JPS6011860B2 - 多相位相変調同一周波数帯偏波共用通信における干渉検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は同じ周波数帯城を占有する二つの多相位相変
調信号を偏波の異なった電波を使用して中継伝送する場
合において電波の伝播特性、その他の理由により一方の
偏波の信号による他方の偏波の信号えの干渉情報を検出
する方式に関するものである。

従釆無線中継回線の無線チャネル配置は二つの偏波の電
波を使用するときは第１図Ａに示すようにチヤネルＣＨ
−１，ＣＨ−３，・・・・・ＣＨ−１と一つ贋きに茎直
偏波Ｖを使用し、これ等の間の各チヤネルＣＨ一２，Ｃ
Ｈ一４，…・・・ＣＨ一（１一１）は水平偏波日を使用
し、各チャネルの中心は搬送波Ｆ，ｖ，Ｆ２日，Ｆ３ｖ
，・・…・ＦＩＨであり、その各サフイクスのＶは華直
偏波を、日は水平偏波を示す。

無線チャネルの通過帯域幅は被変調信号の占有周波数帯
域を十分余裕をもつて含む幅を持ち、隣接無線チャネル
間の間隔は受信炉波器の選択度により干渉を無視できる
値に押えるに必要なだけ設け、かつ偏波識別度により選
択度を補っていた。デジタル信号で多相位相変調を行な
う中継回線では無線周波数の有効利用を計るため、デジ
タル変調信号が干渉に強い性質を利用して、第１図Ｂに
示すように同一周波数帯城を使用して二つのデジタル変
調無線信号を電波の直交した道線偏波あるいは逆円偏波
などにより二重に中継伝送する配置も行われている。即
ち例えばチャネルＣＨ−１は周波数Ｆ，の華直偏波で、
チャネルＣＨ‐２は同一周波数の水平偏波で伝送する。
この場合同一周波数帯における偏波間の相互の干渉量は
大略３は旧程度以下が一般に必要であり、伝播路の選定
、使用周波数領域、アンテナ特性などに慎重な配慮が行
われている。この第１図Ｂに示した同一周波数帯偏波共
用方式において降雨その他により伝播係数の変動がある
と、ある確率で許容値以下の偏波間干渉量に保持できず
伝送信号が劣化する。

この他偏波からの干渉波を打消すために池偏波の電波も
受信してその位相および振幅を制御して希望の一方の受
信電波信号に加え、それに含まれる干渉電波を補償する
方式簿願昭５０−２技辺４号「交さ偏波補償方式」にて
提案されている。この場合干渉波を補償するためには、
一方の偏波の受信電波に含まれる他方の偏波の干渉成分
の振幅および位相情報を得て補償のために一方の信号に
加える他方の偏波の信号を制御する必要がある。この干
渉情報の検出には伝送する無線周波数帯に近い無変調の
パイロット信号を炉波器で分離可能な周波数間隔だけ離
して二つ挿入し、直交した二つの偏波でその一つずつを
伝送する。受信装置で二つの偏波にそれぞれ目偏波パイ
ロット受信回路と、他偏波のパイロット信号周波数受信
回路とを設け、これより抽出された池偏波パイロット信
号を用いて目偏波に干渉して受信された他偏波パイロッ
ト信号を同期検波し、干渉の振幅および位相の情報を検
出するものである。このパイロットを用いる方法は干渉
情報の検出は確実であるが、信号伝送の他にパイロット
伝送のための無線周波数割当てが必要であり、また二つ
のパイロット送信器と二つのパイロット受信回路とを設
けなければならず全体として複雑になる。

この発明は上記パイロットを伝送する場合の欠点を除去
するため、デジタル信号を多相位相変調で伝送する場合
に受信装置において希望する伝送信号および千渉信号そ
のものからそれぞれ搬送波成分を取出し、これらを用い
て干渉波の振幅および位相の情報を検出することにより
特別の無線周波数の割当ておよびパイロット信号に対す
る送信器、受信器を必要としない同一周波数帯偏波共用
における干渉検出方式を提供するものである。

第２図はこの発明による同一周波数帯偏波共用伝送の干
渉検出方式の実施例を示す。端子１および端子２にそれ
ぞれ異なった直交する二つの偏波（直交直線偏波または
逆旋円偏波）の一方の偏波および他方の橘波がそれぞれ
入力される。端子１に入力された一方の隅波の受信信号
は増幅器１１を経て端子３に出力され、復調回路または
送信回路に伝達される。この端子１に入力された一方の
偏波の受信信号は通信のために２汀／ｎの間隔をもって
デジタル信号によって多相位相変調されている。この通
信回線は第１図Ｂに示したように周波数Ｆ，ないしＦ２
の周波数帯域のなかに異なる二つの電波の偏波を用いて
一つの偏波を用いる場合の２倍程度の無線チャネルＣＨ
−１なし、しＣＨ一ｎを設けており一つの無線チャネル
、例えばＣＨ−３の通過帯域は直交する他の偏波の無線
チャネルＣＨ−４と同じ周波数帯域を使用している。第
１図Ｂ中のＦ，ｖ，Ｆ３ｖ，……Ｆ（ｎ−，）ｖおよび
Ｆ洲，Ｆ４日，・・・・・・Ｆ帆はそれぞれ搬送周波数
を示している。同じ周波数帯城を用いるＦ，ｖとＦ２日
，Ｆ３ｖとＦ４げ・・・・・を搬送波とする無線信号の
分離は伝播路および空中線給電系で定まる偏波分離度に
よって行われている。しかし伝播路空中線系の伝達係数
の変動により分離度は変動し、一方の偏波の受信信号に
は他方の偏波の信号が混入し、干渉妨害信号となりある
確率で干渉量が許容限界を越えることがある。従って第
２図の端子１に入力される一方の偏波（Ｖ偏波と符号す
る）の信号のなかにこれと直交する他方の偏波（日偏波
と符号する）の信号が干渉信号として存在している。こ
の干渉信号の振幅および位相の情報を検出できればこれ
を消去補償できる。この発明は多相位相変調された通信
信号そのものを用いて干渉情報を検出するものでパイロ
ット信号など補助信号を使用しない。

しかし被変調信号のままでは他に干渉した信号を分離し
干渉情報を検出することができない。そこで増幅器１１
の出力を分岐し周波数逓倍器１２に加える。この逓倍器
１２の逓倍次数は干渉波、即ち日偏波を使用して伝送す
る信号が２汀／ｍの位相間隔で多相位相変調されている
ときはｍとする。逓情器１２の出力端１３には端子１に
入力されたＶ偏波の信号に干渉している日偏波を用いる
伝送信号の変調成分を伴わない搬送波の周波数のｍ倍の
成分が現われる。これを周波数変換器２５に加え周波数
変換した後狭帯城炉波器２７に加え、位相調整器３９を
経て同期検波回路３４に入力する。端子１に入力される
Ｖ偏波の信号のなかに干渉として混入した上記日偏波成
分の情報を得るために日偏波の電波を受信し、これを端
子２に入力する。

日偏波を用いて伝送される信号は２竹／ｍの間隔で多相
位相変調された信号であるので、入力信号は増幅器２１
を経てｍ次の逓倍を行う逓倍器２２に加える。逓倍器２
２の出力端２３には日偏波を用いて伝送する信号から変
調成分を伴わない搬送波の周波数のｍ倍の成分が得られ
る。これを周波数変換器２４に加え、その出力を狭帯城
炉波器２６に入力する。狭帯城炉波器２６および２７は
同じ日偏波で伝送する信号の搬送波周波数のｍ倍の成分
を炉波して取出すために設けたもので炉波器２７は端子
１の入力のうち希望の信号であるＶ偏波で伝送する信号
を除去し、混入した日偏波の干渉信号の搬送波（周波数
はｍ倍されている）のみを敬出す目的のためである。

希望するＶ偏波信号と干渉したＨ偏波信号との電力比は
一般に２０数船ないし３のＢ以上あるから炉波特性はで
きるだけ狭帯域で、かつ急峻な特性を持っている。また
炉波器２６と２７とは受信した日偏波信号と干渉日偏波
信号との振幅および位相の関係を乱すことなく忠実にそ
のままそれぞれの炉波器の出力端に取出すことが要求さ
れる。従って炉波器２６および２７は全く同一の伝達特
性を持っている。一般に行われる偏波識別による周波数
帯域共用の通信では、第３図ａに示すようにＶ偏波を用
いる無線チャネルＣＨ−ｈと、日偏波を用いる無線チャ
ネルＣＨ一ｉとは同じ周波数帯で通過帯城幅Ｂをもって
おり、その中心周波数にＶ偏波にＦｈｖ、日偏波にＦｉ
Ｈで表す搬送波を割当てこれらを変調して信号を伝送し
ている。

被変調信号は変調のシンボル速度が同一の場合Ｖ偏波の
多相位相変調の偏移角２ｗ／ｎと日偏波の偏移角２ｍ／
ｍとは普通には同じ値ｎ＝ｍをとっており、点線で示す
スペクトル分布は同じ実効占有帯城幅ｂを有している。
従ってこのままでは第３図ｂに示すごとく、Ｖ偏波えの
干渉信号の搬送波成分ｆ，日とＶ偏波の搬送波Ｆｈｖま
た日偏波えの干渉信号の搬送波成分ｆｈｖと日偏波の搬
送波ＦｉＨとを炉波分離することはできない。図では逓
倍によるｍ倍の係数は省略して示した。この発明では送
信装置において搬送周波数を第４図ａに示すように両偏
波の搬送波ＦｈｖとＦｗとを△Ｆだけ離調して送信する
。

△Ｆの値は両偏波の被変調信号の有効占有帯城幅ｂが共
に送受信装置の通過帯域Ｂのなかに含まれ、かつ炉波器
２７の出力では炉波して取出す干渉搬送波ｆｉＨ成分に
対してＶ偏波搬送波Ｆｈｖ成分を十分炉波して除去（２
０〜３世ｂ以上低くする）するために必要な値である。
従って炉波器２６，２７の通過帯域幅は十分狭くし、谷
中心周波数（ＦｉＨ， ｆ，ｈの周波数のｍ倍）に対し
Ｆｈｖ．ｆｈｖの周波数のｍ倍における減衰量はそれぞ
れ約５−旧以上とする。また炉波器２６，２７の通過帯
域特性はＦ山に対するｆ山の振幅および位相の変化量を
忠実に伝達するに必要な通過域内特性を持っている。△
Ｆの値は上記炉波器特性によって決定する。第４図ｂに
おいても遜倍次数ｍの係数は省略した。このようにして
炉波器２６の入力に存在する日偏波えのＶ偏波信号の干
渉による搬送波Ｆｈｖはその出力では十分除去されてい
る。また前述のごとく炉波器２６および２７はそれぞれ
搬送波ＦｉＨおよびｆｉＨの振幅および位相の相対関係
を損なわないため全く同一特性を有する炉波器である。
第２図の同期検波回路３４では炉波器２６の出力日偏波
信号Ｆ川を用いてそのＶ偏波えの干渉信号である炉波器
２７の出力ｆ，日の振幅および位相を同期検波し、その
情報をそれぞれ端子４および５に出力する。

炉波器２６および２７は上述したように極めて狭い通過
帯城特性と急峻な減衰特性とを持っているので、その入
力に加わる第４図ｂに示したＦｉＨおよびｆｉＨの周波
数の変動は検出干渉情報の忠実な伝達に大きな悪い影響
を及ぼす。また通過帯城幅Ｂに対する有効占有帯城幅ｂ
の占める割合を減少させないために△Ｆを極力小さな値
に押える。このためにＦ仙 ｆｉＨは炉波器２６および
２７の通過城の中心周波数に正確に保持する。一方送信
搬送周波数、受信装置の局発周波数の変動および伝播路
で生じるドップラー周波数変動などのために端子１およ
び２の入力信号の周波数は変動している。

炉波器２６および２７の入力信号に対する要求から炉波
器２６の入力機２８および出力端２９からそれぞれ信号
を分岐し、これらを位相比較回路３０１こ加える。炉波
器２６は狭い帯城幅を有しており入力信号の周波数がそ
の中心から偏移すると炉波器２６の入力と出力との位相
差が変化する。従って位相比較回路３０の出力には入力
信号周波数偏移に比例した出力電圧が得られる。これを
電圧制御発振器３１に加え発振周波数を制御し、この発
振器３１の発振出力を周波数変換器２４および２５に対
する共通の局部信号入力とする。これら炉波器２６、位
相比較回路３０、電圧制御発振器３１および周波数変換
器２４は炉波器２６の入力信号ＦｉＨおよび炉波器２７
の入力信号ｆ川の周波数をそれぞれの炉波器通過城の中
心に設定する自動周波数制御回路を構成する。このよう
にして狭い通過城を有する炉波器２６および２７を通過
した信号ＦｉＨおよびｆｉＨ‘まその位相の相対関係を
正確に保って同期検波器３４に入力することができる。
位相比較回路３０へ供給する信号をそれぞれ振幅制限器
３２および３３を通して位相比較を安定に行わせること
ができる。以上の説明においては炉波器２６および２７
の入力信号は入力信号をｍ逓倍した信号を加えた。

従って同期検波回路３４の入力における信号ＦｉＨに対
する信号ｆｉＨの位相の差は入力端子１および２に加え
られた信号の状態に比してｍ倍の位相差に拡大されてい
る。従って端子５に出力される位相情報にはこのｍ倍の
係数を含めることもできる。またｍ倍の係数を取除くた
めには炉波器２６および２７の出力か同期検波回路３４
の出力かに分周器を設けｍ逓降することで除去できる。
さらに端子２に入力される日偏波信号にも通信する多相
位相変調信号を含みこれを端子５０に出力する場合、そ
の中に混入したＶ偏波より干渉信号の情報を検出する必
要がある。このため端子１に入力したＶ偏波の信号を用
いて端子２えの干渉信号を検出するため、先に述べたＶ
偏波信号に対する日偏波信号の干渉を検出する回路５５
と同様の構成の干渉検出回路５６を逓倍器１２および２
２の出力側に鞍綾する。上述の説明と同機にして回路５
６の出力端子５１および５２に、入力端子２に入力した
日偏波宿号えのＶ傭波信号が混入した干渉信号の振幅お
よび位相の情報を取出すことができる。第２図における
途倍器１２および２２は、Ｖ偏波の信号と日偏波の信号
との各位相偏移（２灯／ｎと２ｗ／ｍ）が同一でｎ＝ｍ
の場合を示した。

若しｎ主ｍで両＆相偏移が異なる場合は逓倍器１２およ
び２２の代りに干渉検出回路５５の入力様２３および３
６にｍ簿倍器を、干渉検出回路５６の入力端３７および
３８にｎ逓倍器をそれぞれ挿入する。なお炉波器２７の
出力側に挿入された位相制御回路３９は炉波器２７の出
力Ｆｗの位相が２汀／ｍだけ炉波器２６の出力ＦｉＨの
位相よりずれているときこれを制御する回路である。ま
たＶ偏波および日偏波の信号の各位相偏移が同一でｍ＝
ｎの場合には、逓倍器１２および２２をＶ偏波えの干渉
信号および日偏波の信号に対して共用する１ケの逓倍器
とし、周波数変換器２４および２５の入力側に設け、そ
の入力に端子１３および２３を、その出力に端子３５お
よび３６を接続する構成にしても第２図の機能を得るこ
とができる。無線伝送チャネルは従釆においては第１図
Ｂ‘こ示したように設けられ、被変調信号の実効占有周
波数帯域幅ｂが無線チャネル通過帯域幅Ｂと等しく無線
チャネル内に第４図に示したように搬送周波数の離調△
Ｆを設けることができない場合には第５図に示すように
ＣＨ−１とＣＨ−２，ＣＨ−３とＣＨ−４，・・・・・
・の通過帯城周波数を第４図の△Ｆ‘こ相当する値だけ
偏移させて設けることにより周波数有効利用の見地から
伝送効率を袷んど下げることなく第１図Ｂの場合と同様
の効果が期待でき、この発明がそのまま実施できる。ま
た第６図に示すように無線チャネルの通過帯域のなかに
複数の無線搬送波ＦＭ ，Ｆｈｖ２ ．・・・・・・を
設けて信号伝送を行なう場合は、搬送波Ｆｈｖ・とＦｉ
Ｈ， Ｆｈｖ２とＦｉＨとの周波数間隔が第２図の炉波
器２７で必要な△Ｆの値以上に離れていればこの発明を
実施できる。

第７図は多相位相変調波信号を用いて複数の送信局が同
一の無線チャネルを用いて通信する時分割多元接続デジ
タル通信方式（ＴＤＭＡ）の場合のＶ偏波信号と日偏波
信号との時間フレームの例を示す。

各送信局の送信電波は時点Ｔ，とＴ２との間のＡ，，Ａ
２，…・・・Ａｍの割当位置に、また時点Ｔ３とでとの
間にＢ，，＆，・・・・・・Ｂｎの割当位置にバースト
状に一定周期で線返し送出されている。一般的にはこれ
らの送信装置が異なり、従って搬送周波数は相互に若干
異なっており、かつ変動を伴っている。いまこれらの偏
差と変動が小さくＡ，，ん，・・・・・・Ａｍの搬送周
波数群とＢ，．＆，・・・・・・Ｂｎの搬送周波数群と
に含まれる各バーストの搬送波またはその逓倍波を第２
図の炉波器２６および２７によって相対位相情報を損ず
ることなく伝達する場合には、前述したように干渉信号
の振幅および位相情報を端子４および５に出力すること
ができる。バースト間の上記偏差、変動が無視できない
場合には第８図に第２図と対応する部分に同一符号を付
けて示すように周波数変換回路２４および炉波器２６間
にゲート回路３９を、また周波数変換器２５および炉波
器２７間にゲート回路４０をそれぞれ挿入する。出力端
子３に出力されるＡ群ＴＤＭＡ信号に干渉した日偏波Ｂ
群信号の干渉情報を検出するために、出力端子５０１こ
接続されたＴＤＭＡ復調装置においてＢ群ＴＯＭＡ信号
のバーストタイミング情報を端子５７に加える。このタ
イミング情報によってゲート回路３９，４０を制御し、
特定のバースト信号の期間、例えばＢ２内の適当な期間
だけ信号を通過し炉波器２６，２７に入力を加える。こ
のようにして同期検波回路３４で干渉信号の振幅および
位相の情報を検出し、出力端子４および５に出力する。
この場合前述の連続信号の場合に加えＢ２の期間以外の
期間にも干渉情報を保持し連続して出力するために炉波
器２６および２７の出力側または同期検波回路３４にＢ
２バースト信号のＦｉＨおよびｆｉＨで引込同期する位
相同期発振器を設けて位相同期検波を行う。またこれは
同期検波回路３４に検出された干渉の振劇、位相回路情
報を保持する回路を設けて同機の効果を得ることができ
る。振幅情報は振幅同期検波してその出力を電圧保持回
路に加える。端子２の日偏波信号えのＶ偏波信号の干渉
を検出するためには、端子３に接続されたＴＯＭＡ復調
装置からバーストタイミング信号を端子５８に加え、例
えばＡ２バ−スト内の適当な期間だけ回路５６を動作さ
せることにより、上述と同様にして‐出力端子５１およ
び５２に端子２えのＶ偏波の干渉情報を出力する。第２
図に示した回路５９および６川ま本発明によって得られ
た干渉情報によって干渉を消去するために設けた回路で
ある。

Ｖ偏波えの日偏波の干渉情報は端子４および５に出力さ
れ、この情報を端子６および７に加え端子２の入力信号
が分岐して供給される振幅制御器６１および位相制御器
６２を制御した後増幅器１１の入力に加え、端子Ｉに干
渉した日偏波成分を消去するように作用された例を示す
。また端子５１および５２の出力情報を干渉補償回路６
０の端子５３および５４に加え、上述と同様にして端子
２えのＶ偏波干渉成分を消去するように作用させること
ができる。この発明は以上述べたように信号を伝送する
周波数帯城を全く損ずることなく、またパイロット信号
など特別の周波数および送受信回路を用いることなく多
相位相変調信号を同じ周波数帯城を用いて直交した偏波
により二重に伝送する場合の相互間の干渉情報を検出す
ることができる。この情報を用いて受信装置において干
渉を消去でき、極めて安定な偏波共用信号伝送路を提供
することが可能になる。図面の総単な説明 第１図は従来の電波の偏波識別を利用した無線チャネル
配置図、第２図はこの発明による干渉検出方式の一例を
示すブロック図、第３図ａは従来の搬送周波数割当てに
おける被変調波の実効占有周波数帯と伝送路通過帯域と
の関係を示し、第３図ｂはその搬送波の偏波間洩漏によ
る干渉の関係を示す図、第４図ａはこの発明による干渉
検出方式における伝送通過帯城、搬送周波数割当てと実
効占有周波数帯との関係を示し、第４図ｂはその搬送波
の偏波間洩漏による干渉の関係を示す図、第５図は伝送
通過帯城を若千離調して設定したチャネル配置例を示す
図、第６図は同一伝送通過帯域内に複数の搬送波を用い
た場合の伝送通過帯域、搬送波周波数割当てを示す図、
第７図は時分割多元接続通信のチャネル割当てを示す図
、第８図は時分割多元接続通信に適用したこの発明の実
施例を示すブロック図である。

１：一方の偏波信号入力信号、２：他方の偏波信号入力
信号、４，５：干渉検出出力端子、１２，２２：周波数
逓倍器、２６，２７：炉波器、３４：同期検波回路。

才７図 才１図 才２図 才３図 オ４函 才５図 オ６図 才８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一周波数帯域を占有する多相位相変調波が、偏波
   を異にし、かつ搬送波周波数を僅か異ならした電波によ
   り二重伝送されたその電波を受信し、その第１の偏波と
   、第２の偏波の信号とをそれぞれ、その第２の偏波の多
   相位相変調の相数２π／ｎのｎに応じた逓倍次数ｎだけ
   周波数逓倍し、上記第２の偏波の搬送波成分と対応した
   通過中心周波数をもち、かつ上記第１の偏波の搬送波成
   分を除去する特性をもつ第１、第２の狭帯域濾波器へ、
   上記第１、第２の偏波の周波数逓倍出力を、その第２の
   搬送波成分の周波数が上記第１、第２の狭帯域濾波器の
   通過中心周波数と一致させてそれぞれ供給し、それら第
   １、第２の狭帯域濾波器の出力を同期検波回路に加え、
   その第２の狭帯域濾波器の出力を基準として、第１の狭
   帯域濾波器の出力の振幅および位相情報を上記第２の偏
   波の上記第１の偏波への干渉として検出することを特徴
   とする多相位相変調同一周波数帯偏波共用通信における
   干渉検出方式。