(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信号伝送を行う際に利用する送信装置、受信装置、位相同期・フレーム同期再生装置及びプログラムを提供する。【解決手段】本発明の送信装置１０は、既知パターンの位相回転検出用信号を伝送信号に挿入する位相回転検出用信号挿入部１２０を備える。本発明の受信装置３０が備える位相同期・フレーム同期再生装置５０は、伝送信号内の基準信号を抽出する基準信号抽出部１１と、基準信号内のシンボル間の相対位相関係を判定する相対位相判定部１３と、基準信号の絶対位相誤差を検出する絶対位相誤差検出部１４と、絶対位相誤差を基に位相回転の有無を検出する位相回転検出部１６と、この検出結果を基に絶対位相誤差を積分又はリセットする絶対位相誤差積分部１５と、同期ずれとして判断した際に再同期確立を行うフレーム同期確立部１７と、再生同期信号を生成する同期信号再生部１９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】
位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して伝送信号を送信する送信装置であって、
フレーム同期信号とは別に、受信側にとって既知パターンの位相回転検出用信号を前記伝送信号におけるフレーム内に挿入する位相回転検出用信号挿入手段と、
フレーム内に前記フレーム同期信号及び前記位相回転検出用信号を含む伝送信号を外部に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して伝送信号を受信する受信装置であって、
受信側にとって既知パターンの所定の基準信号を含む伝送信号を受信する受信手段と、
前記基準信号を用いて、フレーム同期の再確立に先立って、位相回転の有無を判定し、位相回転があると判定したときは位相同期の再確立を行ない、前記位相同期の再確立による位相回転の修正のみでは同期回復が不可能なときは、位相同期及びフレーム同期の再生を行う位相同期・フレーム同期再生手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項３】
前記伝送信号に、既知パターンに限定された位相基準バースト信号が多重されている際に、当該位相基準バースト信号を前記基準信号として兼用することを特徴とする、請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記基準信号は、前記伝送信号におけるフレーム内に挿入される、既知パターンの位相回転検出用信号、フレーム同期信号、及び、既知パターンに限定された位相基準バースト信号のうちの１つ以上を含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の受信装置。
【請求項５】
位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して受信した伝送信号から、位相同期再生及びフレーム同期再生を行う位相同期・フレーム同期再生装置であって、
フレーム同期の再確立に先立って位相回転の有無を判定するにあたり、前記伝送信号に含まれる所定の基準信号を抽出する基準信号抽出手段と、
前記基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは前記基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断する相対位相判定手段と、
絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出し、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックする絶対位相誤差積分手段と、
前記フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係もずれていると判断した際に、フレーム再同期確立を行う再同期確立手段と、
を備えることを特徴とする位相同期・フレーム同期再生装置。
【請求項６】
位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して受信した伝送信号から、位相同期再生及びフレーム同期再生を行う位相同期・フレーム同期再生装置であって、
フレーム同期の再確立に先立って位相回転の有無を判定するにあたり、前記伝送信号に含まれる所定の基準信号を抽出する基準信号抽出手段と、
前記基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは前記基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断する相対位相判定手段と、
絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出するとともに、入力される衛星搭載中継器の位相制御期間を示すタイミング制御信号を参照し、当該タイミング制御信号が非アクティブのときは、前記基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、当該タイミング制御信号がアクティブのときは、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックする絶対位相誤差積分手段と、
前記フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係もずれていると判断した際に、フレーム再同期確立を行う再同期確立手段と、
を備えることを特徴とする位相同期・フレーム同期再生装置。
【請求項７】
コンピュータに、
伝送信号に含まれる所定の基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断するステップと、
絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出し、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックするステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項８】
コンピュータに、
伝送信号に含まれる所定の基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは前記基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断するステップと、
絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出するとともに、入力される衛星搭載中継器の位相制御期間を示すタイミング制御信号を参照し、当該タイミング制御信号が非アクティブのときは、前記基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、当該タイミング制御信号がアクティブのときは、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックするステップと、
を実行させるためのプログラム。
【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信号伝送を行う際に利用する送信装置、受信装置、位相同期・フレーム同期再生装置及びプログラムに関する。
【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であり、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大き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、アレー放射素子に電力を供給するＴＷＴＡ（進行波管増幅器）等からなる電力増幅器、アレー放射素子としてのフェーズドアレー給電部、及び、反射鏡からなる。
【０００５】
図１０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１０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、地上設備４０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」と称することにする。送信装置１０は、伝送するサービス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制御による放射パターンで中継される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】
フェーズドアレーアンテナ（ＰＡＡ）を搭載した衛星を介して位相変調（ＰＳＫ：Phase-Shift Keying）の変調信号を伝送するにあたり、非特許文献１や非特許文献２を基に、従来技術から想定される代表的な伝送システム１００の概略構成を図１１に示す。図１１において、送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１１、電力拡散部１１２、変調マッピング部１１３、位相変調部１１４及び送信部１１５を備える。
【００１０】
誤り訂正符号化部１１１は、伝送する映像や音声等の各ストリームのデジタル信号について、非特許文献１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を生成し、電力拡散部１１２に出力する。
【００１１】
電力拡散部１１２は、所定の誤り訂正符号化を施したビット列を所定の拡散符号によって信号の「０」「１」に偏りのないように電力拡散させたビット列を生成し、変調マッピング部１１３に出力する。
【００１２】
変調マッピング部１１３は、拡散符号によって拡散されたビット列を伝送制御信号等で指定される所定の変調方式（図１１に示す例では、ＰＳＫ方式）による信号点配置にマッピングして、位相変調部１１４に出力する。変調マッピング部１１３は、映像や音声等の多重信号（以下、「データ信号」と称する。）とともに、これらの各ストリームを伝送する際の伝送パラメータを示すＴＭＣＣ情報を格納する伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）と、フレーム同期信号も、それぞれに割り当てられた変調方式でマッピングする。
【００１３】
位相変調部１１４は、フレーム同期信号を先頭にＴＭＣＣ信号を挿入しながら、データ信号を後続させるフレームについて、ＴＭＣＣ情報に従ってデータ信号に応じて位相値（θ）で位相変調を施すことでシンボルを形成し伝送信号を生成する。
【００１４】
送信部１１５は、位相変調部１１４によって生成した伝送信号を、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を含む伝送路を介して、受信装置３０に向けて送信する。衛星伝送路には、アップリンクの空間減衰、降雨減衰、熱雑音、衛星の受信アンテナ、受信機、周波数変換、送信機、送信アンテナ（ＰＡＡ）、ダウンリンクの空間減衰、降雨減衰、熱雑音、等の要素がある。その中で、この伝送路において想定される急激な変化の要素は、衛星のＰＡＡ制御による位相回転と振幅変化である。そのうち、振幅変化はＡＧＣやＡＬＣで吸収することも可能であるとともに、原理的にＰＳＫでは振幅値は復調に影響しない。
【００１５】
一方、受信装置３０は、受信部３１１、位相復調部３１２、尤度判定部３１３、電力逆拡散部３１４、誤り訂正復号部３１５及び同期再生部３１６を備える。
【００１６】
受信部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伝送される伝送信号を受信し、位相復調部３１２に出力する。
【００１７】
位相復調部３１２は、後述の同期再生部３１６で再生した基準位相を基にＴＭＣＣ信号を復調して後段の機能ブロックでＴＭＣＣ情報を復号し、続いて復号したＴＭＣＣ情報に従って、基準位相を基にシンボル判定を行ってデータ信号の位相復調処理を行ない、尤度判定部３１３に出力する。
【００１８】
同期再生部３１６は、フレーム同期確立時には、受信信号の伝送信号に含まれるフレーム同期信号を検出して同期判定を行い、後方保護期間を経てフレーム同期を確立し、再生同期信号を生成し、各機能ブロック（図１１においては、尤度判定部３１３、電力逆拡散部３１４及び誤り訂正復号部３１５）に出力する。つづいて、位相同期再生時には、受信信号の伝送信号に含まれるフレーム同期信号を検出して基準位相の判定を行い、位相同期を確立し、データ信号のシンボル（データシンボル）の基準位相を示す基準位相値を生成して、復調部３１２に出力する。特に、従来技術から想定される同期再生部３１６の動作では、フレーム同期再生及び位相同期再生に関して、フレーム同期確立、位相同期確立の順に、それぞれ前方保護及び後方保護をかけて行なわれることから、一旦同期が損なわれると、回復には相応の時間を要する。
【００１９】
尤度判定部３１３は、復調したデータシンボルについて、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を判定してデマッピングを行い、データシンボルに対応するビット列を電力逆拡散部３１４に出力する。
【００２０】
電力逆拡散部３１４は、デマッピングしたシンボルに対応するビット列に対して送信側における電力拡散の逆拡散を行い、誤り訂正復号部３１５に出力する。
【００２１】
誤り訂正復号部３１５は、電力逆拡散部３１４から出力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伝送信号に関する復元信号を生成する。
【００２２】
このようにして、伝送システム１００において衛星伝送路を介した情報伝送が可能となる。しかしながら、伝送システム１００では、ＰＡＡを採用した衛星搭載中継器２０を利用する際の問題点、即ち、ＰＡＡ制御に起因する受信信号の急激な位相回転が考慮されておらず、受信信号の位相が急回転することに起因して、受信装置３０は、受信信号のフレーム同期が外れたものと判断し、前方保護及び後方保護の期間を含みフレーム同期の回復から位相同期の回復に時間を要し、これらの同期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。また、続く電力逆拡散、誤り訂正復号、及び、フレームインタリーブなどのブロックにおいても、信号の回復に時間を要することによって、さらにこれらの回復までの伝送データを喪失してしまう場合も懸念される。
【００２３】
したがって、ＰＡＡ制御が行われたとしても、データが失われるおそれがある時間を更に短縮化すべく、直ちに位相同期再生及びフレーム同期再生を確立する技術が望まれる。
【００２４】
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（ＰＡＡ）を搭載した衛星を介して信号伝送を行う際に利用する送信装置、受信装置、位相同期・フレーム同期再生装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
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を考慮して、位相同期再生及びフレーム同期再生の処理を最適化する態様とする。
【００２６】
まず、本発明による一態様の送信装置は、受信側にて受信信号の位相回転の検出に有利となるように、フレーム同期信号とは別に、所定の位相回転検出用信号を伝送信号におけるフレーム内に挿入する機能を有する。尚、フレーム内の位置が既知であることを前提に、位相回転検出用信号は既知パターンとする。ここで、位相回転検出用信号の代わりに、或いは位相回転検出用信号に加えて、フレーム同期信号や位相基準バースト信号を利用する態様とすることもできる。ただし、位相基準バースト信号は本来シグナリング可能（任意の信号を変調可能）であるが、位相回転検出用信号は既知パターンである必要があるので、本発明に係る位相基準バースト信号については既知パターンに制限される。
【００２７】
そこで、本願明細書中、受信側にて受信信号の位相回転を検出するのに利用する信号を、位相回転検出用信号、フレーム同期信号、及び所定の条件を満たした位相基準バースト信号を総括して「基準信号」と称することにする。したがって、受信側では、当該位相回転を検出するために、位相回転検出用信号、フレーム同期信号、及び所定の条件を満たした位相基準バースト信号のうちの１つ以上を基準信号として利用する。
【００２８】
次に、本発明による一態様の位相同期・フレーム同期再生装置は、受信装置に設けられ、放送衛星においてＰＡＡ制御、即ちＰＡＡにおける放射パターン制御を行なった場合など、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、信号誤りを最小化するために、位相同期再生及びフレーム同期再生にあたって、フレーム同期信号のシンボルの不一致を検出して同期を取り直すのではなく、先ずは所定の基準信号（位相回転検出用信号、フレーム同期信号、及び所定の条件を満たした位相基準バースト信号）の位相を監視し、位相回転が生じたと判断できるときは、その基準信号の既知の位相で基準位相をリセットし、基準位相値を生成して回復する。
【００２９】
このリセット当初の所要Ｃ／Ｎは、最悪ＤＰＳＫ相当の所要Ｃ／Ｎ、すなわちＰＳＫの所要Ｃ／Ｎを基準に３ｄＢ悪化するが、後述するように基準信号のシンボルを基に積分して行くに従って、ＰＳＫの所要Ｃ／Ｎに収束する。
尚、監視する位相が継続的に変化しており、ビット誤りが収まらない場合には、従来通り同期外れと判断して再同期確立の処理を実行する。
【００３０】
また、本発明による別の態様の位相同期・フレーム同期再生装置は、復号した伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）などに記述されるＰＡＡ制御期間を示すタイミング制御信号を入力し、このＰＡＡ制御期間でのみ基準信号の位相を監視するように構成される。つまり、ＰＡＡ制御期間以外では基準信号の位相回転監視機能を無効化する。
【００３１】
この場合、ＰＡＡ制御による位相回転か、他の要因（雑音等）による同期外れかの判断を的確に行なうためのタイミング制御信号として、送信装置１０は、地上設備と連携して、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）にＰＡＡによる位相制御を行なう時間帯であることを示す情報を記述して多重する。或いは、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）と同程度の強度で、ＰＡＡによる位相制御を行なう時間帯であることを示す信号（以下、「ＰＡＡ制御期間信号」と称する。）をフレーム同期信号の直後のデータシンボル期間を幾つかに区分して挿入するように構成することもできる。尚、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）やＰＡＡ制御期間信号を利用する際には、送受間で既知の情報ビットとする。
【００３２】
ここで、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）又はＰＡＡ制御期間信号は、一義的には受信装置のための信号であり、衛星搭載中継器２０は、中継器コマンドに含まれるＰＡＡ制御信号によってＰＡＡ制御を行なう。しかしながら、衛星搭載中継器２０を、伝送信号に含まれる伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）又はＰＡＡ制御期間信号によってＰＡＡ制御を行うように構成する場合があっても良い。
【００３３】
本発明によるいずれの態様の位相同期・フレーム同期再生装置においても、基準信号の不整合、即ち位相回転をいち早く検出するとともに、この基準信号の不整合をフレーム同期外れと判断する前に、先ず位相回転のみが生じているとみなして位相回復を試みる。尚、それでも信号の回復ができなかったとき、或いは、位相回転とみなして整合性のある位相を一意に定める事ができなかったときに、はじめてフレーム同期外れと判断してフレーム同期再確立（同期ハントモード）に移行する。
【００３４】
本発明による受信装置は、位相変調又は差動位相変調の伝送信号を復調して復号する装置として、本発明によるいずれかの態様の位相同期・フレーム同期再生装置を備える。したがって、本発明による受信装置は、通常にフレーム同期確立した後では、基準信号を監視し、一定量以上の位相回転が認められた場合には、その基準信号の位相が正しい値になる様に新たな基準位相を定めて（即ち、基準位相をリセットして）、動作を継続することができる。この場合、信号の誤りは、実際に位相回転が生じたシンボルから、位相回転を検出して基準位相をリセットしたシンボルまでの間、ということになり、前述した従来技術から想定される伝送システム１００よりも短時間に回復することができる。
【００３５】
即ち、本発明による送信装置は、位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して伝送信号を送信する送信装置であって、フレーム同期信号とは別に、受信側にとって既知パターンの位相回転検出用信号を前記伝送信号におけるフレーム内に挿入する位相回転検出用信号挿入手段と、フレーム内に前記フレーム同期信号及び前記位相回転検出用信号を含む伝送信号を外部に送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００３６】
更に、本発明による受信装置は、位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して伝送信号を受信する受信装置であって、受信側にとって既知パターンの所定の基準信号を含む伝送信号を受信する受信手段と、前記基準信号を用いて、フレーム同期の再確立に先立って、位相回転の有無を判定し、位相回転があると判定したときは位相同期の再確立を行ない、前記位相同期の再確立による位相回転の修正のみでは同期回復が不可能なときは、フレーム同期の再確立を行う、位相同期・フレーム同期再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明による受信装置において、前記伝送信号に、既知パターンに限定された位相基準バースト信号が多重されている際に、当該位相基準バースト信号を前記基準信号として兼用することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明による受信装置において、前記基準信号は、前記伝送信号におけるフレーム内に挿入される、既知パターンの位相回転検出用信号、フレーム同期信号、及び、所定の条件を満たす（既知パターンに限定された）位相基準バースト信号のうちの１つ以上を含むことを特徴とする。
【００３９】
更に、本発明による一態様の位相同期・フレーム同期再生装置は、位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して受信する伝送信号から、位相同期再生及びフレーム同期再生を行う位相同期・フレーム同期再生装置であって、フレーム同期の再確立に先立って位相回転の有無を判定するにあたり、前記伝送信号に含まれる所定の基準信号を抽出する基準信号抽出手段と、前記基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは前記基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断する相対位相判定手段と、絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出し、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックする絶対位相誤差積分手段と、前記フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係もずれていると判断した際に、フレーム再同期確立を行う再同期確立手段と、を備えることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明による別態様の位相同期・フレーム同期再生装置は、位相制御を行なう衛星搭載中継器を介して受信する伝送信号から、位相同期再生及びフレーム同期再生を行う位相同期・フレーム同期再生装置であって、フレーム同期の再確立に先立って位相回転の有無を判定するにあたり、前記伝送信号に含まれる所定の基準信号を抽出する基準信号抽出手段と、前記基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは前記基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断する相対位相判定手段と、絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出するとともに、入力される衛星搭載中継器の位相制御期間を示すタイミング制御信号を参照し、当該タイミング制御信号が非アクティブのときは、前記基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、当該タイミング制御信号がアクティブのときは、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックする絶対位相誤差積分手段と、前記フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係もずれていると判断した際に、フレーム再同期確立を行う再同期確立手段と、を備えることを特徴とする。
【００４１】
更に、本発明による一態様のプログラムは、コンピュータに、伝送信号に含まれる所定の基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断するステップと、絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出し、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックするステップと、を実行させるためのプログラムである。
【００４２】
また、本発明による別態様のプログラムは、コンピュータに、伝送信号に含まれる所定の基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、所定の位相誤差範囲内で正しい位相関係にあるか否かを判定し、相対位相関係が正しいと判定したときは前記基準信号の絶対位相誤差の算出に移行し、相対位相関係が正しくないと判定したときは連続的に所定回検出するかをカウントし、連続的に所定回検出した際に、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係がずれていると判断するステップと、絶対位相を基に、前記基準信号の絶対位相誤差を算出するとともに、入力される衛星搭載中継器の位相制御期間を示すタイミング制御信号を参照し、当該タイミング制御信号が非アクティブのときは、前記基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、当該タイミング制御信号がアクティブのときは、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定し、絶対位相誤差が所定範囲内であると判定したときは、当該基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値へフィードバックし、絶対位相誤差が所定範囲内にないと判定したときは、当該絶対位相誤差から位相回転量を求め、積分していた絶対位相誤差の値を初期化して基準位相値へフィードバックするステップと、を実行させるためのプログラムである。
【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位相変調（或いは差動位相変調）の位相同期再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による一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】本発明における伝送信号例を示す図である。
【図３】本発明による第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置のブロック図である。
【図４】本発明による第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置の動作フロー図である。
【図５】本発明による第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置における基準位相のリセットによる所要Ｃ／Ｎの増分を示す図である。
【図６】本発明による第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置のブロック図である。
【図７】本発明による第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置の動作フロー図である。
【図８】本発明による一実施形態の衛星搭載中継器のブロック図である。
【図９】本発明による別の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１０】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１１】従来技術から想定される伝送システムとして、ＰＳＫ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】
図１を参照して、本発明による一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１を説明する。図１において、図１１と同様な構成要素には同一の参照番号を付して説明する。図１に示す本実施形態の伝送システム１は、変調方式としてＰＳＫを利用する際の代表的な構成例を示しており、図１１に示す伝送システム１００と比較して、送信装置１０が位相回転検出用信号挿入部１２０を備える点と、受信装置３０が同期再生部３１６の代わりに位相同期・フレーム同期再生装置５０を備える点で相違する。本発明に係る伝送システム１において、ＰＡＡによる衛星搭載中継器２０では、地上設備４０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間の伝送路において、伝送信号の位相がこのＰＡＡ制御の前後で変化しうる状況を想定している。
【００４６】
〔送信装置〕
図１において、本実施形態の送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１１、電力拡散部１１２、変調マッピング部１１３、位相変調部１１４、送信部１１５及び位相回転検出用信号挿入部１２０を備える。
【００４７】
誤り訂正符号化部１１１は、伝送する映像や音声等の各ストリームのデジタル信号について、例えば非特許文献１に規定される様な所定の誤り訂正符号化を施したビット列を生成し、電力拡散部１１２に出力する。尚、誤り訂正符号化部１１１と電力拡散部１１２との間に、内符号の誤り訂正符号化、符号間インターリーブ、時間軸インターリーブなどを施す処理部を設けることもあるが、ここではその図示及び説明は省略する。
【００４８】
電力拡散部１１２は、所定の誤り訂正符号化を施したビット列を所定の拡散符号によって信号の「０」「１」に偏りのないように電力拡散させたビット列を生成し、変調マッピング部１１３に出力する。尚、電力拡散部１１２と変調マッピング部１１３との間に、ビットインターリーブを施す処理部を設けることもあるが、ここではその図示及び説明を省略する。また、電力拡散部１１２は、変調マッピング部１１３以前のいずれかの位置に置かれる場合もある。さらに、電力拡散部１１２は、伝送信号に、疑似乱数系列で発生させた拡散符号を、ビット毎に２を法として加算することによって為される場合が通常であるが、他の方法を排除するものではない。
【００４９】
変調マッピング部１１３は、拡散符号によって電力拡散されたビット列を、指定される所定の変調方式（図１に示す例では、ＰＳＫ方式）による信号点配置にマッピングしてシンボルの位相値を形成し、位相変調部１１４に出力する。映像や音声等の多重ストリームの信号（データ信号）とともに、これらの各ストリームを伝送する際の伝送パラメータを基に生成されるＴＭＣＣ情報を格納する伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）と、フレーム同期信号もそれぞれに割り当てられた変調方式でマッピングされる。ＴＭＣＣ情報には、例えば、４８スロットのどの部分が何の変調方式か、どのスロットがどの事業者に対して割り当てられたものなのかという情報が格納される。変調マッピング部１１３において、変調方式により決まるビット数ずつに区切られたあと、１区切りの信号はシンボルの位相値（θ）に変換される。
【００５０】
位相変調部１１４は、フレーム同期信号を先頭にＴＭＣＣ信号を挿入しながらデータ信号を後続させるフレームについて、ＴＭＣＣ情報に従ってデータ信号に対して位相値（θ）で位相変調を施すことで変調波を形成し伝送信号を生成する。また、非特許文献１に示されるように、データ信号のシンボルが８ＰＳＫなどの多値変調のときには、位相基準バースト信号が例えばデータ信号の２０３シンボルごとに４シンボル付加されることもある。例えば変調方式がＱＰＳＫの場合は、変調信号列（ｄ）は２ビットずつに区切られたあと、その２ビットはシンボルの位相値（θ＝４５°ｏｒ １３５°ｏｒ ２２５°ｏｒ ３１５°）に変換され、搬送波はその位相値で位相変調されて、変調波となる。データ信号やフレーム同期信号のほかに、必要に応じて位相基準バースト信号のシンボルも挿入される。
【００５１】
送信部１１５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、位相変調部１１４によって生成した伝送信号を受信装置３０に向けて送信する。
【００５２】
位相回転検出用信号挿入部１２０は、受信側にて受信信号の位相回転検出のために、所定の位相回転検出用信号をデータ信号の期間内に挿入する機能を有する。ただし、本発明に係る「基準信号」は、位相回転検出用信号を利用する代わりに、或いは位相回転検出用信号に加えて、フレーム同期信号や位相基準バースト信号を利用する態様とすることもできる。ここでは、受信側にて受信信号の位相回転を検出するための基準信号として、フレーム同期信号と位相回転検出用信号を利用する例を説明する。一定の条件が必要な、基準信号と位相基準バースト信号との兼用については、ここでは考慮しない。
【００５３】
図２は、本発明における代表的な伝送信号例を示している。伝送信号は、フレーム同期信号を先頭にデータシンボルと所定箇所に位相回転検出用信号のシンボルが挿入されて構成されるフレーム構造の連続で構成される。データシンボルは、ＴＭＣＣ信号などの伝送制御信号のシンボル、誤り訂正符号のパリティーシンボルなど、主のデータに加えて補助的なデータを変調したシンボルも含む。フレーム同期信号、データシンボル及び位相回転検出用信号のシンボルはそれぞれ固定長であり、フレームも固定長である。
【００５４】
フレーム同期信号は、フレーム同期を取るためのものであり、例えば、１６ビット、３２ビット程度の長さとする。また、フレーム同期信号は、最も雑音の多い状態でも捕捉できる必要があるため、少なくともデータシンボルと同等またはそれ以上の雑音耐性を有する変調方式で変調する。一般的には、最も雑音耐性のあるＢＰＳＫ（２相位相変調）で変調する。また、フレーム同期信号は、様々なシンボルの中から、間違いなく分離・捕捉可能なシンボル列である必要があるため、例えば、（１）フレーム同期信号長と同程度の次数の疑似乱数系列、（２）フレーム同期信号長と同程度の次数の疑似乱数系列のフレーム毎の反転、（３）フレーム同期信号長と同程度の次数の疑似乱数系列の後半部分のフレーム毎の反転、などのパターンで変調される。
【００５５】
データシンボルのうち、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）は、一般的にＢＰＳＫで、データペイロードやデータパリティなどは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ（４相位相変調）、８ＰＳＫ（８相位相変調）、場合によっては、１６ＡＰＳＫ（１６値振幅位相変調）、３２ＡＰＳＫ（３２値振幅位相変調）で変調される。
【００５６】
位相回転検出用信号のシンボルは、フレーム同期信号と併せて、伝送信号の位相回転が起こった場合に、それを検出するためのものであり、例えば、２〜４シンボル程度の長さを単位として構成され、各シンボルは、既知の任意の位相角で変調される。また、位相回転検出用信号のシンボルを複数シンボルとするのは、雑音環境において基準信号の信頼性を、検証又は保護可能とするためである。データシンボル期間内の各所に適宜挿入する位相回転検出用信号のシンボルは、同一パターンでも異なるパターンでもよいが、受信側にとって既知のパターンとする。
【００５７】
尚、基準信号と位相基準バースト信号とを兼用するには、双方の信号の条件を同時に満たす必要がある。まず第一に、それぞれの必要なシンボル数を満たしている必要がある。すなわち、基準信号と位相基準バースト信号の、大きい方のシンボル数以上が求められる。第二には、基準信号は既知の（任意の）位相角であること、位相基準バースト信号は所定の変調方式（例えばＢＰＳＫ）の位相角であることが必要であるため、双方の条件を満たすには、所定の変調方式（例えばＢＰＳＫ）の位相角で既知である必要がある。すなわち、位相基準バースト信号にシグナリングはしないという制約が必要となる。
【００５８】
〔受信装置〕
図１を参照するに、本実施形態の受信装置３０は、受信部３１１、位相復調部３１２、尤度判定部３１３、電力逆拡散部３１４、誤り訂正復号部３１５及び位相同期・フレーム同期再生装置５０を備える。
【００５９】
受信部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伝送される伝送信号を受信し、位相復調部３１２に出力する。より具体的には、受信部３１１は、衛星ＲＦ周波数（若しくは衛星ＩＦ周波数）で伝送信号を受信し、チャンネル選択、周波数変換してＩＦ信号として位相復調部３１２に出力する。
【００６０】
位相復調部３１２は、基準位相を基にＴＭＣＣ信号を復調して後段の機能ブロックでＴＭＣＣ情報を復号し、続いて復号したＴＭＣＣ情報に従って、基準位相を基にシンボル判定を行ってデータ信号の位相復調処理を行なうことでデータシンボルを復調し、尤度判定部３１３に出力する。
【００６１】
尤度判定部３１３は、抽出したデータシンボルについて、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を判定してデマッピングを行い、デマッピングしたシンボルに対応するビット列を電力逆拡散部３１４に出力する。例えば変調方式がＱＰＳＫの場合は、伝送信号の変調波が位相復調部３１２で位相値に復調され、尤度判定部３１３で最も確からしいシンボルの位相値（θ＝４５°ｏｒ １３５°ｏｒ ２２５°ｏｒ ３１５°）を判定され、その位相値を２ビットで表現した信号が、連結されて、ビット列が復元される。例えば、尤度判定部３１３は、ＱＰＳＫ，８ＰＳＫなどの変調方式に応じて位相角信号（θ）の尤度判定を行い、尤度判定された位相角信号（θ）についてデマッピングを行うことにより、位相角信号（θ）をビットの組に割り当て、ビット列として出力する。
【００６２】
電力逆拡散部３１４は、デマッピングしたシンボルに対応するビット列に対して送信側における電力拡散処理の逆処理を行い、誤り訂正復号部３１５に出力する。
【００６３】
誤り訂正復号部３１５は、電力逆拡散部３１４から出力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。この復元信号は、ＴＳなどの信号ストリームとして受信装置３０から出力するのに利用することや、さらに受信装置３０内で映像ＥＳ・音声ＥＳなどに分離させた上で、それぞれのＥＳをデコードし、映像信号や音声信号として出力する（この場合に必要な機能ブロックは図示を省略する）のに利用するなど、受信装置３０の機能・役割に応じて様々な信号形式で扱う形態があってよい。
【００６４】
また、電力逆拡散部３１４や誤り訂正復号部３１５は、送信装置１０の電力拡散部１１２や誤り訂正符号化部１１１の逆演算部（復号部）であり、伝送システムに応じた様々な拡散方法・誤り訂正符号をそのバリエーションとすることができる。さらに、各機能ブロックの順序の変更、一部の機能ブロックの省略、ビットデインターリーブ・時間軸デインターリーブ・符号間デインターリーブ・内符号復号部の挿入など、伝送システムに応じた様々なバリエーションとすることができる。
【００６５】
次に、図１に示す位相同期・フレーム同期再生装置５０に関して、図３及び図４を参照して、第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０を説明する。
【００６６】
〔第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置〕
図３は、本発明による第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０のブロック図である。位相同期・フレーム同期再生装置５０は、位相同期及びフレーム同期が損なわれた場合の再確立にあたって、先ずは基準信号の位相を監視することによって位相回転の有無を判断し、位相回転が生じていると判断したときは、新しい基準位相値に更新するように構成される。それでも同期が回復できないときや、位相回転が生じていると判断するには矛盾がある場合は、フレーム同期の再確立を行なうように構成される。
【００６７】
包括的には、位相同期・フレーム同期再生装置５０は、伝送信号内の基準信号を抽出する基準信号抽出部１１と、基準信号内のシンボル間の相対位相関係が正しい位相関係にあるか否かを判定する相対位相判定部１３と、基準信号の絶対位相誤差を検出する絶対位相誤差検出部１４と、絶対位相誤差が所定範囲内であるか否かを判定して位相回転が起こったか否かを検出する位相回転検出部１６と、位相回転検出部１６の検出結果を基に絶対位相誤差を積分あるいはリセットする絶対位相誤差積分部１５と、同期ずれとして判断した際に再同期確立を行うフレーム同期確立部１７と、再生同期信号を生成する同期信号再生部１９とを備える。位相同期・フレーム同期再生装置５０は、従来の構成では、基準信号の概念はなく、常にフレーム同期の再確立から行なうように構成される点で、相違する。
【００６８】
フレーム同期確立部１７、同期信号再生部１９は、通常のフレーム同期再生装置が持つ機能と同等の機能部分である。
【００６９】
フレーム同期確立部１７は、後方保護動作を行ないながら受信信号のフレーム同期信号を捕捉してフレーム同期を確立し（同期確立動作、同期ハントモード）、前方保護を行ないながらフレーム同期信号を監視して正しく観測されている場合はフレーム同期を維持し（同期維持動作）、正しいフレーム同期信号が観測されなくなった場合はフレーム同期の再確立動作（同期ハントモード）に移行する。
【００７０】
同期信号再生部１９は、フレーム同期確立部１７の状態や捕捉したフレーム同期のタイミングに応じて、再生同期信号を発生する。フレーム同期確立部１７、同期信号再生部１９の動作は、通常のフレーム同期再生装置の動作であれば前述の動作に限定されるものではない。尚、フレーム同期確立部１９の同期ハントモード入力は、外部から強制的に同期ハントモード（同期確率、同期再確立）に移行させるための入力信号であり、通常のフレーム同期再生装置に付加された新たな入力信号である。
【００７１】
基準信号抽出部１２は、受信信号から基準信号を抽出する（ゲートする）機能部分である。基準信号の部分を特定する（ゲートする）ために、同期信号再生部１９で発生した再生同期信号を、タイミングの基準として入力する。抽出した（ゲートした）基準信号とともに、基準信号の参照値（理想値）を発生して後段へ出力する。
【００７２】
相対位相判定部１３は、基準信号抽出部１２で抽出した基準信号を入力し、その相対的位相関係が雑音を考慮した範囲で正しい位相関係にあるか否かを判定する。この際、同じく基準信号抽出部１２で発生した基準信号の参照値を入力し、正しい位相関係の基準として用いる。正しい位相関係にあると判定した場合は、イネーブル信号出力をアクティブにする。また、正しい位相関係にないと判定した場合は、適宜前方保護期間（フレーム同期の前方保護とは独立のもの）を経た後、同期ハントモード信号出力をアクティブにする。同期ハントモード信号入力がアクティブとなったフレーム同期確立部１７は、同期確立動作に入る。
【００７３】
絶対位相誤差検出部１４は、基準信号抽出部１２で抽出した基準信号を入力し、その絶対位相誤差を検出し、後段へ出力する。この際、同じく基準信号抽出部１２で発生した基準信号の参照値を入力し、正しい絶対位相の基準として用いる。絶対位相誤差信号出力は、イネーブル信号入力がアクティブのときに有効化され、イネーブル信号入力が非アクティブのときは無効化（出力＝０）される。
【００７４】
絶対位相誤差積分部１５は、絶対位相誤差信号を入力し、これを積分して（時定数を持つ場合を含む）、基準位相を示す信号を生成し、基準位相値信号として出力する。基準位相信号は、図３の外に位置する位相復調部３１２を介して、図３の受信信号にフィードバックされ、位相誤差を疑似０に近づけようとする自動制御ループが形成される。
【００７５】
また、位相回転検出部１６は、絶対位相誤差信号を入力し、絶対位相誤差が雑音を考慮した範囲で０であるか否かを判定し、０でないと判定した場合は位相回転が起こったものと判断して、位相リセット信号出力をアクティブにする。
【００７６】
位相リセット信号入力がアクティブとなった絶対位相誤差積分部１５では、前述の積分動作を行なう代わりに、基準位相を絶対位相誤差の値にリセットする。その後は同様に、対応する基準位相を示す信号を生成し、基準位相値信号として出力する。
【００７７】
このように、本実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０は、基準信号の不整合、即ち位相回転をいち早く検出するとともに、フレーム同期外れと判断する前に、先ず位相回転のみが生じているとみなして位相回復を試みる。尚、それでも受信信号の位相回復ができなかったとき、或いは、位相回転とみなして整合性のある位相を一意に定める事ができなかったときに、はじめてフレーム同期外れと判断して同期ハントモードに移行するように構成される。これによって、位相回転によるデータの誤りを、位相回転が起こってから、次に検出される基準信号による信号回復までの間に限定することができるため、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若しくは最小化した位相同期再生が可能となる。
【００７８】
即ち、図２に示す伝送信号形式の受信信号から位相同期再生を行う位相同期・フレーム同期再生装置５０であれば、基準信号によって伝送信号の位相回転を検出できるとともに正しい基準位相へと直ちに回復することができる。これによって、位相回転によるデータシンボルの誤りを、位相回転が起こってから、次の基準信号による位相回復までの間に限定することができる。
【００７９】
また、基準信号として、位相回転検出用信号を基準信号として利用する以外に、フレーム同期信号や位相基準バースト信号を利用することもできる。
【００８０】
フレーム同期信号は、固定のパターンあるいは可変であっても既知のパターンであるから基準信号として利用することができる。フレーム同期信号は、一般的に位相回転検出用信号よりも信号長が長いので、位相回転検出性能及び位相同期精度が高く、むしろ、フレーム中の最初の基準信号として利用することは、自然であり望ましい形態である。また、フレーム同期信号の信号長を利用して、複数の基準信号が連続していると見なすことによって、フレーム同期信号内での位相回転検出や位相同期確立を行なうことも可能である。
【００８１】
位相基準バースト信号は、位相回転検出用信号とは、その目的・要求条件ともに異なる信号ではあるが、信号の形態が類似しており、両者の条件を満たす様にすることによって、位相回転検出用信号と兼用することが可能になる。位相基準バースト信号は、各シンボルの位相値はＰＳＫの位相値を取ることが必要であるが、個々のシンボルの位相値は既知である必要はなく、従って信号を変調することができる。位相回転検出用信号は、各シンボルの位相値はＰＳＫの位相値に限定される必要はないが、個々のシンボルの位相値は既知である必要がある。具体的には、位相基準バースト信号の個々のシンボルの位相値を既知の値とする、すなわち、信号の変調（シグナリング）を諦めることによって、位相基準バースト信号と位相回転検出用信号の兼用が可能になる。
【００８２】
したがって、非特許文献１のＡＲＩＢ  ＳＴＤ‐Ｂ２０で規定される位相基準バースト信号は、位相回転検出用信号とは異なり、変調可能で受信側にとって既知のパターンとする必要はなく、一方で信号点である必要がある（ＢＰＳＫの場合、０／π）。このため、位相基準バースト信号を基準信号として利用する際には、受信側にとって既知のパターンとし、位相基準を示すシンボルとしても共用可能な信号点（ＢＰＳＫの場合、０／π）の信号であることを前提とする。これにより、伝送信号に既知パターンの位相基準バースト信号が多重されている際には、当該位相基準バースト信号を本発明に係る基準信号として兼用することができることになる。
【００８３】
図１に示すように、受信装置３０が第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０を備えるように構成することで、この受信装置３０は、基準信号によって伝送信号の位相回転を検出できるとともに正しい基準位相へと直ちに回復することができる。これによって、位相回転によるデータシンボルの誤りを、位相回転が起こってから次の基準信号による信号回復までの間に限定することができ、基準信号のシンボルの間隔、誤り訂正符号の訂正能力、必要に応じて設けられる後述のインターリーブの深さ、などのパラメータなどを随意設定することで、訂正可能な範囲に抑制させることができる。
【００８４】
ただし、第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０を受信装置３０に適用した場合であっても、位相回転が起こった直後、位相回復までのデータシンボルで相当長のバーストエラーが発生する可能性があるため、誤り訂正符号を訂正能力の大きなものにするか、相当フレームに渡るインターリーブを採用することにより、位相回転が起こった場合にもエラーフリーを確保するように構成することが可能となり好適である。
【００８５】
また、図１に示す第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０に関して、位相同期・フレーム同期再生装置５０の入力を位相復調部３１２の入力側からとる（フィードフォワード方式）か、或いは、位相同期・フレーム同期再生装置５０の入力を位相復調部３１２の出力側からとる（フィードバック方式）かは、設計上のバリエーションである。
【００８６】
第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０の動作について、より詳細に説明する。
【００８７】
図４は、本発明による第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０の動作フロー図である。まず、位相同期・フレーム同期再生装置５０は、基準信号抽出部１２によって、再生同期信号を基準に基準信号を抽出し（ステップＳ１１）、相対位相判定部１３によって、基準信号内のシンボル間の相対位相関係が、雑音を考慮した位相誤差の範囲内において、正しい位相関係にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００８８】
相対位相判定部１３によって正しい位相関係にあると判定された場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、絶対位相誤差検出部１４によって、基準信号の絶対位相誤差を算出し絶対位相誤差が所定範囲内であるか否か（即ち、０°と見なせるか否か）を判定する（ステップＳ１３）。絶対位相誤差が０°と見なせる場合には（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、定常状態として判断する（即ち、定常時のノイズによる誤差と判断する）。その後、絶対位相誤差積分部１５によって、その基準信号の絶対位相誤差を積分し、基準位相値を更新する（ステップＳ１４）。そして、位相同期・フレーム同期再生装置５０は、基準信号抽出部１２において、次の基準信号の入力を監視する（ステップＳ２０）。一連の動作は、位相復調部３１２を介してフィードバックループを構成し、正しい基準位相へと自動調整で更新し、基準位相を安定化する。
【００８９】
一方、ＰＡＡ制御に起因する位相回転が生じた場合には、次のようになる。相対位相判定部１３によって正しい位相関係にあると判定し（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、絶対位相誤差検出部１４によって基準信号の絶対位相誤差が所定範囲内ではない（例えば、絶対位相誤差を０°と見なすことができない）として判定した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、位相回転が生じたと推定し、絶対位相誤差積分部１５によって積分中の基準位相（絶対位相）をリセットし（ステップＳ１５）、新たに当該絶対位相誤差が０°と見なすことができない絶対位相値に基準位相（絶対位相）を更新する（ステップＳ１６）。したがって、位相回転が生じたと推定したときは、絶対位相誤差積分部１５は、積分していた絶対位相誤差の値を、その時点の絶対位相誤差の値に初期化（リセット）する。そして、位相同期・フレーム同期再生装置５０は、基準信号抽出部１２において、次の基準信号の入力を監視する（ステップＳ２０）。これにより、ＰＡＡ制御に起因する位相回転が生じたときには、正しい基準位相へと直ちに更新し、基準位相値を自動調整で安定化させることができる。
【００９０】
次に、雑音等の原因で、基準信号の相対位相関係が正しく判定できなかった場合には、次のようになる。相対位相判定部１３によって正しい相対位相関係にないと判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、その回数をカウントし、連続的に所定回検出したか否かを判定する（ステップＳ１７）。このカウントにて連続する回数が少ない回数（例えば、１回または２回）なら（ステップ１７：Ｎｏ）、雑音の影響で生じたとも考えられるので、その信号は無視して、次の基準信号の入力を待つ（ステップＳ２０）。これは、この期間は、雑音が多くて位相を正しく判定できていない、との考えから、その信号を無視するとのフローである。尚、この期間も位相同期は外れていないとの前提に立ち、絶対位相誤差を積分して基準位相を更新する（ステップ１７：Ｎｏ→ステップＳ１４、図示せず。）、というフローも考えられる。
【００９１】
更に、何らかの原因でシンボル同期がずれた場合には、次のようになる。基準信号抽出部１２によって、基準信号と思って検出した信号は、同期がずれてしまったため、実は基準信号ではない信号を検出してしまう（ステップＳ１１）。すると、相対位相判定部１３によって正しい相対位相関係にないと判定される（ステップＳ１２：Ｎｏ）。同期が外れているので、この経路は連続して起こり、最終的にＮ回（例えば、Ｎ＝３）続く（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）。この場合は、フレーム同期がずれて基準信号の時間的位置関係もずれていると判断し、通常の同期ハントモードに移行して（ステップＳ１８）、位相同期・フレーム同期再生装置５０のフレーム同期確立部１７により同期を確立（再確立）し、確立した同期にしたがって同期信号再生部１９により再生同期信号を生成し、さらに基準信号抽出部１２、相対位相判定部１３、絶対位相誤差検出部１４、位相回転検出部１６、及び絶対位相誤差積分部１５により基準位相を発生させる（ステップＳ１９）。そして、位相同期・フレーム同期再生装置５０は、次の基準信号の入力を監視する（ステップＳ２０）。尚、同期ハントモードの詳細動作は、通常のフレーム同期回路で行なう動作を利用することができる。
【００９２】
この位相同期・フレーム同期再生装置５０における位相同期再生アルゴリズムによれば、基準信号の入力の度に、伝送信号の位相を監視して、位相回転を検出した場合は、基準位相を回復することができる。また、基準信号内のシンボル間の相対位相関係を検査するので、誤った位相回転検出を防止することができる。
【００９３】
図４におけるステップＳ１５，Ｓ１６にて、基準位相値を更新して絶対位相誤差の積分値をリセットする動作を行なうと、一時的に基準位相の精度が落ちるが、これは基準信号にも雑音が乗っているためであり、基準信号のシンボルを累積して処理することによって、雑音の影響が平均化され、基準位相の精度は向上する。換言すると、絶対位相誤差の積分値のリセット動作を行なうと一時的に所要Ｃ／Ｎが上昇するが、基準信号のシンボルを累積して処理するにしたがって定常時の所要Ｃ／Ｎに収束する。
【００９４】
この様子を図５に示す。図５は、基準信号の間でＰＡＡ制御による位相回転が生じたとしたときに、その直後の基準信号、すなわち、絶対位相誤差の積分値のリセットを行なった基準信号を基準信号１とし、基準信号毎にその基準信号に続くデータシンボルの所要Ｃ／Ｎが変化する様子を表わしている。尚、この図は、基準信号が４シンボルで構成されているとした場合のグラフである。基準信号１の時点で約１ｄＢの所要Ｃ／Ｎの増加がおこるが、基準信号２ではその約半分、基準信号１４以降では所要Ｃ／Ｎの増分は０．１ｄＢ以下で、最終的には所要Ｃ／Ｎの増分は０ｄＢに収束する。
【００９５】
尚、図５において、基準信号として、位相回転検出用信号だけでなく、フレーム同期信号や位相基準バースト信号を利用することは、同じ位相回転検出性能を得るのに、データシンボルに対するオーバーヘッドを小さく出来る利点がある。
【００９６】
フレーム同期信号及び位相基準バースト信号のシンボル、並びにデータシンボルは、π／ＮシフトＮＰＳＫ（π／２シフトＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫなど）であってもよい。π／ＮシフトＮＰＳＫには、大きく２つの方法に分かれる。１つは、或るシンボルではπ／Ｎシフトして、次のシンボルでは元に戻すという方法、もう１つは、直前のシンボルに対して常にπ／Ｎシフトして行くという方法である。現行のＩＳＤＢ‐Ｓ（ＡＲＩＢ  ＳＴＤ‐Ｂ２０）は前者である。フレームに対してπ／Ｎシフトの同期をとる必要がない点では後者の利点がある。
【００９７】
次に、本発明による第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａについて説明する。
【００９８】
〔第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置〕
図６は、本発明による第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａのブロック図である。図６において、図１と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａは、図１における伝送システム１に示される位相同期・フレーム同期再生装置５０に換えて、受信装置３０に備えられる装置である。また、図７に、本発明による第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａの動作フロー図を示す。
【００９９】
第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａにおいては、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）に設けられた又は所定の伝送形式による、ＰＡＡ制御期間信号により、ＰＡＡ制御の有効期間を示す制御信号を入力し、受信装置ではこのＰＡＡ制御の有効期間でのみ基準信号の位相回転を監視するように構成される。この場合、ＰＡＡ制御による位相回転のみを判定し、他の要因（雑音等）によって位相回転のように見える現象を極力排除するための補助信号として、送信装置１０は、地上設備と連携して、ＰＡＡ制御期間信号を送出する。ＰＡＡ制御期間信号は、実際に衛星搭載中継器２０のＰＡＡ制御を実施する期間を含みアクティブとなるように、送信装置１０より送出する。ＰＡＡ制御期間信号は、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）の適当なビットに位相制御を行なう時間帯であることを示す情報を多重するか、又はＴＭＣＣ信号と同程度以上の信号強度で、フレーム同期信号の直後のデータシンボル期間を幾つかに区分して挿入するなど、所定の伝送形式で多重する様に構成する。尚、ＰＡＡ制御期間信号を利用する際には、送受間で既知の情報ビットとする。
【０１００】
伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）に設けられたＰＡＡ制御期間信号を利用して動作する衛星搭載中継器２０について詳細に後述するが、衛星搭載中継器２０は、ＰＡＡ制御コマンド受信機（即ち、図８を参照して後述するコマンド受信部２１１）を持ち、ＰＡＡ制御コマンドによりＰＡＡ制御を行なうように構成される。地上設備４０がＰＡＡ制御コマンドを送出することによって、ＰＡＡ制御が行なわれる。
【０１０１】
すなわち、ＰＡＡ制御の手順は、例えば以下のようにする。ステップ０：定常状態においては、伝送信号のＰＡＡ制御期間信号を非アクティブにして送出する。ステップ１：ＰＡＡ制御を行なう場合は、まずＰＡＡ制御コマンドの位相制御のコマンドを送出して、個々のフェーズドアレー素子の更新しようとする新位相値を伝送する。ステップ２：次に、伝送信号のＰＡＡ制御期間信号をアクティブにする。ステップ３：さらに、ＰＡＡ制御コマンドのタイミング制御のコマンドを送出して、フェーズドアレー素子の位相値を、一斉に新位相値に更新する。ステップ４：最後に、伝送信号のＰＡＡ制御期間信号を非アクティブにして、定常状態に戻す。ここで、ステップ１とステップ２は前後することがあっても良い。
【０１０２】
伝送信号のＰＡＡ制御期間信号がアクティブになっている間（ステップ２からステップ４直前まで）、受信装置３０では、ＰＡＡ制御期間信号により位相同期・フレーム同期再生装置５０ａの動作が実行される。
【０１０３】
また、衛星搭載中継器２０は、ＰＡＡ制御期間信号の復調・復号手段を有し、ＰＡＡ制御期間信号がアクティブになっているときＰＡＡ制御が実行されるように構成しても良い（図８破線の構成）。ＰＡＡ制御期間信号を利用するときは、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）に利用される誤り訂正（ＬＤＰＣなど）でなく、多数決判定か又は時間的な積分で復号できるような誤り保護を適用するのが好適である。
【０１０４】
つまり、ＰＡＡ制御を行なっていない時間がほとんどであることから、ＰＡＡ制御期間以外の時間帯においては、伝送信号の急激な位相回転は起こらないはずであるので、従来技術からの位相同期及びフレーム同期の処理のみで問題はない。この時に、何らかの要因（雑音等）で、ＰＡＡ制御による位相回転が生じていないにも関わらず位相回転が生じたと誤検出すると、かえってエラーを招きかねない。そこで、実際にＰＡＡ制御を行なう時のみ、ＰＡＡ制御期間信号をアクティブにすることによって、不要な位相回転判定を避け、より確実にＰＡＡ制御による位相回転のみを検出できる。
【０１０５】
非特許文献１，２で示される伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）は、基本的にはフレーム内の誤り訂正符号で保護されるが、位相制御を行なう場合においては、万一その誤り訂正符号の途中で位相回転が起こることを想定すると、肝心な部分にエラーが生じる可能性がある。そこで、ＰＡＡ制御期間信号を利用するときは、フレームを跨ぐ時間方向に、誤り訂正符号（必須ではないが、多数決判定処理など、同期を必要としない畳み込み復号可能な符号処理が、処理負担の軽減の観点からも望ましい。）を適応するか、又は、受信時に時間方向に多数決判定処理や積分処理で復号できるような誤り保護を施して、送信装置１０から送信するように構成するのが好適である。
【０１０６】
図６において、第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａは、第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０と同様の構成を有し、絶対位相誤差検出部１４の動作のみが異なるため、第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａにおける絶対位相誤差検出部１４について説明する。
【０１０７】
図７のステップＳ１３ａに示されるように、第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａでは、絶対位相誤差検出部１４は、基準信号の絶対位相誤差を算出するとともに、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）に設けられた又は所定の伝送形式によるＰＡＡ制御期間信号を復号して得られる、ＰＡＡ制御の有効期間を示す制御信号（即ち、入力されるフェーズドアレーアンテナの位相制御期間を示すタイミング制御信号）を入力し、当該基準信号がＰＡＡ制御期間に該当するか否かを判定する（ステップＳ１３ａ）。この制御信号が０（非アクティブ）のときは（ステップＳ１３ａ：Ｙｅｓ）、常に基準信号の絶対位相誤差を積分し、積分した絶対位相誤差を基準位相値とする（ステップＳ１４）。一方、この制御信号が１（アクティブ）のときは（ステップＳ１３ａ：Ｎｏ）、絶対位相誤差検出部１４によって基準信号の絶対位相誤差が所定範囲内であるか否か（即ち、０°と見なせるか否か）を判定する（ステップＳ１３ｂ）。絶対位相誤差が０°と見なせる場合には（ステップＳ１３ｂ：Ｙｅｓ）、定常状態として判断し（即ち、定常時のノイズによる誤差と判断し）、その基準信号の絶対位相誤差を積分して基準位相値を更新する（ステップＳ１４）。そして、位相同期・フレーム同期再生装置５０ａは、次の基準信号の入力を監視する（ステップＳ２０）。このフィードバックにより、正しい基準位相へと自動調整がなされ、基準位相値を安定化することができる。
【０１０８】
一方、ＰＡＡ制御に起因する位相回転が生じた場合には、次のようになる。絶対位相誤差検出部１４によって基準信号の絶対位相誤差が所定範囲内ではない（例えば、絶対位相誤差を０°と見なすことができない）として判定した場合（ステップＳ１３ｂ：Ｎｏ）、位相回転が生じたと推定し、絶対位相誤差積分部１５によって積分中の基準位相（絶対位相）をリセットし（ステップＳ１５）、新たに当該絶対位相誤差が０°と見なすことができない絶対位相値に基準位相（絶対位相）を更新する（ステップＳ１６）。したがって、位相回転が生じたと推定したときは、絶対位相誤差積分部１５は、積分していた絶対位相誤差の値を、その時点の絶対位相誤差の値に初期化（リセット）する。そして、位相同期・フレーム同期再生装置５０ａは、基準信号抽出部１２において、次の基準信号の入力を監視する（ステップＳ２０）。これにより、ＰＡＡ制御に起因する位相回転が生じたときには、正しい基準位相へと直ちに更新し、基準位相値を安定化させることができる。
【０１０９】
また、第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａにおいても、図５に示すように所要Ｃ／Ｎの増分は０ｄＢに収束するグラフになることは勿論である。
【０１１０】
各実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０，５０ａにおいて、相対位相判定部１３、絶対位相誤差検出部１４、位相回転検出部１６、及び、絶対位相誤差積分部１５の各構成要素を１つの機能ブロックとしてコンピュータにより構成することができ、本発明に係る各構成要素を実現させるためのプログラムは、当該コンピュータの内部又は外部に備えられるメモリに記憶される。コンピュータに備えられる中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの制御で、各構成要素の機能を実現するための処理内容が記述されたプログラムを、適宜、メモリから読み込んで、当該機能ブロックをコンピュータに実現させることができる。ここで、各構成要素の機能をハードウェアの一部で実現してもよい。
【０１１１】
〔衛星搭載中継器〕
次に、ＰＡＡ制御を行う衛星搭載中継器２０の構成例について説明する。図８は、本発明による第１実施形態の衛星搭載中継器２０のブロック図である。衛星搭載中継器２０は、ＰＡＡ方式の中継器として、コマンド受信部２１１、コマンドデコーダ２１２、切換タイミングレジスタ２１３、一時レジスタ２１４、移相器レジスタ２１５、アップリンク受信部２１６、周波数変換器２１７、分配器２１８、移相器２１９及び電力増幅器２２０を備える。尚、図８においては、１中継器分の構成を示しており、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）、ＩＭＵＸ（Input Multiplexer）・ＯＭＵＸ（Output Multiplexer）フィルタ、他のコマンド系、テレメトリ系等の記述は、本発明に直接関係しないので省略している。また、コマンド受信部２１１及びアップリンク受信部の前段には受信アンテナが、電力増幅器２２０の後段には送信アンテナ（ＰＡＡ）が、それぞれ接続されている。
【０１１２】
コマンド受信部２１１は、コマンド受信アンテナ放射器及び反射器（図示せず）を介して、地上設備４０からのＰＡＡ制御コマンドの信号を受信し、増幅、フィルタリング、振幅調整及び検波してコマンドデコーダ２１２に出力する。
【０１１３】
コマンドデコーダ２１２は、ＰＡＡ制御コマンドの信号を入力し、放射パターン制御、即ち位相制御を行うコマンドを含む各種コマンドに復号する。特に、コマンドデコーダ２１２は、複数の移相器２１９のそれぞれの位相制御のコマンドを一時レジスタ２１４に出力するとともに、タイミング制御のコマンドを切換タイミングレジスタ２１３に出力する。
【０１１４】
複数の一時レジスタ２１４は、それぞれの位相制御のコマンドに従って、各移相器２１９に対応する更新しようとする新しい位相値を一時的に保持する。この位相制御のコマンドは、各移相器２１９の更新する位相値を示し、この位相値は、それぞれの位相制御のコマンドによって１つずつ時系列で各一時レジスタ２１４に入力され、各一時レジスタ２１４は、この更新する位相値を対応する各移相器レジスタ２１５に出力する。
【０１１５】
複数の移相器レジスタ２１５は、各一時レジスタ２１４から、各移相器２１９に対応する更新しようとする新しい位相値を１つずつ時系列で入力し、切換タイミングレジスタ２１３からのタイミング信号によって、一斉に対応する各移相器２１９に出力する。この各移相器レジスタ２１５の出力で、各移相器２１９の位相値が制御される。
【０１１６】
一方、アップリンク受信部２１６は、受信アンテナ（図示せず）を介して、送信装置１０からの伝送信号を受信し、フィルタリング、増幅及び振幅調整して、周波数変換器２１７に出力する。
【０１１７】
周波数変換器２１７は、伝送信号に関してアップリンク周波数からダウンリンク周波数へ周波数変換を行い、分配器２１８に出力する。
【０１１８】
分配器２１８は、周波数変換した伝送信号をＰＡＡの各放射器（図示せず）向けの系統として各移相器２１９に分配する。
【０１１９】
複数の移相器２１９は、各移相器レジスタ２１５の出力に応じて、分配された伝送信号の位相値を制御する。
【０１２０】
複数の電力増幅器２２０は、各移相器２１９によって位相値が制御された伝送信号に関して、ＰＡＡの各放射器から放射するべく電力増幅・フィルタリングを行う。ダウンリンクアンテナを構成するＰＡＡの各放射器から放射された電波は、ダウンリンクアンテナを構成する反射鏡（図示せず）を介して送信される。
【０１２１】
切換タイミングレジスタ２１３は、タイミング制御のコマンドに従って、全移相器レジスタ２１５に対して一斉にタイミング信号を出力する。尚、タイミング制御のコマンドは、地上設備４０からのＰＡＡ制御を行う時点を示すコマンドである。また、切換タイミングレジスタ２１３は、タイミング制御のコマンドを利用する代わりに、位相制御のコマンドに関する移相器２１９への設定完了を意味するコマンドとして、複数の移相器のうち最後に設定する移相器を決めておき、その位相制御コマンドの完了のタイミングを利用するように構成することもできる。
【０１２２】
尚、タイミング信号の出力条件に、伝送信号に含まれる伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）に設けられた又は所定の伝送形式によるＰＡＡ制御期間信号を加える場合があっても良い。この場合、切換タイミングレジスタ２１３は、さらに、周波数変換器２１７（または、図示しないが、アップリンク受信部２１６）から出力される伝送信号を入力し復調・復号する機能ブロックを備え、復号した伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号等）に設けられた又は所定の伝送形式によるＰＡＡ制御期間信号から当該位相制御の有効期間を判別し、判別した有効期間とコマンドデコーダ２１２から出力されるタイミング制御のコマンドとのＡＮＤ（論理積）で、ＰＡＡにおける位相制御を行うためのタイミング信号を生成する。
【０１２３】
本実施形態の衛星搭載中継器２０によれば、瞬時にＰＡＡのフェーズドアレーの位相設定変更が可能になり、受信装置３０との組み合わせで、過渡状態を最小にするとともに、受信信号の同期外れを防止し、ＰＡＡ制御に起因する信号誤りを抑制させることが可能となる。
【０１２４】
以上、これまでの説明では変調方式をＰＳＫとして説明してきたが、ＤＰＳＫの絶対位相復調でも可能であるので説明する。
【０１２５】
本来ＤＰＳＫは、前シンボルとの相対位相で復調するので、伝送信号に位相回転が生じても、自己同期作用があるので影響は限定的である。すなわち、ＤＰＳＫでは、従来からの基本的な復調方法のみで、急な位相回転による影響はわずか１〜２シンボルの誤りに過ぎない、という利点がある。一方で、前シンボルとの相対位相で復調するため、対象シンボルと前シンボルの雑音が足し合わされ、ＰＳＫよりも雑音が２倍多い、すなわち、ＰＳＫより所要Ｃ／Ｎが３ｄＢ高い、という欠点がある。
【０１２６】
そこで考えられたものが、ＤＰＳＫの絶対位相復調である。絶対位相復調をして尤度判定を行なった後に、前シンボルとの差をとる差動処理を行なう。絶対位相復調であるため、ＰＳＫ同様の位相同期の動作が必要となるが、所要Ｃ／ＮはＰＳＫと同じであり、ＤＰＳＫより３ｄＢ低くなる。
【０１２７】
具体的に、図９を参照して、変調方式に差動位相変調（ＤＰＳＫ： Differential Phase-Shift Keying）を、復調方式に（絶対）位相復調を使用する例を伝送システム１ａとして説明する。図９は、差動位相変調（ＤＰＳＫ）を使用する際の送信装置１０及び受信装置３０からなる伝送システム１ａのブロック図を示している。図９において、図１に示すものと対応する構成要素には同一の参照番号を付している。送信装置１０は、誤り訂正符号化部１１１、電力拡散部１１２、変調マッピング部１１３、位相変調部１１４、送信部１１５、差分位相変換部１１６及び位相回転検出用信号挿入部１２０を備え、誤り訂正符号化部１１１、電力拡散部１１２、変調マッピング部１１３、位相変調部１１４、送信部１１５及び位相回転検出用信号挿入部１２０の動作は、図１に示すものと同様であり、その説明を省略する。
【０１２８】
差分位相変換部１１６は、変調マッピング部１１３から出力されるシンボルを、前シンボルの位相を基準位相とした位相で変調を行うＤＰＳＫによる変調シンボルに変換する部分である。各シンボルを１シンボル分遅延させる位相遅延部１１６２、及び、処理対象のシンボルの位相（θ）と位相遅延部１１６２によって遅延させたシンボルの位相（θ’−１）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に出力する位相加算部１１６１を備える。
【０１２９】
一方、伝送システム１ａの受信装置３０は、受信部３１１、位相復調部３１２、尤度判定部３１３、電力逆拡散部３１４、誤り訂正復号部３１５及び差分位相復元部３１７及び位相同期・フレーム同期再生装置５０を備え、受信部３１１、位相復調部３１２、尤度判定部３１３、電力逆拡散部３１４及び誤り訂正復号部３１５の動作は、図１に示すものと同様である。変調方式はＤＰＳＫ（差動位相変調）であるが、尤度判定部３１３までの動作は、図１に示した絶対位相のＰＳＫ（位相変調）の復調と同様である。また、電力拡散部３１４以降の動作も図１に示すものと同様である。
【０１３０】
差分位相復元部３１７は、前シンボルの位相を基準位相とした位相で復調を行うＤＰＳＫによる変調シンボルを復元する部分である。判定後の各変調シンボルを１シンボル分遅延させる位相遅延部３１７２、及び、判定後の処理対象の変調シンボルの位相（θ’）から位相遅延部３１７２によって遅延させた判定後の変調シンボルの位相（ θ’−１）を減算した位相（θ）のシンボルを復元し、電力拡散部３１４に出力する位相減算部３１７１を備える。
【０１３１】
すなわち、尤度判定で最も確からしいシンボルの位相値（θ’）が判定され、１つ前のシンボルからの差分に変換され（１つ前のシンボルの位相値を減算され）、その位相値（θ）は、変調方式により決まるビット数の信号で表現されて、その信号が連結されてビット列が復元される。変調方式により決まるビット数ごとの処理を行なえば、尤度判定後のシンボルでも等価な差分を復元することが可能である。例えば、変調方式がＤＱＰＳＫの場合は、伝送信号の変調波は、位相復調部３１２で位相値に復調され、尤度判定部３１３により最も確からしいシンボルの位相値（θ＝４５°ｏｒ １３５°ｏｒ ２２５°ｏｒ ３１５°）が判定され、その位相値を１つ前のシンボルからの差分値に変換し、更にこの位相値を２ビットで表現した信号が、連結されて、ビット列が復元される。
【０１３２】
ここで、位相回転が生じると、基準位相値が真の基準位相と誤差を生じ、尤度判定後のシンボルの位相値には誤りを含む場合もあるが、差動にすることによって誤りは回復される可能性がある（雑音のない環境では、誤りはほぼ回復する）。したがって、基準信号によって位相同期が回復するまでの間に、データのエラーが残るとしても、ＰＳＫの場合よりも少ないことが期待できる。尚、定常状態における所要Ｃ／Ｎは、ＰＳＫの受信装置と同等である。
【０１３３】
伝送システム１ａにおける位相同期・フレーム同期再生装置５０についても、図１に示す伝送システム１の場合と同様に動作する。また、伝送システム１ａに、第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置５０ａを適用することができる。
【０１３４】
このように、図９に示す伝送システム１ａでは、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が生じた場合でも、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、図１に示す伝送システム１よりも更に、受信信号の信号誤りを軽減もしくは最小化させる可能性がある。
【０１３５】
尚、本発明に係る位相変調又は差動位相変調の伝送信号は、他の変調方式の伝送信号を時分割多重した態様の伝送信号を含む。この場合、例えば非特許文献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もできる。
【０１３６】
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、本発明の利用分野は、図１０に示されるような衛星中継伝送路を想定して説明したが、ＰＡＡを用いた中継伝送路であれば衛星伝送路に限らず同様に利用できることは明らかである。さらに、ＰＡＡを用いた伝送路ではなくても、急な位相の回転が起こる伝送路に利用すれば、誤り抑制の効果を得られることも同様である。
【０１３７】
また、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。
【０１３８】
また、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で構成することもできるし、ビットインターリーブ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】
【０１３９】
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伝送エラーを軽減もしくは最小化した位相変調の位相再生（又は差動位相変調の絶対位相再生）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最も有用である。
【符号の説明】
【０１４０】
１  位相変調（ＰＳＫ）による伝送システム
１ａ  差動位相変調（ＤＰＳＫ）による伝送システム
１０  送信装置
１２  基準信号抽出部
１３  相対位相判定部
１４  絶対位相誤差検出部
１５  絶対位相誤差積分部
１６  位相回転検出部
１７  フレーム同期確立部
１９  同期信号再生部
２０  衛星搭載中継器
３０  受信装置
５０  第１実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置
５０ａ  第２実施形態の位相同期・フレーム同期再生装置
１００  従来技術から想定される位相変調（ＰＳＫ）の伝送システム
１１１  誤り訂正符号化部
１１２  電力拡散部
１１３  変調マッピング部
１１４  位相変調部
１１５  送信部
１１６  差分位相変換部
１２０  位相回転検出用信号挿入部
２１１  コマンド受信部
２１２  コマンドデコーダ
２１３  切換タイミングレジスタ
２１４  一時レジスタ
２１５  移相器レジスタ
２１６  アップリンク受信部
２１７  周波数変換器
２１８  分配器
２１９  移相器
２２０  電力増幅器
２２１  切換タイミング検出器
３１１  受信部
３１２  位相復調部
３１３  尤度判定部
３１４  電力逆拡散部
３１５  誤り訂正復号部
３１６  同期再生部
３１７  差分位相復元部
１１６１  位相加算部
１１６２  位相遅延部
３１７１  位相減算部
３１７２  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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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