JP4918938B2 - 直交偏波間干渉補償装置、復調装置、受信局および直交偏波間干渉補償方法 - Google Patents

Description

本発明は、直交偏波間干渉補償装置（ＸＰＩＣ：Cross-Polarization Interference Canceller）、復調装置、受信局および直交偏波間干渉補償方法に関し、特には、コチャネル伝送方式を用いた無線通信装置に利用する直交偏波間干渉補償装置、復調装置、受信局および直交偏波間干渉補償方法に関する。

近年、無線通信装置には、同一周波数で互いに位相が異なる２つの偏波のそれぞれに互いに異なる情報を乗せて通信を行うコチャネル伝送方式を採用されている。ここで、２つの偏波は、垂直（Vertical）偏波および水平（Horizontal）偏波と呼ばれ、Ｖ偏波およびＨ偏波と呼ばれることもある。このＶ偏波およびＨ偏波間に干渉が生じることがあり、その干渉は、直交偏波間干渉または交差偏波間干渉とよばれる。このため、コチャネル伝送方式を用いた無線通信装置には、直交偏波間干渉を補償するための直交偏波間干渉補償器が備わっている。

直交偏波間干渉補償器にて直交偏波間干渉を補償するためには、自偏波に干渉している異偏波成分（干渉成分）と、参照信号として直交偏波間干渉補償器に入力されている異偏波信号のキャリア成分（キャリア周波数）とを同期させる必要がある。これらの成分を同期させる場合、準同期検波方式では、受信側のローカル信号を各偏波に同期させる受信ローカル同期方式が適している。

受信ローカル同期方式には、ローカル分岐方式とリファレンス同期方式とがある。ローカル分岐方式では、一つのＲＦ発振器の出力信号が二つに分けられ、その二つの信号が各偏波のローカル信号となる。また、リファレンス同期方式では、各偏波のそれぞれに対してローカル発振器が設けられ、ローカル発振器のそれぞれの出力信号を、一つの基準信号に同期させて各偏波のローカル信号とする。

ローカル分岐方式では、各偏波のローカル信号は同じ信号であるため、自偏波に干渉している異偏波成分と、直交偏波間干渉補償器に入力される異偏波信号のキャリア成分（参照信号）とは完全に同期する。このため、ローカル発振器の位相雑音は、直交偏波間干渉補償器の補償特性に影響を及ぼさない。しかしながら、ローカル分岐方式では、ローカル発振器が故障すると、両偏波の通信が両方とも途絶えてしまうため、通信路の信頼性の観点からは不利である。

一方、リファレンス同期方式では、一つの発振器が故障しても他方の発振器が動作していれば片側の通信路は確保されるため、ローカル分岐方式と比べて通信路の信頼性が向上する。また、リファレンス同期方式では、ローカル発振器のそれぞれの出力信号が一つの基準信号に同期しているため、異偏波信号および自偏波信号の周波数は一致している。

しかしながら、それぞれの発振器で発生される位相雑音は互いに無相関であるため、自偏波に干渉している異偏波成分と直交偏波間干渉補償器に入力される異偏波信号のキャリア成分との間には、位相雑音に起因する位相差が生じる。この位相差や位相差の変化速度が大きくなると、直交偏波間干渉補償器の入出力特性に悪影響を与える。

このような位相雑音に起因する位相差を抑制することが可能な位相補正器には、図１で示したような位相補正器１１３がある。この位相補正器１１３は、直交偏波間干渉補償器１１２の出力信号と、主信号（自偏波入力）の復調結果とから得られる誤差信号に基づいて、自偏波入力と異偏波入力との間のローカル信号の位相差を検出する。また、位相補正器１１３は、その位相差に基づいて、直交偏波間干渉補償器１２の出力信号の位相を調節して、位相雑音に起因する位相差を抑制する。

このような技術は、特許文献１に記載されている。
特開２０００−１６５３３９号公報

図１で示した位相補正器１１３は、直交偏波間干渉補償器１１２の出力信号に与える位相雑音の影響を、一次制御ループを構成して補償するものである。これを二次制御ループにすれば、より大きな補償能力とパラメータ設定の自由度とを向上させることが可能になる。しかしながら、二次制御ループでは、直交偏波間干渉のない定常時には、制御ループが切れた状態になる。二次制御ループでは、ループ内に積分回路が入るため、制御ループが切れたときにその積分回路の積分内容が不定になるという問題がある。制御の能力やパラメータ選択の自由度の観点からは、二次以上の制御ループが望ましいが、上記の問題により今までは一次制御ループが使用されていた。

本発明の目的は、上記の課題である、制御ループが切れたときに積分回路の積分内容が不定になるという問題を解決する、直交偏波間干渉補償装置、復調器、受信局および直交偏波間干渉補償方法を提供することである。

本発明による直交偏波間干渉補償装置は、自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する直交偏波間干渉補償装置であって、前記自偏波信号に含まれる位相雑音を補償するための補償信号を生成する補償部と、前記自偏波信号に含まれる位相雑音を前記補償信号に基づいて抑圧して、前記自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する復調部と、前記復調部にて補償された自偏波信号と、本来あるべき自偏波信号との位相差を示す誤差信号を生成する誤差検出部と、前記補償信号と前記誤差信号とに基づいて、前記位相雑音に応じた、前記自偏波信号および前記異偏波信号の位相差を示す差分信号を生成する位相検出部と、前記位相検出部にて生成された差分信号を積分して積分信号を生成する積分部と、前記積分部にて生成された積分信号に基づいて、前記補償信号を調節する調節部と、前記調節部が調節した補償信号に基づいて、前記直交偏波間干渉があるか否かを判断し、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号が示す積分値を所定値に調整する制御部と、を含む。

また、本発明による復調装置は、上記の直交偏波間干渉補償装置と、第一ローカル信号を生成する第一発振部と、前記第一発振部で生成された第一ローカル信号を自偏波ＩＦ信号と混合して、自偏波ベースバンド信号を生成し、該自偏波ベースバンド信号を前記自偏波信号として前記直交偏波間干渉補償装置に入力する第一乗算部と、前記第一発振部で生成された第一ローカル信号を異偏波ＩＦ信号と混合して、異偏波ベースバンド信号を生成し、該異偏波ベースバンド信号を前記異偏波信号として前記直交偏波間干渉補償装置に入力する第二乗算部と、を含む。

また、本発明による受信局は、上記の復調装置と、基準信号を生成する基準発振部と、前記基準発振部で生成された基準信号と同期した第二ローカル信号を生成する第二発振部と、前記基準発振部で生成された前記基準信号と同期した第三ローカル信号を生成する第三発振部と、前記第二発振部で生成された第二ローカル信号を自偏波ＲＦ信号と混合して、前記自偏波ＩＦ信号を生成する第三乗算部と、前記第三発振部で生成された第三ローカル信号を異偏波ＲＦ信号と混合して、前記異偏波ＩＦ信号を生成する第三乗算部と、を含む。

また、本発明による直交偏波間干渉補償方法は、自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する直交偏波間干渉補償装置による直交偏波間干渉補償方法であって、前記自偏波信号に含まれる位相雑音を補償するための補償信号を生成し、前記自偏波信号に含まれる位相雑音を前記補償信号に基づいて抑圧して、前記自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償し、前記補償された自偏波信号と、本来あるべき自偏波信号との位相差を示す誤差信号を生成し、前記補償信号と前記誤差信号とに基づいて、前記位相雑音に応じた、前記自偏波信号および前記異偏波信号の位相差を示す差分信号を生成し、前記生成された差分信号を積分して積分信号を生成し、前記生成された積分信号に基づいて、前記補償信号を調節し、前記調節された補償信号に基づいて、前記直交偏波間干渉があるか否かを判断し、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号が示す積分値を所定値に調整する。

本発明によれば、制御ループが切れたときに積分回路の積分内容が不定になることを防ぐことが可能になる。

関連する技術の直交偏波間干渉補償装置（一次制御ループ）の構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態のコチャネル伝送方式を示した模式図である。 第一実施形態の直交偏波間干渉補償装置（二次制御ループ）の構成を示したブロック図である。 ラグリードフィルタを示した回路図である。 第一実施形態の制御回路の構成を示したブロック図である。 第一実施形態の積分回路の構成を示したブロック図である。 干渉量が小さいときに積分回路を止めることによる主信号への影響を説明するための説明図である。 第二実施形態の直交偏波間干渉補償装置の構成を示したブロック図である。 第二実施形態の制御回路の構成を示したブロック図である。 第三実施形態の積分回路の構成を示したブロック図である。

以下では、本発明による実施形態を図２ないし図１０を参照して説明する。

（第一実施形態）
図２は、本発明の第一の実施形態のコチャネル伝送方式を示した模式図である。また、図３は、本実施形態の直交偏波間干渉補償装置を示したブロック図である。図３において、直交偏波間干渉補償装置は、復調器（ＤＥＭ：Demodulator）１１、直交偏波間干渉補償器１２と、位相補正器１３、無限移相器１４（ＥＰＳ：Endless Phase Shifter）を含む。

先ず、本実施形態の直交偏波間干渉補償装置を詳細に説明する。

直交偏波間干渉補償器１２は、自偏波信号（自偏波入力）に含まれる位相雑音を補償するための補償信号を生成する。復調器１１は、直交偏波間干渉補償器１２が生成した補償信号に基づいて自偏波信号に含まれる位相雑音を抑圧して、自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する。

位相補正器１３の誤差検出器２１は、復調器１１にて補償された自偏波信号と、本来あるべき自偏波信号との位相差を示す誤差信号を生成する。位相雑音位相検出器２２は、補償信号と誤差信号とに基づいて、自偏波信号および異偏波信号の位相差を示す差分信号を生成する。なお、この位相差は、自偏波信号および異偏波信号の位相雑音に起因する。積分回路２６は、位相雑音位相検出器２２にて生成された差分信号を積分して積分信号を生成する。無限移相器１４は、積分回路２６にて生成された積分信号に基づいて、補償信号を調節する。

本直交偏波間干渉補償装置の特徴は、制御回路２３が、無限移相器１４が調節した補償信号に基づいて、直交偏波間干渉があるか否かを判断し、直交偏波間干渉がない場合には、積分回路２６にて生成された積分信号の値を所定値に調整することである。ここで、所定値は、０または０付近の値である。より具体的には、所定値は、０を中心とし、積分値のフルスケールの±０．０５％の幅を有する所定範囲に収まる値である。

第一実施形態では、制御回路２３は、積分信号の極性と逆の極性を有する微小信号を積分信号に加算することで、積分信号の値を所定値にする。なお、後述する第二実施形態では、制御回路３６は、積分信号の値を所定値になるまで減衰させる。第三実施形態では、制御回路２３は、積分信号の値を所定値にリセットする。

次にコチャネル伝送方式を詳細に説明する。

図２において、乗算器１および１’と、ローカル発振器２および２’と、アンテナ３および３’とは、送信局に含まれる。また、乗算器５、５’、８、８’、１０および１０’と、ローカル発振器６および６’と、基準発振器７と、発振器９および９’と、復調器１１および１１’と、直交偏波間干渉補償器１２および１２’と、位相補正器１３および１３’と、無限移相器１４および１４’とは、受信局に含まれる。

送信局において、二つのＩＦ（中間周波数帯：Intermediate Frequency)信号のそれぞれは、乗算器１および１’に入力される。乗算器１は、入力されたＩＦ信号をローカル発振器２で生成されたローカル信号と混合して、ＲＦ（無線周波数帯：Radio Frequency）信号を生成する。乗算器１は、ＲＦ信号をＶ偏波信号としてアンテナ３から送信する。また、乗算器１’は、入力されたＩＦ信号をローカル発振器２’で生成されたローカル信号と混合して、ＲＦ信号を生成する。乗算器１’は、ＲＦ信号をＨ偏波信号としてアンテナ３から送信する。

なお、アンテナは、図２では、説明を分かり易くするために二つ描いているが、実際には一つである。つまり、Ｖ偏波信号およびＨ偏波信号は、共に一つのアンテナから送信される。

受信局のアンテナ４および４’のそれぞれは、送信局から送信されたＲＦ信号を受信する。なお、受信局のアンテナは、送信局のアンテナと同様に、説明を分り易くするために二つ描いているが、実際には一つである。つまり、Ｖ偏波信号およびＨ偏波信号は、共に一つのアンテナで受信される。

アンテナ４で受信されたＶ偏波信号は、乗算器５に入力される。また、アンテナ４’で受信されたＨ偏波信号は、乗算器５’に入力される。

乗算器５は、Ｖ偏波信号をローカル発振器６で生成されたローカル信号と混合して、Ｖ偏波ＩＦ信号を生成する。乗算器５’は、Ｈ偏波信号をローカル発振器６’で生成されたローカル信号と混合して、Ｈ偏波ＩＦ信号を生成する。ここで、ローカル発振器６および６’には、基準発振器７が接続されている。ローカル発振器６および６’が生成するローカル信号のそれぞれの周波数は、基準発振器７が生成した低周波の基準信号によって、互いに同期されている。

乗算器５および５’のそれぞれは、ＩＦ信号を、Ｖ偏波用の復調装置およびＨ偏波用の復調装置の両方に入力する。

Ｖ偏波用の復調装置は、乗算器８および１０と、発振器９と、復調器１１と、直交偏波間干渉補償器１２と、位相補正器１３と、無限移相器１４とを含む。なお、Ｈ偏波用の復調装置は、乗算器８’および１０’と、発振器９’と、復調器１１’と、直交偏波間干渉補償器１２’と、位相補正器１３’と、無限移相器１４’とを含む。

二つの復調装置の構成は互いに同じであるため、以下では、Ｖ偏波用の復調装置の構成を例に説明する。

乗算器５が出力したＩＦ信号は、自偏波ＩＦ信号として乗算器８に入力され、乗算器５’が出力したＩＦ信号は、異偏波ＩＦ信号として乗算器１０に入力される。

乗算器８および１０は、発振器９と接続される。乗算器８は、自偏波ＩＦ信号を発振器９で生成されたローカル信号と混合して、自偏波ベースバンド信号に生成する。また、乗算器１０は、異偏波ＩＦ信号を発振器９で生成されるローカル信号と混合して、異偏波ベースバンド信号を生成する。

本実施形態では、検波方式として準同期検波方式を想定している。このため、ベースバンド信号のキャリア同期は、この時点では、確立しておらず、後段の復調器１１で確立される。

乗算器８は、自偏波ベースバンド信号を復調器１１に自偏波信号として入力すれる。復調器１１は、自偏波信号のキャリア同期およびクロック同期を確立する。また、復調器１１は、必要に応じて自偏波信号の符号間干渉の等化も行う。

復調器１１は、直交偏波間干渉を補償した自偏波信号を、Ｖ偏波信号の復調結果を示す復調信号として出力する。

一方、乗算器１０は、異偏波ベースバンド信号を、直交偏波間干渉補償器１２に異偏波信号として入力する。直交偏波間干渉補償器１２は、異偏波信号に基づいて、自偏波に干渉した異偏波成分を除去するための補償信号を生成する。直交偏波間干渉補償器１２から出力される補償信号は、無限移相器１４に入力される。無限移相器１４には、さらに、位相補正器１３から出力される位相補正信号が入力される。無限移相器１４は、位相補正信号に基づいて、補償信号を位相回転することで、補償信号を調節する。

位相補正器１３には、復調器１１から、キャリア同期を確立させるための位相回転信号と、復調信号とが入力され、無限移相器１４から補償信号が入力される。位相補正器１３は、これらの信号から位相補正信号を生成し、無限移相器１４に出力する。

次に、図３を用いて、直交偏波間干渉補償装置についてより詳細に説明する。

復調器１１は、複素乗算器１５と、加算器１６と、キャリア位相検出器１７と、ループフィルタ１８と、アキュムレータ１９と、ＲＯＭ２０とを含む。また、位相補正器１３は、誤差検出器２１と、位相雑音位相検出器２２と、制御回路２３と、乗算器２４および２５と、積分回路２６と、加算器２７および２９と、アキュムレータ２８とを含む。また、無限移相器１４は、複素乗算器１５’と、ＲＯＭ２０’とを含む。

複素乗算器１５は、乗算器８から入力された自偏波信号（自偏波入力）に、ＲＯＭ２０から出力されたローカル信号を乗算して、自偏波信号のキャリア位相を回転する。加算器１６は、複素乗算器１５がキャリア位相を回転した自偏波ベースバンド信号に、無限移相器１４から出力された補償信号を加算して、自偏波ベースバンド信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する。加算器１６は、その補償した自偏波信号を復調信号として出力する。

加算器１６から出力された復調信号は、キャリア位相検出器１７に入力される。キャリア位相検出器１７は、復調信号のキャリア位相の遅れまたは進みを検出する。ループフィルタ１８は、キャリア位相検出器１７の検出結果から高周波成分を取り除く。

ループフィルタ１８の出力信号は、アキュムレータ１９に入力される。アキュムレータ１９は、ループフィルタ１８の出力信号の積分（累積加算）を行うことで、その出力信号を角度信号に変換する。アキュムレータ１９は、その角度信号をＲＯＭ２０に出力する。

ＲＯＭ２０は、角度信号に応じたサイン（正弦）およびコサイン（余弦）の値を予め格納する。また、ＲＯＭ２０は、アキュムレータ１９から入力された角度信号に応じたサインおよびコサインの値を算出し、その値の信号をローカル信号として複素乗算器１５に出力する。

ここで、複素乗算器１５、キャリア位相検出器１７、ループフィルタ１８、アキュムレータ１９およびＲＯＭ２０から構成される制御ループは、キャリア再生ＰＬＬ回路を構成している。

直交偏波間干渉補償器１２は、乗算器１０から出力された異偏波信号（異偏波入力）に基づいて補償信号を生成する。

直交偏波間干渉補償器１２から出力された補償信号と、ＲＯＭ２０’から出力されたローカル信号とは、複素乗算器１５’に入力される。複素乗算器１５’は、補償信号およびローカル信号の複素乗算を行う。複素乗算器１５’の出力信号は、加算器１６、位相雑音位相検出器２２および制御回路２３のそれぞれに入力される。

誤差検出器２１は、加算器１６から出力された復調信号と、本来あるべき信号点（ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation）の格子点）からのずれを検出する。誤差検出器２１は、その検出結果を、復調信号と本来あるべき復調信号との位相差を示す誤差信号として生成する。誤差検出器２１は、その誤差信号を位相雑音位相検出器２２に出力する。

位相雑音位相検出器２２は、誤差検出器２１から出力された誤差信号と、無限移相器１４から出力された補償信号とを比較し、それらの信号間の位相差を計算する。位相雑音位相検出器２２は、その位相差を示す位相角度信号を、乗算器２４、乗算器２５、積分回路２６および加算器２７で構成される二次のループフィルタに出力する。

このループフィルタは、加算器１６、位相補正器１３および無限移相器１４から構成される制御ループのループフィルタとして機能する。ループフィルタは、図４で示すようなラグリードフィルタと呼ばれるアナログ回路をデジタル回路にて構成したものである。

乗算器２４は、位相雑音位相検出器２２から出力された位相角度信号に調整用信号αを乗算する。また、乗算器２４は、位相雑音位相検出器２２から出力された位相角度信号に調整用信号βを乗算する。ここで、図４で示したラグリードフィルタの抵抗値および容量を用いると、調整用信号αの値は、数１で表され、調整用信号βの値は、数２で表される。

ここで、ｆ_Ｓは、ＱＡＭ変調波のシンボル周波数を示す。この調整用信号αおよびβでループフィルタの入出力特性が決定される。

積分回路２６は、乗算器２４の出力信号の積分（累積加算）を行い、その積分結果を示す積分信号を加算器２７に出力する。

図５は、積分回路の構成例を示したブロック図である。図５において、積分回路２６は、加算器３０と、フリップフロップ３１と、収束器３２と、加算器３３とを含む。

加算器３０は、フリップフロップ３１に格納された積分信号と、乗算器２４からの信号を加算して新たに積分信号を生成する。また、フリップフロップ３１は、加算器３０が生成した積分信号を格納する。

収束器３２は、制御回路２３から入力される収束信号が収束動作を示す場合、その収束信号の極性に基づいて、フリップフロップ３１から出力される積分信号の値を、所定値に調整する。

具体的には、収束器３２は、加算器３０から出力された積分信号を観測し、その積分信号の極性と逆の極性を有する微小信号を加算器３３に出力する。加算器３３は、その微小信号をフリップフロップ３１から出力される積分信号に加算することで、積分信号の値を、所定値に調整する。

ここで、微小信号の振幅は、直交偏波干渉の補償に影響を与えない程度の小さな値であるものとする。例えば、微小信号の振幅は、調整用信号αまたはβの値の１００分の１程度である。

図３に戻る。加算器２７は、積分回路２６の出力信号と乗算器２５の出力信号を加算し、その加算した信号を出力する。アキュムレータ２８は、加算器２７の出力信号の積分（累積加算）を行って角度信号を生成し、その角度信号を加算器２９に出力する。

加算器２９は、アキュムレータ１９および２８のそれぞれが出力した角度信号を加算し、その加算した角度信号を無限移相器１４に出力する。

図６は、制御回路２３の構成例を示したブロック図である。図６において、制御回路２３は、電力計算器３４と、比較器３５とを含む。

電力計算器３４には、無限移相器１４が出力した補償信号（ＸＰＩＣ出力信号）が入力される。電力計算器３４は、その補償信号の電力を求め、その電力を示す電力信号を比較器３５に出力する。ここで、補償信号の電力は、直交偏波間干渉の干渉量を反映する。

比較器３５は、電力信号が示す電力と予め設定された閾値と比較する。比較器３５は、その電力が閾値以上の場合、直交偏波間干渉があると判断し、その電力が閾値未満の場合、直交偏波間干渉がないと判断する。

比較器３５は、直交偏波間干渉がない場合、積分回路２６にて生成された積分信号が示す値を所定値に調整するために、収束動作を示す収束信号を積分回路２６に出力する。

一方、比較器３５は、直交偏波間干渉がある場合には、積分回路２６を通常動作させるために、通常動作を示す収束信号を積分回路２６に出力する。

次に、本実施形態の直交偏波間干渉補償装置の動作を説明する。

キャリア位相検出器１７は、加算器１６が生成した復調信号のキャリア位相と本来あるべき復調信号の位相との誤差を示す位相誤差信号をループフィルタ１８に入力する。ループフィルタ１８は、位相誤差信号の高周波成分を取り除いて、周波数信号に変換する。

この周波数信号は、キャリア位相検出器１７で位相が進んでいると判定された場合には、キャリア位相を遅らせる（周波数を遅らせる）方向に、複素乗算器１５における位相回転速度を調節される。これにより、キャリア同期が確立される。

直交偏波間干渉補償器１２は、自偏波信号に干渉した異偏波成分を補償する補償信号を、異偏波信号に基づいて生成する。直交偏波間干渉補償器１２の動作は、例えば、特許文献１に示されているので、この動作の詳細な説明は省略する。

誤差検出器２１は、加算器１６が生成した復調信号の信号点と、本来あるべき復調信号の信号点との誤差ベクトルを検出する。位相雑音位相検出器２２は、誤差検出器２１で検出された誤差ベクトルと、複素乗算器１５’から入力された直交偏波間干渉信号間の角度差を求め、その角度差を示す差分信号を出力する。この差分信号は、自偏波信号と異偏波信号との位相雑音差が反映されている。

位相雑音位相検出器２２から出力された差分信号は、乗算器２４および２５と、積分回路２６および加算器２７とで構成されるループフィルタにて高周波成分を除去される。その高周波成分が除去された信号は、アキュムレータ２８で位相補正角度に変換される。さらに、ＲＯＭ２０’および複素乗算器１５’は、その位相補正角度に応じて、直交偏波間干渉補償器１２から出力された補償信号を位相回転する。これにより、自偏波信号と、直交偏波間干渉補償信号のキャリア成分が持つ位相雑音とによる位相差が縮まる。

制御回路２３は、直交偏波間干渉補償器から出力された補償信号の電力を求め、その電力が閾値よりも小さい場合には、直交偏波間干渉がないと判断する。制御回路２３は、直交偏波間干渉がないと判断すると、積分回路２６が生成する積分信号の値を所定値に保持するための収束信号を出力して、積分回路２６が出力する積分信号の値（以下、積分値と称することもある）を所定値に収束させる。これにより、直交偏波間干渉がないときに、積分回路２６の値が不定になることを防ぐことが可能になる。したがって、二次制御ループによる補正特性改善と安定性とを両立することが可能になる。

次に効果を説明する。

背景技術の構成では、制御ループが一次制御ループで構成されているため、自偏波信号と異偏波信号との間のキャリア周波数に差があると、位相雑音のために、ループゲインに依存する定常位相誤差が発生する。このため、直交偏波間干渉の干渉量が大きい場合には、自偏波に干渉している干渉成分と補償信号とのベクトルの方向が一致しない。したがって、そのキャリア周波数に差がある間は、補償しきれない干渉成分が存在する。

ここで、制御ループを二次制御ループにすることで、キャリア周波数に差があっても、定常位相誤差の発生を抑制することができる。このため、自偏波信号と異偏波信号との間に位相雑音に起因するキャリア周波数差が発生しても、干渉成分と補償信号とのベクトルの方向を一致させることが可能になり、補償特性の劣化を防ぐことができる。

ここで問題になるのは、直交偏波間干渉がない場合には、直交偏波間干渉補償器１２は、何も出力しない。また、誤差検出器２１が出力する誤差信号は、異偏波信号に依存しないことである。このとき、制御ループは切れた状態になり、積分回路２６の保持する値が一意に定まらない。

積分回路２６が積分信号の値として大きな値を出力していても、直交偏波間干渉がない場合には、積分信号が復調信号の品質に影響を与えることはない。しかしながら、直交偏波間干渉が発生し、その直交偏波間干渉の補償が必要になった場合、積分回路２６の保持している大きな値に応じて、直交偏波間干渉補償器１２から出力された補償信号が無限移相器１４で激しく位相回転される。このため、本来の補償効果が得られない。

この積分回路２６の不定状態を防ぐため、本実施形態では、直交偏波間干渉が無いときには積分回路２６の値を０付近に収束させる。したがって、直交偏波間干渉がない場合でも、積分回路２６が大きくなることを防ぐことが可能になる。また、直交偏波間干渉が発生した場合には、直交偏波間干渉補償器１２の出力信号の電力値に応じて積分回路２６の収束動作が解除されるので、直交偏波間干渉が大きい場合でも、その直交偏波間干渉を正確に補償することが可能になる。

干渉量が小さい場合に積分回路２６を止めることによる自偏波信号への影響について図７を参照して説明する。自偏波信号をＤベクトル、直交偏波間干渉の干渉波をＩベクトルで表し、直交偏波間干渉補償器１２が生成する補償信号をＩ’ベクトルで表す。直交偏波間干渉が完全に補償されるときには、図７のθが０となり、ＩベクトルとＩ’ベクトルとが互いに打ち消し合って、自偏波信号であるＤベクトルのみが残る。

ここで、ローカル発振器６および６’に位相雑音があり、直交偏波間干渉補償器１２の位相追従能力を超えた位相回転が発生した場合、θが０でない値になる。このとき発生する補償誤差は、ＩベクトルとＩ’ベクトルとの大きさが同じであると仮定すると、２Ｉｓｉｎ（θ／２）で表される。つまり、θがπ／３より小さいときには、補償誤差はＩベクトルの値より小さい値になる。

実際には、積分回路２６の動作を停止させても一次制御ループでθを小さくする制御が行われ、また、直交偏波間干渉補償器１２でもある程度θを小さくする方向に動作するため、θが大きな値になる可能性は低く、直交偏波間干渉補償器１２の補償特性の劣化は小さい。

ここで、制御回路２３の比較器３５の閾値（位相補正を行う場合に使用される閾値）を、変調方式で決まる信号点間隔に対して十分小さな値（例えば、信号点間隔の３％程度）に設定しておけば、干渉波が信号点間隔に対して無視できない大きさになる前に位相補正を開始できる。このため、直交偏波間干渉補償器１２の補償特性を劣化させることなく、かつ、安定に二次制御ループを使用することが可能になる。

なお、本実施形態では、リファレンス同期方式を想定している。従って、自偏波信号および異偏波信号は、周波数同期が行われる。このため、制御回路２３が動作しているときにも、積分回路２６は０付近の値を保持する。したがって、干渉量が小さく積分回路２６が積分値として０付近の値を保持する場合でも、偏波間干渉が発生したときに、積分回路２６は、自偏波信号および異偏波信号の差に近い値を保持することになる。したがって、偏波間干渉が発生したときも、スムーズに補正を開始することができる。
（第二実施形態）
本実施形態では、直交偏波間干渉量が少ないときに、積分回路２６の出力のゲインが下げられる。図８は、本実施形態の直交偏波間干渉補償装置の構成を示したブロック図である。

図８において、直交偏波間干渉補償装置は、図３で示した構成に加え、乗算器３７をさらに含む。また、制御回路２３の代わりに制御回路３６を含む。

制御回路３６は、無限移相器１４が調節した補償信号に基づいて、直交偏波間干渉があるか否かを判断し、直交偏波間干渉がない場合には、積分回路２６が出力した積分信号の値を所定値まで減衰させる。

図９は、制御回路３６の構成例を示したブロック図である。図９において、制御回路３６は、電力計算器３４と、倍率計算器３８とを含む。

電力計算器３４は、直交偏波間干渉補償器１２から出力された補償信号の電力を求めし、その電力を示す電力信号を倍率計算器３８に入力する。倍率計算器３８は、その電力信号に応じて、乗算器３７の倍率を決定して、積分回路２６が出力する積分信号のアキュムレータ２８への反映率を決定する。

具体的には、倍率計算器３８は、電力信号の値が０のとき、つまり、直交偏波間干渉補償器１２の出力がないときには、倍率を０にして、反映率を０にする。また、倍率計算器３８は、電力信号の値が０でないとき、つまり、直交偏波間干渉があるときには、電力信号の値に応じて倍率を変化させて、反映率を決定する。さらに具体的には、倍率計算器３８は、その電力信号の値が大きいほど、つまり、直交偏波間干渉の干渉量が大きいほど、倍率を大きくする。なお、電力信号の値と、乗算器３７の倍率との関係は、例えば、比例関係である。しかしながら、この関係は、位相補正器１３の特性に応じて、任意に変更されてもよい。

なお、制御回路３６は、決定した倍率を示す倍率信号を乗算器３７に出力する。乗算器３７は、積分回路２６の出力信号に、制御回路３６が出力した倍率信号を掛け合わせることで、積分回路２６の出力信号の利得を変化させることで、その出力信号のアキュムレータ２８への反映率を変更する。

直交偏波間干渉がない場合、直交偏波間干渉補償器１２の出力信号は小さいため、乗算器３７の倍率は小さい。このため、位相補正量は、積分回路２６が保持する値に依らず、非常に小さい。このとき直交偏波間干渉が発生し、直交偏波間干渉補償器１２の出力信号の値が大きくなると、乗算器３７の倍率が大きくなり、積分回路２６を用いた制御ループが確立される。

しかし、この時点では、積分回路２６から出力される積分信号の減衰量が大きいため、その出力信号が直交偏波間干渉補償装置に与える影響は少ない。ただし、積分回路２６には、現在の積分信号の値に応じた倍率信号が入力されるため、積分信号の減衰量は、徐々に減っていき、０付近に収束する。このため、時間の経過とともに、二次制御ループは、十分な補償特性を発揮できるようになる。

これにより、直交偏波間干渉がない場合、積分回路２６が保持している積分値が所定値に減衰されるため、積分回路２６が生成した積分信号の値が不定になるのを防止することが可能になる。
（第三の実施形態）
本実施形態では、直交偏波間干渉の干渉量が少ないときに、積分回路２６が出力する積分信号の値がリセットされる。直交偏波間干渉補償装置の構成は、積分回路２６の内部構成を除いて、図２で示した構成と同じである。

図１０は、本実施形態の積分回路２６の構成を示したブロック図である。図１０において、積分回路２６は、加算器３０と、フリップフロップ３１とを含む。

制御回路２３は、直交偏波間干渉がない場合、フリップフロップ３１に保持されている値を所定値にクリアすることで、積分信号の値をクリアする。なお、制御回路２３は、積分信号の値をクリアするためのクリア信号として第一の実施形態で説明した収束動作を示す収束信号を用いることができる。

また、制御回路２３は、直交偏波間干渉がある場合に、積分信号のクリアを解除する。なお、制御回路２３は、積分信号のクリアを解除するためのクリア解除信号として、第一の実施形態で説明した通常動作を示す収束信号を用いることができる。

これにより、直交偏波間干渉がない場合、積分回路２６が保持している積分値がクリアされるので、積分回路２６が生成した積分信号の値が不定になるのを防止することが可能になる。

この出願は、２００７年４月１１日に出願された日本出願特願２００７−１０３９００号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明によれば、優れた性能を有する直交偏波間干渉補償装置を実現することが可能になるため、コチャネル伝送方式を用いた無線通信装置（例えば、固定マイクロ波通信装置）における通信品質の向上に利用することができる。

Claims (10)

1. 自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する直交偏波間干渉補償装置であって、
   前記自偏波信号に含まれる位相雑音を補償するための補償信号を生成する補償部と、
   前記自偏波信号に含まれる位相雑音を前記補償信号に基づいて抑圧して、前記自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する復調部と、
   前記復調部にて補償された自偏波信号と、本来あるべき自偏波信号との位相差を示す誤差信号を生成する誤差検出部と、
   前記補償信号と前記誤差信号とに基づいて、前記自偏波信号および前記異偏波信号の位相差を示す差分信号を生成する位相検出部と、
   前記位相検出部にて生成された差分信号を積分して積分信号を生成する積分部と、
   前記積分部にて生成された積分信号に基づいて、前記補償信号を調節する調節部と、
   前記調節部が調節した補償信号に基づいて、前記直交偏波間干渉があるか否かを判断し、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号が示す積分値を所定値に調整する制御部と、を含む直交偏波間干渉補償装置。
2. 請求の範囲１に記載の直交偏波間干渉補償装置において、
   前記制御部は、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号の極性と逆の極性を有する微小信号を前記積分信号に加算して、前記積分信号を前記所定値にする、直交偏波間干渉補償装置。
3. 請求の範囲１に記載の直交偏波間干渉補償装置において、
   前記制御部は、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号の値を前記所定値まで減衰させる、直交偏波間干渉補償装置。
4. 請求の範囲１に記載の直交偏波間干渉補償装置において、
   前記制御部は、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号の値を所定値にリセットする、直交偏波間干渉補償装置。
5. 請求の範囲１ないし４のいずれかに記載の直交偏波間干渉補償装置と、
   第一ローカル信号を生成する第一発振部と、
   前記第一発振部で生成された第一ローカル信号を自偏波ＩＦ信号と混合して、自偏波ベースバンド信号を生成し、該自偏波ベースバンド信号を前記自偏波信号として前記直交偏波間干渉補償装置に入力する第一乗算部と、
   前記第一発振部で生成された第一ローカル信号を異偏波ＩＦ信号と混合して、異偏波ベースバンド信号を生成し、該異偏波ベースバンド信号を前記異偏波信号として前記直交偏波間干渉補償装置に入力する第二乗算部と、を含む復調装置。
6. 請求の範囲５記載の復調装置と、
   基準信号を生成する基準発振部と、
   前記基準発振部で生成された基準信号と同期した第二ローカル信号を生成する第二発振部と、
   前記基準発振部で生成された前記基準信号と同期した第三ローカル信号を生成する第三発振部と、
   前記第二発振部で生成された第二ローカル信号を自偏波ＲＦ信号と混合して、前記自偏波ＩＦ信号を生成する第三乗算部と、
   前記第三発振部で生成された第三ローカル信号を異偏波ＲＦ信号と混合して、前記異偏波ＩＦ信号を生成する第三乗算部と、を含む受信局。
7. 自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償する直交偏波間干渉補償装置による直交偏波間干渉補償方法であって、
   前記自偏波信号に含まれる位相雑音を補償するための補償信号を生成し、
   前記自偏波信号に含まれる位相雑音を前記補償信号に基づいて抑圧して、前記自偏波信号への異偏波信号の直交偏波間干渉を補償し、
   前記補償された自偏波信号と、本来あるべき自偏波信号との位相差を示す誤差信号を生成し、
   前記補償信号と前記誤差信号とに基づいて、前記自偏波信号および前記異偏波信号の位相差を示す差分信号を生成し、
   前記生成された差分信号を積分して積分信号を生成し、
   前記生成された積分信号に基づいて、前記補償信号を調節し、
   前記調節された補償信号に基づいて、前記直交偏波間干渉があるか否かを判断し、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号が示す積分値を所定値に調整する、直交偏波間干渉補償方法。
8. 請求の範囲７に記載の直交偏波間干渉補償方法において、
   前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号の極性と逆の極性を有する微小信号を前記積分信号に加算して、前記積分信号を前記所定値にする、直交偏波間干渉補償方法。
9. 請求の範囲７に記載の直交偏波間干渉補償方法において、
   前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号の値を前記所定値まで減衰させる、直交偏波間干渉補償方法。
10. 請求の範囲７に記載の直交偏波間干渉補償方法において、
    前記制御部は、前記直交偏波間干渉がない場合、前記積分信号の値を所定値にリセットする、直交偏波間干渉補償方法。

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