JP2004172975A

JP2004172975A - 両偏波受信装置及びそのローカル位相雑音低減方法

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Publication number: JP2004172975A
Application number: JP2002336762A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Sasaki; 英作佐々木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17
Also published as: CN1503461A; US20040127179A1

Abstract

【課題】独立した受信ローカルから発生する位相雑音による交差偏波間干渉補償特性の劣化を防止する両偏波受信装置を提供する。
【解決手段】互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号を受信し、それぞれの受信信号をＩＦ信号に変換するための２つのＲＦローカル１、２と、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に各ＩＦ信号を準同期検波方式により復調する復調手段とを備え、各偏波毎の復調手段が、復調した出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、ＤＣ／ＡＣ成分を各偏波間で入れ替えた位相制御信号を用いて、各偏波それぞれの復調手段において補償対象とする偏波（自偏波）に対する直交偏波（異偏波）のＲＦローカルから受ける位相雑音量を抑圧する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信ローカル（局部発振器）同期方式を用いた両偏波受信装置に関し、特に独立した受信ローカルから発生する位相雑音による交差偏波間干渉補償特性の劣化を防止する両偏波受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルマイクロ波通信装置においては、周波数利用効率を上げるため、直交する２つの偏波面、垂直（Ｖ）偏波と水平（Ｈ）偏波とを用いて、異なる信号の伝送を行う両偏波伝送方式が用いられている。この方式において、Ｖ偏波とＨ偏波とで同じ周波数が使用される時、アンテナや空間の偏波面の直交性にずれがある場合Ｖ偏波からＨ偏波あるいはＨ偏波からＶ偏波への信号の漏れ込みが発生する。
【０００３】
この漏れ込みは交差偏波間干渉と呼ばれ、信号の伝送品質に悪影響を与える。特に両偏波伝送方式とＱＡＭなどの多値変復調方式とを併用している場合は影響が顕著であるため、通常、交差偏波間干渉補償器（ＸＰＩＣ：Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）を用いた干渉成分の除去が行われている。
【０００４】
ＸＰＩＣを用いて補償対象とする偏波を自偏波、これと直交する偏波を異偏波と定義すると、受信側において異偏波からの干渉を補償するためには、自偏波信号と異偏波より受け渡されるＸＰＩＣ参照信号との位相関係が、異偏波側干渉を受けるＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の段階と同一でなければならない。
【０００５】
この条件を満たすためには、自偏波と異偏波とのローカル（ＬｏｃａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ、局部発振器）周波数が、送信側もしくは受信側の少なくともどちらか一方で一致していることが必要であり、このローカル周波数の設定として、送信ローカル同期方式と受信ローカル同期方式との２方式がある。
【０００６】
送信ローカル同期方式では、復調器は本来の信号復調用のものだけで済むため受信側の構成は簡単であるが、送信側にローカル同期回路が必要となり回路構成が複雑になるほかに、送信側の保守時に異偏波側に影響を与えないようにするための手順が複雑になるという問題がある。
【０００７】
これに対して、受信ローカル同期方式では、送信側のローカルを同期させる必要がないため、送信側の回路構成が簡単になるというメリットはあるが、逆に信号を復調するための本来の異偏波側の復調器とは別に交差偏波間干渉を推定するための復調器が自偏波の復調装置内に必要となるため、受信側の回路規模が増大するというデメリットがある。なお、復調器のキャリア再生として準同期検波方式を用いる場合には、ハードウェア構成で相性がよい受信ローカル同期方式が用いられる場合が多い。
【０００８】
この受信ローカル同期方式の場合には、自偏波の受信機と異偏波の受信機とが１つのローカル発振器を共用する共通ローカル方式と、自偏波の受信機と異偏波の受信機とがローカル発振器を独立に保有しローカル発振器のリファレンス信号を共用する共通リファレンス方式との２方式がある。
【０００９】
共通ローカル方式では、回路構成が簡単になる反面、ローカル発振器の機器故障の場合に両偏波の信号が同時に断となる可能性があり、共通リファレンス方式では逆に回路構成が複雑ではあるがローカル発振器の機器故障に対してその影響を片偏波に抑えることができる。このため電波利用効率に対する要求が厳しく、無線周波数での予備回線をＶ偏波とＨ偏波の両偏波で一つしかとれない場合には、共通リファレンス方式を用いて冗長性の高い構成とする場合が多い。
【００１０】
また、受信ローカル同期方式では、送信側のローカルは非同期であるから、空間での干渉成分も自偏波信号とは送信ローカル周波数の差分だけずれている。受信機のローカルをＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）、ＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）とも共通ローカル方式とすると、自偏波のＢＢ（ＢａｓｅＢａｎｄ）信号と異偏波のＢＢ信号との周波数差は、送信ローカルの周波数差に等しく、また、自偏波のＢＢ信号と異偏波のＢＢ信号との位相関係は、空間での位相関係と一致している。よって、この２つのＢＢ信号から異偏波間の干渉成分を求めることが可能になる。すなわち、受信側のＶ偏波／Ｈ偏波のローカル信号が完全に位相同期している共通ローカル方式の場合には、上述のように異偏波間の干渉を除去することが可能であるが、冗長性の高い共通リファレンス方式、すなわち異なるローカル発振器を使用している場合では、共通のリファレンス信号を用いることにより発振周波数については両者を一定にすることは可能であるが、それぞれのローカル発振器で発生する位相雑音成分は独立であり、Ｖ偏波とＨ偏波のローカル位相差成分にも時間的変動項が残ってしまう。
【００１１】
また、干渉成分除去のためのＸＰＩＣは、時間的変動がない位相差に対しては複製信号を作ることができても、時間的に早く変動する位相差に対しては十分な複製信号を作ることができない。これはＸＰＩＣがトランスバーサルフィルタで構成され、そのタップ係数が積分回路で生成されているためである。すなわち、積分段数を下げて追随速度を速めれば、位相雑音の抑圧量を大きくすることができるが、同時に定常時のＸＰＩＣ出力の雑音成分が大きくなり、ＢＥＲ特性の劣化を招く。したがって、位相雑音抑圧のために、ＸＰＩＣのタップ係数生成の積分段数を下げることは、変調多値数に応じた積分段数の増加に相反し、結局、ローカル発振器の位相雑音成分が大きい場合、交差偏波干渉補償能力が劣化してしまうことになる。
【００１２】
この問題を解決する技術として、互いに直交する偏波のそれぞれのＲＦローカルで発生する位相関係を検出するローカル位相差検出器と、該ローカル位相差検出器で検出した位相差を補償するＥＰＳ（Ｅｎｄ−ｌｅｓｓＰｈａｓｅＳｈｉｆｔｅｒ、無限移相器）とを備え、ＲＦ段での自偏波送信信号と異偏波干渉信号との位相関係と、干渉除去を行うベースバンド段での自偏波ベースバンド信号とベースバンドのＸＰＩＣ参照信号との位相関係とが同一となるように、ＸＰＩＣ参照信号に存在する位相及び位相雑音成分をＸＰＩＣに入力する以前に補償することによって、両偏波間の交差偏波間干渉成分を除去することとしている。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
しかしながら、この従来技術は、ＲＦローカルで発生する位相関係を検出するローカル位相差検出器が、ＲＦ帯の周波数を処理するためにデジタル化が容易ではなく、回路構成が複雑になるという課題が残る。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１５８６３０号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の両偏波受信装置は、ＲＦローカルで発生する位相関係を検出するローカル位相差検出器が、ＲＦ帯の周波数を処理するためにデジタル化が容易ではなく、回路構成が複雑になるという欠点がある。
【００１６】
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため、復調された出力信号からキャリアの位相情報を取り出すＡＰＣ信号を、Ｖ偏波側／Ｈ偏波側それぞれでＤＣ成分とＡＣ成分とに分離し、互いに相手偏波側のＡＣ成分を用いて入れ替えた位相制御信号をＸＰＩＣ側の復調回路に供給することにより、ローカル位相雑音による交差偏波間干渉補償能力の劣化を防止することができるデジタル化された両偏波受信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の両偏波受信装置は、互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号を受信し、それぞれの受信信号をＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換するための２つのＲＦローカル（局部発振器）を含む受信手段と、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に前記各ＩＦ信号を準同期検波方式により復調する復調手段とを備えて交差偏波間干渉除去を行う両偏波受信装置において、各偏波毎の前記復調手段が、復調した出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、前記ＤＣ／ＡＣ成分を各偏波間で入れ替えた位相制御信号を用いて、各偏波それぞれの前記復調手段において補償対象とする偏波（自偏波）に対する直交偏波（異偏波）のＲＦローカルから受ける位相雑音量を抑圧することを特徴としている。
【００１８】
また、前記２つのＲＦローカルは、冗長構成の共通リファレンス発振器による同一周波数で同期がとられていることを特徴としている。
【００１９】
また、前記復調手段は、復調した出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、他偏波（Ｖ偏波またはＨ偏波）の復調手段からのＡＣ成分を入力して入れ替えた前記位相制御信号を生成することを特徴としている。
【００２０】
また、前記復調手段は、２分岐された前記各ＩＦ信号をそれぞれ周波数変換する共通のＩＦローカルと、周波数変換されたそれぞれの信号をデジタル信号に変換する２つのＡ／Ｄ変換器と、それぞれのデジタル信号を復調する２つの復調回路と、補償対象とする自偏波の復調された信号に対して波形等化を行なう等化器と、異偏波側の復調された信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成するＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）と、前記等化器出力の誤差信号と前記ＸＰＩＣ出力の複製信号とを加算して復調信号を出力する加算器と、前記復調信号からキャリア周波数のずれに対応したＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｈａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）信号を生成する制御回路と、前記制御回路出力の前記ＡＰＣ信号を入力しＤＣ成分とＡＣ成分とに分離する分離器と、前記ＤＣ成分とＡＣ成分とを各偏波間で入れ替えた前記位相制御信号を出力する合成器と、より構成されることを特徴としている。
【００２１】
また、前記復調手段は、前記制御回路出力の前記ＡＰＣ信号を、自偏波のデジタル信号を復調する復調回路に出力するとともに、前記分離器出力のＤＣ成分と他偏波（Ｖ偏波またはＨ偏波）の復調手段から出力されたＡＣ成分とを合成した前記位相制御信号を、異偏波のデジタル信号を復調する復調回路に出力することを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の両偏波受信装置は、互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号をＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換する第１、第２のＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）ミキサと、共通リファレンス信号で位相制御された第１、第２のＲＦローカル（局部発振器）と、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に前記各ＩＦ信号を準同期検波する共通のＩＦローカルおよび第１、第２のＩＦミキサと、準同期検波された各信号をデジタル信号に変換する第１、第２のＡ／Ｄ変換器と、変換された各信号を復調する第１、第２の復調回路と、補償対象とする偏波（自偏波）の復調された信号に対して波形等化を行なう等化器と、自偏波に対する異偏波側の復調された信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成するＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）と、前記等化器出力の誤差信号と前記ＸＰＩＣ出力の複製信号とを加算して復調信号を出力する加算器と、前記復調信号からキャリア周波数のずれに対応したＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｈａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）信号を生成して自偏波側の前記第１の復調回路に出力する制御回路と、前記ＡＰＣ信号をＤＣ／ＡＣ成分に分離する分離器と、前記２つの偏波間で他偏波の分離器から出力されたＡＣ成分を入力して入れ替えた位相制御信号を生成し、異偏波側の前記第２の復調回路に出力する合成器と、より構成されることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の両偏波受信装置のローカル位相雑音低減方法は、互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号を共通リファレンス信号で位相制御された２つのＲＦローカル（局部発振器）によりＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換し、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に前記各ＩＦ信号を準同期検波方式による復調器とＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）とを含む復調手段を用いて交差偏波間干渉除去を行う両偏波受信装置のローカル位相雑音低減方法であって、前記復調手段で復調された出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、前記２つの偏波間で他偏波の復調手段から出力されたＡＣ成分を入力して入れ替えた位相制御信号を生成し、各偏波それぞれの前記復調手段において補償対象とする偏波（自偏波）に対する直交偏波（異偏波）のＲＦローカルから受ける位相雑音量を抑圧するために、前記位相制御信号を異偏波側の信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成する前記ＸＰＩＣの入力側に帰還することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の両偏波受信装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示す本実施の形態は、互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号をＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換するＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）ミキサ１０、１１と、共通のリファレンス信号で位相同期された２つのＲＦローカル（ＲＦＬＯ）１、２と、各偏波のＩＦ信号を２分岐した後、各ＩＦ信号を準同期検波するＩＦローカル（ＩＦＬＯ）３、４およびＩＦミキサ１２〜１５と、準同期検波された各信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０〜２３と、変換された各信号を復調する復調回路３０〜３３と、補償対象とする偏波（自偏波）の復調された信号に対して波形等化を行なう等化器４０、４１と、自偏波に対する異偏波側の復調された信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成するＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）５０、５１と、等化器４０、４１出力の自偏波側の誤差信号と異偏波側のＸＰＩＣ５０、５１出力の複製信号とを加算して復調信号を出力する加算器８０、８１と、加算された復調信号からＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｈａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）信号を生成して復調回路３０、３２に出力する制御回路７０、７１と、ＡＰＣ信号をＤＣ／ＡＣ成分に分離する分離器６０、６１と、分離器６０、６１から出力されたＤＣ／ＡＣ成分を入れ替えた位相制御信号を復調回路３１、３３に出力する合成器８２、８３とより構成されている。
【００２６】
次に、本実施の形態の両偏波受信装置の動作を図１、図２および図３を参照して詳細に説明する。図２は図１に示すＲＦローカルの回路構成を示すブロック図であり、図３は図１に示す分離器の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１は、Ｖ偏波側およびＨ偏波側の双方の構成を示しているが、ＲＦミキサ１０、１１以降の復調装置は、Ｖ偏波側とＨ偏波側とで構成および動作が同一であるため、この復調装置の動作に関しては、特に断らない限りＶ偏波側についてのみ以下に説明する。
【００２８】
また、直交変調方式の場合では、ＩＦ信号をＢＢ信号に変換するミキサやアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などは、Ｉ／Ｑチャンネルそれぞれに備えられるが、ここでは両チャンネル分を複素数表現で表すものとして簡略化している。
【００２９】
図１を参照すると、ＲＦミキサ１０、１１は、Ｖ偏波側のＲＦ信号（ＶＲＦ）およびＨ偏波側のＲＦ信号（ＨＲＦ）をそれぞれ入力し、Ｖ偏波側ＲＦローカル１またはＨ偏波側ＲＦローカル２の信号と掛け算してそれぞれのＩＦ信号に変換する。
【００３０】
ＲＦローカル１、２は、図２に示すように、冗長構成のリファレンス発振器５、６と、リファレンス発振器５、６のどちらかを選択するセレクタ１００、１０１と、ＲＦ帯のＶＣＯ７、８と、ＶＣＯ７、８出力を分周する分周器１０７、１０８と、分周器１０７、１０８出力とリファレンス信号との位相比較を行う位相比較器１０３、１０４と、位相比較器１０３、１０４出力の高調波成分を抑圧しＶＣＯ７、８の制御信号を出力するループフィルタ１０５、１０６とから構成されている。ＶＣＯ７、８の出力周波数は、ＰＬＬ動作によりリファレンス信号と同期が図られて安定しているが、ＶＣＯ７、８自体が持つ位相雑音は、ループバンドを外れるに従って抑圧されず出力される。したがって、Ｖ偏波／Ｈ偏波それぞれのＲＦローカル信号は、位相同期により周波数は一致しているが、発生する位相雑音は無相関であり、周波数変換されたそれぞれのＩＦ信号にも位相雑音が含まれることになる。
【００３１】
続いて、Ｖ偏波側のＩＦミキサ１２、１３は、ＲＦミキサ１０、１１出力を入力し、ＩＦローカル３と掛け算してＢＢ信号に変換する。この変換により、キャリア周波数ｆｃ、変調速度ｆｓの変調波は、周波数ｆｃ’のＩＦローカル信号との乗算により、僅かな周波数差ｆｃ−ｆｃ’のＢＢ信号になる。
【００３２】
ＩＦローカル３は、ＲＦローカル１、２のリファレンス発振器５、６と同様に水晶発振器が使用され、その出力が２分岐されて自偏波用および異偏波用としてそれぞれに出力される。したがって、その位相雑音は非常に少なく、ＲＦローカル１、２に比べて無視できるレベルである。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２０、２１は、ＩＦミキサ１２、１３出力のＢＢ信号をデジタル信号にそれぞれ変換する。また、Ａ／Ｄ変換器２０、２１のサンプリングクロックは、自偏波の送信側のクロックに位相同期しているものとする。周波数は、変調速度の２ｎ倍（ｎ＝１、２・・・）である。
【００３４】
次に、自偏波の復調回路（ＤＥＭ）３０は、複素乗算回路と数値制御発振器（ＮＣＯ）とを備えて構成され、制御回路７０から出力されたキャリア周波数のずれに対応したデジタルのＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｈａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）信号を積分して位相量に変換した後、その位相量に対応したデジタル表現の正弦波（ｓｉｎ、ｃｏｓ）を生成する。この正弦波は、復調回路３０の入力信号の位相回転方向と逆方向の回転対称変換が行われているため、入力されたＡ／Ｄ変換器２０出力信号と複素乗算することにより、残っていた位相回転が除去されてキャリア同期が確立する。この正弦波の周波数は、キャリア同期が確立したときわずかな周波数誤差ｆｃ−ｆｃ’となる。
【００３５】
等化器（ＥＱＬ）４０は、制御回路７０から出力される誤差信号と復調回路３０からの出力信号との相関をとることによって、自偏波の周波数特性の劣化要因である符号間干渉の逆特性を生成し、これを自偏波の復調信号に与えることにより、復調信号内の符号間干渉を除去する。自偏波の等化器４０としては、一般にトランスバーサル型等化器のような線形等化器、もしくは判定帰還型等化器（ＤＦＥ）が用いられる。
【００３６】
加算器８０は、等化器４０出力と異偏波側からの干渉成分の逆特性であるＸＰＩＣ５０出力とを加算して、その中に含まれる異偏波側からの干渉成分が補償された最終的な自偏波側の復調信号を出力する。ただし、等化器４０がＤＦＥの場合、後方等化器入力信号は、最終的な判定を行うための信号になっていなければならないため、ＸＰＩＣ５０出力との加算は、前方等化器と後方等化器の間で行われる。
【００３７】
制御回路７０は、理想的な信号点の位置と受信信号とのずれに応じた誤差信号、あるいはキャリアの位相情報を取り出し、ループフィルタを通すことにより、得られたＡＰＣ信号を復調回路３０およびＤＩＶ６０に出力する。このＡＰＣ信号は、そのＰＬＬ特性に応じて、自偏波の位相雑音に追随する成分を含んでいる。
【００３８】
分離器６０は、図３に示すように、加算器８４と積分器９０とより構成されている。積分器９０では、その時定数によってＤＣ成分を出力する。送受信機のＲＦおよびＩＦのローカル周波数変動は、緩やかな温度変化による変動であり、十分遅いと仮定すれば周波数変動に対応するＤＣ成分の抽出が得られる。また、加算器８４では、もとのＡＰＣ信号から積分器９０出力のＤＣ成分を引いたＡＣ成分、すなわち周波数変動分に対する位相雑音の成分を出力する。
【００３９】
合成器８２は、分離器６０、６１出力を入力し、Ｖ偏波側の情報として周波数変動に対応するＤＣ成分と、Ｈ偏波側の情報として位相雑音に対応するＡＣ成分とを合わせて出力する。
【００４０】
一方、異偏波側の復調回路３１は、復調回路（ＤＥＭ）３０と同様の機能を持つが、入力信号の周波数が自偏波側と送信側Ｖ偏波／Ｈ偏波のローカル周波数分ずれているため、自偏波側の復調回路３０と同じ位相回転を与えた出力には、入力信号の周波数差分がそのまま現れる。ここで、Ｖ偏波側のローカル位相雑音の影響を付加しないように、制御回路７０からの信号に替えて、自偏波側の分離器６０から出力されるＤＣ成分と、Ｈ偏波側の分離器６１から出力されるＡＣ成分を加算した信号を位相制御信号として、位相回転を受ける。これにより、自偏波であるＶ偏波側のキャリアＡＰＣ信号から位相雑音に対応している成分を除去することができる。
【００４１】
ＸＰＩＣ５０は、異偏波側の復調回路３１出力を入力とし、自偏波側から供給される誤差信号との相関をとることにより得られるタップ係数を用いて、異偏波側からの干渉成分の逆特性（反転レプリカ）を生成し出力する。
【００４２】
以上の説明で、Ｖ偏波側の復調装置各部の動作について示したが、これはＨ偏波側についても全く同じである。
【００４３】
次に、ローカル位相雑音の低減動作について説明する。
【００４４】
まず、自偏波の復調回路３０では、ＲＦローカル１より出力された位相雑音がキャリア同期再生を行うことによって抑圧されるため、最終的な復調信号に含まれる位相雑音の影響はほとんど除去される。これを数式を用いて表現すると、以下のようになる。
【００４５】
Ｖ偏波側の送受のローカル周波数差（Ｖ偏波側送信ローカルと自偏波側ローカルとの周波数差）をΔｆｖ、ローカル位相雑音をＰｖとすると、図示しないキャリア再生回路のＰＬＬによって抑圧されるため、Δｆｖを“０”にし、Ｐｖを“０”に近づけるように作用する。つまり、復調回路３０出力では、
Δｆｖ＋Ｐｖ−（Δｆｖ＋Ｐｖ）＝０
となり、最終的な復調信号に含まれる位相雑音の影響はほとんど除去される。
【００４６】
これに対し、異偏波側では、自偏波の復調キャリア信号と同じキャリア信号で復調された変調波は、送信ローカル周波数の差分だけではなく、受信側Ｖ偏波／Ｈ偏波のローカル、それぞれの位相雑音の差分に相当する位相雑音を持つ。よって、Ｈ偏波側の送受のローカル周波数差をΔｆｈ、Ｈ偏波側のローカルの位相雑音をＰｈとすると、異偏波側（ＸＰＩＣ側）の復調回路３１出力では、自偏波側と同じ位相回転が与えられた場合、
Δｆｈ＋Ｐｈ−（Δｆｖ＋Ｐｖ）＝（Δｆｈ−Δｆｖ）＋（Ｐｈ−Ｐｖ）
の周波数と位相雑音を持つことになる。
【００４７】
ここで、Δｆｈ−Δｆｖは、干渉が発生している空間での周波数差であるから、本来求めるものである。しかし、位相雑音のＰｈ−Ｐｖは不要な成分であり、ローカル位相雑音が無視できる程度に小さくない限り、干渉補償特性を劣化させる。
【００４８】
したがって、Δｆｖ＋Ｐｖの代りに、Δｆｖ＋ＰｈをＸＰＩＣ側の復調回路３１に加えれば、Δｆｈ−Δｆｖが得られることが明らかである。
【００４９】
ここで、キャリア再生ループが同期しているときのＡＰＣ信号は、図４に示すように、送信側ローカルの周波数差に対応するＤＣ成分と、瞬間的な位相変動を与える位相雑音に対応するＡＣ成分とが合成されたものとみることができる。
【００５０】
分離器６１は、制御回路７０から出力されたキャリアＡＰＣ信号を入力して、ＤＣ成分とＡＣ成分とに分離する。
【００５１】
合成器８２は、Ｖ偏波側の分離器６０から出力されたＤＣ成分とＨ偏波側の分離器６１から出力されたＡＣ成分とを加算する。すなわち、Ｖ偏波側の送受のローカル周波数差ΔｆｖとＨ偏波側のローカルの位相雑音Ｐｈとを加算した信号（Δｆｖ＋Ｐｈ）を生成する。この結果、自偏波側の位相雑音に影響されず、異偏波側の位相雑音に追随できて、かつ自偏波側の周波数変動に追随できる位相制御信号をＡＰＣ信号の代わりとして得ることができる。
【００５２】
この位相制御信号を用いて、異偏波側の復調回路３１の位相回転を行うと、Ｖ偏波／Ｈ偏波双方の受信側ローカル位相雑音の影響が除去されたＨ偏波側の復調信号が得られる。したがって、復調回路３１出力では、Ｖ偏波側の位相雑音を含まず、Ｈ偏波側の雑音成分が抑圧され、空間でのＶ偏波／Ｈ偏波の周波数関係が保たれることになる。
【００５３】
なお、Ｈ偏波側の復調装置がキャリア非同期となった場合は、Ｈ偏波側のＡＰＣ信号から正しい情報が得られなくなる。このような場合には、偏波間でのＡＰＣ信号のやりとりを止めればよい。Ｈ偏波側の位相雑音の追随性がなくなるためＸＰＩＣ特性が劣化するが、偏波間のＤ／Ｕ比が極端に悪い場合を除き、特に問題は起こらない。
【００５４】
また、従来からＸＰＩＣ付の復調装置では、異偏波側の動作状況により、ＸＰＩＣ機能をリセット、つまり出力を“０”にすることが行われている。本発明に、これらのＸＰＩＣリセット方式を組み合わせることは、当然可能である。
【００５５】
また、クロック同期回路についても、方式は問わず、送信側のクロックに対し位相同期が取れればよく、本発明の回路の動作に対して影響が無いため、省略している。
【００５６】
なお、本図には記載を省略したが、この復調装置に対応する変調装置では、Ｖ偏波側とＨ偏波側のローカルの周波数関係には制約は無い。つまり、同期していても、非同期であっても良い。また、それぞれの変調装置へ入力されるクロックについても、その周波数関係に制約はない。
【００５７】
また、本発明の趣旨であるＶ偏波／Ｈ偏波での冗長構成とは異なるが、Ｖ偏波／Ｈ偏波ともに予備回線を持っているシステムでは、Ｖ偏波／Ｈ偏波が同時に切れてもシステムとしての信頼性は確保できる。このようなシステムにおいては、Ｖ偏波／Ｈ偏波の復調装置を完全に一体化することによる回路の共用化が可能である。図５に示すような構成にすれば、他の機能と重なっている回路が無いため、コスト削減を図ることができる。一体化することにより、Ｖ偏波／Ｈ偏波間のＡＰＣ信号の受け渡しも簡単になる。
【００５８】
以上の説明では、ＤＣ成分を含むＢＢ信号をＡ／Ｄ変換するＢＢサンプリング方式の復調装置について説明したが、ＩＦのミキサで一旦低いＩＦ帯の信号に落としてから、ＤＣ成分を含まないＩＦ信号のままＡ／Ｄ変換するＩＦサンプリング方式の復調装置にもそのまま適用が可能である。
【００５９】
なお、図１の構成において、ＲＦからＩＦ、ＩＦからＢＢへの周波数変換器であるミキサ出力には本来、不要な周波数成分を抑圧し、所望の周波数成分だけを取り出す帯域通過フィルタ、あるいは低域通過フィルタが必要であるが、これは自明の事象であり、本発明の趣旨とは直接関係しないため、省略している。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の両偏波受信装置及びそのローカル位相雑音低減方法によれば、Ｖ偏波／Ｈ偏波それぞれに復調した出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、両偏波間でＡＣ成分を入れ替えた位相制御信号を用いて、異偏波側の復調回路に帰還することにより、Ｖ偏波／Ｈ偏波で独立のローカル位相雑音によるＸＰＩＣ特性の劣化を防止することができるため、準同期検波方式の復調器を用いた受信ローカル同期方式のＸＰＩＣを構成することが可能となる。
【００６１】
したがって、受信共通リファレンス方式のＸＰＩＣ付復調器で冗長構成を実現するために、高価な位相雑音特性のよいローカルを使う必要がなくなるという経済的な効果がある。
【００６２】
さらに、片偏波の故障時に信号の瞬断が発生しない両偏波伝送冗長構成を実現することが可能となり、システムの信頼性を向上させることができる。
【００６３】
この効果を実現するために、従来の回路構成に対して追加する必要のある回路は、積分器と加算器から構成されるキャリアＡＰＣ信号のＡＣ成分、ＤＣ成分の分離器だけであり、これは非常に小規模なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両偏波受信装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＲＦローカルの回路構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す分離器の構成を示すブロック図である。
【図４】キャリア再生ループが同期しているときのＡＰＣ信号を示す図である。
【図５】本発明の両偏波受信装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、２ＲＦローカル（ＲＦＬＯ）
３、４ＩＦローカル（ＩＦＬＯ）
５、６リファレンス発振器
７、８ＶＣＯ
１０、１１ＲＦミキサ
１２〜１５ＩＦミキサ
２０〜２３Ａ／Ｄ変換器
３０〜３３復調回路
４０、４１等化器
５０、５１ＸＰＩＣ
６０、６１分離器
７０、７１制御回路
８０、８１加算器
８２、８３合成器
８４加算器
９０積分器
１００、１０１セレクタ
１０３、１０４位相比較器
１０５、１０６ループフィルタ
１０７、１０８分周器

Claims

互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号を受信し、それぞれの受信信号をＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換するための２つのＲＦローカル（局部発振器）を含む受信手段と、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に前記各ＩＦ信号を準同期検波方式により復調する復調手段とを備えて交差偏波間干渉除去を行う両偏波受信装置において、各偏波毎の前記復調手段が、復調した出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、前記ＤＣ／ＡＣ成分を各偏波間で入れ替えた位相制御信号を用いて、各偏波それぞれの前記復調手段において補償対象とする偏波（自偏波）に対する直交偏波（異偏波）のＲＦローカルから受ける位相雑音量を抑圧することを特徴とする両偏波受信装置。
前記２つのＲＦローカルは、冗長構成の共通リファレンス発振器による同一周波数で同期がとられていることを特徴とする請求項１記載の両偏波受信装置。
前記復調手段は、復調した出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、他偏波（Ｖ偏波またはＨ偏波）の復調手段からのＡＣ成分を入力して入れ替えた前記位相制御信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の両偏波受信装置。
前記復調手段は、２分岐された前記各ＩＦ信号をそれぞれ周波数変換する共通のＩＦローカルと、周波数変換されたそれぞれの信号をデジタル信号に変換する２つのＡ／Ｄ変換器と、それぞれのデジタル信号を復調する２つの復調回路と、補償対象とする自偏波の復調された信号に対して波形等化を行なう等化器と、異偏波側の復調された信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成するＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）と、前記等化器出力の誤差信号と前記ＸＰＩＣ出力の複製信号とを加算して復調信号を出力する加算器と、前記復調信号からキャリア周波数のずれに対応したＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｈａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）信号を生成する制御回路と、前記制御回路出力の前記ＡＰＣ信号を入力しＤＣ成分とＡＣ成分とに分離する分離器と、前記ＤＣ成分とＡＣ成分とを各偏波間で入れ替えた前記位相制御信号を出力する合成器と、より構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の両偏波受信装置。
前記復調手段は、前記制御回路出力の前記ＡＰＣ信号を、自偏波のデジタル信号を復調する復調回路に出力するとともに、前記分離器出力のＤＣ成分と他偏波（Ｖ偏波またはＨ偏波）の復調手段から出力されたＡＣ成分とを合成した前記位相制御信号を、異偏波のデジタル信号を復調する復調回路に出力することを特徴とする請求項１、２又は４記載の両偏波受信装置。
互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号をＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換する第１、第２のＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）ミキサと、共通リファレンス信号で位相制御された第１、第２のＲＦローカル（局部発振器）と、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に前記各ＩＦ信号を準同期検波する共通のＩＦローカルおよび第１、第２のＩＦミキサと、準同期検波された各信号をデジタル信号に変換する第１、第２のＡ／Ｄ変換器と、変換された各信号を復調する第１、第２の復調回路と、補償対象とする偏波（自偏波）の復調された信号に対して波形等化を行なう等化器と、自偏波に対する異偏波側の復調された信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成するＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）と、前記等化器出力の誤差信号と前記ＸＰＩＣ出力の複製信号とを加算して復調信号を出力する加算器と、前記復調信号からキャリア周波数のずれに対応したＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｈａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）信号を生成して自偏波側の前記第１の復調回路に出力する制御回路と、前記ＡＰＣ信号をＤＣ／ＡＣ成分に分離する分離器と、前記２つの偏波間で他偏波の分離器から出力されたＡＣ成分を入力して入れ替えた位相制御信号を生成し、異偏波側の前記第２の復調回路に出力する合成器と、より構成されることを特徴とする両偏波受信装置。
互いに直交する２つの偏波（Ｖ偏波／Ｈ偏波）を用いて伝送された信号を共通リファレンス信号で位相制御された２つのＲＦローカル（局部発振器）によりＩＦ（ＩｍｉｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｎｃｙ）信号に変換し、各ＩＦ信号をそれぞれ２分岐した後、各偏波毎に前記各ＩＦ信号を準同期検波方式による復調器とＸＰＩＣ（Ｃｒｏｓｓ−ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｅｒ）とを含む復調手段を用いて交差偏波間干渉除去を行う両偏波受信装置のローカル位相雑音低減方法であって、前記復調手段で復調された出力信号より位相雑音成分を抽出してＤＣ／ＡＣ成分に分離し、前記２つの偏波間で他偏波の復調手段から出力されたＡＣ成分を入力して入れ替えた位相制御信号を生成し、各偏波それぞれの前記復調手段において補償対象とする偏波（自偏波）に対する直交偏波（異偏波）のＲＦローカルから受ける位相雑音量を抑圧するために、前記位相制御信号を異偏波側の信号に対して異偏波からの干渉成分の複製信号を生成する前記ＸＰＩＣの入力側に帰還することを特徴とする両偏波受信装置のローカル位相雑音低減方法。