JP4208376B2 - 再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置に関し、特に、衛星等を利用した通信または放送システムにおける再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛星または成層圏に浮かべた気球等の高高度の中継局を利用して、移動体向けのディジタル通信及びディジタルテレビジョン放送を行うシステムが提案されている。
【０００３】
図１は、衛星等を用いた通信または放送システムの一例の概略構成図を示す。同図中、基地局または放送主局１１は、通信または放送の情報を変調し、周波数ｆ１で衛星等の中継局１２に向けて符号分割多重信号を送信する。中継局１２は、受信した周波数ｆ１の信号を周波数ｆ２の信号及び周波数ｆ３の信号に変換して地上に向けて符号分割多重信号を送信する。
【０００４】
無線端末１３は、周波数ｆ３の符号分割多重信号を受信して通信または放送の情報の復調を行う。周波数変換型の再送信無線装置１４は、衛星の中継局１２からの周波数ｆ２の信号を受信して装置内で周波数ｆ２を周波数ｆ３に変換し、かつ、必要であれば増幅等を行い符号分割多重信号として再度送信する。直接型の再送信無線装置１５は、衛星等の中継局１２からの周波数ｆ３の信号を受信して装置内で増幅等を行い周波数変換処理を施さずに再度送信する。これにより、無線端末１３が衛星の中継局１２からの電波が直接届かない不感地帯にいる場合にも周波数ｆ３の信号電波を受信できるようにしている。
【０００５】
図２は従来の周波数変換型の再送信無線装置１４の一例のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ２１で受信された周波数ｆ２’の信号（ｆ２’は周波数ｆ２の誤差Δ２を考慮している）をアンプ２２で増幅し、ミキサ２３で発振器２４よりの発振信号と混合して周波数変換することにより周波数ｆ３’の信号（ｆ３’も同様にΔ２の影響及び発振器２４の性能に起因する周波数ｆ３の誤差Δ３を考慮している）とする。この後、バンドパスフィルタ２５で周波数ｆ３近傍を除く不要周波数成分を除去し、アンプ２６で増幅して送信アンテナ２７から出力する。
【０００６】
図３は従来の直接型の再送信無線装置１５の一例のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ３１で受信された周波数ｆ３’の信号をアンプ３２で増幅し、バンドパスフィルタ３３で不要周波数成分を除去し、アンプ３４で増幅して送信アンテナ３５から出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すシステムにおいて、無線端末での通信または放送の受信波には基地局または放送主局１１、衛星等の中継局１２、再送信無線装置１４，１５内に持つそれぞれの発振器の性能により周波数の偏差が生じ、また、無線端末１３の移動や、衛星の地上に対する相対速度によるドップラーシフト分の周波数の変動が生じる。
【０００８】
また、無線端末１３では、中継局１２からの直接波である周波数ｆ３の符号分割多重信号と、再送信無線装置１４，１５からの周波数ｆ３’それぞれの信号を同時受信する場合に、再送信無線装置１４，１５の出力信号の周波数変動が大きいと、有効に受信が行えず受信品質の劣化を招くこととなる。
【０００９】
係る問題を解決するため、無線端末１３で、周波数のサーチ、ＡＦＣ（自動周波数制御）等を行うことにより、この周波数偏差を取り除いて復調を行うことも考えられるが、一般に、無線端末１３は数量が多く、特に放送のシステムでは膨大な数量になるため、無線端末１３はなるべく低価格にする必要がある。しかし、周波数のサーチやＡＦＣを無線端末１３で行うとすれば、無線端末１３は回路は複雑になり、回路規模が大きくなるため、価格が上昇してしまうため好ましくない。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さく抑え、これにより、無線端末の回路を簡略化することができる再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置の送信周波数安定化方法において、
前記再送信無線装置は、前記高高度の中継局から送信された第１周波数の信号を第１の信号を用いて差周波数である第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信し、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力し、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行い、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００１２】
このように、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置の送信周波数安定化方法において、
前記再送信無線装置は、前記高高度の中継局から送信された第２周波数の信号を第１周波数の信号にアップコンバートしたのち、前記第１周波数の信号を第１の信号を用いて差周波数である前記第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信し、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力し、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行い、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００１６】
このように、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置において、
前記高高度の中継局から送信された第１周波数の信号を前記第１の信号を用いて差周波数である第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信するダウンコンバート手段と、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行う受信機とを有し、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００１８】
このように、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置において、
前記アップコンバート手段の出力する第１周波数の信号を前記第１の信号を用いて差周波数である前記第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信するダウンコンバート手段と、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行う受信機とを有し、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００２２】
このように、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４記載の再送信無線装置において、
前記受信機は、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生する監視手段を有する。
【００２４】
このように、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生するため、再送信無線装置内部の異常や再送信無線装置の入力信号の異常を検出することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、衛星からの信号を受信し、第１の信号を用いてダウンコンバートすることにより受信周波数より周波数の低い周波数の信号として送信する中継装置において、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記復調後のベースバンド信号の周波数偏差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数偏差を０とするよう制御電圧を前記電圧制御発振器に与える制御手段とを備え前記差周波数の信号を前記再送信する信号として送信する。
【００２６】
このように、電圧制御発振器の出力信号を用いて周波数変換後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を前記電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号をダウンコンバートする第１の信号として出力するため、送信信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、衛星からの所定周波数の信号を受信し、再送信する中継装置において、
受信した信号をアップコンバートするアップコンバート手段と、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記第１の信号を用いて、前記アップコンバート後の信号を更に差周波数の信号にダウンコンバートして前記再送信する信号を得るダウンコンバート手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記復調後のベースバンド信号の周波数偏差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数偏差を０とするよう制御電圧を前記電圧制御発振器に与える制御手段とを備え前記差周波数の信号を前記再送信する信号として送信する。
【００２８】
このように、電圧制御発振器の出力信号を用いてダウンコンバート後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を用いて、アップコンバート後の信号を更にダウンコンバートするため、再送信する信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
前述の図１に示す衛星等（例えば静止衛星）を用いた通信または放送システムであってＣＤＭ方式（符号分割多重方式）を採用するシステムでは、地上に設けられる基地局または放送主局１１は、通信用または放送用等の各種情報を拡散コードで符号拡散した上でディジタル変調を施して（例えばＰＳＫ，ＱＰＳＫ，ＯＱＰＳＫ）、周波数ｆ１で衛星等の中継局１２に向けて送信する。中継局１２は、受信した周波数ｆ１の信号を周波数ｆ２の信号及び周波数ｆ３の信号に変換して地上に向けて送信する。ここで、周波数ｆ２は例えば１２ＧＨｚであり、周波数ｆ３は例えば２．６ＧＨｚである。
【００３０】
無線端末１３は、周波数ｆ３の信号を受信して通信用または放送用の各種情報の復調を行う。周波数変換型の再送信無線装置（中継装置）１４は、衛星の中継局１２からの周波数ｆ２の信号を受信して装置内で周波数ｆ２を周波数ｆ３に変換し、必要であれば増幅等を行い再度送信する。直接型の再送信無線装置（中継装置）１５は、衛星等の中継局１２からの周波数ｆ３の信号を受信して装置内で増幅等を行い再度送信する。
【００３１】
図４は本発明の周波数変換型の再送信無線装置１４の第１実施例のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ４１で受信された周波数ｆ２の信号をアンプ４２で増幅し、ミキサ４４で発振器４３よりの周波数ｆｓ１の発振信号（第１の信号）と混合して周波数変換（ｆ２−ｆｓ１＝ｆ３）することにより、周波数略ｆ３の信号とする。この後、バンドパスフィルタ４５で周波数ｆ３近傍を除く不要周波数成分を除去し、アンプ５１で増幅して送信アンテナ５２から出力する。
【００３２】
バンドパスフィルタ４５の後段には分配器４６が接続されており、分配器４６で周波数略ｆ３の送信信号を一部復調部４８に供給する。復調部４８は発振器４７から供給される発振信号を用いてベースバンド信号を復調する。周波数偏差検出部４９では復調されたベースバンド信号から周波数の偏差を検出する。その周波数の偏差の検出信号に基づいて電圧制御発振器５０の発振周波数ｆｖｃｏを変化させる。上記の発振器４７、復調部４８、周波数偏差検出部４９、電圧制御発振器５０は受信機を構成しており、ＡＦＣ制御を行っている。
【００３３】
発振器４３，４７には電圧制御発振器５０の出力信号が与えられ、それぞれ入力信号の周波数を逓倍した周波数の信号を生成出力する。発振器４７の出力する発振信号の周波数ｆｓ２は、周波数偏差検出部４９での周波数の偏差が０になるようＡＦＣの制御が行われているので、発振器４３の出力信号の周波数ｆｓ１は、ミキサ４４の出力する周波数変換信号の周波数がｆ３に近付くように制御される。
【００３４】
図５は周波数偏差検出部４９の一実施例としてクロスプロダクトＡＦＣ回路を用いる場合の回路図を示す。同図中、復調部４８の出力するベースバンド信号が入力信号Ｓ（ｔ）として直交検波部１０１，１０２に供給される。直交検波部１０１には電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１４の出力する発振信号Ｓｉ（ｔ）が供給され、直交検波部１０２には電圧制御発振器１１４の出力する発振信号Ｓｉ（ｔ）を移相器１１６でπ／２移相した発振信号Ｓｑ（ｔ）が供給されており、直交検波部１０１，１０２それぞれは供給される両信号を乗算して直交検波を行い、得られた検波信号を低域フィルタ（ＬＰＦ）１０３，１０４に供給する。
【００３５】
低域フィルタ１０３で不要周波数成分を除去された検波信号Ｂｉ（ｔ）は、遅延器１０５で単位時間τだけ遅延されて乗算器１０７に供給されると共に、直接、乗算器１０８に供給される。また、低域フィルタ１０４で不要周波数成分を除去された検波信号Ｂｑ（ｔ）は、遅延器１０６で単位時間τだけ遅延されて乗算器１０８に供給されると共に、直接、乗算器１０７に供給される。乗算器１０７，１０８それぞれは供給される両信号を乗算し、得られた乗算信号は減算器１１０に供給され、乗算器１０８の出力から乗算器１０７の出力が減算される。減算器１１０の出力する周波数弁別信号Ｒｃ（ｔ）はループフィルタ１１２に供給され低域成分が誤差電圧として取り出され、電圧制御発振器１１４に供給される。電圧制御発振器１１４はこの誤差電圧に従って発振信号の周波数を可変する。
【００３６】
ここで、入力信号をＳ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω０ｔ＋θ）と表す。但し、ω０は入力信号の搬送周波数、θは変調成分とする。また、直交検波部１０１，１０２ににおいて直交する２つの発振信号をＳｉ（ｔ）＝ｃｏｓω１ｔ、及びＳｑ（ｔ）＝−ｓｉｎω１ｔと表す。但し、ω１は電圧制御発振器１１４の自走発振周波数とする。
これにより、信号Ｂｉ（ｔ），Ｂｑ（ｔ）は以下のように表される。
【００３７】
Ｂｉ（ｔ）＝ｃｏｓ（Δωｔ＋θ）／２
Ｂｑ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δωｔ＋θ）／２
但し、Δω＝ω０−ω１＝２πΔｆである。
よって、周波数弁別信号Ｒｃ（τ）は以下のように表される。
【００３８】
Ｒｃ（τ）＝Ｂｉ（ｔ）×Ｂｑ（ｔ＋τ）−Ｂｑ（ｔ）×Ｂｉ（ｔ＋τ）
＝ｓｉｎ（Δωτ）／４
＝ｓｉｎ（２πΔｆτ）／４
上記の式からクロスプロダクト出力、つまり周波数弁別信号Ｒｃ（τ）が周波数の偏差の関数であることが分かる。図６の周波数弁別特性に示すように、周波数の誤差Δｆτが−１／４〜１／４の範囲にある場合には、周波数弁別信号Ｒｃ（τ）分だけ電圧制御発振器１１４の発振周波数を変化させればΔｆを０にすることが可能となる。なお、ループフィルタ１１２の出力信号が電圧制御発振器５０に供給される。
【００３９】
ここで、周波数の偏差にはΔを付けて表すことにして、受信アンテナ４１で受信された信号の周波数をｆ２＋Δ２で表し、送信アンテナ５２から出力する信号の周波数をｆ３＋Δ３で表し、発振器４３の出力周波数をｆｓ１＋Δｓ１で表し、発振器４７の出力周波数をｆｓ２＋Δｓ２で表し、電圧制御発振器５０の出力周波数をｆｖｃｏ＋Δ００で表すとき、ベースバンド信号での周波数の偏差ΔＢＢは（１）式で表される。
【００４０】
ΔＢＢ＝（ｆ２＋Δ２）−（ｆｓ１＋Δｓ１）−（ｆｓ２＋Δｓ２）
…（１）
ここで、発振器４３の逓倍係数は（ｆ２−ｆ３）／ｆｖｃｏであるので、その出力周波数は（２）式の関係がある。
【００４１】
ｆｓ１＋Δｓ１＝（ｆ２−ｆ３）×（ｆｖｃｏ＋Δ００）／ｆｖｃｏ…（２）
同様に、発振器４７の逓倍係数はｆ３／ｆｖｃｏであるので、その出力周波数は（３）式の関係がある。
【００４２】
ｆｓ２＋Δｓ２＝ｆ３×（ｆｖｃｏ＋Δ００）／ｆｖｃｏ
…（３）
このため、ΔＢＢは（４）式で表される。
【００４３】
この（４）式で表される偏差ΔＢＢは０となるよう、図４に示す装置のＡＦＣ制御が行われるから、次式が成立する。
【００４４】
Δ００＝ｆｖｃｏ×Δ２／ｆ２ …（５）
これにより、再送信無線装置の送信する信号の周波数ｆ３＋Δ３は次のように表される。
【００４５】
従って、再送信無線装置の送信信号の周波数の偏差Δ３は次のように表される。
【００４６】
Δ３＝ｆ３×Δ２／ｆ２ …（７）
つまり、再送信無線装置内の送信信号から発振器４３の周波数の偏差Δｓ１は吸収される。また、一般的に、衛星系の周波数ｆ２（例えば１２ＧＨｚ）は、地上系の周波数ｆ３（例えば２．６ＧＨｚ）に比べて大きく設定されているため、（７）式より、出力信号の周波数の偏差Δ３を、入力信号の周波数の偏差Δ２に比して大幅に小さくすることが可能となる（理論上は（７）式よりｆ３／ｆ２倍となる）。
【００４７】
図７は本発明の直接型の再送信無線装置１５の第１実施例のブロック図を示す。図４の構成にアンプ６２と、発振器６３と、ミキサ６４と、バンドパスフィルタ６５を加えたものである。図７中、図４と同一部分には同一符号を付す。
【００４８】
図７において、受信アンテナ６１で受信された周波数ｆ３の信号をアンプ６２で増幅し、ミキサ６４で発振器６３よりの周波数ｆｓ３（＝ｆｓ１）の発振信号と混合して周波数変換（アップコンバート：ｆ３＋ｆｓ３＝ｆ２）することにより、周波数略ｆ２の信号とする。この周波数ｆ２の信号をアンプ４２で増幅し、ミキサ４４で発振器４３よりの周波数ｆｓ１の発振信号と混合して周波数変換（ダウンコンバート：ｆ２−ｆｓ１＝ｆ３）することにより、周波数略ｆ３の信号とする。この後、バンドパスフィルタ４５で周波数ｆ３近傍を除く不要周波数成分を除去し、アンプ５１で増幅して送信アンテナ６６から出力する。
【００４９】
バンドパスフィルタ４５とアンプ５１との間には分配器４６が接続されており、分配器４６で周波数略ｆ３の送信信号を一部復調部４８に供給する。復調部４８は発振器４７から供給される発振信号を用いてベースバンド信号を復調する。周波数偏差検出部４９では復調されたベースバンド信号から周波数の偏差を検出する。その周波数の偏差の検出信号に基づいて電圧制御発振器５０の発振周波数ｆｖｃｏを変化させる。上記の発振器４７、復調部４８、周波数偏差検出部４９、電圧制御発振器５０は受信機を構成しており、ＡＦＣ制御を行っている。
【００５０】
発振器４３，４７それぞれは電圧制御発振器５０の発振周波数を逓倍した周波数を持つ信号を出力する。発振器４７の出力する発振信号の周波数ｆｓ２は、周波数偏差検出部４９での周波数の偏差が０になるようＡＦＣの制御が行われているので、発振器４３の出力する発振信号の周波数ｆｓ１は、ミキサ４４の出力する信号の周波数がｆ３に近付くように制御される。
【００５１】
また、上記の実施例では、周波数の偏差に関して説明したが、図４または図７における分配器４６の出力を、発振器４７、復調部４８、周波数偏差検出部４９、電圧制御発振器５０で構成される受信機に供給しているため、受信機では再送信無線装置の出力をモニタしていることになる。このため、再送信無線装置の内部に異常があるか、もしくは、再送信無線装置への入力に異常があれば、受信機の入力に異常が生じ、受信機での復調の特性が劣化し、もしくは、復調不可能となる場合がある。
【００５２】
このため、図８に示す周波数変換型の再送信無線装置１４の第２実施例のように、復調部４８の出力するベースバンド信号を誤り率測定部５３に入力する。誤り率測定部５３は、ベースバンド信号から復調して得られる通信または放送の情報に付加されている誤り訂正符号を用いて、この情報の誤り率を算出し、この誤り率が所定の閾値を越えた場合、再送信無線装置１４機器の内部異常、もしくは、再送信無線装置１４への入力の異常とみなし、アラームを出力することが可能となる。このアラームは図示しない監視装置に供給される。なお、直接型の再送信無線装置１５の受信機に、同様に、誤り率測定部５３を設けアラームを出力するよう構成しても良い。
【００５３】
このように、本発明によれば、再送信無線装置の出力信号の周波数の偏差が小さくなるため、無線端末で周波数のサーチやＡＦＣ制御などの周波数偏差の検出を行う必要がなくなる。そのため無線端末の回路規模を縮小化できる。また、本発明による再送信無線装置の構成では、再送信無線装置の出力信号から、受信機への入力信号を取り出しているので、再送信無線装置の異常検出も可能となる。
【００５４】
なお、発振器４７，復調部４８，周波数偏差検出部４９及び電圧制御発振器５０が請求項に記載の受信機に対応し、発振器４３及びミキサ４４が第１周波数変換手段に対応し、発振器６３及びミキサ６４が第２周波数変換手段に対応し、誤り率測定部５３が監視手段に対応し、発振器４３が逓倍手段に対応し、復調部４８が復調手段に対応し、周波数偏差検出部４９が制御手段に対応する。
【００５５】
【発明の効果】
上述の如く、本発明は、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００５７】
また、本発明は、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００５８】
また、本発明は、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００６０】
また、本発明は、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００６１】
また、本発明は、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生するため、再送信無線装置内部の異常や再送信無線装置の入力信号の異常を検出することができる。
【００６２】
また、本発明は、電圧制御発振器の出力信号を用いて周波数変換後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を前記電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号をダウンコンバートする第１の信号として出力するため、送信信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【００６３】
また、本発明は、電圧制御発振器の出力信号を用いてダウンコンバート後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を用いて、アップコンバート後の信号を更にダウンコンバートするため、再送信する信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】衛星等を用いた通信用または放送用のシステムの一例の概略構成図である。
【図２】従来の周波数変換型の再送信無線装置の一例のブロック図である。
【図３】従来の直接型の再送信無線装置の一例のブロック図である。
【図４】本発明の周波数変換型の再送信無線装置の第１実施例のブロック図である。
【図５】周波数偏差検出部４９の一実施例としてクロスプロダクトＡＦＣ回路を用いる場合の回路図である。
【図６】クロスプロダクトＡＦＣ回路の周波数弁別特性を示す図である。
【図７】本発明の直接型の再送信無線装置の第１実施例のブロック図である。
【図８】本発明の周波数変換型の再送信無線装置の第２実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１１ 基地局または放送主局
１２ 中継局
１３ 無線端末
１４ 周波数変換型の再送信無線装置
１５ 直接型の再送信無線装置
４１ 受信アンテナ
４２，５１，６１ アンプ
４３，４７，６３ 発振器
４４ ，６４ミキサ
４５ バンドパスフィルタ
４６ 分配器
４８ 復調部
４９ 周波数偏差検出部
５０ 電圧制御発振器
５３ 誤り率測定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置に関し、特に、衛星等を利用した通信または放送システムにおける再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛星または成層圏に浮かべた気球等の高高度の中継局を利用して、移動体向けのディジタル通信及びディジタルテレビジョン放送を行うシステムが提案されている。
【０００３】
図１は、衛星等を用いた通信または放送システムの一例の概略構成図を示す。同図中、基地局または放送主局１１は、通信または放送の情報を変調し、周波数ｆ１で衛星等の中継局１２に向けて符号分割多重信号を送信する。中継局１２は、受信した周波数ｆ１の信号を周波数ｆ２の信号及び周波数ｆ３の信号に変換して地上に向けて符号分割多重信号を送信する。
【０００４】
無線端末１３は、周波数ｆ３の符号分割多重信号を受信して通信または放送の情報の復調を行う。周波数変換型の再送信無線装置１４は、衛星の中継局１２からの周波数ｆ２の信号を受信して装置内で周波数ｆ２を周波数ｆ３に変換し、かつ、必要であれば増幅等を行い符号分割多重信号として再度送信する。直接型の再送信無線装置１５は、衛星等の中継局１２からの周波数ｆ３の信号を受信して装置内で増幅等を行い周波数変換処理を施さずに再度送信する。これにより、無線端末１３が衛星の中継局１２からの電波が直接届かない不感地帯にいる場合にも周波数ｆ３の信号電波を受信できるようにしている。
【０００５】
図２は従来の周波数変換型の再送信無線装置１４の一例のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ２１で受信された周波数ｆ２’の信号（ｆ２’は周波数ｆ２の誤差Δ２を考慮している）をアンプ２２で増幅し、ミキサ２３で発振器２４よりの発振信号と混合して周波数変換することにより周波数ｆ３’の信号（ｆ３’も同様にΔ２の影響及び発振器２４の性能に起因する周波数ｆ３の誤差Δ３を考慮している）とする。この後、バンドパスフィルタ２５で周波数ｆ３近傍を除く不要周波数成分を除去し、アンプ２６で増幅して送信アンテナ２７から出力する。
【０００６】
図３は従来の直接型の再送信無線装置１５の一例のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ３１で受信された周波数ｆ３’の信号をアンプ３２で増幅し、バンドパスフィルタ３３で不要周波数成分を除去し、アンプ３４で増幅して送信アンテナ３５から出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すシステムにおいて、無線端末での通信または放送の受信波には基地局または放送主局１１、衛星等の中継局１２、再送信無線装置１４，１５内に持つそれぞれの発振器の性能により周波数の偏差が生じ、また、無線端末１３の移動や、衛星の地上に対する相対速度によるドップラーシフト分の周波数の変動が生じる。
【０００８】
また、無線端末１３では、中継局１２からの直接波である周波数ｆ３の符号分割多重信号と、再送信無線装置１４，１５からの周波数ｆ３’それぞれの信号を同時受信する場合に、再送信無線装置１４，１５の出力信号の周波数変動が大きいと、有効に受信が行えず受信品質の劣化を招くこととなる。
【０００９】
係る問題を解決するため、無線端末１３で、周波数のサーチ、ＡＦＣ（自動周波数制御）等を行うことにより、この周波数偏差を取り除いて復調を行うことも考えられるが、一般に、無線端末１３は数量が多く、特に放送のシステムでは膨大な数量になるため、無線端末１３はなるべく低価格にする必要がある。しかし、周波数のサーチやＡＦＣを無線端末１３で行うとすれば、無線端末１３は回路は複雑になり、回路規模が大きくなるため、価格が上昇してしまうため好ましくない。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さく抑え、これにより、無線端末の回路を簡略化することができる再送信無線装置の送信周波数安定化方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置の送信周波数安定化方法において、
前記再送信無線装置は、前記高高度の中継局から送信された第１周波数の信号を第１の信号を用いて差周波数である第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信し、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力し、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行い、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００１２】
このように、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置の送信周波数安定化方法において、
前記再送信無線装置は、前記高高度の中継局から送信された第２周波数の信号を第１周波数の信号にアップコンバートしたのち、前記第１周波数の信号を第１の信号を用いて差周波数である前記第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信し、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力し、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行い、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００１６】
このように、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置において、
前記高高度の中継局から送信された第１周波数の信号を前記第１の信号を用いて差周波数である第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信するダウンコンバート手段と、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行う受信機とを有し、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００１８】
このように、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置において、
前記アップコンバート手段の出力する第１周波数の信号を前記第１の信号を用いて差周波数である前記第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信するダウンコンバート手段と、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行う受信機とを有し、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにする。
【００２２】
このように、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４記載の再送信無線装置において、
前記受信機は、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生する監視手段を有する。
【００２４】
このように、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生するため、再送信無線装置内部の異常や再送信無線装置の入力信号の異常を検出することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、衛星からの信号を受信し、第１の信号を用いてダウンコンバートすることにより受信周波数より周波数の低い周波数の信号として送信する中継装置において、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記復調後のベースバンド信号の周波数偏差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数偏差を０とするよう制御電圧を前記電圧制御発振器に与える制御手段とを備え前記差周波数の信号を前記再送信する信号として送信する。
【００２６】
このように、電圧制御発振器の出力信号を用いて周波数変換後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を前記電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号をダウンコンバートする第１の信号として出力するため、送信信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、衛星からの所定周波数の信号を受信し、再送信する中継装置において、
受信した信号をアップコンバートするアップコンバート手段と、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記第１の信号を用いて、前記アップコンバート後の信号を更に差周波数の信号にダウンコンバートして前記再送信する信号を得るダウンコンバート手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記復調後のベースバンド信号の周波数偏差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数偏差を０とするよう制御電圧を前記電圧制御発振器に与える制御手段とを備え前記差周波数の信号を前記再送信する信号として送信する。
【００２８】
このように、電圧制御発振器の出力信号を用いてダウンコンバート後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を用いて、アップコンバート後の信号を更にダウンコンバートするため、再送信する信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
前述の図１に示す衛星等（例えば静止衛星）を用いた通信または放送システムであってＣＤＭ方式（符号分割多重方式）を採用するシステムでは、地上に設けられる基地局または放送主局１１は、通信用または放送用等の各種情報を拡散コードで符号拡散した上でディジタル変調を施して（例えばＰＳＫ，ＱＰＳＫ，ＯＱＰＳＫ）、周波数ｆ１で衛星等の中継局１２に向けて送信する。中継局１２は、受信した周波数ｆ１の信号を周波数ｆ２の信号及び周波数ｆ３の信号に変換して地上に向けて送信する。ここで、周波数ｆ２は例えば１２ＧＨｚであり、周波数ｆ３は例えば２．６ＧＨｚである。
【００３０】
無線端末１３は、周波数ｆ３の信号を受信して通信用または放送用の各種情報の復調を行う。周波数変換型の再送信無線装置（中継装置）１４は、衛星の中継局１２からの周波数ｆ２の信号を受信して装置内で周波数ｆ２を周波数ｆ３に変換し、必要であれば増幅等を行い再度送信する。直接型の再送信無線装置（中継装置）１５は、衛星等の中継局１２からの周波数ｆ３の信号を受信して装置内で増幅等を行い再度送信する。
【００３１】
図４は本発明の周波数変換型の再送信無線装置１４の第１実施例のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ４１で受信された周波数ｆ２の信号をアンプ４２で増幅し、ミキサ４４で発振器４３よりの周波数ｆｓ１の発振信号（第１の信号）と混合して周波数変換（ｆ２−ｆｓ１＝ｆ３）することにより、周波数略ｆ３の信号とする。この後、バンドパスフィルタ４５で周波数ｆ３近傍を除く不要周波数成分を除去し、アンプ５１で増幅して送信アンテナ５２から出力する。
【００３２】
バンドパスフィルタ４５の後段には分配器４６が接続されており、分配器４６で周波数略ｆ３の送信信号を一部復調部４８に供給する。復調部４８は発振器４７から供給される発振信号を用いてベースバンド信号を復調する。周波数偏差検出部４９では復調されたベースバンド信号から周波数の偏差を検出する。その周波数の偏差の検出信号に基づいて電圧制御発振器５０の発振周波数ｆｖｃｏを変化させる。上記の発振器４７、復調部４８、周波数偏差検出部４９、電圧制御発振器５０は受信機を構成しており、ＡＦＣ制御を行っている。
【００３３】
発振器４３，４７には電圧制御発振器５０の出力信号が与えられ、それぞれ入力信号の周波数を逓倍した周波数の信号を生成出力する。発振器４７の出力する発振信号の周波数ｆｓ２は、周波数偏差検出部４９での周波数の偏差が０になるようＡＦＣの制御が行われているので、発振器４３の出力信号の周波数ｆｓ１は、ミキサ４４の出力する周波数変換信号の周波数がｆ３に近付くように制御される。
【００３４】
図５は周波数偏差検出部４９の一実施例としてクロスプロダクトＡＦＣ回路を用いる場合の回路図を示す。同図中、復調部４８の出力するベースバンド信号が入力信号Ｓ（ｔ）として直交検波部１０１，１０２に供給される。直交検波部１０１には電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１４の出力する発振信号Ｓｉ（ｔ）が供給され、直交検波部１０２には電圧制御発振器１１４の出力する発振信号Ｓｉ（ｔ）を移相器１１６でπ／２移相した発振信号Ｓｑ（ｔ）が供給されており、直交検波部１０１，１０２それぞれは供給される両信号を乗算して直交検波を行い、得られた検波信号を低域フィルタ（ＬＰＦ）１０３，１０４に供給する。
【００３５】
低域フィルタ１０３で不要周波数成分を除去された検波信号Ｂｉ（ｔ）は、遅延器１０５で単位時間τだけ遅延されて乗算器１０７に供給されると共に、直接、乗算器１０８に供給される。また、低域フィルタ１０４で不要周波数成分を除去された検波信号Ｂｑ（ｔ）は、遅延器１０６で単位時間τだけ遅延されて乗算器１０８に供給されると共に、直接、乗算器１０７に供給される。乗算器１０７，１０８それぞれは供給される両信号を乗算し、得られた乗算信号は減算器１１０に供給され、乗算器１０８の出力から乗算器１０７の出力が減算される。減算器１１０の出力する周波数弁別信号Ｒｃ（ｔ）はループフィルタ１１２に供給され低域成分が誤差電圧として取り出され、電圧制御発振器１１４に供給される。電圧制御発振器１１４はこの誤差電圧に従って発振信号の周波数を可変する。
【００３６】
ここで、入力信号をＳ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω０ｔ＋θ）と表す。但し、ω０は入力信号の搬送周波数、θは変調成分とする。また、直交検波部１０１，１０２ににおいて直交する２つの発振信号をＳｉ（ｔ）＝ｃｏｓω１ｔ、及びＳｑ（ｔ）＝−ｓｉｎω１ｔと表す。但し、ω１は電圧制御発振器１１４の自走発振周波数とする。
これにより、信号Ｂｉ（ｔ），Ｂｑ（ｔ）は以下のように表される。
【００３７】
Ｂｉ（ｔ）＝ｃｏｓ（Δωｔ＋θ）／２
Ｂｑ（ｔ）＝ｓｉｎ（Δωｔ＋θ）／２
但し、Δω＝ω０−ω１＝２πΔｆである。
よって、周波数弁別信号Ｒｃ（τ）は以下のように表される。
【００３８】
Ｒｃ（τ）＝Ｂｉ（ｔ）×Ｂｑ（ｔ＋τ）−Ｂｑ（ｔ）×Ｂｉ（ｔ＋τ）
＝ｓｉｎ（Δωτ）／４
＝ｓｉｎ（２πΔｆτ）／４
上記の式からクロスプロダクト出力、つまり周波数弁別信号Ｒｃ（τ）が周波数の偏差の関数であることが分かる。図６の周波数弁別特性に示すように、周波数の誤差Δｆτが−１／４〜１／４の範囲にある場合には、周波数弁別信号Ｒｃ（τ）分だけ電圧制御発振器１１４の発振周波数を変化させればΔｆを０にすることが可能となる。なお、ループフィルタ１１２の出力信号が電圧制御発振器５０に供給される。
【００３９】
ここで、周波数の偏差にはΔを付けて表すことにして、受信アンテナ４１で受信された信号の周波数をｆ２＋Δ２で表し、送信アンテナ５２から出力する信号の周波数をｆ３＋Δ３で表し、発振器４３の出力周波数をｆｓ１＋Δｓ１で表し、発振器４７の出力周波数をｆｓ２＋Δｓ２で表し、電圧制御発振器５０の出力周波数をｆｖｃｏ＋Δ００で表すとき、ベースバンド信号での周波数の偏差ΔＢＢは（１）式で表される。
【００４０】
ΔＢＢ＝（ｆ２＋Δ２）−（ｆｓ１＋Δｓ１）−（ｆｓ２＋Δｓ２）
…（１）
ここで、発振器４３の逓倍係数は（ｆ２−ｆ３）／ｆｖｃｏであるので、その出力周波数は（２）式の関係がある。
【００４１】
ｆｓ１＋Δｓ１＝（ｆ２−ｆ３）×（ｆｖｃｏ＋Δ００）／ｆｖｃｏ…（２）
同様に、発振器４７の逓倍係数はｆ３／ｆｖｃｏであるので、その出力周波数は（３）式の関係がある。
【００４２】
ｆｓ２＋Δｓ２＝ｆ３×（ｆｖｃｏ＋Δ００）／ｆｖｃｏ
…（３）
このため、ΔＢＢは（４）式で表される。
【００４３】
【００４４】
Δ００＝ｆｖｃｏ×Δ２／ｆ２ …（５）
これにより、再送信無線装置の送信する信号の周波数ｆ３＋Δ３は次のように表される。
【００４５】
【００４６】
Δ３＝ｆ３×Δ２／ｆ２ …（７）
つまり、再送信無線装置内の送信信号から発振器４３の周波数の偏差Δｓ１は吸収される。また、一般的に、衛星系の周波数ｆ２（例えば１２ＧＨｚ）は、地上系の周波数ｆ３（例えば２．６ＧＨｚ）に比べて大きく設定されているため、（７）式より、出力信号の周波数の偏差Δ３を、入力信号の周波数の偏差Δ２に比して大幅に小さくすることが可能となる（理論上は（７）式よりｆ３／ｆ２倍となる）。
【００４７】
図７は本発明の直接型の再送信無線装置１５の第１実施例のブロック図を示す。図４の構成にアンプ６２と、発振器６３と、ミキサ６４と、バンドパスフィルタ６５を加えたものである。図７中、図４と同一部分には同一符号を付す。
【００４８】
図７において、受信アンテナ６１で受信された周波数ｆ３の信号をアンプ６２で増幅し、ミキサ６４で発振器６３よりの周波数ｆｓ３（＝ｆｓ１）の発振信号と混合して周波数変換（アップコンバート：ｆ３＋ｆｓ３＝ｆ２）することにより、周波数略ｆ２の信号とする。この周波数ｆ２の信号をアンプ４２で増幅し、ミキサ４４で発振器４３よりの周波数ｆｓ１の発振信号と混合して周波数変換（ダウンコンバート：ｆ２−ｆｓ１＝ｆ３）することにより、周波数略ｆ３の信号とする。この後、バンドパスフィルタ４５で周波数ｆ３近傍を除く不要周波数成分を除去し、アンプ５１で増幅して送信アンテナ６６から出力する。
【００４９】
バンドパスフィルタ４５とアンプ５１との間には分配器４６が接続されており、分配器４６で周波数略ｆ３の送信信号を一部復調部４８に供給する。復調部４８は発振器４７から供給される発振信号を用いてベースバンド信号を復調する。周波数偏差検出部４９では復調されたベースバンド信号から周波数の偏差を検出する。その周波数の偏差の検出信号に基づいて電圧制御発振器５０の発振周波数ｆｖｃｏを変化させる。上記の発振器４７、復調部４８、周波数偏差検出部４９、電圧制御発振器５０は受信機を構成しており、ＡＦＣ制御を行っている。
【００５０】
発振器４３，４７それぞれは電圧制御発振器５０の発振周波数を逓倍した周波数を持つ信号を出力する。発振器４７の出力する発振信号の周波数ｆｓ２は、周波数偏差検出部４９での周波数の偏差が０になるようＡＦＣの制御が行われているので、発振器４３の出力する発振信号の周波数ｆｓ１は、ミキサ４４の出力する信号の周波数がｆ３に近付くように制御される。
【００５１】
また、上記の実施例では、周波数の偏差に関して説明したが、図４または図７における分配器４６の出力を、発振器４７、復調部４８、周波数偏差検出部４９、電圧制御発振器５０で構成される受信機に供給しているため、受信機では再送信無線装置の出力をモニタしていることになる。このため、再送信無線装置の内部に異常があるか、もしくは、再送信無線装置への入力に異常があれば、受信機の入力に異常が生じ、受信機での復調の特性が劣化し、もしくは、復調不可能となる場合がある。
【００５２】
このため、図８に示す周波数変換型の再送信無線装置１４の第２実施例のように、復調部４８の出力するベースバンド信号を誤り率測定部５３に入力する。誤り率測定部５３は、ベースバンド信号から復調して得られる通信または放送の情報に付加されている誤り訂正符号を用いて、この情報の誤り率を算出し、この誤り率が所定の閾値を越えた場合、再送信無線装置１４機器の内部異常、もしくは、再送信無線装置１４への入力の異常とみなし、アラームを出力することが可能となる。このアラームは図示しない監視装置に供給される。なお、直接型の再送信無線装置１５の受信機に、同様に、誤り率測定部５３を設けアラームを出力するよう構成しても良い。
【００５３】
このように、本発明によれば、再送信無線装置の出力信号の周波数の偏差が小さくなるため、無線端末で周波数のサーチやＡＦＣ制御などの周波数偏差の検出を行う必要がなくなる。そのため無線端末の回路規模を縮小化できる。また、本発明による再送信無線装置の構成では、再送信無線装置の出力信号から、受信機への入力信号を取り出しているので、再送信無線装置の異常検出も可能となる。
【００５４】
なお、発振器４７，復調部４８，周波数偏差検出部４９及び電圧制御発振器５０が請求項に記載の受信機に対応し、発振器４３及びミキサ４４が第１周波数変換手段に対応し、発振器６３及びミキサ６４が第２周波数変換手段に対応し、誤り率測定部５３が監視手段に対応し、発振器４３が逓倍手段に対応し、復調部４８が復調手段に対応し、周波数偏差検出部４９が制御手段に対応する。
【００５５】
【発明の効果】
上述の如く、本発明は、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００５７】
また、本発明は、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００５８】
また、本発明は、再送信する出力信号を復調して復調に用いる発振信号の自動周波数制御を行い、これに連動して前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすよう制御するため、再送信無線装置の出力周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。また、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００６０】
また、本発明は、復調に用いる発振信号の制御によりダウンコンバートに用いる発振信号を制御することにより、再送信する出力信号の周波数の偏差を小さくすることができる。
【００６１】
また、本発明は、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生するため、再送信無線装置内部の異常や再送信無線装置の入力信号の異常を検出することができる。
【００６２】
また、本発明は、電圧制御発振器の出力信号を用いて周波数変換後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を前記電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号をダウンコンバートする第１の信号として出力するため、送信信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【００６３】
また、本発明は、電圧制御発振器の出力信号を用いてダウンコンバート後の信号の復調を行い、復調後の信号の周波数偏差に応じた制御電圧を電圧制御発振器に与え、電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を用いて、アップコンバート後の信号を更にダウンコンバートするため、再送信する信号の周波数の偏差を小さくでき、これにより、無線端末での周波数のサーチやＡＦＣ制御を不要にすることができ、無線端末の回路を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】衛星等を用いた通信用または放送用のシステムの一例の概略構成図である。
【図２】従来の周波数変換型の再送信無線装置の一例のブロック図である。
【図３】従来の直接型の再送信無線装置の一例のブロック図である。
【図４】本発明の周波数変換型の再送信無線装置の第１実施例のブロック図である。
【図５】周波数偏差検出部４９の一実施例としてクロスプロダクトＡＦＣ回路を用いる場合の回路図である。
【図６】クロスプロダクトＡＦＣ回路の周波数弁別特性を示す図である。
【図７】本発明の直接型の再送信無線装置の第１実施例のブロック図である。
【図８】本発明の周波数変換型の再送信無線装置の第２実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１１ 基地局または放送主局
１２ 中継局
１３ 無線端末
１４ 周波数変換型の再送信無線装置
１５ 直接型の再送信無線装置
４１ 受信アンテナ
４２，５１，６１ アンプ
４３，４７，６３ 発振器
４４ ，６４ミキサ
４５ バンドパスフィルタ
４６ 分配器
４８ 復調部
４９ 周波数偏差検出部
５０ 電圧制御発振器
５３ 誤り率測定部
Claims (7)
- 高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置の送信周波数安定化方法において、
前記再送信無線装置は、前記高高度の中継局から送信された第１周波数の信号を第１の信号を用いて差周波数である第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信し、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力し、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行い、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにすることを特徴とする再送信無線装置の送信周波数安定化方法。 - 高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置の送信周波数安定化方法において、
前記再送信無線装置は、前記高高度の中継局から送信された第２周波数の信号を第１周波数の信号にアップコンバートしたのち、前記第１周波数の信号を第１の信号を用いて差周波数である前記第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信し、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力し、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行い、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにすることを特徴とする再送信無線装置の送信周波数安定化方法。 - 高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置において、
前記高高度の中継局から送信された第１周波数の信号を前記第１の信号を用いて差周波数である第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信するダウンコンバート手段と、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行う受信機とを有し、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにすることを特徴とする再送信無線装置。 - 高高度の中継局から地上の複数の無線端末に対して通信あるいは放送を行うシステムで、前記高高度の中継局から送信された信号を受信して前記無線端末に対して再送信する再送信無線装置において、
前記高高度の中継局から送信された第２周波数の信号を第１周波数の信号にアップコンバートするアップコンバート手段と、
前記アップコンバート手段の出力する第１周波数の信号を前記第１の信号を用いて差周波数である前記第２周波数の信号にダウンコンバートして該第２周波数で再送信するダウンコンバート手段と、
電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記再送信する出力信号を復調したベースバンド信号の周波数誤差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数誤差が０になるよう復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御を行う受信機とを有し、
前記復調に用いる前記電圧制御発振器の発振信号の自動周波数制御に応じて前記ダウンコンバートに用いる発振信号の周波数を制御し前記再送信する出力信号の周波数の偏差をなくすようにすることを特徴とする再送信無線装置。 - 請求項３又は４記載の再送信無線装置において、
前記受信機は、復調特性を監視して劣化が所定値を越えて大きくなったときアラームを発生する監視手段を
有することを特徴とする再送信無線装置。 - 衛星からの信号を受信し、第１の信号を用いて差周波数の信号にダウンコンバートすることにより受信周波数より周波数の低い信号として送信する中継装置において、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を前記第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記復調後のベースバンド信号の周波数偏差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数偏差を０とするよう制御電圧を前記電圧制御発振器に与える制御手段とを
備え前記差周波数の信号を前記再送信する信号として送信することを特徴とする中継装置。 - 衛星からの所定周波数の信号を受信し、再送信する中継装置において、
受信した信号をアップコンバートするアップコンバート手段と、
電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍した信号を第１の信号として出力する逓倍手段と、
前記第１の信号を用いて、前記アップコンバート後の信号を更に差周波数の信号にダウンコンバートして前記再送信する信号を得るダウンコンバート手段と、
前記ダウンコンバート後の信号を前記電圧制御発振器の出力信号を逓倍して得られる信号で復調してベースバンド信号を得る復調手段と、
前記復調後のベースバンド信号の周波数偏差を検出し、前記ベースバンド信号の周波数偏差を０とするよう制御電圧を前記電圧制御発振器に与える制御手段とを
備え前記差周波数の信号を前記再送信する信号として送信することを特徴とする中継装置。
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