JPS6322105B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、無線伝送の直交偏波共用にともな
い生じる交差偏波干渉補償技術に関し、特に交差
偏波補償回路に関する。

マイクロ波帯域の前記通信は地上通信並びに衛
星通信を中心に急速に発展している。無線通信の
需要は今後移動通信サービスの拡大等の理由でさ
らに増大していくことが予想され、準ミリ波以上
の周波数帯開拓と共に実用的価値の高い現用の周
波数帯のいわゆる周波数再利用の考えが高まつて
いる。すでにCCIR（国際無線通信諮問委員会）の
４〜6GHzのFM無線周波数配置に関する勧告には
直交偏波を使用することが明記されている。ま
た、衛星通信においても、INTELSAT（国際電
気通信衛星機構）はＶ号系衛星で単一偏波共用技
術を実用化する模様である。

これら直交偏波共用化の達成には、アンテナや
給電装置などの偏波特性の改善と共に降雨などに
よる電波伝搬上の偏波特性の劣化を補償する交差
偏波補償回路の開発も重要な課題となつている。

本来、自由空間は直交する２偏波に対して独立
で両偏波を同時に伝送できる伝送線路であるが、
実際の伝搬路には降雨などの媒質の異方性が存在
し、直交偏波共用方式を採用すると、交差偏波の
発生による偏波間の結合が異偏波チヤンネル干渉
を起すことになる。

交差偏波補償技術は、かかる偏波間の結合をア
ンテナ給電装置や無線機器内に補償回路を設けて
自動的な補償を行うものである。

従来、マイクロ波帯通信はFMを中心とするア
ナログ伝送が中心であつたことから、前述の交差
偏波補償方式もアンテナ給電装置周辺に可変移相
器と減衰器とを設け直交度復元を行う方式や中間
周波帯に干渉波補償回路を設け異常波間の干渉を
消去する方式等が、よく研究され実用化されてき
ている。

近年、マイクロ波帯においても、デイジタル伝
送が使用されるようになり、交差偏波補償方式に
ついてもデイジタル伝送の特徴を生かしたより効
率のよい方式の提案が要請されている。

この発明の目的はデイジタル電送における交差
偏波補償方式を復調ベース・バンド信号情報をも
とにベース・バンド帯で行う交差偏波補償回路を
提供することにある。

この発明によれば、帯一偏波用の現用のアンテ
ナ系及び中間周波数機器を通し、直交偏波共用の
デイジタル伝送を行うことができる。

現在、衛星用アンテナのビーム幅は地上マイク
ロ回線のそれに比較してかなり広いこと、またグ
ローバル・ビーム用のアンテナでは実効送信電力
を高めるため非対称ビームを用いていること、ま
た、宇宙空間におけるフアラデー・ローテーシヨ
ン等により、高い直交偏波識別度が期待できな
い。

このような伝送系において、この発明は従来方
式と比較して格段の優位性を示すものであり、現
用の伝送系に全く手を加えることがないという点
で、より経済的であり、しかも、TDMAのよう
に同一アンテナで複数局の信号を時分割的に受信
するような場合にも各送信局個別に交差偏波補償
を行うことができる。

この発明によれば、相直交する第１の偏波と第
２の偏波を用いて独立なデイジタル信号である第
１のデータと第２のデータを無線伝送する方式に
おいて第２のデータを推定識別する前置識別回路
と、ｎを０〜（Ｍ−１）までの整数として、前記
前置識別回路出力を信号点配置平面上で原点を中
心に2π／Ｍ・ｎラジアン回転したとき得られる、す べての識別値を代表する代表識別値と該代表識別
値に対する前記前置識別回路出力の回転パラメー
タｎとを出力するシンボル置換回路と前記代表識
別値に応じた読み書き可能な記憶素子を提供する
記憶回路と該記憶回路出力にej2π／Ｍ・ｎを掛けた 値を出力する第１の回転変換回路と該回転変換回
路出力の第１のデータから差引く減算器と該減算
器出力から第１のデータを推定識別する最終識別
回路と該最終識別回路の入出力差に従つて前記第
１の回転変換回路出力に修正を加えて出力する記
憶内容修正回路と該記憶内容修正回路出力にｅ−
ｊ2π／Ｍ・ｎを掛けた値を出力する第２の回転変換 回路とを含み、前記代表識別値によつて選択され
ている前記記憶回路の記憶素子内容を前記第２の
回転変換回路出力で修正することにより前記最終
識別回路出力より様態が変化する無線伝速路で発
生する交差偏波干渉による第１のデータに対する
第２のデータの干渉を除去した第１のデータを得
ることを特徴とする交差偏波補償回路が得られ
る。

次にこの発明について図面を参照して詳細に説
明する。ます、従来技術について第１図ａ，ｂか
ら第７図を参照しながら説明する。

第１図ａ及びｂの参照数字４０００，４００
１，４００２、および４００３、と参照数字４１
００，４１０１および４１０２，４１０３は、そ
れぞれ４相位相変調信号の４つの信号点を直交す
る（IQ）位相平面上に示したものである。第１
図ａが第１の偏波で受信を希望する第１のデータ
を示し、同図ｂが直交する第２の偏波で伝送され
ている別のデイジタル信号である第２のデータを
示す。伝送路で交差偏波干渉が発生したとする
と、第１の偏波を同期検波して得られる信号は第
１図ａの４つの信号点と、それよりレベルの低い
干渉成分である同図ｂの４つの信号点とが重量し
た信号になる。

第２図ａおよびｂは、この重量した信号を示す
図であり、同図ａは干渉成分が第１データに対し
て同相で重量した信号、同図ｂは、45度の位相差
をもつて重量した信号を示している。

第２図ａ，ｂより第１のデータに含まれる干渉
成分は、第２データの識別値に固有の一定値であ
ることがわかる。従つて、もし第２のデータの識
別値が得られれば、この値に固有の一定値を干渉
成分として交差偏波干渉を受けた第１の偏波の検
波信号から差引くことにより同干渉を除去できる
ことが分かる。以上が交差偏波干渉除去の動作原
理である。

第３図は、交差偏波干渉補償回路の一例を示す
ブロツク図で、端子１００および１０１には、そ
れぞれ第１および第２の偏波の検波信号が加えら
れている。従つて、端子１００には、第２図に示
したような第２のデータが干渉成分として重量さ
れている。端子１０１から入つた第２の偏波の検
波信号は次の前置識別回路１によつて、第２のデ
ータの推定識別値に変えられる。このとき第２の
データの信号歪みが、ある程度以下で、雑音も異
常に大きくないとすれば、推定識別を誤まる確率
は十分小さい。得られた推定識別値は、次の記憶
回路３の中の信号線選択器３，４を制御し、記憶
素子３０，３１，３２および３３の中から推定識
別値に固有の１つを選別し、これを出力端子１０
４に接続する。

一方、第１の偏波の検波信号は減算器２０の被
減算端子に加えられ、減算器２０の減算端子に接
続されている前記記憶回路出力端子１０４の値が
干渉成分として差引かれる。減算器２０の出力に
は、干渉成分が除去された純粋の第１のデータが
得られている。この出力は次の最終識別回路に加
えられ、受信を希望する第１のデータの正しい推
定識別値が得られることになる。同様にして第２
データに対する同型の交差偏波補償回路を、同時
に動作させることができる。

第４図は、交差偏波補償回路の別の一例を示す
ブロツク図である。無線伝送方式で無再生中継が
行われるような場合、交差偏波干渉は各々伝送路
長を変え何重にも発生する。そればかりか、自分
自身の信号も伝送路長を変えて干渉成分となつて
再び戻つてくる。

このような場合、その干渉成分には識別すべき
第１、第２のデータ点に対応する受信信号サンプ
ル値の前後数シンボルのすべての値が影響するこ
とになる。ここで伝送路が線形の場合には、加算
的影響になる。このため干渉成分も識別データの
前後Ｋシンボル（Ｋは正整数）の第１および第２
のデータに固有の値として認識される必要があ
る。第４図の従来の例においては、Ｋ＝１とした
場合で、第１のデータＨ（kT）に対して識別値Ｈ
（ｏ）を除く前後１シンボルづつの値Ｈ（−Ｔ）、
Ｈ（Ｔ）、第２のデータＶ（kT）に対してＶ（−
Ｔ）、Ｖ（ｏ）、Ｖ（Ｔ）の５シンボルに干渉成分と
して固有の値を対応させようというものである。
従つて、記憶回路３′には、第３図の記憶回路３
の入力端子１０３に対応するものとして５シンボ
ルに対応して記憶回路３′に参照数字１０３０，
１０３１，１０３２，１０３３、および１０３４
なる５つの入力端子１０３′が設けられている。

また、識別すべき時刻に後続するデータの推定
識別値H^（−Ｔ）、V^（−Ｔ）を得るため、第１の
データに対する前置識別器１′と１シンボルの遅
延回路４００および４０２を含む後続データ識別
値供給回路４を備えている。識別すべき時刻に先
行するデータの推定識別値H^（−Ｔ）、V^（−Ｔ）
は、すでに確定している値としてH^（−Ｔ）は、
遅延回路４０３、V^（−Ｔ）は同じく、第２のデ
ータに対する同型の交差偏波補償回路の中に記憶
されているので、これを入力端子１０５に供給す
る。

これにより記憶回路の出力端子１０４には、前
記識別値｛H^（−Ｔ）、H^（Ｔ）、V^（−Ｔ）、V^（Ｏ
）、
V^（Ｔ）｝に固有の干渉成分が出力される。第４図
のブロツク２は、第３図のブロツク２と全く同じ
ものであるので、出力端子には、第１のデータの
正しい推定識別値が得られる。

第５図は、Ｋの一般値に対する後続データ識別
値供給回路を示す図であり、入力端子１０７，１
０９，１１６および出力端子１０８は、それぞれ
第４図の入出力端子に対応している。出力端子２
０００，２００１，………，（2000＋Ｋ−１）と
出力端子２１００，２１０１，………（2001＋
Ｋ）には、識別値Ｈ（KT）、Ｈ｛（Ｋ−１）Ｔ｝、
Ｈ（Ｔ）とＶ（KT）、Ｖ｛（Ｋ−１）Ｔ｝、Ｖ（Ｏ）
とが各々得られ、記憶回路３の入力端子にアドレ
スとして加えられることになる。

次に交差偏波干渉の様態が変化するような場合
を考える。このときには、記憶回路の中の各固有
の定数を逐次変更していく必要がある。

第６図は、第３図の構成にこの固有の定数を逐
次変更していく機能を付加した構成を示す図であ
る。図中、ブロツク１，２は第３図のブロツク
１，２と同一のものであり、参照数字３は記憶回
路で第３図と異なる点は、入力端子１０３で選ば
れている記憶素子の内容を信号線選択器３５を介
して入力端子１１１の値に変更できるようにした
ことである。通常のランダム・アクセス・メモリ
（RAM）を図形化したものであり、その意味で
第３図の記憶回路３と同一のものであると云え
る。

ここで、ブロツク５が記憶内容修正回路であり
まず入力端子１０２および１１２には、それぞれ
最終識別器の入出力が加えられており、両端子は
減算器５１に加えられる。減算器５１の出力は、
入力雑音を無視すれば、干渉成分が出力されてい
ることになる。これは、前置識別器１によつて得
られた識別値に固有の値である。減衰器５２で先
の干渉成分に｜α｜≪１なる定数−αが掛けられ
る。

一方、記憶回路の出力端子１０４の値は、別の
記憶回路５０に読み込まれていて、この値と先の
減衰器５２の出力とが加算器５３で加えられ、出
力端子１１１に出ていく。出力端子１１１の値
は、次の瞬間、記憶回路３の中の現在選ばれてい
る記憶素子の中へ読み込まれる。すなわち、この
一連の動作中記憶素子３にアドレスとして加えら
れている端子１０３への信号は変らず同信号によ
り選ばれている固有の値は減算器５１の出力、す
なわち、補償残差と逆の方向で修正されていくこ
とになる。

第７図は、第４図のブロツク図に第６図の記憶
内容修正回路５を付加した構成を示す図で、他は
第４図と全く同じものである。この構成例でも分
かるように記憶内容修正回路５の構成は、一般性
を持つた構成で、第６図の構成と同一である。以
上が、この発明に関る周辺技術である。

次に、第７図のブロツク図の補償回路の補償収
束速度を考えてみる。すなわち、この例では記憶
回路３は入力端子１０３０，１０３１，１０３
２，１０３３，１０３４に加えられる５つのシン
ボル（識別値）に固有の値を各々記憶している
が、このシンボル群に2π／Ｍｎ回転して得られるシ ンボル群の持つ固有の値は、単に、先の固有の値
にexp｛ｊ2π／Ｍｎ｝を掛けた値であるだろうことは 容易に考えられる。

この考えに立てば、QAM等位相平面の各象限
の信号点配置がｎを整数とするとπ／２ｎ回転で重 なるような場合には、全シンボル群のうち、π／２ ｎ回転の関係にある４つのシンボル群それぞれに
固有の４つの値は縮退させて１つの固有の値にす
ることができる。これにより各固有の値は、今ま
でに比較して４倍の頻度で書き換えが行われるこ
とになる。これにより補償収束速度は４倍にな
る。

さらに、Ｍ位相変調信号については、2π／Ｍｎ回 転の関係にある全シンボル群は１つの固有の値を
持つことからＭ倍の頻度で書き換えられ、補償収
束速度はＭ倍になる。従つて、８相位相変調に例
をとれば８倍の速さになる。

この発明は、上記の原理を利用して2π／Ｍｎ回転 の関係にある全シンボル群の固有の値を１つの固
有の値に縮退させて扱おうとするものである。

すなわち、ｎ≠０であるすべてのシンボル群に
よつて得られた固有の値の修正値は、すべてｎ＝
０のシンボル群のものに変換されて扱われる。

そのために、以下の２つの要素が新たに必要に
なる。Ｍ＝４の場合について説明すると、まず第
１には１つの識別値を信号点配置平面上で原点を
中心にπ／２ｎラジアン（ｎは整数）回転したとき 得られるすべての識別値を代表する代表識別値に
対し前記識別値がそれに重なるための回転パラメ
ータｎの値と代表識別値を出力するシンボル置換
回路であり、もう１つは、１つの固有の値をπ／２ ｎ回転回すために、これにexp｛π／２ｎ｝を掛けた 値を得る回転変換回路である。

第８図は、第１１図に示すような多位相多振幅
変調信号に対するシンボル置換回路を示すもので
ある。第１１図において信号点１１００，１１０
１，１１０２、および１１０３の代表識別値とし
て１１００、また信号点１２００，１２０１，１
２０２および１２０３の代表識別値として１２０
０の２つが考えられる。

この２つの代表識別値は、その振幅によつて判
別でき、小さい方を前者、大きい方を後者に判別
すればよい。また、信号点１１００，１１０２，
１１０３，１２００，１２０１，１２０２、およ
び１２０３に各々０、１、２、３、４、５、６、
および７の整数を割当てたとすると、２つの代表
識別値に対する回転パラメータＮは割当てられた
整数のモジユロ（modulo）４をとることにより
得られる。

そこで、第８図において絶対値回路７０と比較
回路７１により振幅判定を行い、端子７００１に
代表識別値を出力する。次に、識別回路７２とモ
ジユロ４回路７３によつて回転パラメータｎを端
子７００２に出力する。ここで、４相位相変調を
対象に考えると、代表識別値は、１つしか存在し
ないので、絶対値回路７０と比較回路７１は不用
になる。

また、識別値も０、１、２、と３の４つしか存
在しないのでモジユロ回路は不要になる。

第９図は、回転変換回路のブロツク図である。
ε＝ａ＋jbとするとε・e^j 〓^/2＝−ｂ＋ja、ε・
e^j〓＝−ａ−jbε・e^j３／２π＝ｂ−jaであるので、入 力端子６００２に加わつた信号εの実数部ａ、虚
数部ｂが端子６０１９，６０１５へ加わると、入
力端子６５００の信号で制御される端子６００
４，６００５と（6006、6007）、（6008、6009）
（6010、6011）、（6012、6013）との接続切換えに
よつて端子６００４，６００５の値を複素数表示
した出力端子６０００には、ε、εe^j 〓^/、ε・e^j〓、
ε・e^{j 3/2}〓が出てくる。

第１０図は、この発明の一実施例のブロツク図
を示し、この実施例は第６図のブロツク図にシン
ボル置換回路７、回転変換回路６，６′を付加し
たものである。そのため、参照番号１，２，５
は、第６図のブロツク図のものと同一である。

また、３″の記憶回路は、第６図の記憶素子３
０，３１，３２，３３の内の１つが、固定的に書
き込み読み出しができる状態になつているもので
ある。

すなわち、第６図の記憶回路３″の記憶素子の
１／４のものが、この実施例の３″である。

次に、この実施例の動作を説明しよう。

今、記憶回路３′には、第１図ａの４０００の
信号に対する固有の値が書き込まれている。そこ
で、前置識別回路１で得られた推定識別値は、シ
ンボル置換回路７へ加えられる。

ここで、代表識別値は、この例では１つである
ので、選択の必要はない。出力端子７００２には
回転パラメータｎの値が出力され、この出力は、
回転変換回路６の端子６５００へ加えられる。

記憶回路３′の出力は、端子６００２を通り回
転変換回路６へ入り、端子６５００の回転パラメ
ータｎの値に従つてπ／２ｎ回転され、前置識別回 路１の推定識別値に対応する固有の値に戻る。こ
の値に対して記憶内容修正回路５により修正値が
得られる。この値は、次の回転変換回路５′の入
力端子６００２′へ加えられる。同回路の端子６
５００′には、シンボル置換回路７の出力端子７
００１から回転パラメータｎが加えられている。
そのために回転変換回路６′の出力６０００′は、
先の修正値にe^-j 〓^/2nの掛つた値すなわち縮退し
た固有の値が出力されていて、この値が記憶回路
３″に読み込まれる。

このようにして記憶回路３″の記憶素子の値は、
毎回修正されることになる。これを第６図のブロ
ツク図の場合に比べると４倍の頻度で、修正が行
われていることが分かる。

この実施例では、４相位相変調を対象にしてい
るので、代表識別値は１つしか存在しない。そこ
で第１０図のシンボル置換回路７の代表識別値
は、記憶回路３″で利用されていない。

しかし、第１１図に示すように多位相多振幅変
調波を考えると、代表識別値として２つが表われ
る。このような場合には、この２つの代表識別値
は第１０図の端子７００３を通つて、記憶回路
３″へ加えられることになる。第７図に示すブロ
ツク図に対しても、全く同様にして補償制御収束
速度を４倍にすることができる。

以上、説明したようにこの発明によれば、デイ
ジタル信号に対する交差偏波干渉補償を、完全な
形で行うことができ、しかも回路構成がデイジタ
ル回路構成に向いたものであることから装置化に
適したものであると云える。また、前記したよう
にこの発明は、補償をベース・バンドで行うこと
からIF、RF回路に全く手を加える必要がない点
と、複数局からの時分割信号に対しても有効に動
作するという点が特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは、４相位相変調の信号点をIQ
位相平面で説明するための図、第２図ａ，ｂは交
差偏波干渉を受けた同期検波信号を説明するため
の図、第３図および第４図は、それぞれ交差偏波
干渉補償回路の一例を示すブロツク図、第５図は
後続データ識別値供給回路の一般形を示す図、第
６図および第７図は、交差偏波干渉補償回路の別
の例を示すブロツク図、第８図はシンボル置換回
路を示す図、第９図は、回転変換回路を示す図、
第１０図は、この発明の一実施例を示すブロツク
図第１１図は多位相多振幅変調の送信、信号点を
説明するための図である。 図中、１は前置識別回路、２０は減算器、２１
は最終識別回路、５は記憶内容修正回路、３″は
記憶回路６は第１の回転変換回路、６′は第２の
回転変換回路、７はシンボル置換回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相直交する第１の偏波と第２の偏波を用いて
   独立なデイジタル信号である第１のデータと第２
   のデータを振幅位相平面上の送信符号の点配置が
   2Π／Ｍ（Ｍは２以上の整数）ごとに回転対称の構
   造を有する振幅位相変調により無線伝送する方式
   において、第２のデータを推定識別する前置識別
   回路と、ｎを０からＭ−１までの整数として前記
   前置識別回路出力を信号点配置平面上で、原点を
   中心に2π／Ｍ・ｎラジアン回転したとき得られるす べての識別値を代表する代表識別値と該代表識別
   値に対する前記前置識別回路出力の回転パラメー
   タｎとを出力するシンボル置換回路と、前記代表
   識別値に応じた読み書き可能な記憶素子を提供す
   る記憶回路と該記憶回路出力にexp（ｊ2π／Ｍｎ）を 掛けた値を出力する第１の回転変換回路と、該回
   転変換回路出力を第１のデータから差引く減算器
   と、該減算器出力から第１のデータを推定識別す
   る最終識別回路と、該最終識別回路の入出力差に
   従つて、前記第１の回転変換回路出力に修正を加
   えて出力する記憶内容修正回路と、該記憶内容修
   正回路出力にexp（−ｊ2π／Ｍｎ）を掛けた値を出力 する第２の回転変換回路とを含み、前記代表識別
   値によつて選択されている前記記憶回路の記憶素
   子内容を前記第２の回転変換回路出力で修正する
   ことにより、前記最終識別回路出力より様態が変
   化する無線伝送路で発生する交差偏波干渉による
   第１のデータに対する第２のデータの干渉を除去
   した第１のデータを得ることを特徴とする交差偏
   波補償回路。