(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度に干渉信号が除去できる通信装置を提供する。【解決手段】送信信号に対して拡散処理を行い、これを出力信号として出力する送信用モデム１２と、出力信号を電波として放射すると共に、到来した電波を受信して受信信号として出力する送受信部１５と、通信衛星を介した通信相手からの信号を所望信号とし、送受信部１５から送信された出力信号が通信衛星により中継され、その中継波を受信した際の信号を干渉信号とし、送受信部１５からの受信信号に少なくとも所望信号と干渉信号とが含まれているとき、干渉信号に対応したキャンセル信号を生成して、該キャンセル信号を用いて受信信号から干渉信号を除去し、逆拡散処理を行って復調する受信用モデム１３と、を備え、受信用モデム１３は、送信信号に基づきキャンセル信号を生成する。【選択図】図２
2015185916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を中継する通信衛星からの中継波を送受信する通信装置であって、
送信信号に対して拡散処理を行い、これを出力信号として出力する送信用モデムと、
前記出力信号を電波として放射すると共に、到来した電波を受信して受信信号として出力する送受信部と、
前記通信衛星を介した通信相手からの信号を所望信号とし、前記送受信部から送信された前記出力信号が前記通信衛星により中継され、その中継波を受信した際の信号を干渉信号とし、前記送受信部からの前記受信信号に少なくとも前記所望信号と前記干渉信号とが含まれているとき、前記干渉信号に対応したキャンセル信号を生成して、該キャンセル信号を用いて前記受信信号から前記干渉信号を除去し、逆拡散処理を行って復調する受信用モデムと、を備え、
前記受信用モデムは、前記送信信号に基づき前記キャンセル信号を生成することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置であって、
前記受信用モデムは、
前記送信信号を所定時間遅延させる信号遅延部と、
前記信号遅延部からの信号を変調する変調部と、
前記変調部からの信号の利得を調整する利得調整部と、
前記利得調整部からの信号に対して拡散処理を行って前記キャンセル信号を生成・出力する拡散部と、
前記受信信号と前記キャンセル信号とが入力して、前記キャンセル信号により前記受信信号から前記干渉信号を除去する干渉除去部と、を含む干渉信号除去ユニットを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の通信装置であって、
前期受信用モデムは、逐次干渉除去法に従いキャンセル信号を生成して干渉信号を除去することを特徴とする通信装置。
【請求項４】
電波を中継する通信衛星からの中継波を送受信する通信システムであって、
送信信号に対して拡散処理を行い、これを出力信号として出力する送信用モデムと、前記出力信号を電波として放射すると共に、到来した電波を受信して受信信号として出力する送受信部と、前記通信衛星を介した通信相手からの信号を所望信号とし、前記送受信部から送信された前記出力信号が前記通信衛星により中継され、その中継波を受信した際の信号を干渉信号とし、前記送受信部からの前記受信信号に少なくとも前記所望信号と前記干渉信号とが含まれているとき、前記干渉信号に対応したキャンセル信号を生成して、該キャンセル信号を用いて前記受信信号から前記干渉信号を除去し、逆拡散処理を行って復調する受信用モデムと、を備え、かつ、前記受信用モデムは、前記送信信号に基づき前記キャンセル信号を生成する通信装置と、
前記通信装置と通信する通信相手局と、
前記通信装置からの電波を中継して前記通信相手局に送信すると共に、前記通信相手局からの電波を中継して前記通信装置に送信する通信衛星とを備えることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星を介した通信において、電波の送受信にパラボラアンテナが用いられることがある。このとき、弱い電波に対する受信感度を向上させるために、径の大きなアンテナを用いることがある。
【０００３】
図３は、このような通信システムを模式的に示した図である。通信システム１００は、地球局１１０、通信衛星１２０、船舶等に搭載された複数の通信相手局１３０(１３０Ａ，１３０Ｂ)により構成されている。
【０００４】
通信相手局１３０は、設置スペースや電力供給量力が限られているため、アンテナ１３１(１３１Ａ，１３１Ｂ)の径は小さく、また送受信機(図示しない)も送信能力及び受信能力が小さいものが設けられている。これに対し、地球局１００は通信相手局１３０に比べて設置スペースや電力供給量力等の制約が少なく、かつ、通信相手局１３０からの弱い電波を受信しなければならないため、アンテナ１１２の径は大きく、また能力の大きな送受信機が設置される場合がある。
【０００５】
そして、地球局１１０から送信された地球局送信波Ｅ１は、通信衛星１２０で中継されて、当該通信衛星１２０から地球局中継波Ｅ２として送信されて、これが通信相手局１３０により受信される。また通信相手局１３０から送信された通信相手局送信波Ｅ３は通信衛星１２０で中継されて、その通信相手局中継波Ｅ４が地球局１１０で受信される。
【０００６】
ところが、地球局中継波Ｅ２の到達範囲内に、地球局１１０と通信相手局１３０との両方が位置する場合、地球局１１０が地球局中継波Ｅ２を受信することがある。以下、地球局１１０により受信される地球局中継波Ｅ２を戻中継波Ｅ５と記載する。
【０００７】
地球局１１０は大電力の電波地球局送信波Ｅ１を送信するので、戻中継波Ｅ５も大電力となる。本来、地球局１１０は、通信相手局１３０からの小電力の通信相手局中継波Ｅ４を高感度で受信するために大きなアンテナを備えている。この結果、地球局１１０は小電力の通信相手局中継波Ｅ４と同時に大電力の戻中継波Ｅ５も大きなアンテナで受信することになり、拡散通信を行う場合にはそれぞれの受信信号の信号レベル差に起因した誤検出が発生する。
【０００８】
このことを、図４を参照して説明する。図４(ａ)は、通信相手局中継波(所望信号)Ｅ４に比べて戻中継波(干渉信号)Ｅ５のレベルが相対的に小さい場合の相関値の時間依存性を示す図、(ｂ)は所望信号に比べて干渉信号の信号レベルが相対的に大きい場合の相関値の時間依存性を示す図である。
【０００９】
所望信号に比べて干渉信号の信号レベルが相対的に小さい場合には、図４(ａ)に示すように、自己相関値は急峻なピークを持つので、正確に自己相関する時間を決定することができる。これに対し、所望信号に比べて干渉信号の信号レベルが相対的に大きい場合には、干渉信号による相互相関値が大きくなり、自己相関する時間を高精度で決定することが困難となる。
【００１０】
そこで、干渉信号を除去する技術として、特開２００３−２０９５３５号公報においては、所望信号(通信相手局中継波Ｅ４による信号に対応)から干渉信号(戻中継波Ｅ５による信号に対応)を除去する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２０９５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特開２００３−２０９５３５号公報においては、干渉信号を除去するためのキャンセル信号を、受信信号を用いて生成するため、図２(ｂ)のような場合には高精度に干渉信号を除去することが困難であった。即ち、受信信号には外来ノイズが含まれているので、当該受信信号に基づき生成したキャンセル信号には外来ノイズの影響が含まれてしまう。従って、このような、外来ノイズの影響を含むキャンセル信号で干渉信号を除去しても、除去精度を向上させることができない問題がある。
【００１３】
そこで、本発明の主目的は、高精度に干渉信号が除去できる通信装置および通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、電波を中継する通信衛星からの中継波を送受信してする通信装置に係る発明は、送信信号に対して拡散処理を行い、これを出力信号として出力する送信用モデムと、出力信号を電波として放射すると共に、到来した電波を受信して受信信号として出力する送受信部と、通信衛星を介した通信相手からの信号を所望信号とし、送受信部から送信された出力信号が通信衛星により中継され、その中継波を受信した際の信号を干渉信号とし、送受信部からの受信信号に少なくとも所望信号と干渉信号とが含まれているとき、干渉信号に対応したキャンセル信号を生成して、該キャンセル信号を用いて受信信号から干渉信号を除去し、逆拡散処理を行って復調する受信用モデムと、を備え、受信用モデムは、送信信号に基づきキャンセル信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
また、電波を中継する通信衛星からの中継波を送受信する通信システムは、送信信号に対して拡散処理を行い、これを出力信号として出力する送信用モデムと、出力信号を電波として放射すると共に、到来した電波を受信して受信信号として出力する送受信部と、通信衛星を介した通信相手からの信号を所望信号とし、送受信部から送信された出力信号が通信衛星により中継され、その中継波を受信した際の信号を干渉信号とし、送受信部からの受信信号に少なくとも所望信号と干渉信号とが含まれているとき、干渉信号に対応したキャンセル信号を生成して、該キャンセル信号を用いて受信信号から干渉信号を除去し、逆拡散処理を行って復調する受信用モデムと、を備え、かつ、受信用モデムは、送信信号に基づきキャンセル信号を生成する通信装置と、通信装置と通信する通信相手局と、通信装置からの電波を中継して通信相手局に送信すると共に、通信相手局からの電波を中継して通信装置に送信する通信衛星とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、送信した送信信号に基づきキャンセル信号を生成するので、高精度に干渉信号が除去できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る通信装置を用いた通信システムのブロック図である。
【図２】通信装置のブロック図である。
【図３】関連する技術の説明に適用される通信システムを模式的に示した図である。
【図４】関連する通信装置における問題点を説明する図で、(ａ)は、通信相手局中継波(所望信号)と戻中継波(干渉信号)の信号レベル差が小さい場合の相関値の時間依存性を示す図、(ｂ)は所望信号と干渉信号の信号レベル差が大きい(干渉信号が大きい場合)場合の相関値の時間依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る通信装置１１を用いた通信システム２のブロック図である。この通信装置２は、地球局１０、通信衛星２０、船舶等に搭載された複数の通信相手局３０(３０Ａ，３０Ｂ)により構成されている。
【００１９】
地球局１０及び通信相手局３０は、それぞれ通信装置１１，３１(３１Ａ，３１Ｂ)、アンテナ１７，３２(３２Ａ，３２Ｂ)を備える。このとき、地球局１０のアンテナ１７は通信相手局３０のアンテナ３２より大きいとする。
【００２０】
図２は、本発明に係る通信装置１１のブロック図で、送信用モデム１２、受信用モデム１３、回線制御部１４、送受信部１５を備える。なお、送信用モデム１２と受信用モデム１３とは信号線１６により接続されて、送信用モデム１２から受信用モデム１３に、後述する送信信号Ｇ１が出力できるようになっている。
【００２１】
送信用モデム１２は、変調部１２ａ、拡散部１２ｂ、電力調整部１２ｃを含む。また、受信用モデム１３は、信号遅延部１３ａ、変調部１３ｂ、利得調整部１３ｃ、拡散部１３ｄ、干渉除去部１３ｅ、逆拡散部１３ｆ、復調部１３ｇを含む。なお、信号遅延部１３ａ、変調部１３ｂ、利得調整部１３ｃ、拡散部１３ｄ、干渉除去部１３ｅは、干渉信号除去ユニットを構成し、逐次干渉除去(ＳＩＣ)法に従いキャンセル信号を生成して干渉信号を除去する。
【００２２】
そして、地球局１０が送信する際には、送信信号Ｇ１(ｔ１)を変調部で変調してＰＳＫ(Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ)もしくはＱＡＭ(Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)による変調を行い、送信シンボル系列を生成して、変調信号Ｇ２(ｔ１)として出力する。その後、拡散部１３ｄにより変調信号Ｇ２(ｔ１)を、予め定められた拡散率の拡散符号系列によって拡散処理を行い、これを符号化信号Ｇ３(ｔ１)として電力調整部１２ｃに出力する。
【００２３】
電力調整部１２ｃは、入力した符号化信号Ｇ３(ｔ１)を増幅(利得係数αとする)して、出力信号Ｇ４(ｔ１)として送受信部１５に出力する。送受信部１５は、出力信号Ｇ４(ｔ１)をアンテナ１７から地球局送信波Ｅ１として送信する。
【００２４】
地球局送信波Ｅ１は、通信衛星２０により中継されて、地球局中継波Ｅ２として通信相手局３０で受信される。
【００２５】
一方、通信相手局３０から送信された電波(通信相手局送信波Ｅ３)は通信衛星２０で中継されて、通信相手局中継波Ｅ４として地球局１０で受信される。このとき、地球局１０は、通信衛星２０による地球局送信波Ｅ１の中継波(戻中継波Ｅ５)も受信する。
【００２６】
この様にして通信相手局中継波Ｅ４と戻中継波Ｅ５とは、アンテナ１７で受信されて送受信部１５に入力する。送受信部１５からの受信信号Ｇ５(ｔ２)は、干渉除去部１３ｅに入力する。
【００２７】
受信信号Ｇ５(ｔ２)は、通信相手局中継波Ｅ４による所望信号Ｓと戻中継波Ｅ５による干渉信号Ｐとの和として与えられる。即ち、
Ｇ５(ｔ２)＝Ｓ(ｔ２)＋Ｐ(ｔ２)＋ｎ(ｔ２)    …(１)
ここでｎ(ｔ２)は外来ノイズである。
【００２８】
干渉信号Ｐ(ｔ２)は、出力信号Ｇ４(ｔ１)がベースとなっている。電波は、空中を伝搬等して減衰するので、このときの減衰係数をβとすると、
Ｐ(ｔ２)＝β・Ｇ４(ｔ１＋Δ１)    …(２)
となる。
この遅延時間Δ１は、地球局送信波Ｅ１がアンテナ１７から出力され通信衛星２０で中継されて、戻中継波Ｅ５としてアンテナ１７で受信されるまでの時間に相当し、回線制御部１４から信号遅延量指示信号によって指示される。また、Δ１は干渉信号Ｐ(ｔ２)と送信信号Ｇ１(ｔ１)に関する時間的タイミング調整のための遅延時間である。
【００２９】
さて、干渉除去部１３ｅには、拡散部１３ｄからキャンセル信号Ｇ９(ｔ２)が入力している。そこで、干渉除去部１３ｅは、受信信号Ｇ５(ｔ２)からキャンセル信号Ｇ９(ｔ２)を差し引く処理を行うことにより所望信号Ｓ(ｔ２)を分離する(干渉信号を除去する)。即ち、式１より、
Ｇ５(ｔ２)−Ｇ９(ｔ２)＝Ｓ(ｔ２)＋Ｐ(ｔ２)＋ｎ(ｔ２)−Ｇ９(ｔ２)    …(３)
本実施形態においては、送信用モデム１２に入力した送信信号Ｇ１(ｔ１)は、信号遅延部１３ａにも入力するように、信号線１６が設けられている。
【００３０】
信号遅延部１３ａで遅延する遅延時間Δ１は、回線制御部１４から信号遅延量指示信号により指示される。信号遅延部１３ａは、送信信号Ｇ１(ｔ１)を所定の遅延時間Δ１だけ遅延した信号Ｇ６(ｔ２)＝Ｇ１(ｔ１＋Δ１)を生成して、変調部１３ｂに出力する。
【００３１】
信号遅延部１３ａからの信号Ｇ６(ｔ２)は、変調部１３ｂでシンボル系列の信号に変調された信号Ｇ７(ｔ２)となり、利得調整部１３ｃで利得調整(このときの利得係数をγとする)され、信号Ｇ８(ｔ２)として拡散部１３ｄに出力される。
【００３２】
拡散部１３ｄは、信号Ｇ８(ｔ２)を拡散処理して、キャンセル信号Ｇ９(ｔ２)として干渉除去部１３ｅに出力する。
【００３３】
従って、キャンセル信号Ｇ９(ｔ２)は、
Ｇ９(ｔ２)＝Ｃ・Ｇ８(ｔ２)＝Ｃ・γ・Ｇ７(ｔ２)＝Ｃ・γ・Ｇ６(ｔ２)
＝Ｃ・γ・Ｇ１(ｔ１＋Δ１)    …(４)
となる。ここで、Ｃは拡散符号とする。
【００３４】
ここで、Ｐ(ｔ２)は、
Ｐ(ｔ２)＝β・Ｇ４(ｔ１＋Δ１)＝β・α・Ｇ３(ｔ１＋Δ１)
＝β・Ｃ・α・Ｇ２(ｔ１＋Δ１)＝β・Ｃ・α・Ｇ１(ｔ１＋Δ１)  …(５)
そこで、上記の数式を整理すると、
Ｇ５(ｔ２)−Ｇ９(ｔ２)＝Ｓ(ｔ２)＋Ｐ(ｔ２)＋ｎ(ｔ２)−Ｇ９(ｔ２)
＝Ｓ(ｔ２)＋β・Ｃ・α・Ｇ１(ｔ１＋Δ１)＋ｎ(ｔ２)−Ｃ・γ・Ｇ１(ｔ１＋Δ１)…(６)
となり、γ＝β・αを選択することにより干渉成分を除去することができる。
【００３５】
このようにして干渉成分が除去されて得られた信号Ｇ１０(ｔ２)が逆拡散部１３ｆに入力される。逆拡散部１３ｆでは、Ｇ１０(ｔ２)に対して逆拡散処理を行い信号Ｇ１１(ｔ２)として復調部１３ｇに出力する。復調部１３ｇにおいて、信号Ｇ１１(ｔ２)を復調することにより信号Ｇ１２(ｔ２)が受信用モデム１３の出力信号として出力される。
【００３６】
公知の技術においては、外来ノイズを含んだ受信信号を用いてキャンセル信号を算出するので、所望信号の分離精度は低くなる。しかし、式６の受信信号Ｇ５(ｔ)は実測値であり、キャンセル信号Ｇ９(ｔ)は実際に送信した送信信号Ｇ１(ｔ)に基づき算出した値である。このため、本実施形態に係る方法では、外来ノイズを含まない送信信号Ｇ１(ｔ)に基づきキャンセル信号を算出するので、所望信号の分離精度を向上させることが可能になる。
【符号の説明】
【００３７】
２  通信装置
１０  地球局
１２  送信用モデム
１２ａ  変調部
１２ｂ  拡散部
１２ｃ  電力調整部
１３  受信用モデム
１３ａ  信号遅延部
１３ｂ  変調部
１３ｃ  利得調整部
１３ｄ  拡散部
１３ｅ  干渉除去部
１３ｆ  逆拡散部
１３ｇ  復調部
１４  回線制御部
１５  送受信部
１６  信号線
１７，３２(３２Ａ，３２Ｂ)  アンテナ
２０  通信衛星
３０(３０Ａ，３０Ｂ)  通信相手局
【図１】
2015185916.tif 000003
【図２】
2015185916.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015185916.tif 000006