JPH0211032A - アップリンク交差偏波補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、衛星回線のアップリンクで降雨等によって発
生する交差偏波成分を補償するアップリンク交差偏波補
償装置に関する。

（従来の技術） 周知のように、衛星回線はマイクロ波やミリ波の周波数
帯域を伝搬路とするものであるが、衛星通信では周波数
の有効利用の観点からこの伝搬路の伝送周波数帯域を実
質的に２倍にする直交偏波共用方式が開発され実用化さ
れている。

この直交偏波共用方式では、同一周波数の直交する２偏
波に別々の通信情報を乗せるので、交差偏波識別度を良
好に維持できることが必須となる。

ところが、送受信アンテナおよび伝搬空間を含めた伝搬
路には、送受信アンテナの鏡面系、大流圏の大気の撹乱
や電離層の影響によるファラデー回転、扁平した雨滴中
を通過する際の異方性位相シフトや異方性減衰等、交差
偏波成分を発生させる穐々の原因が存在する。そこで、
伝搬路で生じた交差偏波成分は交差偏波識別度を劣化さ
せるので、これを補償して偏波間の混信レベルを許容値
以下に保つ処置が必要となるが、降雨に起因する交差偏
波成分の影響が最も大きいので、これに対する補償処置
が中心となる。ここに、降雨に起因する交差偏波成分は
自然現象としてその量は時々刻々変化するので、これを
補償するためには刻々と変化する交差偏波量を検出して
フィードバックすることが不可欠である。即ち、衛星回
線のアップリンクで発生する交差偏波成分の量を検出し
、これによりアップリンクの補償回路を制御するのであ
る。

従来のアップリンク交差偏波補償方式としては、例えば
パイロット制御法と相関制御法が知られている。これら
は文献［国際通信の研究Ｊ（１９８１年４月号、　ｐｐ
、８７〜）に詳記されているが、その概要は次の通りで
ある。

第２図はパイロット制御法の説明図である。第２図にお
いて、地球局は周波数がｆ、である左旋偏波のパイロッ
ト信号ｆ　ｏ（Ｌ　）と周波数がｆｌである右旋偏波の
パイロット信号ｆ１（Ｒ）をそれぞれ送信する。これら
は大部分がそのまま衛星に受信されるが、伝送路の途中
に存する降雨域を通過する際に雨滴による異方性位相シ
フトや異方性減衰を受けて一部が他方の偏波成分、即ち
直交偏波成分信号（ｆ　ｏ（Ｒ＞、　ｆ　１（Ｌ　））
となり衛星に受信される。衛星はアップリンクの信号を
周波数変換してダウンリンクへ送出するとき偏波変換を
行うが、アップリンクの信号が右円債波であるときは図
中破線で示すように他の無線ゾーンのダウンリンクへ送
出するようになっている。即ち、送信したパイロット信
号のうち、右円偏波成分（ｆ　ｚ（Ｒ＞。

ｆｏ（Ｒ））は自局へ折り返されず、右円偏波成分（ｆ
　ｏ（Ｌ　）、　ｆ　＋（Ｌ　））が衛星内で周波数変
換・偏波変換され右円偏波成分（Ｆ　ｏ（Ｒ）、　Ｆ　
１（Ｒ））として折り返されてくる。そこで、周波数ｆ
１のパイロット信号は周波数ｆ、のパイロット信号を搬
送波抑圧変調して生成させたものであるから、位相同期
受信機では送信側と同一の変調信号を用いて復調してパ
イロット信号の主偏波成分信号であるＦ　Ｏ（Ｒ）と交
差偏波成分信号であるＦｔ（Ｒ）間の位相差と振幅差を
検出し、これに基づきアップリンクの補償回路中の２つ
の移相器を制御するのである。

一方、相関制御法は、衛星が常時送信しているビーコン
信号からダウンリンクで発生する交差偏波の振幅と位相
情報を得、それからダウンリンクとアップリンクとの間
の相関性を利用してアップリンクの交差偏波量を推定し
、アップリンク補償回路中の２つの移相器を制御するも
のである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来提案されているパイロット制御法や
相関制御法には次のような問題がある。

まず、パイロット制御法では、衛星リンク上の特別の条
件、即ちアップリンクのｆｘ（Ｒ）成分が自局へ折り返
されないということを前提とした方式であるので一般性
に欠ける方式であるということができる。具体的に言え
ば、ｆｌ（Ｒ）が衛星で周波数変換されたＦｌ（Ｌ）が
自局へ折り返されると、Ｆ　ｒ（Ｌ　）がダウンリンク
の降雨域で逆偏波成分Ｆｓ（Ｒ）を発生し、これがＦｌ
（Ｒ）と混信してアップリンクにおける交差偏波量を正
確に把握できなくなるのである。

また、パイロット制御法では、衛星上の同一周波数、逆
偏波を受は持つ２つのトランスポンダに対して２つのパ
イロット信号を送信する必要が有り、両トランスポンダ
の使用権を自局で有していなければならない、これは実
施上の制約条件となり、また価格アップの要因となるの
で、好ましくないということができる。

さらに、パイロット制御法を実施する場合、地上局にお
いては２つのパイロット信号間の位相関係を保つために
それぞれ専用の大電力増幅器を必要とし、また折り返さ
れたパイロット信号の受信系統も位相安定度の良い位相
同期受信機が必要とされ、システム全体が膨大なものと
なる。

一方、相関制御法は、簡易な構成ではあるが、ダウンリ
ンクとアップリンクの相関のみを利用したオーブンルー
プ制御となるため、パイロット方式に比べて補償特性が
劣る。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その
目的は、楕成間易で、かつ十分な抑圧特性を有し、衛星
が何であるかを問わず一般的に適用可能なアップリンク
交差偏波補償装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のアップリンク交差
偏波装置は次の如き構成を有する。

即ち、本発明のアップリンク交差偏波補償装置は、アッ
プリンクでの交差偏波発生を抑圧するためにアップリン
ク補償回路中の移相器に送出する制御信号を発生するア
ップリンク交差偏波補償装置であって；　このアップリ
ンク交差偏波補償装置は、衛星が送信するビーコン信号
に基づき生成されるダウンリンクの交差偏波補償信号か
らアップリンクでの交差偏波量を推定し第１の制御信号
を発生する相関演算部と；　前記アップリンク補償回路
を介して衛星回線へ送出される１つのパイロット信号を
発生する回路と；　衛星で折り返されてきたパイロット
信号と内部で発生した前記パイロット信号とで以て同期
検波しアップリンクで発生した交差偏波成分を検出する
同期受信機と；前記検出した交差偏波成分の最小値を探
索するものであって前回検出された交差偏波成分と今回
検出された交差偏波成分との差から第２の制御信号を発
生するステップトラック制御部と；　前記第１および第
２の制御信号を加算して前記制御信号を発生する回路と
；　を備えていることを特徴とするものである。

（作　用） 次に、前記の如く構成される本発明のアップリンク交差
偏波補償装置の作用を説明する。

本発明では、まず相関演算部がダウンリンクの交差偏波
補償信号に基づきアップリンクの補償回路を大まかに制
御する０次いで１つのパイロット信号を衛星に向けて送
信し、折り返して来たパイロット信号に残留する交差偏
波成分の振幅を検波して、これが最小となるようにステ
ップトラックアルゴリズムで最適制御位置を見出す。

斯くして、相関制御法よりも良好な交差偏波抑圧特性が
得られ、かつパイロット制御法よりも簡易なシステムを
構成することができる。

（実　施　例） 以下、本発明の実ａ例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るアップリンク交差偏波
補償装置を備える地球局の構成を示す。

なお、衛星は第２図に示すものと同じものからなるとし
である。

第１図において、１は本発明のアップリンク交差偏波補
償装置としての送信交差偏波補償制御部であって、この
送信交差偏波補償制御部１は変調信号発振器１２と、振
幅変調器１３と、周波数変換器１４と、遅延回路１５と
、同期受信機１６と、周波数変換器１７と、ステップト
ラック制御部１８と、相関演算部１９と、加算器２０ａ
、同２０ｂとで基本的に構成される。その他の要素は地
球局が従来から備えるものであり、１８０°移相器４と
９０°移相器５がアップリンク補償回路における移相器
である。

まず、衛星から送信されるビーコン信号はアンテナ２．
送受信合成器３．受信給電部１０を介して受信交差偏波
補償制御部９へ入力する。受信交差偏波補償制御部９は
２チヤネルの位相同期受信機を備え、これによって受信
入力されたビーコン信号の交差偏波成分の主偏波成分に
対する同相成分と直交成分を検出し、それら検出信号を
受信給電部１０と相関演算部１つとに対して出力する。

受信給電部１０は、送信系統と同じく１８０゜移相器、
９０°移相器、偏波合成器および低雑音増幅器等から構
成されるもので、前記検出信号は１８０°移相器および
９０°移相器をそれぞれ制御し受信交差偏波成分が最小
にするようになっている。

相関演算部１９は、入力した２つの検出信号、即ちダウ
ンリンクの交差偏波補償信号に基づきアップリンクでの
交差偏波量を推定し、１８０°移相器４および９０°移
相器５に対する（第１の）制御信号を生成し、それを加
算器２０ａ、同２０ｂを介して対応するものへ出力する
。この動作は、従来の相関制御法と概略同様である。ビ
ーコン信号はダウンリンクの情報のみを帯有するので十
分な補償特性は得られない、これが従来の相関制御法の
問題点であった訳であるが、本発明では相関制御を粗制
御に利用する。従って、相関演算処理は１次変換程度の
簡単なもので良いことになり、相関演算部１９の構成簡
素化を図ることができる。

次に、パイロット送受信系統について説明する。

変調信号発振器１２は例えばデユーティ比が１対１であ
るパルス列信号（周波数は例えば４００Ｈ２）を発生し
、それを振幅変調器１３と遅延回路１５とへ出力する。

振幅変調器１３は、入力したパルス列信号で例えば７０
ＭｌＩ２の正弦波信号をいわゆる矩形波振幅変調（ＯＮ
−ＯＦＦ変調）する、この変調されたパイロット信号は
、周波数変換器１４で送信周波数帯の信号に変換され、
信号合成器８．電力増幅器６゜偏波合成器７，９０°移
相器５．１８０°移相器４、送受信合成器３．アンテナ
２を通って衛星へ向けて送信される。送信されたパイロ
ット信号ｆｏ（Ｒ）は降雨域を通過すると逆旋回の交差
偏波成分子　ｏ（Ｌ　）を発生する。この交差偏波成分
子ｏｒＬ）は衛星内のトランスポンダで受信帯の信号Ｆ
　ｏ（Ｒ）に変換されて、地球局へ折り返される。

地球局で受信した残留交差偏波成分Ｆ　ｏ（Ｒ）は受信
給電部１０．信号分配器１１を通った後、周波数変換器
１７で中間周波数帯の信号に変換され、同期受信機１６
へ入力する。

遅延回路１５は衛星折り返しによる約０．３秒の遅延時
間を補正するためのもので、変調信号発振器１２が出力
するパルス列信号（即ち、パイロット信号）はその遅延
補償がなされて同期受信機１６へ入力する。

そこで、同期受信機１６では、再入力信号に基づき同期
検波をし、残留交差偏波成分Ｆ。（Ｒ）の振幅に比例し
た直流信号を得、それをステップトラック制御部１８へ
出力する。ここに、パイロット信号はパルス列信号から
なるので、残留交差偏波成分Ｆ　ｏ（Ｒ）の検出感度を
上げることができる。

さて、本発明のステップトラック制御部１８は通常の衛
星追尾における最大値制御とは逆に最小値を探索する。

即ち、まず、（第２の）制御信号を加算器２０ａを介し
て１８０°移相器４へ出力して微少角度だけ１８０°移
相器４を動かし、残留交差偏波成分が増加する場合は次
のステップは逆方向に移相器を駆動し、減少する場合は
次のステップも同じ方向へ駆動する。このようなステッ
プを繰り返すことで最小値を見出す０次に（第２の）制
御信号を加算器２０ｂを介して９０°移相器５へ出力し
、９０°移相器５を同じように微少角度だけ駆動して最
小値を見出す、さらに、この１８００移相器４と９０′
″移相器５の駆動シーケンスを繰り返して残留交差偏波
成分が最も少なくなる点を見出す、集束点近傍における
１８０°移相器４と９０°移相器５の動きに対する交差
偏波成分の変化は、直交性が良く、かつ単純凹関数とな
るので、上述のステップトラック法によっても十分な集
束性が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のアップリンク交差偏波補
償装置によれば、まずダウンリンクの交差偏波補償信号
に基づきアップリンクの補償回路を大まかに制御し、次
いで衛星で折り返されてきたパイロット信号に残留する
交差偏波成分が最小となるように制御するようにしたの
で、従来の相関制御法よりも良好な交差偏波抑圧特性を
得ることができる。

また、パイロット信号は１波でしかも振幅成分のみに着
目しているので、従来のパイロット制御法のように専用
の電力増幅器を必要とせず、パイロット受信系統も従来
のように複雑な位相同期受信機が不要となるので地球局
設備を大幅に簡素化できる。しかも衛星が何であるかを
問わず一般的に適用可能なアップリンク交差偏波補償装
置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアップリンク交差偏波
補償装置を備える地球局の構成ブロック図、第２図は従
来のアップリンク交差偏波補償方式の説明図である。 １・・・・・・送信交差偏波補償制御部、　２・・・・
・・地球局アンテナ、　３・・・・・・送受信合成器、
　４・・・・・・１８０°移相器、　５・・・・・・９
０°移相器、　６・・・・・・電力増幅器、　８・・・
・・・信号合成器、　９・・・・・・受信交差偏波補償
制御部、　１０・・・・・・受信給電部、１１・・・・
・・信号分配器、　１２・・・・・・変調信号発振器、
１３・・・・・・振幅変調器、　１４・・・・・・周波
数変換器、１５・・・・・・遅延回路、　１６・・・・
・・同期受信機、１７・・・・・・周波数変換器、　１
８・・・・・・ステップトラック制御部、　１９・・・
・・・相関演算部、　２０ａ。 ２０ｂ・・・・・・加算器。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アップリンクでの交差偏波発生を抑圧するためにアップ
   リンク補償回路中の移相器に送出する制御信号を発生す
   るアップリンク交差偏波補償装置であって；このアップ
   リンク交差偏波補償装置は、衛星が送信するビーコン信
   号に基づき生成されるダウンリンクの交差偏波補償信号
   からアップリンクでの交差偏波量を推定し第１の制御信
   号を発生する相関演算部と；前記アップリンク補償回路
   を介して衛星回線へ送出される１つのパイロット信号を
   発生する回路と；衛星で折り返されてきたパイロット信
   号と内部で発生した前記パイロット信号とで以て同期検
   波しアップリンクで発生した交差偏波成分を検出する同
   期受信機と；前記検出した交差偏波成分の最小値を探索
   するものであって前回検出された交差偏波成分と今回検
   出された交差偏波成分との差から第２の制御信号を発生
   するステップトラック制御部と；前記第１および第２の
   制御信号を加算して前記制御信号を発生する回路と；を
   備えていることを特徴とするアップリンク交差偏波補償
   装置。