JP2015005864A - 回り込みキャンセラ及び中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要波として回り込み信号やマルチパスが複数存在する環境下でも、回り込みキャンセラが発振することなく、これらの不要波を除去できるようにする。【解決手段】回り込みキャンセラ１０は、離散フーリエ変換部２２、振幅スペクトル算出部２４、逆数算出部２６、逆離散フーリエ変換部２８、及び、補正処理部３０にて、受信信号の遅延プロファイルを生成し、キャンセル誤差算出部３４が、その生成された遅延プロファイルに基づき、回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を生成するよう構成される。また、遅延プロファイルの合成電力が大きいと回り込みキャンセラが発振するので、キャンセル誤差算出部３４が生成するキャンセル信号に対する遅延プロファイルの適用強度を調整する制御部３２が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、地上デジタル放送で無線送信されるＯＦＤＭ信号等のマルチキャリア信号を中継する中継装置において、送信アンテナからの送信電波が受信アンテナに回り込むことにより受信信号に重畳される回り込み信号を除去するための回り込みキャンセラ、及び、この回り込みキャンセラを備えた中継装置に関する。

従来、地上デジタル放送等のＯＦＤＭ信号を周波数変換（換言すればチャンネル変換）することなく中継する、ＳＦＮ方式の中継装置が知られている。
そして、この種の中継装置には、送信信号が受信側に回り込むことにより、発振等の不具合が発生するのを防止するために、回り込み信号の遅延プロファイルを測定し、その測定した遅延プロファイルに従い受信信号から回り込み信号成分を除去する、回り込みキャンセラが設けられている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

特開２００２−２７１２９５号公報 特開２００４−８０６６８号公報 特開２０１１−１０３６４７号公報

ところで、回り込みキャンセラにおいて、キャンセル範囲内に、遅延時間が異なる複数の回り込み信号やマルチパスが存在する場合、回り込み信号が１波であるときに比べて、回り込みキャンセラの発振限界ＤＵ比（ＤＵ比：Desired to Undesired signal ratio ）が低下し、発振し易くなるという問題があった。

つまり、回り込みキャンセラの発振限界ＤＵ比は、キャンセル範囲内の回り込み信号、マルチパスのピーク電力ではなく、回り込み信号、マルチパスの電力の総和できまることから、複数の回り込み信号、マルチパスが存在する環境下では、希望波（Ｄ）と不要波（Ｕ）との比（Ｄ／Ｕ）が、回り込みキャンセラの発振限界ＤＵ比を越えて、回り込みキャンセラが発振してしまうのである。

また、この問題は、ＯＦＤＭ信号を中継する中継装置だけでなく、例えば、ＣＤＭＡやＦＤＭ等、周波数の異なる複数のキャリアを利用して同時に無線送信されるマルチキャリア信号を中継する中継装置であれば、同様に発生する。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、回り込みキャンセラのキャンセル範囲内に回り込み信号やマルチパスが複数存在する環境下でも、回り込みキャンセラが発振することなく、これらの不要波を除去できるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、マルチキャリア信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置において、前記送信アンテナからの送信電波が前記受信アンテナに回り込むことにより前記受信信号に重畳された回り込み信号を除去する回り込みキャンセラであって、
前記受信アンテナにて受信したマルチキャリア信号に基づき、前記回り込み信号の遅延プロファイルを算出する遅延プロファイル算出手段と、
前記遅延プロファイル算出手段にて算出された遅延プロファイルに基づき、前記受信信号から前記回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
前記キャンセル信号生成手段にて生成されたキャンセル信号を用いて、前記受信アンテナにて受信したマルチキャリア信号から前記回り込み信号を除去する周り込み信号除去手段と、
前記キャンセル信号生成手段が生成するキャンセル信号に対する前記遅延プロファイルの適用強度を調整することで、前記周り込み信号除去手段による前記回り込み信号のキャンセル度合いを調整する適用強度調整手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回り込みキャンセラにおいて、
前記適用強度調整手段は、前記遅延プロファイル算出手段にて算出された遅延プロファイルに基づき、前記回り込み信号の合成電力を算出し、該合成電力が予め設定された適正範囲内になるよう、前記キャンセル信号に対する前記遅延プロファイルの適用強度を調整することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、マルチキャリア信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置において、
前記送信アンテナからの送信電波が前記受信アンテナに回り込むことにより前記受信信号に重畳された回り込み信号を除去する回り込みキャンセラとして、請求項１又は請求項２に記載の回り込みキャンセラを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の回り込みキャンセラにおいては、まず、遅延プロファイル算出手段が、受信アンテナにて受信したマルチキャリア信号に基づき、回り込み信号の遅延プロファイルを算出する。

すると、キャンセル信号生成手段が、その算出された遅延プロファイルに基づき、受信信号から回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を生成し、回り込み信号除去手段が、その生成されたキャンセル信号を用いて、受信アンテナにて受信したマルチキャリア信号から回り込み信号を除去する。

そして、特に、本発明の回り込みキャンセラには、キャンセル信号生成手段が生成するキャンセル信号に対する遅延プロファイルの適用強度を調整する適用強度調整手段が設けられている。

このため、本発明の回り込みキャンセラによれば、適用強度調整手段により、周り込み信号除去手段による回り込み信号のキャンセル度合いを調整することができ、その調整により、回り込みキャンセラが回り込み信号やマルチパスを除去する際のＤＵ比を、発振限界ＤＵ比以下に抑えて、回り込みキャンセラが発振するのを防止できる。

次に、請求項２に記載の回り込みキャンセラにおいては、適用強度調整手段が、遅延プロファイル算出手段にて算出された遅延プロファイルに基づき回り込み信号の合成電力を算出し、その合成電力が予め設定された適正範囲内になるよう、キャンセル信号生成手段が生成するキャンセル信号に対する遅延プロファイルの適用強度を調整する。

つまり、上述したように、回り込みキャンセラの発振限界ＤＵ比は、キャンセル範囲内の回り込み信号、マルチパスのピーク電力ではなく、これらの電力の総和できまる。
そこで、請求項２では、適用強度調整手段が、その電力を回り込み信号の合成電力として算出し、その合成電力に基づき、キャンセル信号生成手段が生成するキャンセル信号に対する遅延プロファイルの適用強度（換言すれば回り込み信号のキャンセル度合い）を自動調整するようにしている。

このため、請求項２に記載の回り込みキャンセラによれば、回り込みキャンセラを設置する際、作業者が、周囲環境に応じて、適用強度調整手段を手動設定する必要がなく、回り込みキャンセラの使い勝手を向上できる。

また、請求項３に記載の中継装置によれば、上述した本発明の回り込みキャンセラを備えているので、受信アンテナにて、希望波であるマルチキャリア信号と共に、回り込み信号やマルチパスからなる多数の不要波が受信されたとしても、回り込みキャンセラを発振させることなく、不要波を除去して、希望波を再送信することができる。

実施形態の中継装置の構成を表すブロック図である。 実施形態の回り込みキャンセラに設けられた制御部の構成を表す説明図である。 図２に示した制御部の動作を説明する説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の中継装置は、地上デジタル放送の一つのセグメント（所謂ワンセグ）を利用して行われるエリア放送の放送電波（つまり、ＯＦＤＭ信号）を、受信アンテナ２で受信し、その受信信号を増幅回路１８にて増幅して送信アンテナ４に出力することで、放送信号を、放送チャンネル（換言すれば放送周波数）を変更することなく送信アンテナ４から再送信させる、ＳＦＮ方式の中継装置である。

そして、本実施形態の中継装置には、送信アンテナ４からの送信電波が受信アンテナ２に回り込むことにより受信信号に重畳された回り込み信号を除去するために、Ａ／Ｄ変換部１２、キャンセル信号生成部２０、加算器１４、及びＤ／Ａ変換部１６からなる回り込みキャンセラ１０が設けられている。

ここで、Ａ／Ｄ変換部１２は、受信アンテナ２にて受信された受信信号の中から、中継対象（換言すれば回り込み信号の除去対象）となるエリア放送の放送信号を選局することでベースバンドのＯＦＤＭ信号に周波数変換し、ＯＦＤＭ信号をデジタルデータに変換するためのものである。

そして、このＡ／Ｄ変換部１２にてデジタルデータに変換されたベースバンドのＯＦＤＭ信号は、キャンセル信号生成部２０に入力され、キャンセル信号生成部２０にて、回り込み信号を除去するのに必要なキャンセル信号（デジタルデータ）を生成するのに用いられる。

また、加算器１４は、キャンセル信号生成部２０で生成されたキャンセル信号をＡ／Ｄ変換部１２でデジタルデータに変換されたベースバンドのＯＦＤＭ信号に加算することで、ＯＦＤＭ信号から回り込み信号を除去するためのものであり、加算器１４にて回り込み信号が除去されたＯＦＤＭ信号は、Ｄ／Ａ変換部１６に入力される。

そして、Ｄ／Ａ変換部１６では、加算器１４にて回り込み信号が除去されたベースバンドのＯＦＤＭ信号（デジタルデータ）をアナログ信号にＤ／Ａ変換し、そのアナログ信号を元の放送チャンネルにアップコンバートすることで、回り込み信号除去後の放送信号を生成し、増幅回路１８に出力する。

次に、キャンセル信号生成部２０内でベースバンドのＯＦＤＭ信号をデジタル処理することによりキャンセル信号（デジタルデータ）を生成するのに用いられるデジタル処理回路について説明する。

図１に示すように、キャンセル信号生成部２０には、特許文献３に記載のものと同様、デジタル処理回路として、離散フーリエ変換部２２、振幅スペクトル算出部２４、逆数算出部２６、逆離散フーリエ変換部２８、補正処理部３０、及び、キャンセル誤差算出部３４が備えられている。

すなわち、離散フーリエ変換部２２は、Ａ／Ｄ変換部１２から入力されるＡ／Ｄ変換後のＯＦＤＭ信号を離散フーリエ変換することで、ＯＦＤＭ信号の周波数軸上のスペクトルを抽出する。

また、振幅スペクトル算出部２４は、離散フーリエ変換部２２にて抽出されたスペクトル毎に、各スペクトルの振幅Ｓ(n) を算出し、その絶対値を一定期間サンプリングして平均値（時間平均値）Ｓ(n)tavを算出する。

そして、逆数算出部２６は、振幅スペクトル算出部２４にて算出されたスペクトル毎の時間平均値Ｓ(n)tavを、ＯＦＤＭ信号の周波数帯域内で平均化し、その平均化により得られた帯域内平均値Ａｖを各スペクトルの時間平均値Ｓ(n)tavで除算することで、各スペクトルの時間平均値Ｓ(n)tavの逆数Ａｖ／Ｓ(n)tavを算出する。

また、逆離散フーリエ変換部２８は、逆数算出部２６による算出結果を逆離散フーリエ変換することにより、回り込み信号の遅延プロファイルを算出する。
また、補正処理部３０は、逆離散フーリエ変換部２８にて算出されたＮ個のデータからなる遅延プロファイルの中から、０からＮ／２個までのデータを抽出し、その抽出した各データに所定の補正係数（本実施形態では値「２」）を乗じることで、遅延プロファイルを補正する。

そして、キャンセル誤差算出部３４は、補正処理部３０にて補正された遅延プロファイルに基づき、受信信号から回り込み信号を除去するためのキャンセル信号（デジタルデータ）を生成する。

また、キャンセル信号生成部２０には、本発明の主要部として、補正処理部３０とキャンセル誤差算出部３４との間に、制御部３２が設けられている。
制御部３２は、逆離散フーリエ変換部２８にて生成され、補正処理部３０にて補正された遅延プロファイル（図３参照）の中から、中継対象となる放送信号成分（つまり希望波：Ｕ）を除く不要波：Ｄの遅延プロファイルを抽出して、キャンセル誤差算出部３４にキャンセル信号生成用の遅延プロファイルとして出力するものである。

また、上述したように、この遅延プロファイルに含まれる不要波：Ｄ（つまり、回り込み信号やマルチパス等）の合成電力が大きいと、キャンセル誤差算出部３４にて算出されるキャンセル信号が大きくなりすぎ、回り込みキャンセラ１０の発振限界ＤＵ比を越えてしまう。

このため、制御部３２は、キャンセル誤差算出部３４に出力する不要波：Ｄの遅延プロファイルが、発振限界ＤＵ比を越えることのないよう、キャンセル誤差算出部３４に出力する遅延プロファイルの合成電力を調整することで、キャンセル信号に対する遅延プロファイルの適用強度（換言すれば、加算器１４による回り込み信号のキャンセル度合い）を調整する。

すなわち、制御部３２には、図２に示すように、補正処理部３０にて補正された不要波：Ｄの遅延プロファイルのうち、しきい値以上の遅延プロファイルを、キャンセル信号生成用の遅延プロファイルとしてキャンセル誤差算出部３４に出力する、遅延プロファイルレベル調整部４２が設けられている。

なお、この遅延プロファイルレベル調整部４２は、しきい値をレベル：ゼロとして、遅延プロファイルの信号レベルをオフセットすることで、キャンセル誤差算出部３４に出力する遅延プロファイルのレベル調整を行う。

また、制御部３２には、この遅延プロファイルレベル調整部４２が遅延プロファイルのレベル調整に用いるしきい値を設定するしきい値設定部４８と、しきい値設定部４８が設定するしきい値を増・減させる（図２参照）ことで、しきい値を最適値に制御する、合成電力算出部４４及びしきい値判定部４６が備えられている。

つまり、合成電力算出部４４は、遅延プロファイルレベル調整部４２からキャンセル誤差算出部３４に出力される全遅延プロファイル（換言すれば周り込み信号、マルチパス等の全不要波成分）の合成電力を算出する。

また、しきい値判定部４６は、合成電力算出部４４にて算出された合成電力が、予め設定された適正範囲内にあるか否かを判定して、合成電力が適正範囲からずれると、合成電力が適正範囲よりも大きい場合には、しきい値を所定値だけ増加させ、合成電力が適正範囲よりも小さい場合には、しきい値を所定値だけ減少させることで、合成電力が適正範囲内となるよう、しきい値を調整する。

この結果、制御部３２により、補正処理部３０から出力される遅延プロファイルのキャンセル信号に対する適用強度、延いては、加算器１４による回り込み信号のキャンセル度合いを、回り込みキャンセラ１０の発振限界ＤＵ比に対応した最適値に制御することができるようになる。

よって、本実施形態の回り込みキャンセラ１０によれば、回り込みキャンセラ１０の発振限界ＤＵ比を越えることのない適正範囲内で、回り込み信号（詳しくは、回り込み信号やマルチパス等の不要波）を除去することができる。

なお、本実施形態においては、キャンセル信号生成部２０内の離散フーリエ変換部２２、振幅スペクトル算出部２４、逆数算出部２６、逆離散フーリエ変換部２８、及び、補正処理部３０が、本発明の遅延プロファイル算出手段に相当し、制御部３２が、本発明の適用強度調整手段に相当し、キャンセル誤差算出部３４が、本発明のキャンセル信号生成手段に相当する。また、加算器１４は、本発明の回り込み信号除去手段に相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、適用強度調整手段としての制御部３２は、キャンセル誤差算出部３４に出力される遅延プロファイルの合成電力が適正範囲内になるよう、遅延プロファイルレベル調整部４２が遅延プロファイルのレベル調整に用いるしきい値を自動調整するものとした。

しかし、適用強度調整手段としては、例えば、遅延プロファイルレベル調整部４２が遅延プロファイルのレベル調整に用いるしきい値を外部操作によって手動で調整することにより、使用者が、キャンセル信号に対する遅延プロファイルの適用強度（換言すれば、加算器１４による回り込み信号のキャンセル度合い）を任意に設定できるようにしてもよい。

また例えば、上記実施形態では、ワンセグによるエリア放送の放送信号を中継する中継装置に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、ＯＦＤＭ信号を中継する中継装置であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

また、本発明は、ＯＦＤＭ信号を中継する中継装置だけでなく、例えば、ＣＤＭＡやＦＤＭ等、周波数の異なる複数のキャリアを利用して同時に無線送信されるマルチキャリア信号を中継する中継装置であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、キャンセル信号生成部２０は、本発明の主要部である制御部３２を除き、特許文献３に記載のものと同様に構成されているものとして説明した。しかし、キャンセル信号生成部２０は、受信信号から、回り込み信号（詳しくは、回り込み信号やマルチパス等の不要波）の遅延プロファイルを生成し、その遅延プロファイルに基づきキャンセル信号を生成するものであれば、本発明を適用することができる。

２…受信アンテナ、４…送信アンテナ、１０…周り込みキャンセラ、１２…Ａ／Ｄ変換部、１４…加算器、１６…Ｄ／Ａ変換部、１８…増幅回路、２０…キャンセル信号生成部、２２…離散フーリエ変換部、２４…振幅スペクトル算出部、２６…逆数算出部、２８…逆離散フーリエ変換部、３０…補正処理部、３２…制御部、３４…キャンセル誤差算出部、４２…遅延プロファイルレベル調整部、４４…合成電力算出部、４６…しきい値判定部、４８…しきい値設定部。

Claims (3)

1. マルチキャリア信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置において、前記送信アンテナからの送信電波が前記受信アンテナに回り込むことにより前記受信信号に重畳された回り込み信号を除去する回り込みキャンセラであって、
   前記受信アンテナにて受信したマルチキャリア信号に基づき、前記回り込み信号の遅延プロファイルを算出する遅延プロファイル算出手段と、
   前記遅延プロファイル算出手段にて算出された遅延プロファイルに基づき、前記受信信号から前記回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
   前記キャンセル信号生成手段にて生成されたキャンセル信号を用いて、前記受信アンテナにて受信したマルチキャリア信号から前記回り込み信号を除去する周り込み信号除去手段と、
   前記キャンセル信号生成手段が生成するキャンセル信号に対する前記遅延プロファイルの適用強度を調整することで、前記周り込み信号除去手段による前記回り込み信号のキャンセル度合いを調整する適用強度調整手段と、
   を備えたことを特徴とする回り込みキャンセラ。
2. 前記適用強度調整手段は、前記遅延プロファイル算出手段にて算出された遅延プロファイルに基づき、前記回り込み信号の合成電力を算出し、該合成電力が予め設定された適正範囲内になるよう、前記キャンセル信号生成手段が生成するキャンセル信号に対する前記遅延プロファイルの適用強度を調整することを特徴とする請求項１に記載の回り込みキャンセラ。
3. マルチキャリア信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置において、
   前記送信アンテナからの送信電波が前記受信アンテナに回り込むことにより前記受信信号に重畳された回り込み信号を除去する回り込みキャンセラとして、請求項１又は請求項２に記載の回り込みキャンセラを備えたことを特徴とする中継装置。

Images