JP7561417B2

JP7561417B2 - Self-interference cancellation circuit

Info

Publication number: JP7561417B2
Application number: JP2020167139A
Authority: JP
Inventors: 武松村; 史秀児島
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2020-10-01
Filing date: 2020-10-01
Publication date: 2024-10-04
Anticipated expiration: 2040-10-01
Also published as: JP2022059407A

Description

本発明は、いわゆる帯域内全二重無線通信において、送信アンテナから受信アンテナに入ってきた信号について自己干渉キャンセルを行う上で好適な自己干渉キャンセル回路に関するものである。 The present invention relates to a self-interference cancellation circuit suitable for canceling self-interference of a signal received from a transmitting antenna to a receiving antenna in so-called in-band full-duplex wireless communication.

従来における６ＧＨｚ帯域以下の周波数帯域では、携帯電話回線の増大に伴い、平均スループットが年間約１．５倍に急増しており、周波数の逼迫問題が常態化している。また、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の導入に伴い、高ＳＨＦ（Super High Frequency）帯域等の活用も開始されるが、必ずしも多くのチャネル数を確保できるとは限らず、周波数の逼迫問題は解消できないものと考えられている。 In the conventional frequency band below 6 GHz, the average throughput has increased by approximately 1.5 times per year due to the increase in mobile phone lines, and the problem of frequency congestion has become a common occurrence. In addition, with the introduction of the fifth generation mobile communication system (5G), the use of high SHF (Super High Frequency) bands and other bands will also begin, but it is not necessarily possible to secure a large number of channels, and it is thought that the problem of frequency congestion will not be resolved.

このため、５Ｇの次の世代の通信規格（Beyond 5G）においては、このような携帯電話回線の増大に起因するモバイルトラフィックの更なる急増に対応する必要がある。特に近年において、このような周波数有効利用効率の向上を目標とした様々な技術が開発されてきた。例えば、送信機と受信機の双方で複数のアンテナを使い、空間を利用した多重化を図るＭＩＭＯ(multiple-input and multiple-output)技術や、複数端末における基地局への送信信号の受信電力差に着目したＮＯＭＡ（Non-orthogonal Multiple Access）技術も提案されている。 For this reason, the next generation of communications standards after 5G (Beyond 5G) will need to respond to the further surge in mobile traffic resulting from this increase in mobile phone lines. In particular, in recent years, various technologies have been developed with the goal of improving the efficiency of such effective frequency utilization. For example, MIMO (multiple-input and multiple-output) technology, which uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to achieve spatial multiplexing, and NOMA (Non-orthogonal Multiple Access) technology, which focuses on the difference in received power of signals transmitted to a base station by multiple terminals, have been proposed.

しかしながら、これらのＭＩＭＯ技術やＮＯＭＡ技術は、既に応用段階にあり、実用環境における周波数利用効率の向上は概ね限界に近づいている。更なる周波数利用効率の改善を図るためには、これらの技術とは異なる新たな通信技術、通信方式の高度化を実現し、これを実社会への活用を進めていく必要がある。 However, these MIMO and NOMA technologies are already in the application stage, and improvements in frequency utilization efficiency in practical environments are approaching their limits. In order to further improve frequency utilization efficiency, it is necessary to realize new communication technologies and methods that are different from these technologies and to promote their use in the real world.

このような周波数の利用効率を飛躍的に増大させることができる技術として、帯域内全二重無線通信技術がある。この帯域内全二重無線通信技術は、複信技術の更なる高度化を図るために、同一の周波数、同一の時間スロットを利用し、送信と受信を同時に行う複信方式であり、理想的には周波数利用効率を２倍にすることができるものである。 One technology that can dramatically increase the efficiency of frequency usage is in-band full-duplex wireless communication technology. In order to further advance duplex technology, in-band full-duplex wireless communication technology is a duplex method that uses the same frequency and the same time slot to transmit and receive simultaneously, and ideally can double the efficiency of frequency usage.

ところで、この帯域内全二重無線通信技術は、無線信号の送信と受信を同時で、しかも同一周波数で実施するため、自機により発信した送信信号が、受信回路に回りこむ、いわゆる自己干渉による通信品質の劣化が生じる。このため、帯域内全二重無線通信技術を実装する無線通信システムにおいては、この自己干渉を十分にキャンセルするための自己干渉キャンセル技術の実装が不可欠となる。 However, this in-band full-duplex wireless communication technology transmits and receives wireless signals simultaneously and at the same frequency, so the transmitted signal sent by the device itself can get caught up in the receiving circuit, causing degradation of communication quality due to so-called self-interference. For this reason, in wireless communication systems that implement in-band full-duplex wireless communication technology, it is essential to implement self-interference cancellation technology to fully cancel this self-interference.

一般的に自己干渉キャンセルは、図４に示すように、アンテナアイソレーションと、高周波アナログキャンセラ、ベースバンドデジタルキャンセラのそれぞれを対象とし、周波数に応じて最適な設計開発が行われて実現される。アンテナアイソレーション９は、送信アンテナ７１と受信アンテナ７２の離間距離や配置により、数十ｄＢのアイソレーションを稼ぐことは比較的容易である。またベースバンドデジタルキャンセラ７３は、デジタル領域での干渉キャンセラであり、システムによる依存性はあるものの、周波数の依存性は無く、また入力信号のレベルも前段のアナログ回路によりある程度の範囲に収束されるため、異なる周波数のシステムに対しても同一の干渉キャンセラを適用することができる。 As shown in Figure 4, self-interference cancellation is generally realized by targeting antenna isolation, a high-frequency analog canceller, and a baseband digital canceller, and by carrying out optimal design and development according to the frequency. It is relatively easy to achieve antenna isolation 9 by adjusting the distance and arrangement of the transmitting antenna 71 and the receiving antenna 72, and by achieving isolation of several tens of dB. The baseband digital canceller 73 is an interference canceller in the digital domain, and although it is system-dependent, it is not frequency-dependent, and the input signal level is also converged to a certain range by the analog circuit in the previous stage, so the same interference canceller can be applied to systems of different frequencies.

高周波アナログキャンセラ７４は、送信回路７５と受信回路７６の間にフィードバック回路を実装し、自身の送信信号を参照信号として、アンテナ７１から回り込む自己干渉信号に対して同振幅・逆位相となるような最適なゲイン（信号レベル）と遅延の補正を行い、参照信号と自己干渉信号とを混合することで、自己干渉信号をキャンセルするものである。 The high-frequency analog canceller 74 implements a feedback circuit between the transmission circuit 75 and the reception circuit 76, and uses its own transmission signal as a reference signal to perform optimal gain (signal level) and delay correction so that the self-interference signal passing through the antenna 71 has the same amplitude and opposite phase as the self-interference signal passing through the antenna 71. The self-interference signal is cancelled by mixing the reference signal and the self-interference signal.

ところで、このような高周波アナログ回路における自己干渉キャンセラは、対象となる周波数帯域に特化した設計とする必要があり、様々な周波数、システムに適用する柔軟な設計が困難であった。例えば非特許文献１に開示されている自己干渉キャンセル回路では、アンテナアイソレーション９と、高周波アナログキャンセラ７４、ベースバンドデジタルキャンセラ７３の合算で１１０ｄＢの自己干渉キャンセル性能を備えている。しかしながら、高周波アナログキャンセラ７４は、市販のノイズキャンセラＩＣを活用した設計となっており、周波数帯域は、ＷＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯に特化したものである。またノイズキャンセラＩＣに幾つかの制約条件もある。具体的には、参照信号と自己干渉信号の入力レベルが－４５ｄＢｍに制限されており、３０ｄＢｍ以上の送信出力を必要とするセルラシステムの基地局には適用が難しいという問題点があった。また、ノイズキャンセラＩＣの周波数特性も広帯域に対応しておらず、周波数によって外部素子の一つであるインダクタのインダクタンスを厳密に調整する必要があり、固定の周波数に特化した設計が必要になり、設計上制約がかかるという問題点があった。 However, the self-interference canceller in such a high-frequency analog circuit needs to be designed specifically for the target frequency band, and it is difficult to flexibly design it to be applicable to various frequencies and systems. For example, in the self-interference cancellation circuit disclosed in Non-Patent Document 1, the antenna isolation 9, the high-frequency analog canceller 74, and the baseband digital canceller 73 are combined to provide a self-interference cancellation performance of 110 dB. However, the high-frequency analog canceller 74 is designed using a commercially available noise canceller IC, and the frequency band is specialized for the 2.4 GHz band of the WLAN system. There are also some constraints on the noise canceller IC. Specifically, the input level of the reference signal and the self-interference signal is limited to -45 dBm, which is a problem in that it is difficult to apply it to the base station of a cellular system that requires a transmission output of 30 dBm or more. In addition, the frequency characteristics of the noise canceller IC do not support a wide band, and the inductance of the inductor, which is one of the external elements, needs to be strictly adjusted depending on the frequency, which requires a design specialized for a fixed frequency, which imposes design constraints.

また非特許文献２においては、アンテナアイソレーションの代替としてサーキュレータを用いて、一つのアンテナでアンテナ部分のアイソレーションを稼ぐ技術が提案されている。高周波アナログ回路の自己干渉キャンセラは、非特許文献１の開示技術をより高度化した設計で、ノイズキャンセラＩＣではなく、独自に開発した振幅、遅延の補償回路を実装している。 Non-Patent Document 2 also proposes a technology that uses a circulator as an alternative to antenna isolation to achieve antenna isolation with a single antenna. The self-interference canceller in the high-frequency analog circuit is a more advanced design of the technology disclosed in Non-Patent Document 1, and instead of a noise canceller IC, it implements a proprietary amplitude and delay compensation circuit.

しかしながら、この非特許文献２の開示技術は、非特許文献１の開示技術と同様に、周波数帯域が２．４ＧＨｚに特化しており、周波数の拡張性に関しては特段言及はない。また最大送信電力２０ｄＢｍ程度の信号を扱うＷＬＡＮシステムを想定した回路構成であり、アンプのひずみが顕在化する高出力信号への耐性も未知であるという問題点もあった。 However, the technology disclosed in Non-Patent Document 2, like the technology disclosed in Non-Patent Document 1, is specialized for the 2.4 GHz frequency band, and there is no particular mention of frequency expandability. In addition, the circuit configuration is designed for a WLAN system that handles signals with a maximum transmission power of about 20 dBm, and there is also the problem that the resistance to high-output signals that would cause amplifier distortion is unknown.

J.Choi,et al.,”Achieving single channel,full duplex wireless communication,” MobiCom,2010J. Choi,et al.,”Achieving single channel,full duplex wireless communication,” MobiCom,2010 D.Bharadia,and S.Katti,”Full Duplex Radio,” 11th USENIX.2014D.Bharadia,and S.Katti,”Full Duplex Radio,” 11th USENIX.2014

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、様々な周波数に拡張することができ、アンプの歪み等の影響を取り除くことができ、簡単に遅延補償が実現でき、自己干渉キャンセル回路の規模の低減を図ることで、高効率な帯域内全二重無線通信を実現することが可能な自己干渉キャンセル回路を提供することにある。 The present invention has been devised in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a self-interference cancellation circuit that can be expanded to various frequencies, can eliminate the effects of amplifier distortion, etc., can easily achieve delay compensation, and can reduce the scale of the self-interference cancellation circuit, thereby enabling highly efficient in-band full-duplex wireless communication.

本発明者らは、上述した課題を解決するために、受信アンテナにより受信された搬送波の無線周波数を中間周波数帯域に帯域変換することにより受信信号を生成する受信回路と、中間周波数帯域からなる送信信号を無線周波数に帯域変換して、これを搬送波として送信する送信回路と、送信回路に供給した中間周波数帯域からなる送信信号に基づいて、受信回路から供給される中間周波数帯域からなる受信信号について自己干渉をキャンセルする処理を施す中間周波数処理回路とを備えた自己干渉キャンセル回路を発明した。 To solve the above-mentioned problems, the inventors have invented a self-interference cancellation circuit that includes a receiving circuit that generates a receiving signal by band-converting the radio frequency of a carrier wave received by a receiving antenna to an intermediate frequency band, a transmitting circuit that band-converts a transmitting signal made of the intermediate frequency band to a radio frequency and transmits it as a carrier wave, and an intermediate frequency processing circuit that performs processing to cancel self-interference on the receiving signal made of the intermediate frequency band supplied from the receiving circuit, based on the transmitting signal made of the intermediate frequency band supplied to the transmitting circuit.

第１発明に係る自己干渉キャンセル回路は、搬送波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信された搬送波の無線周波数を中間周波数帯域に帯域変換することにより受信信号を生成する受信側周波数変換手段とを有する受信回路と、中間周波数帯域からなる送信信号を無線周波数に帯域変換する送信側周波数変換手段と、上記送信側周波数変換手段により帯域変換された搬送波を送信する送信アンテナとを有する送信回路と、上記各帯域変換において混合させる基準信号を上記受信側周波数変換手段及び上記送信側周波数変換手段に供給する局部発振手段と、上記送信回路に供給した中間周波数帯域からなる送信信号に基づいて、上記受信回路から供給される中間周波数帯域からなる受信信号について自己干渉をキャンセルする処理を施す中間周波数処理回路とを備え、上記局部発振手段は、上記受信信号に含まれる自己干渉の位相に応じた上記基準信号を生成し、これを上記受信側周波数変換手段に供給し、上記中間周波数処理回路は、上記局部発振手段により抽出された自己干渉の振幅に応じた参照信号を生成し、この参照信号を上記受信信号と重畳させることを特徴とする。 A self-interference cancellation circuit according to a first aspect of the present invention comprises a receiving circuit having a receiving antenna for receiving a carrier wave and receiving-side frequency conversion means for generating a received signal by band-converting the radio frequency of the carrier wave received by the receiving antenna to an intermediate frequency band, a transmitting circuit having a transmitting-side frequency conversion means for band-converting a transmitting signal consisting of an intermediate frequency band to a radio frequency, and a transmitting antenna for transmitting the carrier wave band-converted by the transmitting-side frequency conversion means, a local oscillation means for supplying a reference signal to be mixed in each of the band conversions to the receiving-side frequency conversion means and the transmitting-side frequency conversion means, and an intermediate frequency processing circuit for performing a process of canceling self-interference on a receiving signal consisting of an intermediate frequency band supplied from the receiving circuit based on a transmitting signal consisting of the intermediate frequency band supplied to the transmitting circuit, wherein the local oscillation means generates the reference signal corresponding to a phase of self-interference contained in the receiving signal and supplies this to the receiving-side frequency conversion means, and the intermediate frequency processing circuit generates a reference signal corresponding to the amplitude of the self-interference extracted by the local oscillation means and superimposes this reference signal on the receiving signal .

第２発明に係る自己干渉キャンセル回路は、搬送波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信された搬送波の無線周波数を中間周波数帯域に帯域変換することにより受信信号を生成する受信側周波数変換手段とを有する受信回路と、中間周波数帯域からなる送信信号を無線周波数に帯域変換する送信側周波数変換手段と、上記送信側周波数変換手段により帯域変換された搬送波を送信する送信アンテナとを有する送信回路と、上記各帯域変換において混合させる基準信号を上記受信側周波数変換手段及び上記送信側周波数変換手段に供給する局部発振手段と、上記送信回路に供給した中間周波数帯域からなる送信信号に基づいて、上記受信回路から供給される中間周波数帯域からなる受信信号について自己干渉をキャンセルする処理を施す中間周波数処理回路と、上記送信信号又は、上記受信信号の帯域幅を取得する帯域幅取得手段とを備え、上記帯域幅取得手段により検出された帯域幅に基づいて、上記中間周波数処理回路により、上記受信信号から自己干渉を抽出し、抽出した自己干渉と同振幅で逆位相となる参照信号を生成し、この参照信号を上記受信信号と重畳させることで、自己干渉をキャンセルする処理を施すか、上記局部発振手段により、上記受信信号から自己干渉を抽出し、抽出した自己干渉の位相に応じた上記基準信号を生成し、これを上記受信側周波数変換手段に供給し、上記中間周波数処理回路は、上記局部発振手段により抽出された自己干渉の振幅に応じた参照信号を生成し、この参照信号を上記受信信号と重畳させる処理を施すか、を決定することを特徴とする。 A self-interference cancellation circuit according to a second aspect of the present invention comprises a receiving circuit having a receiving antenna for receiving a carrier wave and receiving-side frequency conversion means for generating a receiving signal by band-converting the radio frequency of the carrier wave received by the receiving antenna to an intermediate frequency band, a transmitting circuit having a transmitting antenna for band-converting a transmitting signal consisting of an intermediate frequency band to a radio frequency, and a local oscillation means for supplying a reference signal to be mixed in each of the band conversions to the receiving-side frequency conversion means and the transmitting-side frequency conversion means, and a process for canceling self-interference for a receiving signal consisting of an intermediate frequency band supplied from the receiving circuit, based on a transmitting signal consisting of the intermediate frequency band supplied to the transmitting circuit. The present invention is characterized in that it comprises an intermediate frequency processing circuit and a bandwidth acquisition means for acquiring a bandwidth of the transmission signal or the reception signal, and determines, based on the bandwidth detected by the bandwidth acquisition means, whether the intermediate frequency processing circuit extracts self-interference from the reception signal, generates a reference signal having the same amplitude and opposite phase as the extracted self-interference, and superimposes this reference signal on the reception signal to cancel the self-interference, or the local oscillation means extracts self-interference from the reception signal, generates the reference signal corresponding to the phase of the extracted self-interference, and supplies this to the reception-side frequency conversion means, and the intermediate frequency processing circuit generates a reference signal corresponding to the amplitude of the self-interference extracted by the local oscillation means and superimposes this reference signal on the reception signal .

第３発明に係る自己干渉キャンセル回路は、搬送波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信された搬送波の無線周波数を中間周波数帯域に帯域変換することにより受信信号を生成する受信側周波数変換手段とを有する受信回路と、中間周波数帯域からなる送信信号を無線周波数に帯域変換する送信側周波数変換手段と、上記送信側周波数変換手段により帯域変換された搬送波を送信する送信アンテナとを有する送信回路と、上記各帯域変換において混合させる基準信号を上記受信側周波数変換手段及び上記送信側周波数変換手段に供給する局部発振手段と、上記送信回路に供給した中間周波数帯域からなる送信信号に基づいて、上記受信回路から供給される中間周波数帯域からなる受信信号について自己干渉をキャンセルする処理を施す中間周波数処理回路と、搬送波を送受信する１以上の外部端末の位置に関する参照用位置情報、上記搬送波の通信帯域に関する参照用通信帯域の何れか１以上に対する、上記自己干渉キャンセルの処理動作の関係を記憶する記憶手段と、新たに通信を行う場合に、搬送波を送受信する１以上の外部端末の位置に関する位置情報、搬送波の通信帯域に関する通信帯域の何れか１以上を取得する情報取得手段とを備え、上記記憶手段に記憶されている関係を参照し、上記自己干渉キャンセルの処理動作を選定することを特徴とする。 A self-interference cancellation circuit according to a third aspect of the present invention comprises a receiving circuit having a receiving antenna for receiving a carrier wave and receiving-side frequency conversion means for generating a receiving signal by band-converting the radio frequency of the carrier wave received by the receiving antenna to an intermediate frequency band, a transmitting circuit having a transmitting antenna for converting a transmitting signal of an intermediate frequency band to a radio frequency, and a transmitting antenna for transmitting the carrier wave band-converted by the transmitting-side frequency conversion means, a local oscillation means for supplying a reference signal to be mixed in each of the band conversions to the receiving-side frequency conversion means and the transmitting-side frequency conversion means, and The wireless communication system is characterized in that it is equipped with an intermediate frequency processing circuit that performs processing to cancel self-interference on a received signal consisting of an intermediate frequency band supplied from the receiving circuit, a storage means that stores reference position information related to the positions of one or more external terminals that transmit and receive carrier waves, and a relationship of the processing operation of the self-interference cancellation to any one or more of the reference communication bands related to the communication band of the carrier wave, and an information acquisition means that, when performing new communication, acquires position information related to the positions of one or more external terminals that transmit and receive carrier waves, and any one or more of the communication bands related to the communication band of the carrier wave, and selects the processing operation of the self-interference cancellation by referring to the relationship stored in the storage means .

上述した構成からなる本発明によれば、中間周波数帯域において自己干渉キャンセル回路を実装しているため、ミキサにより対象の無線周波数に周波数変換でき、複数のＲＦ回路（受信回路、送信回路）を切り替えながら利用する構成が容易に実現できる。中間周波数帯域の回路は受信側、送信側において共通であるため、それぞれのＲＦ回路に帯域内全二重無線通信を実現する上で必要な特別な設計が不要となる。更に狭帯域信号を扱うＬＴＥ－Ｍ（Long Term Evolution for machine-type-communication）等のＩｏＴ系システムに対しては、自己干渉キャンセル回路規模の低減も図ることができ、効率よく帯域内全二重無線通信を適用することが可能となる。
また、本発明によれば、アンプの歪み等の影響を取り除くことができ、簡単に遅延補償が実現でき、自己干渉キャンセル回路の規模の低減を図ることで、高効率な帯域内全二重無線通信を実現することが可能となる。 According to the present invention having the above-mentioned configuration, since the self-interference cancellation circuit is implemented in the intermediate frequency band, the frequency can be converted to the target radio frequency by the mixer, and a configuration in which multiple RF circuits (receiving circuit, transmitting circuit) are used while switching can be easily realized. Since the intermediate frequency band circuit is common to the receiving side and the transmitting side, a special design required for realizing in-band full-duplex wireless communication in each RF circuit is not required. Furthermore, for IoT systems such as LTE-M (Long Term Evolution for machine-type-communication) that handle narrowband signals, the scale of the self-interference cancellation circuit can be reduced, making it possible to efficiently apply in-band full-duplex wireless communication.
In addition, according to the present invention, the effects of amplifier distortion and the like can be eliminated, delay compensation can be easily achieved, and the scale of the self-interference cancellation circuit can be reduced, thereby enabling highly efficient in-band full-duplex wireless communication to be achieved.

本発明を適用した自己干渉キャンセル回路が適用される無線通信システムの全体概略図である。1 is an overall schematic diagram of a wireless communication system to which a self-interference cancellation circuit according to the present invention is applied; 自己干渉キャンセル回路のブロック構成を示している。2 shows a block diagram of a self-interference cancellation circuit. 機械学習モデルを利用した自己干渉キャンセルの選定モデルについて説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a selection model for self-interference cancellation using a machine learning model. 一般的な自己干渉キャンセル方法について説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a general self-interference cancellation method.

以下、本発明を適用した自己干渉キャンセル回路について、図面を参照しながら詳細に説明をする。 The self-interference cancellation circuit to which the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings.

図１は、本発明を適用した自己干渉キャンセル回路１０が適用される無線通信システム１の全体概略図である。無線通信システム１は、基地局２と、複数のユーザ端末３とを備えており、自己干渉キャンセル回路１０は、基地局２に実装される。無線通信システム１は、同一の周波数、同一の時間スロットを利用し、送信と受信を同時に行う複信方式である帯域内全二重無線通信方式を採用する場合を例に取り説明をするが、これに限定されるものではなく、一般的な全二重無線通信方式や半二重無線通信方式を採用するものであってもよい。 Figure 1 is an overall schematic diagram of a wireless communication system 1 to which a self-interference cancellation circuit 10 according to the present invention is applied. The wireless communication system 1 includes a base station 2 and a plurality of user terminals 3, and the self-interference cancellation circuit 10 is implemented in the base station 2. The wireless communication system 1 will be described using as an example an in-band full-duplex wireless communication method, which is a duplex method that uses the same frequency and the same time slot to simultaneously transmit and receive, but is not limited to this, and may also employ a general full-duplex wireless communication method or a half-duplex wireless communication method.

基地局２は、ユーザ端末３との間において無線アクセスポイントとしての役割を果たし、インターネット等を始めとした公衆通信網との間においてインタフェースとしての役割を果たすものである。即ち、基地局２は、これを介してユーザ端末３がインターネット等を始めとした公衆通信網との間でデータの送受信を行うことを可能とするための中継手段を担うものである。基地局２は、このユーザ端末３との無線通信を、上述した帯域内全二重無線通信方式に基づいて行う。この帯域内全二重無線通信を以下において詳述する自己干渉キャンセル回路１０を通じて行う。 The base station 2 serves as a wireless access point between the user terminal 3 and the base station 2, and serves as an interface between the base station 2 and public communication networks such as the Internet. In other words, the base station 2 serves as a relay means that enables the user terminal 3 to transmit and receive data between the base station 2 and public communication networks such as the Internet. The base station 2 performs wireless communication with the user terminal 3 based on the above-mentioned in-band full-duplex wireless communication method. This in-band full-duplex wireless communication is performed through a self-interference cancellation circuit 10, which will be described in detail below.

ユーザ端末３は、例えばノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等の無線通信可能な端末装置で構成されている。このようなユーザ端末３は、基地局２との間で、パケットデータを無線周波数からなる搬送波とし、無線通信により送受信する。 The user terminal 3 is composed of a terminal device capable of wireless communication, such as a notebook personal computer (PC), a mobile terminal, a smartphone, a tablet terminal, a wearable terminal, etc. Such a user terminal 3 transmits and receives packet data between the base station 2 via wireless communication, using a carrier wave consisting of a radio frequency.

図２は、自己干渉キャンセル回路１０のブロック構成を示している。自己干渉キャンセル回路１０は、大きく分類して、受信回路５と、送信回路６と、受信回路５及び送信回路６に接続された中間周波数回路７及び局部発信回路８とを備えている。この自己干渉キャンセル回路１０は、いわゆるスーパーヘテロダイン方式の回路構成を適用しており、受信回路５では、ユーザ端末３から受信した搬送波の無線周波数を中間周波数帯域に帯域変換することにより受信信号を生成し、これを中間周波数回路７へ出力する。また、送信回路６は、中間周波数回路７から出力された中間周波数帯域からなる送信信号を無線周波数に帯域変換し、これを搬送波にしてユーザ端末３へ送信する。局部発信回路８は、各帯域変換において混合させる基準信号を受信回路５、送信回路６にそれぞれ供給する。以下、これらの各構成について詳述する。 Figure 2 shows the block configuration of the self-interference cancellation circuit 10. The self-interference cancellation circuit 10 is roughly classified into a receiving circuit 5, a transmitting circuit 6, and an intermediate frequency circuit 7 and a local oscillator circuit 8 connected to the receiving circuit 5 and the transmitting circuit 6. This self-interference cancellation circuit 10 applies a so-called superheterodyne circuit configuration, and the receiving circuit 5 generates a receiving signal by band-converting the radio frequency of the carrier wave received from the user terminal 3 to an intermediate frequency band, and outputs this to the intermediate frequency circuit 7. In addition, the transmitting circuit 6 band-converts the transmission signal consisting of the intermediate frequency band output from the intermediate frequency circuit 7 to a radio frequency, converts this to a carrier wave, and transmits it to the user terminal 3. The local oscillator circuit 8 supplies the reference signal to be mixed in each band conversion to the receiving circuit 5 and the transmitting circuit 6, respectively. Each of these configurations will be described in detail below.

受信回路５は、受信アンテナ１１と、受信アンテナ１１に接続された増幅器１２と、増幅器１２に接続された受信帯域フィルタ１３と、受信帯域フィルタ１３に接続された減衰器１４と、減衰器１４に接続されたミキサ１５と、ミキサ１５に接続されたフィルタ１６と、フィルタ１６に接続された高利得増幅器１８と、高利得増幅器１８に接続された減衰器１９とを備え、減衰器１９は、中間周波数回路７に接続されている。 The receiving circuit 5 includes a receiving antenna 11, an amplifier 12 connected to the receiving antenna 11, a receiving band filter 13 connected to the amplifier 12, an attenuator 14 connected to the receiving band filter 13, a mixer 15 connected to the attenuator 14, a filter 16 connected to the mixer 15, a high gain amplifier 18 connected to the filter 16, and an attenuator 19 connected to the high gain amplifier 18, and the attenuator 19 is connected to the intermediate frequency circuit 7.

送信回路６は、中間周波数回路７に接続された減衰器２１と、減衰器２１に接続されたミキサ２２と、ミキサ２２に接続されたバンドパスフィルタ２３と、バンドパスフィルタ２３に接続されたバッファ増幅器２４と、バッファ増幅器２４に接続された可変減衰回路２５と、可変減衰回路２５に接続されたドライバ増幅器２６と、ドライバ増幅器２６に接続されたパワーアンプ２８と、パワーアンプ２８に接続されたアイソレータ２９と、アイソレータ２９に接続された送信アンテナ３０とを備えている。 The transmission circuit 6 includes an attenuator 21 connected to the intermediate frequency circuit 7, a mixer 22 connected to the attenuator 21, a bandpass filter 23 connected to the mixer 22, a buffer amplifier 24 connected to the bandpass filter 23, a variable attenuation circuit 25 connected to the buffer amplifier 24, a driver amplifier 26 connected to the variable attenuation circuit 25, a power amplifier 28 connected to the driver amplifier 26, an isolator 29 connected to the power amplifier 28, and a transmission antenna 30 connected to the isolator 29.

中間周波数回路７は、減衰器１９に接続されたカプラー３０と、減衰器２１に接続されている分配器３１と、分配器３１に接続された増幅器３２と、増幅器３２に接続された遅延回路３３と、遅延回路３３に接続された可変減衰回路３４とを備え、可変減衰回路３４は上述したカプラー３０に接続される。 The intermediate frequency circuit 7 includes a coupler 30 connected to the attenuator 19, a distributor 31 connected to the attenuator 21, an amplifier 32 connected to the distributor 31, a delay circuit 33 connected to the amplifier 32, and a variable attenuation circuit 34 connected to the delay circuit 33, and the variable attenuation circuit 34 is connected to the above-mentioned coupler 30.

局部発振回路８は、参照用時計４１と、この参照用時計４１に接続された電圧制御発振器４２、４３とを備え、電圧制御発振器４２は、受信回路５におけるミキサ１５に、また電圧制御発振器４３は、送信回路６におけるミキサ２２にそれぞれ接続される。 The local oscillator circuit 8 includes a reference clock 41 and voltage-controlled oscillators 42 and 43 connected to the reference clock 41. The voltage-controlled oscillator 42 is connected to the mixer 15 in the receiving circuit 5, and the voltage-controlled oscillator 43 is connected to the mixer 22 in the transmitting circuit 6.

受信アンテナ１１は、ユーザ端末３から送信されてきた、より高周波な無線周波数からなる搬送波を受信するためのアンテナである。この受信アンテナ１１により受信する搬送波の成分は、送信アンテナ３０から送信された搬送波が回り込んで受信した、いわゆる自己干渉となりえる成分も含まれる。受信アンテナ１１は、このような自己干渉成分を含む搬送波の無線信号を電気信号に変換し、これを増幅器１２へと出力する。 The receiving antenna 11 is an antenna for receiving a carrier wave consisting of a higher radio frequency transmitted from the user terminal 3. The components of the carrier wave received by this receiving antenna 11 include components that may be self-interference, that is, components that are received by looping around the carrier wave transmitted from the transmitting antenna 30. The receiving antenna 11 converts the radio signal of the carrier wave that includes such self-interference components into an electrical signal, and outputs this to the amplifier 12.

増幅器１２は、この送信アンテナから供給された搬送波を増幅し、これを受信帯域フィルタ１３へ出力する。 The amplifier 12 amplifies the carrier wave supplied from the transmitting antenna and outputs it to the receiving band filter 13.

受信帯域フィルタ１３は、この増幅器１２からの搬送波の帯域を所定範囲に制限した上で、これを減衰器１４に出力する。 The receiving band filter 13 limits the band of the carrier wave from the amplifier 12 to a predetermined range and outputs it to the attenuator 14.

減衰器１４は、受信帯域フィルタ１３から入力された搬送波につき、信号を減衰させる処理を施した上で、これをミキサ１５へ出力する。 The attenuator 14 attenuates the signal of the carrier wave input from the receiving band filter 13 and outputs it to the mixer 15.

ミキサ１５は、局部発振回路８から出力される基準信号と搬送波を混合し、中間周波数に変換した受信信号を生成する。ミキサ１５は、この中間周波数の成分に変換した受信信号を、フィルタ１６へ出力する。 The mixer 15 mixes the reference signal and carrier wave output from the local oscillator circuit 8 to generate a received signal converted to an intermediate frequency. The mixer 15 outputs the received signal converted to the intermediate frequency component to the filter 16.

フィルタ１６は、ミキサ１５から入力された受信信号から特定の周波数成分を取り出すと共にそれ以外の周波数成分に関しては帯域制限をかける。帯域制限は、受信帯域フィルタ１３において行っているが、これは高周波な無線周波数帯域において行うものであることから、改めてこの中間周波数帯域において帯域制限をかけることで、余分な周波数成分をカットする。フィルタ１６は、帯域制限をかけた受信信号を高利得増幅器１８へと出力する。 The filter 16 extracts specific frequency components from the received signal input from the mixer 15 and applies band limitation to other frequency components. Band limitation is performed in the receiving band filter 13, but since this is performed in the high-frequency radio frequency band, unnecessary frequency components are cut by applying band limitation again in this intermediate frequency band. The filter 16 outputs the band-limited received signal to the high-gain amplifier 18.

高利得増幅器１８は、フィルタ１６から入力される受信信号について、より高利得な増幅を行う回路である。高利得増幅器１８は、増幅した受信信号を減衰器１９へと出力する。 The high-gain amplifier 18 is a circuit that performs high-gain amplification on the received signal input from the filter 16. The high-gain amplifier 18 outputs the amplified received signal to the attenuator 19.

減衰器１９は、高利得増幅器１８から入力された受信信号を減衰させる処理を施した上で、これを中間周波数回路７におけるカプラー３０へ出力する。 The attenuator 19 attenuates the received signal input from the high gain amplifier 18 and outputs it to the coupler 30 in the intermediate frequency circuit 7.

カプラー３０は、受信回路５における減衰器１９から受信信号が入力される。カプラー３０には、更に可変減衰回路３４から参照信号が入力される。カプラー３０は、受信信号と参照信号とを混合する処理を行う。これにより受信信号に含まれる自己干渉信号がこれと同振幅で逆位相となるような最適なゲインと遅延補正がなされた参照信号と重畳することにより、自己干渉信号そのものをキャンセルすることができる。カプラー３０は、この自己干渉信号がキャンセルされた受信信号を基地局２内部へ送信することで、これに含まれる様々な情報を利用する。 The coupler 30 receives the received signal from the attenuator 19 in the receiving circuit 5. The coupler 30 also receives a reference signal from the variable attenuation circuit 34. The coupler 30 performs a process of mixing the received signal with the reference signal. This allows the self-interference signal contained in the received signal to be cancelled by superimposing it on a reference signal that has been subjected to optimal gain and delay compensation so that the self-interference signal has the same amplitude but the opposite phase as the received signal. The coupler 30 utilizes the various information contained in the received signal by transmitting the received signal from which the self-interference signal has been cancelled to the inside of the base station 2.

分配器３１は、基地局２の内部から送信信号が送られてくる。この送信信号は、中間周波数帯域で構成されており、ユーザ端末３に対して送信したい情報が含まれている。分配器３１は、この中間周波数からなる送信信号を分配し、一部を送信回路６における減衰器２１へ出力し、一部を増幅器３２へと出力する。 The distributor 31 receives a transmission signal from inside the base station 2. This transmission signal is composed of an intermediate frequency band, and contains information to be transmitted to the user terminal 3. The distributor 31 distributes this intermediate frequency transmission signal, outputting a portion of it to the attenuator 21 in the transmission circuit 6, and outputting a portion of it to the amplifier 32.

増幅器３２は、分配器３１から入力される中間周波数帯域の送信信号を増幅した上で、これを遅延回路３３へ出力する。 The amplifier 32 amplifies the intermediate frequency band transmission signal input from the distributor 31 and outputs it to the delay circuit 33.

遅延回路３３は、増幅器３２から入力されてくる送信信号に対して遅延補正を施し、これを可変減衰回路３４へ出力する。可変減衰回路３４は、遅延回路３３から入力される送信信号に対して適正な出力レベルになるように減衰量が調整される。 The delay circuit 33 applies delay correction to the transmission signal input from the amplifier 32 and outputs it to the variable attenuation circuit 34. The variable attenuation circuit 34 adjusts the amount of attenuation so that the output level is appropriate for the transmission signal input from the delay circuit 33.

この増幅器３２、遅延回路３３、可変減衰回路３４において送信信号についてゲインと遅延補正がなされることにより、参照信号を得ることができる。受信信号に含まれる自己干渉信号は、この送信信号が回り込んだものであるから、この送信信号から、自己干渉信号と同振幅で逆位相となるような参照信号を作り出すことができる。そして、この参照信号をカプラー３０において受信信号と重畳させることで、自己干渉信号をキャンセルすることが可能となる。本発明においては、このような自己干渉信号をキャンセルする上で必要な参照信号を、増幅器３２、遅延回路３３、可変減衰回路３４において中間周波数帯域の下で生成し、これをカプラー３０へ供給する。 The amplifier 32, delay circuit 33, and variable attenuation circuit 34 perform gain and delay correction on the transmission signal to obtain a reference signal. Since the self-interference signal contained in the received signal is the result of this transmission signal sneaking in, a reference signal can be created from this transmission signal that has the same amplitude and opposite phase as the self-interference signal. Then, by superimposing this reference signal on the received signal in the coupler 30, it becomes possible to cancel the self-interference signal. In the present invention, the reference signal required to cancel such a self-interference signal is generated in the intermediate frequency band in the amplifier 32, delay circuit 33, and variable attenuation circuit 34, and is supplied to the coupler 30.

減衰器２１は、中間周波数回路７から入力される送信信号を減衰させる処理を施した上で、これをミキサ２２へと出力する。 The attenuator 21 attenuates the transmission signal input from the intermediate frequency circuit 7 and outputs it to the mixer 22.

ミキサ２２は、局部発振回路８から出力される基準信号と中間周波数からなる送信信号を混合し、高周波な無線周波数に変換した搬送波の信号を生成する。ミキサ２２は、この無線周波数の成分に変換した搬送波を、バンドパスフィルタ２３へ出力する。 The mixer 22 mixes the reference signal output from the local oscillator circuit 8 with a transmission signal consisting of an intermediate frequency, and generates a carrier signal converted to a high-frequency radio frequency. The mixer 22 outputs the carrier converted to this radio frequency component to the bandpass filter 23.

バンドパスフィルタ２３は、ミキサ２２から出力された搬送波について所定の帯域のみを通過し、それ以外の帯域を制限するフィルタリング処理を施し、これをバッファ増幅器２４へ出力する。 The bandpass filter 23 performs filtering on the carrier wave output from the mixer 22, passing only a specific band and restricting other bands, and outputs the result to the buffer amplifier 24.

バッファ増幅器２４は、バンドパスフィルタ２３から出力された搬送波を増幅し、これを可変減衰回路２５へ出力する。 The buffer amplifier 24 amplifies the carrier wave output from the bandpass filter 23 and outputs it to the variable attenuation circuit 25.

可変減衰回路２５は、バッファ増幅器２４から入力された搬送波について適正な出力レベルになるように減衰量を調整し、これをドライバ増幅器２６へ出力する。 The variable attenuation circuit 25 adjusts the attenuation amount so that the carrier wave input from the buffer amplifier 24 has an appropriate output level, and outputs this to the driver amplifier 26.

ドライバ増幅器２６は、搬送波を所望の電圧レベルまで増幅させて、これをパワーアンプ２８へ出力する。 The driver amplifier 26 amplifies the carrier wave to the desired voltage level and outputs it to the power amplifier 28.

パワーアンプ２８は、ドライバ増幅器２６から供給される搬送波について電力増幅をし、これをアイソレータ２９へと出力する。 The power amplifier 28 amplifies the power of the carrier wave supplied from the driver amplifier 26 and outputs it to the isolator 29.

アイソレータ２９は、必要に応じて搬送波を作り出して送信アンテナ３０へと導く回路を絶縁するためのデバイスである。パワーアンプ２８からの搬送波は、アイソレータ２９を通過した場合には、送信アンテナ３０へと出力される。 The isolator 29 is a device for isolating the circuit that generates a carrier wave as needed and guides it to the transmitting antenna 30. When the carrier wave from the power amplifier 28 passes through the isolator 29, it is output to the transmitting antenna 30.

参照用時計４１は、実際に基準信号を生成する上で参照するための時計である。電圧制御発振器４２は、ミキサ１５へ供給する基準信号を発振する上で、参照用時計４１からの時間情報を参照する。同様に電圧制御発振器４３は、ミキサ２２へ供給する基準信号を発振する上で、参照用時計４１からの時間情報を参照する。 The reference clock 41 is a clock that is used as a reference when actually generating the reference signal. The voltage-controlled oscillator 42 refers to the time information from the reference clock 41 when oscillating the reference signal to be supplied to the mixer 15. Similarly, the voltage-controlled oscillator 43 refers to the time information from the reference clock 41 when oscillating the reference signal to be supplied to the mixer 22.

次に、自己干渉キャンセル回路１０の動作について説明をする。 Next, we will explain the operation of the self-interference cancellation circuit 10.

自己干渉キャンセル回路１０では、送信と受信を同時に行う複信方式である帯域内全二重無線通信方式の下、先ず中間周波数帯域の送信信号を作り出す。送信信号は、基地局２の内部において生成され、分配器３１において分配される。分配された送信信号の一部は、増幅器３２へ供給され、他の一部は、減衰器２１へ供給される。 The self-interference cancellation circuit 10 first creates a transmission signal in the intermediate frequency band under an in-band full-duplex wireless communication method, which is a duplex method that simultaneously transmits and receives. The transmission signal is generated inside the base station 2 and distributed by the distributor 31. A part of the distributed transmission signal is supplied to the amplifier 32, and the other part is supplied to the attenuator 21.

減衰器２１に供給された送信信号は、減衰処理が施された上でミキサ２２に出力される。ミキサ２２に出力された送信信号は、局部発振回路８から供給される基準信号と混合されて、中間周波数から高周波な無線周波数に変換した搬送波の信号となる。搬送波の信号は、バンドパスフィルタ２３において帯域制限され、バッファ増幅器２４において増幅され、可変減衰回路２５において減衰処理が施される。更にこの搬送波は、ドライバ増幅器２６において増幅され、パワーアンプ２８において増幅され、アイソレータ２９を介して送信アンテナ３０へと送られる。送信アンテナ３０は、この搬送波を発信し、無線周波数帯域における無線信号としてユーザ端末３へと搬送される。 The transmission signal supplied to the attenuator 21 is attenuated and then output to the mixer 22. The transmission signal output to the mixer 22 is mixed with a reference signal supplied from the local oscillator circuit 8 to become a carrier signal converted from an intermediate frequency to a high radio frequency. The carrier signal is band-limited in the bandpass filter 23, amplified in the buffer amplifier 24, and attenuated in the variable attenuation circuit 25. This carrier signal is further amplified in the driver amplifier 26, amplified in the power amplifier 28, and sent to the transmission antenna 30 via the isolator 29. The transmission antenna 30 transmits this carrier wave, which is then conveyed to the user terminal 3 as a radio signal in the radio frequency band.

この送信アンテナ３０から発信された搬送波の一部が仮に受信アンテナ１１に回り込み、自己干渉信号として、ユーザ端末３から送られてくる搬送波に重畳された状態で受信アンテナ１１により受信される場合がある。かかる場合には、受信アンテナ１１により受信された、自己干渉信号に含まれる搬送波は、増幅器１２において増幅され、受信帯域フィルタ１３において帯域制限がなされ、減衰器１４において減衰処理が施される。さらにこの受信した自己干渉信号を含む搬送波は、ミキサ１５において局部発振回路８から供給される基準信号と混合されて、高周波な無線周波数から中間周波数に変換した受信信号となる。 If a part of the carrier wave transmitted from the transmitting antenna 30 gets into the receiving antenna 11 and is received by the receiving antenna 11 as a self-interference signal superimposed on the carrier wave transmitted from the user terminal 3. In such a case, the carrier wave contained in the self-interference signal received by the receiving antenna 11 is amplified by the amplifier 12, band-limited by the receiving band filter 13, and attenuated by the attenuator 14. Furthermore, the received carrier wave containing the self-interference signal is mixed with the reference signal supplied from the local oscillator circuit 8 in the mixer 15, and becomes a received signal converted from a high radio frequency to an intermediate frequency.

この受信信号は、フィルタ１６において中間周波数帯域における帯域制限が施され、高利得増幅器１８において増幅され、更に減衰器１９において減衰処理が施される。そして、この減衰処理が施された受信信号は、中間周波数回路７におけるカプラー３０へ送られる。 This received signal is band-limited in the intermediate frequency band by filter 16, amplified by high-gain amplifier 18, and further attenuated by attenuator 19. The attenuated received signal is then sent to coupler 30 in intermediate frequency circuit 7.

このカプラー３０に送られた受信信号は、中間周波数帯域に変換されながらも、まだ自己干渉信号が含まれた状態となっている。カプラー３０では、この受信信号に含まれている自己干渉信号をキャンセルする処理を行う。具体的には、この自己干渉信号が含まれている受信信号に、可変減衰回路３４から入力された参照信号を混合する。 The received signal sent to the coupler 30 is converted to the intermediate frequency band, but still contains a self-interference signal. The coupler 30 performs a process to cancel the self-interference signal contained in the received signal. Specifically, the received signal containing the self-interference signal is mixed with a reference signal input from the variable attenuation circuit 34.

この参照信号は、上述した分配器３１において分配された送信信号に基づいて生成される。分配器３１において分配された送信信号の一部は、増幅器３２において増幅され遅延回路３３へ出力される。この遅延回路３３へ出力された送信信号は遅延補正が施さら、可変減衰回路３４において適正な出力レベルになるように減衰量が調整されることで、ちょうど自己干渉信号がこれと同振幅で逆位相となるような最適なゲインと遅延補正がなされる。自己干渉信号は、送信信号が回り込んだものであることから、自己干渉信号は、そもそも送信信号の振幅と位相に応じたものとなっている。このため、送信信号に基づいてどう振幅で逆位相となるような参照信号を生成し、これを自己干渉信号と重ね合わせることにより、当該自己干渉信号をキャンセルすることができる。 This reference signal is generated based on the transmission signal distributed by the distributor 31 described above. A portion of the transmission signal distributed by the distributor 31 is amplified by the amplifier 32 and output to the delay circuit 33. The transmission signal output to the delay circuit 33 is subjected to delay correction, and the amount of attenuation is adjusted in the variable attenuation circuit 34 so that the output level is appropriate, thereby performing optimal gain and delay correction so that the self-interference signal has the same amplitude and the opposite phase. Since the self-interference signal is a transmission signal that has slipped in, the self-interference signal is originally based on the amplitude and phase of the transmission signal. Therefore, by generating a reference signal that has an amplitude and an opposite phase based on the transmission signal and superimposing this on the self-interference signal, the self-interference signal can be canceled.

特にこの参照信号を自己干渉信号と重ね合わせることによる、自己干渉キャンセルを中間周波数帯域において行うことにより以下の優れた効果がある。 In particular, by superimposing this reference signal on the self-interference signal, self-interference cancellation can be performed in the intermediate frequency band, resulting in the following excellent effects:

中間周波数帯域において自己干渉キャンセル回路を実装しているため、ミキサ２２により対象の無線周波数に周波数変換でき、複数のＲＦ回路（受信回路５、送信回路６）を切り替えながら利用する構成が容易に実現できる。中間周波数帯域の回路は受信側、送信側において共通であるため、それぞれのＲＦ回路に帯域内全二重無線通信を実現する上で必要な特別な設計が不要となる。更に狭帯域信号を扱うＬＴＥ－Ｍ（Long Term Evolution for machine-type-communication）等のＩｏＴ系システムに対しては、自己干渉キャンセル回路規模の低減も図ることができ、効率よく帯域内全二重無線通信を適用することが可能となる。 Since a self-interference cancellation circuit is implemented in the intermediate frequency band, frequency conversion to the target radio frequency can be performed by the mixer 22, and a configuration in which multiple RF circuits (receiving circuit 5, transmitting circuit 6) can be used while switching can be easily realized. Since the intermediate frequency band circuit is common to the receiving side and the transmitting side, the special design required to realize in-band full-duplex wireless communication for each RF circuit is not required. Furthermore, for IoT systems such as LTE-M (Long Term Evolution for machine-type-communication) that handle narrowband signals, the scale of the self-interference cancellation circuit can be reduced, making it possible to efficiently apply in-band full-duplex wireless communication.

なお、増幅器３２、遅延回路３３、可変減衰回路３４において参照信号を生成する際には、受信信号から自己干渉を抽出し、抽出した自己干渉と同振幅で逆位相となるような参照信号を生成するようにしてもよい。自己干渉を抽出するユニットは、受信回路５或いは中間周波数回路７において設けられていてもよい。受信信号から自己干渉を抽出する方法は、周知のいかなる方法を利用してもよい。また受信信号から自己干渉を都度得ることは必須ではなく、実際の通信開始前において、外部からの受信信号を受信していない状態の下で、自機により送信信号を発信し、受信回路５に回り込んできた信号を自己干渉と仮定し、これについて事前に振幅と位相を検出するようにしてもよい。 When generating a reference signal in the amplifier 32, delay circuit 33, and variable attenuation circuit 34, self-interference may be extracted from the received signal, and a reference signal with the same amplitude and opposite phase as the extracted self-interference may be generated. The unit for extracting self-interference may be provided in the receiving circuit 5 or the intermediate frequency circuit 7. Any well-known method may be used to extract self-interference from the received signal. It is not essential to obtain self-interference from the received signal each time. Before the start of actual communication, when no receiving signal from the outside is being received, the device may transmit a transmission signal, and the signal that has entered the receiving circuit 5 may be assumed to be self-interference, and the amplitude and phase of this signal may be detected in advance.

振幅については、図示しないパワーディテクタを介して振幅を測定するようにしてもよい。位相については、中間周波数回路３０において送信信号に基づいて位相を仮設定した上で、これと自己干渉を重畳させる。その結果、自己干渉がどの程度キャンセルされたかをユーザ側、又はシステム側において目視で確認するようにしてもよいし、プログラム上でその自己干渉の減少度合を自動検出するようにしてもよい。 The amplitude may be measured via a power detector (not shown). The phase is provisionally set based on the transmission signal in the intermediate frequency circuit 30, and then the self-interference is superimposed on the phase. As a result, the user or system may visually check to what extent the self-interference has been canceled, or the program may automatically detect the degree to which the self-interference has been reduced.

その上で、中間周波数回路３０は、改めて送信信号に基づいて位相を再設定し、前回と比較した自己干渉の減少度合を同様に検出する。その結果、自己干渉が前回よりも更に減っている場合には、その再設定の過程で位相を大きくしているのであれば更に大きくし、また再設定の過程で位相を小さくしているのであればさらに小さくさせる等の処理を行う。また、自己干渉が前回よりも逆に増えている場合には、その再設定の過程で位相を大きくしているのであれば逆に小さくし、また再設定の過程で位相を小さくしているのであれば、逆に大きくさせる等の処理を行う。 The intermediate frequency circuit 30 then resets the phase based on the transmission signal, and similarly detects the degree of reduction in self-interference compared to the previous time. As a result, if the self-interference has further decreased compared to the previous time, if the phase was increased during the resetting process, it is increased further, and if the phase was decreased during the resetting process, it is decreased further. If the self-interference has increased compared to the previous time, if the phase was increased during the resetting process, it is decreased, and if the phase was decreased during the resetting process, it is increased.

このようにして、検出した自己干渉に応じた参照信号を、全て中間周波数回路３０における増幅器３２、遅延回路３３、可変減衰回路３４側において行うようにしてもよいが、これに限定されるものでは無い。例えば局部発信回路８において、受信信号から自己干渉を抽出し、抽出した自己干渉の位相に応じた上記基準信号を生成するようにしてもよい。局部発信回路８側において、上述と同様に受信信号から自己干渉を抽出する機能を実装しておく。そして、自己干渉と同様の位相となるように局部発信回路８において基準信号を生成し、ミキサ１５において、搬送波と混合させて中間周波数に変換した受信信号を生成するようにしてもよい。この基準信号との混合を通じて、既に位相に関しては自己干渉と整合するように調整がなされているため、中間周波数回路３０における増幅器３２、遅延回路３３、可変減衰回路３４においては、参照信号の振幅のみを上述と同様に調整することで、自己干渉と合わせる動作のみを行えばよい。 In this way, the reference signal corresponding to the detected self-interference may be generated in the amplifier 32, delay circuit 33, and variable attenuation circuit 34 in the intermediate frequency circuit 30, but this is not limited to this. For example, the local oscillator circuit 8 may extract the self-interference from the received signal and generate the above-mentioned reference signal corresponding to the phase of the extracted self-interference. The local oscillator circuit 8 may be equipped with a function to extract the self-interference from the received signal in the same manner as described above. Then, the local oscillator circuit 8 may generate a reference signal so that the phase is the same as the self-interference, and the mixer 15 may generate a received signal that is mixed with the carrier wave and converted to an intermediate frequency. Through mixing with this reference signal, the phase has already been adjusted to match the self-interference, so that the amplifier 32, delay circuit 33, and variable attenuation circuit 34 in the intermediate frequency circuit 30 only need to adjust the amplitude of the reference signal in the same manner as described above to match the self-interference.

このように、自己干渉キャンセルの処理動作は、参照信号の振幅と位相の調整を全て中間周波数回路３０側で行う方法と、基準信号において位相を調整し、参照信号の振幅の調整のみを中間周波数回路３０側で行う方法に分類することができる。 In this way, the processing operation of self-interference cancellation can be classified into a method in which all adjustments of the amplitude and phase of the reference signal are performed on the intermediate frequency circuit 30 side, and a method in which the phase of the reference signal is adjusted and only the amplitude of the reference signal is adjusted on the intermediate frequency circuit 30 side.

自己干渉キャンセルの処理動作について何れの分類に基づいて行うようにしてもよい。このとき、送信信号又は受信信号の帯域幅を検出し、検出した帯域幅に基づいて、参照信号の振幅と位相の調整を全て中間周波数回路３０側で行う方法と、基準信号において位相を調整し、参照信号の振幅の調整のみを中間周波数回路３０側で行う方法の何れかを選択するようにしてもよい。 The self-interference cancellation processing operation may be performed based on any classification. In this case, the bandwidth of the transmission signal or the reception signal may be detected, and based on the detected bandwidth, either a method in which all adjustments of the amplitude and phase of the reference signal are performed on the intermediate frequency circuit 30 side, or a method in which the phase of the reference signal is adjusted and only the amplitude of the reference signal is adjusted on the intermediate frequency circuit 30 side may be selected.

送信信号又は受信信号の帯域幅は、既知であればそれを利用するようにしてもよいし、既知でない場合には、帯域幅について図示しないスペクトルセンサ等を介して検出するようにしてもよい。 If the bandwidth of the transmitted or received signal is known, it may be used, or if it is not known, the bandwidth may be detected via a spectrum sensor (not shown) or the like.

また本発明は、自己干渉キャンセルの処理動作を選択する上で、図３に示すような機械学習を利用した選定モデルを利用するようにしてもよい。 The present invention may also use a selection model using machine learning as shown in FIG. 3 when selecting the self-interference cancellation processing operation.

この選定モデルでは、入力が参照用位置情報、参照用通信帯域情報の何れか１種以上で構成されている。出力は、自己干渉キャンセルの処理動作である。 In this selection model, the input consists of one or more of the following: reference position information and reference communication band information. The output is the processing operation of self-interference cancellation.

参照用位置情報とは、ユーザ端末３の位置情報である。この位置情報は、個々のユーザ端末３のＧＰＳ座標位置であってもよいし、複数のユーザ端末３間の相対的な位置関係であってもよい。また参照用通信帯域情報は、上述した通信帯域の帯域幅や、実際の帯域そのものであってもよい。 The reference location information is location information of the user terminal 3. This location information may be the GPS coordinate position of each user terminal 3, or the relative location relationship between multiple user terminals 3. The reference communication band information may be the bandwidth of the above-mentioned communication band, or the actual band itself.

自己干渉キャンセルの処理動作とは、例えば図３中のＡが送信信号又は受信信号の帯域幅を検出し、検出した帯域幅に基づいて、参照信号の振幅と位相の調整を全て中間周波数回路３０側で行う方法であり、図３中のＢが、基準信号において位相を調整し、参照信号の振幅の調整のみを中間周波数回路３０側で行う方法とされていてもよい。つまり、出力解として、このＡとＢの何れかを選択するものであってもよいが、これに限定されるものではなく、具体的な参照信号の振幅や位相そのものが出力解とされていてもよいし、基準信号の位相そのものが出力解とされていてもよい。 The self-interference cancellation processing operation may be, for example, a method in which A in FIG. 3 detects the bandwidth of the transmission signal or the reception signal, and based on the detected bandwidth, all adjustments of the amplitude and phase of the reference signal are performed on the intermediate frequency circuit 30 side, and a method in which B in FIG. 3 adjusts the phase in the reference signal, and only adjustments of the amplitude of the reference signal are performed on the intermediate frequency circuit 30 side. In other words, either A or B may be selected as the output solution, but this is not limited thereto, and the specific amplitude or phase of the reference signal itself may be the output solution, or the phase of the reference signal itself may be the output solution.

このような入力と出力のデータセットを教師データとして用い、学習させることで、図３に示すようなニューラルネットワークからなる選定モデルを事前に構築しておく。そして、実際に本発明を実施する過程において、位置情報、通信帯域情報を取得する。ここでいう位置情報とは、これから自己干渉キャンセルを試みる無線通信下におけるユーザ端末３の位置情報であり、その詳細は上述した参照用位置情報と同様である。 A selection model consisting of a neural network as shown in FIG. 3 is constructed in advance by using such input and output data sets as training data and training the model. Then, in the process of actually implementing the present invention, location information and communication bandwidth information are acquired. The location information referred to here is the location information of the user terminal 3 under wireless communication for which self-interference cancellation is to be attempted, and the details are the same as those of the reference location information described above.

また、通信帯域情報とは、これから自己干渉キャンセルを試みる無線通信下におけるユーザ端末３の位置情報であり、その詳細は上述した参照用位置情報と同様である。 The communication band information is the location information of the user terminal 3 under wireless communication for which self-interference cancellation is to be attempted, and the details are the same as those of the reference location information described above.

このような新たな入力を受け付けた場合、上述した選定モデルに入力することにより、出力解としての自己干渉キャンセルの処理動作が得られる。つまり過去の学習データに基づいた最適な自己干渉キャンセルの処理動作が出力されることになる。これにより、この出力された自己干渉キャンセルの処理動作を実行することが可能となる。 When such new input is received, it is input into the selection model described above, and the self-interference cancellation processing operation is obtained as an output solution. In other words, the optimal self-interference cancellation processing operation based on past learning data is output. This makes it possible to execute this output self-interference cancellation processing operation.

ちなみに、上述した例では、入力を位置情報、通信帯域情報の双方とする場合を例に説明をしたが、これに限定されるものでは無く、入力を位置情報又は通信帯域情報の何れかであってもよく、かかる場合には、その入力する情報に応じた参照用情報（参照用位置情報、参照用通信帯域情報の何れか）と、自己干渉キャンセルの処理動作とのデータセットを蓄積することで選定モデルが構築されるものであってもよい。 Incidentally, in the above example, the input is both location information and communication band information, but this is not limited to this, and the input may be either location information or communication band information. In such a case, the selection model may be constructed by accumulating a data set of reference information (either reference location information or reference communication band information) corresponding to the input information and the self-interference cancellation processing operation.

本発明は、上述した選定モデルの利用は必須ではなく、参照用位置情報、参照用通信帯域情報の１種以上に対する自己干渉キャンセルの処理動作の関係が予め規定されたテンプレートに代替してもよい。このテンプレートは、参照用位置情報、参照用通信帯域情報の１種以上に対する自己干渉キャンセルの処理動作の関係が１対１で記述されており、これを予め形成しておき、図示しないメモリ等の記憶手段に記憶させておく。そして、実際に本発明を実施する過程において、位置情報、通信帯域情報を取得する。このような新たな入力を受け付けた場合、上述したテンプレートに当て嵌めることにより、出力解としての自己干渉キャンセルの処理動作が得られる。つまり過去の学習データに基づいた最適な自己干渉キャンセルの処理動作が出力されることになる。 In the present invention, the use of the above-mentioned selection model is not essential, and a template in which the relationship of the self-interference cancellation processing operation to one or more of the reference position information and the reference communication band information is predefined may be used instead. This template describes the one-to-one relationship of the self-interference cancellation processing operation to one or more of the reference position information and the reference communication band information, and is formed in advance and stored in a storage means such as a memory (not shown). Then, in the process of actually implementing the present invention, the position information and communication band information are obtained. When such new input is received, the self-interference cancellation processing operation is obtained as an output solution by fitting it into the above-mentioned template. In other words, the optimal self-interference cancellation processing operation based on past learning data is output.

１無線通信システム
２基地局
３ユーザ端末
５受信回路
６送信回路
７中間周波数回路
８局部発振回路
９アンテナアイソレーション
１０自己干渉キャンセル回路
１１受信アンテナ
１２増幅器
１３受信帯域フィルタ
１４減衰器
１５ミキサ
１６フィルタ
１８高利得増幅器
１９減衰器
２１減衰器
２２ミキサ
２３バンドパスフィルタ
２４バッファ増幅器
２５可変減衰回路
２６ドライバ増幅器
２８パワーアンプ
２９アイソレータ
３０カプラー
３０送信アンテナ
３１分配器
３２増幅器
３３遅延回路
３４可変減衰回路
４１参照用時計
４２電圧制御発振器
４３電圧制御発振器
７１アンテナ
７１送信アンテナ
７２受信アンテナ
７３ベースバンドデジタルキャンセラ
７４高周波アナログキャンセラ
７５送信回路
７６受信回路 1 Wireless communication system 2 Base station 3 User terminal 5 Receiving circuit 6 Transmitting circuit 7 Intermediate frequency circuit 8 Local oscillator circuit 9 Antenna isolation 10 Self-interference cancellation circuit 11 Receiving antenna 12 Amplifier 13 Receiving band filter 14 Attenuator 15 Mixer 16 Filter 18 High gain amplifier 19 Attenuator 21 Attenuator 22 Mixer 23 Band pass filter 24 Buffer amplifier 25 Variable attenuation circuit 26 Driver amplifier 28 Power amplifier 29 Isolator 30 Coupler 30 Transmitting antenna 31 Distributor 32 Amplifier 33 Delay circuit 34 Variable attenuation circuit 41 Reference clock 42 Voltage controlled oscillator 43 Voltage controlled oscillator 71 Antenna 71 Transmitting antenna 72 Receiving antenna 73 Baseband digital canceller 74 High frequency analog canceller 75 Transmitting circuit 76 Receiving circuit

Claims

a receiving circuit having a receiving antenna for receiving a carrier wave and a receiving-side frequency conversion means for converting the radio frequency of the carrier wave received by the receiving antenna into an intermediate frequency band to generate a receiving signal;
a transmission circuit having a transmission side frequency conversion means for converting a transmission signal in an intermediate frequency band into a radio frequency, and a transmission antenna for transmitting a carrier wave band-converted by the transmission side frequency conversion means;
a local oscillation means for supplying a reference signal to be mixed in each of the band conversions to the receiving side frequency conversion means and the transmitting side frequency conversion means;
an intermediate frequency processing circuit that performs a process for canceling self-interference on a reception signal of an intermediate frequency band supplied from the reception circuit based on a transmission signal of an intermediate frequency band supplied to the transmission circuit ,
the local oscillation means generates the reference signal according to a phase of self-interference contained in the received signal and supplies the reference signal to the receiving-side frequency conversion means;
The self-interference cancellation circuit according to claim 1, wherein the intermediate frequency processing circuit generates a reference signal corresponding to the amplitude of the self-interference extracted by the local oscillation means, and superimposes the reference signal on the received signal .

a receiving circuit having a receiving antenna for receiving a carrier wave and a receiving-side frequency conversion means for converting the radio frequency of the carrier wave received by the receiving antenna into an intermediate frequency band to generate a receiving signal;
a transmission circuit having a transmission side frequency conversion means for converting a transmission signal in an intermediate frequency band into a radio frequency, and a transmission antenna for transmitting a carrier wave band-converted by the transmission side frequency conversion means;
a local oscillation means for supplying a reference signal to be mixed in each of the band conversions to the receiving side frequency conversion means and the transmitting side frequency conversion means;
an intermediate frequency processing circuit that performs a process for canceling self-interference on a received signal of an intermediate frequency band that is supplied from the receiving circuit based on a transmitted signal of an intermediate frequency band that is supplied to the transmitting circuit ;
a bandwidth acquisition means for acquiring a bandwidth of the transmission signal or the reception signal,
Based on the bandwidth detected by the bandwidth acquisition means,
The intermediate frequency processing circuit extracts the self-interference from the received signal, generates a reference signal having the same amplitude and opposite phase as the extracted self-interference, and superimposes the reference signal on the received signal to cancel the self-interference; or
The local oscillation means extracts self-interference from the received signal, generates the reference signal according to the phase of the extracted self-interference, and supplies this to the receiving-side frequency conversion means, and the intermediate frequency processing circuit generates a reference signal according to the amplitude of the self-interference extracted by the local oscillation means, and performs processing to superimpose this reference signal on the received signal, or
and determining a self-interference cancellation circuit.

a receiving circuit having a receiving antenna for receiving a carrier wave and a receiving-side frequency conversion means for converting the radio frequency of the carrier wave received by the receiving antenna into an intermediate frequency band to generate a receiving signal;
a transmission circuit having a transmission side frequency conversion means for converting a transmission signal in an intermediate frequency band into a radio frequency, and a transmission antenna for transmitting a carrier wave band-converted by the transmission side frequency conversion means;
a local oscillation means for supplying a reference signal to be mixed in each of the band conversions to the receiving side frequency conversion means and the transmitting side frequency conversion means;
an intermediate frequency processing circuit that performs a process for canceling self-interference on a received signal of an intermediate frequency band that is supplied from the receiving circuit based on a transmitted signal of an intermediate frequency band that is supplied to the transmitting circuit ;
A storage means for storing a relationship between the processing operation of the self-interference cancellation and one or more reference position information regarding the positions of one or more external terminals that transmit and receive a carrier wave and one or more reference communication bands regarding the communication band of the carrier wave;
and an information acquisition means for acquiring, when performing new communication, one or more of location information relating to the locations of one or more external terminals transmitting and receiving a carrier wave and a communication band relating to a communication band of the carrier wave,
A self-interference cancellation circuit comprising: a first circuit for selecting a processing operation for the self-interference cancellation by referring to the relationship stored in the storage means .