する送信用周波数変換手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
7. 伝送信号と共にアップコンバートするパイロット信号を振幅変調する変調手段と、
   前記パイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号から該パイロット信号の振幅を変調した元の情報を復調する復調手段と、
   の少なくとも一方を備えたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線通信装置。
   

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