JP2646408B2

JP2646408B2 - 妨害波除去方式及び装置

Info

Publication number: JP2646408B2
Application number: JP3092596A
Authority: JP
Inventors: 好男唐沢; 誠人岩井
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1991-04-01
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH04304719A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海面及び地面等からの
反射波に起因するフェージングが問題となるディジタル
無線通信システムにおける妨害波除去方式及び送受信装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星を介して船舶との通信を行う海事衛
星通信の衛星・船舶間のリンクのように電波が海上を伝
搬する場合には、衛星からの直接波に加え、海面で反射
された電波（海面反射波）も同時にアンテナに入射する
ため、直接波と反射波との干渉により信号強度が著しく
低下するフェージング現象が生じる。この干渉による通
信品質の劣化を防ぐため、海面反射波の影響をできるだ
け低減することが望ましい。

【０００３】この対策の１つとして、ディジタル伝送方
式に適用可能なブロックインタリーブ（以下単にインタ
リーブと呼ぶ）方式がある。図８は誤り訂正方式（ラン
ダム誤りに強いＦＥＣ）とインタリーブ機能が共に具備
された従来のシステム構成図である。ここで、ＦＥＣ符
号器９は、送信情報に誤り訂正符号を加えて信号系列を
つくる。インタリーバ１０は、ＦＥＣ符号器９の出力の
信号系列を順次一定量毎に蓄え入力とは異なる信号系列
で出力する。すなわち、インタリーバ１０は一定量のデ
ータを予め定めてある２次元メモリに蓄え、例えば入力
が行順ならば出力は列順の如く、入力とは異なる信号系
列で出力する機能を有する。変調器１１はインタリーバ
１０の出力の信号系列を変調された中間周波数帯信号に
変換する。ＲＦ部１２は、変調器１１の出力を送信周波
数に変換し、必要なレベルに増幅する。アンテナ１３
は、ＲＦ部１２の出力信号を送信する。反射物１６は、
電波を反射する海面等である。アンテナ１は、アンテナ
１３からの送信信号を直接にまた反射物１６を介して間
接に受信する。ＲＦ部５は、アンテナ１の受信信号の増
幅及び中間周波数への周波数変換を行う。復調器６は、
ＲＦ部５の出力を受け、該出力から送信側で変調された
信号データである信号系列を復調する。デインタリーバ
７は、復調器６の出力の信号系列を元の信号系列に戻
す。すなわち、デインタリーバ７はインタリーバ１０と
逆順の処理を行うことによってデータを元の信号系列に
戻す機能を有する。ＦＥＣ復号器８は、デインタリーバ
７の出力の信号系列に誤り訂正を行って送信情報を復元
する。このようなインタリーブ方式を採用すると、図９
のようにフェージングによって変動する信号（ａ）の
内、あるレベル以下になったとき集中して発生するバー
スト状の誤り（ｂ）が時間的に拡散されてランダム状に
ＦＥＣ復号器８に入力される（ｃ）ので、誤り訂正機能
が有効に働き、その結果バースト状の誤りが訂正される
（ｄ）ことになる。このように誤り訂正方式（ＦＥＣ）
とインタリーブ方式の組合せによるフェージング軽減方
式はＦＥＣ方式のみでは有効に機能しないバースト状誤
りの改善に大きな効果を有することが知られている。

【０００４】一方、海面及び地面等による電波の反射及
び散乱等により受信レベルが低下した場合に、垂直偏波
と水平偏波、右旋円偏波と左旋円偏波等相関の小さい２
つ以上の偏波の受信信号を切り替えて受信レベルを向上
させる偏波ダイバーシチ方式がある。

【０００５】図１０は従来の偏波ダイバーシチ方式のう
ち、最も構成が簡単な水平及び垂直偏波を用いたスイッ
チアンドスティダイバーシチ方式のブロック図であり、
３４は水平偏波アンテナ、３５は垂直偏波アンテナ、３
１は制御信号Ｂに基づいて水平偏波アンテナ３４及び垂
直偏波アンテナ３５の一方に切り替える切替回路、３２
は切り替えられたアンテナの出力信号を復調する受信
機、３３は予め定めた閾値レベルＡより高いレベルから
低いレベルに低下した場合にアンテナを切り替えるため
の制御信号Ｂを送出する比較器である。

【０００６】この偏波ダイバーシチ方式は、一方の偏波
の信号に妨害波によるフェージングによる伝送品質の劣
化が生じても他方の偏波の信号に切り替えることができ
るため、時間的変動が緩やかな妨害波の影響を少なくす
ることができる。また、受信機３２の前段でアンテナの
切り替えを行っているため、高価な受信機３２が一台で
済むというメリットがある。ダイバーシチ方式には偏波
ダイバーシチ方式の他にスペースダイバーシチ方式等が
あるが、偏波ダイバーシチ方式は他のダイバーシチ方式
と比較して物理的な容量が増加しないという長所があ
る。

【０００７】またＦＥＣとインタリーブを具備するディ
ジタル通信システムにおいて、スペースダイバーシチと
２つのアンテナの切替を組み合わせて、変動周期が非常
に長い妨害波（フェージング）の影響を低減する妨害波
除去方式がある。図１１は該妨害波除去方式のシステム
構成図である。ＦＥＣ符号器９、インタリーバ１０、変
調器１１、ＲＦ部１２、アンテナ１３、ＲＦ部５、復調
器６、デインタリーバ７、ＦＥＣ復号器８の機能は図８
の場合と同様である。アンテナ３６、３７はフェージン
グの時間的変動が互いに負の相関又は無相関になるよう
に配置されている。可変合成回路３８は２つのアンテナ
出力の合成比率を連続又は離散的に切り替える。切替制
御部３９は可変合成回路３８の合成比率を制御するもの
で、２つのアンテナ３６、３７の出力を切り替える周期
は受信系がアンテナ切り替えの速さに十分追従できる程
度に長く、インタリーバ１０のデータ蓄積時間よりは十
分短いという条件の下で任意に設定することができる。
角度判定部４０は電波の到来仰角を判定し、仰角１５°
以上では切替制御部３９を制御して可変合成回路３８の
出力をどちらか一方のアンテナの出力に固定する。電波
の到来仰角が１５°以下のとき、１つのアンテナを用い
たとして、海面に殆ど波が無い穏やかな海面状態で時間
変動が小さく、かつ最悪ケースとして直接波と反射波の
位相が逆相になって信号強度が低下した状態が続くと、
バースト誤りが多発してインタリーブによる誤り率の改
善が不可能になる。しかし、前記のような構成の妨害波
除去方式を用いるとどちらか一方のアンテナの出力が前
記のように信号強度が低下した状況に陥ってたとして
も、負の相関又は無相関の位置にあるもう一方のアンテ
ナの出力は必ず高くなっているので、それらをフェージ
ングの変動周期よりも短く、かつインタリーブによるデ
ータ蓄積時間よりも短く切り替えることにより、等価的
に図９（ａ）の変動を得たことになり、図９で説明した
原理に従ってフェージングが軽減される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＦＥＣ等の誤り訂正方
式にインタリーブ機能が付加されているシステムにおい
て、インタリーブ方式が有効であるためには、インタリ
ーバによって蓄えられるデータの時間長がバースト誤り
の平均持続時間に比べて十分長いことが条件となるが、
逆にインタリーブの時間長が長すぎると遅延時間が増大
し、通信の妨げとなる。前記海事衛星通信を例にとる
と、一般の海面状態では受信強度の時間変動の周期は
０．５〜２．０秒程度であり、バースト誤りの平均持続
時間も同程度であるので、インタリーブの時間長として
は数秒以上が必要となる。この時間長のインタリーブに
よって生じる大きな遅延時間は音声通信のような対話形
通信には大きな障害となる。逆に、対話形通信に影響を
及ぼさない遅延時間の上限は０．１秒程度であり、この
程度の時間長のインタリーブではほとんど機能しない。
以上のように、対話形通信を行う場合、図８のような従
来のインタリーブ方式では、通信遅延時間の短縮とフェ
ージング軽減効果の両立を図ることはできないという問
題点があった。

【０００９】一方、従来の偏波ダイバーシチ方式では、
２つの異なった偏波の受信信号を受信レベル等の伝送品
質に基づいて切り替えるためにフィードバック系が必ず
必要であった。この伝送品質に基づいて切り替えるため
のフィードバック系は、実際の装置構成が極めて複雑に
なるという欠点があった。また、妨害波によって生じる
フェージングは、送信周波数と受信周波数がある程度以
上離れている場合には送信側と受信側とでその変動が無
相関になるという性質を持っているため、そのような場
合には図１０の従来の偏波ダイバーシチ方式でアンテナ
を切り替えても受信側の受信品質は改善されるが、送信
側の品質までは改善されなかった。従って、従来の偏波
ダイバーシチ方式では、送信と受信とで無相関な妨害波
に対して受信側しか特性が改善されないという問題があ
った。なお、上述の説明では、海面反射波を例にとり説
明したが自動車無線等の地面反射波に対しても同様な問
題点があった。

【００１０】以上述べた通り前記海事衛星通信における
対話形通信のように信号強度の時間変動の周期が許容通
信遅延時間よりも大きいシステムに対しては、従来のイ
ンタリーブ方式を用いても許容通信遅延時間内でのフェ
ージングの軽減は不可能であった。また、従来の偏波ダ
イバーシチ方式では、構成が複雑なフィードバック系が
必要であり、かつ一方の受信レベル変動と他方の受信レ
ベル変動に相関が無い場合には、その効果も受信側のみ
であるという問題点があった。

【００１１】また、スペースダイバーシチを用いた妨害
波除去方式は穏やかな海面上でのバースト誤りの改善を
目的としたもので、切替周期を０．１〜１０秒程度とし
たため、対話形通信に用いるにはなお遅延時間が大きか
った。また、アンテナを２基必要とするのでアンテナの
物理的な容量が増加するという問題があった。

【００１２】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
決するためになされたもので、許容範囲内の通信遅延時
間で、海面及び地面反射波等の妨害波をフィードバック
系を用いず、かつ送・受信の妨害波を一方で制御して除
去することが可能な、一般の方式に比べて物理的な容量
が増加することのない妨害波除去方式及びその装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本願の第１の発明は、ＦＥＣ等の誤り訂正方式とイ
ンタリーブ機能を共に具備するディジタル無線通信シス
テムにおいて、それぞれの送受信信号の変動が負の相関
又は無相関になる程度に偏波、周波数、アンテナ指向性
等が異なる２つの無線伝送手段と、該２つの無線伝送手
段への送受信信号の分配／合成比率を妨害波の変動周期
よりも短くかつインタリーブの時間長の２倍以下の周期
により連続又は離散的に変化させる分配／合成手段とを
備え、前記妨害波の影響を時間的に拡散することによ
り、該妨害波の影響を低減せしめるように構成されたこ
とを特徴とするものである。

【００１４】本願の第２の発明は、ＦＥＣ等の誤り訂正
方式とインタリーブ機能を共に具備するディジタル無線
通信システムにおいて、任意の楕円偏波を送受信可能な
アンテナと、該アンテナの送受信偏波特性を任意に変化
せしめる偏波可変手段と、該偏波可変手段を制御するこ
とによって該アンテナの受信及び送信偏波特性を妨害波
の変動周期よりも短くかつインタリーブの時間長の２倍
以下の周期により連続又は離散的に変化させる偏波可変
制御手段とを備え、前記妨害波の影響を時間的に拡散す
ることにより、該妨害波の影響を低減せしめるように構
成されたことを特徴とするものである。

【００１５】本願の第３の発明は、ＦＥＣ等の誤り訂正
符号とインタリーブ機能を共に具備するディジタル無線
通信システムにおいて、任意の楕円偏波を受信可能なア
ンテナと、該アンテナの受信偏波特性を任意に変化せし
める偏波可変部と、該偏波可変部を制御することによっ
て該アンテナの受信偏波特性を妨害波の変動周期よりも
短くかつインタリーブの時間長の２倍以下の周期により
連続又は離散的に変化させる偏波可変制御部と、該偏波
可変部の出力の受信信号の増幅及び中間周波数への周波
数変換を行うＲＦ部と、該ＲＦ部の出力を受け受信され
た被変調信号系列を復調する復調器と、該復調器の出力
の信号系列を元の信号系列に戻すデインタリーバと、該
デインタリーバの出力の信号系列に誤り訂正を行って送
信情報を復元するＦＥＣ復号器とを備え、該アンテナで
受信する前記妨害波の影響を時間的に拡散することによ
り、該妨害波の影響を低減せしめるように構成されたこ
とを特徴とするものである。

【００１６】本願の第４の発明は、ＦＥＣ等の誤り訂正
符号とインタリーブ機能を共に具備するディジタル無線
通信システムにおいて、送信情報に誤り訂正符号を加え
て信号系列をつくるＦＥＣ符号器と、該ＦＥＣ符号器か
らの信号系列を一定量蓄え入力とは異なる信号系列で出
力するインタリーバと、該インタリーバからの信号系列
を変調された中間周波数帯信号に変換する変調器と、該
変調器の出力を送信周波数に変換し必要なレベルに増幅
するＲＦ部と、任意の楕円偏波を送信可能なアンテナ
と、該アンテナの送信偏波特性を任意に変化せしめる偏
波可変部と、該偏波可変部を制御することによって該ア
ンテナの送信偏波特性を妨害波の変動周期よりも短くか
つインタリーブの時間長の２倍以下の周期により連続ま
たは離散的に変化せしめる偏波可変制御部と、該アンテ
ナで送信する場合に対向する無線局の受信系が受ける前
記妨害波の影響を時間的に拡散することにより、該妨害
波の影響を低減せしめるように構成されたことを特徴と
するものである。

【００１７】

【発明の原理】本発明の原理は、海面及び地面反射波等
の影響で、偏波、周波数、アンテナ指向性等が異なる２
つの無線伝送手段で送受信する信号強度の変動が負の相
関又は無相関になるような相関値が小さい状況におい
て、該２つの無線伝送手段への送受信信号の分配／合成
比率を妨害波の変動周期よりも短くかつインタリーブの
時間長の２倍以下の周期により連続又は離散的にアンテ
ナの受信偏波特性を変化させることによって、従来の方
式では機能しなかった対話形通信の支障とならない程度
の短い時間長のインタリーブを有効に機能させてビット
誤りを低減するものである。

【００１８】変化させる要素としては、前記の通り偏
波、周波数、アンテナ指向性等があるが、どの場合にお
いても基本的な考え方は同じである。ここでは偏波を変
化させた場合について詳しく説明する。

【００１９】一般の円偏波のみでの受信において、対話
形通信の伝送品質を劣化させない程度の短い時間長のイ
ンタリーブが受信強度変動の周期に比べて短くインタリ
ーブが機能しない場合でも、２つの偏波で受信する信号
強度の変動の相関値が小さい状況下では、一方の偏波の
受信強度が低下していてももう一方はそれより受信強度
が高くなっている確率が高い。従って、妨害波の変動周
期よりも短く、かつインタリーブの時間長の２倍以下の
周期により連続又は離散的にアンテナの偏波特性を変化
させることにより、１つのインタリーブブロック内に受
信信号強度の高い部分と低い部分が生じるが、受信信号
強度が低い部分から生じるビット誤りもインタリーブの
効果で時間的に拡散され、ＦＥＣの機能によってビット
誤りを訂正することができる。一般のインタリーブは受
信信号本来の強度変動を利用しているので、インタリー
ブの時間長を信号本来の変動周期よりも小さくするとイ
ンタリーブの効果は小さくなる。しかし、本発明による
と信号の変動を人為的に生み出しており、この人為的変
動の周期を対話形通信の許容通信遅延時間の範囲内とす
ることにより、インタリーブによる遅延時間を許容範囲
内としたままでインターブを有効に機能させてビット誤
りを低減し、妨害波である反射波によって生じるフェー
ジングの影響を低減することができる。ただし、この人
為的変動の周期を極端に短くすると受信側の搬送波再生
に影響を生じるので、人為的変動周期の短縮には限度が
存在する。

【００２０】海面及び地面反射波は電波の到来方向が低
仰角（仰角１５°以下）である場合に強度が大きくなり
反射波によるフェージングが問題となる。一方、本発明
においては偏波を可変としているので若干の偏波不整合
が生じ、本来フェージングの小さい高仰角域においては
本発明を組み込むことにより逆に損失が生じることにな
る。そこで、何らかの角度判定手段を設けて到来角度を
判定し、１５°以上の仰角域においては本発明を作動さ
せず受信アンテナの偏波特性を到来電波の偏波特性に固
定する構成としてもよい。しかし、到来電波の偏波特性
を円偏波として、受信側のアンテナ偏波特性を円偏波と
垂直偏波の間で連続的に切り替えたとしても、その場合
の偏波不整合損失は約０．８７ｄＢと小さく、任意の到
来電波仰角域において本発明を適用しても伝送品質が大
きく劣化することはないので、システムの小形・軽量化
及び経済性の点からも省略する方が有利である。

【００２１】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。こ
こでも偏波を変化させた場合について詳しく説明する。
図１は本発明の基本構成例である。図１では、説明を簡
単にするため、海事衛星通信を例として用い、一方を宇
宙局１４、他方を地球局１５としているが、海事衛星通
信でなくとも、また共に地上局であっても同じである。
また、実際には宇宙局は単に信号の増幅と周波数変換の
みの場合が多いが、この場合には、図１の宇宙局１４の
中にある全機能は相手側地上局が有する。

【００２２】前記偏波ダイバーシチ方式では水平偏波と
垂直偏波を切り替えていたが、ここでは垂直偏波と円偏
波を一例として用いている。これは、海面及び地面反射
波は垂直偏波成分に比べて水平偏波成分が卓越してお
り、これをダイバーシチの一方として直接用いると、単
純な円偏波受信よりも直接波電力対反射電力比（Ｃ／
Ｍ）を悪化させ、フェージングの影響を増大させるので
適当ではないからである。従って、ここでの連続的な変
化とは、楕円偏波特性の長軸を垂直方向に固定し、楕円
偏波の軸比を０ｄＢ（円偏波）から∞ｄＢ（垂直偏波）
内で連続的に変化させ、これを繰り返す方法である。ま
た、離散的な変化とは、垂直偏波と円偏波の出力をスイ
ッチで（垂直偏波と円偏波の途中段階の楕円偏波も含
む）切り替える方法である。

【００２３】海面からの反射波によるフェージングが問
題となる仰角５〜１５°の範囲における海面反射波の垂
直偏波と円偏波の間の相互相関係数を図２に示す。図２
において衛星からの電波は円偏波で放射されたものと
し、地上局側の受信アンテナ利得を１５ｄＢｉ、波高を
２．０ｍとしている。相関係数の値はダイバーシチの効
果が得られる程度に充分小さく、一方の偏波の受信強度
が低下した場合にももう一方の偏波の受信強度がそれよ
り高くなっている確率が高いので、妨害波の変動周期よ
りも短くかつインタリーブの時間長の２倍以下の周期に
より連続又は離散的にアンテナの偏波特性を変化させる
ことにより、前記原理で説明した通り、対話形通信の妨
げとならない程度の短い時間長のインタリーブが有効に
働き、インタリーブとＦＥＣを組み合わせた本来の効果
が期待できることになる。

【００２４】反射物１６は、海面等の電波を反射するも
のである。アンテナ２は、垂直偏波と円偏波の間の任意
の楕円偏波の送受信が可能である。偏波可変部３は、ア
ンテナ２の偏波特性を可変することができる。偏波可変
制御部４は、偏波可変部３を制御してアンテナ２の偏波
特性を妨害波の周期より短くかつインタリーブの周期の
２倍以下の周期により連続又は離散的に変化させる機能
を有する。ＲＦ部５は、偏波可変部３の出力の受信信号
の増幅及び中間周波数への周波数変換を行う。復調器６
はＲＦ部５の出力を受け、該出力から送信側で変調され
た信号データである信号系列を復調する。デインタリー
バ７は、復調器６の出力の信号系列を元の信号系列に戻
す。ＦＥＣ復号器８は、デインタリーバ７の出力の信号
系列に誤り訂正を行って送信情報を復元する。宇宙局側
のＦＥＣ符号器９は、送信情報に誤り訂正符号を加えて
信号系列をつくる。インタリーバ１０は、ＦＥＣ符号器
９の出力の信号系列を順次一定量宛蓄え入力とは異なる
信号系列で出力する。変調器１１は、インタリーバ１０
の出力の信号系列を変調された中間周波数帯信号に変換
する。ＲＦ部１２は、変調器１１の出力を送信周波数に
変換し、必要なレベルに増幅する。アンテナ１３はＲＦ
部１２の出力信号を円偏波で送信する。

【００２５】図３は垂直偏波及び円偏波のそれぞれの偏
波で受信した場合の各受信信号強度と本発明による偏波
の連続的な変化を行った後の受信信号強度の特性図であ
る。図３は一般の円偏波のみの受信では反射波の影響が
大きく深いフェージングを生じていること、垂直偏波の
受信信号はフェージングは小さいが平均的なレベルが円
偏波の平均レベルよりも約３ｄＢ小さいこと、さらにこ
れを本発明のように周期Ｔｏでアンテナを連続的に切り
替えた場合の受信強度が周期的に変動（図の点線）する
様子を示している。周期Ｔｏをフェージングの変動周期
より短くかつインタリーブの時間長の２倍以下とするこ
とにより、等価的に図９（ａ）の変動を得たことにな
り、図９により説明した原理に従ってフェージングが軽
減される。

【００２６】図４は垂直偏波及び円偏波の間の任意の軸
比の楕円偏波を送受信可能なアンテナとしてクロスダイ
ポールアンテナ１７を用い、偏波可変部３を可変移相器
１８及びハイブリッド１９で構成する場合の例である。
図４においてクロスダイポールアンテナを構成する２つ
のダイポールアンテナの下端Ａ及びＢを海面（地面）と
平行になるように設置し、可変移相器１８の移相量を９
０°にすればアンテナの偏波特性は垂直偏波に、０°に
すれば円偏波になる。図４において、可変移相器１８を
０°から９０°の範囲で連続又は離散的に移相量を変化
させる機能を持たせることによって、垂直偏波と円偏波
を連続又は離散的に変化可能な偏波可変部を構成するこ
とができる。すなわち、可変移相器１８の移相量がθ°
であるとき、このアンテナの偏波特性は垂直方向に長軸
を持つ軸比２０×ｌｏｇ₁₀（ｃｏｓθ／（１−ｓｉｎ
θ））ｄＢの楕円偏波となる。このため可変移相器１８
の移相量を０°から９０°に変化することにより、ハイ
ブリッド１９の出力が垂直偏波と円偏波の間の任意の楕
円偏波の信号にすることができる。偏波可変制御部４は
偏波可変部３を制御するもので、アンテナ２の偏波特性
を変化させる周期は、受信系が偏波特性の変化によって
人為的に変動する信号の搬送波再生ができる程度に長
く、インタリーバ１０のデータ蓄積時間長の２倍よりは
短いという条件の下で任意に設定することができる。海
事衛星通信における対話形通信への適用を考える場合に
は、伝送の遅延時間を０．１秒以下に抑えること及び
０．０１秒以下の変動は受信側での搬送波再生が困難に
なることから、変化周期は０．０２〜０．０５秒程度が
適当である。

【００２７】以上では説明を容易にするため船舶局側受
信の場合について述べたが、船舶側送信の場合について
も全く同様に適用することができる。

【００２８】図５は、船舶局側送信すなわち地球局側送
信の場合の基本構成例である。偏波可変部３は、アンテ
ナの偏波特性を決定する。図４の受信時の偏波可変部
は、信号の流れを逆にすれば、そのまま送信時の偏波可
変部３として使用することができる。偏波可変制御部４
は偏波可変部３を制御することによって、アンテナの送
信偏波特性を妨害波の変動周期よりも短くかつインタリ
ーブの時間長の２倍以下の周期により連続又は離散的に
変化させる機能を有する。その他の構成要素の機能は、
図１の説明で述べたものと同等である。

【００２９】図６はショートバックファイア型アンテナ
２０を用いた小型船舶地球局への適用を想定した本発明
の実施例である。アンテナのタイプは特に限定されるも
のではないが、ショートバックファイア型アンテナ２０
は小型で高能率であり、クロスダイポールアンテナ１７
を給電素子として用いており、偏波の可変が容易である
という点でこの目的に適している。

【００３０】海面反射波によるフェージングが問題とな
る仰角５〜１５°の範囲において、垂直偏波と円偏波の
信号強度の変動の相関はダイバーシチの効果が得られる
程度に十分小さく一方の偏波の受信強度が低下した場合
にも、もう一方の偏波の受信強度がそれより高くなって
いる確率が高い。従って、送受信アンテナの偏波特性を
垂直偏波と円偏波の間で偏波可変制御部で予め設定する
周期（０．０２〜０．０５秒）により偏波可変部３で変
化させることにより、本目的は達成される。以下信号の
流れに沿って本実施例を説明する。

【００３１】まず受信系について説明する。衛星からの
電波はショートバックファイア型アンテナ２０によって
受信される。クロスダイポールアンテナ１７を構成する
２つのダイポールアンテナ２６、２７の出力は偏波可変
制御部４で制御される偏波可変部３（図４の構成に同
じ）で合成されアンテナの偏波特性が決定される。合成
信号は送受分波フィルタであるダイプレクサ２１に入力
され、受信信号と送信信号のアイソレーションが行われ
る。ダイプレクサ２１からの出力信号は、微小信号に対
して感度が高く低雑音の増幅器である低雑音増幅器（Ｌ
ＮＡ）２４、高周波信号を中間周波数信号に変換する周
波数変換器（Ｄ／Ｃ）２５を経て復調器６に入る。復調
器６以降は、図１により説明した通りの構成となり、そ
こで説明した動作に従って船舶局受信側に発生するフェ
ージングが軽減される。なお、ダイプレクサ２１、低雑
音増幅器２４と周波数変換器２５は、図１のＲＦ部に相
当している。

【００３２】次に図６で送信の場合を説明する。ＦＥＣ
符号器９により誤り訂正符号が付加された信号はインタ
リーバ１０による信号系列の変換、変調器１１による変
調がなされる。ここまでは図１や図５で説明した通りで
ある。変調器１１の出力は、中間周波数帯信号を高周波
信号に変換する周波数変換器（Ｕ／Ｃ）２３により高周
波信号に変換される。その高周波信号は高出力電力増幅
器（ＨＰＡ）２２による電力増幅がなされ、送受分波フ
ィルタであるダイプレクサ２１に入力され受信信号と送
信信号のアイソレーションが行われ、偏波可変部３に入
力される。偏波可変部３では、偏波可変制御部４の制御
信号に基づきアンテナの偏波特性を決定する。偏波可変
制御部４の制御信号が０．０２〜０．０５秒の周期で変
化すると、衛星側で受信する信号強度も同様の周期で変
化する。従って、船舶側の送信信号もフェージングによ
ってバースト状に生じるビット誤りの影響を時間的に拡
散して宇宙局側へ送信するため、宇宙局側で円偏波のみ
のアンテナで受信しても船舶局側の受信時に垂直偏波と
円偏波を変化させた場合と同様な効果が得られる。すな
わち、このような比較的短い周期の変動を伴う信号は相
手局側のデインタリーバとＦＥＣ復号器の働きにより、
誤り訂正がなされ、結果として送信信号に対してもフェ
ージングの軽減がなされる。

【００３３】図７は本発明を適用した場合の送信１シン
ボルあたりの直接波電力対雑音電力密度比（Ｅｓｄ／Ｎ
ｏ）と平均ビット誤り率（ＢＥＲ）の特性をシミュレー
ションを用いて明らかにしたものである。ここでは衛星
仰角を８°、波の高さを２．０ｍ、周波数をＬバンド帯
（１．５４ＧＨｚ）、インタリーブの時間長を０．０２
５秒、偏波変化周期を０．０５秒として連続的に垂直偏
波と円偏波の間を変化させたものを図７の実線と、通常
の円偏波の場合を点線で示している。図７において対話
形通信に許される平均ビット誤り率の最大値を例えば１
０^-4と仮定すると、Ｅｓｄ／Ｎｏ換算で通常の円偏波受
信の場合と比較して約５．５ｄＢの実効的なゲインが得
られることになる。

【００３４】ここでは、偏波を用いて負の相関又は無相
関が得られる２つの信号を得たが、その他に周波数、ア
ンテナ指向性等を用いても同様の効果を得ることが可能
である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、フェージング
（妨害波）の変動周期よりも短く、かつインタリーブの
時間長の２倍以下の周期で２つの無線伝送手段の分配／
合成比率を変化させてバースト状誤りを時間的に拡散し
て、インタリーブ（デインタリーブ）機能と誤り訂正符
号とを有効に動作させることができるため、従来のごと
き伝送品質に基づいて偏波切替を制御するフィードバッ
ク系が不要となり、かつ妨害波の影響を受ける発生源側
で送信信号及び受信信号のバースト状誤りを時間的に拡
散するため、妨害波の発生源側の一方で分配／合成比率
制御を行うだけでフェージングの影響を低減することが
できる。

【００３６】フェージング（妨害波）の変動周期よりも
短く、かつインタリーブの時間長の２倍以下の周期でア
ンテナの偏波特性を変化させてバースト状誤りを時間的
に拡散して、インタリーブ（デインタリーブ）機能と誤
り訂正符号とを有効に動作させることができるため、従
来のごとき伝送品質に基づいて偏波切替を制御するフィ
ードバック系が不要となり、かつ妨害波の影響を受ける
発生源側で送信信号及び受信信号のバースト状誤りを時
間的に拡散するため、妨害波の発生源側の一方で偏波可
変制御を行うだけでフェージングの影響を低減すること
ができる。

【００３７】フェージング（妨害波）の周期よりも短い
周期でかつインタリーブの２倍以下の周期でアンテナの
偏波特性を変化させてバースト状誤りを時間的に拡散さ
せることにより、フィードバック系を用いないで妨害波
の影響を低減できる妨害波除去受信装置を実現すること
が可能となる。

【００３８】妨害波の発生源側の送信信号を上述のよう
に変化させることにより、対向する受信局の受信信号の
妨害波の影響もあわせて低減することができる妨害波除
去送信装置を実現することが可能となる。

【００３９】従って、本発明は海事衛星通信システムの
船舶側あるいはその他の移動体通信システム例えば自動
車無線の自動車側設備に適用可能であり、その効果が極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による妨害波除去方式の構成図である。

【図２】仰角と海面反射波の垂直偏波成分と円偏波成分
の相関係数の関係を示す特性図である。

【図３】垂直偏波受信信号及び円偏波受信信号の信号強
度変動と本発明による偏波の連続変化を行った後の受信
強度の特性図である。

【図４】本発明に用いるアンテナ及び偏波可変部の実施
例の構成図である。

【図５】本発明による送信地球局の構成図である。

【図６】本発明によるショートバックファイア型アンテ
ナを用いた小型船舶地球局への適用を想定した実施例の
構成図である。

【図７】本発明による平均ビット誤り率（ＢＥＲ）と送
信１シンボルあたりの電力対雑音電力密度（Ｅｓｄ／Ｎ
ｏ）との特性図である。

【図８】従来の誤り訂正方式（ＦＥＣ）とインタリーブ
方式とを組み合わせた受信システムの構成図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）はバースト状誤りの発生状態と
従来の受信システムを用いた場合の誤り訂正効果を示す
波形図である。

【図１０】従来の偏波ダイバーシチ方式の構成図であ
る。

【図１１】従来のスペースダイバーシチ方式を用いた妨
害波除去方式例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１アンテナ２アンテナ（垂直偏波と円偏波の間の任意の楕円偏波
の送受信可能）３偏波可変部４偏波可変制御部５ＲＦ部６復調器７デインタリーバ８ＦＥＣ符号器９ＦＥＣ復号器１０インタリーバ１１変調器１２ＲＦ部１３アンテナ１４宇宙局１５地球局１６反射物１７クロスダイポールアンテナ１８可変移相器１９ハイブリッド２０ショートバックファイア型アンテナ２１ダイプレクサ２２高出力電力増幅器（ＨＰＡ）２３周波数変換器（Ｕ／Ｃ）２４低雑音増幅器（ＬＮＡ）２５周波数変換器（Ｄ／Ｃ）２６，２７ダイポールアンテナ３１切替回路３２受信機３３比較器３４水平偏波アンテナ３５垂直偏波アンテナ３６，３７アンテナ３８可変合成回路３９切替制御部４０角度判定部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＥＣ等の誤り訂正方式とインタリーブ
機能とを具備するディジタル無線通信システムにおい
て、それぞれの送受信信号の変動が負の相関又は無相関
になる程度に偏波、周波数、アンテナ指向性等が異なる
２つの無線伝送手段と、該２つの無線伝送手段への送受
信信号の分配／合成比率を妨害波の変動周期よりも短
く、かつインタリーブの時間長の２倍以下の周期により
連続又は離散的に変化させる分配／合成手段とを備え、
前記妨害波の影響を時間的に拡散することにより、該妨
害波の影響を低減せしめるように構成されたことを特徴
とする妨害波除去方式。
【請求項２】ＦＥＣ等の誤り訂正方式とインタリーブ
機能を共に具備するディジタル無線通信システムにおい
て、任意の楕円偏波を送受信可能なアンテナと、該アン
テナの送受信偏波特性を任意に変化せしめる偏波可変手
段と、該偏波可変手段を制御することによって該アンテ
ナの送受信偏波特性を妨害波の変動周期よりも短く、か
つインタリーブの時間長の２倍以下の周期により連続又
は離散的に変化させる偏波可変制御手段とを備え、前記
妨害波の影響を時間的に拡散することにより、該妨害波
の影響を低減せしめるように構成されたことを特徴とす
る妨害波除去方式。
【請求項３】ＦＥＣ等の誤り訂正符号とインタリーブ
機能を共に具備するディジタル無線通信システムにおい
て、任意の楕円偏波を受信可能なアンテナと、該アンテ
ナの受信偏波特性を任意に変化せしめる偏波可変部と、
該偏波可変部を制御することによって該アンテナの受信
偏波特性を妨害波の変動周期よりも短く、かつインタリ
ーブの時間長の２倍以下の周期により連続又は離散的に
変化させる偏波可変制御部と、該偏波可変部の出力の受
信信号の増幅及び中間周波数への周波数変換を行うＲＦ
部と、該ＲＦ部の出力を受け受信された被変調信号系列
を復調する復調器と、該復調器の出力の信号系列を元の
信号系列に戻すデインタリーバと、該デインタリーバの
出力の信号系列に誤り訂正を行って送信情報を復元する
ＦＥＣ復号器とを備え、該アンテナで受信する前記妨害
波の影響を時間的に拡散することにより、該妨害波の影
響を低減せしめるように構成されたことを特徴とする妨
害波除去受信装置。
【請求項４】ＦＥＣ等の誤り訂正機能とインタリーブ
機能を共に具備するディジタル無線通信システムにおい
て、送信情報に誤り訂正符号を加えて信号系列をつくる
ＦＥＣ符号器と、該ＦＥＣ符号器からの信号系列を一定
量蓄え入力とは異なる信号系列で出力するインタリーバ
と、該インタリーバからの信号系列を変調された中間周
波数帯信号に変換する変調器と、該変調器の出力を送信
周波数に変換し必要なレベルに増幅するＲＦ部と、任意
の楕円偏波を送信可能なアンテナと、該アンテナの受信
偏波特性を任意に変化せしめる偏波可変部と、該偏波可
変部を制御することによって該アンテナの送信偏波特性
を妨害波の変動周期よりも短く、かつインタリーブの時
間長の２倍以下の周期により連続または離散的に変化せ
しめる偏波可変制御部とを備え、該アンテナで送信する
場合に対向する無線局の受信系が受ける前記妨害波の影
響を時間的に拡散することにより、該妨害波の影響を低
減せしめるように構成されたことを特徴とする妨害波除
去送信装置。