WO2007046427A1

WO2007046427A1 - 交差偏波間干渉補償方法および交差偏波間干渉補償装置

Info

Publication number: WO2007046427A1
Application number: PCT/JP2006/320757
Authority: WO
Inventors: Masahiro Kawai
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2007-04-26
Also published as: JP4573056B2; US20090143042A1; JPWO2007046427A1; CA2623431A1; RU2369969C1; CN101273567A; CN101273567B; EP1940061A1; US7925236B2; EP1940061A4; EP1940061B1; NO20081484L

Abstract

　本発明の交差偏波間干渉補償装置は、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を抽出し、抽出した位相差を示す誤差信号を出力する誤差検出器２６と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより位相雑音差分を抽出して出力する位相雑音検出器２７と、位相雑音差分に対応する制御信号を生成する制御信号生成部と、交差偏波間干渉補償信号を生成する交差偏波間干渉補償器の前段もしくは後段に配置され、制御信号が入力されることにより、位相雑音差分を抑圧する方向に交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する位相回転器１８’と、を有する構成である。

Description

明細書

交差偏波間干渉補償方法および交差偏波間干渉補償装置

技術分野

[0001] 本発明は、交差偏波間の干渉を補償する技術に関し、特に、固定マイクロ波通信等でコチャネル伝送方式の伝送装置に用いるのに好適な交差偏波間干渉補償方法および交差偏波間干渉補償装置に関する。

背景技術

[0002] コチャネル伝送方式等の伝送装置における交差偏波干渉を補償する方法として、 XPIC (Cross Polarization Interference Canceller)が用いられている（特開 2000— 165339号公報参照：以下では、この公報を特許文献 1と称する)。これは、注目する偏波（以下では、自偏波と称する）に対して直交する偏波（以下では、異偏波と称する)からの干渉信号を打ち消す信号を、異偏波の受信信号を参照して生成し、受信信号に加算することにより、交差偏波間干渉を補償するものである。

[0003] XPICを動作させるためには、干渉波と自偏波受信信号のキャリア成分を同期させる必要があり、準同期検波方式では受信側のローカル信号を同期させる受信ロー力ル同期方式が適している。受信ローカル同期方式の場合、送信側のローカル信号は同期している必要がない。

[0004] コチャネル伝送方式で XPICを使用するときの受信ローカル同期の実現方式として、ローカル分岐方式とリファレンス同期方式がある。ローカル分岐方式は、一つの RF のローカル発振器の出力を 2分岐して各偏波の受信器に供給するものである。リファレンス同期方式は、低周波数の基準発振器の出力を、各偏波の受信器に設置された別々の RFローカル発振器 (LO： Local Oscillator)に供給し、それぞれ基準発振器に同期させた RFローカル信号を生成することにより各偏波のローカル信号を同期さ ·¾：るものである。

[0005] ローカル分岐方式は、一つの RFのローカル発振器の出力を 2分岐して各偏波の受信器に供給してヽるので、 RFローカル信号の位相雑音が XPICの特性に影響を与えないが、 RFローカル発振器が故障したときには両偏波の通信が切れてしまうことから、通信路の信頼性上不利である。

[0006] 一方、リファレンス同期方式は、各偏波の受信器にそれぞれローカル発振器が用意されているので、いずれかが故障した場合でも、故障していないもう片方の偏波の伝送路は切れることはないため、通信路の信頼性上有利である力この方式では、 R Fローカル発振器の位相雑音が交差偏波間干渉補償の特性劣化につながる。そのため位相雑音の少なヽ RFローカル発振器が用いられて、るが、位相雑音の少な!/ヽ発振器は高価であるためコスト面では不利である。

[0007] 従来の交差偏波間干渉補償方法を説明する。

[0008] 図 1は、ローカル分岐方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。 V (垂直）偏波および H (水平）偏波にて伝送される IF (Intermediate Frequency：中間周波)信号がミキサ 1, 1 'と発振器 2, 2'により RF信号に変換されて、アンテナ 3 , 3'から送出される。送出された信号は、受信装置側の受信アンテナ 4, 4'で受信される。ここでアンテナは説明の都合上 3, 3'または 4, 4'と、各偏波に対して一組ずつ表示してある力実際には 3, 3，と 4, 4'はそれぞれ一つのアンテナ力も成る。

[0009] 図 1に示すローカル分岐方式では、 RF信号を IF信号に変換するときに使用する R Fローカル信号を、一つのローカル発振器 6の出力を分岐して使用する。

[0010] 図 2はローカル発振器 6の内部の構成例を示す図である。ローカル発振器 6は、基準となる低周波数の信号を出力する基準発振器 14と、位相比較器 (PD_: Phase Det ector) 15と、電圧制御発振器 16と、分周器 17とを有する。位相比較器 15には、基準発振器 14の出力と、電圧制御発振器 16からの出力が分周器 17によって分周された信号とが入力される。位相比較器 15の出力が電圧制御発振器 16に入力されることで、電圧制御発振器 16が基準ローカル発振器 14の n倍の周波数で発振する PLL ( Phase Locked Loop)を構成している。電圧制御発振器 16の出力が RFのローカル信号として用いられる。

[0011] 図 1において、アンテナ 4, 4'を介して受信装置に入力された RF信号はミキサ 5, 5

'により IF信号となり、直交復調器 8, 8'に入力される。直交復調器 8, 8'に入力される信号がローカル発振器 7, 7'により直交復調された信号は、 DEM (demodulator: 復調器） 9, 9'に入力され、キャリア再生やクロック再生などの処理が行われ、復調結果が主信号として加算器 10, 10'〖こ出力される。

[0012] 一方、交差偏波側から入力された IF信号も直交復調器 11, 11 'に入力され、直交復調された信号が、交差偏波間干渉補償器 (以下では、 XPICと表記する） 12, 12' に入力される。 XPIC12, 12'では、伝送路中で生じた交差偏波間干渉により自偏波に干渉した異偏波信号を検出し、それを打ち消す信号を生成して出力する。 XPIC1 2, 12'から出力された信号は、 EPS (Endless Phase Shifter:無限移相器） 13, 13' にて位相回転が主信号側に合わされ、加算器 10, 10'で主信号と加算されること〖こより、交差偏波間干渉が補正される。

[0013] 図 3は、直交復調器 8, 11の出力より後の部分の一構成例を詳細に示す回路プロック図である。図 3において、複素乗算器 18、キャリア位相比較器 (Carr PD) 20、ループフィルタ（Carr LPF) 21、アキュムレータ（Acc) 22、 SIN/COSテーブル 23によってキャリア再生 PLLが構成されており、このループでキャリアが再生される。

[0014] XPIC24では、異偏波入力があると、自偏波に干渉した交差偏波間干渉成分を打ち消す信号が生成される。複素乗算器 18'は、自偏波に混入している干渉波のキヤリア位相と、 XPIC24が出力した補償信号のキャリア位相とを合わせるために、 XPIC 24の出力信号を自偏波の回転角と同じ角度だけ回転させる。複素乗算器 18'の出力は、加算器 19で自偏波に加算され、交差偏波間干渉が補償される。複素乗算器 1 8 'は位相回転器に相当する。

[0015] このローカル分岐方式の場合には、各偏波の受信器で用いるローカル信号が同じローカル発振器 6から供給されているため、 V偏波の受信器において、自偏波入力には V偏波が位相雑音 φ 1の影響を受けた信号 V( φ 1)と、交差偏波干渉により混入した H偏波の信号が位相雑音 φ 1の影響を受けた H ( φ 1)という信号が入力される。また、異偏波入力からは H偏波の信号が位相雑音 φ 1の影響を受け、 Η ( φ 1)という形で入力される。ここで自偏波に干渉した異偏波信号のキャリア成分と、異偏波信号の受信信号のキャリア成分の間の関係は、同じローカル発振器 6からの出力を用いて処理しているため周波数 Z位相とも完全に同じものである。

[0016] 自偏波に混入した異偏波成分のもつ位相雑音成分は φ 1であり、異偏波側の受信信号が持つ位相雑音も φ 1であって、両者の信号の間に位相雑音による位相差はない。図 1に示した XPIC12は補正信号を生成する際に位相雑音の影響を受けずに位相の安定した補正信号を生成することができる。よってこの方式では、ローカル発振器の位相雑音は交差偏波間干渉補償の能力には影響を与えな!/ヽ。

[0017] し力し、上述したように、ローカル分岐方式で問題になるのは、一つのローカル発振器 6の出力を分岐して使用して、るため、このローカル発振器 6が故障したときには両偏波の通信が一度に切れてしまうことである。これは通信路の信頼性を確保する上で不利である。

[0018] 図 4は、リファレンス同期方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。図 4に示すように、各偏波の受信器にローカル発振器 6, 6'を各々備えた構成になっている点を除いて、図 1のローカル分岐方式と同じ構成である。リファレンス同期方式は、各偏波の受信器にローカル発振器 6, 6 'を各々備えている。そして、それぞれのローカル発振器 6, 6'の周波数を同期させるために、基準となる低周波数の基準発振器 25からの基準信号の出力を分岐し、各ローカル発振器 6, 6'で基準信号に同期したローカル信号を発生させている。このような構成をとることで、ローカル発振器 6, 6'のいずれかが故障した場合でも、故障していないもう片方の偏波の伝送路は切れることがない。

[0019] 図 5は、リファレンス同期方式に用いるローカル発振器 6, 6'の構成例を示す図である。図 5に示すように、ローカル発振器 6, 6'は、位相比較器 15、電圧制御発振器 16および分周器 17を有する。位相比較器 15には、外部から入力される低周波の基準信号 (リファレンス信号)と、電圧制御発振器 16の出力を分周器 17で n分周した信号とが入力される。位相比較器 15の出力が電圧制御発振器 16に入力されることにより、電圧制御発振器 16が基準信号入力の n倍の周波数で発振する PLLを構成する。電圧制御発振器 16の出力が RFローカル信号として使用される。リファレンス同期方式では、各偏波で用いるローカル信号は別々の PLLで生成されるため、各々の発生する位相雑音は無相関である。

[0020] したがって、リファレンス同期方式の場合、 VZH各偏波の受信器のローカル発振器 6, 6'が持つ位相雑音により、これらローカル発振器 6, 6'から出力されるローカル信号間の位相関係は常に変動する。そのため、自偏波に混入した異偏波成分の位相と、異偏波側の受信信号の位相の間には、ローカル発振器 6, 6'の位相雑音の差を反映した位相変化が生じる。つまり、図 4に示されているように、 V偏波の受信系で、ローカル発振器 6で発生する位相雑音 φ 1の影響を受けた信号を V( φ 1)と表すと、伝送路中で H偏波から V偏波に干渉した成分は、ローカル発振器 6で発生する位相雑音 φ 1の影響を受け、 Η ( φ 1)となる。結果的に V偏波の受信系では、交差偏波間干渉の結果 V( 1) +Η ( 1)という信号が入力される。

[0021] 一方、 XPIC12には Η偏波の受信系力もローカル発振器 6'の位相雑音 φ 2の影響を受けた Η偏波の受信信号 Η ( φ 2)という信号が入力される。ここでは簡単のために、 V偏波力も Η偏波への干渉は考えないことにする。 XPIC12は、自偏波入力に干渉した Η ( φ 1)を打ち消す信号を、 Η ( 2)という異偏波入力をリファレンスにして生成する。このとき XPIC12は、この位相差（ φ 1 - 2)まで考慮して補正信号を生成しなければならない。一般に XPICには位相回転機能もあるため、この位相差の時間変化が XPIC動作の時定数よりも遅いときには位相雑音による位相差（ φ 1— φ 2)に追従して補正することができる。しかし、位相雑音により XPICの時定数以上で位相変化が起こったときには XPICで補償しきれず、特性劣化として見えてくる。

[0022] この様子を図 6で説明する。図 6は RFローカル信号の位相雑音の様子を示した図であり、ローカル信号の発振周波数をセンターとしたスペクトラムを表している。周波数がセンター力離れるほど電力密度が低くなつており、位相雑音の周波数成分は、周波数がセンター周波数力離れるほど小さくなることを示している。位相雑音のごく低周波領域の成分は、 XPICが追随することができ、位相雑音の影響は補償される。

[0023] しかし、 XPICの追随可能範囲を超えた領域では XPICが反応することができず、位相雑音成分はそのまま XPICから出力される。このため XPIC出力が自偏波信号とカロ算されるときに自偏波中の干渉波の位相と合わず、補償誤差を生み出して特性劣化となる。 XPICタップ係数更新の時定数を速くすれば位相雑音に対する追従速度を上げることができるが、 XPIC自身の発する雑音が増えるため、実際には XPICの時定数を上昇させることには限界がある。そのため、リファレンス同期方式の XPICを使用するときには高価な位相雑音の小さいローカル発振器を使用する必要があった。発明の開示 [0024] 上述したように、コチャネル伝送方式で XPICを使用するときの受信ローカル同期の実現方式として、ローカル分岐方式を用いた場合、ローカル発振器の位相雑音が交差偏波間干渉補償の能力には影響を与えない利点がある。しかし、一つのロー力ル発振器の出力を分岐して使用しているため、このローカル発振器が故障したときには両偏波の通信が一度に切れてしまうという問題があり、これは通信路の信頼性を確保する上で不利である。

[0025] 一方、各偏波の受信器に設けたローカル発振器を基準発振器の信号によって周波数同期させるリファレンス同期方式は、一つのローカル発振器が故障してももう片方の偏波の通信路は確保される利点がある。しかし、各偏波の受信器に設けたローカル発振器を基準発振器の信号によって周波数同期させて、るものの、各ローカル発振器のもつ位相雑音は無相関であるため、各ローカル発振器の位相雑音により特性劣化が発生するという問題がある。この特性劣化を改善するためには、位相雑音の小さ、高価なローカル発振器を使用しなければならな、。

[0026] 本発明の目的は、上記問題点に鑑み、位相雑音の多!、ローカル発振器の位相雑音の影響を補償し、安価な発振器を使用した場合であっても位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することが可能な交差偏波間干渉補補償方法および装置を提供することにある。

[0027] 本発明の交差偏波間干渉補償方法は、自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第 1の位相雑音差分を抽出し、交差偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分である第 2の位相雑音差分を、第 1の位相雑音差分を用いて抑圧するものである。

[0028] また、本発明の交差偏波間干渉補償方法は、自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ロー力ル発振器の位相雑音差分である第 1の位相雑音差分を抽出し、交差偏波間干渉補償信号の生成元になる異偏波の信号に含まれる位相雑音差分である第 2の位相雑音差分を、第 1の位相雑音差分を用いて抑圧するものである。

[0029] また、上記本発明の交差偏波間干渉方法にお!、て、位相回転角度の座標上で交差偏波間干渉補償信号のベ外ルが a 'であり、誤差信号のベクトルが eであるとき、第 1の位相雑音差分 Θを、

θ = π - 2 Χ ( Z a ' oe)

( Z a ' oeは、ベクトル a 'とベクトル e間の回転方向を含む角度）

によって抽出することとしてもよ、。

[0030] また、受信ローカル同期方式として、特に位相雑音が問題になるリファレンス同期方式 XPICに本発明を適用すれば、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分により生ずる特性劣化を改善する上で極めて好適である。

[0031] 一方、本発明の交差偏波間干渉補償装置は、自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償装置であって、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を抽出し、抽出した位相差を示す誤差信号を出力する誤差検出器と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより位相雑音差分を抽出して出力する位相雑音検出器と、位相雑音差分に対応する制御信号を生成する制御信号生成部と、交差偏波間干渉補償信号を生成する交差偏波間干渉補償器の前段もしくは後段に配置され、制御信号が入力されることにより、位相雑音差分を抑圧する方向に交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する位相回転器と、を有する構成である。

[0032] 交差偏波間干渉補償器 (XPIC)は、通常、適応制御形の FIR (Finite Impulse Re sponse)フィルタが用いられる力雑音による制御信号の極性変動の影響を抑圧するため、タップ係数の生成部には比較的大きな時定数を持っている。一方、位相回転器は、回転方向のみを変化させ振幅は変化させないことにより、制御するパラメータを位相回転のみに絞っているため高速な時定数が期待できる。

[0033] また通常、位相雑音がローカル信号に与える影響は、位相変化が主で振幅の変化は小さいため、位相回転器で位相を制御した場合、ローカル信号の位相雑音による高速な位相変化にも追従しやす、。

[0034] そこで、本発明によれば、 XPICと、ローカル信号間の位相雑音差に応じた信号で制御される位相回転器を組み合わせることにより、位相雑音成分にっヽては位相回転器で吸収し、その他の振幅の変化を XPIC本体で調節する構造にすることにより、位相雑音の影響を抑えることが可能となる。

[0035] 本発明は、受信信号から自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分を検出し、その結果を用いて偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分を抑圧する手段を設けているので、 XPICが位相雑音差分に追従する必要がなくなる。

[0036] また、位相雑音差分を抑圧するための位相回転器は、 XPIC内のタップ係数変化による位相回転にくらべて変化させるパラメータが少ないため、制御の時定数を小さくすることができるので、その分 XPICの時定数を大きくとることができ、 XPICの時定数を小さくした場合に XPIC自身で発生する雑音を抑えることができる。

[0037] また、位相雑音が問題になるリファレンス同期方式 XPICにおいて、本発明では、位相雑音検出器によってローカル信号間の位相雑音差を検出し、 XPIC出力に設けた位相回転器によって位相雑音を打ち消す位相回転を与えて、自偏波側に混入している干渉成分のもつ位相と同じ位相にそろえる。そのため、リファレンス同期方式であつても、干渉波のキャリア成分と補償信号のキャリア成分の位相関係が安定している状況を作り出すことができ、より高い周波数成分の位相雑音まで追随して、位相雑音による交差偏波間干渉補償特性の劣化を防止することが可能となる。

[0038] さらに、位相雑音の比較的大きい安価な RFのローカル発振器を用いてリファレンス同期方式の XPICを構成した場合におヽても、位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0039] [図 1]図 1はローカル分岐方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。 [図 2]図 2はローカル分岐方式に使用される RFローカル発振器の内部の構成例を示す図である。

圆 3]図 3は図 1に示した交差偏波間干渉補補償装置の直交復調器の出力以降の構成例を詳細に示す回路ブロック図である。

[図 4]図 4はリファレンス同期方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。

[図 5]図 5はリファレンス同期方式に用いるローカル発振器の構成例を示す図である。

[図 6]図 6は RFローカル信号の位相雑音の様子を示す図である。

圆 7]図 7は本発明の第 1の実施形態を示すブロック図である。

圆 8A]図 8Aは第 1の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。

圆 8B]図 8Bは第 1の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。

圆 8C]図 8Cは第 1の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。

圆 9A]図 9Aは第 1の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。

圆 9B]図 9Bは第 1の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。

圆 10]図 10は第 1の実施形態における交差偏波間干渉補補償方法をまとめたフロ一チャートである。

[図 11]図 11は本発明の第 2の実施形態を示すブロック図である。

圆 12]図 12は本発明の第 3の実施形態を示すブロック図である。

圆 13]図 13は第 3の実施形態における交差偏波間干渉補補償方法をまとめたフロ一チャートである。

圆 14]図 14は本発明の第 4の実施形態を示す全体ブロック図である。

圆 15]図 15は第 4の実施形態における直交復調器の出力以降の構成を示すブロック図である。符号の説明

[0040] 1,1 ' , 5, 5' ミキサ

2,2' 発振器

3,3' , 4,4，アンテナ

6, 6' , 7, 7' ローカル発振器

8, 8' , 11， 11 ' 直交復調器

9, 9' DEM

10, 10' , 19， 29 カロ算器

12, 12' , 24 交差偏波間干渉補償器 (XPIC)

13, 13' EPS

14, 25 基準発振器

15 位相比較器

16 電圧制御発振器

17 分周器

18, 18' 複素乗算器

20 キャリア位相比較器

21 ループフィルタ

22, 22' アキュムレータ

23, 23， SIN/COSテーブル

26 誤差検出器

27 位相雑音検出器

28 乗算器

発明を実施するための最良の形態

[0041] (第 1の実施形態）

本発明の第 1の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図 7は、第 1の実施形態の交差偏波間干渉補償装置の要部を示すブロック図であり、図 4に示した直交復調器 8， 11の出力以降の部分を示している。直交復調器 8, 11までの構成は図 4に示した構成がとられており、また図 3に示した従来例と同じ符号のブロックは、入力される制御信号が一部異なる点を除いて、同様の機能を有している。

[0042] はじめに、図 7に示す各構成間の信号伝送のための接続を説明する。

[0043] 図 7に示すように、複素乗算器 18の出力側は加算器 19に接続されている。加算器 19の出力側には復調信号を伝送するための信号線が接続され、その信号線にキヤリア位相検出器 (Carr PD) 20および誤差検出器 26が接続されている。

[0044] キャリア位相検出器 20の出力側がループフィルタ（Carr LPF) 21を介してアキュムレータ 22に接続されている。アキュムレータ 22の出力信号線は 2つに分岐され、 2 本のうち一方の信号線は SIN/COSテーブル 23を介して複素乗算器 18に接続されている。

[0045] XPIC24には異偏波信号が入力され、 XPIC24の出力側は複素乗算器 18'に接続されている。複素乗算器 18'の出力信号線は 2つに分岐され、 2本のうち一方の信号線は加算器 19に接続されて!、る。

[0046] 誤差検出器 26の出力信号線は 2つに分岐され、 2本のうち一方の信号線は位相雑音検出器 27に接続され、他方の信号線は XPIC24に接続されている。また、上記複素乗算器 18 'における、分岐された 2本の出力信号線のうち他方の信号線が位相雑音検出器 27に接続されている。位相雑音検出器 27の出力側が乗算器 28およびァキュムレータ 22，を介して加算器 29に接続されて、る。

[0047] 上記アキュムレータ 22における、分岐された 2つの出力信号線のうち他方の信号線が加算器 29に接続されている。加算器 29の出力側は SIN/COSテーブル 23'を介して複素乗算器 18'に接続されている。

[0048] 続いて、各構成について説明する。

[0049] 複素乗算器 18は、入力される自偏波信号のキャリア位相を補正し、キャリア位相を同期状態にして出力する。キャリア位相検出器 20は、入力される復調信号の位相誤差を検出する。ループフィルタ 21はキャリア位相検出器 20より受け取る信号から高周波成分を取り除いてアキュムレータ 22に出力する。アキュムレータ 22はループフィルタ 21から受け取る信号の大きさに対応した周波数の鋸波を生成して出力する。 SIN /COSテーブル 23は、アキュムレータ 22から出力された鋸波の位相回転角度を示す SIN/COS信号を選択して複素乗算器 18に出力する。 [0050] XPIC24は、一般な適応制御形 FIRで構成され、異偏波信号が入力されると、誤差検出器 26から受信する信号を参照し、自偏波に混入した異偏波干渉波を打ち消す信号を生成する。誤差検出器 26には、複素乗算器 18における自偏波信号の正規の位相回転角度を示す情報が予め登録されている。その情報は、例えば、位相回転角度を示す座標上において格子点の位置で表される。誤差検出器 26は、受信する復調信号の位相と登録された正規の位相との差を求め、位相差を示す誤差信号を出力する。

[0051] 位相雑音検出器 27は、複素乗算器 18'の出力と誤差検出器 26で求めた誤差から

、位相雑音成分の位相方向である位相雑音差分を求める。

[0052] 乗算器 28は、位相雑音検出器 27より受信する信号に含まれる情報の位相雑音差分に対して所定の重み付けを行って、最適な補償制御となるように位相雑音差分の制御量を調節する。重み付けを行った位相雑音差分の情報を含む信号をアキュムレータ 22'に送出する。

[0053] アキュムレータ 22'は、乗算器 28から受け取る信号から位相雑音差分の情報を読み出し、位相雑音差分を積分し、積分した位相雑音差分から、補正すべき位相角度を示す位相補償角度を求めて加算器 29に送出する。なお、乗算器 28とアキュムレータ 22'とで制御信号生成部が構成される。制御信号生成部から出力される信号が本発明の制御信号に相当する。

[0054] SIN/COSテーブル 23'は、位相回転角度と位相補償角度とが加算された情報が入力されると、テーブルカゝらその情報に対応した位相角度を示す SIN/COS信号を選択して複素乗算器 18 'に送出する。

[0055] 複素乗算器 18'は、 SIN/COSテーブル 23'力も受信する SIN/COS信号に対応して、信号の位相角度を補正する。なお、複素乗算器 18'は本発明の位相回転器に相当する。

[0056] 次に、本実施形態の交差偏波間干渉補償装置における信号の流れを簡単に説明する。

[0057] 自偏波入力信号は、複素乗算器 18でキャリア位相が補正され、キャリアが同期状態になって出力される。加算器 19から出力される復調信号はキャリア位相検出器 20 に入力され、キャリア位相検出器 20で位相誤差が検出される。検出された位相誤差信号はループフィルタ 21で高周波成分が取り除かれ、アキュムレータ 22に入力される。

[0058] アキュムレータ 22からは、入力信号の大きさに対応した周波数の鋸波が出力される。この鋸波は複素乗算器 18での自偏波信号の位相回転角度を表す。そのため、 SIN /COSテーブル 23にてアキュムレータ 22から出力された位相回転角度を示す SIN/C OS信号がテーブル内から選択され、その SIN/COS信号が複素乗算器 18に入力される。なお、アキュムレータ 22と SIN/COSテーブル 23で数値制御発振器（NCO ; Nume ric Controlled Oscillator)が構成されている。また、位相検出器 20から SIN/COSテ一ブル 23までの回路でキャリア再生を行う PLL (Phase Locked Loop)を構成している。

[0059] 一方、異偏波信号が XPIC24に入力されると、自偏波に混入した異偏波干渉波を打ち消す信号が XPIC24で生成される。 XPIC24の出力が複素乗算器 18 'に入力されると、その信号は位相補正を受けて複素乗算器 18 'から出力される。複素乗算器 1 8 'で位相補正された信号は、 2つに分岐され、そのうちの一方は加算器 19で主信号に加算され、他方は位相雑音検出器 27に入力される。

[0060] 誤差検出器 26は、加算器 19から出力される復調信号について、正規の受信信号の位相を示す格子点からの誤差を求め、その誤差を示す誤差信号を出力する。位相雑音検出器 27は、複素乗算器 18 'の出力と誤差検出器 26で求めた誤差信号から、位相雑音成分の位相方向である位相雑音差分を求める。位相雑音差分の求め方の具体例を後で詳細に説明する。その方法を簡単に説明すると、位相回転角度の座標上で複素乗算器 18 'の出力をべ外ル a'、誤差検出器 26の誤差信号出力をべタトル eとすると、ベクトル a 'が本来ある位置（一 a)力の位相雑音差分 0は、 θ = π - 2 Χ ( Z a ' oe)で求められる。

[0061] 求められた位相雑音差分の情報を含む位相差信号は、乗算器 28に入力される。

乗算器 28は、求められた位相雑音の位相差である位相雑音差分に対して係数 |8の重み付けを行うことにより、最適な補償制御となるようにその制御量を調節する。調節された制御量を示す補正制御信号は、アキュムレータ 22 'で積分され、補正すべき位相角度を示す位相補償角度として出力される。

[0062] アキュムレータ 22'から出力された位相補償角度の情報を含む補正角度信号が加算器 29に入力されると、加算器 29で位相補償角度が主信号側の位相回転角度と加算されて SIN/COSテーブル 23'に入力される。そして、 SIN/COSテーブル 23'で得られた SIN/COS信号が複素乗算器 18'に入力されると、複素乗算器 18'において XPI C24から入力される信号の位相補正が行われる。

[0063] 次に、本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の動作を説明する。図 8および図 9 は、本実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。

[0064] キャリア位相検出器 20、ループフィルタ 21、アキュムレータ 22、 SIN/COSテーブル 23、複素乗算器 18で構成されるループはキャリア再生 PLLである。キャリア位相検出器 20が、現在のキャリア位相とあるべき位相との誤差を出力する。その出力がループフィルタ 21に入力されると、ループフィルタ 21は高周波成分を取り除き、周波数信号に変換する。この周波数信号について、キャリア位相検出器 20で位相が進んでいるとの判定が出たときには、キャリア位相を遅らせる（周波数を遅らせる）方向に、複素乗算器 18は位相回転速度を調節する。以上のようにしてキャリア同期が確立される。

[0065] XPIC24では、誤差検出器 26により自偏波信号が復調された信号から検出された信号点からの誤差信号と、 XPIC24に入力される異偏波信号の相関を計算することにより、主信号に混入している異偏波信号を検出し、それを補償する信号を生成する。なお、 XPIC24の詳しい動作については、例えば特許文献 1に開示されているので、ここではその詳細な説明を省略する。

[0066] 誤差検出器 26では、図 8Aに示す位相回転角度の座標上で、実際の受信信号の位置と自偏波信号の本来あるべき位置 (格子点）との差を示すべ外ルである誤差べタトルを検出する。位相雑音検出器 27は、誤差検出器 26で計算された誤差べ外ルと、複素乗算器 18'から入力された交差偏波間干渉信号間の位相差を求め、誤差信号を出力する。この誤差信号には、自偏波と異偏波の位相雑音差が反映されている

[0067] 図 9Aに示すように、 XPIC24は、主信号に干渉した異偏波信号の振幅と位相を調節して出力する。一方、図 9Bに示すリファレンス同期方式のように位相雑音が発生する要因がある場合には、主信号に混入している異偏波成分と、異偏波入力から XP ICに入力された信号の位相が時間的に変化する。この場合、 XPIC24は常に位相雑音の位相変化の補正も行わなければならな、が、一般に XPICの時定数は位相雑音の周波数特性に比べて遅ぐ位相雑音の位相変化に追従できない部分は特性劣化として見えてしまう。

[0068] XPIC24は、図 8Aに示す（図 8Aでは QPSKの例を示して!/、る）ように、交差偏波間干渉を受けた受信信号から、異偏波信号から生成した干渉補償信号を差し引くことにより、干渉の影響を補償するものである。図 8Aでは、本来の信号 (正規の信号） Dに対して、干渉成分 aが混入することにより受信信号が本来の姿 (QPSKの 4点)からずれた形になっている。 XPIC24は、この干渉成分 aを打ち消すための a' ( =—a) という打消成分を生成する。干渉を受けた受信信号に XPIC出力を加算することにより交差偏波間干渉を取り除いた受信信号が得られる。

[0069] 位相雑音の影響がある場合、干渉成分 aと打消成分 a'の向きは、平均的には逆向きであるが、瞬間的には絶えず向きが変化している。向きの変化が遅い場合には図 8 Bのように、 XPIC24の補償機能で干渉成分 aと打消成分 a'が逆向きの信号が生成される力 XPIC24の追従速度を超えると図 8Cのように、干渉成分 aと打消成分 a'は正反対の方向に向かなくなる。その結果、補償しきれない誤差 eが生じ、これが最終的に受信信号点をずらすことになり、受信器の特性を劣化させる。

[0070] 図 8Cに示すように、干渉成分に相当する干渉波 a、打消成分に相当する補償信号 a'、補償誤差 eのうち、実際に検出もしくは観測することができるのは、受信信号点の本来あるべき位置 (格子点)と復調出力間の誤差ベクトルを検出する誤差検出器 26 の出力である補償誤差 eと、複素乗算器 18 'の出力そのものである補償信号 a'である。図 8Cに示すように、補正誤差 eと補償信号 a'の関係から、 a'と— aとの位相雑音差分 Θを知ることができる。

[0071] 即ち、交差偏波間干渉補償信号のベクトルを a'とし、誤差信号のベクトルを eとし、 o をそれぞれのベクトルの基準点とするとき、位相雑音差分 Θを、

θ = π - 2 Χ ( Z a' oe) によって抽出することができる。ここで、 Za' oeは、図 8Cに示すように、ベクトル a'からベクトル eを反時計回りにみたときの、ベクトル a'とベクトル e間の角度である。この位相差を XPIC24出力に設けた複素乗算器 18'に反映させ、自偏波のキャリア成分の位相と、交差偏波間干渉補償信号のキャリア成分との間の位相差を小さくする方向に位相調整すれば位相雑音の影響を補償することが可能である。

[0072] 位相雑音検出器 27から出力された信号は、乗算器 28で補正量が調節され、アキュムレータ 22，で位相補正角度に変換される。その後、アキュムレータ 22，からの位相補正角度が加算器 29でアキュムレータ 22からの位相補正角度と加算されて SIN/ COSテーブル 23'へ出力される。さらに、 SIN/COSテーブル 23'および複素乗算器 1 8'で XPIC24の出力を位相回転することにより、自偏波信号と交差偏波間干渉補償信号のキャリア成分が持つ位相雑音による位相差を縮める方向に制御する。

[0073] 位相雑音は基本的に振幅方向の変化を伴わない (位相だけが変化する)ため、ある固定量の安定した交差偏波間干渉が入っているときには、複素乗算器 18'の出力は、信号の振幅は変化せず位相のみが変化すると考えられる。したがって、 XPIC24 出力にある複素乗算器 18'で位相雑音の位相補償を行うことにより、 XPIC24のタツプ係数は位相雑音には追従する必要がな、ので、位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することができる。

[0074] また、複素乗算器 18'による位相回転は、 XPIC24内のタップ係数変化による位相回転にくらべて変化させるパラメータが少ないため、制御の時定数を小さくすることができる。その分 XPIC24の時定数を大きくとることができ、時定数を小さくした場合に XPIC自身で発生する雑音を抑えることができる。

[0075] 図 10は本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の動作手順をまとめたフローチヤートである。図 10に示すように、誤差検出器 26が復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を示す誤差信号を求め、位相雑音検出器 27が交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第 1の位相雑音差分を抽出する (ステップ 101)。その後、複素乗算器 18 'は、交差偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分である第 2の位相雑音差分に対して、第 1の位相雑音差分を用いて抑圧する (ステップ 102)。 (第 2の実施形態）

本発明の第 2の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図 11は第 2の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を示すブロック図である。上記第 1の実施形態では、キャリア同期が取れた後で XPIC信号を加算する方法を採用しているが、本実施形態では、これをキャリア同期が取れる前に XPIC信号を加算する方法を採用している。

[0076] 本実施形態の場合、 XPIC24出力の複素乗算器 18 'は、単純に位相雑音の影響による位相差のみを補正すればよいので、その分構成が簡略化される。第 1の実施形態と比べると、図 11に示すように、アキュムレータ 22の出力がアキュムレータ 22，の出力と加算される構成が省略されて！ヽる。

[0077] なお、本実施形態と第 1の実施形態は、キャリア同期が取れた後で XPIC信号を加算するか、キャリア同期が取れる前に XPIC信号を加算するかの相違だけであり、その基本的動作は第 1の実施形態と同様であるので、その動作説明は省略する。

[0078] (第 3の実施形態）

本発明の第 3の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図 12は第 3の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を示すブロック図である。本実施形態は、上記第 2の実施形態における複素乗算器 18'を XPIC24の入力側に配置した構成である。即ち、位相補償は、 XPIC24の入力信号の位相を変化させても実施することができ、この場合複素乗算器 18'は、図 12のように XPIC24の前に配置される。

[0079] 図 13は本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の動作手順をまとめたフローチヤートである。図 13に示すように、誤差検出器 26が復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を示す誤差信号を求め、位相雑音検出器 27が交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第 1の位相雑音差分を抽出する (ステップ 201)。その後、複素乗算器 18 'は、交差偏波間干渉補償信号の生成元になる異偏波の信号に含まれる位相雑音差分である第 2の位相雑音差分に対して、第 1の位相雑音差分を用いて抑圧する (ステップ 202)。

[0080] (第 4の実施形態）本発明の第 4の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図 14は第 4の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を示す全体ブロック図であり、図 15は直交復調器の出力以降の構成を示すブロック図である。図 14および図 15のそれぞれは、同期検波方式を採用した交差偏波間干渉補償装置に対して本発明を適用した場合の全体図および直交復調器の出力以降の構成をそれぞれ示す。

[0081] 同期検波方式の場合、直交検波器 8, 8'のところでキャリア同期を確立させるため、図 14に示すように、直交検波器 8, 8'、キャリア位相検出器 20、ループフィルタ 21 および電圧制御発振器 33で PLLが構成される。本実施形態の場合、入力信号のキャリア同期が取れているため、図 15に示すように、図 11に示した、主信号側の複素乗算器が不要になる。

[0082] 本実施形態においても、 XPIC24の出力に配置されている複素乗算器 18'によつて位相雑音の影響を取り除く点は、第 2の実施形態と同様である。また、図 15では X PIC24の出力後に複素乗算器 18'を配置する例を示したが、図 12で説明した第 3の実施形態のように XPIC24の前に複素乗算器 18'を配置する構成とすることも可能である。

[0083] 第 1から第 4の実施形態で説明したように、本発明は、受信信号から自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分を検出し、その結果を用いて偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分を抑圧する手段を設けてヽるので、 XPICが位相雑音差分に追従する必要がなくなる。

[0084] また、位相雑音差分を抑圧するための位相回転器は、 XPIC内のタップ係数変化による位相回転にくらべて変化させるパラメータが少ないため、制御の時定数を小さくすることができるので、その分 XPICの時定数を大きくとることができ、 XPICの時定数を小さくした場合に XPIC自身で発生する雑音を抑えることができる。

[0085] また、位相雑音が問題になるリファレンス同期方式 XPICにおいて、本発明では、位相雑音検出器によってローカル信号間の位相雑音差を検出し、 XPIC出力に設けた位相回転器によって位相雑音を打ち消す位相回転を与えて、自偏波側に混入している干渉成分のもつ位相と同じ位相にそろえる。そのため、リファレンス同期方式であつても、干渉波のキャリア成分と補償信号のキャリア成分の位相関係が安定している状況を作り出すことができ、より高い周波数成分の位相雑音まで追随して、位相雑音による交差偏波間干渉補償特性の劣化を防止することが可能となる。

[0086] さらに、位相雑音の比較的大きい安価な RFのローカル発振器を用いてリファレンス同期方式の XPICを構成した場合におヽても、位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することができる。

[0087] なお、本発明は上記実施形態に限定されることなぐ発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。

Claims

請求の範囲

[1] 自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、

前記自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および前記自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、前記異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、前記自偏波と前記異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第 1の位相雑音差分を抽出し、

前記交差偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分である第 2の位相雑音差分を、前記第 1の位相雑音差分を用いて抑圧する、交差偏波間干渉補償方法。

[2] 自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、

前記交差偏波間干渉補償信号の生成元になる前記異偏波の信号に含まれる位相雑音差分である第 2の位相雑音差分を、前記第 1の位相雑音差分を用いて抑圧する、交差偏波間干渉補償方法。

[3] 位相回転角度の座標上で前記交差偏波間干渉補償信号のベクトルが a'であり、前記誤差信号のベ外ルが eであるとき、前記第 1の位相雑音差分 Θを、

θ = π - 2 Χ ( Z a' oe)

( Z a' oeは、ベクトル a'とベクトル e間の回転方向を含む角度）

によって抽出する、請求項 1または 2に記載の交差偏波間干渉補償方法。

[4] 前記受信ローカル同期方式として、リファレンス同期による受信ローカル同期方式を用いる請求項 1から 3のいずれ力 1項に記載の交差偏波間干渉補償方法。

[5] 自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償装置であって、

前記自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号と前記自偏波の正規の受信信号との位相差を抽出し、抽出した位相差を示す誤差信号を出力する誤差検出器と、

前記異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号とを比較することにより位相雑音差分を抽出して出力する位相雑音検出器と、

前記位相雑音差分に対応する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記交差偏波間干渉補償信号を生成する交差偏波間干渉補償器の前段もしくは後段に配置され、前記制御信号が入力されることにより、前記位相雑音差分を抑圧する方向に前記交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する位相回転器と、を有する交差偏波間干渉補償装置。

[6] 前記制御信号生成部は、

前記位相雑音検出器により検出された位相雑音差分を積分し、積分した位相雑音差分から、補正すべき位相角度を示す位相補償角度を求めて前記位相回転器に供給する、請求項 5に記載の受信ローカル同期方式の交差偏波干渉補償装置。

[7] 前記制御信号生成部は、

前記位相雑音検出器により検出された前記位相雑音差分に重み付けを行って、該位相雑音差分に対する制御量を調節する、請求項 5または 6に記載の交差偏波干渉補償装置。

[8] 前記位相雑音検出器は、

前記交差偏波間干渉補償信号のベクトルが a'であり、前記誤差信号のベクトルが e であるとき、前記位相雑音差分 Θを、

θ = π - 2 Χ ( Z a' oe)

によって抽出する、請求項 5から 7のいずれか 1項に記載の交差偏波間干渉補償装置。