(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、
前記自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および前記自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、前記異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、前記自偏波と前記異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第１の位相雑音差分を抽出し、
前記交差偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分である第２の位相雑音差分を、前記第１の位相雑音差分を用いて抑圧する、交差偏波間干渉補償方法。
【請求項２】
自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、
前記自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および前記自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、前記異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、前記自偏波と前記異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第１の位相雑音差分を抽出し、
前記交差偏波間干渉補償信号の生成元になる前記異偏波の信号に含まれる位相雑音差分である第２の位相雑音差分を、前記第１の位相雑音差分を用いて抑圧する、交差偏波間干渉補償方法。
【請求項３】
位相回転角度の座標上で前記交差偏波間干渉補償信号のベクトルがａ’であり、前記誤差信号のベクトルがｅであるとき、前記第１の位相雑音差分θを、
θ＝π−２×（∠ａ’ｏｅ）
（∠ａ’ｏｅは、ベクトルａ’とベクトルｅ間の回転方向を含む角度）
によって抽出する、請求項１または２に記載の交差偏波間干渉補償方法。
【請求項４】
前記受信ローカル同期方式として、リファレンス同期による受信ローカル同期方式を用いる請求項１から３のいずれか１項に記載の交差偏波間干渉補償方法。
【請求項５】
自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償装置であって、
前記自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号と前記自偏波の正規の受信信号との位相差を抽出し、抽出した位相差を示す誤差信号を出力する誤差検出器と、
前記異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号とを比較することにより位相雑音差分を抽出して出力する位相雑音検出器と、
前記位相雑音差分に対応する制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記交差偏波間干渉補償信号を生成する交差偏波間干渉補償器の前段もしくは後段に配置され、前記制御信号が入力されることにより、前記位相雑音差分を抑圧する方向に前記交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する位相回転器と、
を有する交差偏波間干渉補償装置。
【請求項６】
前記制御信号生成部は、
前記位相雑音検出器により検出された位相雑音差分を積分し、積分した位相雑音差分から、補正すべき位相角度を示す位相補償角度を求めて前記位相回転器に供給する、請求項５に記載の受信ローカル同期方式の交差偏波干渉補償装置。
【請求項７】
前記制御信号生成部は、
前記位相雑音検出器により検出された前記位相雑音差分に重み付けを行って、該位相雑音差分に対する制御量を調節する、請求項５または６に記載の交差偏波干渉補償装置。
【請求項８】
前記位相雑音検出器は、
前記交差偏波間干渉補償信号のベクトルがａ’であり、前記誤差信号のベクトルがｅであるとき、前記位相雑音差分θを、
θ＝π−２×（∠ａ’ｏｅ）
（∠ａ’ｏｅは、ベクトルａ’とベクトルｅ間の回転方向を含む角度）
によって抽出する、請求項５から７のいずれか１項に記載の交差偏波間干渉補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差偏波間の干渉を補償する技術に関し、特に、固定マイクロ波通信等でコチャネル伝送方式の伝送装置に用いるのに好適な交差偏波間干渉補償方法および交差偏波間干渉補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コチャネル伝送方式等の伝送装置における交差偏波干渉を補償する方法として、ＸＰＩＣ（Cross  Polarization  Interference  Canceller）が用いられている（特開２０００−１６５３３９号公報参照：以下では、この公報を特許文献１と称する）。これは、注目する偏波（以下では、自偏波と称する）に対して直交する偏波（以下では、異偏波と称する）からの干渉信号を打ち消す信号を、異偏波の受信信号を参照して生成し、受信信号に加算することにより、交差偏波間干渉を補償するものである。【０００３】
ＸＰＩＣを動作させるためには、干渉波と自偏波受信信号のキャリア成分を同期させる必要があり、準同期検波方式では受信側のローカル信号を同期させる受信ローカル同期方式が適している。受信ローカル同期方式の場合、送信側のローカル信号は同期している必要がない。【０００４】
コチャネル伝送方式でＸＰＩＣを使用するときの受信ローカル同期の実現方式として、ローカル分岐方式とリファレンス同期方式がある。ローカル分岐方式は、一つのＲＦのローカル発振器の出力を２分岐して各偏波の受信器に供給するものである。リファレンス同期方式は、低周波数の基準発振器の出力を、各偏波の受信器に設置された別々のＲＦローカル発振器（LO：Local  Oscillator）に供給し、それぞれ基準発振器に同期させたＲＦローカル信号を生成することにより各偏波のローカル信号を同期させるものである。【０００５】
ローカル分岐方式は、一つのＲＦのローカル発振器の出力を２分岐して各偏波の受信器に供給しているので、ＲＦローカル信号の位相雑音がＸＰＩＣの特性に影響を与えないが、ＲＦローカル発振器が故障したときには両偏波の通信が切れてしまうことから、通信路の信頼性上不利である。【０００６】
一方、リファレンス同期方式は、各偏波の受信器にそれぞれローカル発振器が用意されているので、いずれかが故障した場合でも、故障していないもう片方の偏波の伝送路は切れることはないため、通信路の信頼性上有利であるが、この方式では、ＲＦローカル発振器の位相雑音が交差偏波間干渉補償の特性劣化につながる。そのため位相雑音の少ないＲＦローカル発振器が用いられているが、位相雑音の少ない発振器は高価であるためコスト面では不利である。【０００７】
従来の交差偏波間干渉補償方法を説明する。【０００８】
図１は、ローカル分岐方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。Ｖ（垂直）偏波およびＨ（水平）偏波にて伝送されるＩＦ（Intermediate  Frequency：中間周波）信号がミキサ１，１’と発振器２，２’によりＲＦ信号に変換されて、アンテナ３，３’から送出される。送出された信号は、受信装置側の受信アンテナ４，４’で受信される。ここでアンテナは説明の都合上３，３’または４，４’と、各偏波に対して一組ずつ表示してあるが、実際には３，３’と４，４’はそれぞれ一つのアンテナから成る。【０００９】
図１に示すローカル分岐方式では、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換するときに使用するＲＦローカル信号を、一つのローカル発振器６の出力を分岐して使用する。【００１０】
図２はローカル発振器６の内部の構成例を示す図である。ローカル発振器６は、基準となる低周波数の信号を出力する基準発振器１４と、位相比較器（PD:  Phase  Detector）１５と、電圧制御発振器１６と、分周器１７とを有する。位相比較器１５には、基準発振器１４の出力と、電圧制御発振器１６からの出力が分周器１７によって分周された信号とが入力される。位相比較器１５の出力が電圧制御発振器１６に入力されることで、電圧制御発振器１６が基準ローカル発振器１４のｎ倍の周波数で発振するＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）を構成している。電圧制御発振器１６の出力がＲＦのローカル信号として用いられる。【００１１】
図１において、アンテナ４，４’を介して受信装置に入力されたＲＦ信号はミキサ５，５’によりＩＦ信号となり、直交復調器８，８’に入力される。直交復調器８，８’に入力される信号がローカル発振器７，７’により直交復調された信号は、ＤＥＭ（demodulator：復調器）９，９’に入力され、キャリア再生やクロック再生などの処理が行われ、復調結果が主信号として加算器１０，１０’に出力される。【００１２】
一方、交差偏波側から入力されたＩＦ信号も直交復調器１１，１１’に入力され、直交復調された信号が、交差偏波間干渉補償器（以下では、ＸＰＩＣと表記する）１２，１２’に入力される。ＸＰＩＣ１２，１２’では、伝送路中で生じた交差偏波間干渉により自偏波に干渉した異偏波信号を検出し、それを打ち消す信号を生成して出力する。ＸＰＩＣ１２，１２’から出力された信号は、ＥＰＳ（Endless  Phase  Shifter：無限移相器）１３，１３’にて位相回転が主信号側に合わされ、加算器１０，１０’で主信号と加算されることにより、交差偏波間干渉が補正される。【００１３】
図３は、直交復調器８，１１の出力より後の部分の一構成例を詳細に示す回路ブロック図である。図３において、複素乗算器１８、キャリア位相比較器（Ｃａｒｒ  ＰＤ）２０、ループフィルタ（Ｃａｒｒ  ＬＰＦ）２１、アキュムレータ（Ａｃｃ）２２、SIN/COSテーブル２３によってキャリア再生ＰＬＬが構成されており、このループでキャリアが再生される。【００１４】
ＸＰＩＣ２４では、異偏波入力があると、自偏波に干渉した交差偏波間干渉成分を打ち消す信号が生成される。複素乗算器１８’は、自偏波に混入している干渉波のキャリア位相と、ＸＰＩＣ２４が出力した補償信号のキャリア位相とを合わせるために、ＸＰＩＣ２４の出力信号を自偏波の回転角と同じ角度だけ回転させる。複素乗算器１８’の出力は、加算器１９で自偏波に加算され、交差偏波間干渉が補償される。複素乗算器１８’は位相回転器に相当する。【００１５】
このローカル分岐方式の場合には、各偏波の受信器で用いるローカル信号が同じローカル発振器６から供給されているため、Ｖ偏波の受信器において、自偏波入力にはＶ偏波が位相雑音φ１の影響を受けた信号Ｖ（φ１）と、交差偏波干渉により混入したＨ偏波の信号が位相雑音φ１の影響を受けたＨ（φ１）という信号が入力される。また、異偏波入力からはＨ偏波の信号が位相雑音φ１の影響を受け、Ｈ（φ１）という形で入力される。ここで自偏波に干渉した異偏波信号のキャリア成分と、異偏波信号の受信信号のキャリア成分の間の関係は、同じローカル発振器６からの出力を用いて処理しているため周波数／位相とも完全に同じものである。【００１６】
自偏波に混入した異偏波成分のもつ位相雑音成分はφ１であり、異偏波側の受信信号が持つ位相雑音もφ１であって、両者の信号の間に位相雑音による位相差はない。図１に示したＸＰＩＣ１２は補正信号を生成する際に位相雑音の影響を受けずに位相の安定した補正信号を生成することができる。よってこの方式では、ローカル発振器の位相雑音は交差偏波間干渉補償の能力には影響を与えない。【００１７】
しかし、上述したように、ローカル分岐方式で問題になるのは、一つのローカル発振器６の出力を分岐して使用しているため、このローカル発振器６が故障したときには両偏波の通信が一度に切れてしまうことである。これは通信路の信頼性を確保する上で不利である。【００１８】
図４は、リファレンス同期方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。図４に示すように、各偏波の受信器にローカル発振器６，６’を各々備えた構成になっている点を除いて、図１のローカル分岐方式と同じ構成である。リファレンス同期方式は、各偏波の受信器にローカル発振器６，６’を各々備えている。そして、それぞれのローカル発振器６，６’の周波数を同期させるために、基準となる低周波数の基準発振器２５からの基準信号の出力を分岐し、各ローカル発振器６，６’で基準信号に同期したローカル信号を発生させている。このような構成をとることで、ローカル発振器６，６’のいずれかが故障した場合でも、故障していないもう片方の偏波の伝送路は切れることがない。【００１９】
図５は、リファレンス同期方式に用いるローカル発振器６，６’の構成例を示す図である。図５に示すように、ローカル発振器６，６’は、位相比較器１５、電圧制御発振器１６および分周器１７を有する。位相比較器１５には、外部から入力される低周波の基準信号（リファレンス信号）と、電圧制御発振器１６の出力を分周器１７でｎ分周した信号とが入力される。位相比較器１５の出力が電圧制御発振器１６に入力されることにより、電圧制御発振器１６が基準信号入力のｎ倍の周波数で発振するＰＬＬを構成する。電圧制御発振器１６の出力がＲＦローカル信号として使用される。リファレンス同期方式では、各偏波で用いるローカル信号は別々のＰＬＬで生成されるため、各々の発生する位相雑音は無相関である。【００２０】
したがって、リファレンス同期方式の場合、Ｖ／Ｈ各偏波の受信器のローカル発振器６，６’が持つ位相雑音により、これらローカル発振器６，６’から出力されるローカル信号間の位相関係は常に変動する。そのため、自偏波に混入した異偏波成分の位相と、異偏波側の受信信号の位相の間には、ローカル発振器６，６’の位相雑音の差を反映した位相変化が生じる。つまり、図４に示されているように、Ｖ偏波の受信系で、ローカル発振器６で発生する位相雑音φ１の影響を受けた信号をＶ（φ１）と表すと、伝送路中でＨ偏波からＶ偏波に干渉した成分は、ローカル発振器６で発生する位相雑音φ１の影響を受け、Ｈ（φ１）となる。結果的にＶ偏波の受信系では、交差偏波間干渉の結果Ｖ（φ１）＋Ｈ（φ１）という信号が入力される。【００２１】
一方、ＸＰＩＣ１２にはＨ偏波の受信系からローカル発振器６’の位相雑音φ２の影響を受けたＨ偏波の受信信号Ｈ（φ２）という信号が入力される。ここでは簡単のために、Ｖ偏波からＨ偏波への干渉は考えないことにする。ＸＰＩＣ１２は、自偏波入力に干渉したＨ（φ１）を打ち消す信号を、Ｈ（φ２）という異偏波入力をリファレンスにして生成する。このときＸＰＩＣ１２は、この位相差（φ１−φ２）まで考慮して補正信号を生成しなければならない。一般にＸＰＩＣには位相回転機能もあるため、この位相差の時間変化がＸＰＩＣ動作の時定数よりも遅いときには位相雑音による位相差（φ１−φ２）に追従して補正することができる。しかし、位相雑音によりＸＰＩＣの時定数以上で位相変化が起こったときにはＸＰＩＣで補償しきれず、特性劣化として見えてくる。【００２２】
この様子を図６で説明する。図６はＲＦローカル信号の位相雑音の様子を示した図であり、ローカル信号の発振周波数をセンターとしたスペクトラムを表している。周波数がセンターから離れるほど電力密度が低くなっており、位相雑音の周波数成分は、周波数がセンター周波数から離れるほど小さくなることを示している。位相雑音のごく低周波領域の成分は、ＸＰＩＣが追随することができ、位相雑音の影響は補償される。【００２３】
しかし、ＸＰＩＣの追随可能範囲を超えた領域ではＸＰＩＣが反応することができず、位相雑音成分はそのままＸＰＩＣから出力される。このためＸＰＩＣ出力が自偏波信号と加算されるときに自偏波中の干渉波の位相と合わず、補償誤差を生み出して特性劣化となる。ＸＰＩＣタップ係数更新の時定数を速くすれば位相雑音に対する追従速度を上げることができるが、ＸＰＩＣ自身の発する雑音が増えるため、実際にはＸＰＩＣの時定数を上昇させることには限界がある。そのため、リファレンス同期方式のＸＰＩＣを使用するときには高価な位相雑音の小さいローカル発振器を使用する必要があった。
【発明の開示】
【００２４】
上述したように、コチャネル伝送方式でＸＰＩＣを使用するときの受信ローカル同期の実現方式として、ローカル分岐方式を用いた場合、ローカル発振器の位相雑音が交差偏波間干渉補償の能力には影響を与えない利点がある。しかし、一つのローカル発振器の出力を分岐して使用しているため、このローカル発振器が故障したときには両偏波の通信が一度に切れてしまうという問題があり、これは通信路の信頼性を確保する上で不利である。
【００２５】
一方、各偏波の受信器に設けたローカル発振器を基準発振器の信号によって周波数同期させるリファレンス同期方式は、一つのローカル発振器が故障してももう片方の偏波の通信路は確保される利点がある。しかし、各偏波の受信器に設けたローカル発振器を基準発振器の信号によって周波数同期させているものの、各ローカル発振器のもつ位相雑音は無相関であるため、各ローカル発振器の位相雑音により特性劣化が発生するという問題がある。この特性劣化を改善するためには、位相雑音の小さい高価なローカル発振器を使用しなければならない。
【００２６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、位相雑音の多いローカル発振器の位相雑音の影響を補償し、安価な発振器を使用した場合であっても位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することが可能な交差偏波間干渉補補償方法および装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の交差偏波間干渉補償方法は、自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第１の位相雑音差分を抽出し、交差偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分である第２の位相雑音差分を、第１の位相雑音差分を用いて抑圧するものである。
【００２８】
また、本発明の交差偏波間干渉補償方法は、自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償方法であって、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号および自偏波の正規の受信信号間の位相差を示す誤差信号と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第１の位相雑音差分を抽出し、交差偏波間干渉補償信号の生成元になる異偏波の信号に含まれる位相雑音差分である第２の位相雑音差分を、第１の位相雑音差分を用いて抑圧するものである。
【００２９】
また、上記本発明の交差偏波間干渉方法において、位相回転角度の座標上で交差偏波間干渉補償信号のベクトルがａ’であり、誤差信号のベクトルがｅであるとき、第１の位相雑音差分θを、
θ＝π−２×（∠ａ’ｏｅ）
（∠ａ’ｏｅは、ベクトルａ’とベクトルｅ間の回転方向を含む角度）
によって抽出することとしてもよい。
【００３０】
また、受信ローカル同期方式として、特に位相雑音が問題になるリファレンス同期方式ＸＰＩＣに本発明を適用すれば、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分により生ずる特性劣化を改善する上で極めて好適である。
【００３１】
一方、本発明の交差偏波間干渉補償装置は、自偏波および異偏波の干渉を補償するための、受信ローカル同期方式を用いた交差偏波間干渉補償装置であって、自偏波が交差偏波間干渉補償された信号である復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を抽出し、抽出した位相差を示す誤差信号を出力する誤差検出器と、異偏波が交差偏波間干渉補償された信号である交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより位相雑音差分を抽出して出力する位相雑音検出器と、位相雑音差分に対応する制御信号を生成する制御信号生成部と、交差偏波間干渉補償信号を生成する交差偏波間干渉補償器の前段もしくは後段に配置され、制御信号が入力されることにより、位相雑音差分を抑圧する方向に交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する位相回転器と、を有する構成である。
【００３２】
交差偏波間干渉補償器（ＸＰＩＣ）は、通常、適応制御形のＦＩＲ（Finite  Impulse  Response）フィルタが用いられるが、雑音による制御信号の極性変動の影響を抑圧するため、タップ係数の生成部には比較的大きな時定数を持っている。一方、位相回転器は、回転方向のみを変化させ振幅は変化させないことにより、制御するパラメータを位相回転のみに絞っているため高速な時定数が期待できる。
【００３３】
また通常、位相雑音がローカル信号に与える影響は、位相変化が主で振幅の変化は小さいため、位相回転器で位相を制御した場合、ローカル信号の位相雑音による高速な位相変化にも追従しやすい。
【００３４】
そこで、本発明によれば、ＸＰＩＣと、ローカル信号間の位相雑音差に応じた信号で制御される位相回転器を組み合わせることにより、位相雑音成分については位相回転器で吸収し、その他の振幅の変化をＸＰＩＣ本体で調節する構造にすることにより、位相雑音の影響を抑えることが可能となる。
【００３５】
本発明は、受信信号から自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分を検出し、その結果を用いて偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分を抑圧する手段を設けているので、ＸＰＩＣが位相雑音差分に追従する必要がなくなる。
【００３６】
また、位相雑音差分を抑圧するための位相回転器は、ＸＰＩＣ内のタップ係数変化による位相回転にくらべて変化させるパラメータが少ないため、制御の時定数を小さくすることができるので、その分ＸＰＩＣの時定数を大きくとることができ、ＸＰＩＣの時定数を小さくした場合にＸＰＩＣ自身で発生する雑音を抑えることができる。
【００３７】
また、位相雑音が問題になるリファレンス同期方式ＸＰＩＣにおいて、本発明では、位相雑音検出器によってローカル信号間の位相雑音差を検出し、ＸＰＩＣ出力に設けた位相回転器によって位相雑音を打ち消す位相回転を与えて、自偏波側に混入している干渉成分のもつ位相と同じ位相にそろえる。そのため、リファレンス同期方式であっても、干渉波のキャリア成分と補償信号のキャリア成分の位相関係が安定している状況を作り出すことができ、より高い周波数成分の位相雑音まで追随して、位相雑音による交差偏波間干渉補償特性の劣化を防止することが可能となる。
【００３８】
さらに、位相雑音の比較的大きい安価なＲＦのローカル発振器を用いてリファレンス同期方式のＸＰＩＣを構成した場合においても、位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１はローカル分岐方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。
【図２】図２はローカル分岐方式に使用されるＲＦローカル発振器の内部の構成例を示す図である。
【図３】図３は図１に示した交差偏波間干渉補補償装置の直交復調器の出力以降の構成例を詳細に示す回路ブロック図である。
【図４】図４はリファレンス同期方式を採用したコチャネル伝送方式の構成例を示す図である。
【図５】図５はリファレンス同期方式に用いるローカル発振器の構成例を示す図である。
【図６】図６はＲＦローカル信号の位相雑音の様子を示す図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図８Ａ】図８Ａは第１の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは第１の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは第１の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。
【図９Ａ】図９Ａは第１の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは第１の実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。
【図１０】図１０は第１の実施形態における交差偏波間干渉補補償方法をまとめたフローチャートである。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図１２】図１２は本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１３】図１３は第３の実施形態における交差偏波間干渉補補償方法をまとめたフローチャートである。
【図１４】図１４は本発明の第４の実施形態を示す全体ブロック図である。
【図１５】図１５は第４の実施形態における直交復調器の出力以降の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１,１’，５，５’    ミキサ
２,２’    発振器
３,３’，４,４’    アンテナ
６，６’，７，７’    ローカル発振器
８，８’，１１，１１’    直交復調器
９，９’    ＤＥＭ
１０，１０’，１９，２９    加算器
１２，１２’，２４    交差偏波間干渉補償器（ＸＰＩＣ）
１３，１３’    ＥＰＳ
１４，２５    基準発振器
１５    位相比較器
１６    電圧制御発振器
１７    分周器
１８，１８’    複素乗算器
２０    キャリア位相比較器
２１    ループフィルタ
２２，２２’    アキュムレータ
２３，２３’    SIN/COSテーブル
２６    誤差検出器
２７    位相雑音検出器
２８    乗算器
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図７は、第１の実施形態の交差偏波間干渉補償装置の要部を示すブロック図であり、図４に示した直交復調器８，１１の出力以降の部分を示している。直交復調器８，１１までの構成は図４に示した構成がとられており、また図３に示した従来例と同じ符号のブロックは、入力される制御信号が一部異なる点を除いて、同様の機能を有している。【００４２】
はじめに、図７に示す各構成間の信号伝送のための接続を説明する。【００４３】
図７に示すように、複素乗算器１８の出力側は加算器１９に接続されている。加算器１９の出力側には復調信号を伝送するための信号線が接続され、その信号線にキャリア位相検出器（Ｃａｒｒ  ＰＤ）２０および誤差検出器２６が接続されている。【００４４】
キャリア位相検出器２０の出力側がループフィルタ（Ｃａｒｒ  ＬＰＦ）２１を介してアキュムレータ２２に接続されている。アキュムレータ２２の出力信号線は２つに分岐され、２本のうち一方の信号線はSIN/COSテーブル２３を介して複素乗算器１８に接続されている。【００４５】
ＸＰＩＣ２４には異偏波信号が入力され、ＸＰＩＣ２４の出力側は複素乗算器１８’に接続されている。複素乗算器１８’の出力信号線は２つに分岐され、２本のうち一方の信号線は加算器１９に接続されている。【００４６】
誤差検出器２６の出力信号線は２つに分岐され、２本のうち一方の信号線は位相雑音検出器２７に接続され、他方の信号線はＸＰＩＣ２４に接続されている。また、上記複素乗算器１８’における、分岐された２本の出力信号線のうち他方の信号線が位相雑音検出器２７に接続されている。位相雑音検出器２７の出力側が乗算器２８およびアキュムレータ２２’を介して加算器２９に接続されている。【００４７】
上記アキュムレータ２２における、分岐された２つの出力信号線のうち他方の信号線が加算器２９に接続されている。加算器２９の出力側はSIN/COSテーブル２３’を介して複素乗算器１８’に接続されている。【００４８】
続いて、各構成について説明する。【００４９】
複素乗算器１８は、入力される自偏波信号のキャリア位相を補正し、キャリア位相を同期状態にして出力する。キャリア位相検出器２０は、入力される復調信号の位相誤差を検出する。ループフィルタ２１はキャリア位相検出器２０より受け取る信号から高周波成分を取り除いてアキュムレータ２２に出力する。アキュムレータ２２はループフィルタ２１から受け取る信号の大きさに対応した周波数の鋸波を生成して出力する。SIN/COSテーブル２３は、アキュムレータ２２から出力された鋸波の位相回転角度を示すSIN/COS信号を選択して複素乗算器１８に出力する。【００５０】
ＸＰＩＣ２４は、一般な適応制御形ＦＩＲで構成され、異偏波信号が入力されると、誤差検出器２６から受信する信号を参照し、自偏波に混入した異偏波干渉波を打ち消す信号を生成する。誤差検出器２６には、複素乗算器１８における自偏波信号の正規の位相回転角度を示す情報が予め登録されている。その情報は、例えば、位相回転角度を示す座標上において格子点の位置で表される。誤差検出器２６は、受信する復調信号の位相と登録された正規の位相との差を求め、位相差を示す誤差信号を出力する。【００５１】
位相雑音検出器２７は、複素乗算器１８’の出力と誤差検出器２６で求めた誤差から、位相雑音成分の位相方向である位相雑音差分を求める。【００５２】
乗算器２８は、位相雑音検出器２７より受信する信号に含まれる情報の位相雑音差分に対して所定の重み付けを行って、最適な補償制御となるように位相雑音差分の制御量を調節する。重み付けを行った位相雑音差分の情報を含む信号をアキュムレータ２２’に送出する。【００５３】
アキュムレータ２２’は、乗算器２８から受け取る信号から位相雑音差分の情報を読み出し、位相雑音差分を積分し、積分した位相雑音差分から、補正すべき位相角度を示す位相補償角度を求めて加算器２９に送出する。なお、乗算器２８とアキュムレータ２２’とで制御信号生成部が構成される。制御信号生成部から出力される信号が本発明の制御信号に相当する。【００５４】
SIN/COSテーブル２３’は、位相回転角度と位相補償角度とが加算された情報が入力されると、テーブルからその情報に対応した位相角度を示すSIN/COS信号を選択して複素乗算器１８’に送出する。【００５５】
複素乗算器１８’は、SIN/COSテーブル２３’から受信するSIN/COS信号に対応して、信号の位相角度を補正する。なお、複素乗算器１８’は本発明の位相回転器に相当する。【００５６】
次に、本実施形態の交差偏波間干渉補償装置における信号の流れを簡単に説明する。【００５７】
自偏波入力信号は、複素乗算器１８でキャリア位相が補正され、キャリアが同期状態になって出力される。加算器１９から出力される復調信号はキャリア位相検出器２０に入力され、キャリア位相検出器２０で位相誤差が検出される。検出された位相誤差信号はループフィルタ２１で高周波成分が取り除かれ、アキュムレータ２２に入力される。【００５８】
アキュムレータ２２からは、入力信号の大きさに対応した周波数の鋸波が出力される。この鋸波は複素乗算器１８での自偏波信号の位相回転角度を表す。そのため、SIN/COSテーブル２３にてアキュムレータ２２から出力された位相回転角度を示すSIN/COS信号がテーブル内から選択され、そのSIN/COS信号が複素乗算器１８に入力される。なお、アキュムレータ２２とSIN/COSテーブル２３で数値制御発振器（ＮＣＯ；Numeric  Controlled  Oscillator）が構成されている。また、位相検出器２０からSIN/COSテーブル２３までの回路でキャリア再生を行うＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）を構成している。【００５９】
一方、異偏波信号がＸＰＩＣ２４に入力されると、自偏波に混入した異偏波干渉波を打ち消す信号がＸＰＩＣ２４で生成される。ＸＰＩＣ２４の出力が複素乗算器１８’に入力されると、その信号は位相補正を受けて複素乗算器１８’から出力される。複素乗算器１８’で位相補正された信号は、２つに分岐され、そのうちの一方は加算器１９で主信号に加算され、他方は位相雑音検出器２７に入力される。【００６０】
誤差検出器２６は、加算器１９から出力される復調信号について、正規の受信信号の位相を示す格子点からの誤差を求め、その誤差を示す誤差信号を出力する。位相雑音検出器２７は、複素乗算器１８’の出力と誤差検出器２６で求めた誤差信号から、位相雑音成分の位相方向である位相雑音差分を求める。位相雑音差分の求め方の具体例を後で詳細に説明する。その方法を簡単に説明すると、位相回転角度の座標上で複素乗算器１８’の出力をベクトルａ’、誤差検出器２６の誤差信号出力をベクトルｅとすると、ベクトルａ’が本来ある位置（−ａ）からの位相雑音差分θは、θ＝π−２×（∠ａ’ｏｅ）で求められる。【００６１】
求められた位相雑音差分の情報を含む位相差信号は、乗算器２８に入力される。乗算器２８は、求められた位相雑音の位相差である位相雑音差分に対して係数βの重み付けを行うことにより、最適な補償制御となるようにその制御量を調節する。調節された制御量を示す補正制御信号は、アキュムレータ２２’で積分され、補正すべき位相角度を示す位相補償角度として出力される。【００６２】
アキュムレータ２２’から出力された位相補償角度の情報を含む補正角度信号が加算器２９に入力されると、加算器２９で位相補償角度が主信号側の位相回転角度と加算されてSIN/COSテーブル２３’に入力される。そして、SIN/COSテーブル２３’で得られたSIN/COS信号が複素乗算器１８’に入力されると、複素乗算器１８’においてＸＰＩＣ２４から入力される信号の位相補正が行われる。【００６３】
次に、本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の動作を説明する。図８および図９は、本実施形態における位相雑音の補償原理を説明するための図である。【００６４】
キャリア位相検出器２０、ループフィルタ２１、アキュムレータ２２、SIN/COSテーブル２３、複素乗算器１８で構成されるループはキャリア再生ＰＬＬである。キャリア位相検出器２０が、現在のキャリア位相とあるべき位相との誤差を出力する。その出力がループフィルタ２１に入力されると、ループフィルタ２１は高周波成分を取り除き、周波数信号に変換する。この周波数信号について、キャリア位相検出器２０で位相が進んでいるとの判定が出たときには、キャリア位相を遅らせる（周波数を遅らせる）方向に、複素乗算器１８は位相回転速度を調節する。以上のようにしてキャリア同期が確立される。【００６５】
ＸＰＩＣ２４では、誤差検出器２６により自偏波信号が復調された信号から検出された信号点からの誤差信号と、ＸＰＩＣ２４に入力される異偏波信号の相関を計算することにより、主信号に混入している異偏波信号を検出し、それを補償する信号を生成する。なお、ＸＰＩＣ２４の詳しい動作については、例えば特許文献１に開示されているので、ここではその詳細な説明を省略する。【００６６】
誤差検出器２６では、図８Ａに示す位相回転角度の座標上で、実際の受信信号の位置と自偏波信号の本来あるべき位置（格子点）との差を示すベクトルである誤差ベクトルを検出する。位相雑音検出器２７は、誤差検出器２６で計算された誤差ベクトルと、複素乗算器１８’から入力された交差偏波間干渉信号間の位相差を求め、誤差信号を出力する。この誤差信号には、自偏波と異偏波の位相雑音差が反映されている。【００６７】
図９Ａに示すように、ＸＰＩＣ２４は、主信号に干渉した異偏波信号の振幅と位相を調節して出力する。一方、図９Ｂに示すリファレンス同期方式のように位相雑音が発生する要因がある場合には、主信号に混入している異偏波成分と、異偏波入力からＸＰＩＣに入力された信号の位相が時間的に変化する。この場合、ＸＰＩＣ２４は常に位相雑音の位相変化の補正も行わなければならないが、一般にＸＰＩＣの時定数は位相雑音の周波数特性に比べて遅く、位相雑音の位相変化に追従できない部分は特性劣化として見えてしまう。【００６８】
ＸＰＩＣ２４は、図８Ａに示す（図８ＡではＱＰＳＫの例を示している）ように、交差偏波間干渉を受けた受信信号から、異偏波信号から生成した干渉補償信号を差し引くことにより、干渉の影響を補償するものである。図８Ａでは、本来の信号（正規の信号）Ｄに対して、干渉成分ａが混入することにより受信信号が本来の姿（ＱＰＳＫの４点）からずれた形になっている。ＸＰＩＣ２４は、この干渉成分ａを打ち消すためのａ’（＝−ａ）という打消成分を生成する。干渉を受けた受信信号にＸＰＩＣ出力を加算することにより交差偏波間干渉を取り除いた受信信号が得られる。【００６９】
位相雑音の影響がある場合、干渉成分ａと打消成分ａ’の向きは、平均的には逆向きであるが、瞬間的には絶えず向きが変化している。向きの変化が遅い場合には図８Ｂのように、ＸＰＩＣ２４の補償機能で干渉成分ａと打消成分ａ’が逆向きの信号が生成されるが、ＸＰＩＣ２４の追従速度を超えると図８Ｃのように、干渉成分ａと打消成分ａ’は正反対の方向に向かなくなる。その結果、補償しきれない誤差ｅが生じ、これが最終的に受信信号点をずらすことになり、受信器の特性を劣化させる。【００７０】
図８Ｃに示すように、干渉成分に相当する干渉波ａ、打消成分に相当する補償信号ａ’、補償誤差ｅのうち、実際に検出もしくは観測することができるのは、受信信号点の本来あるべき位置（格子点）と復調出力間の誤差ベクトルを検出する誤差検出器２６の出力である補償誤差ｅと、複素乗算器１８’の出力そのものである補償信号ａ’である。図８Ｃに示すように、補正誤差ｅと補償信号ａ’の関係から、ａ’と−ａとの位相雑音差分θを知ることができる。【００７１】
即ち、交差偏波間干渉補償信号のベクトルをａ’とし、誤差信号のベクトルをｅとし、ｏをそれぞれのベクトルの基準点とするとき、位相雑音差分θを、
θ＝π−２×（∠ａ’ｏｅ）
によって抽出することができる。ここで、∠ａ’ｏｅは、図８Ｃに示すように、ベクトルａ’からベクトルｅを反時計回りにみたときの、ベクトルａ’とベクトルｅ間の角度である。この位相差をＸＰＩＣ２４出力に設けた複素乗算器１８’に反映させ、自偏波のキャリア成分の位相と、交差偏波間干渉補償信号のキャリア成分との間の位相差を小さくする方向に位相調整すれば位相雑音の影響を補償することが可能である。【００７２】
位相雑音検出器２７から出力された信号は、乗算器２８で補正量が調節され、アキュムレータ２２’で位相補正角度に変換される。その後、アキュムレータ２２’からの位相補正角度が加算器２９でアキュムレータ２２からの位相補正角度と加算されてSIN/COSテーブル２３’へ出力される。さらに、SIN/COSテーブル２３’および複素乗算器１８’でＸＰＩＣ２４の出力を位相回転することにより、自偏波信号と交差偏波間干渉補償信号のキャリア成分が持つ位相雑音による位相差を縮める方向に制御する。【００７３】
位相雑音は基本的に振幅方向の変化を伴わない（位相だけが変化する）ため、ある固定量の安定した交差偏波間干渉が入っているときには、複素乗算器１８’の出力は、信号の振幅は変化せず位相のみが変化すると考えられる。したがって、ＸＰＩＣ２４出力にある複素乗算器１８’で位相雑音の位相補償を行うことにより、ＸＰＩＣ２４のタップ係数は位相雑音には追従する必要がないので、位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することができる。【００７４】
また、複素乗算器１８’による位相回転は、ＸＰＩＣ２４内のタップ係数変化による位相回転にくらべて変化させるパラメータが少ないため、制御の時定数を小さくすることができる。その分ＸＰＩＣ２４の時定数を大きくとることができ、時定数を小さくした場合にＸＰＩＣ自身で発生する雑音を抑えることができる。【００７５】
図１０は本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の動作手順をまとめたフローチャートである。図１０に示すように、誤差検出器２６が復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を示す誤差信号を求め、位相雑音検出器２７が交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第１の位相雑音差分を抽出する（ステップ１０１）。その後、複素乗算器１８’は、交差偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分である第２の位相雑音差分に対して、第１の位相雑音差分を用いて抑圧する（ステップ１０２）。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図１１は第２の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を示すブロック図である。上記第１の実施形態では、キャリア同期が取れた後でＸＰＩＣ信号を加算する方法を採用しているが、本実施形態では、これをキャリア同期が取れる前にＸＰＩＣ信号を加算する方法を採用している。【００７６】
本実施形態の場合、ＸＰＩＣ２４出力の複素乗算器１８’は、単純に位相雑音の影響による位相差のみを補正すればよいので、その分構成が簡略化される。第１の実施形態と比べると、図１１に示すように、アキュムレータ２２の出力がアキュムレータ２２’の出力と加算される構成が省略されている。【００７７】
なお、本実施形態と第１の実施形態は、キャリア同期が取れた後でＸＰＩＣ信号を加算するか、キャリア同期が取れる前にＸＰＩＣ信号を加算するかの相違だけであり、その基本的動作は第１の実施形態と同様であるので、その動作説明は省略する。【００７８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図１２は第３の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を示すブロック図である。本実施形態は、上記第２の実施形態における複素乗算器１８’をＸＰＩＣ２４の入力側に配置した構成である。即ち、位相補償は、ＸＰＩＣ２４の入力信号の位相を変化させても実施することができ、この場合複素乗算器１８’は、図１２のようにＸＰＩＣ２４の前に配置される。【００７９】
図１３は本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の動作手順をまとめたフローチャートである。図１３に示すように、誤差検出器２６が復調信号と自偏波の正規の受信信号との位相差を示す誤差信号を求め、位相雑音検出器２７が交差偏波間干渉補償信号と誤差信号とを比較することにより、自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分である第１の位相雑音差分を抽出する（ステップ２０１）。その後、複素乗算器１８’は、交差偏波間干渉補償信号の生成元になる異偏波の信号に含まれる位相雑音差分である第２の位相雑音差分に対して、第１の位相雑音差分を用いて抑圧する（ステップ２０２）。【００８０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を説明する。図１４は第４の実施形態の交差偏波間干渉補償装置を示す全体ブロック図であり、図１５は直交復調器の出力以降の構成を示すブロック図である。図１４および図１５のそれぞれは、同期検波方式を採用した交差偏波間干渉補償装置に対して本発明を適用した場合の全体図および直交復調器の出力以降の構成をそれぞれ示す。【００８１】
同期検波方式の場合、直交検波器８，８’のところでキャリア同期を確立させるため、図１４に示すように、直交検波器８，８’、キャリア位相検出器２０、ループフィルタ２１および電圧制御発振器３３でＰＬＬが構成される。本実施形態の場合、入力信号のキャリア同期が取れているため、図１５に示すように、図１１に示した、主信号側の複素乗算器が不要になる。【００８２】
本実施形態においても、ＸＰＩＣ２４の出力に配置されている複素乗算器１８’によって位相雑音の影響を取り除く点は、第２の実施形態と同様である。また、図１５ではＸＰＩＣ２４の出力後に複素乗算器１８’を配置する例を示したが、図１２で説明した第３の実施形態のようにＸＰＩＣ２４の前に複素乗算器１８’を配置する構成とすることも可能である。【００８３】
第１から第４の実施形態で説明したように、本発明は、受信信号から自偏波と異偏波の受信側ローカル発振器の位相雑音差分を検出し、その結果を用いて偏波間干渉補償信号に含まれる位相雑音差分を抑圧する手段を設けているので、ＸＰＩＣが位相雑音差分に追従する必要がなくなる。【００８４】
また、位相雑音差分を抑圧するための位相回転器は、ＸＰＩＣ内のタップ係数変化による位相回転にくらべて変化させるパラメータが少ないため、制御の時定数を小さくすることができるので、その分ＸＰＩＣの時定数を大きくとることができ、ＸＰＩＣの時定数を小さくした場合にＸＰＩＣ自身で発生する雑音を抑えることができる。【００８５】
また、位相雑音が問題になるリファレンス同期方式ＸＰＩＣにおいて、本発明では、位相雑音検出器によってローカル信号間の位相雑音差を検出し、ＸＰＩＣ出力に設けた位相回転器によって位相雑音を打ち消す位相回転を与えて、自偏波側に混入している干渉成分のもつ位相と同じ位相にそろえる。そのため、リファレンス同期方式であっても、干渉波のキャリア成分と補償信号のキャリア成分の位相関係が安定している状況を作り出すことができ、より高い周波数成分の位相雑音まで追随して、位相雑音による交差偏波間干渉補償特性の劣化を防止することが可能となる。【００８６】
さらに、位相雑音の比較的大きい安価なＲＦのローカル発振器を用いてリファレンス同期方式のＸＰＩＣを構成した場合においても、位相雑音による交差偏波間干渉補補償能力の低下を防止することができる。【００８７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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