JP5705088B2 - 伝送システム、基地局装置、端局装置および伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、中継器を介して端局装置から基地局装置に信号を送信する伝送システムにおいて、中継器で発生する信号ひずみを補償する伝送技術に関する。

高画質映像の伝送や大容量データ通信を行う際に、人工衛星などの中継器を介して通達距離や範囲の拡大が行われている。中継器では信号電力の増幅や、場合によって周波数変換などの処理が行われる。中継器からの送信は、そこで用いられる素子の特性などの影響を受け波形に歪が生じることが予想される。信号帯域が大きくなればなるほど波形歪みの影響は大きくなることから、今後予想される信号帯域の広帯域化に伴いシステムに及ぼす影響が無視できなくなる恐れがある。

波形歪みを補償する技術として、例えば特許文献１には、衛星放送受信設備で、そこで発生する反射波による、受信性能の劣化と、復調動作における位相補償（ＡＰＣ）及び、特に遅延検波を用いた周波数補償（ＡＦＣ）の誤動作を軽減する技術が記載されている。特許文献１の復調装置は、衛星より伝送された８相位相変調（８ＰＳＫ）信号を復調する復調装置において、８ＰＳＫ信号の帯域制限を行う帯域制限フィルタと、帯域制限フィルタの出力を入力として、伝送経路で発生する反射波を除去する波形等化手段と、波形等化手段の出力を入力として、入力した８ＰＳＫ信号の位相ずれを補償する位相補償手段とを備える。

また、特許文献２には、送信無線局と再生無線局との間に非再生中継局を設けたハイブリッド中継方式において各非再生中継局で相加する干渉雑音を再生無線局にて一括補償し、再生中継方式の伝送品質と同等の通信とする無線通信方式が記載されている。特許文献２の無線通信方式では、非再生中継局内に、周波数変換機能に用いる複数の送受信ローカル信号の周波数の公約数となる周波数を発生する基準周波数発振器と、該周波数発振器の出力を逓倍して周波数変換機能に用いる複数の送受信ローカル信号を生成し、該送受信ローカル信号を同期化する位相同期発振器を設けて、非再生中継局で発生する隣接チャネル通過干渉を波形歪と等価とし、再生無線局内の波形等化器により補償する。

特開平１１−６８８６７号公報 特開平６−１２５２８２号公報

特許文献１の復調装置は、波形等化技術を用いて受信端で発生する干渉雑音を除去するが、中継器で発生する歪を補償することはできない。また、特許文献２の無線通信方式は、中継器で発生する隣接信号間の干渉の影響を軽減する技術であるが、中継器自身が持つ特性に伴う歪を等化するものではない。

中継器の特性は中継器を利用するユーザー全体の電力に依存するため、その時々で影響がことなることから一律の補償が困難であり、その時々に応じた補償が必要になる。自局の送出した信号を受信することのできる局では受信信号を最適化する補償を送信側に施すことで補償が可能であるが、自局の信号を受信する機能の無い局では補償が困難となる。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、中継器を介して端局装置から基地局装置に信号を送信する伝送システムにおいて、自局の送信信号を中継器を介して受信する機能の無い端局装置の送信信号を、有効に補償することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る伝送システムは、端局装置が送信する信号を、中継器を介して基地局装置で受信する伝送システムであって、端局装置は、中継器を介して基地局装置の基地局受信機に信号を送信する端局送信機と、基地局装置から、端局送信機の通信経路とは異なる端局送信機の通信経路よりも小容量の通信経路で、中継器で発生する歪みを補償する補償値を受信する端局通信機と、を備える。基地局装置は、中継器を介して基地局受信機にテスト信号を送信する基地局送信機と、中継器を介して端局送信機からの信号または基地局送信機からのテスト信号を受信する基地局受信機と、中継器を介して基地局送信機から基地局受信機にテスト信号を送信し、基地局受信機で受信したテスト信号と基準の受信信号とを比較して、信号誤差を検出する誤差検出部と、基地局送信機で送信するテスト信号を補償して、中継器を介して基地局受信機で受信するテスト信号を基準の受信信号の許容範囲に収めるための補償値を生成する補償値生成部と、端局装置の端局通信機に、基地局送信機の通信経路とは異なる小容量の通信経路で、補償値生成部で生成した補償値を送信する通信機と、を備える。端局装置はさらに、基地局装置から補償値を受信した場合に、端局送信機で送信する信号を、基地局装置から受信した補償値で補償して、基地局受信機に送信する補償部を備える。

本発明によれば、中継器を介して端局装置から基地局装置に信号を送信する伝送システムにおいて、自局の送信信号を中継器を介して受信する機能の無い端局装置の送信信号を、有効に補償することができる。

本発明の実施の形態に係る伝送システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る端局装置と基地局装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る補償処理の動作の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係る伝送システムの構成例を示すブロック図である。本実施の形態の伝送システムは、端局装置１、中継器４および基地局装置５から構成される。端局装置１は、端局送信機２および小容量通信機３を備える。基地局装置５は、基地局送信機６、基地局受信機７および小容量通信機８を備える。

端局装置１の端局送信機２は広い周波数帯域を用いて、中継器４を介して基地局装置５の基地局受信機７にデータ伝送（片方向）を行う。小容量通信機３は、基地局装置５の小容量通信機８とデータ通信（双方向）を行うことができる。

基地局装置５には基地局送信機６と基地局受信機７があり、通常は端局装置１の端局送信機２から送信される信号を基地局受信機７にて受信している。基地局装置５の基地局送信機６は、端局装置１の端局送信機２と同じ種類の信号を、中継器４を介して基地局受信機７に送信可能である。基地局装置５の小容量通信機８は、基地局送信機６および基地局受信機７の通信とは異なる通信経路で、小容量通信機３と双方向の通信を行うことができる。

端局送信機２、基地局受信機７および基地局送信機６の通信と、小容量通信機３および小容量通信機８の通信とは、通信経路が異なる。ここでいう通信経路は、論理的なパスまたはチャネルである。物理的な媒体が同じであっても、異なる周波数または異なる論理チャネルなどを用いる場合は、異なる通信経路である。例えば、小容量通信機３と小容量通信機８が、端局送信機２と基地局受信機７の通信で用いる中継器４を介して、異なる周波数または論理チャネルで相互に通信する場合がある。小容量通信機３および８は、例えば、公衆通信回線を用いて通信するものであってもよい。

中継器４は、端局装置１の端局送信機２から受信して、基地局受信機７に送信する場合と、基地局送信機６から受信して、基地局受信機７に送信する場合とで、同じ処理を行う。例えば、中継器４は衛星通信の衛星局である。本実施の形態では、例えば、中継器４の端局装置１から受信する空中線と、基地局送信機６から受信する空中線が異なり、中継器４の内部の経路が一部異なる場合でも、端局装置１の端局送信機２から受信して、基地局受信機７に送信する経路と、基地局送信機６から受信して、基地局受信機７に送信する経路で、伝送特性はほぼ同じである。

基地局装置５は、端局送信機２からの伝送に先立って基地局送信機６と基地局受信機７とで通信試験を行う。端局送信機２及び基地局送信機６は、中継器４を介した伝送で生じる波形歪を補償する機能を有している。基地局装置５では、基地局送信機６と基地局受信機７を用いた通信試験にて波形歪の影響が最も緩和される補償値を決定する。この補償値を小容量通信機８と小容量通信機３の小容量通信機を用いて、基地局装置５から端局装置１に送信する。端局装置１では、端局送信機２の送信装置の波形歪補償にこの補償値を反映する。

図２は、実施の形態に係る端局装置と基地局装置の構成例を示すブロック図である。端局装置１は、端局送信機２と小容量通信機３の他に、送信信号生成部９および波形等化制御部１４を備える。端局送信機２は、伝送路符号化部１０、変調信号生成部１１、波形等化部１２、信号増幅部１５を含む。

基地局装置５は、基地局送信機６、基地局受信機７および小容量通信機８の他に、テスト信号生成部１６を備える。基地局送信機６は、伝送路符号化部１７、変調信号生成部１８、波形等化部１９、信号増幅部２０を含む。基地局受信機７は、受信増幅部２１、信号処理部２２および遅延回路２３を含む。信号処理部２２は、誤差検出部２５、補償値生成部２６および基準生成部２７を含む。

テスト信号生成部１６は、基地局送信機６から中継器４を介して基地局受信機７に送信する通信試験に用いる信号を生成する。基地局送信機６の伝送路符号化部１７は、テスト信号を伝送路に合わせて符号化する。変調信号生成部１８は、符号化されたテスト信号を変調して変調信号を生成する。例えば、８相ＰＳＫ（位相偏移変調：Phase Shift Keying）などで変調する。

波形等化部１９は、後述するように、中継器４を介した伝送で加えられる歪みを前もって補償して、中継器４を介して基地局装置５の基地局受信機７に受信される信号が規定の信号になるように、変調された送信信号を補償する。通信試験の開始時は、波形等化部１９は、変調信号を変化させずに信号増幅部２０に送る。信号増幅部２０は、変調信号を増幅して空中線（図示せず）から中継器４に向けて送信する。

基地局受信機７の受信増幅部２１は、中継器４を介して基地局送信機６から送信された信号を受信して、増幅する。信号処理部２２の誤差検出部２５は、基地局受信機７で受信した信号と、基地局送信機６で送信した信号に対応する基準の受信信号とを比較して、受信信号と基準の受信信号との誤差を検出する。比較する基準の受信信号は、テスト信号生成部１６で生成したテスト信号を、遅延回路２３で遅延させて与えられる。遅延回路２３は、基地局送信機６から中継器４を介して基地局受信機７へ伝送する遅延時間の分だけ、信号を遅延させる。信号処理部２２の基準生成部２７では、テスト信号を符号化および変調して、送信した信号に対応する基準の受信信号を生成して、誤差検出部２５に供給する。

基準生成部２７は、中継器４の送信する搬送波周波数に合わせて基準の変調信号を生成する。例えば中継器４で、端局送信機２または基地局送信機６から受信した信号を、周波数変換して基地局受信機７に送信する場合、基準生成部２７で生成するのは、中継器４が送信する基準の搬送波周波数に合わせた変調信号である。

誤差検出部２５は、例えば、受信増幅部２１で受信した受信信号と、基準の受信信号をそれぞれフーリエ変換して、周波数成分を比較する。周波数成分を比較することによって、中継器４を経由した受信信号が基準の受信信号からどれだけ周波数シフトしたか、および、周波数成分の比率が変化したかがわかる。あるいは、例えば信号の波形をＡ−Ｄ変換して、波形を比較することによって、誤差を検出してもよい。波形を比較することによって、周期（周波数）、位相、波形歪みを検出することができる。

信号処理部２２の補償値生成部２６は、受信信号が基準の受信信号の許容範囲に収まるように、送信信号を補償する補償値を生成する。補償値は、例えば、周波数のシフト量および周波数成分の比率を、誤差検出部で検出した誤差を相殺する方向に変化させる値である。あるいは、波形を比較して誤差を検出した場合は、周期（周波数）、位相または波形の誤差を相殺する方向に変化させる値で、周期（周波数）の補償値、位相の補償値、または、波形の補償値を表すことができる。波形の補償については、波形に含まれる高調波の比率の変化で表すこともできる。信号処理部２２は、生成した補償値を基地局送信機６の波形等化部１９に送る。

波形等化部１９は、信号処理部２２から送られた補償値で（そのときのテスト信号から生成した）変調信号を補償して、信号増幅部２０から中継器４に送信する。例えば、基準の変調信号の周波数成分を補償値で補償して、補償された変調信号の周波数成分を生成する。そして、逆フーリエ変換して、補償した変調信号を生成する。あるいは、補償値が周波数のシフト、位相の変化もしくは波形の変化、またはこれらの組み合わせで表される場合は、変調信号を補償値に合わせて、周波数シフト、位相変化または波形変化させることによって、補償する。

基地局受信機７では、基地局送信機６で補償されて送信された信号を受信して、誤差検出部２５で再び（そのときのテスト信号の）基準の受信信号と比較する。受信した信号と基準の受信信号との誤差が、許容範囲に収まらなければ、補償値生成部２６でさらに補償値を変えて、波形等化部１９に送る。受信した信号と基準の受信信号との誤差が許容範囲に収まるまで、以上の処理を繰り返す。誤差が許容範囲に収まれば、信号処理部２２は、そのときの補償値を端局装置１に送信する補償値として生成し、波形等化情報２４で小容量通信機８に送る。小容量通信機８は、生成した補償値を端局装置１に送信する。

端局装置１では、小容量通信機３で、基地局装置５から送信される補償値を受信する。小容量受信装置３は、受信した補償値を波形等化制御部１４に送る。波形等化制御部１４は、基地局装置５から補償値を受信した場合に、端局送信機２で送信する信号を補償値で補償して基地局受信機７に送信する。

端局装置１の送信信号生成部９は、端局装置１が基地局装置５に送信する信号を生成する。端局送信機２の伝送路符号化部１０は、送信信号を伝送路に合わせて符号化する。変調信号生成部１１は、符号化された送信信号を変調して変調信号を生成する。例えば、８相ＰＳＫ（位相偏移変調：Phase Shift Keying）などで変調する。

波形等化部１２は、変調信号を補償して、信号増幅部１５から中継器４に送信する。基地局装置５から補償値を受信すると、波形等化制御部１４は、補償値を波形等化選択信号１３で波形等化部１２に送る。波形等化部１２は、波形等化選択信号１３に従って、補償値で変調信号を補償して、信号増幅部１５から中継器４に送信する。変調信号の補償のしかたは、波形等化部１９と同様である。波形等化部１２は、例えば、基準の変調信号の周波数成分を補償値で補償して、補償された変調信号の周波数成分を生成する。そして、逆フーリエ変換して、補償した変調信号を生成する。あるいは、補償値が周波数のシフト、位相の変化もしくは波形の変化、またはこれらの組み合わせで表される場合は、変調信号を補償値に合わせて、周波数シフト、位相変化または波形変化させることによって、補償する。

端局送信機２から送信された信号は、中継器４を介して、基地局受信機７で受信される。基地局受信機７では、通常の受信処理を行う。例えば、信号処理部２２は、受信信号を復調し、復号化して送信信号を抽出する。中継器４を介して伝送する過程で加えられる歪みが、端局送信機で前もって補償されているので、受信信号は、基準の受信信号に近い波形になる。

その結果、端局装置１は、中継器４を介した伝送で加えられる歪みを前もって補償して、中継器４を介して基地局装置５の基地局受信機７に受信される信号が規定の信号になるように、変調された送信信号を補償する。

誤差検出部２５で検出する誤差は、例えば、周波数誤差（波形の周期に相当する）、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせである。補償値生成部２６で生成する補償値は、誤差検出部２５で検出する誤差に合わせて、周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせで、補償する値を生成する。そして、端局装置１の波形等化部１２では、補償値に合わせて、周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせで、送信信号を補償する。

図３は、実施の形態に係る補償処理の動作の一例を示すフローチャートである。補償処理は、端局装置１が基地局装置５に端局送信機２による送信を開始する前に起動される。例えば、端局装置１の小容量通信機３から基地局装置５の小容量通信機８に、端局送信機２による送信の開始を通知して、補償処理を起動することができる。基地局装置５で、補償処理を起動して、補償値を端局装置１に送信することによって、端局送信機２による送信が起動されてもよい。

補償処理が起動すると、基地局装置５では、テスト信号を用いて、基地局送信機６から基地局受信機７への通信（送信・受信）を開始する（ステップＳ１１）。そして、誤差検出部２５で、基準の受信信号と、基地局受信機７で受信した信号（受信信号）の誤差を検出する（ステップＳ１２）。

補償値生成部２６で誤差から補償値を生成して、波形等化部１９で、送信信号を補償して送信する（ステップＳ１３）。誤差検出部２５では、受信信号が基準の受信信号の許容範囲に収まったかどうか判定する（ステップＳ１４）。基準の受信信号の許容範囲に収まっていなければ（ステップＳ１４；ＮＯ）、さらに補償値を変えて、送信信号補償を繰り返す（ステップＳ１３）。

受信信号が、基準の受信信号の許容範囲に収まれば（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、そのときの補償値を端局装置１に送る補償値として生成し、試験通信の送信・受信を停止する（ステップＳ１５）。そして、生成した補償値を小容量通信機８で端局装置１に送信する（ステップＳ１６）。ここで、基地局装置５は、端局装置１からの送信を待ち受ける。

端局装置１では、小容量通信機３で、基地局装置５から補償値が送信されるのを待ち受ける（ステップＳ２１、ステップＳ２２；ＮＯ）。基地局装置５から補償値を受信すると（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、端局送信機２は、波形等化部１２で送信信号を補償値で補償して、中継器４経由で基地局装置５に送信する（ステップＳ２３）。基地局装置５は、中継器４経由で端局装置１から送信される信号を受信する（ステップＳ１７）。

以上説明したように、本実施の形態に係る伝送システムによれば、中継器４を介して端局装置１から基地局装置５に信号を送信する伝送システムにおいて、自局の送信信号を中継器４を介して受信する機能の無い端局装置１の送信信号を、有効に補償することができる。その結果、利用者は広帯域中継器伝送において、運用する周波数帯域に応じた送信信号の補償を行うことができ、伝送によって発生する伝送誤りを少なくし、誤り率の低下を防ぐ効果が得られる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能である。上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１ 端局装置
２ 端局送信機
３ 小容量通信機
４ 中継器
５ 基地局装置
６ 基地局送信機
７ 基地局受信機
８ 小容量通信機
９ 送信信号生成部
１０ 伝送路符号化部
１１ 変調信号生成部
１２ 波形等化部
１３ 波形等化選択信号
１４ 波形等化制御部
１５ 信号増幅部
１６ テスト信号生成部
１７ 伝送路符号化部
１８ 変調信号生成部
１９ 波形等化部
２０ 信号増幅部
２１ 受信増幅部
２２ 信号処理部
２３ 遅延回路
２４ 波形等化情報
２５ 誤差検出部
２６ 補償値生成部
２７ 基準生成部

Claims (8)

1. 端局装置が送信する信号を、中継器を介して基地局装置で受信する伝送システムであって、
   前記端局装置は、
   前記中継器を介して前記基地局装置の基地局受信機に信号を送信する端局送信機と、
   前記基地局装置から、前記端局送信機の通信経路とは異なる前記端局送信機の通信経路よりも小容量の通信経路で、前記中継器で発生する歪みを補償する補償値を受信する端局通信機と、
   を備え、
   前記基地局装置は、
   前記中継器を介して前記基地局受信機にテスト信号を送信する基地局送信機と、
   前記中継器を介して前記端局送信機からの信号または前記基地局送信機からの前記テスト信号を受信する前記基地局受信機と、
   前記中継器を介して前記基地局送信機から前記基地局受信機に前記テスト信号を送信し、前記基地局受信機で受信した前記テスト信号と基準の受信信号とを比較して、信号誤差を検出する誤差検出部と、
   前記基地局送信機で送信する前記テスト信号を補償して、前記中継器を介して前記基地局受信機で受信する前記テスト信号を前記基準の受信信号の許容範囲に収めるための前記補償値を生成する補償値生成部と、
   前記端局装置の前記端局通信機に、前記基地局送信機の通信経路とは異なる前記小容量の通信経路で、前記補償値生成部で生成した前記補償値を送信する通信機と、
   を備え、
   前記端局装置はさらに、前記基地局装置から前記補償値を受信した場合に、前記端局送信機で送信する信号を、前記基地局装置から受信した前記補償値で補償して、前記基地局受信機に送信する補償部を備える、
   伝送システム。
2. 前記誤差検出部は、周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせを検出し、
   前記補償値生成部は、前記周波数誤差、前記位相誤差もしくは前記波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値を生成し、
   前記補償部は、前記端局送信機で送信する信号を、前記周波数誤差、前記位相誤差もしくは前記波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値で補償する、請求項１に記載の伝送システム。
3. 端局装置が送信する信号を、中継器を介して受信する基地局装置であって、
   前記中継器を介して当該基地局装置の基地局受信機にテスト信号を送信する基地局送信機と、
   前記中継器を介して前記基地局送信機からのテスト信号または前記端局装置の送信機からの信号を受信する基地局受信機と、
   前記中継器を介して前記基地局送信機から前記テスト信号を前記基地局受信機に送信し、前記基地局受信機で受信した前記テスト信号と基準の受信信号とを比較して、信号誤差を検出する誤差検出部と、
   前記基地局送信機で送信する前記テスト信号を補償して、前記中継器を介して前記基地局受信機で受信する前記テスト信号を前記基準の受信信号の許容範囲に収めるための補償値を生成する補償値生成部と、
   前記端局装置に、前記基地局送信機の通信経路とは異なる前記基地局送信機の通信経路よりも小容量の通信経路で、前記補償値生成部で生成した前記補償値を送信する通信機と、
   を備える基地局装置。
4. 前記誤差検出部は、周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせを検出し、
   補償値生成部は、前記周波数誤差、前記位相誤差もしくは前記波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値を生成する、請求項３に記載の基地局装置。
5. 中継器を介して基地局装置に信号を送信する端局装置であって、
   前記中継器を介して前記基地局装置の基地局受信機に送信する端局送信機と、
   前記基地局装置から、前記端局送信機の通信経路とは異なる前記端局送信機の通信経路よりも小容量の通信経路で、前記中継器で発生する歪みを補償する補償値を受信する端局通信機と、
   前記端局送信機で送信する信号を、前記端局通信機で受信した前記補償値で補償して送信する補償部と、
   を備える端局装置。
6. 前記補償値は、周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値を含み、
   前記補償部は、前記端局送信機で送信する信号を、前記補償値に含まれる周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値で補償する、請求項５に記載の端局装置。
7. 端局装置の端局送信機が送信する信号を、中継器を介して基地局装置の基地局受信機で受信する伝送システムが行う伝送方法であって、
   前記基地局装置が行う、
   前記基地局装置の基地局送信機から、前記中継器を介して前記基地局受信機にテスト信号を送信し、前記基地局受信機で受信した前記テスト信号と基準の受信信号とを比較して、信号誤差を検出する誤差検出ステップと、
   前記基地局送信機で送信する前記テスト信号を補償して、前記中継器を介して前記基地局受信機で受信する前記テスト信号を前記基準の受信信号の許容範囲に収めるための補償値を生成する補償値生成ステップと、
   前記補償値生成ステップで生成した前記補償値を、前記基地局送信機の通信とは異なる前記基地局送信機の通信経路よりも小容量の通信経路で、前記端局装置に送信する補償値送信ステップと、
   前記端局装置が行う、
   前記基地局装置から前記補償値を受信した場合に、前記端局送信機で送信する信号を、受信した前記補償値で補償して送信する補償ステップと、
   を備える伝送方法。
8. 前記誤差検出ステップでは、周波数誤差、位相誤差もしくは波形誤差、またはこれらの組み合わせを検出し、
   前記補償値生成ステップでは、前記周波数誤差、前記位相誤差もしくは前記波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値を生成し、
   前記補償ステップは、前記端局送信機で送信する信号を、前記周波数誤差、前記位相誤差もしくは前記波形誤差、またはこれらの組み合わせを補償する値で補償する、請求項７に記載の伝送方法。

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