(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局より第１の偏波にて送信され、それぞれが第１のユニークワードを含み、かつ、通信に必要な要求帯域を分割して得られる帯域であって周波数軸上にスタガ状に配置される帯域の１つを有する１つ以上の独立なキャリヤ信号で構成される第１のマルチキャリヤ無線信号と、
前記送信局より第１の偏波と直交する第２の偏波にて送信され、それぞれが第２のユニークワードを含み、かつ、通信に必要な要求帯域を分割して得られる帯域であって周波数軸上にスタガ状に配置される帯域の１つを有する１つ以上の独立なキャリヤ信号で構成される第２のマルチキャリヤ無線信号と、
を受信して復調する無線通信装置であって、
第１の受信アンテナと、第２の受信アンテナと、
第１の受信アンテナが受信する無線信号を、第１のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第１のマルチキャリヤ復調手段と、
第２の受信アンテナが受信する無線信号を、第２のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第２のマルチキャリヤ復調手段と、
第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第１のユニークワードと、第２のユニークワードとから伝搬路行列を算出し、伝搬路行列に基づき両偏波間の干渉を補償する干渉補償手段とを有し、
第１のマルチキャリヤ無線信号と第２のマルチキャリヤ無線信号の各キャリヤ信号がそれぞれの偏波面における周波数軸上でスタガ状に配置され、かつ、各偏波面の間でキャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、或いは、一方のマルチキャリヤ無線信号の全部又は一部のキャリヤ信号が、他方のマルチキャリヤ無線信号のフィルタ阻止域となり、残りの各キャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号が選択され、
前記干渉補償手段が、双方の偏波面にキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波間の干渉補償を行い、一方の偏波面にのみキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波回転を補償すること、
を特徴とする無線通信装置。        
【請求項２】
干渉補償手段は、
第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第１のユニークワードとの相関を検出する第１のマッチドフィルタと、
第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第２のユニークワードとの相関を検出する第２のマッチドフィルタと、
第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第１のユニークワードとの相関を検出する第３のマッチドフィルタと、
第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第２のユニークワードとの相関を検出する第４のマッチドフィルタと、
を有し、
第１及び第２のユニークワードとの相関検出時における各マッチドフィルタの出力それぞれを、伝搬路行列の各伝搬路行列成分とすること、
を特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
送信局と受信局とを有する無線通信システムであって、
送信局は、
送信する送信情報系列を第１の情報系列及び第２の情報系列に分離する直並列変換手段と、
第１の情報系列を、１つ以上の独立なキャリヤ信号でマルチキャリヤ変調すると共に、各キャリヤ信号が搬送する情報系列に第１のユニークワードを挿入する第１のマルチキャリヤ変調手段と、
第２の情報系列を、１つ以上の独立なキャリヤ信号でマルチキャリヤ変調すると共に、各キャリヤ信号が搬送する情報系列に第２のユニークワードを挿入する第２のマルチキャリヤ変調手段と、
第１のマルチキャリヤ変調手段の出力信号を、第１の偏波により第１のマルチキャリヤ無線信号として送信する手段と、
第２のマルチキャリヤ変調手段の出力信号を、第１の偏波と直交する第２の偏波により第２のマルチキャリヤ無線信号として送信する手段と、
を有し、
受信局は、
第１の受信アンテナと、第２の受信アンテナと、
第１の受信アンテナが受信する無線信号を、第１のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第１のマルチキャリヤ復調手段と、
第２の受信アンテナが受信する無線信号を、第２のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第２のマルチキャリヤ復調手段と、
第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第１のユニークワードと、第２のユニークワードとから伝搬路行列を算出し、伝搬路行列に基づき両偏波間の干渉を補償し、第１の情報系列と第２の情報系列を出力する干渉補償手段と、
第１の情報系列と第２の情報系列とから、送信情報系列を出力する並直列変換手段とを有し、
送信局と受信局間の伝搬路情報に基づき第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号に使用するキャリヤ信号を決定し、
第１のマルチキャリヤ無線信号と第２のマルチキャリヤ無線信号の各キャリヤ信号がそれぞれの偏波面における周波数軸上でスタガ状に配置され、かつ、各偏波面の間でキャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、或いは、一方のマルチキャリヤ無線信号の全部又は一部のキャリヤ信号が、他方のマルチキャリヤ無線信号のフィルタ阻止域となり、残りの各キャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号を選択され、
前記干渉補償手段が、双方の偏波面にキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波間の干渉補償を行い、一方の偏波面にのみキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波回転を補償すること、
を特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
送信局が、送信局と受信局間の伝搬路情報に基づき第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号に使用するキャリヤ信号を決定すること、
を特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
伝搬路情報として、送信局と受信局間に存在する中継器の周波数特性を使用すること、を特徴とする請求項３又は４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
受信局は、干渉電力を検出する干渉電力検出手段を有し、
伝搬路情報として、干渉電力を使用し、干渉電力の少ない周波数帯域から優先的に、使用するキャリヤ信号を決定すること、
を特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
受信局は、遅延分散を検出する遅延分散検出手段を有し、
伝搬路情報として、遅延分散を使用し、遅延分散が、予め設定されている閾値以上である場合、使用するキャリヤ信号の帯域幅を狭め、使用するキャリヤ信号の数を増やすこと、を特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置の利用者の利便性を考慮し、周波数利用効率を向上させるため、複数偏波のマルチキャリヤ信号で通信する無線通信装置及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、垂直及び水平の両偏波を使用する無線通信システムの周波数配置例を示す図である。図８によると、偏波間の相互干渉を避けるために、各偏波の周波数帯域はスタガ状に設定されている。衛星通信システム等の無線通信システムにおいて、図８に示すようなスタガ状の配置は一般的に使用されている。
【０００３】
スタガ状の周波数配置を実現するため、無線通信システムの基地局や、中継局等の無線通信装置においてはフィルタが挿入される。図８において、未使用帯域とは、現在使用されてはいないが、必要に応じて使用することができる帯域であり、フィルタ阻止域は、使用するフィルタの阻止帯域であり、Ｃ／Ｎ劣化が顕著となるため通信に使用することはできない。
【０００４】
図９は、直交する２つの偏波を使用する無線通信システムの構成図である。図９においては、一方の偏波を処理する部分のみを示している。図９によると送信局は、変調回路４１と、送信機４２と、送信アンテナ４３とを有しており、受信局は、受信アンテナ４４と、偏波分離回路４５と、復調回路４６とを有している。また、偏波分離回路４５は、偏波軸制御機構４５１と、受信機４５２と、選択回路４５３と、偏波角誤差検出回路４５４とを備えている。
【０００５】
送信局において、変調回路４１は送信信号を変調し、送信機４２は変調信号の周波数変換及び増幅処理を行い、送信アンテナ４３は垂直又は水平偏波の無線信号を送信する。
【０００６】
送信局より送信された無線信号は、伝搬過程で偏波面が回転し、垂直及び水平偏波の両成分を含む無線信号として受信局に到達する。したがって、受信局において受信する無線信号を正しく復調するためには、偏波分離を行う必要がある。
【０００７】
このため、受信局の偏波分離回路４５は、受信アンテナ４４が受信した無線信号のうち、使用する偏波のみを選択し、復調回路４６が変調信号の復調を行う。偏波分離回路４５において、偏波軸制御機構４５１は、偏波角誤差検出回路４５４が検出する偏波軸の誤差角に基づき、受信アンテナ４４が受信する無線信号の偏波軸を機械的に制御して水平偏波と垂直偏波の信号に分離し、受信機４５２は、それぞれの信号の周波数変換等を行い、選択回路４５３は、利用する偏波の信号のみを選択して復調回路４６に出力し、偏波角誤差検出回路４５４は、受信機４５２の出力信号を監視して偏波軸の誤差角を検出し、検出した誤差角を、偏波軸制御機構４５１に出力する。なお、偏波分離回路４５については、例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００８】
偏波軸回転の調整に関しては、無線通信装置が移動局である場合には、自動制御が必要となるが、無線通信装置が固定局である場合には手動で調整することも可能である。
【０００９】
また、従来の無線通信システムの他の形態としては、一方の偏波のみを使用し、同一周波数帯においては他の偏波を使用しないことで偏波間干渉を回避するものがある。この形態においては、一方の偏波の信号しか存在しないため、偏波回転に伴う受信電力の劣化を許容すれば偏波分離を行わなくとも受信局で信号を復調でき、よって、無線通信装置に偏波分離回路４５を実装する必要はなく装置コストを低減することができる。
【００１０】
なお、本願に関連する文献としてＺＦアルゴリズムや、ＭＭＳＥアルゴリズムに基づく干渉の補償に関する非特許文献２と、マルチキャリヤ変復調に関する特許文献１がある。
【００１１】
【特許文献１】特許第３２９９９５２号明細書
【非特許文献１】関根信之著、“ＳＮＧ移動通信受信システム”、放送技術、１９９４年１０月号、ｐｐ．１４０−ｐｐ．１４４
【非特許文献２】大鏡他、“ＭＩＭＯチャネルにおける空間分割多重方式とその基本特性”、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８７−ｂ  Ｎｏ．９、ｐｐ．１１６２−１１７３、２００４年９月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
非特許文献１に記載の機械駆動式の偏波分離回路４５では、無線通信装置の回路規模及び重量が大きくなり、更に、制御が複雑となるため無線通信装置の装置コストが増大する。また、偏波分離回路４５を用いずに復調回路４６内部で偏波間干渉補償を行なう方法も考えられるが、この方法では、無線通信装置に割当て可能な最大帯域は、両偏波が共に未使用である帯域に制限される。例えば、図１０に示す様に、帯域５０及び５１が既に他の無線通信装置に割り当てられている場合、新たな無線通信装置には、両偏波共に共通して未使用である帯域５２及び５３を割り当てることは可能であるが、新たな無線通信装置は、帯域５２及び５３に加えて、帯域５２の右側に存在する未使用帯域や、帯域５１の左側に存在する未使用帯域等を利用することはできない。
【００１３】
また、無線通信装置に偏波分離回路４５を実装しない別の構成において、偏波分離回路４５を実装しない無線通信装置に割り当てた帯域での無線通信品質を確保するには、他偏波を使用しないこととして、他偏波からの干渉の混入を防ぐことが望ましいが、この構成においては無線通信システム全体の周波数利用効率が低下する。例えば、図１１に示す様に、帯域５０、５１及び５２が既に他の無線通信装置に割り当てられている場合、偏波分離回路４５を実装せず、水平偏波のみを使用する無線通信装置に帯域５３を割り当てた場合、帯域５１の右側と、帯域５２の左側の帯域は使用不可となる。
【００１４】
したがって、本発明は、機械駆動式の偏波分離回路４５を用いず、相互に直交する偏波を同時に使用することができ、使用する周波数帯域の割当について自由度の高い無線通信装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明における無線通信装置によれば、
送信局より第１の偏波にて送信され、それぞれが第１のユニークワードを含み、かつ、通信に必要な要求帯域を分割して得られる帯域であって周波数軸上にスタガ状に配置される帯域の１つを有する１つ以上の独立なキャリヤ信号で構成される第１のマルチキャリヤ無線信号と、前記送信局より第１の偏波と直交する第２の偏波にて送信され、それぞれが第２のユニークワードを含み、かつ、通信に必要な要求帯域を分割して得られる帯域であって周波数軸上にスタガ状に配置される帯域の１つを有する１つ以上の独立なキャリヤ信号で構成される第２のマルチキャリヤ無線信号とを受信して復調する無線通信装置であって、第１の受信アンテナと、第２の受信アンテナと、第１の受信アンテナが受信する無線信号を、第１のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第１のマルチキャリヤ復調手段と、第２の受信アンテナが受信する無線信号を、第２のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第２のマルチキャリヤ復調手段と、第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第１のユニークワードと、第２のユニークワードとから伝搬路行列を算出し、伝搬路行列に基づき両偏波間の干渉を補償する干渉補償手段とを有し、第１のマルチキャリヤ無線信号と第２のマルチキャリヤ無線信号の各キャリヤ信号がそれぞれの偏波面における周波数軸上でスタガ状に配置され、かつ、各偏波面の間でキャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、或いは、一方のマルチキャリヤ無線信号の全部又は一部のキャリヤ信号が、他方のマルチキャリヤ無線信号のフィルタ阻止域となり、残りの各キャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号が選択され、前記干渉補償手段が、双方の偏波面にキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波間の干渉補償を行い、一方の偏波面にのみキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波回転を補償することを特徴とする。 
【００１６】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
干渉補償手段は、第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第１のユニークワードとの相関を検出する第１のマッチドフィルタと、第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第２のユニークワードとの相関を検出する第２のマッチドフィルタと、第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第１のユニークワードとの相関を検出する第３のマッチドフィルタと、第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と第２のユニークワードとの相関を検出する第４のマッチドフィルタとを有し、第１及び第２のユニークワードとの相関検出時における各マッチドフィルタの出力それぞれを、伝搬路行列の各伝搬路行列成分とすることも好ましい。
【００１８】
本発明における無線通信システムによれば、
送信局と受信局とを有する無線通信システムであって、送信局は、送信する送信情報系列を第１の情報系列及び第２の情報系列に分離する直並列変換手段と、第１の情報系列を、１つ以上の独立なキャリヤ信号でマルチキャリヤ変調すると共に、各キャリヤ信号が搬送する情報系列に第１のユニークワードを挿入する第１のマルチキャリヤ変調手段と、第２の情報系列を、１つ以上の独立なキャリヤ信号でマルチキャリヤ変調すると共に、各キャリヤ信号が搬送する情報系列に第２のユニークワードを挿入する第２のマルチキャリヤ変調手段と、第１のマルチキャリヤ変調手段の出力信号を、第１の偏波により第１のマルチキャリヤ無線信号として送信する手段と、第２のマルチキャリヤ変調手段の出力信号を、第１の偏波と直交する第２の偏波により第２のマルチキャリヤ無線信号として送信する手段とを有し、受信局は、第１の受信アンテナと、第２の受信アンテナと、第１の受信アンテナが受信する無線信号を、第１のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第１のマルチキャリヤ復調手段と、第２の受信アンテナが受信する無線信号を、第２のマルチキャリヤ無線信号であるものとして復調する第２のマルチキャリヤ復調手段と、第１のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第２のマルチキャリヤ復調手段の出力信号と、第１のユニークワードと、第２のユニークワードとから伝搬路行列を算出し、伝搬路行列に基づき両偏波間の干渉を補償し、第１の情報系列と第２の情報系列を出力する干渉補償手段と、第１の情報系列と第２の情報系列とから、送信情報系列を出力する並直列変換手段とを有し、送信局と受信局間の伝搬路情報に基づき第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号に使用するキャリヤ信号を決定し、第１のマルチキャリヤ無線信号と第２のマルチキャリヤ無線信号の各キャリヤ信号がそれぞれの偏波面における周波数軸上でスタガ状に配置され、かつ、各偏波面の間でキャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、或いは、一方のマルチキャリヤ無線信号の全部又は一部のキャリヤ信号が、他方のマルチキャリヤ無線信号のフィルタ阻止域となり、残りの各キャリヤ信号が互いに同一の周波数帯となる様に、第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号を選択され、前記干渉補償手段が、双方の偏波面にキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波間の干渉補償を行い、一方の偏波面にのみキャリヤ信号が配置されている帯域については偏波回転を補償することを特徴とする。 
【００１９】
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
送信局が、送信局と受信局間の伝搬路情報に基づき第１のマルチキャリヤ無線信号及び第２のマルチキャリヤ無線信号に使用するキャリヤ信号を決定することも好ましい。
【００２０】
また、本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
伝搬路情報として、送信局と受信局間に存在する中継器の周波数特性を使用することも好ましい。
【００２１】
更に、本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
受信局は、干渉電力を検出する干渉電力検出手段を有し、伝搬路情報として、干渉電力を使用し、干渉電力の少ない周波数帯域から優先的に、使用するキャリヤ信号を決定することも好ましい。
【００２２】
更に、本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
受信局は、遅延分散を検出する遅延分散検出手段を有し、伝搬路情報として、遅延分散を使用し、遅延分散が、予め設定されている閾値以上である場合、使用するキャリヤ信号の帯域幅を狭め、使用するキャリヤ信号の数を増やすことも好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
従来の機械駆動式偏波分離回路を用いることなく、同一周波数帯域において相互に直交する偏波両方を使用することができ無線通信装置のコストを低減することができる。更に、必要な帯域を複数の帯域に分割し、直交する両偏波の空き周波数に分散配置することで周波数利用効率を向上させることができる。
【００２５】
干渉電力の小さい帯域から順に使用することで、システム全体としての伝送容量を拡大することができる。
【００２６】
また、遅延波が存在する場合に使用するキャリヤ信号の帯域幅を狭くすることで、遅延波によるエラーレートの増加を防ぎ、遅延波が存在しない場合にはキャリヤ信号の帯域幅を大きくすることで、同期確立時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明においては相互に直交する偏波として、垂直偏波と水平偏波を用いて説明を行うが、本発明は右回転及び左回転の両円偏波等、相互に直交する偏波総てに適用可能である。
【００２８】
図１は、本発明による無線通信システムを構成する無線通信装置の機能ブロック図であり、図１（ａ）は送信局を、（ｂ）は受信局を、（ｃ）は中継局を示している。図１によると、送信局は、直並列変換回路１１と、マルチキャリヤ変調回路１２１及び１２２と、送信機１３と、送信アンテナ１４１及び１４２とを備えており、受信局は、受信アンテナ２４１及び２４２と、受信機２３と、マルチキャリヤ復調回路２２１及び２２２と、干渉補償回路２５と、並直列変換回路２１と、遅延分散検出回路２６と、干渉電力検出回路２７とを備えており、中継局は、受信アンテナ３４１及び３４２と、送信アンテナ３４３及び３４４と、中継器３３とを備えている。
【００２９】
本発明による無線通信装置は、垂直偏波と水平偏波それぞれについて、１つ以上の独立なキャリヤ信号を使用して情報系列を送信する。ここで使用する周波数帯域、つまりキャリヤ信号は、送信局と受信局間の伝搬路情報に基づき決定を行う。伝搬路情報とは、図８に示す様な、送信局と受信局間に存在する中継器のフィルタ特性や、後述する干渉電力や、遅延分散の情報であり、周波数利用効率向上のため、少なくとも１つのキャリヤ信号が、両偏波において同一周波数帯域となるように、使用するキャリヤ信号を決定する。使用する周波数帯域の決定は、本実施形態においては、送信局の図示しない制御部が行う。このため、中継器のフィルタ特性は、予め送信局の図示しない制御部に設定されており、後述する干渉電力や遅延分散の情報は、送信局の図示しない制御部が受信局から取得する。また、１つ以上の独立なキャリヤ信号とは、各キャリヤ信号が独立して変調されることを意味する。
【００３０】
以後の説明においてマルチキャリヤ変調回路１２１が出力するキャリヤ信号は、垂直偏波にて送信され、マルチキャリヤ変調回路１２２が出力するキャリヤ信号は、水平偏波にて送信されるものとする。このため、送信局の送信アンテナ１４１及び中継局の送信アンテナ３４３は、垂直偏波の送出に好適な様に設置され、送信局の送信アンテナ１４２及び中継局の送信アンテナ３４４は、水平偏波の送出に好適な様に設置されている。また、受信局の受信アンテナ２４１及び中継局の受信アンテナ３４１は、垂直偏波の受信に好適な様に設置され、受信局の受信アンテナ２４２及び中継局の受信アンテナ３４２は、水平偏波の受信に好適な様に設置されている。なお、本明細書においてマルチキャリヤとは、キャリヤ信号が１つの場合も含むものとする。
【００３１】
送信局の直並列変換回路１１は、送信情報系列を２系統の情報系列に分配し、マルチキャリヤ変調回路１２１及び１２２にそれぞれ入力する。マルチキャリヤ変調回路１２１は、入力された情報系列を、垂直偏波用として決定された周波数帯域の信号となるようにマルチキャリヤ変調する。また、このときマルチキャリヤ変調回路１２１は、各キャリヤ信号が搬送する情報系列にユニークワードを挿入する。同様に、マルチキャリヤ変調回路１２２は、入力された情報系列を、水平偏波用として決定された周波数帯域の信号となるようにマルチキャリヤ変調する。また、このときマルチキャリヤ変調回路１２２は、各キャリヤ信号が搬送する情報系列にユニークワードを挿入する。
【００３２】
送信機１３は、マルチキャリヤ変調回路１２１及び１２２が出力する信号の周波数変換及び増幅等を行い、送信アンテナ１４１は、マルチキャリヤ変調回路１２１が変調し、送信機１３で処理された信号を、垂直偏波の無線信号として送信し、送信アンテナ１４２は、マルチキャリヤ変調回路１２２が変調し、送信機１３で処理された信号を、水平偏波の無線信号として送信する。
【００３３】
中継局は、送信局と受信局の伝搬路に必要に応じて設置されるものであり、中継器３３は、受信アンテナ３４１が受信した無線信号に対して周波数変換、フィルタリング、増幅等の中継処理を行い送信アンテナ３４３に出力する。ここで、受信アンテナ３４１が受信した無線信号に対するフィルタリングには、例えば、図８（ａ）に示す様な、垂直偏波用に用いられるフィルタ特性のフィルタを使用する。また、中継器３３は、受信アンテナ３４２が受信した無線信号に対して周波数変換、フィルタリング、増幅等の中継処理を行い送信アンテナ３４４に出力する。ここで、受信アンテナ３４２が受信した無線信号に対するフィルタリングには、例えば、図８（ｂ）に示す様な、水平偏波用に用いられるフィルタ特性のフィルタを使用する。送信アンテナ３４３は、受信アンテナ３４１が受信し中継器３３で中継処理された信号を、垂直偏波の無線信号として送信し、送信アンテナ３４４は、受信アンテナ３４２が受信し中継器３３で中継処理された信号を、水平偏波の無線信号として送信する。
【００３４】
受信局の受信アンテナ２４１は、中継局が設置されている場合には、中継局の送信アンテナ３４３及び３４４が送信した信号を、中継局が設置されていない場合には、送信局の送信アンテナ１４１及び１４２が送信した信号を受信し受信機２３に出力する。同様に、受信局の受信アンテナ２４２は、中継局が設置されている場合には、中継局の送信アンテナ３４３及び３４４が送信した信号を、中継局が設置されていない場合には、送信局の送信アンテナ１４１及び１４２が送信した信号を受信し受信機２３に出力する。
【００３５】
受信機２３は、受信アンテナ２４１及び受信アンテナ２４２が入力する受信信号それぞれについて、増幅及び周波数変換を施した後、受信アンテナ２４１からの受信信号をマルチキャリヤ復調回路２２１に、受信アンテナ２４２からの受信信号をマルチキャリヤ復調回路２２２に出力する。
【００３６】
マルチキャリヤ復調回路２２１は、垂直偏波で使用しているマルチキャリヤ信号の復調を行い干渉補償回路２５に出力し、マルチキャリヤ復調回路２２２は、水平偏波で使用しているマルチキャリヤ信号の復調を行い干渉補償回路２５に出力する。
【００３７】
干渉補償回路２５は、マルチキャリヤ復調回路２２１及びマルチキャリヤ復調回路２２２から入力される受信信号について同一周波数帯域の垂直偏波及び水平偏波のキャリヤ信号単位で偏波間干渉を分離する。図２に、干渉補償回路２５の機能ブロック図を示す。
【００３８】
図２によると、干渉補償回路２５は、垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５１及び２５２と、水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５３及び２５４と、電力加算回路２５５と、閾値判定回路２５６と、干渉補償コア回路２５７とを備えている。
【００３９】
垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５１は、マルチキャリヤ復調回路２２１が出力する受信信号のうち処理対象であるキャリヤ信号の１つＹ１に対して、送信局のマルチキャリヤ変調回路１２１が挿入したユニークワードとの相関を検出して相関値を出力する。同様に、水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５３は、受信キャリヤ信号の１つＹ１に対して、送信局のマルチキャリヤ変調回路１２２が挿入したユニークワードとの相関を検出して相関値を出力する。
【００４０】
また、垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５２は、マルチキャリヤ復調回路２２２が出力する受信信号のうち処理対象であるキャリヤ信号の１つＹ２に対して、送信局のマルチキャリヤ変調回路１２１が挿入したユニークワードとの相関を検出して相関値を出力する。同様に、水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５４は、受信キャリヤ信号の１つＹ２に対して、送信局のマルチキャリヤ変調回路１２２が挿入したユニークワードとの相関を検出して相関値を出力する。
【００４１】
電力加算回路２５５は、垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５１及び２５２、水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５３及び２５４が出力する相関結果を加算し、閾値判定回路２５６は、電力加算回路２５５が出力する相関結果の加算値を、予め設定されている閾値と比較し、各ユニークワードの検出タイミングを判定する。なお、ユニークワードの相関検出は、電力ピーク値でも電圧ピーク値でも同様に検出できるので、電力加算回路２５５は単なる電圧加算回路（振幅加算回路）でも良い。
【００４２】
ユニークワードが検出されたタイミングにおける垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５１と、水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５３と、垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５２と、水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ２５４の出力は、それぞれ、伝搬路行列の伝搬路行列成分ｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２を表している。干渉補償コア回路２５７は、この伝搬路行列に基づき受信信号Ｙ１及びＹ２から、偏波間干渉を除去し、処理対象であるキャリヤ信号のうち垂直偏波にて送信された情報系列Ｘ１及び処理対象であるキャリヤ信号のうち水平偏波にて送信された情報系列Ｘ２を復元して出力する。情報系列Ｘ１及びＸ２を復元するためにはＺＦアルゴリズムや、ＭＭＳＥアルゴリズム等を使用する。
【００４３】
なお、図２に示す干渉補償回路２５は、同一周波数帯域の垂直及び水平偏波、１組を処理する構成であり、実際には使用するキャリヤ数に応じた干渉補償回路２５が必要となるが、時分割デジタル信号処理を適用することで１つの干渉補償回路２５を複数のキャリヤ信号組の間で時分割に利用することも可能であり、回路を小型化することができる。
【００４４】
干渉補償回路２５は、結局、送信局のマルチキャリヤ変調回路１２１の入力信号と、マルチキャリヤ変調回路１２２の入力信号を復元して並直列変換回路２１に出力し、並直列変換回路２１は、入力される２系統の情報系列を並直列変換し、送信局に入力された情報系列を復元して出力する。
【００４５】
図４は、本発明による無線通信装置への周波数帯域の割当てを示す図である。図４（ａ）に示す要求帯域Ｗが通信に必要なとき、各偏波の周波数特性を考慮した未使用帯域を抽出し、要求帯域Ｗをマルチキャリヤ分割した上で、未使用帯域に割当てを行う。ここで、図４（ｃ）及び（ｄ）の点線は割当て済みの周波数帯域を示している。図４の例では、要求帯域を図４（ｂ）に示す様にＷ１からＷ５の５つに分割し、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３を、それぞれ図４（ｄ）に示す水平偏波の未使用帯域に割当て、Ｗ４及びＷ５をそれぞれ図４（ｃ）に示す垂直偏波の未使用帯域に割り当てている。
【００４６】
図４の周波数割当てが行われた場合、マルチキャリヤ変調回路１２１は、送信機１３での周波数変換後の信号が、図４（ｃ）に示すＷ４及びＷ５の周波数帯域の信号となるように、入力情報系列をマルチキャリヤ変調し、マルチキャリヤ変調回路１２２は、送信機１３での周波数変換後の信号が、図４（ｄ）に示すＷ１、Ｗ２及びＷ３の周波数帯域の信号となるように、入力情報系列をマルチキャリヤ変調する。
【００４７】
ここで、Ｗ１及びＷ４は、同一周波数帯域の異偏波信号であり、Ｗ３及びＷ５も、同一周波数帯域の異偏波信号である。よって、Ｗ１及びＷ４と、Ｗ３及びＷ５とについては、受信局の干渉補償回路２５で偏波間の干渉補償が行われる。一方、Ｗ２は、水平偏波のみであるため、受信局の干渉補償回路２５では偏波回転のみが補償される。したがってＷ２に関しては良好なＣ／Ｎ特性が得られる。
【００４８】
上述したように、受信局の干渉補償回路２５では、同一周波数帯域の両偏波を使用している場合でも、どちらか一方の偏波を使用している場合でも、理想的には偏波間干渉がない状態を復元することができる。
【００４９】
図５は、本発明による周波数帯域割当てと、従来技術による周波数帯域割当ての比較を示す図であり、現行衛星システムの垂直／水平偏波に割り当てられている周波数配置を例にして示している。図５の周波数配置において、各トランスポンダの中心周波数間隔は３０ＭＨｚであり、各トランスポンダでは２７ＭＨｚの周波数帯域が利用可能である。
【００５０】
図５（ａ）に示す様に、従来の両偏波が使用可能な無線通信装置においては、ある無線通信装置に垂直及び水平の両帯域１２ＭＨｚ、合計２４ＭＨｚを割り当てた場合、残りの帯域は、他の無線通信装置は利用可能であるが、当該無線通信装置は利用できない。
【００５１】
また、図５（ｂ）に示す様に、従来の偏波分離回路４５を実装しない無線通信装置に、水平偏波で２７ＭＨｚの帯域を割り当て、この水平偏波の信号品質を維持する場合、垂直偏波の帯域は、総ての無線通信装置が利用できなくなる。
【００５２】
一方、図５（ｃ）に示す様に、本発明による無線通信装置では、１つの無線通信装置に最大５４ＭＨｚの帯域を割り当てることができ、図５（ａ）と比較して、１つの無線通信装置での使用帯域が約２倍となり、かつ、他の無線通信装置の帯域利用を制限しないため周波数帯域を有効利用できる。
【００５３】
本発明による無線通信装置は、連続的な空き帯域には広帯域なキャリヤ信号を割り当てることができるため、総ての空き帯域を狭帯域な複数のキャリヤ信号で埋める必要がない。この結果、狭帯域キャリヤ信号で問題となる同期引込み時間の長大化が回避される利点がある。更に、干渉補償回路２５は、デジタル信号処理で容易に実現できるため、ＦＰＧＡやＬＳＩ等の小型部品で実現できる。したがって、従来用いられていたような機械駆動式の偏波分離回路を用いることなく、低コストの無線通信装置で両偏波の使用が可能となる。更に、デジタル信号処理を用いることで、機械駆動と比べ、温度特性や経年劣化特性が優れているという利点がある。
【００５４】
続いて、干渉がある場合の周波数帯域割当てについて説明する。同一周波数を利用するマルチビームシステムでは、利用周波数内に他のビームからの干渉が発生する。例えば、図６（ｂ）に示すマルチビームシステムにおいて、Ａで示すエリアに着目すると、Ａと同一周波数帯を使用しているＤで示すエリアからの干渉が発生する。この様な状況では、図６（ａ）において、符号６０で示すような干渉がＡで示すエリア内の無線通信装置で観測される。この場合、無線通信装置の干渉電力検出回路２７において、干渉電力を検出し、例えば、干渉電力の小さい帯域から順に使用するといったように、干渉電力の小さい周波数帯域から優先的に使用する周波数帯域を決定して、キャリヤ信号を配置することにより、干渉による信号品質の劣化を低減するシステム構築が可能となる。図６（ａ）においては、符号５４で示す帯域を割り当てている。
【００５５】
図３は、干渉電力検出回路２７の機能ブロック図である。図３によると、干渉電力検出回路２７は、フィルタ２７１−１から２７１−Ｎと、フィルタ２７２−１から２７２−Ｍと、電力検出回路２７３とを備えている。フィルタ２７１−１から２７１−Ｎは、それぞれ、中心周波数が異なる帯域通過フィルタであり、受信機２３が出力する受信アンテナ２４１が受信した信号を入力とし、フィルタ２７２−１から２７２−Ｍは、それぞれ、中心周波数が異なる帯域通過フィルタであり、受信機２３が出力する受信アンテナ２４２が受信した信号を入力とする。
【００５６】
電力検出回路２７３は、各フィルタの出力信号から、干渉電力の周波数分布を計測し、計測した干渉電力を送信局に通知する。送信局は、干渉電力の小さい周波数帯域から優先的に使用するキャリヤ信号を決定する。
【００５７】
マルチキャリヤ変調回路のキャリヤ配置を、干渉電力の小さい帯域とすることで、回線品質が向上し、システム全体としての伝送容量の拡大効果が期待できる。
【００５８】
最後に、無線通信装置の遅延分散検出回路２６について説明する。図７は、干渉補償回路２５の電力加算回路２５５の出力を、遅延波が存在する場合と存在しない場合に分けて示した図である。遅延波が存在しない場合、図７（ａ）に示す様にユニークワードが受信されたタイミングで自己相関のピーク値が１つ出力され、他のタイミングでは小さな相互相関値が出力される。一方でマルチパスが存在するなどして周囲の環境により遅延波が存在する場合、図７（ｂ）に示す様に、自己相関のピーク値が複数のタイミングで観測される。通常の変調信号を伝送する場合、遅延分散値がシンボル間隔に較べて相対的に大きければ、遅延波が干渉成分とみなされＢＥＲ特性が劣化する。このため、遅延分散検出回路２６で観測される遅延分散がシンボル間隔に応じて事前に設定する閾値より大きければ、受信局から送信局にこの情報をフィードバック送信し、送信局は、使用するキャリヤ信号について、１キャリヤ当たりの帯域幅を狭くしてマルチキャリヤ数を増やす。これにより各キャリヤ信号のシンボル間隔を大きくすることができ、伝送速度を維持しつつ、遅延波によるＢＥＲ特性の劣化を緩和できる。
【００５９】
以上、本発明による無線通信システムは、使用する周波数帯域についての制限が少なく、かつ、同一周波数帯域の両偏波を同時に使用可能であるため、周波数利用効率を向上させることができる。特に、中継器の周波数特性がスタガ状である、衛星通信システムに適したものである。
【００６０】
なお、上述した実施形態においては、送信局が伝搬路情報に基づき使用するキャリヤ信号を決定していたが、無線通信システム内の制御機構が使用するキャリヤ信号を決定し、送信局及び受信局に通知する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による無線通信装置の機能ブロック図である。
【図２】干渉検出回路の機能ブロック図である。
【図３】干渉電力検出回路の機能ブロック図である。
【図４】本発明による無線通信装置への周波数帯域の割当てを示す図である。
【図５】本発明による周波数帯域割当てと、従来技術による周波数帯域割当ての比較を示す図である。
【図６】利用周波数帯域における干渉波の存在を説明する図である。
【図７】干渉補償回路内の電力加算回路の出力を、遅延波が存在する場合と存在しない場合に分けて示した図である。
【図８】垂直及び水平の両偏波を使用する無線通信システムの周波数配置例を示す図である。
【図９】従来の無線通信システムの構成図を示す図である。
【図１０】従来の無線通信システムにおける周波数割当の形態を示す図である。
【図１１】従来の無線通信システムにおける周波数割当の他の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１  直並列変換回路
１２１、１２２  マルチキャリヤ変調回路
１３、４２  送信機
１４１、１４２、３４３、３４４、４３  送信アンテナ
２１  並直列変換回路
２２１、２２２  マルチキャリヤ復調回路
２３、４５２  受信機
２４１、２４２、３４１、３４２、４４  受信アンテナ
２５  干渉検出回路
２５１、２５２  垂直偏波用ユニークワードマッチドフィルタ
２５３、２５４  水平偏波用ユニークワードマッチドフィルタ
２５５  電力加算回路
２５６  閾値判定回路
２５７  干渉補償コア回路
２６  遅延分散検出回路
２７  干渉電力検出回路
２７１−１〜２７１−Ｎ、２７２−１〜２７２−Ｍ  フィルタ
２７３  電力検出回路
３３  中継機
４１  変調回路
４５  偏波分離回路
４６  復調回路
４５１  偏波軸制御機構
４５３  選択回路
４５４  偏波角誤差検出回路
５１、５２、５３、５４  帯域
６０  干渉電力
【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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