(57)【要約】【課題】位相雑音の抑圧制御の発散を防止可能にした交差偏波間干渉補償装置を提供する。【解決手段】自偏波および異偏波の干渉を補償する交差偏波間干渉補償装置であって、異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として出力するトランスバーサルフィルタと、正規の自偏波および実際の自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成してトランスバーサルフィルタに供給するタップ係数制御回路と、交差偏波間干渉補償信号と誤差信号に基づいて自偏波と異偏波の位相雑音を求める位相雑音補償器と、を有し、タップ係数制御回路は、複数のタップ係数のうち、いずれか１つのタップ係数の位相を固定する。【選択図】図１
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【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交差偏波間干渉補償装置であって、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として出力するトランスバーサルフィルタと、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて前記複数のタップ係数を生成して前記トランスバーサルフィルタに供給するタップ係数制御回路と、
前記交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求める位相雑音補償器と、を有し、
前記タップ係数制御回路は、前記複数のタップ係数のうち、いずれか１つのタップ係数の位相を固定する、交差偏波間干渉補償装置。
【請求項２】
請求項１記載の交差偏波間干渉補償装置において、
前記タップ係数が複素数であり、
前記タップ係数制御回路は、位相を固定するために、前記いずれか１つのタップ係数の虚数部をゼロに設定する、交差偏波間干渉補償装置。
【請求項３】
請求項２に記載の交差偏波間干渉補償装置において、
前記タップ係数制御部は、前記虚数部をゼロに設定するタップ係数として、前記複数のタップ係数のうち、振幅が最も大きいタップ係数を選択する、交差偏波間干渉補償装置。
【請求項４】
自偏波および異偏波の干渉を補償する交差偏波間干渉補償方法であって、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成し、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して前記複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として生成し、
生成された交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求めて前記交差偏波間干渉補償信号を補正し、
前記複数のタップ係数を生成する際、いずれか１つのタップ係数の位相を固定する、交差偏波間干渉補償方法。
【請求項５】
請求項４記載の交差偏波間干渉補償方法において、
前記タップ係数が複素数であり、
位相を固定するために、前記いずれか１つのタップ係数の虚数部をゼロに設定する、交差偏波間干渉補償方法。
【請求項６】
請求項５に記載の交差偏波間干渉補償方法において、
前記虚数部をゼロに設定するタップ係数として、前記複数のタップ係数のうち、振幅が最も大きいタップ係数を選択する、交差偏波間干渉補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両偏波伝送装置の受信装置における、交差偏波間干渉補償装置および交差偏波間干渉補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波通信において、周波数利用効率を上げる方法として、直交する２つの偏波（垂直偏波（Ｖ偏波）と水平偏波（Ｈ偏波））を同一周波数で伝送する両偏波伝送方式が知られている。
両偏波伝送方式では、Ｖ偏波およびＨ偏波が同一周波数なので、伝搬路における反射や散乱等により互いに干渉信号を生じる。一方の偏波に対する他方の偏波は「交差偏波」と呼ばれ、一方の偏波が他方の偏波に干渉することは「交差偏波間干渉」と呼ばれている。受信側では、この交差偏波間干渉を抑制するための交差偏波間干渉補償が必要となる。受信装置に設けられる交差偏波間干渉補償器（ＸＰＩＣ：cross polarization interference canceller）の一例が特許文献１に開示されている。
交差偏波間干渉を補償するため、Ｖ偏波とＨ偏波の局部発振周波数をＸＰＩＣにおいて同期させる方法がある。その方法として、ローカル同期方式とリファレンス同期方式が知られている。ローカル同期方式はローカル発振器が故障した場合に、両偏波の信号を出力できなくなるという問題がある。一方、リファレンス同期方式では、位相雑音が交差偏波間干渉補償の特性劣化を起こすという問題がある。
【０００３】
リファレンス同期方式の両偏波伝送における、位相雑音の抑圧方法の一例が、特許文献２に開示されている。図５は関連する交差偏波間干渉補償装置を含む受信装置の一構成例を示すブロック図である。
図５に示すように、受信装置は、ＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナ３，３’と、ＲＦ信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換するミキサ４，４’と、ミキサ４，４’にＲＦローカル信号を供給するローカル発振器４５，４５’と、周波数を同期させるために基準信号をローカル発振器４５，４５’に供給する基準発振器４６と、Ｖ偏波側の復調器５と、Ｈ偏波側の復調器５’とを有する。
復調器５は、直交復調器４１，４３と、ローカル発振器４２と、ＤＥＭ（demodulator：復調器）１０と、ＸＰＩＣ１３０と、誤差検出器１１と、位相雑音補償器１２と、複素乗算器１５と、加算器１４とを有する。復調器５’は、復調器５と同様な構成である。
図６は図５に示した位相雑音補償器の構成例を示すブロック図である。位相雑音補償器１２は、位相雑音検出器２１と、乗算器２２と、アキュムレータ２３と、加算器２４と、ＳＩＮ／ＣＯＳテーブル２５とを有する。なお、図５および図６に示す構成と同様な構成が特許文献２に開示されているため、その詳細な説明を省略する。
特許文献２に開示された装置では、時間変化の遅い位相雑音の補正をＸＰＩＣ１３０で行い、時間変化の速い位相雑音の補正を位相雑音補償器１２で行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６５３３９号公報
【特許文献２】国際公開２００７／０４６４２７号（段落００６９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示された装置では、位相雑音を抑圧する回路として、ＸＰＩＣと位相雑音補償器の２つが設けられており、これら２つの回路は位相に対する追従速度が異なるため、制御が発散(競合)する可能性がある。この問題を、図７を参照して説明する。
図７に示す矢印のうち、交差偏波間干渉補償信号に対する位相雑音の抑圧に関して、上段の矢印で示す制御と下段の矢印で示す制御のうち、どちらの制御も可能となる。このように、位相雑音の抑圧に対する解が複数存在し、制御が発散(競合)してしまうおそれがある。
近年、通信処理にデジタル信号処理を多用するようになり、処理に時間を要するようになってきており、フィードバックデータを基にした複数個所で補正が引き起こす、制御の発散(競合)の危険性が高まってきており、その対策を検討する必要がある。
【０００６】
本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、位相雑音の抑圧制御の発散を防止可能にした交差偏波間干渉補償装置および交差偏波間干渉補償方法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】
【０００７】
上記目的を達成するための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交差偏波間干渉補償装置であって、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として出力するトランスバーサルフィルタと、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて前記複数のタップ係数を生成して前記トランスバーサルフィルタに供給するタップ係数制御回路と、
前記交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求める位相雑音補償器と、を有し、
前記タップ係数制御回路は、前記複数のタップ係数のうち、いずれか１つのタップ係数の位相を固定する構成である。
【０００８】
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交差偏波間干渉補償方法であって、
正規の前記自偏波および実際の前記自偏波の振幅差および位相差を示す誤差信号と前記異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成し、
前記異偏波を所定の時間間隔で遅延させた複数の信号に対応して前記複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として生成し、
生成された交差偏波間干渉補償信号と前記誤差信号に基づいて前記自偏波と前記異偏波の位相雑音を求めて前記交差偏波間干渉補償信号を補正し、
前記複数のタップ係数を生成する際、いずれか１つのタップ係数の位相を固定するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、位相雑音の抑圧制御が発散することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のタップ係数制御回路による、位相の固定方法の動作を説明するための図である。
【図３】本実施形態のタップ係数制御回路による、位相の固定方法の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】関連する交差偏波間干渉補償装置を含む受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図６】図５に示した位相雑音補償器の構成例を示すブロック図である。
【図７】関連する交差偏波間干渉補償装置の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の構成を説明する。図１は本実施形態の交差偏波間干渉補償装置の一構成例を示すブロック図である。
本実施形態の交差偏波間干渉補償装置は、ＸＰＩＣ１３と、誤差検出器１１と、位相雑音補償器１２と、加算器１４と、複素乗算器１５とを有する。本実施形態は、図５に示すＸＰＩＣ１３０の代わりに、図１に示すＸＰＩＣ１３が設けられている。
なお、本実施形態では、図５に示した復調器５，５’のそれぞれにおいて、主信号の元になる偏波を自偏波と称し、それと直交する他の偏波を異偏波と称する。例えば、復調器５にとっては、Ｖ偏波が自偏波となり、Ｈ偏波が異偏波となる。本実施形態では、図５および図６に示した構成と同様な構成についての説明を省略し、復調器５’の説明も省略する。
【００１２】
本実施形態のＸＰＩＣ１３の構成を、図１を参照して説明する。
図１に示すように、ＸＰＩＣ１３は、トランスバーサルフィルタ３０と、タップ係数制御回路３５とを有する。ＸＰＩＣ１３は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを含む適応制御型フィルタである。ＸＰＩＣ１３は、異偏波信号が入力されると、誤差検出器１１から受信する誤差信号を参照し、自偏波に混入した異偏波干渉波を打ち消す信号である交差偏波間干渉補償信号を生成する。
トランスバーサルフィルタ３０は、直列に接続された遅延器３１−１〜３１−４と、遅延器３１−１〜３１−４に対応して設けられた乗算器３２−１〜３２−５と、乗算器３２−１〜３２−５の出力結果を加算する加算器３３−１〜３３−４とを有する。遅延器３１−１〜３１−４は異偏波の復調信号を所定の時間間隔で遅延させる。加算器３３−４は乗算器３２−１〜３２−５の乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として複素乗算器１５に出力する。
タップ係数制御回路３５は、入力される自偏波の復調信号から得られる誤差信号と、入力される異偏波の復調信号との相関をとることにより各タップ係数を生成する。本実施形態では、タップ係数は実数部と虚数部からなる複素数である。実数部がＩ（同相）成分の係数に相当し、虚数部がＱ（直交位相）成分の係数に相当する。図１では、乗算器３２−１〜３２−５に入力されるタップ係数を（ａ１＋ｊｂ１）〜（ａ５＋ｊｂ５）で表している。
時間をｔとし、トランスバーサルフィルタ３０に入力される信号をｘ（ｔ）とし、トランスバーサルフィルタ３０の出力をｙ（ｔ）とし、誤差信号をｅ（ｔ）すると、ｙ（ｔ）は式１で表される。また、実数部および虚数部のそれぞれのタップ係数ｗｋ（ｋは０〜４の任意の整数）は式２で表されることが知られている。ただし、タップ係数の修正にはＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いるものとし、μを修正係数とする。
【００１３】
【数１】
2016021686.tif 000003
【００１４】
【数２】
2016021686.tif 000004
【００１５】
式２に示すように、時刻（ｔ＋１）におけるタップ係数ｗｋは、時刻ｔのタップ係数ｗｋに、異偏波の復調信号と誤差信号の相関計算結果を加算したもので表される。このことから、ある時刻におけるタップ係数は１つ前までのタップ係数の和（積分値）に相関計算結果を加算したものになることがわかる。
【００１６】
本実施形態のタップ係数制御回路３５は、タップ係数（ａ１＋ｊｂ１）〜（ａ５＋ｊｂ５）のうち、位相を固定するタップ係数を１つ決定し、決定したタップ係数の実数部を制御するが、虚数部をゼロに固定する。他のタップ係数については、タップ係数制御回路３５は、実数部と虚数部の両方を制御する。図１では、タップ係数（ａ３＋ｊｂ３）の虚数部をゼロに固定した場合を示す。
【００１７】
次に、本実施形態のタップ係数制御回路３５がタップ係数の１つの位相を固定する方法を説明する。
図２は本実施形態のタップ係数制御回路による、位相の固定方法の動作を説明するための図である。図３は本実施形態のタップ係数制御回路による、位相の固定方法の動作手順を示すフローチャートである。
タップ係数制御回路３５は、タップ係数（ａ１＋ｊｂ１）〜（ａ５＋ｊｂ５）のうち、位相を固定するタップ係数を決定する。ここでは、振幅の最も大きいタップ係数が図１に示した（ａ３＋ｊｂ３）であるものとして、位相を固定するタップ係数に選択されたものとする。続いて、タップ係数制御回路３５は、異偏波の復調信号と誤差信号の相関を計算する（ステップ１０１）。そして、タップ係数制御回路３５は、虚数部のみ、１つ前までのタップ係数の和（積分値）と相関計算結果の符号を比較する（ステップ１０２）。
ステップ１０２の比較の結果、相関計算結果と積分値の符号が一致する場合、タップ係数制御回路３５は、相関計算結果の符号を反転（×−１）させた後（ステップ１０３）、ステップ１０４に進む。ステップ１０２の比較の結果、相関計算結果と積分値の符号が相違する場合、タップ係数制御回路３５は、積分値に相関計算結果を加算する（ステップ１０４）。ステップ１０４の処理の結果、タップ係数の虚数部がゼロになり、実数部のａ３だけが残る。タップ係数制御回路３５は、それ以外のタップ係数については、実数部と虚数部を算出する。
【００１８】
通常、複数のタップ係数は互いに他のタップ係数につられて変化する。本実施形態のように、複数のタップ係数のうち、１つのタップ係数の虚数部をゼロにすると、そのタップ係数が実数部のみとなり、位相に関して固定される。虚数部に関して、１箇所が固定されると、他のタップ係数の虚数部は他のタップ係数につられて変化しなくなる。その結果、ＸＰＩＣでは、位相雑音の抑制機能が放棄される。
なお、位相を固定するタップ係数として、振幅が最も大きいタップ係数を選択する場合で説明したが、位相を固定するタップ係数は振幅の最も大きいものに限定されない。振幅が最も大きいタップ係数は他のタップ係数に比べて信頼性が高いという利点がある。
【００１９】
次に、本実施形態の交差偏波間干渉補償装置による交差偏波間干渉補償方法を説明する。図４は本実施形態の交差偏波間干渉補償方法の手順を示すフローチャートである。
タップ係数制御回路３５は、正規の自偏波と実際の自偏波の振幅差および位相差から検出された誤差信号と異偏波とに基づいて複数のタップ係数を生成する。その際、タップ係数制御回路３５は、複数のタップ係数のうち、いずれか１つのタップ係数の位相を固定する。そして、トランスバーサルフィルタ３０は、異偏波を所定の時間間隔で遅延させて生成した複数の信号に対応して上記の複数のタップ係数を乗算し、乗算結果を加算した値を交差偏波間干渉補償信号として生成して出力する（ステップ２０１）。
位相雑音補償器１２は、交差偏波間干渉補償信号と誤差信号に基づいて自偏波と異偏波の位相雑音差分を求めて位相回転器となる複素乗算器１５に出力する。複素乗算器１５は、位相雑音差分を抑圧する方向に、トランスバーサルフィルタ３０から出力される交差偏波間干渉補償信号の位相を制御する。このようにして、交差偏波間干渉補償信号の位相雑音が補正される（ステップ２０２）。
【００２０】
上述したように、本実施形態の位相雑音抑圧方法は、ＸＰＩＣでは、位相雑音の抑制機能が放棄される。そのため、位相雑音を抑圧できる回路が１つになることで、解が一意に決まり、制御が発散(競合)する可能性がなくなる。
【００２１】
通常、交差偏波間干渉補償は、振幅方向と位相方向の制御を、複素数のタップ係数を用いることで同時に行っている。本実施形態では、複数のタップ係数のうちの１つを実数のみで制御している。これにより、交差偏波間干渉補償器では、位相雑音を抑圧することができなくなり、位相雑音補償器で求められる位相雑音が位相回転器によって抑圧されることになる。交差偏波間干渉補償器と位相回転器による、位相雑音補正に対する競合がなくなるため、位相雑音の抑圧制御が発散(競合)することを防止することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１３    交差偏波間干渉補償器（ＸＰＩＣ）
３０    トランスバーサルフィルタ
３５    タップ係数制御回路
【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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