(57)【要約】【課題】自動車搭載の衛星通信アンテナは、車体の影響を避けるため、車外に設置するので、耐環境性等による制約により、大型化、高価格化する。【解決手段】アンテナ２１１，２２１，３１１，３２１を含めた受信装置２００及び送信装置３００全体を車室内に設置する。円偏波の電波がガラスに斜めに入射することにより、歪んで楕円偏波となるが、受信部２１０，２２０が直線偏波成分を分離して受信し、合成部２３０が最適合成する。送信時には、ガラスによる歪みを受けたのち円偏波となるよう、あらかじめ補償した楕円偏波を送信する。そのため、合成部２３０の合成比率をもとに、送信制御算出部３３２が歪みを予測し、送信調整部３３１が調整した送信信号を、送信部３１０，３２０が直線偏波として送信し、その合成による楕円偏波の電波を放射する。【選択図】        図１
2007036521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円偏波の電波を受信する受信装置において、
楕円偏波の電波における所定方向の直線偏波成分を受信して、第一の受信信号とする第一の受信アンテナと、
楕円偏波の電波における上記第一の受信アンテナと異なる所定方向の直線偏波成分を受信して、第二の受信信号とする第二の受信アンテナと、
上記第一の受信アンテナが受信した第一の受信信号を入力し、入力した第一の受信信号を復調して、第一の復調信号とする第一の復調部と、
上記第二の受信アンテナが受信した第二の受信信号を入力し、入力した第二の受信信号を復調して、第二の復調信号とする第二の復調部と、
上記第一の復調部が復調した第一の復調信号と、上記第二の復調部が復調した第二の復調信号とを合成した信号の品質が所定の品質になるよう合成して、合成信号とする合成部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
上記合成部は、
上記第一の復調部が復調した第一の復調信号と、上記第二の復調部が復調した第二の復調信号と、上記第一の復調信号及び第二の復調信号の少なくともいずれかの増幅量及び減衰量及び移相量の少なくともいずれかを制御する受信制御信号とを入力し、入力した受信制御信号に基づいて、上記第一の復調信号及び第二の復調信号の少なくともいずれかを、増幅及び減衰及び移相の少なくともいずれかにより調整し、加算して合成信号とする受信調整部と、
上記合成信号の品質が所定の品質となる上記受信制御信号を求める受信制御算出部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
上記受信装置は、
円偏波の電波が、所定方向の直線偏波成分の減衰量と、上記所定方向と異なる所定方向の直線偏波成分の減衰量とが異なる伝送路を通過し、楕円偏波となった電波を受信する受信装置である
ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
上記受信装置は、
上記第一の受信アンテナ及び第二の受信アンテナが受信する電波の到来方向に、上記受信装置を保護し、電波を透過する保護部を有し、
円偏波の電波が上記保護部を透過する際の、所定方向の直線偏波成分の減衰量と、上記所定方向と異なる所定方向の直線偏波成分の減衰量が異なり、楕円偏波となった電波を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項５】
車室を覆う覆い部を透過した電波を受信する請求項１に記載の受信装置を車室内に有することを特徴とする自動車。
【請求項６】
楕円偏波の電波を送信する送信装置において、
原信号を入力する入力部と、
上記入力部が入力した原信号を、第一の送信信号及び第二の送信信号に分離する分離部と、
上記分離部が分離した第一の送信信号を変調して、第一の変調信号とする第一の変調部と、
上記分離部が分離した第二の送信信号を変調して、第二の変調信号とする第二の変調部と、
上記第一の変調部が変調した第一の変調信号を、所定方向の直線偏波の電波として送信する第一の送信アンテナと、
上記第二の変調部が変調した第二の変調信号を、上記第一の送信アンテナと異なる所定方向の直線偏波の電波として送信する第二の送信アンテナと、
を有し、上記第一の送信アンテナ及び上記第二の送信アンテナが送信した電波の合成により楕円偏波の電波を放射することを特徴とする送信装置。
【請求項７】
上記分離部は、
上記入力部が入力した原信号と、原信号を分割した信号の少なくともいずれかの増幅量及び減衰量及び移相量の少なくともいずれかを制御する送信制御信号とを入力し、入力した原信号を分割して第一の分割信号及び第二の分割信号とし、入力した送信制御信号に基づいて、上記第一の分割信号及び第二の分割信号の少なくともいずれかを、増幅及び減衰及び移相の少なくともいずれかにより調整して、第一の送信信号及び第二の送信信号とする送信調整部と、
上記第一の送信アンテナ及び上記第二の送信アンテナが送信した電波の合成により生ずる楕円偏波の電波が所定の伝送路を通過後に円偏波となる上記送信制御信号を求める送信制御算出部と、
を有することを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
上記送信装置は、
楕円偏波の電波を受信し、受信した楕円偏波の電波の所定方向の直線偏波成分と、上記所定方向以外の所定方向の直線偏波成分との振幅比及び位相差の少なくともいずれかを示す成分比信号を出力する受信装置を有し、
上記送信制御算出部は、
上記受信装置が出力した成分比信号を入力し、
入力した成分比信号に基づいて、上記受信した楕円偏波の電波が上記伝送路を通過した際の、所定方向の直線偏波成分の減衰量と、上記所定方向と異なる所定方向の直線偏波成分の減衰量とを推定し、推定した減衰量に基づいて、上記送信制御信号を求める
ことを特徴とする請求項７に記載の送信装置。
【請求項９】
上記送信装置は、
上記第一の送信アンテナ及び第二の送信アンテナが送信する電波の放射方向に、上記送信装置を保護し、電波を透過する保護部を有し、
送信した楕円偏波の電波が上記保護部を透過する際の、所定方向の直線偏波成分の減衰量と、上記所定方向と異なる所定方向の直線偏波成分の減衰量とが異なり、円偏波となる
ことを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項１０】
車室を覆う覆い部を透過して、送信した電波を放射する請求項６に記載の送信装置を車室内に有することを特徴とする自動車。
【請求項１１】
楕円偏波の電波を送信する送信装置において、
楕円偏波の電波における所定方向の直線偏波成分を受信して、第一の受信信号とする第一の受信部と、
楕円偏波の電波における上記第一の受信部と異なる所定方向の直線偏波成分を受信して、第二の受信信号とする第二の受信部と、
原信号を入力する入力部と、
上記入力部が入力した原信号を、第一の送信信号及び第二の送信信号に分離する分離部と、
上記第一の受信アンテナが受信した第一の受信信号と、上記第二の受信アンテナが受信した第二の受信信号とを入力し、入力した第一の受信信号と第二の受信信号との振幅比及び位相差の少なくともいずれかを示す成分比信号を生成し、上記分離部が分離した第一の送信信号と第二の送信信号とを入力し、生成した成分比信号に基づいて、上記第一の送信信号と第二の送信信号との少なくともいずれかの振幅及び位相の少なくともいずれかを制御する制御部と、
上記第一の送信信号を、所定方向の直線偏波の電波として送信する第一の送信部と、
上記第二の送信信号を、上記第一の送信部と異なる所定方向の直線偏波の電波として送信する第二の送信部と、
を有することを特徴とする送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円偏波の電波を送受信する無線通信システムにおいて、伝送路の特性等により、楕円偏波となる場合の最適受信及び最適送信の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載する無線通信装置のアンテナは、車体の陰になることによる通信障害を防ぐため、車外、例えばルーフ上に設置する。
しかし、高仰角を移動する衛星と通信する場合には、アンテナを車内、例えば、フロントガラス下に設置しても、衛星との見通しが確保できる。
高仰角を移動する衛星との通信は、衛星との位置関係が複雑に変化するため、偏波面を追尾する必要のない円偏波が用いられる。
【特許文献１】特開２０００−２３２３１２号公報
【特許文献２】特開２００２−０６４３２１号公報
【特許文献３】特開平１１−０８８２１６号公報
【特許文献４】特開平０８−０２３２２７号公報
【特許文献５】特開２０００−０９１８４２号公報
【特許文献６】特開２００３−３２２６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アンテナを車内に設置する場合、電波がフロントガラスを通過する際の屈折反射により減衰する。
フロントガラスには傾斜があるので、電波はガラスに対して垂直に入射せず、ある入射角を有して入射する。入射角は、衛星と自動車との位置関係、自動車の向きなどによって変化するので、一定ではない。
電波が屈折率、誘電率の異なる物質に入射して屈折反射する場合、入射面に平行する偏波成分と入射面に垂直な偏波成分とは、反射率が異なることが知られている。
したがって、円偏波の電波がフロントガラスを通過すると、縦横の減衰率が異なり、楕円偏波となる。
このとき、入射角が一定ではないので、楕円偏波の軸比（扁平率）は不明である。
さらに、入射面の向きも一定ではないので、楕円偏波の長軸の向きも、不明である。
【０００４】
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたもので、伝送路の特性等により、楕円偏波となる電波を送受信する装置において、楕円偏波の軸比及び長軸の向きが不明であっても最適な送受信ができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る受信装置は、
楕円偏波の電波を受信する受信装置において、
楕円偏波の電波における所定方向の直線偏波成分を受信して、第一の受信信号とする第一の受信アンテナと、
楕円偏波の電波における上記第一の受信アンテナと異なる所定方向の直線偏波成分を受信して、第二の受信信号とする第二の受信アンテナと、
上記第一の受信アンテナが受信した第一の受信信号を入力し、入力した第一の受信信号を復調して、第一の復調信号とする第一の復調部と、
上記第二の受信アンテナが受信した第二の受信信号を入力し、入力した第二の受信信号を復調して、第二の復調信号とする第二の復調部と、
上記第一の復調部が復調した第一の復調信号と、上記第二の復調部が復調した第二の復調信号とを合成した信号の品質が所定の品質になるよう合成して、合成信号とする合成部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、例えば、楕円偏波の電波における所定方向の直線偏波成分と、異なる所定方向の直線偏波成分とを別々に復調した後、これを合成して合成信号とするので、楕円偏波の軸比が小さい場合、長軸の方向が不明の場合でも、最適な合成信号を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
実施の形態１を、図１〜図６を用いて説明する。
【０００８】
図１は、この実施の形態における受信装置２００及び送信装置３００のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。
【０００９】
この実施の形態では、受信装置２００について説明する。
【００１０】
受信装置２００は、第一の受信部２１０（第一の受信アンテナ２１１及び第一の復調部２１２）、第二の受信部２２０（第二の受信アンテナ２２１及び第二の復調部２２２）、合成部２３０（受信調整部２３１及び受信制御算出部２３２）、復号再生部２４０を有する。
【００１１】
第一の受信アンテナ２１１及び第二の受信アンテナ２２１はともに、直線偏波の電波を受信するアンテナである。
なお、第一の受信アンテナ２１１及び第二の受信アンテナ２２１は、それぞれが単体のアンテナである必要はない。例えば、指向性向上などのために、複数のアンテナで構成してもよい。
第一の受信アンテナ２１１と第二の受信アンテナ２２１とは、天頂方向から見て、空間的に互いに直交する直線偏波を受信するよう配置してある。
これにより、受信装置２００が受信する楕円偏波の電波における、それぞれの方向の直線偏波成分を受信する。
なお、第一の受信アンテナ２１１と第二の受信アンテナ２２１は、必ずしも物理的に分離したアンテナである必要はなく、一のアンテナに異なる給電点を設けることにより、２種類の直線偏波成分を受信できる構成でもよい。
また、第一の受信アンテナ２１１及び第二の受信アンテナ２２１は、必ずしも直交した直線偏波成分を受信する必要はなく、方向の異なる直線偏波成分を受信すればよい。
第一の受信アンテナ２１１及び第二の受信アンテナ２２１は、それぞれ受信した電波を、第一の受信信号、第二の受信信号として出力する。
【００１２】
第一の復調部２１２及び第二の復調部２２２は、第一の受信アンテナ２１１及び第二の受信アンテナ２２１が受信した第一の受信信号及び第二の受信信号をそれぞれ入力し、周波数変換を行なって、中間周波数に復調する。
第一の復調部２１２及び第二の復調部２２２は、復調した信号を、第一の復調信号及び第二の復調信号としてそれぞれ出力する。
【００１３】
なお、第一の受信部２１０及び第二の受信部２２０の構成例として、受信アンテナと復調部とによる構成を示したが、偏波方向の異なる直線偏波成分を受信し、それに対応する信号を出力する構成であれば、公知の他の構成によってもよい。
また、二つの偏波方向の直線偏波成分に限らず、三以上の直線偏波成分を受信し、それに対応する三以上の信号を出力する構成としてもよい。
【００１４】
合成部２３０は、第一の復調信号と第二の復調信号を合成し、合成信号を出力する。
【００１５】
受信調整部２３１は、受信制御算出部２３２からの受信制御信号に基づいて、第一の復調信号及び第二の復調信号の振幅及び位相を調整して、加算することにより、第一の復調信号と第二の復調信号とを合成する。
【００１６】
受信制御算出部２３２は、受信調整部２３１が出力した合成信号の品質を測定し、測定した品質が最良となるような合成比率、移相量を求め、それに対応する受信制御信号を出力する。
例えば、合成信号の信号対雑音比を測定する。あるいは、合成信号の出力電力を測定してもよい。
【００１７】
復号再生部２４０は、合成部２３０が出力した合成信号を更に復調し、ベースバンド信号を取り出す。取り出されたベースバンド信号は、例えば、放送・通信・測位などのための信号あるいは情報であり、外部の装置が利用する。
【００１８】
以下、動作について説明する。
【００１９】
図２は、受信装置２００が受信する楕円偏波の電波と、復調信号との関係を示す図である。
一般に、円偏波の電波による通信を行う場合、伝送路の伝送特性による減衰は、偏波成分の方向によって異なり、楕円偏波となる。
また、受信アンテナが正しく送信方向を向いていない場合も、楕円偏波として受信される。
【００２０】
図２において、ｘｙ平面は、受信アンテナが配置されている平面であり、ｘｙ平面の法線方向からの電波を受信する。
第一の受信アンテナ２１１は、ｙ軸方向の直線偏波成分を受信する。
第二の受信アンテナ２２１は、ｘ軸方向の直線偏波成分を受信する。
【００２１】
受信される楕円偏波の電波は、ａ、ｂ、αの３つのパラメータを有する。
ａは長軸方向の振幅、ｂは短軸方向の振幅、αはｘ軸方向に対して長軸方向が有する空間的な角度である。
【００２２】
第一の復調信号５１２の振幅をｐ、第二の復調信号５２２の振幅をｑ、第一の復調信号５１２と第二の復調信号５２２との位相差をβとする。
第一の復調部２１２及び第二の復調部２２２は、周波数変換を行うだけなので、振幅ｐと振幅ｑとの比及び位相差βは、第一の受信信号と第二の受信信号との振幅比及び位相差が保持されている。
【００２３】
ここでは、簡単のため、復調部の利得は１であると仮定する。
【００２４】
例えば、α＝０であれば、ｐ＝ｂ、ｑ＝ａ、β＝π／２となる。
ここで、
【００２５】
【数１】
2007036521.tif 000003
と置くと、一般に、
【００２６】
【数２】
2007036521.tif 000004
が成り立つ。
【００２７】
受信調整部２３１は、第一の復調信号及び第二の復調信号の位相差βが０になるよう、第一の復調信号及び第二の復調信号の一方または双方を、移相器で移相する。
また、第一の復調信号及び第二の復調信号の振幅ｐ，ｑが等しくなるよう、第一の復調信号及び第二の復調信号の一方または双方を、増幅器あるいは減衰器で増幅あるいは減衰する。
受信調整部２３１は、振幅及び位相を揃えた復調信号を加算器で加算して、合成信号とする。
【００２８】
受信制御算出部２３２は、合成信号の品質を測定し、測定結果に基づいて、受信調整部２３１を制御する受信制御信号を生成し、出力する。
【００２９】
最適な増幅量、移相量を求めるため、受信制御算出部２３２は、例えば、以下のように動作する。
最初に、任意の増幅量、移相量（例えば、増幅量１、移相量０）で信号を合成するよう受信調整部２３１を制御する受信制御信号を出力する。
それに基づいて、受信調整部２３１が出力した合成信号の信号対雑音比を測定し、記憶装置に記憶する。
次に、受信制御信号を変化させて、受信調整部２３１の増幅量、移相量を変える。
再び、合成信号の信号対雑音比を測定し、記憶装置に記憶する。
これを繰り返し、所定の範囲内における増幅量、移相量と、信号対雑音比の関係を求め、記憶装置が記憶したなかで、信号対雑音比が最良だった増幅量、移相量を、最適な増幅量、移相量とする。
【００３０】
最適な増幅量、移相量を求めるのにかかる時間を短縮するため、例えば、最初のうちは増幅量、移相量を変化させるステップ幅を大きくしておき、少しずつ範囲を絞っていってもよい。
【００３１】
このように、合成信号の品質に基づいて、受信調整部２３１の増幅量、移相量を制御するので、受信信号あるいは復調信号の振幅、位相を測定する必要がなく、より簡易な構成で最適な増幅量、移相量を求めることができるという効果がある。
【００３２】
なお、この構成によれば、理論上、右遷円偏波と左遷円偏波との両方を受信可能である。しかし、右遷円偏波受信時には０＜β＜π／２であるのに対し、左遷円偏波受信時には−π／２＜β＜０であるから、両者を区別することができる。したがって、所望の電波ではないものを受信した場合には、出力をカットするなどの対応により、混信を避けることができる。
【００３３】
図３は、この実施の形態における受信装置２００及び送信装置３００のブロック構成の別の例を示すブロック図である。
【００３４】
この例における受信装置２００及び送信装置３００は、合成部２３０を除き、図１で説明したものと同じである。
【００３５】
受信制御算出部２３２は、合成信号の品質を測定するのではなく、第一の復調信号及び第二の復調信号の振幅ｐ，ｑ及び位相差βを測定する。
受信制御算出部２３２は、測定した振幅ｐ，ｑ及び位相差βに基づいて、受信調整部２３１の最適な増幅量、移相量を求め、受信制御信号を生成する。
受信調整部２３１は、受信制御算出部２３２が生成した受信制御信号に基づいて、第一の復調信号及び第二の復調信号を増幅、移相して、合成信号を出力する。
【００３６】
このように、復調信号の振幅、位相を直接測定して、最適な増幅量、移相量を求めるので、フィードバックによる時間的なロスがなく、素早く最適受信できるという効果がある。
【００３７】
図４は、この実施の形態における受信装置２００及び送信装置３００を装着した自動車１００の一例を示す図である。
【００３８】
この実施の形態における受信装置２００及び送信装置３００は、通信衛星４００と通信することを想定したものである。
通信衛星４００は、高仰角（例えば、仰角７０度以上）を移動する衛星である。
したがって、受信装置２００及び送信装置３００（のアンテナ）は、図４に示すように、自動車１００の車室内に装着しても、フロントガラス１１０（保護部及び覆い部の一例）を通して、通信衛星４００との見通しを確保することができる。
【００３９】
なお、受信装置２００及び送信装置３００は、通信衛星４００との見通しが確保できる位置に設置すればよいので、フロントガラス１１０に限らず、リアガラス下、サンルーフ下などに設置してもよい。
【００４０】
しかし、一般の乗用車は、リアガラスよりもフロントガラスの方が、水平面に対する傾斜が緩やかであるから、フロントガラス下に設置するほうが、ガラスの影響が少なく、好ましい。
【００４１】
図５は、通信衛星４００と、受信装置２００及び送信装置３００とが通信する電波が、フロントガラス１１０を透過する様子を示す模式図である。
【００４２】
通信衛星４００からの電波は、フロントガラス１１０に入射する。
電波の一部はフロントガラス１１０の表面で反射し、一部は屈折してフロントガラス内に入る。
フロントガラス１１０と車室内との境界面でも、同様に、反射屈折して（反射波は図示せず）、電波が車室内に入り、受信装置２００が受信する。
【００４３】
送信装置３００が送信した電波も、同様に、フロントガラス１１０を透過する際、反射屈折したのち、通信衛星４００に向かう。
【００４４】
電波が反射屈折する際の反射率、透過率は、入射角によって異なる。また、偏波方向によっても異なる。
【００４５】
図６は、入射角θと、電波の透過率の関係の一例を示すグラフ図である。
ここで、「直交偏波」とは、入射面（入射する電波と、境界面（例えば、空気とフロントガラス）の法線とを含む面）に垂直な方向の直線偏波成分である。
また、「平行偏波」とは、入射面に平行な方向の直線偏波成分である。
なお、この図は、フロントガラス表面と裏面の２回の屈折による減衰を合計して、透過率を求めている。
【００４６】
楕円偏波（円偏波も含む）の電波は、２つの直線偏波の合成として捉えることができる。
通信衛星４００が送信した電波がきれいな円偏波であれば、どの方向の直線偏波成分も同じ大きさである。
しかし、この実施の形態では、受信装置２００（のアンテナ）が車室内にあるので、フロントガラス１１０を透過する際の反射屈折により、図６に示すように減衰した電波を受信することになる。
【００４７】
このとき、図６に示すように、偏波成分の空間的な方向により、減衰量が異なるので、もとの電波が完全な円偏波だったとしても、受信装置２００が受信する電波は、楕円偏波となる。
【００４８】
この実施の形態では、このようにフロントガラス１１０を透過することにより楕円偏波となった電波を受信した場合であっても、合成部２３０が、合成信号の品質が最良となるよう、合成するので、良好な受信状態を保つことができるという効果を奏する。
【００４９】
このように、高仰角の衛星との通信を前提とした受信装置２００であれば、受信装置２００を自動車１００の車室内に設置しても、自動車のルーフやシャフトによるシャドーイングの影響を受けることがなく、受信電力が低下することがない。
フロントガラス１１０を透過することによる減衰の影響は避けられないが、上記説明した構成により、この減衰を補償することができる。
これにより、受信装置２００を自動車１００の車室内に設置することが可能となるので、車外に設置する場合のような耐環境性能が必要なく、ケーブルの引き回しなどの取り付け構造による制約もなくなる。
これにより、受信装置２００の構造を簡素化でき、製造コストを低く抑えることができる。
【００５０】
上記説明した構成例においては、第一の復調信号と第二の復調信号との振幅・位相を揃えて加算することにより、合成信号としている。
しかし、例えば、第一の復調信号及び第二の復調信号の信号対雑音比をそれぞれ測定し、受信状態のよい方を選択することにより、合成信号とする構成でもよい。
あるいは、振幅位相を揃えて加算した信号の信号対雑音比も測定し、３つの中で受信状態の一番よいものを選択することにより、合成信号とする構成でもよい。
このような構成とすれば、常に最良の信号を選択するので、通信の品質が向上するという効果を奏する。
【００５１】
なお、この受信装置２００は、高仰角を移動する衛星との通信に用いる場合が最も効果が得られるが、アンテナの構成数を多くするなどの対応により、一般の静止衛星や地上設備を用いた放送、通信、測位などにも利用可能である。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態２を、図１〜図７を用いて説明する。
【００５３】
図１は、この実施の形態における受信装置２００及び送信装置３００のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。
【００５４】
この実施の形態では、送信装置３００について説明する。
【００５５】
送信装置３００は、第一の送信部３１０（第一の送信アンテナ３１１及び第一の変調部３１２）、第二の送信部３２０（第二の送信アンテナ及び第二の変調部３２２）、分離部３３０（送信調整部３３１及び送信制御算出部３３２）、信号生成部３４０（入力部の一例）を有する。
また、合成部２３０及び分離部３３０は、制御部３５０の一例である。
【００５６】
第一の送信アンテナ３１１及び第二の送信アンテナ３２１はともに、直線偏波の電波を送信するアンテナである。
なお、第一の送信アンテナ３１１及び第二の送信アンテナ３２１は、それぞれが単体のアンテナである必要はない。例えば、指向性向上などのために、複数のアンテナで構成してもよい。
第一の送信アンテナ３１１と第二の送信アンテナ３２１とは、天頂方向に対して、空間的に互いに直交する直線偏波を送信するよう配置してある。
これにより、送信装置３００から放射される電波は、２つの直線偏波が合成され、全体として楕円偏波（円偏波も含む）となる。
なお、第一の送信アンテナ３１１と第二の送信アンテナ３２１は、必ずしも物理的に分離したアンテナである必要はなく、一のアンテナに異なる給電点を設けることにより、２種類の直線偏波の電波を送信できる構成でもよい。
また、第一の送信アンテナ３１１及び第二の送信アンテナ３２１は、必ずしも直交した直線偏波を送信する必要はなく、方向の異なる直線偏波を送信すればよい。
第一の送信アンテナ３１１及び第二の送信アンテナ３２１は、それぞれ第一の変調信号及び第二の変調信号を入力し、それぞれ送信する。
【００５７】
なお、第一の送信アンテナ３１１及び第二の送信アンテナ３２１は、受信装置２００の第一の受信アンテナ、第二の受信アンテナと共用でもよい。
【００５８】
第一の変調部３１２及び第二の変調部３２２は、第一の送信信号及び第二の送信信号を入力し、送信周波数に周波数変換を行ない、第一の変調信号及び第二の変調信号として出力する。
【００５９】
なお、第一の送信部３１０及び第二の送信部３２０の構成例として、送信アンテナと変調部とによる構成を示したが、入力した信号に対応して、偏波方向の異なる直線偏波の電波を送信し、その合成が楕円偏波となる構成であれば、公知の他の構成によってもよい。
また、二つの偏波方向の直線偏波の電波に限らず、三以上の直線偏波の電波を送信し、その合成により、楕円偏波となる構成としてもよい。
【００６０】
分離部３３０は、原信号を分離して、第一の送信信号及び第二の送信信号を出力する。
【００６１】
送信調整部３３１は、送信制御算出部３３２からの送信制御信号に基づいて、原信号を分離し、第一の送信信号及び第二の送信信号として、それぞれの振幅及び位相を調整する。
【００６２】
送信制御算出部３３２は、送信調整部３３１が原信号を分割する比率や、第一の送信信号及び第二の送信信号の増幅量、移相量を制御する送信制御信号を生成し、出力する。
【００６３】
信号生成部３４０（入力部の一例）は、ベースバンド信号を入力し、入力したベースバンド信号を変調して、原信号として出力する。ベースバンド信号は、外部の装置から入力されるもので、通信などのための信号あるいは情報である。
【００６４】
以下、動作について説明する。
【００６５】
送信制御算出部３３２は、第一の送信アンテナ３１１及び第二の送信アンテナ３２１が送信した直線偏波の電波の合成により生じる楕円偏波の電波が、所望の偏波特性となるように、送信調整部３３１を制御する送信制御信号を生成する。
【００６６】
図７は、受信した楕円偏波の減衰量と、送信すべき楕円偏波の偏波特性の関係を説明するための説明図である。
【００６７】
通信衛星４００が送信した円偏波の電波５０１は、フロントガラス１１０透過の際、減衰して、楕円偏波の電波５０２として受信装置２００が受信する。
このとき、減衰が最も少ない方向（ｘ軸に対してα傾いた方向）での減衰率はａ／ｃ、減衰が最も大きい方向での減衰率はｂ／ｃである。
【００６８】
送信装置３００が送信した電波がフロントガラス１１０を透過する際の減衰率が受信の際と同じだと仮定すると、フロントガラス１１０透過後、円偏波となるようにするには、ｃ’＝ａ’×（ａ／ｃ）、ｃ’＝ｂ’×（ｂ／ｃ）となるような電波を送信すればよい。
すなわち、ａ’＝ｃｃ’／ａ、ｂ’＝ｃｃ’／ｂとなるよう調整する。
ここで、Ｃ＝ｃｃ’／ａｂとおくと、ａ’＝Ｃｂ、ｂ’＝Ｃａとなる。
【００６９】
第一の送信信号の振幅をｐ’、第二の送信信号の振幅をｑ’、第一の送信信号と第二の送信信号との位相差をβ’とする。
【００７０】
ここで、
【００７１】
【数３】
2007036521.tif 000005
【００７２】
とおくと、
【００７３】
【数４】
2007036521.tif 000006
であるから、ｐ’＝Ｃｑ、ｑ’＝Ｃｐ、γ’＝−γとすればよい。γ＝β−π／２、γ’＝β’−π／２であるから、β’＝π−βである。
【００７４】
これを実現するため、分離部３３０は、例えば、以下のように動作する。
【００７５】
送信制御算出部３３２は、受信制御算出部２３２が出力した受信制御信号を入力し、入力した受信制御信号に基づいて、送信調整部３３１の増幅量、移相量を求めて、送信制御信号を出力する。
【００７６】
受信制御信号は、実施の形態１で説明したように、第一の復調信号及び第二の復調信号の振幅ｐ，ｑが等しくなるよう増幅し、位相差βが０になるよう移相することを受信調整部２３１に指示する信号である。
【００７７】
例えば、受信調整部２３１における第一の復調信号の増幅量がｒ／ｐ、第二の復調信号の増幅量がｒ／ｑであれば、２つの復調信号の振幅は等しくなる。
【００７８】
送信調整部３３１は、原信号を振幅が等しい２つの信号に分離する。ここで、分離した信号の振幅をｒ’とする。
送信制御算出部３３２は、受信制御算出部２３２が指示した増幅量を、そのまま送信信号の増幅量とする。すなわち、第一の送信信号の増幅量はｒ／ｐ、第二の送信信号の増幅量はｒ／ｑとし、それを示す送信制御信号を出力する。
送信調整部３３１は、送信制御信号に基づいて、分離した２つの信号の一方をｒ／ｐ増幅して第一の送信信号とし、他方をｒ／ｑ増幅して第二の送信信号とする。
ここで、Ｃ＝ｒｒ’／ｐｑとおけば、第一の送信信号の振幅ｐ’は、ｐ’＝（ｒ／ｐ）×ｒ’＝Ｃｑとなり、第二の送信信号の振幅ｑ’は、ｑ’＝（ｒ／ｑ）×ｒ’＝Ｃｐとなる。
【００７９】
受信調整部２３１は、第一の復調信号の位相はそのままとし、第二の復調信号の位相を、β（＝γ＋π／２）遅らせて、第一の復調信号と第二の復調信号の位相を揃えるものとする。
【００８０】
送信調整部３３１は、原信号を位相がπずれた２つの信号に分離する。
送信制御算出部３３２は、受信制御算出部２３２が指示した移相量を、そのまま送信信号の移相量とする。すなわち、第一の送信信号は移相せず、第二の送信信号の位相をβ遅らせることとし、それを示す送信制御信号を出力する。
送信調整部３３１は、送信制御信号に基づいて、分離した２つの信号の一方は移相せずそのまま第一の送信信号とし、他方の位相をβ遅らせて第二の送信信号とする。
すると、第一の送信信号と第二の送信信号の位相差β’は、β’＝π−βとなる。
【００８１】
ここに挙げたような構成であれば、受信制御算出部２３２が生成した受信制御信号をそのまま送信制御信号として利用できる。送信制御算出部３３２は、入力した受信制御信号をそのまま送信制御信号として出力すればよい。
あるいは、送信電力を調整するため、第一の送信信号と第二の送信信号との増幅率の比を固定し、全体として増幅、減衰するよう制御する送信制御信号を出力してもよい。
【００８２】
このように、受信した楕円偏波の偏波状態に基づいて、伝送路の減衰特性を予測し、予測した減衰特性を補償するよう増幅した電波を送信するので、通信相手には、きれいな円偏波の電波が到達する。したがって、品質のよい通信が可能になるという効果を奏する。
【００８３】
図４のように、送信装置３００（のアンテナ）を自動車１００の車室内に設置すると、送信した電波はフロントガラス１１０を斜めに透過して、通信相手（この例では、通信衛星４００）に到達する。
実施の形態１で説明したように、フロントガラス１１０を斜めに透過した電波は、透過時の反射屈折により、減衰する。このときの減衰特性は、偏波方向によって異なる。
【００８４】
送信装置３００は、受信装置２００が受信した電波の減衰特性から、送信する電波の減衰特性を予測し、それを補償した電波を送信する。
【００８５】
フロントガラス１１０における反射屈折による減衰は、フロントガラス１１０の屈折率によって異なる。屈折率は、電波の周波数により異なるが、送信する電波の周波数と、受信した電波の周波数とが同一もしくは近接している場合には、屈折率はほぼ同じと考えてよい。
【００８６】
したがって、受信した電波の減衰特性に基づいて予測した、送信する電波の減衰特性は、受信周波数と送信周波数が近ければ、現実の減衰特性と等しいと考えてよい。
【００８７】
よって、受信周波数と送信周波数が近い場合には、上述した簡単な構成で、フロントガラス１１０による送信電波の減衰特性を補償することができるという効果を奏する。
【００８８】
また、受信周波数と送信周波数とが離れている場合には、周波数差による屈折率の違いに基づく減衰特性の差を、あらかじめ、例えば記憶装置に記憶しておく。
送信制御算出部３３２は、記憶装置から減衰特性の差を読出し、これを用いて受信制御信号による増幅量・移相量から送信制御信号による増幅量・移相量を算出する。
【００８９】
これにより、受信周波数と送信周波数が離れている場合でも、フロントガラス１１０による送信電波の減衰特性を補償することができるという効果を奏する。
【００９０】
このように、高仰角の衛星との通信を前提とした送信装置３００であれば、送信装置３００を自動車１００の車室内に設置しても、自動車のルーフやシャフトによるシャドーイングの影響を受けることがなく、送信電力が低下することがない。
フロントガラス１１０を透過することによる減衰の影響は避けられないが、上記説明した構成により、この減衰を補償することができる。
これにより、送信装置３００を自動車１００の車室内に設置することが可能となるので、車外に設置する場合のような耐環境性能が必要なく、ケーブルの引き回しなどの取り付け構造による制約もなくなる。
これにより、送信装置３００の構造を簡素化でき、製造コストを低く抑えることができる。
【００９１】
実施の形態３．
実施の形態３を、図８を用いて説明する。
【００９２】
図８は、この実施の形態における送信装置３００のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。
【００９３】
送信装置３００は、第一の受信部２１０（第一の受信アンテナ２１１及び第一の復調部２１２）、第二の受信部２２０（第二の受信アンテナ２２１及び第二の復調部２２２）、第一の送信部３１０（第一の送信アンテナ３１１及び第一の変調部３１２）、第二の送信部３２０（第二の送信アンテナ３２１及び第二の変調部３２２）、制御部３５０（送信制御算出部３３２及び送信調整部３３１）、信号生成部３４０（入力部の一例）を有する。
【００９４】
このうち、第一の受信部２１０及び第二の受信部２２０は、実施の形態１で説明した受信装置２００のものと同様なので、ここでは説明を省略する。
また、第一の送信部３１０、第二の送信部３２０、信号生成部３４０は、実施の形態２で説明した送信装置３００のものと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００９５】
制御部３５０は、信号生成部３４０から入力した原信号を、第一の送信信号と第二の送信信号とに分離して、出力する。
第一の送信信号と第二の送信信号とは、それにより第一の送信部３１０及び第二の送信部３２０が送信する直線偏波の電波の合成により送信される楕円偏波の電波が所定の特性を有するよう、制御部３５０が振幅・位相を調整する。
【００９６】
すなわち、制御部３５０は、実施の形態２で説明した分離部３３０と同様の働きをするブロックである。
【００９７】
制御部３５０は、送信調整部３３１と、送信制御算出部３３２とを有する。
このうち、送信調整部３３１は、実施の形態２で説明した送信装置３００のものと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００９８】
送信制御算出部３３２は、送信調整部３３１を制御する送信制御信号を生成する。
送信制御算出部３３２は、第一の受信部２１０及び第二の受信部２２０が出力した第一の復調信号及び第二の復調信号に基づいて、送信調整部３３１における第一の送信信号及び第二の送信信号の増幅量・移相量を求め、それを示す送信制御信号を生成する。
【００９９】
実施の形態２で説明したように、第一の復調信号と第二の復調信号との振幅比及び位相差から、送信調整部３３１における増幅量・移相量を求めることができる。
【０１００】
通信の形態によっては、一方的に送信だけを行ない、受信の必要がない場合もある。
受信の必要がない場合であっても、このように、通信相手からの信号を受信することにより、伝送路の減衰特性を測定することとすれば、それに基づいて、送信する電波の偏波特性を制御することができ、良好な通信状態を確保することができるという効果を奏する。
【０１０１】
以上説明したものを要約して述べる。
【０１０２】
衛星からの信号を自動車の車内に設置したアンテナで受信しようとした場合、ガラスの影響やルーフなど車体の影響を受け受信電力が低下してしまう。これを避けるためには一般的にアンテナを車外に設置することでこれらの影響を回避することができるが、車外に実装することで耐環境性能や取り付け構造などに対する制約が大きくなりアンテナの大型化、高価格化の原因となっている。
しかしながら高仰角を移動する衛星の場合、自動車のフロントガラスの角度が急でなければ信号は車体の影響をほとんど受けず、フロントガラスの減衰のみを補償することで信号を受信することができる。
高仰角衛星のこの特徴を生かし、円偏波の信号を直交する直線偏波用アンテナで分離受信し各々を復調した後、最適合成することで衛星用アンテナの社内設置できるように構成し、アンテナの低コスト化、簡素化を図っている。
また、関連し、最適合成する際のアルゴリズムとして雑音対信号電力比を最適化するもの、信号レベルを最適化するもの、選択受信するするものなどアルゴリズムを受信状態に応じて切り替えることで最適合成を適応させる。
さらに、受信で得られた合成の配分値を基に、送信信号に対しても複数のアンテナに対して重み付けをした上で送信する送信受信アンテナ、さらには送受信を別々のアンテナで構成することもできる。
【０１０３】
移動体衛星通信では衛星と移動体の向きを特定できないことから偏波追尾が不要な円偏波の電波が用いられることが多い。このようなシステムに用いられる衛星通信用の円偏波アンテナを小型化する技術として、パッチアンテナに位相の９０度異なる給電点を設けることで実現するものがある。このようなアンテナは構成が簡単であるが受信する円偏波信号の水平偏波成分と垂直偏波成分の電力に相違があるとアンテナの向きによって受信電力が変化してしまう信号品質に劣化が生じ受信できなくなることも考えられる。
このような偏波毎の電力差は電波がガラスを斜めに通過する際に顕著に表れる。ガラスの傾きの方向と偏波の方向の一致する成分は大きく減衰し、ガラスの傾きの方向と偏波の方向の直交する成分はあまり減衰しない。このような円偏波の電波のガラスの透過特性を利用し天頂方向に対して直交しお互いも直交するように配置した直線偏波のアンテナをフロントガラスの傾斜に対して特定方向に配置することで減衰の大きな信号と減衰の小さな信号を個別に受信し、これらを最適に合成することで円偏波の信号を効率よく受信することにより、アンテナの車内実装を可能にしてアンテナのコスト削減、構造の簡素化を狙っている。
【０１０４】
図９において、衛星局（通信衛星４００）は、移動局（自動車１００搭載の受信装置２００）に対して放送、通信、測位などのための円偏波の信号を出力する。
図１０のように、フロントガラス下部に天頂方向に対してそれぞれ直交するように直線偏波用のアンテナを配置する。
図１１において、直線偏波用のアンテナ（第一の受信アンテナ２１１、第二の受信アンテナ２２１）が、円偏波の信号を水平偏波、垂直偏波に分離しそれぞれを受信する。
復調器（第一の復調部２１２、第二の復調部２２２）が、各アンテナからの信号を復調して、受信信号（第一の復調信号、第二の復調信号）を生成する。
最適合成器（合成部２３０）が、各アンテナの復調信号を合成した後に雑音対信号電力比が最大になるように各アンテナからの信号に対して位相および振幅に重みつけを行い合成する。
復号再生部（２４０）が、最適合成部の出力を複合し放送、通信、測位などのための信号および情報を外部に出力する。
【０１０５】
高仰角を移動する衛星を用いることにによりフロントガラス下部から衛星への見通しを確保し、円偏波の信号がガラスを通過する際に生じる減衰が垂直偏波と水平偏波で異なり片方の減衰は他方の減衰より小さいことからそれぞれを分離受信する構成とし、これらの信号を最適に合成することで信号の品質を保つことができる。アンテナの数量は、図１２のように、２個以上でも実施可能である。
また、最適合成器のアルゴリズムは、図１３〜図１５に示すように、合成語の雑音対信号電力比が最大となる方法以外に、合成電力が最大になる方法、それぞれの雑音対信号電力比、受信電力などを比較し切り替える方法がある。あるいは、それら複数のアルゴリズムを選択切り替える方法としてもよい。それぞれの受信環境に応じたアルゴリズムを用いることで回線の品質が向上する。
【０１０６】
図１６において、受信で得られたそれぞれのアンテナに対する位相・振幅の制御情報を基に送信信号の位相・振幅に対する重みつけを（送信制御算出部３３２が）推定しそれぞれのアンテナ入力前に（送信調整部３３１が）重みつけを行なうことで、移動局（自動車１００搭載の送信装置３００）からの円偏波信号を最適化できる。
これによって通信用の送信アンテナ（第一の送信アンテナ３１１、第二の送信アンテナ３２１）も車内に実装できることから、更なるコスト削減が見込まれる。
図１７のように、送信用アンテナと受信用アンテナを別のアンテナとすれば、送受信を同時に実現できる。送信周波数と受信周波数が別の時に有効である。
また、図１６のように、送信用アンテナと受信用アンテナを共用としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施の形態１及び実施の形態２における受信装置２００及び送信装置３００のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図２】受信装置２００が受信する楕円偏波の電波と、復調信号との関係を示す図。
【図３】実施の形態１における受信装置２００及び送信装置３００のブロック構成の別の例を示すブロック図。
【図４】実施の形態１における受信装置２００及び送信装置３００を装着した自動車１００の一例を示す図。
【図５】通信衛星４００と、受信装置２００及び送信装置３００とが通信する電波が、フロントガラス１１０を透過する様子を示す模式図。
【図６】入射角θと、電波の透過率の関係の一例を示すグラフ図。
【図７】受信した楕円偏波の減衰量と、送信すべき楕円偏波の偏波特性の関係を説明するための説明図。
【図８】実施の形態３における送信装置３００のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図９】自動車１００と、通信衛星４００の関係を示す図。
【図１０】受信装置２００及び送信装置３００を自動車１００に設置する位置の一例を示す図。
【図１１】受信装置２００のアンテナの設置状態の一例を示す図。
【図１２】受信装置２００のアンテナの設置状態の一例を示す図。
【図１３】合成部２３０のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図１４】合成部２３０のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図１５】合成部２３０のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図１６】受信装置２００及び送信装置３００のアンテナの設置状態の一例を示す図。
【図１７】受信装置２００及び送信装置３００のアンテナの設置状態の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  自動車、１１０  フロントガラス、２００  受信装置、２１０  第一の受信部、２１１  第一の受信アンテナ、２１２  第一の復調部、２２０  第二の受信部、２２１  第二の受信アンテナ、２２２  第二の復調部、２３０  合成部、２３１  受信調整部、２３２  受信制御算出部、２４０  復号再生部、３００  送信装置、３１０  第一の送信部、３１１  第一の送信アンテナ、３１２  第一の変調部、３２０  第二の送信部、３２１  第二の送信アンテナ、３２２  第二の変調部、３３０  分離部、３３１  送信調整部、３３２  送信制御算出部、３４０  信号生成部、４００  通信衛星、５０１，６０１  円偏波の電波、５０２，６０２  楕円偏波の電波、５１２  第一の復調信号、５２２  第二の復調信号。
【図１】
2007036521.tif 000007
【図２】
2007036521.tif 000008
【図３】
2007036521.tif 000009
【図４】
2007036521.tif 000010
【図５】
2007036521.tif 000011
【図６】
2007036521.tif 000012
【図７】
2007036521.tif 000013
【図８】
2007036521.tif 000014
【図９】
2007036521.tif 000015
【図１０】
2007036521.tif 000016
【図１１】
2007036521.tif 000017
【図１２】
2007036521.tif 000018
【図１３】
2007036521.tif 000019
【図１４】
2007036521.tif 000020
【図１５】
2007036521.tif 000021
【図１６】
2007036521.tif 000022
【図１７】
2007036521.tif 000023