JP2000151543A

JP2000151543A - 両偏波伝送装置

Info

Publication number: JP2000151543A
Application number: JP10318032A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kaneko; 一郎金子
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2018-11-09
Also published as: JP3171329B2

Abstract

(57)【要約】【課題】降雨等の原因により垂直、水平偏波のうち片
偏波の交差偏波識別度が極端に劣化する場合でも、交差
偏波識別度を高めて回線品質の劣化を抑える構成を提供
することを課題とする。【解決手段】マイクロ波通信において用いられる両偏
波伝送装置において、垂直、水平偏波用の送受信アンテ
ナの角度を４５度回転させて送受信し、受信側で垂直、
水平偏波用干渉補償器により垂直、水平偏波用受信機の
出力に干渉除去機能を有していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波通信に
おいて用いられる両偏波伝送装置に関し、降雨等の電波
環境に妨げられない高品質の回線データを得る両偏波伝
送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波無線通信の分野では、
互いに直交した二偏波（垂直（Ｖ）偏波と水平（Ｈ）偏
波、又は左施円偏波と右施円偏波）に、別々の情報を伝
送し、周波数資源を有効に利用する直交偏波デジタル無
線通信方式が採用されている。このような直交偏波を用
いる場合、降雨などにより生じる無線伝送媒質の異方性
により、交差偏波間干渉が生じる。この交差偏波間干渉
を除去するために、いろいろな交差偏波間干渉除去方式
が提案されている。

【０００３】この交差偏波間干渉除去方式の一例とし
て、特開平６−５３９２９号公報に提案されている例を
示す。

【０００４】本公報によれば、直交偏波方式において、
Ｈ偏波（或いはＶ偏波）側の復調回路の搬送波同期外れ
や保守動作などにより、Ｖ偏波（或いはＨ偏波）側の交
差偏波干渉除去回路がリセット状態にある時、Ｈ偏波
（或いはＶ偏波）側の受信入力信号が自動利得制御機能
付き増幅器の制御可能入力レベルを超えると、これを検
出する手段を用いて、Ｈ偏波あるいはＶ偏波（或いはＨ
偏波）へ入力される交差偏波間干渉補償用信号を遮断す
る手段を切り替えることにより、Ｖ偏波（或いはＨ偏
波）側に通常より過大なレベルの交差偏波間干渉補償用
信号の入力を防止し、誤りなく正しく復調データを再生
できるという効果を有するとしている。

【０００５】また、特開平６−５３９２９号公報に「干
渉除去装置」として提案されている例を示す。

【０００６】本公報では、ダイバーシティ受信におい
て、ダイバーシティ・ブランチ間で遅延時間差を持たせ
て送信し、受信側で偏波ダイバーシティ・ブランチ間で
パワーインバージョン・アダプティブ・アレイによる干
渉除去を行い、干渉除去後の信号を適応整合フィルタ
（ＡＭＦ）および判定帰還形等化器（ＤＦＥ）を用いた
適応受信機に通すことにより、従来の干渉波除去に伴う
希望信号波の消滅という問題点を解決し、ダイバーシテ
ィ効果を維持しつつ強度な広帯域干渉波とマルチパス歪
の除去を可能とすることができるとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各公報によれば、各送受信アンテナについては、両偏
波用にＨ偏波用及びＶ偏波用として９０度の角度差を設
けて送信・受信アンテナを用いていることのみであり、
両偏波間の干渉に対応するアンテナ角度についての考慮
はなされていなかった。

【０００８】図６にITU-R Rep. 721-3 Figure 2に示さ
れる、降雨減衰時のＶ偏波とＨ偏波の減衰量の関係を示
すが、例えば６．４ＧＨｚのマイクロ波で１００ｍｍ／
Ｈの豪雨のとき、Ｖ−ｐｏｌは０.７ｄＢ／ｋｍ，Ｈ−
ｐｏｌは１.０ｄＢ／ｋｍ、５０ｋｍ程度の標準的な無
線区間では、Ｖ／Ｈ間で（１.０−０.７）ｄＢ×５０＝
１５ｄＢもの減衰量の差が発生する。本減衰量の差によ
り特定の片偏波の回線品質が劣化したり、あるいは交差
偏波識別度が劣化し、交差偏波干渉補償器の補償器の能
力を上回ることにより、特定の偏波の回線品質が劣化す
る、あるいは異偏波側の交差偏波干渉補償器が十分動作
しないうちに、リセットされるという問題があった。

【０００９】本発明の課題は、降雨等の原因により垂
直、水平偏波のうち片偏波の交差偏波識別度が極端に劣
化する場合でも、交差偏波識別度を高めて回線品質の劣
化を抑える構成を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ波通
信において用いられる両偏波伝送装置において、降雨等
の原因により垂直、水平偏波のうち片側偏波の交差偏波
識別度が極端に劣化する場合でも、交差偏波識別度を高
めて回線品質の劣化を抑える構成を提供するものであ
る。

【００１１】本発明は、マイクロ波通信において用いら
れる両偏波伝送装置において、垂直、水平偏波用の送受
信アンテナの角度を４５度回転させて送受信し、受信側
で垂直、水平偏波用干渉補償器により垂直、水平偏波用
受信機の出力に干渉除去機能を有していることを特徴と
する。

【００１２】また、上記両偏波伝送装置において、送信
側で垂直偏波用信号と水平偏波用信号とを各偏波送信機
を通して送信用アンテナから放出し、前記受信側で各偏
波受信機と、各偏波受信機の受信レベルに応じて干渉補
償信号を出力する各偏波干渉補償器と、前記各偏波受信
機の出力と前記各偏波干渉補償器の干渉補償信号とを交
差して加算する各加算器と、各加算器の出力に応じて各
回線の品質を検出する各回線品質検出器とを備えたこと
を特徴とする。

【００１３】また、上記両偏波伝送装置において、前記
各回線品質検出器は、各偏波信号の同期外れ又はデータ
誤り率の増加等の回線品質低下を検出したときに前記各
偏波干渉補償器の異偏波側をリセットするリセット信号
を出力することを特徴とする。また、本発明は、マイ
クロ波通信において用いられる両偏波伝送装置におい
て、垂直、水平偏波用の送信アンテナ及び受信アンテナ
の角度を４５度回転させることのできる制御手段と、送
信側では垂直偏波用信号を送信する垂直偏波送信機と、
水平偏波用信号を送信する水平偏波送信機と、各送信機
の出力を送出する送信用アンテナとからなり、前記受信
側では垂直偏波受信機と、水平偏波受信機と、各偏波受
信機の受信レベルに応じて干渉補償信号を出力する垂直
及び水平偏波干渉補償器と、前記各偏波受信機の出力と
前記各偏波干渉補償器の干渉補償信号とを交差して加算
する垂直及び水平加算器と、前記垂直及び水平偏波干渉
補償器の各干渉補償信号とを比較して前記各アンテナの
角度を制御する制御信号を出力する補償信号レベル比較
器とを備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明は、具体的に図１を参照しつつ説明
すれば、送信側、受信側アンテナ３，４はそれぞれの水
平・垂直方向の偏波面を４５°回転させて配置してい
る。アンテナ送信・受信角度を変えることにより、例え
ば降雨減衰の影響により水平方向の減衰量が垂直方向の
減衰量よりも大きい場合でも、受信アンテナにおける
Ｖ，Ｈ両偏波面の受信信号における減衰量が等しくな
り、牽いては受信された両偏波における交差偏波識別度
が均等になるので、片偏波のみが回線断になる、もしく
は片偏波のみ伝送品質が劣化する、という不具合を回避
することができる。

【００１５】また通常、交差偏波干渉補償器では、異偏
波の回線品質劣化時に、自偏波の干渉補償機能を停止す
るリセット機能を有するが、片偏波のみの受信レベルな
らびに交差偏波識別度が減少することにより、異偏波側
にリセット動作がかかる状態が発生しないようにして、
交差偏波干渉補償器の能力を最大限に利用することがで
きる特徴を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１７】［第１の実施形態］図１は本発明の一実施
形態のブロック図を示す。図１に示す実施形態は、マイ
クロ波通信における両偏波伝送装置の一例であり、Ａ局
からＢ局へ伝送する場合のシステム構成を記述してい
る。送信器１，２はそれぞれ同じ周波数区間の垂直偏波
（Ｖ偏波）側、水平偏波（Ｈ偏波）側の送信機で、入力
されたベースバンド信号１０１，１０２を無線区間上の
搬送波における、垂直偏波成分の信号１０３、水平偏波
成分の信号１０４として、アンテナ３にて空間中に送信
する。送信側のアンテナ３と受信側のアンテナ４は水平
・垂直方向の偏波面がそれぞれ４５°右回りに回転して
取り付けられている。

【００１８】受信側のアンテナ４から受信された垂直偏
波成分の信号２０１、水平偏波成分の信号２０２は、そ
れぞれ受信機５，受信機６に入力され、受信信号がベー
スバンド信号に復調される。また、無線区間上の交差偏
波間の干渉を除去するために、それぞれの異偏波側の受
信機から出力される信号２０４，２０３を入力として異
偏波信号の波形整形を行い、自偏波中の異偏波干渉成分
と同一波形で位相が１８０度異なる補償信号２０７，２
０８を作り出すためのＶ偏波干渉補償器７，Ｈ偏波干渉
補償器８が用意されている。Ｖ偏波受信機５，Ｈ偏波受
信機６は自偏波の受信品質が劣化したときには、回線品
質検出器１１，１２で各偏波の回線品質を検出し、異偏
波側の干渉補償器７，８のリセットを行うリセット信号
２０５，２０６を送出する。回線品質検出器１１，１２
の出力は、受信側ベースバンド信号２１１，２１２とし
て出力される。

【００１９】［本実施形態の動作の説明］次に、図１に
示す本実施形態の動作について、詳細に説明をする。無
線区間上で降雨等の影響で垂直方向の偏波に比べて水平
方向の偏波の減衰量が大きい場合を考える。受信レベル
と交差偏波識別度（ＸＰＤ）の関係は、図２に示される
ように互いに比例する関係が一般的であり、Ｖ，Ｈ各々
の偏波に関しては受信レベル（Received Signal Leve
l：ＲＳＬと記された横軸）が下がった場合、同偏波の
ＸＰＤが下がり、即ち交差偏波干渉量が比較的大きい状
態になる。

【００２０】無線区間において、水平偏波の交差偏波識
別度（ＸＰＤ）が垂直偏波の交差偏波識別度よりも小さ
いので、従来の両偏波伝送システムではＨ偏波の交差偏
波干渉量がＶ偏波の交差偏波干渉量に比べて大きくな
り、Ｈ交差偏波干渉補償器８の補償信号のレベル２０８
はＶ偏波干渉干渉補償器７の出力２０７に比べて大きい
値となる。交差偏波干渉量が大きくなり、Ｈ偏波干渉補
償器８が補償しうる限界値を超えた場合、回線品質検出
器１２は回線の異常を検出し、Ｖ偏波干渉補償器７をリ
セットするためのリセット信号２０６を送出する。しか
し、本発明では送信・受信部分のアンテナ角度が４５°
回転されて取り付けられていることにより、アンテナ受
信部の偏波面における受信レベルは従来と比べて変化す
る。

【００２１】図３はアンテナ受信レベルを示す図で、図
中、Ａ，Ｂは送信部におけるそれぞれ垂直、水平方向の
送信信号レベルで、Ａ’，Ｂ’はそれぞれアンテナ垂直
偏波面、水平偏波面での受信部の受信信号レベルを表
す。従来は垂直方向Ａ’＝０．９Ａ，水平方向Ｂ’＝
０．５Ｂだったものが、送信側、受信側で４５度アンテ
ナ角を変更すると、アンテナ垂直偏波面、水平偏波面の
受信信号レベルは、Ａ’＝√｛（０.７Ａ×０.９）²＋（０.７Ａ×０.５）²｝×ｃｏｓθ ≒０.７０Ａ、Ｂ’＝√｛（０.７Ｂ×０.９）²＋（０.７Ｂ×０.５）²｝×ｃｏｓθ ≒０.７０Ｂ、となり、Ａ’，Ｂ’が等しい値になる。ただし、もとも
とＡとＢは送信側で等しいレベルである。牽いては交差
偏波識別度ＸＰＤも、水平、垂直両偏波間で等しい値と
なり、各偏波の回線品質は均等となる。

【００２２】また、従来において前記水平偏波の受信レ
ベルの劣化により、水平偏波側の交差偏波識別度が劣化
し、水平偏波側の干渉補償器８の補償しうる限界値を超
えたときは、回線品質検出器１２にて例えば無線フレー
ム等の同期はずれ情報やデータ誤り率の増加等を検出
し、Ｖ偏波側の干渉補償器７をリセットする、即ちＶ偏
波側の干渉補償作用が止まる。受信入力レベルと干渉補
償動作の関係を図４に示す。縦軸はＶ偏波側の受信レベ
ル、即ち交差偏波干渉量、横軸はＨ偏波側の受信レベ
ル、即ち交差偏波干渉量を表すものとする。交差偏波干
渉補償器７，８の補償しうる限界値を各偏波それぞれ
０.６Ａ，０.６Ｂとし、交差偏波干渉補償器７，８の動
作状態で図中の領域を分けると、４つの領域（Ｖ，Ｈ双
方動作、Ｖ品質劣化、ＨＲＥＳＥＴ、Ｈ品質劣化、Ｖ
ＲＥＳＥＴ、Ｖ，Ｈ品質劣化）に分けられる。

【００２３】Ｖ偏波側、Ｈ偏波側の受信レベルが最初双
方とも正常（Ａ’＝１.０Ａ，Ｂ’＝１.０Ｂ）であり、
前記の降雨減衰でＨ偏波側のみ劣化度合いが大きくなる
場合を考えると、従来装置では図中“従来例”の遷移を
行い、Ｈ偏波が０.６Ｂになった時点でＶ側の干渉補償
器７がリセットされる。

【００２４】それに対して、本発明の例ではＶ，Ｈ偏波
の劣化が同様に遷移したとしても、遷移後のＶ偏波側レ
ベル，Ｈ偏波側レベルはそれぞれＡ’＝０.７Ａ，Ｂ’
＝０.７Ｂであり、Ｖ，Ｈの干渉補償器７，８は双方と
も正常動作を続けている。

【００２５】このように特定の偏波の減衰量が大きいと
きは、本方式を用いることにより交差偏波干渉補償器
７，８の交差偏波干渉除去機能を最大限に発揮すること
が出来る。

【００２６】また、従来のＶ偏波、Ｈ偏波用のアンテナ
角度を回転させずに用いた場合には、電波伝送路におい
て降雨などの影響がないという条件の下で、Ｖ偏波、Ｈ
偏波用ともに差異なく受信できる。しかし、降雨などの
影響が強い場合には、大きな差異が発生する。これに対
応して、本発明によるＶ偏波、Ｈ偏波用のアンテナ角度
を４５度回転させた場合には、Ｖ偏波、Ｈ偏波干渉補償
器を必須とするとしても、電波伝送路において降雨など
の影響がない場合には、Ｖ偏波、Ｈ偏波用ともに差異な
く受信でき、また、降雨などの影響が強い場合にも差異
なく受信できるという効果を発揮できることとなる。

【００２７】［第２の実施形態］図１の実施形態におい
ては、アンテナを常時４５度回転しているが、従来装置
によるフィールドデータを多用して、無線回線設計を実
施する場合は、回線設計の容易性、システム設計の容易
性の点において、従来例による構成を通常時に使用し、
降雨等による特定の偏波面の減衰量が大きい場合に、特
性改善を図りたい場合がある。交差偏波干渉補償器７，
８の補償信号の出力レベルがＶ偏波、Ｈ偏波間で異な
り、特定の片偏波の補償信号レベルが大きいとき、その
特定の片偏波のアンテナ角度を変更する。

【００２８】本実施形態の構成を図５に示す。Ｖ偏波干
渉補償器７の出力２０７と，Ｈ偏波干渉補償器８の出力
２０８は，補償信号レベル比較器１３に入力され、補償
信号のレベル差が特定のしきい値を上回るときは、アン
テナ角度移相器１４にアンテナを４５°回転する制御信
号を送出する。それと同時に、Ｂ局側の送信機１６から
同一アンテナを通して異なる周波数キャリアにより、Ａ
局側の受信器１７にアンテナ制御信号を送出し、その出
力を受信したＡ局側のアンテナ角度移相器１５が送信側
のアンテナを４５°回転させる。なお、アンテナ角度移
相器の角度変更後の時定数を十分取ることにより、角度
変更後直後に補償信号２０７，２０８のレベル差が復旧
しても、直ちにアンテナ角度を回転しない状態に復旧さ
せないようにする。

【００２９】また、補償信号レベル比較器１３の代替と
して、アンテナ角度移相器に制御信号を送出する制御方
法としては、回線品質検出器の出力がＶ偏波側とＨ偏波
側の出力で異なる場合、それを検出して制御信号を送出
しても良いし、また降雨時に雨量を検知して制御するも
のでも良い。

【００３０】以上の動作により、通常時は水平、垂直偏
波を用い、従来の回線、システム設計を流用でき、かつ
片偏波の品質が劣化した場合は従来装置に比べて回線品
質が向上する両偏波伝送装置を実現できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、第１の効果は、降雨等
の影響で水平、垂直方向の減衰量に差があるときも、水
平、垂直偏波両方の受信機における受信レベル、交差偏
波識別度を等しくし、特定の片偏波のみ回線品質が劣化
あるいは回線断になることなく、両偏波伝送の伝送品質
を高めることができる。

【００３２】また、第２の効果は、特定の片偏波の回線
品質が劣化したときに、異偏波側に交差偏波干渉除去機
能を止めるリセット信号が送出される頻度を少なくし、
双方の偏波の交差偏波干渉除去機能を最大限に発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による送受信部の構成ブロッ
ク図である。

【図２】本発明と従来例の受信レベルと交差偏波干渉の
状態図である。

【図３】本発明と従来例のアンテナ角度を変更した場合
の送信・受信レベルの状態図である。

【図４】本発明によるＨ偏波側入力レベルとＶ偏波側入
力レベルの関係図である。

【図５】本発明の実施形態による送受信部の構成ブロッ
ク図である。

【図６】降雨減衰時のＶ偏波とＨ偏波の減衰量の関係図
である。

【符号の説明】

１Ｖ偏波送信機２Ｈ偏波送信機３送信アンテナ４受信アンテナ５Ｖ偏波受信機６Ｈ偏波受信機７Ｖ偏波干渉補償器８Ｈ偏波干渉補償器９，１０加算器１１，１２回線品質検出器１３補償信号レベル比較器１４，１５アンテナ角度移相器１６送信機１７受信機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波通信において用いられる両偏
波伝送装置において、垂直、水平偏波用の送受信アンテ
ナの角度を４５度回転させて送受信し、受信側で垂直、
水平偏波用干渉補償器により垂直、水平偏波用受信機の
出力に干渉除去機能を有していることを特徴とする両偏
波伝送装置。
【請求項２】請求項１に記載の両偏波伝送装置におい
て、送信側で垂直偏波用信号と水平偏波用信号とを各偏
波送信機を通して送信用アンテナから放出し、前記受信
側で各偏波受信機と、各偏波受信機の受信レベルに応じ
て干渉補償信号を出力する各偏波干渉補償器と、前記各
偏波受信機の出力と前記各偏波干渉補償器の干渉補償信
号とを交差して加算する各加算器と、各加算器の出力に
応じて各回線の品質を検出する各回線品質検出器とを備
えたことを特徴とする両偏波伝送装置。
【請求項３】請求項２に記載の両偏波伝送装置におい
て、前記各回線品質検出器は、各偏波信号の同期外れ又
はデータ誤り率の増加等の回線品質低下を検出したとき
に前記各偏波干渉補償器の異偏波側をリセットするリセ
ット信号を出力することを特徴とする両偏波伝送装置。
【請求項４】マイクロ波通信において用いられる両偏
波伝送装置において、垂直、水平偏波用の送信アンテナ
及び受信アンテナの角度を４５度回転させることのでき
る制御手段と、送信側では垂直偏波用信号を送信する垂
直偏波送信機と、水平偏波用信号を送信する水平偏波送
信機と、各送信機の出力を送出する送信用アンテナとか
らなり、前記受信側では垂直偏波受信機と、水平偏波受
信機と、各偏波受信機の受信レベルに応じて干渉補償信
号を出力する垂直及び水平偏波干渉補償器と、前記各偏
波受信機の出力と前記各偏波干渉補償器の干渉補償信号
とを交差して加算する垂直及び水平加算器と、前記垂直
及び水平偏波干渉補償器の各干渉補償信号とを比較して
前記各アンテナの角度を制御する制御信号を出力する補
償信号レベル比較器とを備えたことを特徴とする両偏波
伝送装置。
【請求項５】請求項４に記載の両偏波伝送装置におい
て、更に前記垂直及び水平加算器の各ベースバンド信号
を入力し各偏波信号の同期外れ又はデータ誤り率の増加
等の回線品質を検出する各回線品質検出器を備え、前記
回線品質の低下を検出したときに前記各偏波干渉補償器
の異偏波側をリセットするリセット信号を出力すること
を特徴とする両偏波伝送装置。
【請求項６】請求項４に記載の両偏波伝送装置におい
て、前記補償信号レベル比較器は前記垂直干渉補償信号
のレベルが大きい場合に前記垂直偏波用アンテナの角度
を４５度回転し、前記水平干渉補償信号のレベルが大き
い場合に前記水平偏波用アンテナの角度を４５度回転す
ることを特徴とする両偏波伝送装置。