JP5376050B2 - 交差偏波干渉補償装置、交差偏波干渉補償方法、プログラム及び位相推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１の偏波方向を有する信号に対して、前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号に起因した交差偏波干渉を補償する交差偏波干渉補償装置、交差偏波干渉補償方法、プログラム及び位相推定方法に関する。

ディジタルマイクロ波無線通信では、交差偏波方式が利用されている。交差偏波方式は、相互に直交した２つの偏波（交差偏波）、例えば垂直偏波（Ｖ偏波）と水平偏波（Ｈ偏波）のそれぞれを異なる信号で変調して、異なる情報を伝送し、周波数の有効利用を図る。しかしながら、交差偏波方式を採用した場合、降雨等の伝搬障害が存在すると、媒体の異方性が生じるため、偏波信号の各々に干渉が生じる惧れがある。そのため、交差偏波方式を利用した通信を行う場合、受信器が受信した信号に対して交差偏波干渉補償を行う必要がある（例えば、特許文献１を参照）。ここで、交差偏波干渉補償とは、抽出したい偏波信号（主信号）の偏波方向と交差する偏波信号（干渉信号）に起因する干渉成分を受信信号から除去する処理のことを示す。

受信器が受信した２つの偏波信号のうち、一方（以下、自偏波側と呼ぶ）の送信器からの偏波信号に対して交差偏波干渉補償を行う場合、他方（以下、異偏波側と呼ぶ）の送信器から自偏波側の復調器までの干渉波の経路の経路長と、異偏波側の送信器から自偏波側の交差偏波補償器までの干渉補償信号の経路の経路長とを等しくする必要がある。そこで、無線通信設備では、偏波信号間の経路差に基づく遅延時間差を調整するため、以下に示す作業を行う必要がある。

まず、経路差に基づく遅延時間差を知るため、対向局装置の送信器の一方から偏波信号を出力し、受信側の両偏波の受信器にて偏波信号を受信して、両受信器の出力信号の位相差を測定する。次に、測定した位相差に基づいて異偏波側の受信器から交差偏波干渉補償器までのケーブルを加工し、遅延時間差を少なくするようにその長さを調整する。
このような作業を行うことで、偏波信号間の経路差に基づく遅延時間差を調整している。

しかしながら、この作業は局舎におけるケーブル加工作業が煩雑であるという問題があった。このようなケーブル加工作業の煩雑さを解決するために、特許文献２には、局舎におけるケーブル加工作業を行わずに偏波間の経路差に基づく遅延時間差を調整する技術が開示されている。

特許文献２に開示されている交差偏波干渉補償方式にでは、まず、対向局装置の両偏波の送信器から同じ信号を出力させる。次に、自局の受信器が受信した信号のうち、異偏波側の信号（干渉信号）は、自偏波側の信号（主信号）と同期のとれた搬送波およびクロック信号を用いて復調され、復調された信号はトランスバーサルフィルタを用いて干渉補償信号に変換される。この干渉補償信号は、シフトレジスタでビット遅延させられる。このとき、位相比較器は、シフトレジスタがビット遅延した干渉補償信号と、自偏波側の信号とを入力し、それぞれの位相を比較し、比較結果に基づいてシフトレジスタを制御して、位相が一致するようにシフトレジスタの段数を変える。そして、加算器は、シフトレジスタがビット遅延した干渉補償信号と、自偏波側の信号とを加算することで、交差偏波干渉補償を行う。

特許文献２に開示されている交差偏波干渉補償方法を用いれば、両偏波の経路長を等しく調整することが出来るので、局舎における無線装置設備の調整作業を簡略化することができる。

日本特開平０５−２６００１４号公報 日本特開平０９−２７０７６４号公報

しかしながら、特許文献２に記載の交差偏波干渉補償方法では、調整作業時に対向局装置側の送信出力制御を行う必要があり、制御が複雑になってしまうという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る交差偏波干渉補償装置は、第１の偏波方向を有する信号を受信する主信号受信部と、前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号を受信する干渉信号受信部と、前記干渉信号受信部が受信した前記信号の位相を制御する位相制御部と、前記位相制御部が出力する前記信号を遅延する複数の連接された遅延部と、前記位相制御部が出力する前記信号および前記遅延部が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算する複数の乗算部と、前記乗算部の各々が出力する信号を加算する加算部と、前記フィルタ係数を導出するフィルタ係数導出部と、前記フィルタ係数導出部が導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いる乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記主信号受信部が受信した前記信号と前記干渉信号受信部が受信した前記信号との位相差を推定する位相推定部と、前記干渉補償信号および前記主信号受信部が受信した前記信号を用いて、前記第２の偏波方向を有する前記信号に起因した前記第１の偏波方向を有する前記信号における交差偏波干渉を補償する補償部とを備え、前記位相制御部は、前記位相推定部が推定した前記位相差を用いて、前記主信号受信部が受信した前記信号の位相と前記干渉信号受信部が受信した前記信号の前記位相とが一致するように、前記干渉信号受信部が受信した前記信号の前記位相を制御する。

また、本発明に係る交差偏波干渉補償方法は、第１の偏波方向を有する第１の信号を受信し、前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する第２の信号を受信し、位相制御信号に従って、前記第２の信号の位相を制御し、複数の連接された遅延部が、前記位相が制御された前記信号を遅延し、複数の乗算部が、前記位相が制御された前記信号および前記遅延部が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算し、加算部が、前記乗算部の各々が出力する信号を加算し、前記フィルタ係数を導出し、前記導出したフィルタ係数のうち絶対値が最も大きい前記フィルタ係数を用いる乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記第１の信号と前記第２の信号との位相差を推定し、推定された前記位相差を用いて、前記第１の信号の位相と前記第２の信号の位相とが一致するように、前記位相制御信号を生成し、前記干渉補償信号および前記第１の信号を用いて、前記第２の信号に起因した前記第１の信号における交差偏波干渉を補償する。
また、本発明に係る位相推定方法は、第１の偏波方向を有する信号と前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号との位相差を推定する位相推定方法であって、前記第２の偏波方向を有する前記信号の位相を制御し、複数の連接された遅延部が、前記第２の偏波方向を有する前記信号を遅延し、複数の乗算部が、前記位相を制御された前記信号および前記遅延部が出力する前記信号の各々にフィルタ係数を乗算し、前記乗算部の各々が出力する前記信号を加算し、前記フィルタ係数を導出し、前記導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いる前記乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記第１の偏波方向を有する前記信号と前記第２の偏波方向を有する前記信号との位相差を推定する。

また、本発明に係るプログラムは、交差偏波干渉補償装置のコンピュータを、第１の偏波方向を有する信号を受信する主信号受信部と、前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号を受信する干渉信号受信部と、前記干渉信号受信部が受信した前記信号の位相を制御する位相制御部と、前記位相制御部が出力する前記信号を遅延する複数の連接された遅延部と、前記位相制御部が出力する前記信号および前記遅延部が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算する複数の乗算部と、前記乗算部の各々が出力する信号を加算する加算部と、前記フィルタ係数を導出するフィルタ係数導出部と、前記フィルタ係数導出部が導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いる乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記主信号受信部が受信した前記信号と前記干渉信号受信部が受信した前記信号との位相差を推定する位相推定部と、前記干渉補償信号および前記主信号受信部が受信した前記信号を用いて、前記第２の偏波方向を有する前記信号に起因した前記第１の偏波方向を有する前記信号における交差偏波干渉を補償する補償部として機能させ、前記位相制御部が、前記位相推定部の推定した前記位相差を用いて前記干渉信号受信部の出力する前記信号の位相を制御して、前記主信号受信部が受信した前記信号の位相と前記干渉信号受信部が受信した前記信号の位相とが一致するように、前記コンピュータを動作させる。

本発明によれば、位相推定部は、位相が制御された干渉信号の時系列の重み付け合成における重み係数に関する情報を用いて、主信号と干渉信号との位相差を推定する。そして、位相制御部は、位相推定部が推定した位相差を用いて、主信号の位相と干渉信号の位相とが一致するように干渉信号の位相を制御する。これにより、交差偏波干渉補償装置は、対向局装置の両偏波の送信器が異なる信号を出力する場合にも、交差偏波干渉を補償することができる。

本発明の一実施形態に係る交差偏波干渉補償装置の構成を示す概略ブロック図である。 シフトレジスタの構成を示す概略ブロック図である。 タップ係数格納ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）が格納するテーブルの一例を示す図である。 トランスバーサルフィルタの構成を示す概略ブロック図である。 干渉信号と干渉補償信号がほぼ同位相の場合において、主信号の遅延時間と干渉補償信号の遅延時間との間の大小関係と、フィルタ係数との関係を示す図である。 干渉信号が干渉補償信号よりも遅延している場合において、主信号の遅延時間と干渉補償信号の遅延時間との間の大小関係と、フィルタ係数との関係を示す図である。 干渉補償信号が干渉信号よりも遅延している場合において、主信号の遅延時間と干渉補償信号の遅延時間との間の大小関係と、フィルタ係数との関係を示す図である。 サンプリング周波数変更部を設けた場合における交差偏波干渉補償装置の構成を示す概略ブロック図である。 タップ係数格納ＲＯＭが格納するテーブルの他の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る交差偏波干渉補償装置の構成を示す概略ブロック図である。
交差偏波干渉補償装置は、アンテナ１０、Ｖ偏波受信部２１（主信号受信部、干渉信号受信部）、Ｈ偏波受信部２２（主信号受信部、干渉信号受信部）、交差偏波干渉補償部３０−１、３０−２（以下、交差偏波干渉補償部３０−１、３０−２を総称する場合は交差偏波干渉補償部３０と表記する）を備える。
アンテナ１０は、対向局装置（図示省略）から送信された、互いに直交するＶ偏波およびＨ偏波のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信する。
Ｖ偏波受信部２１は、アンテナ１０が受信したＲＦ信号のＶ偏波成分を中間周波数信号に変換し、その出力を一定レベルに保ちながらＶ偏波信号を出力する。
Ｈ偏波受信部２２は、アンテナ１０が受信したＲＦ周波数信号のＨ偏波成分を中間周波数信号に変換し、その出力を一定レベルに保ちながらＨ偏波信号を出力する。
交差偏波干渉補償部３０−１は、Ｖ偏波受信部２１が出力する信号に対し、Ｈ偏波信号を用いた交差偏波干渉補償を行う。
交差偏波干渉補償部３０−２は、Ｈ偏波受信部２２が出力する信号に対し、Ｖ偏波信号を用いた交差偏波干渉補償を行う。

交差偏波干渉補償部３０は、主信号復調部３１（主信号受信部）、干渉信号復調部３２（干渉信号受信部）、シフトレジスタ３３（位相制御部）、トランスバーサルフィルタ３４（干渉補償信号生成部）、位相推定部３５、シフトレジスタ制御部３６（位相制御部）、加算部３７（補償部）を備える。
主信号復調部３１は、２つの偏波信号のうち抽出対象の信号である主信号を復調する。また、主信号復調部３１は、主信号と同期のとれた搬送波及びクロック信号を干渉信号復調部３２に出力する。なお、交差偏波干渉補償部３０−１において主信号は、Ｖ偏波受信部２１が出力するＶ偏波信号であり、交差偏波干渉補償部３０−２において主信号は、Ｈ偏波受信部２２が出力するＨ偏波信号である。
干渉信号復調部３２は、搬送波及びクロック信号を主信号復調部３１から入力し、当該搬送波及びクロック信号を用いて、２つの偏波信号のうち除去対象の信号である干渉信号を復調する。なお、交差偏波干渉補償部３０−１において干渉信号は、Ｈ偏波受信部２２が出力するＨ偏波信号であり、交差偏波干渉補償部３０−２において干渉信号は、Ｖ偏波受信部２１が出力するＶ偏波信号である。

シフトレジスタ３３は、干渉信号復調部３２が出力する信号を、所定のタイムスロット分だけ遅延する。
トランスバーサルフィルタ３４は、シフトレジスタ３３が出力する信号の時系列を重み付け合成することで、干渉補償信号を生成する。
位相推定部３５は、トランスバーサルフィルタ３４のフィルタ係数（重み係数）を入力し、両偏波信号（Ｖ偏波信号、Ｈ偏波信号）間の位相の遅れまたは進みを推定し、推定結果を位相推定情報として出力する。
シフトレジスタ制御部３６は、位相推定部３５が出力した位相推定情報を用いてシフトレジスタ制御信号（位相制御信号）を出力して、主信号の位相と干渉信号の位相とが一致するように、シフトレジスタ３３の出力信号の遅延時間を制御する。
加算部３７は、主信号復調部３１が出力する主信号とトランスバーサルフィルタ３４が出力する干渉補償信号とを加算して、主信号から干渉成分を除去する。

図２は、シフトレジスタ３３の構成を示す概略ブロック図である。
シフトレジスタ３３は、Ｎ段の線形等化器であり、フリップフロップ３３１−１〜３３１−Ｎ（位相制御用遅延部：以下、フリップフロップ３３１−１〜３３１−Ｎを総称する場合はフリップフロップ３３１と表記する）、タップ３３２−０〜３３２−Ｎ（位相制御用乗算部：以下、タップ３３２−０〜３３２−Ｎを総称する場合はタップ３３２と表記する）、加算器３３３（位相制御用加算部）、タップ係数格納ＲＯＭ３３４（位相制御係数導出部）、タップ係数設定部３３５（位相制御係数導出部）を備える。

フリップフロップ３３１は、互いに連接され、入力した信号を１クロック時間だけ遅延させて、対応するタップ３３２及び後段のフリップフロップ３３１に出力する。なお、各フリップフロップ３３１は、同一のクロック信号（図示省略）に従って動作する。
タップ３３２は、各フリップフロップ３３１に対して１つ備えられ、対応するフリップフロップ３３１から信号を入力し、当該信号に所定のタップ係数（位相制御係数）を用いた重み付けを行う。なお、タップ３３２−０は、干渉信号復調部３２から信号を入力し、当該信号に重み付けを行う。
加算器３３３は、各タップ３３２が出力する信号を加算する。
タップ係数格納ＲＯＭ３３４は、テーブルとして、干渉信号の遅延時間に関連付けて各タップ３３２に設定するタップ係数の組み合わせを格納する。
タップ係数設定部３３５は、シフトレジスタ３３の出力信号の遅延時間を示すシフトレジスタ制御信号をシフトレジスタ制御部３６から入力し、当該シフトレジスタ制御信号に基づいて、タップ係数格納ＲＯＭ３３４が格納するテーブルからタップ係数の組み合わせを選択し、各タップ３３２に選択したタップ係数を設定する。これにより、タップ係数設定部３３５は、加算器３３３が出力する信号の位相と主信号復調部３１が出力する信号の交差偏波干渉成分の位相とが等しくなるように、各タップが用いるタップ係数を導出する。

図３は、タップ係数格納ＲＯＭ３３４が格納するテーブルの一例を示す図である。
図３は、シフトレジスタ３３が、フリップフロップ３３１を６つ備え、タップ３３２を７つ備える場合（即ち、Ｎ＝６の場合）の、タップ係数格納ＲＯＭ３３４のテーブルの例を示す。
タップ係数格納ＲＯＭ３３４は、各アドレスに、シフトレジスタ段数、遅延時間、タップ係数を関連付けて格納している。
シフトレジスタ段数は、シフトレジスタ３３の遅延段数を示す。
遅延時間は、関連付けられた遅延段数で実現される干渉信号の遅延時間を示す。なお、図３において、Ｔとは、シフトレジスタ３３の動作クロック周期を示す。
タップ係数は、関連付けられた遅延段数を実現するために各タップ３３２に設定するタップ係数の組み合わせを示す。

図４は、トランスバーサルフィルタ３４の構成を示す概略ブロック図である。
トランスバーサルフィルタ３４は、Ｍ段の線形等化器であり、フリップフロップ３４１−１〜３４１−Ｍ（遅延部：以下、フリップフロップ３４１−１〜３４１−Ｍを総称する場合はフリップフロップ３４１と表記する）、タップ３４２−０〜３４２−Ｍ（乗算部：以下、タップ３４２−０〜３４２−Ｍを総称する場合はタップ３４２と表記する）、加算器３４３（加算部）、フィルタ係数設定部３４４（フィルタ係数導出部）を備える。

フリップフロップ３４１は、互いに連接され、入力した信号を１クロック時間だけ遅延させて、対応するタップ３４２及び後段のフリップフロップ３４１に出力する。なお、各フリップフロップ３４１は、同一のクロック信号（図示省略）に従って動作する。
タップ３４２は、各フリップフロップ３４１に対して１つ備えられ、対応するフリップフロップ３４１から信号を入力し、当該信号に所定のフィルタ係数を用いた重み付けを行う。なお、タップ３４２−０は、シフトレジスタ３３から信号を入力し、当該信号に重み付けを行う。
加算器３４３は、各タップ３４２が出力する信号を加算する。
フィルタ係数設定部３４４は、加算器３４３が出力する信号が、主信号復調部３１が出力する信号の交差偏波干渉成分となるように、各タップ３４２が用いるフィルタ係数を設定する。また、フィルタ係数設定部３４４は、各タップ３４２が用いるフィルタ係数を位相推定部３５に出力する。なお、フィルタ係数は、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて決定すると良い。

そして、交差偏波干渉補償装置が上述した構成を有することで、Ｖ偏波受信部２１は、Ｖ偏波信号を受信し、Ｈ偏波受信部２２は、Ｈ偏波信号を受信する。また、シフトレジスタ３３は、Ｈ偏波受信部２２から出力され、干渉信号復調部３２で復調された信号の位相を制御する。
トランスバーサルフィルタ３４のフリップフロップ３４１は、シフトレジスタ３３が出力する信号を遅延し、タップ３４２は、フリップフロップ３４１が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算し、加算器３４３は、各タップ３４２が出力する信号を加算する。また、フィルタ係数設定部３４４は、加算器３４３が出力する信号が、Ｖ偏波受信部２１が出力する信号の交差偏波干渉成分となるように、各タップ３４２が用いるフィルタ係数を導出する。
次に、位相推定部３５は、フィルタ係数設定部３４４が導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いるタップ３４２を特定し、当該タップ３４２の情報を用いて、Ｖ偏波受信部２１が出力する信号とＨ偏波受信部２２が出力する信号との位相差を推定する。そして、シフトレジスタ制御部３６は、位相推定部３５が推定した位相差を用いて、Ｖ偏波受信部２１が出力する信号の位相とＨ偏波受信部２２が出力する信号の位相とが一致するように、Ｈ偏波受信部２２が出力する信号の位相を制御する。
これにより、交差偏波干渉補償装置は、対向局装置の両偏波の送信器が異なる信号を出力する場合にも、交差偏波干渉を補償する。

次に、本実施形態に係る交差偏波干渉補償装置の動作を説明する。
図１に示す交差偏波干渉補償装置を用いて交差偏波干渉補償を行う場合、主信号（または、主信号に漏れこむ干渉波）がアンテナ１０から交差偏波干渉補償部３０の加算部３７に到達するまでの経路の遅延時間と、干渉信号がアンテナ１０から加算部３７に到達するまでの経路の遅延時間とが等しくなければ、最適な干渉補償を行うことができない。
以下、主信号をＶ偏波信号とし、干渉信号をＨ偏波信号として、本実施形態における二つの経路の遅延時間の調整方法について説明する。なお、主信号がＨ偏波信号であり、干渉信号がＶ偏波信号である場合も、同様の処理を行うことで遅延時間を調整することができる。

まず、アンテナ１０が、対向局装置から送信された信号を捕捉すると、Ｖ偏波受信部２１及びＨ偏波受信部２２は、アンテナ１０が捕捉した信号を偏波毎に分離し、それぞれＶ偏波信号及びＨ偏波信号を受信する。Ｖ偏波受信部２１及びＨ偏波受信部２２は、それぞれが受信した信号を中間周波数信号に変換する。
次に、交差偏波干渉補償部３０−１の主信号復調部３１は、Ｖ偏波受信部２１から入力したＶ偏波信号を復調し、加算部３７に出力する。また、主信号復調部３１は、加算部３７に出力したＶ偏波信号と同期がとれたクロック信号及び搬送波を生成し、生成されたクロック信号及び搬送波を干渉信号復調部３２に出力する。
次に、干渉信号復調部３２は、主信号復調部３１から入力したクロック信号及び搬送波を用いてＨ偏波受信部２２から入力したＨ偏波信号を復調し、復調された信号をシフトレジスタ３３に出力する。

次に、シフトレジスタ３３は、干渉信号復調部３２から入力したＨ偏波信号を所定のタイムスロット分だけ遅延させ、トランスバーサルフィルタ３４に出力する。なお、シフトレジスタ３３のタップ係数設定部３３５は、遅延時間の初期値を、シフトレジスタ３３における遅延時間の最大値の半分に設定しておく。図３の例では、タップ３３２の個数が７個であり、シフトレジスタ３３の遅延時間の最大値が「６Ｔ」であるため、タップ係数設定部３３５は、シフトレジスタ３３の遅延時間の初期値を、「３Ｔ」に設定する。つまり、この場合、タップ係数設定部３３５は、タップ３３２−３のタップ係数の初期値を「１」とし、他のタップ３３２のタップ係数の初期値を「０」に設定する。

シフトレジスタ３３が遅延したＨ偏波信号を出力すると、トランスバーサルフィルタ３４は、シフトレジスタ３３から入力したＨ偏波信号に、所定のフィルタ係数を乗じることで、干渉補償信号を生成し、当該干渉補償信号を加算部３７に出力する。なお、当該フィルタ係数は、トランスバーサルフィルタ３４のフィルタ係数設定部３４４が、ＬＭＳ等のアルゴリズムを用いて導出している。
次に、加算部３７は、主信号復調部３１から入力した信号とトランスバーサルフィルタ３４から入力した信号とを加算することで、交差偏波干渉補償を行ったＶ偏波信号を再現する。

一方、トランスバーサルフィルタ３４のフィルタ係数設定部３４４が、各タップ３４２が用いるフィルタ係数を導出すると、導出したフィルタ係数と当該フィルタ係数を用いるタップ３４２の位置を示すタップ位置（０〜Ｍ）とを関連付けて、位相推定部３５に出力する。位相推定部３５は、トランスバーサルフィルタ３４から入力したフィルタ係数のうち、最も絶対値が大きいフィルタ係数に関連付けられたタップ位置を抽出する。
そして、位相推定部３５は、抽出したタップ位置に基づいて、加算器３４３に入力されるＶ偏波信号と干渉補償信号との間の位相の遅れまたは進みを推定する。

図５Ａ〜図５Ｃは、主信号の遅延時間と干渉補償信号の遅延時間との間の大小関係と、フィルタ係数との関係を示す図である。なお、横軸はトランスバーサルフィルタ３４のタップ位置を示し、縦軸はフィルタ係数の絶対値を示す。
図５Ａに示すように、絶対値が最も大きいフィルタ係数が、トランスバーサルフィルタ３４の中央のタップ３４２（タップ位置がＭ／２）で用いられる場合、主信号に干渉する干渉信号の遅延時間と、干渉補償信号の遅延時間とはほぼ同一となる。
また、図５Ｂに示すように、絶対値が最も大きいフィルタ係数が、トランスバーサルフィルタ３４の中央より前段のタップ３４２で用いられる場合、干渉信号の経路が干渉補償信号の経路より長く、干渉信号が干渉補償信号より遅延していることが分かる。一方、図５Ｃに示すように、絶対値が最も大きいフィルタ係数が、トランスバーサルフィルタ３４の中央より後段のタップ３４２で用いられる場合、干渉補償信号の経路が干渉信号の経路より長く、干渉補償信号が干渉信号より遅延していることが分かる。

位相推定部３５は、このようなトランスバーサルフィルタ３４の特性を利用し、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いるタップ３４２のタップ位置を常時監視する。そして、位相推定部３５は、当該タップ３４２が中央のタップ３４２に対して前段または後段のいずれに位置するかを判定する。これにより、位相推定部３５は、干渉補償信号に対する干渉信号の位相の遅れ（または、進み）を検出し、当該検出結果を示す位相推定情報をシフトレジスタ制御部３６に出力する。なお、絶対値が最も大きいフィルタ係数が、トランスバーサルフィルタ３４の中央のタップ３４２で用いられる場合は、位相推定部３５は、干渉信号と干渉補償信号が同位相であることを示す位相推定情報を出力する。

上述した処理に従って位相推定部３５が位相推定情報を出力すると、シフトレジスタ制御部３６は、位相推定部３５から入力した位相推定情報を用いて、シフトレジスタ３３の遅延時間を制御するシフトレジスタ制御信号を生成する。なお、シフトレジスタ制御信号は、シフトレジスタ３３のタップ係数格納ＲＯＭ３３４（図２を参照）のアドレス値を示す信号である。

以下に、シフトレジスタ制御部３６におけるシフトレジスタ制御信号の生成方法を説明する。
位相推定部３５から入力した位相推定情報が、干渉補償信号に対して干渉信号が遅れ位相であることを示す場合、シフトレジスタ制御部３６は、タップ係数格納ＲＯＭ３３４のアドレス値を、初期値「３」から「１」ずつ増加させるシフトレジスタ制御信号を生成する。これにより、シフトレジスタ３３の遅延時間を「Ｔ」ずつ増加させることとなる。その結果、シフトレジスタ３３が出力するＨ偏波信号の遅延時間が増加するため、干渉信号と干渉補償信号の位相差が小さくなる。したがって、トランスバーサルフィルタ３４において絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いるタップ３４２のタップ位置は、中央のタップに向かってシフトする。

他方、位相推定部３５から入力した位相推定情報が、干渉補償信号に対して干渉信号が進み位相であることを示す場合、シフトレジスタ制御部３６は、タップ係数格納ＲＯＭ３３４のアドレス値を、初期値「３」から「１」ずつ減少させるシフトレジスタ制御信号を生成する。これにより、シフトレジスタ３３の遅延時間を「Ｔ」ずつ減少させることとなる。その結果、シフトレジスタ３３が出力するＨ偏波信号の遅延時間が減少するため、干渉信号と干渉補償信号の位相差が小さくなる。したがって、トランスバーサルフィルタ３４において絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いるタップ３４２のタップ位置は、中央のタップに向かってシフトする。

また、位相推定部３５から入力した位相推定情報が、干渉補償信号と干渉信号が同位相であることを示す場合、シフトレジスタ制御部３６は、現在のタップ係数格納ＲＯＭ３３４のアドレス値を保持するシフトレジスタ制御信号を生成する。

そして、シフトレジスタ３３のタップ係数設定部３３５は、シフトレジスタ制御部３６からシフトレジスタ制御信号を入力すると、タップ係数格納ＲＯＭ３３４から対応するアドレス値に関連付けられたタップ係数を読み出し、当該タップ係数をタップ３３２のそれぞれに設定する。
例えば、図３を参照して、シフトレジスタ制御信号がアドレス値「４」を示す場合、タップ係数設定部３３５は、タップ係数格納ＲＯＭ３３４のアドレス「４」に関連付けられたタップ係数の組み合わせ、すなわち、タップ３３２−４のみ「１」を示し、それ以外は全て「０」を示すタップ係数の組み合わせを読み出し、タップ３３２のそれぞれに当該タップ係数を設定する。これにより、シフトレジスタ３３の遅延時間は、「４Ｔ」となる。

なお、上述したように、タップ係数設定部３３５は、シフトレジスタ３３の遅延時間の初期値を、シフトレジスタ３３における遅延時間の最大値「６Ｔ」の半分である「３Ｔ」に設定しておく。そして、その後、シフトレジスタ制御部３６は、位相推定部３５から出力される位相推定情報に従って、順次タップ係数格納ＲＯＭ３３４のアドレス値を更新して、シフトレジスタの遅延時間を制御する。

このように、本実施形態において、位相推定部３５は、トランスバーサルフィルタ３４の複数のタップ３４２のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数をどのタップ３４２が用いているかに基づいて、主信号と干渉信号との位相差を推定する。そして、シフトレジスタ制御部３６は、位相推定部３５が推定した位相差を用いて、主信号の位相と干渉信号の位相とが一致するように干渉信号の位相を制御する。これにより、交差偏波干渉補償装置は、対向局装置の両偏波の送信器が異なる信号を出力する場合にも、交差偏波干渉を補償することができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、交差偏波補償装置が、Ｖ偏波信号およびＨ偏波信号に対する交差偏波干渉補償を行う場合を説明した。しかし、交差偏波干渉補償の対象はこれに限られず、交差偏波補償装置は、左旋円偏波と右旋円偏波に対する交差偏波干渉補償を行っても良い。

また、本実施形態では、図３に示すように、遅延時間を設定する際の最小時間幅がシフトレジスタ３３の動作クロック周期「Ｔ」であり、当該最小時間幅の値が固定値である場合を説明した。しかし、設定時間幅は、これに限られない。
例えば、図６に示すように、設定時間幅を小さくするための手段として、主信号復調部３１（したがって、干渉信号復調部３２）のサンプリング周波数を増大させるサンプリング周波数変更部３８を備えるようにしても良い。当該サンプリング周波数変更部３８を用いることで、シフトレジスタ３３に入力される干渉信号のサンプル値の時間間隔を短くすることになる。したがって、シフトレジスタ３３における遅延制御を滑らかにすることができる。

図７は、タップ係数格納ＲＯＭ３３４が格納するテーブルの他の例を示す図である。
図７に示されるように、シフトレジスタ３３のタップ係数格納ＲＯＭ３３４が、干渉信号復調部３２のサンプリング周波数で抽出できないサンプリング値を線形補間で推定するためのタップ係数を格納するようにしても良い。
例えば、図７に示す例に拠れば、時刻ｔにおいて、干渉信号復調部３２から出力される信号のサンプリング値をＸ（ｔ）とおいて、干渉信号復調部３２がサンプリングできない時刻（ｋ＋０．５）Ｔ（但し、ｋは０以上の整数）におけるサンプリング値Ｘ（（ｋ＋０．５）Ｔ）を、（Ｘ（ｋＴ）／２）＋（Ｘ（（ｋ＋１）Ｔ）／２）と推定するようにタップ係数を定めている。これにより、タップ係数設定部３３５は、干渉信号のサンプル値の時間間隔、及びシフトレジスタ３３で遅延制御する際の時間幅を半分に短縮することができる。

さらに、線形補間ではなく、高次のラグランジュ補間法等を用いてシフトレジスタ３３のタップ係数を導出するようにしても良い。そうすることで、補間の精度が向上するため、補間を用いて推定可能な信号値のサンプル数を増加させることができる。これにより、主信号のサンプリング周波数を一定に保ちつつ、干渉信号のサンプル値の時間間隔、および、シフトレジスタ３３で遅延制御する際の時間幅をさらに短縮することができる。

なお、時間幅「Ｔ」が大きい場合（すなわち、クロック周波数が小さい場合）、交差偏波干渉が極度に強い条件下においてシフトレジスタの遅延制御を実施すると、キャリア非同期を引き起こす可能性がある。そのため、交差偏波干渉補償装置が設定時間幅を小さくする手段を有することで、キャリア非同期の発生を防ぐことができる。

上述の交差偏波補償装置は内部に、コンピュータシステムを有していても良い。この場合、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行して、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線でコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

この出願は、２０１０年４月１５日に出願された日本出願特願２０１０−０９３９９３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。

本発明は、例えば、第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号に起因した交差偏波干渉の補償に利用することができる。本発明では、対向局装置の両偏波の送信器が異なる信号を出力する場合にも、交差偏波干渉を補償することができる。

１０…アンテナ ２１…Ｖ偏波受信部 ２２…Ｈ偏波受信部 ３０、３０−１、３０−２…交差偏波干渉補償部 ３１…主信号復調部 ３２…干渉信号復調部 ３３…シフトレジスタ ３４…トランスバーサルフィルタ ３５…位相推定部 ３６…シフトレジスタ制御部 ３７…加算部 ３８…サンプリング周波数変更部 ３３１、３３１−１〜３３１−Ｎ…フリップフロップ ３３２、３３２−０〜３３２−Ｎ…タップ ３３３…加算器 ３３４…タップ係数格納ＲＯＭ ３３５…タップ係数設定部 ３４１、３４１−１〜３４１−Ｍ…フリップフロップ ３４２、３４２−０〜３４２−Ｍ…タップ、３４３…加算器 ３４４…フィルタ係数設定部

Claims (9)

1. 第１の偏波方向を有する信号を受信する主信号受信部と、
   前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号を受信する干渉信号受信部と、
   前記干渉信号受信部が受信した前記信号の位相を制御する位相制御部と、
   前記位相制御部が出力する前記信号を遅延する複数の連接された遅延部と、
   前記位相制御部が出力する前記信号および前記遅延部が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算する複数の乗算部と、
   前記乗算部の各々が出力する信号を加算する加算部と、
   前記フィルタ係数を導出するフィルタ係数導出部と、
   前記フィルタ係数導出部が導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いる乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記主信号受信部が受信した前記信号と前記干渉信号受信部が受信した前記信号との位相差を推定する位相推定部と、
   前記干渉補償信号および前記主信号受信部が受信した前記信号を用いて、前記第２の偏波方向を有する前記信号に起因した前記第１の偏波方向を有する前記信号における交差偏波干渉を補償する補償部と
   を備え、
   前記位相制御部は、前記位相推定部が推定した前記位相差を用いて、前記主信号受信部が受信した前記信号の位相と前記干渉信号受信部が受信した前記信号の前記位相とが一致するように、前記干渉信号受信部が受信した前記信号の前記位相を制御する
   交差偏波干渉補償装置。
2. 前記位相推定部は、
   特定した前記乗算部が前記位相制御部に対してより近くに位置しているほど、前記干渉信号受信部が受信した前記信号に対して前記加算部が出力する信号がより遅延していると推定し、
   特定した前記乗算部が前記位相制御部に対してより遠くに位置しているほど、前記加算部が出力する前記信号に対して前記干渉信号受信部が受信した前記信号がより遅延していると推定する
   請求項１に記載の交差偏波干渉補償装置。
3. 前記位相制御部は、
   前記干渉信号受信部が受信した前記信号を遅延する複数の位相制御用遅延部と、
   前記干渉信号受信部が受信した前記信号および前記位相制御用遅延部が出力する信号の各々に位相制御係数を乗算する複数の位相制御用乗算部と、
   前記位相制御用乗算部の各々が出力する信号を加算する位相制御用加算部と、
   前記位相制御用加算部が出力する信号の位相と前記主信号受信部が受信した前記信号の交差偏波干渉成分の位相とが等しくなるように、前記位相制御用乗算部の各々が用いる前記位相制御係数を導出する位相制御係数導出部と
   を備える
   請求項１または請求項２に記載の交差偏波干渉補償装置。
4. 前記位相制御部に入力される信号のサンプル値の時間間隔が短くなるように、前記干渉信号受信部が受信した前記信号のサンプリング周波数を増大させるサンプリング周波数変更部を備える
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の交差偏波干渉補償装置。
5. 前記位相制御部は、前記干渉信号受信部から出力される前記信号の補間を行って、前記干渉信号受信部でサンプリングされない時刻の信号を推定する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の交差偏波干渉補償装置。
6. 前記補間は、線形補間または高次のラグランジュ補間である請求項５に記載の交差偏波干渉補償装置。
7. 第１の偏波方向を有する第１の信号を受信し、
   前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する第２の信号を受信し、
   位相制御信号に従って、前記第２の信号の位相を制御し、
   複数の連接された遅延部が、前記位相が制御された前記信号を遅延し、
   複数の乗算部が、前記位相が制御された前記信号および前記遅延部が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算し、
   加算部が、前記乗算部の各々が出力する信号を加算し、
   前記フィルタ係数を導出し、
   前記導出したフィルタ係数のうち絶対値が最も大きい前記フィルタ係数を用いる乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記第１の信号と前記第２の信号との位相差を推定し、
   推定された前記位相差を用いて、前記第１の信号の位相と前記第２の信号の位相とが一致するように、前記位相制御信号を生成し、
   前記干渉補償信号および前記第１の信号を用いて、前記第２の信号に起因した前記第１の信号における交差偏波干渉を補償する
   交差偏波干渉補償方法。
8. 交差偏波干渉補償装置のコンピュータを、
   第１の偏波方向を有する信号を受信する主信号受信部と、
   前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号を受信する干渉信号受信部と、
   前記干渉信号受信部が受信した前記信号の位相を制御する位相制御部と、
   前記位相制御部が出力する前記信号を遅延する複数の連接された遅延部と、
   前記位相制御部が出力する前記信号および前記遅延部が出力する信号の各々にフィルタ係数を乗算する複数の乗算部と、
   前記乗算部の各々が出力する信号を加算する加算部と、
   前記フィルタ係数を導出するフィルタ係数導出部と、
   前記フィルタ係数導出部が導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いる乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記主信号受信部が受信した前記信号と前記干渉信号受信部が受信した前記信号との位相差を推定する位相推定部と、
   前記干渉補償信号および前記主信号受信部が受信した前記信号を用いて、前記第２の偏波方向を有する前記信号に起因した前記第１の偏波方向を有する前記信号における交差偏波干渉を補償する補償部
   として機能させ、
   前記位相制御部が、前記位相推定部の推定した前記位相差を用いて前記干渉信号受信部の出力する前記信号の位相を制御して、前記主信号受信部が受信した前記信号の位相と前記干渉信号受信部が受信した前記信号の位相とが一致するように、前記コンピュータを動作させるためのプログラム。
9. 第１の偏波方向を有する信号と前記第１の偏波方向と交差する第２の偏波方向を有する信号との位相差を推定する位相推定方法であって、
   前記第２の偏波方向を有する前記信号の位相を制御し、
   複数の連接された遅延部が、前記第２の偏波方向を有する前記信号を遅延し、
   複数の乗算部が、前記位相を制御された前記信号および前記遅延部が出力する前記信号の各々にフィルタ係数を乗算し、
   前記乗算部の各々が出力する前記信号を加算し、
   前記フィルタ係数を導出し、
   前記導出したフィルタ係数のうち、絶対値が最も大きいフィルタ係数を用いる前記乗算部を特定し、当該乗算部の情報を用いて、前記第１の偏波方向を有する前記信号と前記第２の偏波方向を有する前記信号との位相差を推定する
   ことを特徴とする位相推定方法。

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