(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星通信システムのための装置において、
搬送波の中でのグループ遅延変化を補償するための搬送波から多重分離された複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルに対する位相オフセット、および
搬送波の中での利得変化を補償するための周波数チャネルに対する利得オフセット
のうちの少なくとも１つを決定するための手段と、
前記複数の周波数チャネルから搬送波が再形成される前に、周波数チャネルに対する位相オフセットおよび利得オフセットのうちの決定された少なくとも１つを適用するための手段とを備えていて、
前記決定手段は、搬送波の帯域幅全体にわたるグループ遅延フラットネスに対する近似値を提供するように、かつ決定される位相オフセットの適用の前および後に導入される望ましくないグループ遅延変化を補償するように、前記複数の周波数チャネルのうちの他の周波数チャネルの位相に応じて、複数の周波数チャネルのうちの各周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するように構成されていて、
前記決定手段は、更に、搬送波全体にわたる利得フラットネスに対する近似値を提供するように、かつ決定される利得オフセットの適用の前および後に導入される望ましくない利得変化を補償するように、周波数チャネルに対する利得オフセットを決定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
搬送波を表す信号を送るために複数の経路を提供するビーム形成ネットワークを備えていて、前記複数の経路は、前記周波数チャネルを受信するための第１の経路を含み、前記決定手段は、複数の経路のうちの第１の経路内での搬送波のグループ遅延と他の経路内での搬送波のグループ遅延とを等しくするように、前記周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
利得および位相オフセットを決定するための手段は、衛星通信システムの少なくとも１つの素子の利得および位相応答の格納されたプロファイルに応じて、利得および位相オフセットを決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
対象となる信号をフィルタリングするための少なくとも１つのバンドパスフィルタを備えていて、前記決定手段は、少なくとも１つのバンドパスフィルタによって導入される搬送波内でのグループ遅延および利得変化を補償するように、前記利得および位相オフセットを決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
搬送波を複数の周波数チャネルに多重分離するためのデマルチプレクサと、
決定手段および適用手段を含む、周波数チャネルを処理するためのプロセッサと、
処理されかつ補償された周波数チャネルから搬送波を再形成するためのマルチプレクサと
を更に備えていることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の装置を備えている衛星通信システム。
【請求項７】
衛星通信システムで信号を処理する方法において、
搬送波の中で任意のグループ遅延変化を補償するための搬送波から多重分離された複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルに対する位相オフセット、および
搬送波の中で任意の利得変化を補償するための周波数チャネルに対する利得オフセット
のうちの少なくとも１つを決定するステップと、
前記複数の周波数チャネルから搬送波を再形成する前に、周波数チャネルに対する位相オフセットおよび利得オフセットのうちの決定された少なくとも１つを適用するステップとを有していて、
位相オフセットを決定するステップは、搬送波の帯域幅全体にわたるグループ遅延フラットネスに対する近似値を提供するように、前記複数の周波数チャネルのうちの他の周波数チャネルの位相に応じて、複数の周波数チャネルのうちの各周波数チャネルに対する位相オフセットを決定し、かつ決定された位相オフセットの適用の前および後に導入される望ましくないグループ遅延変化を補償するステップを有していて、かつ／または、
利得オフセットを決定するステップは、搬送波全体にわたる利得フラットネスに対する近似値を提供するように、かつ決定される利得オフセットの適用の前および後の望ましくない利得変化を補償するように、周波数チャネルに対する利得オフセットを決定するステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項８】
ビーム形成ネットワーク内で複数の経路に沿って前記搬送波を表す信号を送るステップを更に有していて、前記周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するステップは、複数の経路のうちの第１の経路内での搬送波のグループ遅延と第２の経路内での搬送波のグループ遅延とを等しくするように、第１の経路に沿って送られる周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するステップを有していることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グループ遅延（group delay）変化および／または減衰変化の影響を受ける信号の処理に関する。特に、しかしこれに限られるわけではないが、本発明は、望ましくないグループ遅延および／または減衰変化に対するデジタル補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムは、ますます、アナログおよびデジタルの両方の領域における信号を処理する。信号は、しばしば、デジタル化される前にアナログ領域においてフィルタリングされ、かつ前処理される。デジタル領域において、信号は、複数の周波数ビン（bin）に多重分離され得る。それは、それから、別々に処理され、かつ送られる。周波数ビンは、それから、アナログ領域に戻す変換の前に、再び多重化され、必要とされるダウンリンク信号を形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
信号を処理することに関係する様々な素子は、信号品質上の、しばしば厳しい要求を満たすように設計される。周波数の関数としての利得およびグループ遅延変化は、信号の劣化を引き起こし得る。従って、信号処理に関係する素子は、可能な限りグループ遅延フラットネス（flatness）および利得フラットネスに近い状態を示すことが望ましい。しかしながら、特にアナログ領域で動作する素子に対しては、大きさ、コストおよび電力の考慮すべき問題は、これを必ずしも可能にしない。グループ遅延および利得フラットネスの問題は、広帯域幅の搬送波の場合に最も懸念され、それは、最も多くの性能の劣化を受ける。
【０００４】
本発明は、この状況においてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、搬送波の中でのグループ遅延変化を補償するための搬送波から多重分離された複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルに対する位相オフセット、および搬送波の中での利得変化を補償するための周波数チャネルに対する利得オフセットのうちの少なくとも１つを決定するための手段と、搬送波が前記複数の周波数チャネルから再形成される前に、周波数チャネルに対する位相オフセットおよび利得オフセットのうちの決定された少なくとも１つを適用するための手段とを備えている衛星通信システムのための装置が提供される。
【０００６】
決定手段は、搬送波の帯域幅全体にわたるグループ遅延フラットネスに対する近似値を提供するように、複数の周波数チャネルのうちの他の周波数チャネルの位相に応じて、複数の周波数チャネルのうちの各周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するように構成され得る。
【０００７】
位相オフセットおよび利得オフセットのうちの決定された少なくとも１つは、周波数チャネルの帯域幅全体にわたって一定であってもよい。
【０００８】
装置は、搬送波を表す信号を送るために複数の経路を提供するビーム形成ネットワークを備えていてもよく、複数の経路は、前記周波数チャネルを受信するための第１の経路を含んでいて、決定手段は、複数の経路のうちの第１の経路内での搬送波のグループ遅延と他の経路内での搬送波のグループ遅延とを等しくするように、前記周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するように構成されている。
【０００９】
決定手段は、更に、搬送波全体にわたる利得フラットネスに対する近似値を提供するように、前記周波数チャネルに対する利得オフセットを決定するように構成され得る。
【００１０】
従って、本発明は、利得およびグループ遅延変化をデジタル的に補償する方法を提供する。一般に、アナログ領域の信号に作用する素子は、最も高い利得およびグループ遅延変化を導入する。本発明は、利得およびグループ遅延変化がデジタル領域で補償されることを可能にするので、アナログ素子のグループ遅延および利得特性は、著しくゆるやかであり得る。そして、大きさ、電力、リスクおよびコストに関して、改良された総合的な集積プロセッサの解決策に対する可能性を提供する。
【００１１】
決定手段は、決定される利得および位相オフセットの適用の前、後、または前後の両方で導入される望ましくない利得およびグループ遅延変化を補償するように、利得および位相オフセットを決定するように構成され得る。
【００１２】
決定手段は、衛星通信システムの少なくとも１つの素子の利得および位相応答の格納されたプロファイルに応じて、利得および位相オフセットを決定するように構成され得る。装置は、更に、各周波数チャネルに対する利得および位相オフセットを格納するテーブルを備えていてもよく、利得および位相オフセットを決定するための手段は、前記テーブル内で利得および位相オフセットを調べるように構成されていてもよい。
【００１３】
装置は、更に、温度センサを備えていてもよく、利得および位相オフセットを決定するための手段は、温度センサから検出されたデータに応じて、利得および位相オフセットを決定するように構成されていてもよい。
【００１４】
加えて、装置は、対象となる信号をフィルタリングするための少なくとも１つのバンドパスフィルタを更に備えていてもよく、決定手段は、バンドパスフィルタによって導入される搬送波内でのグループ遅延および利得変化を補償するように、利得および位相オフセットを決定して、決定された利得および位相オフセットを適用するように構成されていてもよい。
【００１５】
装置は、更に、搬送波を複数の周波数チャネルに多重分離するためのデマルチプレクサと、決定手段および適用手段を含む、周波数チャネルを処理するためのプロセッサと、処理されかつ補償された周波数チャネルから搬送波を再形成するためのマルチプレクサと
を備えていてもよい。
【００１６】
本発明によれば、上述した装置を備える衛星通信システムも提供される。
【００１７】
本発明によれば、搬送波の中での任意のグループ遅延変化を補償するための搬送波から多重分離された複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルに対する位相オフセット、および搬送波の中での任意の利得変化を補償するための周波数チャネルに対する利得オフセットのうちの少なくとも１つを決定するステップと、前記複数の周波数チャネルから搬送波を再形成する前に、周波数チャネルに対する位相オフセットおよび利得オフセットのうちの決定された少なくとも１つを適用するステップとを有している、衛星通信システムにおいて信号を処理する方法も提供される。
【００１８】
周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するステップは、搬送波全体にわたるグループ遅延フラットネスに対する近似値を提供するように、複数の周波数チャネルのうちの他の周波数チャネルの位相に応じて、複数の周波数チャネルのうちの各周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するステップを有していてもよい。
【００１９】
利得および位相オフセットのうちの決定された少なくとも１つは、周波数チャネルの帯域幅全体にわたって一定であってもよい。
【００２０】
方法は、更に、ビーム形成ネットワークにおける複数の経路に沿って、前記搬送波を表す信号を送るステップを有していてもよく、前記周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するステップは、複数の経路のうちの第１の経路内での搬送波のグループ遅延と第２の経路内での搬送波のグループ遅延とを等しくするように、第１の経路に沿って送られる周波数チャネルに対する位相オフセットを決定するステップを有している。
【００２１】
位相オフセットおよび利得オフセットのうちの少なくとも１つを決定するステップは、位相オフセットおよび利得オフセットの両方を決定するステップを含み得る。位相オフセットおよび利得オフセットは、搬送波全体にわたるグループ遅延フラットネスおよび利得フラットネスに対する近似値を得るために決定され得る。
【００２２】
利得および位相オフセットを決定するステップは、決定される利得および位相オフセットの適用の前、後、または前後の両方に導入される望ましくない利得およびグループ遅延変化を補償するように、利得および位相オフセットを決定するステップを有していてもよい。
【００２３】
利得および位相オフセットを決定するステップは、衛星通信システムの少なくとも１つの素子の利得および位相応答のプロファイルに応じて、利得および位相オフセットを決定するステップを含んでいてもよい。代替案として、または追加として、利得および位相オフセットを決定するステップは、テーブル内で利得および位相オフセットを調べるステップを含んでいてもよい。利得および位相オフセットを決定するステップは、更に、衛星通信システムにおける温度センサの検出された温度データに応じて、利得および位相オフセットを決定するステップを含んでいてもよい。
【００２４】
以下、添付の図面の図１〜１０に関して、例としての本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】衛星通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１のアナログプリプロセッサの素子の概略ブロック図である。
【図３】望ましい信号が、図２のアナログプリプロセッサの中で、バンドパスフィルタに通されて、ダウンコンバートされる方法を略図で示している。
【図４】典型的なバンドパスフィルタのグループ遅延および利得変化を示している。
【図５】図１のデジタルプロセッサの概略ブロック図である。
【図６】図５のデジタルプロセッサの中で、信号が多重分離され、かつ多重化される方法を略図で示している。
【図７】図５のデジタルプロセッサの中でブロードバンド搬送波が処理される方法を略図で示している。
【図８】搬送波の中の望ましくない利得変化がデジタル的に補償され得る方法を略図で示している。
【図９】搬送波の中のグループ遅延変化がデジタル的に補償され得る方法を略図で示している。
【図１０】ビーム形成ネットワークの様々な経路の様々なグループ遅延プロファイルの結果としての、搬送波の中の望ましくないグループ遅延が、デジタル的に補償され得る方法を略図で示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１を参照すると、衛星通信システム１は、アップリンクビームを受信するための受信アンテナサブシステム２と、アップリンクビームで受信した信号を増幅するためのローノイズアンプ３と、信号を処理するための集積プロセッサ４と、処理された信号を増幅するためのハイパワーアンプ５と、ダウンリンクビームで信号を送信するための送信アンテナサブシステム６とを備えている。受信アンテナサブシステム２は、複数の加入者位置からの複数のビームまたはゲートウェイ地上局からの単一のビームを受信するように構成され得る。同様に、送信アンテナサブシステム６は、複数の加入者位置への複数のビームまたはゲートウェイ地上局への単一のビームを送信するように構成され得る。この衛星通信システムは、ビーム形成ネットワーク構成または空間的切換構成（spatially switched architecture）に基づいていてもよい。図１は単なる概略図であって、受信および送信サブシステム２、６は、ビームを受信かつ送信するために用いられる単一のアンテナを有する単一のサブシステムとして実施され得ることは認められるべきである。
【００２７】
集積プロセッサ４は、アナログプリプロセッサ７と、アナログ−デジタル変換器８と、デジタルプロセッサ９と、デジタル−アナログ変換器１０と、アナログポストプロセッサ１１とを有している。アナログ−デジタル変換器８は、信号をデジタル化するために設けられていて、デジタル−アナログ変換器１０は、デジタル信号をアナログ領域に戻す変換を行うために設けられていて、ポストプロセッサ１１は、デジタル−アナログ変換後の望ましくないイメージ（image）を拒絶して、ダウンリンクビームのために適切な周波数に信号をアップコンバートするために設けられている。他の素子については、以下で更に詳細に説明する。集積プロセッサ４は、更に、デジタルプロセッサ９に接続されたコントロールインターフェースを有している。コントロールインターフェース１２は、デジタルプロセッサ９が地上からコントロールされることを可能にするために、地上局（図示せず）に対するインターフェースを提供する。
【００２８】
図２を参照すると、アナログプリプロセッサ７は、受信された電波（radiation）の中の対象となる帯域を分離するための複数のバンドパスフィルタ１３と、フィルタリングされた帯域をデジタル信号処理が実行され得る周波数にダウンコンバートするための複数のダウンコンバータ１４とを有している。入って来る周波数の範囲は、様々な周波数帯域における望ましい信号を含み得る。アナログプリプロセッサの各バンドパスフィルタ１３は、様々な望ましい周波数帯域を通過させる。
【００２９】
図３（ａ）および３（ｂ）を参照すると、入って来る電波の周波数の範囲およびダウンコンバートされた望ましい信号が示されている。入って来る電波は、望ましい信号１５と望ましくない信号１６ａおよび１６ｂとを含んでいる。バンドパスフィルタ１３のうちの１つは、望ましい信号１５を通過させ、かつ全ての望ましくない信号を拒絶するために用いられる。図３（ａ）において、望ましい信号は、単一の周波数バンドの中で提供される。しかしながら、受信された電波は、アナログプリプロセッサ７の他のバンドパスフィルタ１３によって通過される他の周波数帯域の中の対象となる他の信号を含み得る。フィルタリングされた信号は、それから、図３（ｂ）に示すように、アナログプリプロセッサ７のダウンコンバータ１４によって、より低い周波数にダウンコンバートされる。望ましい信号は、複数の搬送波１７を含んでいる。搬送波は、搬送波によって伝達される情報の種類および量に応じて、様々な幅を有し得る。
【００３０】
アナログプリプロセッサ内のアナログバンドパスフィルタ１３は、完璧なフィルタではない。フィルタリングされた信号は、特に通過帯域の端で、いくらかの望ましくない減衰変化を経験する。加えて、バンドパスフィルタにも、一定ではない帯域内グループ遅延がある。グループ遅延は、周波数に関する位相応答の一次導関数（first derivative）である。理想的なフィルタは、完全にフラットな上部を有する利得プロファイル、および周波数によって線形に変化する位相、すなわち一定のグループ遅延を提供する。その代わりに、バンドパスフィルタの利得プロファイルおよび位相は、図４に示すように変化し得る。利得プロファイルの上部は、完全にフラットではなく、かつ位相は、周波数による線形変化から外れている。これらの欠点は、バンドパスフィルタに特有のことではなく、衛星通信システム１内の任意のアナログ素子に対して存在する。グループ遅延および減衰変化は、信号の劣化を引き起こす。劣化は、より広い搬送波に対して、より重大である。なぜなら、搬送波の周波数の範囲が広いほど、搬送波全体にわたる利得変化およびグループ遅延変化も大きいからである。また、搬送波が通過帯域の端にあると、フィルタリングされる帯域の端での傾斜した利得プロファイルおよびより大きなグループ遅延変化のために、劣化はより悪くなり得る。本発明は、以下でより詳細に説明するが、利得およびグループ遅延変化を導入する、デジタルプロセッサの前および後の両方のバンドパスフィルタおよび他の素子の利得およびグループ遅延変化を補償するための方法および装置を提供する。
【００３１】
図５を参照すると、デジタルプロセッサ９は、望ましい信号を複数の周波数チャネルに分離するためのデマルチプレクサ１８と、周波数チャネルを別々に処理するための信号プロセッサ１９と、別々の周波数チャネルを再び一緒に多重化するための周波数マルチプレクサ２０とを有している。デマルチプレクサ１８は、アナログ−デジタル変換器８から信号を受け取り、マルチプレクサ２０は、デジタル−アナログ変換器１０に、多重化された信号を転送する。信号プロセッサ１９は、以下でより詳細に述べるが、更に、信号経路に沿ったアナログ素子によって導入される帯域内利得およびグループ遅延変化のうちの少なくとも１つを補償するための補償ユニット２１を有している。
【００３２】
図６（ａ）から６（ｄ）を参照すると、デマルチプレクサ１８は、デジタル化された信号を複数の周波数チャネル２２に分割する複数の隣接するフィルタを有していてもよい。例えば、デマルチプレクサは、図６（ａ）および６（ｂ）に示すように、信号を等しい幅のＫ個の周波数チャネル２２に分離してもよい。信号プロセッサ１９は、それから、周波数チャネル内の信号を別々に処理する。例えば、信号プロセッサ１９は、周波数変換および／または周波数チャネルの特定のビームへのルーティング（routing）を実行してもよい。信号プロセッサ１９は、図６（ｃ）および６（ｄ）に示すように、Ｋ個の周波数チャネルをＬ個の新しい周波数チャネル２３に写像（map）してもよい。
【００３３】
デマルチプレクサ１８によって多重分離された搬送波は、周波数チャネル２３より広くても狭くてもよい。いくつかの実施形態において、デマルチプレクサ１８の隣接するチャネルフィルタは、それらが連続的な通過帯域を与えるように加わるように設計される。これは、複数の周波数チャネルにわたる搬送波を再形成するために用いられ得る。複数の周波数チャネルにわたるブロードバンド搬送波の処理が、図７に示されている。デマルチプレクサは、ブロードバンド搬送波１７をフィルタリングして、部分的に重複する複数の狭帯域周波数チャネルにする。構成要素である周波数チャネルは、それから、信号プロセッサ１９によって一緒に送られる。マルチプレクサ２０において、処理された周波数チャネル２３は、それから合計され、数学的に正確なフラットな応答２４を提供し、ブロードバンド搬送波１７を再形成する。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、構成要素である周波数チャネルの処理の間、ブロードバンド搬送波全体にわたる減衰およびグループ遅延変化に対する修正が適用される。信号プロセッサ１９内の補償ユニット２１は、位相および利得オフセットが適用される時、隣接している周波数チャネルの位相および利得を考慮して、各周波数チャネルに対する位相および利得オフセットを決定して、搬送波全体にわたる利得およびグループ遅延フラットネスに対する最適な総合的近似値を得る。換言すれば、各チャネルに対する位相の修正は、位相が搬送波全体にわたる周波数に関して実質的な線形関係に従うように決定され、かつ利得の修正は、搬送波全体にわたるフラットな利得応答を提供するように決定される。従って、利得およびグループ遅延変化による信号に対する劣化は最小にされ得る。また、アナログ素子によって導入される利得およびグループ遅延変化をデジタル的に補償することを可能にすることによって、例えばアナログプリプロセッサ７内のバンドパスフィルタのようなアナログ素子の設計が簡単になり得る。
【００３５】
補償ユニット２１は、各周波数チャネルにおける位相および利得オフセットを適用して、信号プロセッサ１９の前および後の両方で、全ての信号経路に沿って導入される損傷を修正するために用いられ得る。このように、搬送波に対する歪みが、フラットではない利得およびグループ遅延応答を提供して、信号経路内のデジタルプロセッサ９の後に置かれた素子によって導入される歪みを補償するために、補償ユニット内で加えられ得る。補償ユニット２１によって加えられる歪みは、衛星通信システムにおける信号経路の終端で、搬送波全体にわたる利得およびグループ遅延が一定になるように選択される。例えば、もしアナログポストプロセッサ１１内の素子が、搬送波の他の周波数チャネルと比較して、１組の周波数チャネル上のグループ遅延を不釣合いに増加させると、補償ユニット２１は、１組の周波数チャネルに対してポストプロセッサによって導入された位相の傾きに等しい量だけ、１組の周波数チャネル上の位相の傾きを減少させる。これにより、１組の周波数チャネル上のグループ遅延が増加して、アナログポストプロセッサ１１を通過する時に、他の周波数チャネルと同じグループ遅延を持つようになる。
【００３６】
図８は、ブロードバンド搬送波の構成要素であるナローバンド周波数チャネルの振幅の変化を示している。ブロードバンド搬送波は、９個の周波数チャネル２３に多重分離され、かつ処理される。図８は、通過帯域の低周波数端での搬送波を示していて、搬送波の低周波数端での周波数チャネルにおける信号は、搬送波の高周波数端での周波数チャネルにおける信号以上に減衰される。信号プロセッサ１９内の補償ユニット２１は、各周波数チャネル２３に対する適切な振幅調整を決定して、この振幅調整を適用する。いくつかの実施形態では、振幅調整は、各周波数ビン全体にわたって一定である。図８に示すように、搬送波帯の低周波数端における全ての周波数チャネルの振幅は、上へ調整される。他の周波数チャネルの振幅は、よりフラットな応答を与えるように修正され得る。周波数チャネルは、それから、多重化されて、ブロードバンド搬送波を形成する。
【００３７】
図９は、他のブロードバンド搬送波の構成要素であるナローバンド周波数チャネル２３のグループ遅延変化を示している。ブロードバンド搬送波は、８個の周波数チャネルに多重分離され、かつ処理される。ブロードバンド搬送波全体にわたる実際の位相２５は、周波数に関して非線形関係を示している。換言すれば、グループ遅延は一定ではない。一定のグループ遅延は、線形の理想的な位相２６を与える。グループ遅延の修正は、上述した利得の修正と同じ原理に従う。補償ユニット２１は、各周波数ビンに対して区分的（piecewise）方法で位相の修正を適用して、搬送波全体にわたる修正された位相変化２７を生成する。単一の位相調整が、所定の周波数チャネルの全帯域幅に適用される。位相の修正は、ステップ状の方法で位相変化を事実上線形化する。ステップの端は、隣接する周波数チャネル間のフィルタの有限遷移幅（finite transition width）によって平滑化され得る。
【００３８】
適切な振幅および位相調整は、アナログ素子の利得および位相応答の格納されたプロファイルに基づいていてもよい。例えば、各周波数チャネルに対する別々の利得および位相オフセットは、システムの素子の前もってのシミュレーションまたはシステムによって処理された信号から得られた実際のデータに基づいて格納され得る。各素子に対する利得および位相オフセットは、理想的な素子に対する利得および位相と実際の素子に対する利得および位相との間の違いとして決定され得る。全素子に対する計算された利得および位相オフセットは、プロセッサの前および後の両方のアナログ素子を含む、全信号経路に対する利得および位相オフセットを与えるために結合され得る。補償ユニット２１は、衛星通信システムが打ち上げられる前に利得および位相オフセットと共にプログラムされ得る。または、それは、コントロールインターフェース１２を介して地上局から遠隔でプログラムされ得る。例えば、利得および位相オフセットは、衛星通信システムが打ち上げられる前に、または地上局から遠隔で、補償ユニット２１の中にロードされるテーブル内に含まれ得る。テーブルが必ずしも補償ユニット２１の中に格納される必要はないことは理解されるべきである。それは、衛星上の他の場所に格納され得る。または、地上局内に格納され、遠隔でアクセスされてもよい。
【００３９】
システムは、例えば経年（age）の結果としての、素子の応答プロファイルに対する何らかの変化を決定するために、時々再調整され得ると考えられる。補償ユニット２１は、素子の応答プロファイルに対する何らかの変化を考慮するために、再プログラムされ得る。補償ユニット２１は、また、衛星通信システム１の温度に応じて適切なオフセットを選択するようにプログラムされ得る。フィルタの特性は、温度によって変化し得る。衛星のペイロードは、補償ユニット２１に温度データを提供する温度計を備えていると考えられる。補償ユニットは、検出された温度に応じてオフセットを選択する。従って、補償ユニット２１は、様々な温度での様々な周波数チャネルに対する様々なオフセットに関するテーブルを格納していてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、適切な利得および位相オフセットは、理想的な利得および位相応答を用いてではなく、搬送波の全周波数チャネルの測定された利得および位相を用いて決定され得る。例えば、補償ユニット２１は、搬送波全体にわたる平均振幅を決定して、この平均振幅に対応するように各周波数ビンにおける振幅を調整することができる。同様に、補償ユニット２１は、搬送波全体にわたる周波数に関して搬送波全体にわたる平均グループ遅延すなわち位相の平均変化を決定して、平均グループ遅延に対応するように各周波数チャネルの位相を調整することができる。
【００４１】
いくつかのシステムにおいて、搬送波の周波数は、信号プロセッサ１９の中で変換され得る。周波数変換前に発生する利得および位相シフトの量は、周波数変換前の周波数による。そして、周波数変換後に発生する利得および位相シフトの量は、周波数変換後の周波数による。従って、補償ユニット２１は、周波数変換前に導入される利得および位相変換と、周波数変換後に導入される利得および位相変換とを補償するための別々のオフセットを特定するテーブルを格納していてもよい。衛星システムの特定の経路に沿って送られる信号のために、補償ユニットは、最初の周波数に対する利得および位相オフセットと、最終的な周波数に対する利得および位相オフセットとを調べ、各々の利得および位相オフセットを組み合わせ、１つの経路に対する総合的な利得および位相オフセットを決定する。
【００４２】
本発明は、搬送波全体にわたるグループ遅延および利得変化を補償するために、いかなる衛星のペイロードにおいても用いられ得る。特に、補償は、フェーズドアレイまたはアレイ給電リフレクタ（array fed reflector）を有するデジタルビーム形成ネットワーク構成と、空間的切換構成（spatially switched architecture）との両方において適用され得る。デジタルビーム形成ネットワーク構成は、一般に複数の給電素子および１つのデジタル信号プロセッサを含んでいて、それは、複数の経路に沿って信号を送り、各経路の振幅および位相を設定して、複数のビームを形成して複数の加入者の位置に向ける。従って、デジタルビーム形成ネットワークは、すでに各経路に対する位相および振幅を設定するための機能を有していて、本発明は容易に実施され得る。一般的な空間的切換構成において、信号プロセッサは、各周波数チャネルの振幅を調整する能力は有しているが、各周波数チャネルの位相を設定するために必要な機能を備えるためには、変更が必要である。
【００４３】
デジタルビーム形成ネットワークにおいて、与えられた信号経路に対するグループ遅延をフラットにすることに加えて、またはこれに代わるものとして、本発明は、異なる信号経路間でグループ遅延を等しくするためにも用いられ得る。更に詳細には、デジタルビーム形成ネットワークの受信リンクにおいて、ビームは、信号プロセッサ１９によって、同じ物理的な周波数帯域幅を表しているが、異なる信号経路から来る２以上の信号を結合することによって形成され得る。また、送信リンクにおいて、ビームは、異なる送信素子による送信のために異なる経路に沿って信号の異なる部分を送ることによって形成され得る。異なるアナログ素子、例えばフィルタは、異なる経路の中で用いられ得る。たとえ、これらの異なる経路の中で用いられるフィルタが理想的だったとしても、それらは同一ではない可能性がある。それ故、搬送波に対するグループ遅延は、異なる経路の中では同じではない。この種の損傷も、本発明によって修正され得る。
【００４４】
補償ユニット２１は、搬送波全体にわたるグループ遅延が各経路において同じであることを確実にするために、個々の周波数チャネルの位相を調整するように構成され得る。２つの異なる経路における２つの周波数チャネルの実際の位相は、同じである必要はなく、周波数チャネル全体にわたる傾きだけが同じであればよい。
【００４５】
一定の修正が各周波数チャネルに適用される実施形態においては、１つの経路内の単一の周波数チャネル上で計算される実際の傾きは、他の経路内の対応する周波数チャネル上で計算される傾きと同じではないかもしれない。しかしながら、１つの経路の多数の隣接する周波数チャネル上でとられる総合的な傾きは、他の経路内の対応する周波数チャネル上でとられる総合的な傾きと同じになるように修正され得る。
【００４６】
様々な経路内の周波数チャネルに適用される位相オフセットは、ルックアップテーブル内に格納され得る。オフセットは、信号経路内の素子の位相応答プロファイルから導出され得る。あるいは、位相オフセットは、搬送波全体にわたるグループ遅延を、基準経路内の搬送波全体にわたるグループ遅延と比較することによって決定され得る。各経路内の各周波数チャネルの位相は、各経路内でのグループ遅延が基準経路内でのグループ遅延と一致するように調整され得る。基準経路内でのグループ遅延は、全ての搬送波が全ての経路内で一定のグループ遅延を有するように、一定になるように調整され得る。あるいは、ルックアップテーブルが用いられる場合には、テーブル内のオフセットの適用は、各経路内の搬送波全体にわたる位相変化が、周波数に関してほぼ線形になるように、かつ線形関係の傾きが、各経路内で同じになるようにし得る。
【００４７】
図１０を参照すると、２つの異なる経路内での同じ搬送波の２つの部分にわたる周波数に関する位相２５ａ、２５ｂが示されている。明確にするため、両方の経路は、理想的な線形位相応答、すなわち一定の遅延を有すると仮定する。しかしながら、傾きは、各経路内で異なる。従って、位相修正は、両方の経路に対して同一の望ましいフラットなグループ遅延２６に対する各経路内での近似値２７ａ、２７ｂを得るために、両方の経路内での搬送波の周波数チャネルに適用される。修正が適用された後の、対応する周波数チャネル２３全体にわたる傾きは、２つの経路において正確に同じではないが、経路のうちの１つの中での多数の周波数チャネル全体にわたる平均傾きは、他の経路の中での多数の対応する周波数チャネル全体にわたる平均傾きと同じである。
【００４８】
補償ユニット２１は、信号プロセッサ１９内の１組の命令として実現され得る。補償ユニット２１は、チャネルの適切な位相および振幅を調べるためのテーブルデータを格納することもできるし、他のどこかに格納されたテーブルデータにアクセスすることもできる。補償を実行するための命令は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて実現され得る。
【００４９】
さらに、本発明は、ブロードバンド搬送波に関して記載されてきた。なぜなら、グループ遅延および利得変化の影響は、最も多くの性能劣化を被る広い帯域幅の搬送波の場合に最も懸念されるからである。しかしながら、補償は、周波数ビンが搬送波より狭い以上、より狭い帯域幅の搬送波にも適用され得る。システムは、周波数チャネルをより狭くして、より狭い搬送波に対しても補償を可能にするように設計され得る。
【００５０】
本発明の具体例を記載してきたが、本発明の範囲は、添付の請求項によって定義されるのであって、この例に限られるのではない。従って、本発明は、当業者によって認められるように、他の方法でも実施され得る。
【００５１】
例えば、衛星システムのアナログプリプロセッサ７、アナログ−デジタル変換器８、デジタルプロセッサ９、デジタル−アナログ変換器１０およびアナログポストプロセッサ１１は、集積プロセッサ４内に設けられていると記載してきたが、構成要素は、もちろん、別々に設けられ得る。さらに、これらの構成要素は、本発明が実施され得るシステムの一例を提供するためにのみ記載されてきた。そして、この例は、限定と解釈されるべきではない。
【００５２】
さらに、本発明は、衛星通信システムに関して記載されてきたが、本発明が、デジタル領域での信号を処理するためのいかなる適当なシステムでも用いられ得ることは理解されるべきである。
【００５３】
加えて、利得および位相の両方の修正について記載してきたが、補償ユニット２１は、利得の変化だけを補償することもできるし、グループ遅延の変化だけを補償することもできるし、利得およびグループ遅延の両方の変化を補償することもできることも理解されるべきである。
【符号の説明】
【００５４】
１  衛星通信システム
２  受信アンテナサブシステム
３  ローノイズアンプ
４  集積プロセッサ
５  ハイパワーアンプ
６  送信アンテナサブシステム
７  アナログプリプロセッサ
８  アナログ−デジタル変換器
９  デジタルプロセッサ
１０  デジタル−アナログ変換器
１１  アナログポストプロセッサ
１２  コントロールインターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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