UDC 6 2 1 .3 9 6 .9 3 2:6 2 1 .3 9 6 .9 4 6:6 2 1 .3 9 1 .8 1 2 〔論文〕海事衛星通信における海面反射フェージング沢川唐塩好男＊孝泰＊＊ Characteristics of Multipath Fadingdue toSea Surface Reflection in Maritime S a t e l l i t e Communications By YoshioKARA.SAWA, Takayasu S註IOKAWA:R a d i . oTransmission Laboratory, KDDResearch and Development Labm;atories ForlowG/Ts h i pe a r t hs t a t i o n si nf u t u r emaritimes a t e l l i t ecommunications, t h ee f f e c to fm u l t i p a t h f a d i n gduet os e as u r f a c er e f l e c t i o nw i l lbes i g n i f i c a n t ,p a r t i c u l a r l yo p e r a t i n ga tlowe l e v a t i o na n g l e s . Thisp a p e rp r e s e n t sap r a c t i c a lf a d i n gmodelbasedon t h eK i r c h h o f f approximation t h e o r yf o rt h e c o h e r e n tandi n c o h e r e n tcomponentso fr e f l e c t e dwaves a sa f u n c t i o no fs e as u r f a c ec o n d i t i o n s . Using t h i sm o d e l ,t h e o r e t i c a lf a d i n gd e p t h sa r ep r e s e n t e da saf u n c t i o no f .t h ee l e v a t i o na n g l e , waveh e i g h tand antennag a i n . Ther e s u l ti n d i c a t e st h a ti n t e n s ef a d i n go c c u r sundert h es e ac o n d i t i o nt h a tt h ei n c o h e r e n t componenti s・ f u l l yd e v e l o p e d . T h e o r e t i c a lr e s u l t sp r e s e n t e di nt h i spapera g r e ew e l lwithe x p e r i m e n t a l r e s u l t so b t a i n e dbyf i e l de x p e r i m e n t s . システムとして検討が進められている低 G/T システム， 1 . まえがき 5d B i程度〉や標準 c（同例えば標準 B （アンテナ利得 1 船舶と i 壊上との通信を，静止術星を介、して行う海事衛星通信が， 1 9 7 6 年マリサットシステムにより開始され， 1 0d B i以下〉で‘は，アンテナのどーム幅が広くなるので，海面反射フェージングは，毘線設計上重要な問題となる．き継いだインマルサットシステ現在，これを発展的にヲ i このため，インマルサットシステムにおける衛星と船ムにより全世界的な規模での通信サービスが提供されて .6 / 1 .5 舶の関の通信に用いられている Lバンド電波（ 1 いる．この海事構星通信では，衛星仰角 50 以上をサー GHz：右旋門偏波〉における海面反射フェージングの現 J ' . t J角が 5。に近い低仰角運用ピスエリアとしているが， f 象の解明や，その大きさの定量的な把握を行うための実の瞭には，衛星からの直接波と海部からの反射波が干渉ベ6). し験的・理論的研究が各機関で進められている（ 1）し，信号強度の変動，いわゆるマルチパスフェージングかしながら，理論苗では，海面という複雑な自然現象がが発生する．インマルサットの現用システム（標準 A船対象であることによる取扱いの難しさがあり，また実験舶地球局： G/T=-4dBK，アンテナ利得 2 0 ∼2 4d B i ) 面では，測定の規模によって，アンテナ利得，仰角，海では，比較的ピーム帽の狭いアンテナが用いられるため，面状態等のパラメータが限定されてしまうため，西線設仰角 50以上の運用を考える際には，ブェージングの影計に足る理論モデルや実測データはないようである．例響はあまり問題にはならないが，インマルサットの将来えば， CCIRの R e p .7 6 3 < 1＞で、は， Beckmannの理論的・研究所総線伝送研究室主査榊 I g 主任研究員 1 4 2 に基づく近似式によりフェージング推定値を示しているが，フェージングを考える際に重要なインコヒーレント国際通信の研究 No. 122 (627) 成分の取扱いに関して，波によるしゃへい効果を考慮、し 6 ていない等の不備が多く，中低利得アンテナによるフェ明らかにするため，キルヒホップ近似による散乱理論 r (Beckmann等の方法） C 7）を適用し，かつ低仰角の場合 1 2月一 3 月／戸、、︵そこで，本稿では，フェージングの現象を理論的に 5 E︶で戸ミ阿部市ージング実測値とは，かなり大きなずれになることが指摘されている（8). 4ト／（＼、、、＼＼ 3 ＼一／守、、 6月− 9 f J ノF −−戸田町田一＼どこ／ー∼−−−− 2 に重要な働きを持つ散乱波のしゃへい現象を考慮、した理論モヂル（9)(10）：を示 L , このモデルによるブェージングの理論推定笹を求める．更に筆者らの行ったフィールド 06 0 20 40 実験を含か幾つかの実測データとの比較を行い，理論モ 0 2 0 6 0 40 ( o S）←縁度→（＇ N J 国 2 平均的に発生する有義波高（G E O S i l l による測定）（ 1 2 ) デルの妥当性を示す．値である平均波高 H o , あるいは上位 1 / 3を取って平均 2 . 波浪の基本的性質した有義波高 H1!3等が用いられる．フェージングの現象を理論的に取り扱うためには，まず電波の反射体である波浪の性質を把握しておく必要がある．この波浪は時間的にも空間的にもランダムに変動これらの波高と海 i th o とは，面偏位量 Sの rmsf H o : : : : : : : . 2 .5 h o , ・ H113~4ho ・…・…...・ H ・...・ H ・－…’・ H ・ H ・... ( z ) ho 会~~ Sの分布しており，一見何の法則性もないように見える．しかしの関係にある（ 11）.また平均水面からの偏位量ながら波浪の基本パラメータである波高，波長，周期等は，正規分布で近似されることが知られている．本稿でに静目すると，これらは固有の統計的性質を有しているは海面状態を，有義波高 H11a を用いて表わすこととし，ことが知られている．ここでは次章で述べる散乱理論の特に断りのない限りこれを単に波高と呼ぶことにする．適鴻に際して重要なパラメータである波高と傾度嬬差について述べる．図 2はアメリカの地球観測衛星 GEOS-Jll が畏期にわ 2 ），間たって測定した有義波高の平均値を示してい奇（ 1 ∼ 4 mの波が平均的であるこより，年間を通じて波高 2 2 .1 波高と，また両半球の中緯度地域のそれぞれの冬期に海が荒波浪は摺 1に示すように基本的な波の上に種々のスケれやすいこと等がわかる．ールの小さい波が重畳した複合波であるが，ここではこの基本波の性質に蒼自する．一般に波高 H は基本波の隣り合う山と谷の高さの差で，おと山また，波長 L はl （あるいは谷と谷〉の長さでそれぞれ定義される．また波浪の周期は重力波の性質から，周期＝~手 . 2 . 2 傾度擁護波高と波長の比 o （会 H/L ）は波形勾配（WaveS t e e p - n e s s）と呼ばれ，波の険しさを表わすパラメータである．この波の験しさは，海部散乱波の到来領域と密接な関係は） (g：地上の重力加速度〉となる．を有し， Sが大きいほど，広い縄聞から反射波が到来することになる． 3霊堂において必要とされる海面の傾度偏差。。は波の各点での傾きの rms値，波形勾配 S とは， r g o＝π／./Zo・・・・ . . . . . . . . ・・ . . . . . ・・ . . ・・ . . . . . ・・ . . .( 3 ) H 波高 H は個々の波の場合について与えられるもので，海面状態を規定する場合には，すべての波高 H の平均 H H H H H で近似できる．波形勾配 Sは波令勺こ依存することが知られているが(13)' 波高との対応！ま明確にされていない．そこで筆者らは，各波高に対するんの目安を知るために，様々な海域にすブたる波高と周期の長期測定データ（1めから，）を用いて波長に換算し，題 3のような，波高周期を式（ 1 ＊波令：淡の速度と風速の比で定義され，波の年齢的意味＇＆：帯する．すな波長 L 臨1 海の波くO c t . 1984) わち，風によって波が発途段階にあるときは波令くし定常状組で波令坦 1，風がやんで波だけが残っているときは波令＞ 1になる． 1 4 3 (628) また，波高の商い荒れた海面ではインコヒーレント成分 0 . 0 6 o u g h が卓越する．同成分の比率は，次式で定義される r 0.1~－ 0 . 0 4 町判 l l n e s sf a c t o i ;uに依存する． u=kh0(cosO;+cosO s ). . ・・ . . . . . ・・・・・・・・・・・・（4 ) 。 ~_ _ _ L _ _ _ _ = H H H H 。 H i：電波の入射角 s：電波の反射角地正。泊（コヒーレント成分に対しては O s ）； ¥ i t i0 . 0 5 〔明； . I0 . 0 2 h：電波の自由空間における波数この場合，コヒーレンド成分の強度 C(=¥C＼）は， u2 C 口＼ I'• 3 2 5 4 G ( O s ) ¥ e 6 となる（ 7）.ここで；皮笥（ m) 国 3 波高と波形勾配および傾度偏差の関係 2 ・…...・ H ・...・ H ・....・ H ・＂.・ H ・＂•（5) rは梅面の反射係数＜7), G(Os）はi 正規反射点方向のアンテナ正規化利得（衛星方向に対して 1）である．式（5 ）から明らかなようにコヒーレント成と波形勾配，傾度偏差の関係を求めた．図における斜線分は，波高の 2乗に対して指数関数的に減少していくこの掘は，海域ごとに得られた S の値が異なることによとがわかる．この傾向は多えの実験によっても確かめら、は，って生じたものである．額 3より，波高 1∼4 mでれている． . 0 2 ∼0.03の間にあって，ーかっ波高依存性の波形勾配は 0 便宜上コヒーレント成分が主体となる海面状態を“状小さいことがわかる．この備は「波形勾配は 1 / 1 8 ∼1 / 9 0 態〔 C了，インコヒーレント成分が卓越する状態を“状にあって約 1 / 4 0が最も多い」といわれる海洋学上の知，＂さらに波態〔 R〕ヘその中間的な領域を“状態〔MJ 識（ 13）とも矛盾がない．｜盟 3より傾度偏差 f 3 oは，波高 4 高が高く波の砕け等が発生して，理論的取扱いが複雑と m以下では波高によらず， 0 . 0 4 ∼0 . 0 7 組度と考えておい，なる状態を“状態〔 V〕”とすると， 1 .5GHz電波では海てよいことがわかる．コと（ M〕面状態は圏 5のように分揺される．ここに，〔 c ι 〔M〕と〔 Rコの境界を U=2としてあの境界を u=0.5，る．図 2から明らかなように：通常の波高が 2∼4 mで 3 . フェージングの理論モデルコあることを考えると，大部分の海部状態は，“状態（ R” 3 .1 海面状腺の分類に分類される状態であることになる．この状態での 7且海ヰT術星通信では，海面による’·~波の前方散乱が問題ージングを検討・する際には，インコヒーレント成分の大となる．海面からの反射波は，甚接波 D に対して，相きさを王離に把握する必要があるが，これについては，関を持つコヒーレント成分（鏡面反射成分〕 C と，不その取扱いが明確にされていない．次節では，このイン規則な変動をするインコヒーレント成分 Iから成る．受コヒーレント成分について述べる．信信号 T は，これら 3つの成分の合成であり，国 4は，この様子をベクトル的に示したものである．コヒーレン 3 . 2 インコヒーレント成分ト成分と直接波成分の位相差伊は，インコヒーレント成分は，海面の不規則な波からの寄：アンテナ高によって変わり，これに起国する館号強度の変動は，ハイトパ 5 ターンフェージングと呼ばれる．一般に法の低い穏やかな海面ではコヒーレント成分が， f:1 . 5 G H z 4 [ V J r：受信信号。：直後j 皮成分 c：反射波コヒーレン卜成分 f：反射j 皮イ二ィコヒーレント成分．〆／＼＼，‘、 1. ド .＿：｝ヤ判事選選搬燃銘繍 T/ 。国4 1 4 4 ¥,../ / / フェージングのベクト J レモデル 1 u = 2 ぷi i＜.：：：：＇／；：：：可でザ将笥ケ＝ 0.5 O ' ~ f 1 C ~~「~［C] 衛星仰角（・）国 5 1.sGHz電波で見た海商状態の分類毘際通信の研究 No. 122 (629) 与によるため，その強度分布は理論上一レーレ一分布とな (u2~1) かや）・-&sec4ye-u る．このため，インコヒーレント成分に関しては，その σ。＝れ …（7 . 1 ) F Bノ円 i 円〆，‘、、・．、tu ム 42 1ノ 6 の dsは，領域内のどの点の散乱角（O s，恥〉もム定と﹀一。・ u f、、． 2 daT 図 6 の~標系で？路面上の適当な領域 ds を考；える．こ e f ’ c e CM i 1一角強度の分散 V1を求めれば，与えられた時間率に対応するフェージングの大きさを決定することがで、きる．。一 ∼m一向 ρ0 . 式（7 .2 ） . は Barrickが，幾何光学的手法（S p e c u l a r みなし得る程度に小さく，かっ，波の上トご局所的に生じる鏡面反射点〈堕 7参照〉を十分多く含む程度には大き P o i n t -T h e o r y）によって求めたもの (15): t同じ形であるい，いわゆる臣視的微小領域である．ため，“状態〔 RJ＇’でのインコヒーレント成分ーは，図この dsが完全導体の組面であって，かっ散乱波のしによっていると理解することができる．ゃへい現象，多重散乱がない場合のインコヒーレント成低仰角伝搬路では，海部で、反射された電波も，そのう分の単位面積当りの平均散乱断面積内は次式となる (IO)• . , 2 ι . , 2 m ＝去すsec4rL:.~e σo n包＝！” ＂；， f . J日， _ , , 2 (キ旦笠r _ ) ちの幾っかは，前方の波によづてしゃへいされ，受信 ., . mβo2J・ … ・・・・・・・（6 ) アシテナに到達できなくなる（図 7参照〉． 11i- ごのため，個々の散乱波が，受信点まで到達できる確率 S(B；，。s ) ここで T口 7 に見られるような，小さな局所的鏡面反射点、からの寄与を考え，これによって式（6）で求めた散乱断・面積を補正す、 t a n− 討n叫一抑ム．均 05•COS ゆs+sin20s)21 l c o s O；十 c o s Os ) 式中の β。は，海面傾度の rms｛直で， 2章で述べたよる必要がある．このしゃへい効果は，海面への入射波， 1 海面からの反射波の双方に対して働くが，仰角 50以上 . 0 4 ∼ ，0.07程度の備をうに波高 4 m以下の梅面状態、では 0 の通信を考える際には，入射波に対しては無視でき，主有している．に 8 ; 6 : ' . 9 0 ° （水平線方向｝からの反射波に対、して強く働式（6）は u2~1 （“状態〔 c ア）， u2~診 l （“状態（ R ア〉を与える式は，多くの方法によって求めらいている. s れ、ているが，以下の計算では，の場合には，さらに簡単化され次式となる叱 Smithのしゃへい係数 S(Bs)05＞を用いる．これを考躍するとインコヒーレント成分の分散 V1は次式となる (10). z ・すか衛星からの電波 V1＝ o・S• I ' 2• G2・叫仰｝（s 刷会世話而i . Y 3 . 3 フェージングの潔さ直接波の強度を 1，コヒーレント成分の強度を C，インコヒーレント成分の分散を V1とし，また直接波とコヒーレント成分の位相差を ψ とすると，受倍強度 T の碗率管度関数／は次式で与えられる（ 7). 海面上の小さな領域； d s 図 S 海面反射波とその l f i l 様系 2T ( T2+1÷ 2Ccosc p十C 2¥ ) f(T,cp）＝一一e x p (I ¥ V i × ん（ 2Tv'l 十 ~OSψ＋c~） ) ・・ ( 9 ) ん： 0次修正ベッセル関数 “状態〔 R〕”ではコヒーレント成分 Cが無視できるので，上式は，一定常波とー不規則波の分布，すなわち仲上ーライス分布となる．フェージングの深さ Fd_は，一般に，寵接波の受信レベルを基準によした信号強度の低下盈をいう．ここでは，あるレベル Toを考え To手 7 となる確率が p（＇｝（，）で国7 ρに対するフェージング深さ Fd(p) 。送受両地点から見える局所的銭面反射点あるとき，時間率・受信点l こ対して影になる局所的鏡面反射点を− 2 0l o gToで定義する．実擦に Fdを求める場合に局所的鋭而反射点とそのしゃへい ( O c t . J-984) はコヒーレント成分の位’相差 ψ の取扱いによって，幾 1 4 5 (630) C R〕”における千ンコヒーレント成つかのケースが考えられるが，ここで、は，以下に示す 2 また実線は，“状態つのケースについて考える．すなわち，分発生強度の等高線を示している．国より，穏やかな海ム， iTof(T,_n〕 dT （ケース 1) ．．．．・・・・・・・・ M l 1---=--lQQ-, 1 ( ' T ofπ 与 I I/CT， ψ） dcpdT lLJO （ケース 2) JO 0 の場合の主なる寄与領域が鏡面反射点を中心とする土 2 (/ }s ，払共）祖度であるのに対し，インコヒーレント成 .° 5 以下に狭まり，分の− 3dB等高線は，ゆs方向に 0 A は逆に 50程度まで広がる．また散乱強度密度の最大ケース 1は，フェージングの最悪ケースを与えるもの点は海が荒れてくると，正規反射点〈闘中の×印〉よりで，アンテナ高が常にハイトパターンの谷の位置に毘定遠方（水平線方向）に移動する（このように，海が荒れされているような状態に対応する．またケース 2は，アているときの散乱波が細く長い領域から到来するのは 3 ンテナ高がハイトパターンに対して一様に分布する状態夕日が尾を引いたように細長く海面に映える現象とも符で，この分布は森田分布と呼ばれる．船舶上で受信する合して興味深い〉．場合には，海が穏やかな場合でも，通常ハイトパターン以下，フェージングを求めるに際して，表 1のようなの 1サイクル以上のアンテナ上下動があるため，実用的アンテナ特性を仮定する．衛星電波および受信アンテナな観点からは，ケース 2の場合を考えておいて十分であの偏波特性は完全円儒波の理想状態を考える．圏 9は，る．コヒーレント成分の実効反射係数 C とインコヒーレント成分の実効反射係数、／朽の波高特性を仰角 5 と1 0 。の場合について示したものである．同国を 0 4 . アェージングの理論推定値見ると，波高の増加に対するコヒーレント成分の減少とフェージングの大きさを求めるに先立ち，まず海面のイン台ヒーレジト成分の増加，あるいはコヒーレント成散乱特性について述べる、海副から到来する散乱波の空分の向による若干のばらつきがあるものの，両成分の間的な強度分布は式（8）の被積分関数を計算することによエネルギー和（ 2乗和〉は海高依存性が小さく，次式でり求まる．仰角 5 で荒れた海面の例として So=0.07 示されるエネルギ一保存却が，かなりよく満足されていとした場合の結果を鼠 8に示す．聞で点線は，アンテナることがわかる． C 2 ' ( u )+V1(u）勾c2(o） ~V1(uみの……...・ H ・·＇・…ω 0 高15mの場合の第 1フレネルゾーンの大きさを表わし，コヒーレント成分の主なる寄与領域となるものである．表 1 計算に用いたアンテナの特性諸元世s i• 0 ・ -3dB 利・ 2 3• ビーム鮒得・2 4 d B i Et=5 ・ β 0 = 0 . 0 7 Ha=l5m 関口径 1 1。 1.2m世 0 . 8 0 . 4 0 . 2 1 7 ' 2 0 1 5 8 33• 7 0 ° J t 由車会方向 1 ・ 5 G o = l 5 d B i ぷ1 8 ・ E t = 5 ° 1 5 ° m M窓w 以制緩お同 -30dB 0 . 4 ｛インコヒー川成分） J r m s ( = f f i ) ・ Et=lO I 2 0 ' r o − ＼ . − えでどーβ0=0.04 0 . 0 7 r m s ・“状態〔R〕”における反射波強度最大密度点 O~f ×正規反射点 I I I '"'I 0 . 2' 0 , 30 . 50 . 71 .I 2 L一一」波高 Hi ノ3 ( m) 図 8 海面の散乱強度分布（仰角 5。の場合〉 146 鴎 9 コヒーレ y ト成分とイジコヒーレント成分の波高特性国際通信の研究 No. 122 c 631) 4∼ 5dB，仰角 5 で 7∼1 0dBのフェージングが発生 0 〔 R〕〔 C) すると推定できる． Go=15dBi ハU eム − ︵白百︶︵沢田町︶、lk 杓限戸、入山川 i H h ． 5 . 実測値との比較ここでは，筆者らのフィールド実験を合め，今までに報告されているデータと，本モデルによる理論推定値を比較し，モデルの信頼性を吟味する． 2は，ケース 1に相当する状態での海岸実験結果を図1 集めたもので，仰角 1 0 0，利得 1 2dBiの理論値〈波高特一一一一 βo=0.04 − 一一 − β 0.07 自＝性〉と比較して示 Lてある．函に示すように，測定状況は少しずつ異なり，データもまたぱらつきが見られるが，今までの CCIR モデル（ 1）等に比較じてかなりよく現象 0 . 2 0 . 3 0 . 5 1 2 3 5 を説明付けている．国1 3は筆者らが，利得 1 3 .5dBiのシ百一トパックファ波高が113 (m) 8 ° ）を用い，実際の船舶上イヤアンテナ（ビーム幅： 3 国1 0 フェージングの波高特性で測定したデータ（ 17）を波高別にプロットしたものであ図1 0は，図 9に示したコヒーレント，インコヒーレンる（uミ2に相当する“状態〔 R了’でのデータのみ〉．閣ト両成分を式（9 ），帥に代入し， 2つのケース（ケース 1, より，データにばらつきがあるものの 90% 値， 99%値共 2）について，それぞれフェージングの 99%値を求めた 4はかなりよく理論値に一致していることがわかる．臨 1 ものである・Rより最悪ケース〈ケース 1）を考えると 1.2mゆパラボラアンテナ〈利得 24dBi，ピーム幅： 1 1 0 ) 両成分が混在する U口 I付近の海面状態（“状態〔Mコ ” 〉を用いて測定された結果と理論値を比較している．で最も大きなフェージングとなるが，通常のケース（ケ現段階では，実測データの量は限られているが，とれ uと2に相当らのデータと理論推定値は，かなりよく一致しているのする“状態〔 R了’で最も大きなフェージングになるこで，本モデルによる解析結果は，妥当なものであると思ース 2 ：図の斜線で示したカーブ〉で、は，とがわかる． − ；； . 2軍で示したように“状態〔 RJ”は発生われる．頻度も高いことから，この状態でのフェージングを把握しておくことが重要である． 1 0 信として期待されている標準 B船舶地球局（ G/T： …1 0 dBKでアンテナ利得約 1 5dBi）の場合には，仰角 1 0 。で口3 : : : : ; 1 0 ＼。 ’ 。＼︵淡町田︶、札ぬ朕ゃれ入以iHhい仰角の関数として示している．図より，将来の海事衛夏通 G o田 12dBi Et=lO ・＇︵ ∞ 百︶臨1 1は“状態、〔 R〕”でのフェージング深さ 99% 植を， 8 ． ι ． 6 − 一一一一 β 0.04 一一一一ー β＝0.07 口 G ' > CJ) 0 . 20 . 3 、也 L 久 ~＊そ＼ 1 2 3 5 5 データ入ぅ入ロ：筆者ら， SBF（ショートパックファイヤアンテナ）， E t = 9 . 3 ° , Go=13dBi 村＼「 0 . 5 波高崎ノ3 ( m ) 社J ：筆者ら， 4素子へ I）力 j，レ EL='9.3°, G0=13dBi ・：筆者ら， SBF, Et=ll・, Go:=13dBi ・：吉J l lら間， SBF, Et=W',Go=12dBi A 。 5 1 0 1 5 1 訴皇仰角（．）図1 2 フェージング波高特性の理論f ほと突淑I H 臨の比絞状態、におけるフェージング深さの 99.% 値図1 1 荒れた海道i ( O c t . 1984) 1 4 7 (632) 1 0ト σ ：。 13.5dBi ．．．． . - 理言権推定値／／／／／／／／／／／／／／／／／，・， • 』ー ’ 」L ' / 7 ' 'ttULLLLU t ￡ L L / { . { , . ’ 口 qコ ) 札J 耗日 ~ 、そ入う入刊今和 4 均~。海g日ハ~指 a 定。0 叶ト dコロ；a 9 0ι m 実雌 0 . 5 1 1-2 ム 0 2-3 ロ 3-4 マ l 05 6 8 7 9 ・． A . ' " 1 0 衛星仰角（・）盟1 3 利得 1 3 ;5dBiにおけるフェージンーグ深さの実測｛｜立と理論値の正規反射点より遠方（水平線方向〉にあり，横方 1 0 .° 5 程度向（弘方向）の広がり（− 3dB1［時〉は土 0 ∞ てコであるのに対し，縦方向（0s方向〉は 50程度とな G o = 2 4 d B i ミ~ 命f 住定｛直 i : . r n . a ＼ L r : り，観測点から見て＊1 1 1長い領域に集中している． ; z ; : 実；，ey1J f 直 oムロ ② 杭2 生するインコヒーレント成分の平均強度は，波のな ξ E ＼｝？いときのコヒーレント成分とほぼ同等の強度となり、入入：，叶「＼インコヒーレント成分が主体となる海面状態で発。船舶上で受信するような→般的なケースで・は，前者 5 の海部状態で大きなフェージングが発生する． 1 0 f 主？星仰角（・） F ヂータ 0 ：横山ら（ 2：ム： CCIRR e p .5 9 8 1 1 1 ? 口： Schweikertら（6) 関1 4 利得 24dBi におけるフェージング深さ ③ インコヒーレント成分が主体となる海副状態のう , I l程度の海では，フェージングの波ち，波高 1∼ 4J 高依存性は小さい． ④ 低 G/T船舶地球j 奇では，かなり大きなフェージングが発生する. ~）j えば利得 15dBi のアンテナで 6 . むすび本稿では，海面によって反射さねる電波をコヒーレンは，仰角 10。で 4∼5dB，何角 50で 7∼lOdB，ま 0 ° で 6∼7dB, た利得 8dBi のアンテナでは仰角 1 { J ' . i l f i J50 で 8∼i idB と見積られる．ト成分とインコヒーレント成分に分離し，フェージングなお，ここで求めた値は，衛星電波および受信アンテの理論的なモデルイビを行った．特に，今まで取扱いが明ナの偏波特性を理想的な円偏波としており，またアンテ確でなかったインコヒーレント成分に関しては，低仰戸！ナの指向誤差もないもの色じている．実際的には，若干において問題となる波のしゃへい効来を考慮した散乱断歪んだ錨j 波特性であったり，指向誤差があったりするの面積を求め，これを海面全体にわたる積分によって求めで，これらも考悲した回線設計が必要となろう．る方法により解．析を行った．更に波浪の傾度偏差を調べ結果をそデノレに反映させた．このモデルを用いて 1 .5GHz 帯屯 5章で述べたように，本モデルの解析結果は，波高 3 m以下の海面決態のフェーヌング実測データとかなりよい一致を見ている．さらに波高が大きくなると，本解析射フエ一ジングの！惇析を行つた結果，以下の点が明らかで無視した重，畳波の Ji~饗が散乱波の特性に影響を及ぼすとなった．ことになる．エのような場合，等価的な傾変偏差が大き ① 1 4 8 インコヒーレント成分の主なる寄与領域は，海面くなるため，、多重致乱が発生し，インコ己」レント成分国際通信の研究 No. 122 (633) 強度が低下し，したがってフェージングも小さくなるものと予想される．しかし現在のところ，波高 4 m以上の実測データの報告例は少なく，これを定量的に評価できる段階には至っていない．このような荒れた海面状態におけるフェージングについての理論・実験両面からの検討についでは今後の課題である． P r o p a g a t . ,V o l .A . P 3 0 ,1 ,p p .1 0 1 5，〔1 9 8 2 ) . ( 6 ) Schweikert,R.e ta l . , :Channel measurement a n c id a t a t r a n s . m i s s i o nv i ather e a l and s t o r e dmaritimes a t e l l i t e channel〔 MARISAT), DFVLR I n t e r n a lReportNE-NTT 2 6 / 8 0 ,( 1 9 8 0 ) . ( 7 ) Beckmann,P . and S p i z z i c h i n o ,A.:The s c a t t e r i n go f electromagneticwavesfromi ・ o u g hs u r f a c e s , Permagon P r e s s ,( 1 9 6 3 ) . ( 8 ) 古川，小鮒，崩！｜矢：尚仰角における海上伝搬災量生半日告， f 言学技報 A. 謝辞本研究の機会を与えられた KDD研究！？？鍛治所−畏， p7 9 8 9 ,( 1 9 7 9 ) . i 註 1次長に謹んで感謝する．また本研究を野坂副所長，小J ( 9）唐沢， J j j ) Jい海事衛皐通信における海W I 反射 7ュージングの解析＂！鞭撞いただいた山田無線伝進めるにあたり，御指導，事j ( H i K arasawa,Y.and Shiokawa, T.:C h a r a c t e r ' i s t i c so f L・送研究室長に深く感謝する．さらに海岸実験，海洋実験 band multipath fading due t os e as u r f a c er e f l e c t i o n , IEEETans.AntennasP r o p a g a t . ,V o l .A . P 3 2 ,6 ,p p .6 1 8 6 2 3( 1 9 8 4 ) . ( l l ) K insman,B.:Wind. w a v e s ,t h e i rgeneration and propa・ g a t i o non the oceans u r f a c e ,P r e n t i c e H a l l ,I n c . ,E n g l e woodC l i f f s ,NewJ e r s e y ,( 1 9 6 5 ) . ( 1 2 ) Sandwell,D.T.andAgreen,R.明人： Seasonalv a r i a t i o n i nwinds p e e d ・ andseas t a t efromg l o b a ls a t e l l i t em e a s ・ urements,J .Geophys. R e s . ,V o l .8 9 , No. C2 ,2 0 4 1・ 2 0 5 2 , ( 1 9 8 4 ) . 能沢：新し t 、海洋気象学， J i i .山愛禽店 . ( 1 9 7 8 ) . ( 1 母 Hogben,N. and Lumb,F .E.:Ocean wave s t a t i s t i c s , sStationaryO f f i c e ,( 1 9 6 7 ) . LondonHerMajesty’ l ( 母 Barr .・ •. c k ,D .E . :Roughs u r f a c es c a t t e r i n g based on t h e s p e c u l a rp o i n tt h e o r y ,IEEETrans.Antennaandp r b p a ・ g a t . ,V o l .A . P 1 6 ,( 1 9 6 8 ．〕 ( I Q S mith,B .G . :Geometricalshadowingo farandomrough s u r f a c e ,IEEETrans. Antennas P r o p a g a t . ,V o l .A . P 1 5 , ( 1 9 6 7 ) . ( l 骨塩J I J ,J ; l f 沢，＊ . ＇i 城：海面反射フェージング純減方式の泌狩．災験報告 ( I ) , ill'学校卒~ A.P8 3 1 0，て1 9 8 3 ) . の実施に際して多大な御協力をいただいた元同研究室結城調査役（現通信放送衛星機構〉に謝意を表する．また，本内容について有益な検討および討論をいただいた京都 f 大学池上文夫教授に深謝する．事考文献）。 CCIR Rep.763-1, SG 8(1982), and Rej).598::1, SG 8 ( 1 9 7 8 ) . ω 桃山， f 』 j 降， i 1 ' i 1 K , ~毎回：マリサット符Uilによる ;m信尖験結来，信号去技ー報， SANE7 7 2 0 ,( 1 9 7 7 ) . 冊，吉J l l , ＊田；矢：船舶待：i i J ! .閣総ねおける t 抑制反射特性，信学論（ B ) , ( 3 ) 小l 6 8 ,( 1 9 8 2 ) ・ J6 5 B ,6 ,p p .7 6 17 ( 4 ）大森傍若：泌i M反射多：淡によるフェージング，むi 学技報， A.P8 0 5 0 ,( 1 9 8 0 ) . .andC a l b i t ,T.0.: A lowe l e v a ( 5 ) Fang,D.L Tseng,F .5GHzs a t e l l i t e t i o nangleP , r o p a g a t i o nmeasurmento f1 s i g n a l si nt l : eGulf o f、Mexico, IEEE Trans. A n t e n r . a s 件 m 叩学論（B ) , J6 4 B ,5 ,p p .4 6 7 4 6 8 ,( 1 9 8 1 ) . ω 一一一一一一－＞－字呈桝-0+吾毒，.~一一一一一 (Oct~ 1984) 149