(57)【要約】【課題】フェーズドアレーアンテナ（ＰＡＡ）を搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を伝送する送信装置及びその受信装置を提供する。【解決手段】本発明に係る送信装置１０は、デジタル信号を振幅位相変調でマッピングする変調マッピング部１２と、位相については差動位相変調のシンボルとみなし振幅については振幅変調のシンボルとみなしてシンボル変換を行うシンボル変換部１３と、変調シンボルを基に振幅位相変調信号を生成する振幅位相変調部１４とを備える。受信装置３０は、受信した振幅位相変調信号の振幅調整を行う振幅制御部３５と、振幅調整した振幅位相変調信号を復調する振幅位相復調部３１と、位相については差動位相変調のシンボルとみなし振幅については振幅変調のシンボルとみなしてシンボルを復元するシンボル復元部３２と、復元したシンボルについて尤度判定し対応するデジタル信号のビット列を生成する尤度判定部３３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェーズドアレーアンテナを搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を伝送する送信装置であって、
伝送するデジタル信号のビット列を振幅位相変調による所定の位相成分及び振幅成分の信号点配置にマッピングして、シンボルを形成する変調マッピング部と、
当該シンボルの位相成分については前シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして変調シンボルの位相成分とし、当該シンボルの振幅成分については振幅変調のシンボルとみなして変調シンボルの振幅成分とすることにより、前記シンボルを当該変調シンボルに変換するシンボル変換部と、
前記変調シンボルを基に振幅位相変調信号の伝送信号を生成する振幅位相変調部と、
を備えることを特徴とする、送信装置。
【請求項２】
前記シンボル変換部は、
前記変調マッピング部の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部を備え、
当該シンボルの位相成分について、前記前シンボルを基準とする代わりに、前記最外周検出部によって検出した直近の最外周シンボルを基準として、前記差動位相変調に基づいた前記変調シンボルの位相成分を形成することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記伝送するデジタル信号について所定の誤り訂正符号化を施して前記ビット列を生成する誤り訂正符号化部を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記誤り訂正符号化部により所定の誤り訂正符号化を施すビット列に関して、所定の深さのビットインタリーブを施したビット列を生成するインタリーブ部を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
フェーズドアレーアンテナを搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を受信する受信装置であって、
当該衛星の伝送路を介して送信側から伝送される振幅位相変調信号を受信し、前記振幅位相変調信号の振幅成分についてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行う振幅制御部と、
前記振幅制御部によって振幅調整された振幅位相変調信号の位相成分及び振幅成分を復調することにより変調シンボルを判定して抽出する振幅位相復調部と、
当該変調シンボルの位相成分については前シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして復元してシンボルの位相とし、当該変調シンボルの振幅成分については振幅変調のシンボルとみなしてシンボルの振幅成分とすることにより、前記変調シンボルからシンボルを復元するシンボル復元部と、
前記シンボル復元部によって復元したシンボルについて、所定の尤度判定法により最も確からしい位相及び振幅を判定し、判定した位相及び振幅に対応するデジタル信号のビット列を生成する尤度判定部と、
を備えることを特徴とする、受信装置。
【請求項６】
前記振幅制御部は、連続値を対象にしてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行うか、又は前記振幅位相復調部にてサンプリングされる振幅成分のサンプル値を対象にしてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行うことを特徴とする、請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】
前記シンボル復元部は、
前記振幅位相復調部の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部を備え、
当該変調シンボルの位相成分について、前記前シンボルを基準とする代わりに、前記最外周検出部によって検出した直近の最外周シンボルを基準として、前記差動位相変調に基づいた前記シンボルの位相を復元することを特徴とする、請求項５又は６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記シンボル復元部は、
前記尤度判定部にて判定した振幅成分を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部を備え、
当該変調シンボルの位相成分について、前記前シンボルを基準とする代わりに、前記最外周検出部によって検出した直近の最外周シンボルを基準として、前記差動位相変調に基づいた前記シンボルの位相を復元することを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項９】
前記尤度判定部により判定した振幅及び位相に対応するビット列について所定の誤り訂正復号を施し、前記デジタル信号に関する復元信号を生成する誤り訂正復号部を更に備えることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記誤り訂正復号部により所定の誤り訂正復号を施すビット列に関して、所定の深さのビットデインタリーブを施したビット列を生成するデインタリーブ部を更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェーズドアレーアンテナ（ＰＡＡ：Phased Array Antenna）を搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を伝送する送信装置及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、１２ＧＨｚ帯衛星放送に関して、衛星デジタル放送や高度広帯域衛星デジタル放送が標準規格として定められている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００３】
一方で、更なる電波資源開拓のために、近年では２１ＧＨｚ帯衛星放送に関する技術が検討されている。２１ＧＨｚ帯衛星放送では、現行の１２ＧＨｚ帯衛星放送と比較して降雨減衰が大きくなることから、サービス時間率を確保するための様々な技術が検討されている。
【０００４】
例えば一つの単純な考え方として、放送衛星の中継器出力を大きくして、受信Ｃ／Ｎマージンを大きくする技法がある。しかし、中継器出力を大きくするには、中継器重量もバス電源容量も多く必要になり、衛星自体が大型化してしまう。そこで、衛星の中継器出力は同等に保つかあまり増加させずに、アンテナにフェーズドアレーアンテナ（ＰＡＡ）を採用して指向性制御を可能にし、雨が降っている地域に向けての放射電力を高くすることが考えられている。例えば、ＰＡＡの実現性や有用性を示すため、ＰＡＡを制御して雨域に合った放射パターンを形成する研究が開示されている（例えば、非特許文献３参照）。更に、このようなＰＡＡを利用する送信装置において、雨域の状況等に応じて複数のアレー放射素子（「アンテナ素子」とも称される。）の位相を制御することによって放射パターンの制御を行う技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。尚、フェーズドアレーアンテナ（ＰＡＡ）による中継器は、基本構成として、中継しようとする信号を受信するアップリンク受信アンテナ、受信した信号を増幅し送信周波数に変換するアップリンク受信部及び周波数変換器、後段のアレー構成の移相器に分配する分配器、アレー放射素子の位相調整を行う移相器、アレー放射素子としてＴＷＴＡ（進行波管増幅器）からなる電力増幅器を備えるフェーズドアレー給電部、及び、反射鏡等からなる。
【０００５】
図７は、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器を利用する伝送システムの概略図である。図７において、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０に搭載される複数のアレー放射素子のそれぞれの位相は、図示しない地上設備からのコマンドによって雨域の状況等に応じて制御される。本願明細書中、このような制御を「ＰＡＡ制御」と称し、ＰＡＡ制御を行うためのコマンドを「ＰＡＡ制御コマンド」と称することにする。送信装置１０は、伝送するサービス情報に関するデジタル信号について所定の変調を施した変調信号を生成し、伝送信号として衛星搭載中継器２０に送信する。ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０は、ＰＡＡ制御、即ち複数のアレー放射素子の位相の制御によって形成された放射パターンで当該伝送信号を中継する。各地域の受信点に配置される受信装置３０は、ＰＡＡ制御を伴う衛星中継後の伝送信号を受信信号として受信することになる。
【０００６】
したがって、送信装置１０及び受信装置３０間の伝送路における伝送信号の位相は、このＰＡＡ制御の前後で変化しうる。即ち、ＰＡＡ制御は、結果として受信点における受信信号の位相回転を急激に生じさせることになる。さらに、挙動を把握しにくい過渡状態を極力避けるためにＰＡＡ制御はなるべく短時間に行なわれるので、受信信号の位相回転は急激なものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４３５１４９１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“衛星デジタル放送の伝送方式  電波産業会 標準規格 ARIB STD-B20 3.0版”、［online］、平成10年11月6日策定、ARIB、［平成24年9月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B20v3_0.pdf〉
【非特許文献２】“高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式  電波産業会 標準規格 ARIB STD-B44 1.0版”、［online］、平成21年7月29日策定、ARIB、［平成24年9月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B44v1_0.pdf〉
【非特許文献３】田中祥次、外３名、“21GHz帯衛星搭載フェーズドアレーアンテナの整形増力ビームの検討”，一般社団法人電子情報通信学会，2007年4月13日、電子情報通信学会技術研究報告（IEICE Technical Report）．SAT，衛星通信 107(11), pp.7-12
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０では、複数のアレー放射素子におけるそれぞれの位相を制御して所望の放射パターンを形成するため、受信点では受信信号の位相回転を急激に生じさせる。したがって、放送衛星のＰＡＡ制御を行なった場合、受信信号の位相が急回転することに起因して、受信信号の同期外れや信号誤りが増大することが懸念される。
【００１０】
衛星伝送路において一般に起こる妨害はノイズの加算であり、このノイズは振幅・位相とも直流分がないのに対して、ＰＡＡ制御による伝送エラーの特徴として、位相に直流分を伴うことである。
【００１１】
これを解決する手段として、差動位相変調（ＤＰＳＫ： Differential Phase-Shift Keying）を使用することが考えられる。図８は、従来技術から想定されるＰＡＡを利用する伝送システム１００として、ＤＰＳＫを使用する際の送信装置１０及び受信装置３０を示している。送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１１、変調マッピング部１１２、差分位相変換部１１３及び位相変調部１１４を備える。
【００１２】
誤り訂正符号化部１１１は、伝送するデジタル信号について、非特許文献１や非特許文献２等に規定されるものと同様の誤り訂正符号化を施したビット列（ｄ）を生成し、変調マッピング部１１２に送出する。
【００１３】
変調マッピング部１１２は、誤り訂正符号化を施した信号のビット列（ｄ）を所定の信号点配置にマッピングして、シンボルを形成し、差分位相変換部１１３に送出する。
【００１４】
差分位相変換部１１３は、変調マッピング部１１２から出力されるシンボルを、前シンボルを基準とした差分の位相で変調を行うＤＰＳＫによる変調シンボルに変換するために、１シンボル分、各シンボルを遅延させる位相遅延部１１３２、及び、位相遅延部１１３２によって遅延させたシンボルの位相（θ’−１）と処理対象のシンボルの位相（θ）とを加算した位相（θ’）のＤＰＳＫによる変調シンボルに変換し、位相変調部１１４に送出する位相加算部１１３１を備える。
【００１５】
位相変調部１１４は、当該変調シンボルに対応する位相変調信号を伝送信号として生成し、伝送路を介して受信装置３０に向けて送信する。尚、この伝送路にて、伝送信号はＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を経由することになるため、ＰＡＡ制御に伴い位相回転を急激に生じさせうる。
【００１６】
一方、受信装置３０は、位相復調部３１１、差分位相復元部３１２、尤度判定部３１３及び誤り訂正復号部３１４を備える。
【００１７】
位相復調部３１１は、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を含む伝送路を介して送信装置１０から送信される伝送信号を受信し、当該伝送信号における各変調シンボルの位相成分を復調し、それぞれ位相（θ’）の変調シンボルとして差分位相復元部３１２に送出する。
【００１８】
差分位相復元部３１２は、前シンボルを基準とした差分の位相で復調を行うＤＰＳＫによる変調シンボルを復元するために、１シンボル分、各変調シンボルを遅延させる位相遅延部３１２２、及び、位相遅延部３１２２によって遅延させた変調シンボルの位相（θ’−１）と処理対象の変調シンボルの位相（θ’）とを減算した位相（θ）のシンボルを復元し、尤度判定部３１３に送出する位相減算部３１２１を備える。
【００１９】
尤度判定部３１３は、差分位相復元部３１２によって復元した位相（θ）のシンボルについて、例えば非特許文献２に開示されるものと同様な尤度判定法により、最も確からしい位相成分を判定してデマッピングを行い、デマッピングした位相成分に対応するビット列を誤り訂正復号部３１４に送出する。
【００２０】
誤り訂正復号部３１４は、尤度判定部３１３から送出されるビット列について、送信側と対応する所定の誤り訂正復号を施し、送信装置１０によって伝送されるデジタル信号に関する復元信号を生成する。
【００２１】
このように、差動位相変調（ＤＰＳＫ）を使用することで、放送衛星のＰＡＡにより放射パターン制御を行なって伝送信号の位相を急回転させた場合でも、受信装置３０は、前シンボルを基準とした差分の位相を扱うことから、その受信信号の同期外れの防止や信号誤りを軽減もしくは最小化することができる。
【００２２】
本来、ＤＰＳＫは、ＰＡＡ制御による位相エラーに対処するために考えられたものではなく、基準位相として絶対位相を用いることが難しいので前シンボルを基準としてその差で位相成分を検出しようと考えられたものである。しかしながら、このＤＰＳＫを使用すればＰＡＡ制御に対応することが可能になる。ＰＡＡ制御を行なうと、受信装置３０側での絶対位相が変化する場合があるが、一般に、ＰＡＡ制御による位相変化は、制御途中の過渡的状態を避けるため、出来るだけ短時間に行なわれる。雑音が無い状態を仮定すると、途中で位相回転が起こってもＤＰＳＫにおいては、その前後の（相対的な）位相が安定している期間ではエラー無く伝送される。この場合、ＰＡＡの位相制御がＭシンボル分で完了すると仮定すると、エラーが生じる可能性があるのはＭ＋１シンボル分のみである。最速を目標に位相制御を行なった場合、Ｍ＝１であり、エラーが生じる可能性があるのは２シンボル分である。この誤りは、通常の誤り訂正符号で訂正可能である。
【００２３】
しかしながら、近年では、伝送容量を大きくするために振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase-Shift Keying)の利用が望まれる。通常、ＡＰＳＫにより信号伝送する際に、放送衛星のＰＡＡ制御、即ちＰＡＡによる放射パターン制御を行なった場合において、受信信号の位相が急回転することに起因して、受信信号の同期外れの回復に時間がかかり、続いて信号誤りの回復に時間を要し、これらの回復までの伝送データを喪失してしまうことが懸念される。
【００２４】
したがって、放送衛星のＰＡＡで放射パターン制御を行なった時など受信信号の位相が急回転するような場合でも、受信信号の同期外れを防止し、信号誤りを最小化させるべく、安定した振幅位相変調（ＡＰＳＫ）を利用できるようにすることが望まれる。
【００２５】
本発明は、上述の問題点を鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、フェーズドアレーアンテナを搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を伝送する送信装置及び受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、放送衛星のＰＡＡで放射パターン制御を行なった時など受信信号の位相が急回転するような場合でも、受信信号の同期外れを防止し、信号誤りを最小化させるべく、位相成分は差動位相変調を採用し、振幅成分は差動を採用せずに振幅変調を利用する振幅差動位相変調（本願明細書中、「ＡＤＰＳＫ：Amplitude- and Differential Phase-Shift Keying」と称することにする。）をＰＡＡ制御に対応させる態様とする。
【００２７】
つまり、本発明においては、振幅位相変調信号を伝送するにあたり、送信側で位相成分は差動位相変調とみなす一方で、振幅成分は振幅変調（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）と同じく単純な振幅変調とみなして伝送信号を形成し、受信側で位相成分については差動位相復調を行いつつ、振幅成分についてはＡＬＣ（Automatic Level Control）（或いはＡＧＣ（Automatic Gain Control）でもよい）による振幅制御を伴って振幅復調を行うことで、ＰＡＡ制御により位相や振幅の変動を生じさせても、同期外れを抑制し、信号誤りを軽減或いは最小化させるようにする。
【００２８】
これにより、受信側で位相成分については差動位相復調を行うことで、ＰＡＡ制御による位相に関する一時的な変動で位相ずれが生じたとしても伝送信号の位相成分を自動回復することができる。
【００２９】
また、受信側で振幅成分についてはＡＬＣによる振幅制御を行って振幅復調することで、ＰＡＡ制御による振幅に関する一時的な変動で振幅ずれが生じたとしても伝送信号の振幅成分を自動回復することができる。
【００３０】
また、ＰＡＡ制御による位相や振幅に関する一時的な変動で信号誤りが生じたとしても、この一時的な変動で生じる信号誤りは、例えば非特許文献１や非特許文献２に開示されるような通常の誤り訂正符号化方式の利用で訂正可能な範囲に抑制される。
【００３１】
また、ＰＡＡ制御による位相や振幅に関する変動期間内に起こり得る信号誤りは、一時的なシンボル誤りのみであり、時間軸の誤り（シンボルずれ等）が起こることはないので、同期が外れることはない。尚、フレーム同期信号がＰＡＡ制御による位相や振幅に関する一時的な変動期間内にかかる場合においても、通常設けられるフレーム同期の前方保護によって同期外れは防止される。
【００３２】
更に、本発明においては、ＡＰＳＫ方式に対して上記のＤＰＳＫの利点を取り入れるために、位相成分は差動位相変調とみなす一方で振幅成分は振幅変調とみなす際に、ＤＰＳＫと同じく基準シンボルとして直前のシンボルを用いる態様とする以外にも、これを改良して、基準シンボルとして直前の最大振幅のシンボル（即ち、直前の最外周シンボル）を用いる態様とすることができる。つまり、ＡＰＳＫ方式では数種類の振幅のシンボルが存在することから、位相成分に関する差動位相変調の基準シンボルには最も振幅の大きなシンボルを用いるようにする。これにより、ノイズの影響を少なくし、伝送特性を更に改善することができる。尚、この場合においても、振幅成分に対しては同様に単純な振幅変調とみなすことができる。
【００３３】
即ち、本発明の送信装置は、フェーズドアレーアンテナを搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を伝送する送信装置であって、伝送するデジタル信号のビット列を振幅位相変調による所定の位相成分及び振幅成分の信号点配置にマッピングして、シンボルを形成する変調マッピング部と、当該シンボルの位相成分については前シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして変調シンボルの位相成分とし、当該シンボルの振幅成分については振幅変調のシンボルとみなして変調シンボルの振幅成分とすることにより、前記シンボルを当該変調シンボルに変換するシンボル変換部と、前記変調シンボルを基に振幅位相変調信号の伝送信号を生成する振幅位相変調部と、を備えることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の送信装置において、前記シンボル変換部は、前記変調マッピング部の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部を備え、当該シンボルの位相成分について、前記前シンボルを基準とする代わりに、前記最外周検出部によって検出した直近の最外周シンボルを基準として、前記差動位相変調に基づいた前記変調シンボルの位相成分を形成することを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の送信装置において、前記伝送するデジタル信号について所定の誤り訂正符号化を施して前記ビット列を生成する誤り訂正符号化部を更に備えることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の送信装置において、前記誤り訂正符号化部により所定の誤り訂正符号化を施すビット列に関して、所定の深さのビットインタリーブを施したビット列を生成するインタリーブ部を更に備えることを特徴とする。
【００３７】
更に、本発明の受信装置は、フェーズドアレーアンテナを搭載した衛星を介して振幅位相変調信号を受信する受信装置であって、当該衛星の伝送路を介して送信側から伝送される振幅位相変調信号を受信し、前記振幅位相変調信号の振幅成分についてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行う振幅制御部と、前記振幅制御部によって振幅調整された振幅位相変調信号の位相成分及び振幅成分を復調することにより変調シンボルを判定して抽出する振幅位相復調部と、当該変調シンボルの位相成分については前シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして復元してシンボルの位相とし、当該変調シンボルの振幅成分については振幅変調のシンボルとみなしてシンボルの振幅成分とすることにより、前記変調シンボルからシンボルを復元するシンボル復元部と、前記シンボル復元部によって復元したシンボルについて、所定の尤度判定法により最も確からしい位相及び振幅を判定し、判定した位相及び振幅に対応するデジタル信号のビット列を生成する尤度判定部と、を備えることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の受信装置において、前記振幅制御部は、連続値を対象にしてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行うか、又は前記振幅位相復調部にてサンプリングされる振幅成分のサンプル値を対象にしてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行うことを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の受信装置において、前記シンボル復元部は、前記振幅位相復調部の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部を備え、当該変調シンボルの位相成分について、前記前シンボルを基準とする代わりに、前記最外周検出部によって検出した直近の最外周シンボルを基準として、前記差動位相変調に基づいた前記シンボルの位相を復元することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の受信装置において、前記シンボル復元部は、前記尤度判定部にて判定した振幅成分を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部を備え、当該変調シンボルの位相成分について、前記前シンボルを基準とする代わりに、前記最外周検出部によって検出した直近の最外周シンボルを基準として、前記差動位相変調に基づいた前記シンボルの位相を復元することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の受信装置において、前記尤度判定部により判定した振幅及び位相に対応するビット列について所定の誤り訂正復号を施し、前記デジタル信号に関する復元信号を生成する誤り訂正復号部を更に備えることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明の受信装置において、前記誤り訂正復号部により所定の誤り訂正復号を施すビット列に関して、所定の深さのビットデインタリーブを施したビット列を生成するデインタリーブ部を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、ＰＡＡ制御に伴い伝送信号の位相回転が生じる場合においても、誤り訂正符号で伝送エラーが無くなる場合も含み伝送エラーを軽減もしくは最小化した振幅位相変調の信号伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による第１実施形態の送信装置及び受信装置からなる伝送システムのブロック図である。
【図２】本発明による第２実施形態の送信装置及び受信装置からなる伝送システムのブロック図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、振幅位相復調部によってサンプリングした振幅成分に基づくＡＬＣによる振幅制御部の構成例及び非線形ブロック部の入出力特性例を示す図である。
【図４】本発明による第３実施形態の送信装置及び受信装置からなる伝送システムのブロック図である。
【図５】本発明による第４実施形態の送信装置及び受信装置からなる伝送システムのブロック図である。
【図６】本発明による第５実施形態の送信装置及び受信装置からなる伝送システムのブロック図である。
【図７】ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器を利用する伝送システムの概略図である。
【図８】ＰＡＡを利用する伝送システムとして、ＤＰＳＫを使用する際の送信装置及び受信装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明による各実施形態の送信装置１０及び受信装置３０を説明する。本発明に係る伝送システムにおいて、ＰＡＡによる衛星搭載中継器２０では、地上設備からのコマンドにより、雨域の状況等に応じてＰＡＡにおけるアレー放射素子の位相及び振幅が制御可能とされ、送信装置１０及び受信装置３０間の伝送路における伝送信号の位相や振幅が、このＰＡＡ制御の前後で変化しうる状況を想定している。
【００４６】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による第１実施形態の送信装置１０及び受信装置３０からなる伝送システム１ａのブロック図である。図１において、図８に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。第１実施形態の伝送システム１ａは、放送衛星のＰＡＡにてＰＡＡ制御（即ち、放射パターン制御）を行なった時など受信信号の位相が急回転するような場合でも、受信信号の同期外れを防止し、信号誤りを最小化させるべく、位相成分は差動位相変調を採用するが振幅成分は差動を採用せずに振幅変調を利用する振幅差動位相変調（ＡＤＰＳＫ）をＰＡＡ制御に対応させる態様である。
【００４７】
伝送システム１ａにおける送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２、シンボル変換部１３及び振幅位相変調部１４を備える。
【００４８】
誤り訂正符号化部１１は、伝送するデジタル信号について、非特許文献１や非特許文献２等に規定されるような所定の誤り訂正符号化を施したビット列（ｄ）を生成し、変調マッピング部１２に送出する。
【００４９】
変調マッピング部１２は、誤り訂正符号化を施した信号のビット列（ｄ）をＡＰＳＫによる所定の位相成分及び振幅成分の信号点配置にマッピングして、シンボルを形成し、シンボル変換部１３に送出する。即ち、変調マッピング部１２に入力されたビット列（ｄ）は、ＡＰＳＫによる所定の振幅成分（ｒ）と位相成分（θ）にマッピングされる。
【００５０】
シンボル変換部１３は、変調マッピング部１２によってマッピングされたシンボルを変調シンボルに変換する。ただし、シンボル変換部１３は、当該シンボルの位相成分については、直前のシンボル（以下、「前シンボル」とも称する。）を基準とした差分の位相で変調を行うＤＰＳＫと同様の差動位相変調のシンボルとみなして変調シンボルを形成するために、１シンボル分、各シンボルを遅延させる位相遅延部１３２、及び、位相遅延部１３２によって遅延させたシンボルの位相（θ’−１）と処理対象のシンボルの位相（θ）とを加算した位相（θ’）を変調シンボルの位相成分として形成し、振幅位相変調部１４に送出する位相加算部１３１（２πを法とする加算器）を備え、当該シンボルの振幅成分（ｒ）については、振幅変調のシンボルとみなして、そのまま当該変調シンボルの振幅成分として振幅位相変調部１４に送出する。即ち、変調マッピング部１２の振幅出力は、シンボル変換部１３に入力され、そのままシンボル変換部１３が出力する変調シンボルの出力振幅（ｒ）となり、変調マッピング部１２の位相出力は、位相加算部１３１で１シンボル前の位相（θ’−１）と加算されて、振幅位相変調部１４の入力位相（θ’）とされる。また、振幅位相変調部１４の入力位相（θ’）は、位相遅延部１３２で１シンボル分遅延されて（θ’−１）となり、位相加算部１３１に入力される。位相加算部１３１の入出力の関係により、θ＋ θ’−１＝θ’、即ちθ＝θ’− θ’−１である。
【００５１】
振幅位相変調部１４は、当該変調シンボルを基に振幅位相変調信号の伝送信号を生成し、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を含む衛星伝送路を介して受信装置３０に送信する。即ち、シンボル変換部１３から送出される振幅（ｒ）及び位相（θ’）は、振幅位相変調部１４によりキャリアとして変調され、振幅位相変調信号の伝送信号として伝送路に出力される。
【００５２】
一方、受信装置３０は、振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５を備える。
【００５３】
まず、振幅制御部３５は、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を含む衛星伝送路を介して送信装置１０から送信される伝送信号（振幅位相変調信号）を受信し、この振幅位相変調信号の振幅成分についてＡＬＣによる振幅調整を行って、振幅位相復調部３１に送出する。より具体的には、振幅制御部３５は、連続値（サンプル値でない）を対象にしてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるようにＡＬＣ（ＡＧＣ）により振幅を調整する。例えば、ＡＬＣは、連続値を対象にして、尖塔値あるいは絶対値平均あるいは自乗平均値などが、所定の振幅レベルとなるように振幅調整を行うことができる。尚、図１において、振幅制御部３５は、その出力振幅を監視する例を示しているが（フィードバック型）、その入力振幅（伝送信号の振幅）を直接監視するように構成してもよい（フィードフォワード型）。
【００５４】
振幅位相復調部３１は、振幅制御部３５によって振幅調整された振幅位相変調信号の位相成分及び振幅成分を復調することにより、変調シンボルの位相（θ’）及び振幅（ｒ）を判定して抽出しシンボル復元部３２に送出する。
【００５５】
シンボル復元部３２は、振幅位相復調部３１により復調して得られる変調シンボルの位相成分については、前シンボルを基準とした差分の位相で変調を行うＤＰＳＫと同様の差動位相変調の位相成分とみなして差動化前のシンボル（送信側のマッピング時のシンボル）を復元するために、１シンボル分、各変調シンボルを遅延させる位相遅延部３２２、及び、当該遅延させた変調シンボルの位相（θ’−１）と処理対象の変調シンボルの位相（θ’）とを減算した位相（θ）をシンボルの位相として復元し、尤度判定部３３に送出する位相減算部３２１（２πを法とする減算器）を備え、当該変調シンボルの振幅成分（ｒ）については、振幅変調の振幅成分とみなして、そのままシンボルの振幅成分として尤度判定部３３に送出する。即ち、シンボル復元部３２により、振幅位相復調部３１の出力振幅（ｒ）は、そのまま、尤度判定部３３の入力振幅（ｒ）とされ、振幅位相復調部３１の出力位相（θ’）は、位相減算部３２１で１シンボル前の位相（θ’−１）が減算されて、尤度判定部３３の入力位相（θ）とされる。また、振幅位相復調部３１の出力位相（θ’）は、位相遅延部３２２で１シンボル分遅延された位相（θ’−１）となり、位相減算部３２１に入力される。
【００５６】
尤度判定部３３は、シンボル復元部３２によって復元した位相（θ）及び振幅（ｒ）について、例えば非特許文献２に開示される尤度判定法により、最も確からしい位相成分及び振幅成分を判定してデマッピングを行い、この位相成分及び振幅成分に対応するビット列を生成して誤り訂正復号部３４に送出する。即ち、尤度判定部３３に入力された（雑音を含む）振幅（ｒ）及び位相（θ）は、尤度判定により最も確からしい振幅（ｒ）及び位相（θ）が判定され、この振幅（ｒ）及び位相（θ）に対応するビット列に変換される。
【００５７】
誤り訂正復号部３４は、尤度判定部３３により判定した振幅及び位相に対応するビット列について、送信側と対応する所定の誤り訂正復号を施し、送信装置１０によって伝送されるデジタル信号に関する復元信号を生成する。
【００５８】
シンボル復元部３２に関して、位相減算部３２１の出力は、θ’− θ’−１であり、送信側の逆処理としてθ’− θ’−１＝θである。即ち、この構成により振幅（ｒ）と位相（θ）は復元される。この受信位相に位相オフセットΔθが加わっても、位相減算部３２１の出力は(θ’＋Δθ)−( θ’−１＋Δθ)＝θ’− θ’−１＝θとなり、位相（θ）は安定して復元されることになる。即ち、振幅位相復調部３１には、相対位相弁別機能さえあればよく、絶対位相弁別機能は必要がない。尚、振幅についてはＡＬＣによる振幅制御部３５により安定化されるため、シンボル復元部３２では単純に１対１で振幅を通過させればよい。
【００５９】
したがって、伝送システム１ａにてＰＡＡ制御が行なわれた場合、変調信号の位相及び振幅が短時間のうちに大きく変化しうるが、位相については前述のごとく位相オフセットがあっても伝送位相（θ）は復元され、振幅（ｒ）についてもＡＬＣによって振幅の変化が吸収され伝送振幅（ｒ）は復元されることになる。さらに、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する過渡的な状態においては、伝送位相（θ）や伝送振幅（ｒ）が誤りを持つことがあるが、この誤りは単純なビット誤りとして観測することができ、シンボルクロックの乱れは生じないので、クロックや同期の乱れは起こらず、伝送システム１ａが備える誤り訂正符号によって誤り訂正可能な範囲に抑制されたものとなる。
【００６０】
このように、位相成分は差動位相変調を採用するが振幅成分は差動を採用せずに振幅変調を利用する振幅差動位相変調（ＡＤＰＳＫ）とすることで、送信装置１０側で放送衛星のＰＡＡにより放射パターン制御を行なって伝送信号の位相が急回転した場合でも、受信装置３０は、その受信信号の同期外れの防止や信号誤りを軽減もしくは最小化することができる。
【００６１】
特に、第１実施形態の伝送システム１ａでは、受信側で位相成分については差動位相復調を行うことで、ＰＡＡ制御による位相に関する一時的な変動で位相ずれが生じたとしても伝送信号の位相成分を自動回復することができるという利点がある。
【００６２】
また、第１実施形態の伝送システム１ａでは、受信側で振幅成分についてはＡＬＣの振幅制御を行うことで、ＰＡＡ制御による振幅に関する一時的な変動で振幅ずれが生じたとしても伝送信号の振幅成分を自動回復することができるという利点がある。
【００６３】
また、第１実施形態の伝送システム１ａでは、ＰＡＡ制御による位相や振幅に関する一時的な変動で信号誤りが生じたとしても、この一時的な変動で生じる信号誤りを、例えば非特許文献１や非特許文献２に開示されるような通常の誤り訂正符号化方式の利用で訂正可能な範囲に抑制することができるという利点がある。
【００６４】
また、第１実施形態の伝送システム１ａでは、ＰＡＡ制御による位相や振幅に関する一時的な変動期間内に起こり得る信号誤りは、シンボル誤りのみであり、時間方向にシンボルのずれが起こることはないので、同期が外れることはない。尚、フレーム同期信号がＰＡＡ制御による位相や振幅に関する一時的な変動期間内にかかる場合においても、通常設けられるフレーム同期の前方保護によって同期外れは防止される。したがって、ＰＡＡ制御による位相や振幅に関する一時的な変動が生じても同期外れを防止することができるという利点がある。
【００６５】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明による第２実施形態の送信装置１０及び受信装置３０からなる伝送システム１ｂのブロック図である。図２において、図１に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。第２実施形態の伝送システム１ｂは、受信装置３０における振幅制御部３５に関して、振幅位相復調部３１にてサンプリングされる振幅成分のサンプル値に応じて振幅制御を行う構成となっている点で、第１実施形態の伝送システム１ａとは相違している。従って、それ以外の構成は、第１実施形態の伝送システム１ａと同様であり、相違点に関して主に説明する。
【００６６】
一般にＡＤＰＳＫ信号を含むＡＰＳＫ信号では、シンボルの信号点以外においてオーバーシュートやアンダーシュートの発生が想定され、第２実施形態の伝送システム１ｂでは、このような場合にもオーバーシュートやアンダーシュートの影響を軽減させるように機能する。
【００６７】
図２に示すように、伝送システム１ｂにおける送信装置１０は、伝送システム１ａにおける送信装置１０と同様であり、伝送システム１ｂにおける受信装置３０は、振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５を備える。伝送システム１ｂにおける受信装置３０の振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３及び誤り訂正復号部３４の動作は、伝送システム１ａにおける受信装置３０と同様に動作する。
【００６８】
振幅制御部３５は、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を含む衛星伝送路を介して送信装置１０から送信される伝送信号を受信し、振幅成分について、振幅位相復調部３１にてサンプリングされる振幅成分（ｒ）のサンプル値を対象にしてシンボル判定のための所定の振幅レベルとなるようにＡＬＣにより入力振幅を調整する振幅制御を行って、振幅位相復調部３１に送出する。即ち、変調シンボルを出力するために振幅位相復調部３１によってサンプリングした振幅成分を基に、例えばＡＬＣを動作させる。これによって、振幅制御部３５にとっては、このサンプルポイント以外の値は有効ではなくなり、オーバーシュートなどの影響を軽減させ、本来のシンボルの値で正しく振幅調整を行うことができる。
【００６９】
図３（Ａ）に、振幅位相復調部３１によってサンプリングした振幅成分に基づくＡＬＣによる振幅制御部３５の構成例を示し、図３（Ｂ）に、振幅制御部３５が備える非線形ブロック部２５１の入出力特性例を示す。図３（Ａ）に示すように、ＡＬＣのレベル調整部分は、ＶＣＡ（電圧制御増幅器）２５３で構成される。ＶＣＡの入力信号及び出力信号が、それぞれＡＬＣによる振幅制御部３５の入力及び出力になる。振幅位相復調部３１によってサンプリングした振幅成分（ｒ）は、サンプル値として非線形ブロック部２５１に入力される。非線形ブロック部２５１の入出力特性は、図３（Ｂ）のグラフに模式化した特性である。
【００７０】
図３（Ｂ）において、Ａの部分は、ＡＰＳＫの振幅が変化する範囲であり、理論的には不感帯でよい。また、このグラフのように、軽い帰還をかけて、振幅の暴れを防ぐこともできる。Ｂの部分は、レベル制御の中心的部分である。振幅が大きくなればＶＣＡ２５３の利得を下げ、振幅が小さくなればＶＣＡ２５３の利得を上げて、ＡＰＳＫの振幅を正しい範囲に保つ。Ｃの部分は、ＡＰＳＫの振幅が過大・過小になった場合に、直ちに適正な範囲に戻そうとする部分である。ＰＡＡ制御が行なわれた場合に、直ちに振幅の回復を図るものである。そして、振幅位相復調部３１によってサンプリングした振幅成分（ｒ）のサンプル値は、非線形ブロック部２５１を経た後、積分器２５２で積分され、この積分された出力でＶＣＡ２５３が制御される。積分器２５２を通すことにより、残留偏差を０にすることもできる。尚、図３に示す例は、一例であって、ＶＣＡ２５３を制御する帰還ループに追加の時定数を入れることもできる。また、図３（Ｂ）に示す非線形のグラフは模式的なものであって、傾きの割合などは、グラフを見て分かりやすいようにしたものであり、Ａ・Ｂ・Ｃの３つの部分に分けたのも説明の便宜のために簡素化して示したものであることに留意する。
【００７１】
その他にも、ＡＬＣの動作には様々なバリエーションが考えられる。例えば、各シンボルの振幅は、最内周シンボルの振幅と最外周シンボルの間にある筈であるから、振幅位相復調部３１によってサンプリングした振幅成分に基づいて、観測したシンボルが最内周シンボルの振幅より小さい場合にはゲインを上げて最内周シンボルの振幅に合わせ、観測したシンボルが最外周シンボルの振幅より大きい場合にはゲインを下げて最外周シンボルの振幅に合わせるようにすることができる。
【００７２】
第２実施形態の伝送システム１ｂによれば、第１実施形態の伝送システム１ａの利点を全て有し、更に、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する際に、信号波形にオーバーシュートやアンダーシュートが発生したとしても、本来のサンプル点の値で正しくＡＬＣ制御を行うことができるようになる。
【００７３】
〔第３実施形態〕
図４は、本発明による第３実施形態の送信装置１０及び受信装置３０からなる伝送システム１ｃのブロック図である。図４において、図１に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。第３実施形態の伝送システム１ｃは、基準シンボルを最外周シンボルに限定して変調を行うように送信装置１０におけるシンボル変換部１３及び受信装置３０におけるシンボル復元部３２を構成した点で、第１実施形態の伝送システム１ａとは相違しているが、それ以外の構成は、第１実施形態の伝送システム１ａと同様であり、相違点に関して主に説明する。
【００７４】
一般に、シンボルの振幅が大きいほど雑音による位相誤差は小さくなることから、差動位相変調の基準シンボルを、振幅が最大のシンボルとなる最外周シンボルに限定することで、Ｃ／Ｎ対誤り率特性を改善することができる。
【００７５】
伝送システム１ｃにおける送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２、シンボル変換部１３及び振幅位相変調部１４を備える。誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２及び振幅位相変調部１４は、伝送システム１ａと同様に動作する。
【００７６】
シンボル変換部１３は、変調マッピング部１２によってマッピングされたシンボルを変調シンボルに変換する。ただし、伝送システム１ｃにおけるシンボル変換部１３は、当該シンボルの位相成分については、１つ前の最外周シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして変調シンボルを形成するために、変調マッピング部１２の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部１３３、検出した直近の最外周シンボルに基づいて、１つ前の最外周シンボルに対する位相差に対応する時間分、各シンボルを遅延させる位相遅延部１３２、及び、位相遅延部１３２によって遅延させたシンボルの位相（θ’−１）と処理対象のシンボルの位相（θ）とを加算した位相（θ’）を変調シンボルの位相成分として形成し、振幅位相変調部１４に送出する位相加算部１３１を備え、当該シンボルの振幅成分（ｒ）については、振幅変調のシンボルとみなして、そのまま当該変調シンボルの振幅成分として振幅位相変調部１４に送出する。
【００７７】
即ち、シンボル変換部１３において、１つ前の最外周シンボルを基準シンボルとし、変調マッピング部１２の出力位相（θ）は、位相加算部１３１で１つ前の最外周シンボルの位相（θ’−１）と加算されて、振幅位相変調部１４の入力位相（θ’）とされる。また、振幅位相変調部１４の入力位相（θ’）は、位相遅延部１３２で１基準シンボル分（即ち、１最外周シンボル分）遅延された位相（θ’−１）となり、位相加算部１３１に入力される。ここで、変調マッピング部１２の出力振幅（ｒ）は、最外周検出部１３３にも入力され、最外周シンボルとして検出された時には、遅延イネーブル信号（ｅ）を有効にする。遅延イネーブル信号（ｅ）は、位相遅延部１３２のイネーブル入力に入力され、位相遅延部１３２では、次の遅延イネーブル信号（ｅ）が有効になるまで保持される。したがって、連続するシンボルのうち最外周シンボルのみが差動位相変調の基準シンボルとなる。これによって、最外周シンボルを基準シンボルとした差動位相変調が可能となる。位相加算部１３１の入出力の関係により、θ＋ θ’−１＝θ’、即ちθ＝θ’− θ’−１である。そして、振幅位相変調部１４に入力される振幅（ｒ）及び位相（θ’）は、振幅位相変調部１４によりキャリアとして変調され、振幅位相変調信号の伝送信号として伝送路に出力される。
【００７８】
一方、受信装置３０は、振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５を備える。振幅位相復調部３１、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５は、伝送システム１ａと同様に動作する。
【００７９】
シンボル復元部３２は、振幅位相復調部３１により復調して得られる変調シンボルの位相成分については、１つ前の最外周シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして変調前のシンボル（送信側のマッピング時のシンボル）を復元するために、振幅位相復調部３１の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部３２３、検出した直近の最外周シンボルに基づいて、１つ前の最外周シンボルに対する位相差に対応する時間分、各変調シンボルを遅延させる位相遅延部３２２、及び、当該遅延させた変調シンボルの位相（θ’−１）と処理対象の変調シンボルの位相（θ’）とを減算した位相（θ）をシンボルの位相成分として復元し、尤度判定部３３に送出する位相減算部３２１を備え、当該変調シンボルの振幅成分（ｒ）については、振幅変調のシンボルとみなして、そのままシンボルの振幅成分として尤度判定部３３に送出する。
【００８０】
即ち、シンボル復元部３２において、１つ前の最外周シンボルを基準シンボルとしているため、振幅位相復調部３１の出力位相（θ’）は、位相減算部３２１で１基準シンボル分（即ち、１最外周シンボル分）前の位相（θ’−１）を減算して、尤度判定部３３の入力位相（θ）とされる。ここで、振幅位相復調部３１の出力振幅（ｒ）は最外周検出部３２３にも入力され、最外周検出部３２３により最外周シンボルと判定された時には、遅延イネーブル信号（ｅ）を有効にする。遅延イネーブル信号（ｅ）は、位相遅延部３２２のイネーブル入力に入力され、位相遅延部３２２では、次の遅延イネーブル信号（ｅ）が有効にされるまで保持される。したがって、連続するシンボルのうち最外周シンボルのみが差動位相変調の基準シンボルとなる。このように、振幅位相復調部３１の出力位相（θ’）は、位相遅延部３２２で１基準シンボル分（即ち、１最外周シンボル分）遅延された位相（θ’−１）となり、位相減算部３２１に入力される。尤度判定部３３に入力される（雑音を含む）振幅（ｒ）及び位相（θ）は、尤度判定部３３により最も確からしい振幅（ｒ）及び位相（θ）が判定され、この振幅（ｒ）及び位相（θ）に対応するビット列に変換される。
【００８１】
位相減算部３２１の出力は、θ’− θ’−１であり、送信側の逆処理としてθ’− θ’−１＝θである。即ち、この構成により振幅（ｒ）と位相（θ）は復元される。更に、この受信位相に位相オフセットΔθが加わっても、位相減算部３２１の出力は(θ’＋Δθ)−( θ’−１＋Δθ)＝θ’− θ’−１＝θとなり、位相（θ）は安定して復元されることになる。即ち、シンボル復元部３２には、相対位相弁別機能さえあればよく、絶対位相弁別機能は必要がない。尚、振幅についてはＡＬＣによる振幅制御部３５により安定化されるため、シンボル復元部３２では単純に振幅を検出すればよい。
【００８２】
伝送システム１ｃにてＰＡＡ制御を行なった場合、変調信号の位相及び振幅が短時間のうちに大きく変化しうるが、位相については前述のごとく位相オフセットがあっても伝送位相（θ）は復元され、振幅（ｒ）についてもＡＬＣによって振幅の変化が吸収され伝送振幅（ｒ）は復元されることになる。尚、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する過渡的な状態においては、伝送位相（θ）や伝送振幅（ｒ）が誤りを持つことがあるが、この誤りは単純なビット誤りとして観測することができ、シンボルクロックの乱れは生じないので、クロックや同期の乱れは起こらず、伝送システム１ｃが備える誤り訂正符号によって誤り訂正可能な範囲に抑制されたものとなる。
【００８３】
このように、第３実施形態の伝送システム１ｃによれば、第１実施形態の伝送システム１ａの利点を全て有し、位相成分は差動位相変調を採用するが振幅成分は差動を採用せずに振幅変調を利用する振幅差動位相変調（ＡＤＰＳＫ）とすることで、送信装置１０側で放送衛星のＰＡＡにより放射パターン制御を行なって伝送信号の位相が急回転した場合でも、第１実施形態の伝送システム１ａよりも高精度で、受信装置３０は、その受信信号の同期外れの防止や信号誤りを軽減もしくは最小化することができる。
【００８４】
尚、第３実施形態の伝送システム１ｃにおける受信装置３０の振幅制御部３５に関して、第１実施形態や第２実施形態で説明したような各種のＡＬＣを使用可能である。特に、第３実施形態の伝送システム１ｃにて、第２実施形態の伝送システム１ｂにおける振幅位相復調部３１の出力振幅を利用する振幅制御部３５を採用した実施形態とすることで、第２実施形態の伝送システム１ｂの利点を全て有し、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する際に、信号波形にオーバーシュートやアンダーシュートが発生したとしても、本来のシンボルの値で高精度に振幅制御を行うことができるようになる。
【００８５】
〔第４実施形態〕
図５は、本発明による第４実施形態の送信装置１０及び受信装置３０からなる伝送システム１ｄのブロック図である。図５において、図１に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。第４実施形態の伝送システム１ｄは、基準シンボルを最外周シンボルに限定して変調を行うように構成した第３実施形態の伝送システム１ｃとは別の例として、送信装置１０におけるシンボル変換部１３及び受信装置３０におけるシンボル復元部３２を構成した点で、第１実施形態の伝送システム１ａとは相違しているが、それ以外の構成は、第１実施形態の伝送システム１ａと同様であり、相違点に関して主に説明する。
【００８６】
一般に、シンボルの振幅が大きいほど雑音による位相誤差は小さくなることから、基準シンボルを最外周シンボルに限定して変調を行うことで、Ｃ／Ｎ対誤り率特性を改善することができる。また、この最外周シンボルの基準シンボルに関して、信頼性の高いことが判定された値を用いることで、更に伝送特性を改善することができる。
【００８７】
また、受信装置３０側で、基準シンボル、即ち最外周シンボルを誤って検出すると、その後のシンボルにも影響する誤りを起こしうる。そこで、第４実施形態の伝送システム１ｄでは、尤度判定部３３の出力、つまり最も確からしい振幅（ｒ）で最外周シンボルを検出する。これにより、ノイズなどの誤りに対する特性改善が可能となる。
【００８８】
第４実施形態の伝送システム１ｄにおける送信装置１０は、第３実施形態の伝送システム１ｃにおける送信装置１０と同様に構成することができ、誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２、シンボル変換部１３及び振幅位相変調部１４を備える。誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２及び振幅位相変調部１４は、伝送システム１ａと同様に動作する。
【００８９】
第４実施形態の伝送システム１ｄでは、シンボル変換部１３の動作は、第３実施形態の伝送システム１ｃと同様である。即ち、シンボル変換部１３は、当該シンボルの位相成分については、１つ前の最外周シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして変調シンボルを形成するために、変調マッピング部１２の出力振幅を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部１３３、検出した直近の最外周シンボルに基づいて、１つ前の最外周シンボルに対する位相差に対応する時間分、各シンボルを遅延させる位相遅延部１３２、及び、位相遅延部１３２によって遅延させたシンボルの位相（θ’−１）と処理対象のシンボルの位相（θ）とを加算した位相（θ’）を変調シンボルの位相成分として形成し、振幅位相変調部１４に送出する位相加算部１３１を備え、当該シンボルの振幅成分（ｒ）については、振幅変調のシンボルとみなして、そのまま当該変調シンボルの振幅成分として振幅位相変調部１４に送出する。
【００９０】
一方、受信装置３０は、振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５を備える。振幅位相復調部３１、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５は、伝送システム１ａと同様に動作する。
【００９１】
シンボル復元部３２は、振幅位相復調部３１により復調して得られる変調シンボルの位相成分については、１つ前の最外周シンボルを基準とした差分の位相で変調を行う差動位相変調のシンボルとみなして変調前のシンボル（送信側のマッピング時のシンボル）を復元するために、尤度判定部３３にて判定した振幅成分を監視して最外周シンボルを検出する最外周検出部３２３、検出した直近の最外周シンボルに基づいて、１つ前の最外周シンボルに対する位相差に対応する時間分、各変調シンボルを遅延させる位相遅延部３２２、及び、当該遅延させた変調シンボルの位相（θ’−１）と処理対象の変調シンボルの位相（θ’）とを減算した位相（θ）をシンボルの位相成分として復元し、尤度判定部３３に送出する位相減算部３２１を備え、当該変調シンボルの振幅成分（ｒ）については、振幅変調のシンボルとみなして、そのままシンボルの振幅成分として尤度判定部３３に送出する。
【００９２】
即ち、シンボル復元部３２において、１つ前の最外周シンボルを基準シンボルとしているため、振幅位相復調部３１の出力位相（θ’）は、位相減算部３２１で１基準シンボル分（即ち、１最外周シンボル分）前の位相（θ’−１）を減算して、尤度判定部３３の入力位相（θ）とされる。ここで、尤度判定部３３により判定した振幅（ｒ）は最外周検出部３２３にも入力され、最外周検出部３２３により最外周シンボルと判定された時には、遅延イネーブル信号（ｅ）を有効にする。遅延イネーブル信号（ｅ）は、位相遅延部３２２のイネーブル入力に入力され、位相遅延部３２２では、次の遅延イネーブル信号（ｅ）が有効にされるまで遅延時間が保持される。このように、振幅位相復調部３１の出力位相（θ’）は、位相遅延部３２２で１基準シンボル分（即ち、１最外周シンボル分）遅延された位相（θ’−１）となり、位相減算部３２１に入力される。尤度判定部３３に入力される（雑音を含む）振幅（ｒ）及び位相（θ）は、尤度判定部３３により最も確からしい振幅（ｒ）及び位相（θ）が判定され、この振幅（ｒ）及び位相（θ）に対応するビット列に変換される。
【００９３】
位相減算部３２１の出力は、θ’− θ’−１であり、送信側の逆処理としてθ’− θ’−１＝θである。即ち、この構成により振幅（ｒ）と位相（θ）は復元される。更に、この受信位相に位相オフセットΔθが加わっても、位相減算部３２１の出力は(θ’＋Δθ)−( θ’−１＋Δθ)＝θ’− θ’−１＝θとなり、位相（θ）は安定して復元されることになる。即ち、シンボル復元部３２には、相対位相弁別機能さえあればよく、絶対位相弁別機能は必要がない。尚、振幅についてはＡＬＣによる振幅制御部３５により安定化されるため、シンボル復元部３２では単純に振幅を検出すればよい。
【００９４】
伝送システム１ｄにてＰＡＡ制御を行なった場合、変調信号の位相及び振幅が短時間のうちに大きく変化するが、位相については前述のごとく位相オフセットがあっても伝送位相（θ）は復元され、振幅（ｒ）についてはＡＬＣによって振幅の変化が吸収され伝送振幅（ｒ）は復元されることになる。尚、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する過渡的な状態においては、伝送位相（θ）や伝送振幅（ｒ）が誤りを持つことがあるが、この誤りは単純なビット誤りとして観測することができ、シンボルクロックの乱れは生じないので、クロックや同期の乱れは起こらず、伝送システム１ｄが備える誤り訂正符号によって誤り訂正可能な範囲に抑制されたものとなる。
【００９５】
このように、第４実施形態の伝送システム１ｄによれば、第１実施形態の伝送システム１ａの利点を全て有し、位相成分は差動位相変調を採用するが振幅成分は差動を採用せずに振幅変調を利用する振幅差動位相変調（ＡＤＰＳＫ）とすることで、送信装置１０側で放送衛星のＰＡＡにより放射パターン制御を行なって伝送信号の位相を急回転させた場合でも、第１実施形態の伝送システム１ａよりも高精度で、受信装置３０は、その受信信号の同期外れの防止や信号誤りを軽減もしくは最小化することができる。
【００９６】
尚、第４実施形態の伝送システム１ｄにおける受信装置３０の振幅制御部３５に関して、第１実施形態や第２実施形態で説明したような各種のＡＬＣを使用可能である。特に、第４実施形態の伝送システム１ｄにて、第２実施形態の伝送システム１ｂにおける振幅位相復調部３１の出力振幅を利用する振幅制御部３５を採用した実施形態とすることで、第２実施形態の伝送システム１ｂの利点を全て有し、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する際に、信号波形にオーバーシュートやアンダーシュートが発生したとしても、本来のシンボルの値で高精度に振幅制御を行うことができるようになる。
【００９７】
更に、第４実施形態の伝送システム１ｄでは、最外周シンボルの基準シンボルに関して信頼性の高いことが判定された値を用いることから、第３実施形態の伝送システム１ｃよりも伝送特性を改善することができる。
【００９８】
〔第５実施形態〕
図６は、本発明による第５実施形態の送信装置１０及び受信装置３０からなる伝送システム１ｅのブロック図である。図６において、図１に対応する構成要素には同一の参照番号を付している。第５実施形態の伝送システム１ｅは、送信装置１０におけるインタリーブ部１５及び受信装置３０におけるデインタリーブ部３７を更に備える点で、第１実施形態の伝送システム１ａとは相違しているが、それ以外の構成は、第１実施形態の伝送システム１ａと同様であり、相違点に関して主に説明する。
【００９９】
第５実施形態の伝送システム１ｅでは、第１実施形態の伝送システム１ａと同様に、直前のシンボル（位相）を基準とすることによって、絶対位相が回転してもそれに追従することができ、ＡＰＳＫ変調時にＰＡＡ制御を行ったとしても誤りから直ちに回復することができる。また、ＡＬＣによって、ＰＡＡ制御に起因して振幅が増減しても安定的に追従することができ、誤りから直ちに回復することができる。
【０１００】
更に、前述したように、短時間で行われるＰＡＡ制御であれば、ＰＡＡ制御に起因して一時的な誤りが生じたとしても、誤り訂正符号で訂正可能な範囲に抑制することができる。しかしながら、仮に、ＰＡＡ制御に起因して生じる一時的な誤りが誤り訂正符号の訂正能力を超える場合や、誤り訂正符号の訂正能力を軽減させる場合も考慮しておくことが伝送システムの安定化には好ましい。
【０１０１】
そこで、第５実施形態の伝送システム１ｅでは、このような一時的な誤りに起因する伝送エラーを無くすために、ビットインタリーブを利用する。完全に誤りを拡散するには、バースト誤り長をＢとして、Ｂビットのインタリーブを適用すればよい。もう１つのやり方として、完全に誤りを拡散しなくても、誤り訂正符号で訂正できてしまえばよい。この場合、誤り訂正符号の訂正能力がＴビットであるとすると、Ｂ／Ｔビット以上のインタリーブを適用すればよい。ビットインタリーブのさらなる詳細は、非特許文献１や非特許文献２に示されている。
【０１０２】
図６に示すように、伝送システム１ｅにおける送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２、シンボル変換部１３、振幅位相変調部１４及びインタリーブ部１５を備える。伝送システム１ｅにおける送信装置１０の誤り訂正符号化部１１、変調マッピング部１２、シンボル変換部１３及び振幅位相変調部１４の動作は、伝送システム１ａにおける送信装置１０と同様に動作する。
【０１０３】
インタリーブ部１５は、誤り訂正符号化部１１により所定の誤り訂正符号化を施したビット列（ｄ）を入力し、このビット列（ｄ）に対して所定のバースト誤り長のビットインタリーブを施し、新たなビット列（ｄ’）として変調マッピング部１２に送出する。
【０１０４】
変調マッピング部１２は、ビットインタリーブを施した信号のビット列（ｄ’）をＡＰＳＫによる所定の位相成分及び振幅成分の信号点配置にマッピングして、シンボルを形成し、シンボル変換部１３に送出する。この後処理のシンボル変換部１３及び振幅位相変調部１４の動作は、第１実施形態の伝送システム１ａにおける送信装置１０と同様である。
【０１０５】
一方、受信装置３０は、振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４、振幅制御部３５及びデインタリーブ部３７を備える。伝送システム１ｅにおける受信装置３０の振幅位相復調部３１、シンボル復元部３２、尤度判定部３３、誤り訂正復号部３４及び振幅制御部３５の動作は、伝送システム１ａにおける受信装置３０と同様に動作する。
【０１０６】
デインタリーブ部３７は、尤度判定部３３により判定した最も確からしい振幅（ｒ）及び位相（θ）に対応するビット列（ｄ’）を入力し、このビット列（ｄ’）に対して送信側に対応する所定のバースト誤り長のビットデインタリーブを施し、ビット列（ｄ）を復元して誤り訂正復号部３４に送出する。この後処理の誤り訂正復号部３４の動作は、伝送システム１ａにおける受信装置３０と同様である。
【０１０７】
尚、バースト誤り長をＢとして誤り訂正符号の訂正能力がＴビットとすると、Ｔ＞Ｂであれば、必要なビットインタリーブはＢ／Ｔ＜１、つまり１ビットとすることがきる。したがって、誤り訂正符号の訂正能力が十分に高いときにはビットインタリーブを特に必要としない場合もあることに留意する。
【０１０８】
また、同期ワード（一連の同期ビットの集合、あるいは、一連の同期シンボルの集合）の期間に、ＰＡＡ制御に起因して一時的な誤りが生じる場合を考慮して同期保護をかけておくのが好適である。例えば、Ｎ個の同期ワードに影響する伝送誤りが生じるような場合には、Ｎフレーム（Ｎ同期ワード間隔）超の前方保護（同期外れを判定するまでの保護）を設けるようにする。ただし、ＰＡＡ制御による位相や振幅の変化では複数の同期ワードに影響するような誤りは考えにくいので、１フレーム（１同期ワード間隔）超の前方保護を設ければよい。これは、一般的な伝送システムの同期保護で行なわれている範囲なので、本発明において、ことさら特殊な要求が生じる訳ではない。
【０１０９】
このように、第５実施形態の伝送システム１ｅによれば、第１実施形態の伝送システム１ａの利点を全て有し、更に、第１実施形態の伝送システム１ａよりも安定して、受信信号の同期外れの防止や信号誤りを軽減もしくは最小化することができる。
【０１１０】
また、第５実施形態の伝送システム１ｅにて、第２実施形態の伝送システム１ｂにおける振幅位相復調部３１にてサンプリングされる振幅成分のサンプル値を利用する振幅制御部３５を採用した実施形態とすることで、第２実施形態の伝送システム１ｂの利点を全て有し、ＰＡＡ制御によって位相や振幅が変化する際に、信号波形にオーバーシュートやアンダーシュートが発生したとしても、本来のシンボルの値で高精度に振幅制御を行うことができるようになる。
【０１１１】
また、第５実施形態の伝送システム１ｅにて、第３実施形態の伝送システム１ｃのように、最外周シンボルを基準シンボルとする実施形態とすることで、更に、伝送特性を改善することができる。
【０１１２】
また、第５実施形態の伝送システム１ｅにて、第４実施形態の伝送システム１ｄのように、信頼性の高いことが判定された振幅を基に検出した直近の最外周シンボルを基準シンボルとする実施形態とすることで、より一層、伝送特性を改善することができる。
【０１１３】
本発明に係る送信装置１０は、フェーズドアレーアンテナ（ＰＡＡ）における各アレー放射素子の振幅や位相の制御を行うためのコマンドを送信する地上設備に設置することもできるし、当該地上設備とは別の設備に設置することもできる。尚、本発明に係る振幅位相変調信号の伝送信号は、他の変調方式の変調信号と所定スロット数又はフレーム単位で時分割多重した態様の伝送信号を含む。この場合、非特許文献２に示されるものと同様に、変調方式により占有できるスロット数を異なるものとして、トータル４８スロットを１フレームとすることができる。また、上述の各実施形態において、尤度判定部３３の直前にシンボル復元部３２を設ける例を説明したが、振幅位相復調部３１の出力を尤度判定部３３に入力し、尤度判定部３３による尤度判定後の変調シンボルから、シンボル復元部３２によって差分位相を復元し、デマッピングしてビット列を復元するように構成することもできる。更に、上記の実施形態では特定の例について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、衛星伝送方式として本発明に係る部分のみを主に説明したが、非特許文献１や非特許文献２に示されるように、誤り訂正符号は外符号と内符号の連接符号で構成することもできるし、電力拡散処理を設けてもよいことは勿論である。また、上記の実施形態では、尤度判定や誤り訂正符号、並びにビットインタリーブの具体的な処理に関して、非特許文献１や非特許文献２に示されるものを利用するとして説明したが、これらの処理の主旨に逸脱しない限り他の任意の態様で構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明によれば、ＰＡＡ制御に伴い伝送信号の位相回転が生じる場合においても、誤り訂正符号で伝送エラーが無くなる場合も含み伝送エラーを軽減もしくは最小化した振幅位相変調の信号伝送が可能となるので、ＰＡＡを搭載した衛星で中継伝送をする伝送システムの用途に有用である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ａ,１ｂ,１ｃ,１ｄ,１ｅ  本発明に係る伝送システム
１０  送信装置
１１  誤り訂正符号化部
１２  変調マッピング部
１３  シンボル変換部
１４  振幅位相変調部
１５  インタリーブ部
２０  衛星搭載中継器
３０  受信装置
３１  振幅位相復調部
３２  シンボル復元部
３３  尤度判定部
３４  誤り訂正復号部
３５  振幅制御部
３７  インタリーブ部
１００  従来技術から想定されるＤＰＳＫによる伝送システム
１１１  誤り訂正符号化部
１１２  変調マッピング部
１１３  差分位相変換部
１１４  位相変調部
１３１  位相加算部
１３２  位相遅延部
１３３  最外周検出部
２５１  非線形ブロック部
２５２  積分器
２５３  ＶＣＡ（電圧制御増幅器）
３１１  位相復調部
３１２  差分位相復元部
３１３  尤度判定部
３１４  誤り訂正復号部
３２１  位相減算部
３２２  位相遅延部
３２３  最外周検出部
１１３１  位相加算部
１１３２  位相遅延部
３１２１  位相減算部
３１２２  位相遅延部
【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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