JPS63219243A - 交差偏波補償回路 - 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】 この発明は、無線伝送の直交偏波共用にともない生じる
交差偏波干渉補償技術に関する。

マイクロ波帯の無線通信は地上通信並びに衛星通信を中
心に急速に発展している。無線通信の需要は今後移動通
信サービスの拡大等の理由で更に増大していくことが予
想され、準ミリ波以」二の周波数帯開拓と共に、実用的
価値の高い現用の周波数帯のいわゆる周波数再利用の考
えが高まっている。すでにＣＣＩＲ（国際無線通信諮問
委員会）の４〜６　Ｇ　Ｉ−１ｚのＦＭ無無局周波数配
置関する勧告には、直交偏波を使用することが明記され
ている。また、衛星通信においてもＩＮ置５ＡＴ（国際
電気通信衛星機構）は、Ｖ号系衛是で単一偏波で用いら
れてきた４〜６　Ｇ　Ｉ−１ｚ帯での直交偏波共用技術
を実用化する模様である。

これら直交偏波共用化の達成には、アノテリ゛や給電装
置などの偏波特性の改善き共に降雨なる交差偏波補償回
路の開発も重要な課題となっている。

本来、自由空間は直交する２偏波に対して独立で、円偏
波を同時に伝送できる伝送線路であるが、実際の伝搬路
には降雨などの媒質の異方性が存在し、直交偏波共用方
式を採用すると、交差偏波の発生による偏波間の結合が
異偏波ヂャンネル干ｌＩｊを起すことになる。

交差偏波補供技術は、かかる偏波間の結合をアンテリー
給電装置や無線機器内に補償回路を設けて自動的な補償
を行うものである。

従来、マイクロ波帯通信はＦＭを中心とするアナログ伝
送が中心であったことから、前述の交差偏波補償方式も
アンテナ給電装置周辺に可変移相器と減衰器とを設は直
交度復元を行う方式や中間周波帯に千ル波補侶回路を設
は異偏波間の干渉を各々消去する方式等がよく研究され
実用化されてきている。

近年、マイクロ波帯においても、ディジタルついてもデ
ィジタル伝送の特徴を生かしたより効率の良い方式の提
案が要請されている。

本発明の目的はディジタル伝送における交差偏波補償方
式を復調ベース・バンド信号情報をもとにベース・バン
ド帯で行う交差偏波補償回路を提供することにある。

この発明によれば、単−偏波用の現用のアンテナ系およ
び中間周波数機器を通し、同一搬送周波数での直交偏波
共用のディジタル伝送を行うことができる。

現在、衛星用アンテナのビーム幅は、地」二マイクロ回
線のそれに比較してかなり広いこと、またグローバル・
ビーム用のアンテナでは実効送信電力を高めるため非対
称ビームを用いていること、また、宇宙空間におけるフ
ァラデー・ローテーション等により、高い直交偏波識別
度が期待できない。

このような伝送系において、本発明は従来力う点てより
経済的であり、しかもＴＤＭＡのように同一アンテナで
複数局の信号を時分１；す的に受信するような場合にも
各送信局個別に交差偏波補供を行うことができる。

この発明の回路は、同一のビット・レートの第１および
第２のディジタル・データ系列……ａｋ−２，ａｋ−１
，ａｋ、ａｋ＋１．ａｋ＋２−・・・・・および……ｂ
ｋ−２，ｂｋ−１，ｂｋ、ｂｋ＋１．ｂｋ＋２……を相
直交する第１および第２の偏波でそれぞれ周波数が異な
る搬送波に乗せるディジタル無線伝送において、受信を
希望する前記第１の偏波に対する第１の同期検波器＾；
偏波干渉を起す前記第２の偏波に対する第２の同期検波
器と；前記第１の偏波を同期検波すべくこの第１の偏波
の搬送波を抽出する搬送波抽出器と；前記第１および第
２の偏波から同期検波により前記第１および第２の系列
に対応してそれぞれ得られる第３および第４の系列・・
・・・Ａｋ−２，Ａｋ−１，Ａｋ、Ａｋ＋１．Ａｋ１１
に＋１．ｎｋ＋２・・・・・・と前記第３および第４の
系列の受信側での推定値である第５および第複素定数） 複素定数） なる第７の系列……Ｃｋ−２，Ｃｋ−１，Ｃｋ。

Ｃｋ＋Ｉ、Ｃｋ＋２……を出力するフィルターを備え、
前記フィルターから前記第２の偏波からの交差偏波干渉
を除去した前記第１の系列を得るようにしたことを特徴
とする。

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は゛ディジタル伝送用の従来の線形自動等化器の
、ブロック図を示す図である。端子１００に′は帯域制
限されたランダムパルス……ａｋ−１，ａｋ、ａｋ＋１
−−−・−かＴ秒間隔で次々に加えられる。

図中、参照数字１，２．３および４は１秒の８延回路、
参照数字５，６，７．８および９は可変減衰器、参照数
字１０は加算器、参照数字１１はサンプラーであり、ま
た参照数字１２は信号識別回路であり、パルスａｋを送
信したときの受信信号Ａｋから推定値Ａｋを得るもので
あり、伝送誤りが発生しなければａｋ＝Ａｋと推定され
る。

第１図の等化器の機能は図より明らかなように前後の２
送信符号からの符号量干渉Σ■１・＾ヤｔを可変減衰器
５，６．８および９で消去することである。可変減衰器
５，０，７．８および９の減衰量αｉを自動的かつ理想
的に変化させるアルゴリズムは様々で、例えば、１９０
５年４月発行のＢ　Ｓ　Ｔ　Ｊ　（Ｂｅ１ｌ　Ｓｙｓｉ
ｅｍ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ　ｖｏｌ、４
４．　ｐｐ５４７−５８８記４戊の　“八ｕｔｏｍａＮ
ｃｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　（ｏｒ　ｄｉｇｉｔａｌ
　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎに示されている　ｚｅｒ
ｏ　Ｆｏｒｃｉｎｇ法、１９６７年１１月発行のＲＳ　
Ｔ　Ｊ　　ｖｏｌ、４＋３．　ｐｐ２１７９−２２０８
記０の“八ｎ　　ａｕｔｏｗａＨｃ　　ｅｑｕａｌｉｚ
ｅｒ　　ｆｏｒ　　ｇｅｎｅｒａｌ−ｐｕｒｐｏｓｅＣ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃｈａｎｎｅｌ”で示され
ている自乗平均等化法が一般的に知られている。

また、多少構成が異なるが、１９７０年５月発行のＩＥ
ＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＩＮＦＯＲＭ
ＡＴＩＯＮＴＩＩＥＯＲＶ、　　ｖｏｌ、ＩＴ−ＩＣ，
ｐｐ２７０−２７ｆｔ記載の“＾ｎａｌｙｓｉｓｏｒ　
ａ　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　Ｄｉｒｅｃｔｅｄ　Ｒｅｃｅｉ
ｖｅｒ　ｗｉｔｈＵｎｋｎｏｗｎ　Ｐｒ１ｏｒ”で示さ
れている非線形自動等化法などもある。

また、第１図の入力端子に与えられる信号が４相位相変
調または１６イ＾直交振幅変調された複索信号である場
合には、１０７５年６月発行の　ＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮ
ＳＡＣＴＩＯＮＳ　　ＯＮ　　ＣＯＭＭＬＩＮＩＣ八Ｔ
ｌ０ＮＳ、ｖへｌ。

Ｃ０Ｍ−２３，ｐｐ６８４〜０８７記社の”　ＴＷＯＥ
Ｘ　Ｌｅｎｓ　１ｏｎａ　ｌへｐｐｌｉｃａｔｔｏｎｓ
　　ｏｆ　　ｔｈｅ　　Ｚｅｒｏ　　Ｆｏｒｃｉｎｇ　
　Ｅｑｕａｌｉｚａ−１ｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ”に示さ
れた自動等化法がある。

土足各自動等化法による実際の等化器の構成は可変減衰
器の減衰ＳＬ　（タップ・ゲイン）を用足する回路力３
異なるたけであり、非線形「１動等化器の外は第１図の
ような構成になっている。

第２図は従来の非線形自動等化器のブロック図を示し、
参Ｒ（Ｉ数字１’、２’、３’および４′は第１図の構
成要素１，２．３および４に対応し、参照数字５’、Ｇ
’、７’、８’および９′は第１図の構成要素５，６，
７．８および９に対応し、参照数字１０′は第１図の構
成要素１０と対応し、参照数字１１′は第１図の構成要
素１１に対応し、参照数字１２′は第１図の構成要素１
２に対応し、参照数字１３．１４は加算器である。

第２図の構成が第１図と異なる点は、先行符号からの干
渉を先行符号の識別結果を基に消去する点にあり、原理
的には第１図の構成の動作と同じである。そこ・で、以
降で扱う無線ディジタル伝送用自動等化器の構成として
は、第１図のものを考える。但し、この場合、可変減衰
器は複索信号を扱うものとする。

第３図は衡量通信に於ける直交偏波間の結合の様子を示
す図である。参照数字３０を送信側地」１局、参）オ数
字３１を受信側地上に１）、参１１７１数字３２を通信
衛星として、水平偏波３００および垂直偏波３０１を送
信すると、垂直偏波から水平偏波への交差偏波干渉はア
ップ・リンク（衛足向送信）で発生ずる干渉３０２、ダ
ウン・リンク（地上局自送信）で発生ずる千フル３０３
と、水平偏波自身の自己干渉３０４とが主なものである
。今、両偏波とも同一の搬送周波数を持つているとすれ
ば、これら全ての干渉は同期検波して得られたベース・
バンド信号に於いては、各干渉の和となって得られる。

この為、正確に干渉成分が分れば、これらを検波したベ
ース・バンド信号から減することにより干１歩成分か消
去できることが分る。

ここで、両偏波の搬送波周波数が同一の場合と△ｆたけ
異なる場合とについて以下に本発明の詳細な説明する。

まず、両偏波とも同一送信局が使用する場合（△ｆ−０
）について本発明の動作を以下に述へる。

自己干渉３−’Ｑ　４は通常の多重伝播回線」−の歪１
、Ｌ ・′ヱ゛／ みと考えられるので、第１図に示した通常の自動等化器
でその影響は除去される。

次に、ＴＪＪ３０２および３０３についても、垂直偏波
側で送信された送信符号が分れば、この符号をもとに垂
直偏波からの干渉は完全に除去することができる。

第４図は本発明の一構成要素のフィルターのブロック図
を示す図である。図中、プ１１ツク４０１０がフィルタ
ーであり、参照数字４０゜４１．４２．／１３，４４，
４５．４６および４７は第１図の各遅延回路と同一のも
のであり、参Ｕ＜を数字４８，４０，５０，５１，５２
゜５３．５４，５５．５Ｅ３および５７は第１図の各可
変減衰器と同一のものであり、参照数字５８は第１図の
加算器１０と同一のものであり、参照数字５９は第１図
のサンプラー１１と同一のものであり、参照数字６０は
第１図の信号識別器１２己同−のものである。

まず、入力端子４００には水平仏１波により送られてき
た復調ベース・バンド４３号が加えられ、入力端子４０
１には垂直偏波により送られてきた復調ベース・バンド
信号が加えられる。

この回路において、垂直偏波から水平偏波への干渉が除
去され、元の水平偏波成分だけが抽出される。

減衰器４８，４０，５０．５１および５２からの出力に
より水平偏波成分自身の波形歪みとを除去することがで
きる。

次に、減衰器５３，５４，５５．５０および５７からの
出力により第３図の交差偏波干１ル除去することができ
る。従って、出力端子＋１へａｋのみが出力される。

ここで、減衰器４８，４０，５０，５１゜５２．５３，
５４，５５．５０および５７の減衰［Ｌａ＋　、　　β
ｉに対する制御アルゴリズムは第１図の自動等化器のそ
れの拡張として考えることができる。ずなわち、水平偏
波と垂直偏波には全く無相関なデータが乗せられており
、各データ系列は時系列的に無相関である。従って、各
減衰器の減衰量（タップ・ゲイン）を、前記減衰器の出
力が受信符号とその拍定値との差とが直交するように選
ぶと前記差を最少にできるという直交原理を利用するこ
とができる。これは前述した自乗平均等化法の拡張であ
る。

第５図は第４図の可変減衰器４０に対する減衰量の制御
回路５００を示したものである。図中、参照数字４１，
４５．４９，５８．５０および６０は第４図の対応する
参照数字の構成要素と同じものである。加算器６３は受
信符号Ａｋとその推定値Ａｋとの差（Ａｋ−Ａｋ）を検
出するために用いられるものである。また、掛算器６１
と積分器６２とは一つあとの受信符号Ａｋ＋１と、先の
（Ａｋ−Ａｋ）との直交性を検出するために使用され、
相関の正負によって可変減衰器の減衰量を増減するよう
に動作する。

他の可変減衰器の減衰量制御もこれと同一の方ｔｊ３で
行うことができ、回線が安定しており、かつ回線切り換
えなどが無ければ、減衰量制御回路５００は不要になる
。この場合、各減衰器の減衰ｌｉｔ　Ｇ　適当にプリセ
ットしてやればよい。

次に偏波１および２の搬送周波数が八ｆ　Ｈｚたけ異な
る場合について考える。偏波１を同期検波して得られた
ベース・バント信号ｂｌ（１、）は、（ｈ　（ｔ　）＋
ξ１・ｈ（ｔ＋△ｔｌ））＋（ξ２・ｇ（ｔ＋△ｔ２）
十ξ３・ｙｃＬ＋△１３））ｅｘｐ（−ｊ２π△ｆｔ）
（ξ１．ξ２．ξ。

は係数）なる形に書ける。ここで第一項は求める系列１
と自己干渉３０４との和、第二項は交差偏波干渉３０２
，３０３の和である。

偏波２をそれ自身の搬送波で目間検波すると、ｇ（ｔ）
が得られるが、これをもとに腎）１（１）第２項を消去
しようとすると、ｅにｐ　（−、ｉ２π△ｒｔ）の項の
補正をする必要がある。この補正を行わない方法として
は、偏波２を偏波１の搬送波で目間検波をするのがよい
。同検波で得られるベース・バンド信号ｂ２　（Ｌ）は
ｇ（ｔ）　ｅｘｐ（−＋　２π△ｆｔ）なる形をしてい
る。このため、ｂｌ　（ｔ）の第２項を消去するのに都
合のよい形でｂ２　（ｔ）が得られることになる。

本発明の原理がこれである。第６図は本発明の一実施例
のブロック図を示す図である。

図中、参照数字７０は受信アンテナ、参照数７７１は直
交偏波分離器、参照数字７２および７３は同期検波器、
参照数字７７は同期検波器７２に同期用搬送波を供給す
る搬送波抽出器、参照数字４０００は第４図に示したフ
ィルターである。

受信アンテナ７０には２相ＰＳＫに（位相変調）信号が
入力されるものとする。搬送波抽出器７７は、自乗回路
７４、狭帯域帯域　波器７５および２分周器７６から構
成されている。

今、同期検波器７２に希望する偏波１が人力され、同期
検波器７３に偏波干渉を引き起ず偏波２が人力されるも
のとする。フィルターにｂｌ（ｔ）が与えられ同期検波
器７２．７３には共通に搬送波抽出器７７の出力が加え
られているので、ｂ２　（ｔ）が供給される。これによ
りフィルター出力端子４０２からは全ての干渉が取り除
かれたｈ　（ｔ　）のみが出力されてくる。

以」−のように、本発明によれば、交差偏波補Ｃｎ＋ベ
ース・バンド帯で行うことができるため、現用の単−偏
波用の送受信系に全く手を加えることな（交差偏波共用
を実現させることができる。

また、衛星通信、特にＴＤＭＡ通信の様に同一受信アン
テナで複数個の局からの信号を次々に受信するような場
合の交差偏波干渉法とし、特に有効であり、従来の給電
系や中間周波数帯

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の自動等化器のブロック図を
示す図、第３図は衛星通信に於ける交差偏波干７１を説
明するための図、第４図は本発明の一構成要素のフィル
ターのブロック図を示す図、第５図は第４図に示したフ
ィルターの可変減衰器の減衰量制御回路を示す図および
第６図は本発明の一実施例のブロック図を示す図である
。 第６図において、７２が同期検波器７．７３が同期検波
器２．７７が搬送波抽出器、４０００がフィルター１゜ ′−・、 １−１図 牙２図 第３図 図面の浄書（内容に変更なし） 第６図 ４００゜ 手続補正書（方式） ２、発明の名称　　交差偏波補償回路 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人東京都港区芝五
丁目３３番１号 （４２３）　　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 〒１０８　　東京都港区芝五丁目３７番８号　性成三田
ビル（連絡先　日本電気株式会社特許部） ＜菅＼ Ｃ゛） ら３・３パ ７１式１”−”％　　　−ｖ−’・　・−５、補正命令
の日付 昭和６２年２月２３日　（発送日） ６、補正の対象 図面第４．６図 ７、補正の内容 願書に最初に添付した図面のｌｌＰ書、別紙のとおり（
内容に変更なし） 手続補正書 ３．補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人東京都港区芝五
丁目３３番１号 く連絡先　日本電気株式会社特許部） ５、補正の対象 ■　発明の詳細な説明の欄 ■　図面の簡単な説明の掴 ■　　図　　面 ６、補正の内容 ■　発明の詳細な説明の欄 （１）　　第１２頁第７行目の「本発明の一構成要素の
フィルタの」ヲ「第１図に示す自動等化器の構成を利用
した交差偏波補償回路の」と訂正します。 （２）　　第１４頁第８行と第９行との間に次の記載を
挿入します。 ［＋＠７図は本発明の一実施例を示し、第２図の非線形
自動等化器の構成を使用した交差偏波補償回路を示す。 図において、交差偏波補償り路は、８個の信号処理回路
１２４〜１３１と、加算回路１３２および１３３と、識
別回路１３４および１３５′ｔ−有している。各信号処
偏波により送られてきた復調ベースバンド伯−号Ａ工が
供給され、入力端子１２１には垂直偏波によシ送られて
きたＤＪ調ベースバンド佃号ＢＫが供給される。まず、
　　　　　−上第１゜信号処ユ回あ１゜４は、４−、Ｋ
　／！。 ンドＡＫを処理して第１の処理信号としてΣＡＫ＋１・
αｌを出力する。同様にして、第２の信号処理回路１２
５は、ベースバンド信号ＢＫを処理して第２の処理信号
ΣＢＫ＋ｉ・β、を出力する。これら第１および第２の
処理信号は、第３および第４の信号処理回路１２６およ
び１２７から与えられる第３および第４の処理信号と加
算器１３２で減ｎ（負の加算）される。この加算器１３
２の出力は、次に識別器１３４で識別され、ベースバン
ド信４ＡＫの推定値ＡＫが得られる。この推定値ＡＫは
、第３の信号処理回路１２６で処理され、前述の第３の
処理信号ΣＫｘ＋＋　”ｉ　’が得られる。一方、第４
の処理信号は、ベースバンド信号ＢＫの推定値をＢＫと
して、この推定値ＢＫを第４の信号処理回路１２７で処
理することにより得られる。 従って、前述の加算器１３２の出力ＣＫは次のように表
わされる。 ０区−ΣＡ　ｔ　＋　ｉ・α。 ＋ΣＢＫ＋ｔｈ・βビΣスに＋１・α１′−ΣｆｉＫ＋
１・β１′なお、第５〜第８の信号処理回路１２８〜１
３１の加算器１３３および識別器１３５Ｆｉベ一スバン
ド信号Ｂ、の推定値ＢＫを得るために使用され、その動
作はベースバンドへ号Ａ３の推定値ＡＫ（ｉ−求める過
程と同じであシ、そのときの加算器１３３の出力ｄＫは
、次のように表わせる。 ｄ、−−Σβ１・ＡＫ＋１ 十Σα１−ＢＫ＋１＋Σβ１′・ＡＫ＋１−Σαｔ−Ｂ
よ、」■　図面の簡単な説明の欄 （１）　　第１８頁第４行百−第６行目の「第４図は・
・示す図、」を「第４図は第１図の等化器の”：１成を
使用した偏波補償回路の一例全示す図、」と訂正します
。 （２）第１８頁第９行目の「である。」の後に［第７図
は本発明の一実施例を示す回路図である。Ｊ全追加しま
す。 出　　図　　面 渋付第７図を追加します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同一のビット・レートの第１および第２のディジタル・
   データ系列……ａｋ−２、ａｋ−１、ａｋ、ａｋ＋１、
   ａｋ＋２……および……ｂｋ−２、ｂｋ−１、ｂｋ、ｂ
   ｋ＋１、ｂｋ＋２……を相直交する第１および第２の偏
   波でそれぞれ周波数が異なる搬送波に乗せるディジタル
   無線伝送において、受信を希望する前記第１の偏波に対
   する第１の同期検波器と；偏波干渉を起す前記第２の偏
   波に対する第２の同期検波器と；前記第１の偏波を同期
   検波すべくこの第１の偏波の搬送波を抽出する搬送波抽
   出器と；前記第１および第２の偏波から同期検波により
   前記第１および第２の系列に対応してそれぞれ得られる
   第３および第４の系列……Ａｋ−２、Ａｋ−１、Ａｋ、
   Ａｋ＋１、Ａｋ＋２……およびＢｋ−２、Ｂｋ−１、Ｂ
   ｋ、Ｂｋ＋１、Ｂｋ＋２……と前記第３および第４の系
   列の受信側での推定値である第５および第６の系列……
   ■ｋ−２、■ｋ−１、■ｋ、■ｋ＋１、■ｋ＋２……お
   よび……■ｋ−２、■ｋ−１、■ｋ、■ｋ＋１、■ｋ＋
   ２……からＭ、Ｍ′、ＮおよびＮ′を零または正の整数
   として ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、αｉ、βｉ、αｉ′、βｉ′は 複数定数） なる第７の系列……Ｃｋ−２、Ｃｋ−１、Ｃｋ、Ｃｋ＋
   １、Ｃｋ＋２……を出力するフィルターを備え、前記フ
   ィルターから前記第２の偏波からの交差偏波干渉を除去
   した前記第１の系列を得るようにしたことを特長とする
   交差偏波補償回路。