(57)【要約】【課題】送信アンテナから受信アンテナへの回り込み信号の伝搬特性を精度よく推定することで、回り込み信号成分の抑圧効果を向上させる。【解決手段】回り込み信号除去器４６は、受信信号ｒ(ｎ)に推定回り込み信号ｓ＾(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)を合成することで、回り込み信号成分のレベルが低減された再送信信号ｓ０＾(ｎ)を生成する。ランダム信号合成器５２は、回り込み信号除去器４６からの再送信信号ｓ０＾(ｎ)にランダム信号η(ｎ)を合成する。伝達特性推定部４２は、受信信号ｒ(ｎ)と畳み込み演算値η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)を小さくするように、回り込み信号の推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)を更新する。【選択図】図２
2010021608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信アンテナで受信して送信アンテナから送信する無線中継装置であって、
送信アンテナから受信アンテナへの回り込み信号の伝搬特性を推定する伝搬特性推定部と、
送信アンテナへの送信信号と伝搬特性推定部による推定伝搬特性とに基づいて推定回り込み信号を生成する推定回り込み信号生成部と、
受信アンテナで受信された受信信号から推定回り込み信号を減算することで、回り込み信号成分のレベルが低減された送信信号を生成する回り込み信号除去部と、
ランダム信号を発生するランダム信号発生器と、
回り込み信号除去部からの送信信号にランダム信号を合成するランダム信号合成部と、
を備え、
伝搬特性推定部は、ランダム信号と推定伝搬特性との畳み込み演算値を算出し、受信アンテナで受信された受信信号と当該畳み込み演算値との差を小さくするよう推定伝搬特性を更新する、無線中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線中継装置であって、
回り込み信号除去部からランダム信号合成部への送信信号のゲインを調整する送信信号ゲイン調整部をさらに備え、
前記回り込み信号の伝搬特性を推定する場合は、送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やすよう送信信号のゲインを徐々に増やしながら、伝搬特性推定部が送信信号の各ゲイン毎に推定伝搬特性の更新を繰り返す、無線中継装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線中継装置であって、
送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やした後に、ランダム信号合成部への送信信号レベルが設定範囲から外れたときは、
送信信号ゲイン調整部は、ランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内にするよう送信信号のゲインを調整し、
伝搬特性推定部は、当該調整された送信信号のゲインに対して推定伝搬特性を更新する、無線中継装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線中継装置であって、
受信アンテナから回り込み信号除去部への受信信号のゲインを調整する受信信号ゲイン調整部と、
回り込み信号除去部からランダム信号合成部への送信信号のゲインを調整する送信信号ゲイン調整部と、
をさらに備え、
前記回り込み信号の伝搬特性を推定する場合は、送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やすよう送信信号のゲインを徐々に増やすとともに、受信信号ゲイン調整部が回り込み信号除去部への受信信号レベルを所定レベルにするよう受信信号のゲインを調整しながら、伝搬特性推定部が送信信号の各ゲイン毎に推定伝搬特性の更新を繰り返す、無線中継装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無線中継装置であって、
送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やした後に、ランダム信号合成部への送信信号レベルが設定範囲から外れたときは、
送信信号ゲイン調整部は、ランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内にするよう送信信号のゲインを調整するとともに、受信信号ゲイン調整部は、回り込み信号除去部への受信信号レベルを所定レベルにするよう受信信号のゲインを調整し、
伝搬特性推定部は、当該調整された送信信号のゲインに対して推定伝搬特性を更新する、無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号を受信アンテナで受信して送信アンテナから再送信する非再生無線中継装置に関し、特に、送信アンテナから受信アンテナへの回り込み信号による影響を抑える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、無線中継装置１００は、送信局１０１が送信した無線信号を受信アンテナ１２で受信して送信アンテナ１４から受信局１０２へ再送信することで、送信局１０１と受信局１０２との間で無線信号を中継するものである。ただし、無線中継装置１００において、同一周波数を用いて再送信を行う場合は、送信アンテナ１４からの無線信号が受信アンテナ１２に回り込むことで受信品質が劣化しやすくなる。図１０において、送信局１０１から送信される無線信号をｓ(ｔ)（ｔは時刻）、送信局１０１から無線中継装置１００の受信アンテナ１２への無線信号ｓ(ｔ)の伝搬特性（インパルス応答関数）をｈ(ｔ)、無線中継装置１００の送信アンテナ１４から再送信される無線信号（再送信信号）をｓ＾(ｔ)、無線中継装置１００の送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への再送信信号（回り込み信号）ｓ＾(ｔ)の伝搬特性（インパルス応答関数）をｇ(ｔ)とすると、受信アンテナ１２で受信された受信信号ｒ(ｔ)は以下の（１）式で表すことができる。ただし、（１）式においては、畳み込み演算子を＊の演算子により表しており（以下の式でも同様）、ｖ(ｔ)は受信機雑音である。（１）式において、ｓ(ｔ)とｈ(ｔ)との畳み込み演算値ｓ(ｔ)＊ｈ(ｔ)が送信局１０１からの所望信号成分であり、ｓ＾(ｔ)とｇ(ｔ)との畳み込み演算値ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)が送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への回り込み信号成分である。無線中継装置１００では、再送信を行う前に、受信信号ｒ(ｔ)から回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)を抑圧して所望信号成分ｓ(ｔ)＊ｈ(ｔ)を抽出することが行われる（例えば下記特許文献１，２）。
【０００３】
【数１】
2010021608.tif 000003
【０００４】
受信信号ｒ(ｔ)から回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)を抑圧する方法の１つとして、送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への回り込み信号の伝搬特性ｇ(ｔ)を推定し、この推定伝搬特性と再送信信号ｓ＾(ｔ)とに基づいて生成した推定回り込み信号を受信信号ｒ(ｔ)から減算することで、回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)を抑圧する方法がある。回り込み信号の推定伝搬特性をｇ＾(ｔ)、推定回り込み信号をｓ＾(ｔ)＊ｇ＾(ｔ)（ｓ＾(ｔ)とｇ＾(ｔ)との畳み込み演算値）とすると、送信アンテナ１４から再送信される再送信信号ｓ＾(ｔ)は以下の（２）式で表すことができる。
【０００５】
【数２】
2010021608.tif 000004
【０００６】
（１）式を（２）式に代入すると、以下の（３）式が得られる。
【０００７】
【数３】
2010021608.tif 000005
【０００８】
回り込み信号の推定伝搬特性ｇ＾(ｔ)が実際の伝搬特性ｇ(ｔ)と完全に一致した場合は、再送信信号ｓ＾(ｔ)は以下の（４）式で表され、回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)が完全に除去される。
【０００９】
【数４】
2010021608.tif 000006
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１８６０７３号公報
【特許文献２】特開２００６−３３４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、受信信号ｒ(ｔ)から回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)を抑圧するためには、回り込み信号の推定伝搬特性ｇ＾(ｔ)を実際の伝搬特性ｇ(ｔ)に近づける（理想的には一致させる）必要がある。しかし、送信局１０１からの所望信号ｓ(ｔ)＊ｈ(ｔ)と送信アンテナ１４から再送信される再送信信号ｓ＾(ｔ)とは互いに相関が高いため、受信信号ｒ(ｔ)や再送信信号ｓ＾(ｔ)だけを用いて回り込み信号の伝搬特性ｇ(ｔ)を精度よく推定することは一般には困難である。その結果、回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)の抑圧効果が不十分となる。
【００１２】
本発明は、送信アンテナから受信アンテナへの回り込み信号の伝搬特性を精度よく推定することで、回り込み信号成分の抑圧効果を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る無線中継装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１４】
本発明に係る無線中継装置は、無線信号を受信アンテナで受信して送信アンテナから送信する無線中継装置であって、送信アンテナから受信アンテナへの回り込み信号の伝搬特性を推定する伝搬特性推定部と、送信アンテナへの送信信号と伝搬特性推定部による推定伝搬特性とに基づいて推定回り込み信号を生成する推定回り込み信号生成部と、受信アンテナで受信された受信信号から推定回り込み信号を減算することで、回り込み信号成分のレベルが低減された送信信号を生成する回り込み信号除去部と、ランダム信号を発生するランダム信号発生器と、回り込み信号除去部からの送信信号にランダム信号を合成するランダム信号合成部と、を備え、伝搬特性推定部は、ランダム信号と推定伝搬特性との畳み込み演算値を算出し、受信アンテナで受信された受信信号と当該畳み込み演算値との差を小さくするよう推定伝搬特性を更新することを要旨とする。
【００１５】
本発明の一態様では、回り込み信号除去部からランダム信号合成部への送信信号のゲインを調整する送信信号ゲイン調整部をさらに備え、前記回り込み信号の伝搬特性を推定する場合は、送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やすよう送信信号のゲインを徐々に増やしながら、伝搬特性推定部が送信信号の各ゲイン毎に推定伝搬特性の更新を繰り返すことが好適である。この態様では、送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やした後に、ランダム信号合成部への送信信号レベルが設定範囲から外れたときは、送信信号ゲイン調整部は、ランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内にするよう送信信号のゲインを調整し、伝搬特性推定部は、当該調整された送信信号のゲインに対して推定伝搬特性を更新することが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、受信アンテナから回り込み信号除去部への受信信号のゲインを調整する受信信号ゲイン調整部と、回り込み信号除去部からランダム信号合成部への送信信号のゲインを調整する送信信号ゲイン調整部と、をさらに備え、前記回り込み信号の伝搬特性を推定する場合は、送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やすよう送信信号のゲインを徐々に増やすとともに、受信信号ゲイン調整部が回り込み信号除去部への受信信号レベルを所定レベルにするよう受信信号のゲインを調整しながら、伝搬特性推定部が送信信号の各ゲイン毎に推定伝搬特性の更新を繰り返すことが好適である。この態様では、送信信号ゲイン調整部がランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内まで増やした後に、ランダム信号合成部への送信信号レベルが設定範囲から外れたときは、送信信号ゲイン調整部は、ランダム信号合成部への送信信号レベルを設定範囲内にするよう送信信号のゲインを調整するとともに、受信信号ゲイン調整部は、回り込み信号除去部への受信信号レベルを所定レベルにするよう受信信号のゲインを調整し、伝搬特性推定部は、当該調整された送信信号のゲインに対して推定伝搬特性を更新することが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、送信アンテナへの送信信号にランダム信号を混入させ、ランダム信号の回り込み成分を含む受信信号とランダム信号及び推定伝搬特性の畳み込み演算値との差を小さくするよう回り込み信号の推定伝搬特性を更新することで、回り込み信号の伝搬特性を精度よく推定することができ、回り込み信号成分の抑圧効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。以下の実施形態の説明では、図１０と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する構成については図１０と同様である。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る無線中継装置１００の構成の概略を示す図であり、図２は本実施形態における制御系を表すブロック図である。無線中継装置１００において、送信局１０１から送信された無線信号ｓ(ｔ)は受信アンテナ１２で受信される。送信局１０１からの送信信号ｓ(ｔ)は、例えばシングルキャリア変調信号であり、変調に応じた周波数帯域幅を有する。ただし、後述するように、送信局１０１からの送信信号ｓ(ｔ)は、マルチキャリア変調信号であってもよい。受信アンテナ１２で受信された受信信号ｒ(ｔ)には、送信局１０１からの所望信号成分ｓ(ｔ)＊ｈ(ｔ)の他に、送信アンテナ１４からの回り込み信号成分ｓ＾(ｔ)＊ｇ(ｔ)も含まれる。
【００２０】
ダウンコンバータ（ミキサ）２２は、受信アンテナ１２で受信された受信信号ｒ(ｔ)をＲＦ信号からＩＦ信号にダウンコンバートして出力する。ただし、受信信号ｒ(ｔ)をＲＦ信号からベースバンド信号にダウンコンバートすることも可能である。増幅器ＡＭＰ１は、ダウンコンバータ２２でダウンコンバートされた受信信号ｒ(ｔ)を増幅して出力する。利得制御回路２５により増幅器ＡＭＰ１の利得（ゲイン）αを制御することで、増幅器ＡＭＰ１から出力される受信信号ｒ(ｔ)の振幅レベルを制御することができる。直交復調器２６は、増幅器ＡＭＰ１からの受信信号ｒ(ｔ)を直交復調して出力する。Ａ／Ｄ変換器２８は、直交復調器２６からの受信信号ｒ(ｔ)をアナログ信号からディジタル信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器２８からの受信信号ｒ(ｎ)（ｎはサンプル時刻）は、実部（同相成分）と虚部（直交成分）とを有する複素信号である。
【００２１】
回り込み信号抑圧部３０は、Ａ／Ｄ変換器２８からの受信信号ｒ(ｎ)から回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)を抑圧することで、所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)が抽出された送信信号（以下、再送信信号とする）ｓ＾(ｎ)を生成して出力する。ここでの回り込み信号抑圧部３０の具体的構成については後述する。Ｄ／Ａ変換器３２は、回り込み信号抑圧部３０からの再送信信号ｓ＾(ｎ)をディジタル信号からアナログ信号に変換して出力する。直交変調器３４は、Ｄ／Ａ変換器３２からの再送信信号ｓ＾(ｔ)を直交変調して出力する。アップコンバータ（ミキサ）３６は、直交変調器３４からの再送信信号ｓ＾(ｔ)をＩＦ信号からＲＦ信号にアップコンバートして出力する。ただし、再送信信号ｓ＾(ｔ)をベースバンド信号からＲＦ信号にアップコンバートすることも可能である。送信アンプ３８は、アップコンバータ３６でアップコンバートされた再送信信号ｓ＾(ｔ)を増幅して出力する。送信アンプ３８で増幅された再送信信号ｓ＾(ｔ)は、送信アンテナ１４から受信局１０２へ再送信される。
【００２２】
なお、図２の制御系において、ブロック１３は、送信局１０１から無線中継装置１００の受信アンテナ１２への無線信号ｓ(ｎ)の伝搬特性（インパルス応答関数）ｈ(ｎ)を表すブロックである。そして、ブロック１５は、無線中継装置１００の送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への再送信信号（回り込み信号）ｓ＾(ｎ)の伝搬特性（インパルス応答関数）ｇ(ｎ)を表すブロックである。ただし、図２では、説明の便宜上、ダウンコンバータ２２、直交復調器２６、Ａ／Ｄ変換器２８、Ｄ／Ａ変換器３２、直交変調器３４、及びアップコンバータ３６の図示を省略し、制御系全体をディジタル領域で示している。
【００２３】
次に、回り込み信号抑圧部３０の構成について説明する。伝達特性推定部４２は、送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への回り込み信号の伝搬特性（回り込み伝搬路のインパルス応答関数）ｇ(ｔ)を推定する。伝達特性推定部４２による回り込み信号の推定伝搬特性（回り込み伝搬路のインパルス応答関数）をｇ＾(ｎ)とする。推定回り込み信号生成部４４は、送信アンテナ１４への再送信信号ｓ＾(ｎ)と伝達特性推定部４２による推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)とに基づいて、推定回り込み信号ｓ＾(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)を生成して出力する。ここでの推定回り込み信号生成部４４は、ＦＩＲフィルタを含んで構成され、伝達特性推定部４２による推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)の各タップ係数をＦＩＲフィルタの各タップ係数に書き込み、ｓ＾(ｎ)とｇ＾(ｎ)との畳み込み演算により推定回り込み信号ｓ＾(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)が生成される。回り込み信号除去器４６は、受信アンテナ１２で受信されＡ／Ｄ変換器２８でディジタル信号に変換された受信信号ｒ(ｎ)に推定回り込み信号ｓ＾(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)を合成することで、回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)の振幅レベルが低減された再送信信号ｓ０＾(ｎ)を生成して出力する。ここでは、推定回り込み信号ｓ＾(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)を受信信号ｒ(ｎ)から減算することで、再送信信号ｓ０＾(ｎ)が生成される。利得制御回路２５により増幅器ＡＭＰ１のゲインαを調整することで、受信アンテナ１２から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)のゲインが調整可能である。増幅器ＡＭＰ２は、回り込み信号除去器４６からの再送信信号ｓ０＾(ｎ)を増幅して出力する。利得制御回路４９により増幅器ＡＭＰ２の利得（ゲイン）βを制御することで、増幅器ＡＭＰ２から出力される再送信信号ｓ０＾(ｎ)の振幅レベルを制御することができる。
【００２４】
ランダム信号発生器５０は、リファレンス信号として既知のランダム信号η(ｎ)を発生する。ここでのランダム信号η(ｎ)は、送信局１０１からの送信信号ｓ(ｔ)（所望信号成分ｓ(ｔ)＊ｈ(ｔ)）との相関の低い（理想的には相関の無い）無相関信号であり、実部（同相成分）と虚部（直交成分）とを有する複素信号である。ランダム信号η(ｎ)の電力レベルは、所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)と比べて十分小さいレベルに設定される。ランダム信号η(ｎ)の周波数帯域の少なくとも一部は受信信号ｒ(ｎ)（再送信信号ｓ０＾(ｎ)）の周波数帯域内に含まれ、さらには、図３に示すように、ランダム信号（リファレンス信号）η(ｎ)の周波数帯域の全体が受信信号ｒ(ｎ)（再送信信号ｓ０＾(ｎ)）の周波数帯域内に含まれることが好ましい。ランダム信号合成器５２は、増幅器ＡＭＰ２（回り込み信号除去器４６）からの再送信信号ｓ０＾(ｎ)にランダム信号η(ｎ)を合成することで、送信アンテナ１４への再送信信号ｓ＾(ｎ)を出力する。ここでは、再送信信号ｓ０＾(ｎ)にランダム信号η(ｎ)を加算した再送信信号ｓ＾(ｎ)が出力される。利得制御回路４９により増幅器ＡＭＰ２のゲインβを調整することで、回り込み信号除去器４６からランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインが調整可能である。
【００２５】
伝達特性推定部４２において、レプリカ信号演算部５４は、ランダム信号η(ｎ)と推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)とに基づいて、レプリカ信号（推定回り込みランダム信号）η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)を演算して出力する。ここでのレプリカ信号演算部５４は、ＦＩＲフィルタを含んで構成され、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)の各タップ係数をＦＩＲフィルタの各タップ係数に書き込み、η(ｎ)とｇ＾(ｎ)との畳み込み演算によりレプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)が生成される。誤差演算部５６は、受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号（η(ｎ)とｇ＾(ｎ)との畳み込み演算値）η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差ｅ(ｎ)＝ｒ(ｎ)−η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)を演算して出力する。推定伝搬特性更新部５８は、誤差演算部５６で演算された誤差ｅ(ｎ)を小さくする（理想的には最小にする）ように推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)を更新することで、送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への回り込み信号の伝搬特性ｇ(ｔ)を推定する。ここでは、例えばＬＭＳやＲＬＳ等の公知の適応アルゴリズムを用いて、誤差ｅ(ｎ)の平均電力（二乗平均値）Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)を小さくする（理想的には最小にする）ように、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)（レプリカ信号演算部５４のＦＩＲフィルタの各タップ係数）の更新が繰り返される。更新後の推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)は、推定回り込み信号生成部４４のＦＩＲフィルタの各タップ係数にも書き込まれる。
【００２６】
本実施形態では、送信アンテナ１４への再送信信号ｓ＾(ｎ)に、送信信号ｓ(ｔ)と相関の低い（理想的には無相関の）既知のランダム信号η(ｎ)を混入させる。ランダム信号η(ｎ)が混入された再送信信号ｓ＾(ｎ)は、送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への回り込み伝搬路を介して受信信号ｒ(ｎ)に回り込む。Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６に供給される受信信号ｒ(ｎ)は以下の（５）式で表され、ランダム信号合成器５２からＤ／Ａ変換器３２に供給される再送信信号ｓ＾(ｎ)は以下の（６）式で表される。（５）式において、ｖ(ｎ)は受信機雑音である。
【００２７】
【数５】
2010021608.tif 000007
【００２８】
（５）式を（６）式に代入すると、以下の（７）式が得られる。
【００２９】
【数６】
2010021608.tif 000008
【００３０】
（７）式においてαｇ(ｎ)＝ｇ＾(ｎ)が成立する場合は、再送信信号ｓ＾(ｎ)は以下の（８）式で表され、回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)が完全に除去される。ただし、（８）式で表される再送信信号ｓ＾(ｎ)には、所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)に受信機雑音ｖ(ｎ)とランダム信号η(ｎ)とが付加されている。このことから、ランダム信号η(ｎ)の振幅レベルは、受信機雑音ｖ(ｎ)と同程度あるいはそれ以下に設定することが好ましい。
【００３１】
【数７】
2010021608.tif 000009
【００３２】
本実施形態では、受信信号ｒ(ｎ)に含まれるランダム信号の回り込み成分η(ｎ)＊ｇ(ｎ)を利用して、送信アンテナ１４から受信アンテナ１２への回り込み伝搬路の伝達特性（インパルス応答関数）ｇ(ｔ)を推定する。以下、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)を推定する処理について説明する。
【００３３】
回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)を推定する際には、まず図４のフローチャートによるイニシャライズ処理が実行される。イニシャライズ処理では、ステップＳ１０１において、利得制御回路４９により増幅器ＡＭＰ２のゲインβがＯＦＦ（β＝０）にされることで、回り込み信号除去器４６からランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインが０に調整される。それとともに、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６に供給される受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルが所定レベルとなるように、利得制御回路２５により増幅器ＡＭＰ１のゲインα（受信アンテナ１２から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)のゲイン）が調整される。この場合、ランダム信号合成器５２からＤ／Ａ変換器３２への再送信信号ｓ＾(ｎ)は以下の（９）式で表され、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)は以下の（１０）式で表される。
【００３４】
【数８】
2010021608.tif 000010
【００３５】
ステップＳ１０２においては、受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)が最小になるように、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)（レプリカ信号演算部５４のＦＩＲフィルタの各タップ係数）の更新が推定伝搬特性更新部５８によりサンプル毎に繰り返されることで、推定伝搬特性の初期値ｇ0＾(ｎ)が演算される。演算された推定伝搬特性の初期値ｇ0＾(ｎ)は、推定回り込み信号生成部４４のＦＩＲフィルタの各タップ係数に書き込まれる。そして、イニシャライズ処理の実行を終了する。なお、イニシャライズ処理前において、レプリカ信号演算部５４及び推定回り込み信号生成部４４のタップ係数の初期値はともに０である。また、必ずしも誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)が最小になるまで推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)の更新を続けなくてもよい。ここでの誤差ｅ(ｎ)は、以下の（１１）式で表される。（１１）式において、α0は増幅器ＡＭＰ１の設定されたゲインである。
【００３６】
【数９】
2010021608.tif 000011
【００３７】
α0ｈ(ｎ)＝ｈ0(ｎ)、α0ｇ(ｎ)＝ｇ0(ｎ)、α0ｖ(ｎ)＝ｖ0(ｎ)とおくと、（１１）式は以下の（１２）式で表される。
【００３８】
【数１０】
2010021608.tif 000012
【００３９】
（１２）式で表される誤差ｅ(ｎ)には、送信信号ｓ(ｎ)、ランダム信号η(ｎ)、及び受信機雑音ｖ0(ｎ)が含まれる。これらの信号は確率過程として扱われ、その平均値は０で、互いに無相関とすることができる。すなわち、以下の（１３）式が成立し、誤差ｅ(ｎ)の絶対値の２乗の期待値（平均値）Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)は以下の（１４）式で表すことができる。これにより、誤差電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)はｇ＾(ｎ)＝ｇ0(ｎ)とする（（１４）式の右辺第２項が０となる）ことで最小になる。ただし、（１３）式において、ｍ，ｎは任意の整数であり、η*(ｍ)はη(ｍ)の複素共役（ｖ0*(ｍ)、ｓ*(ｍ)についても同様）である。
【００４０】
【数１１】
2010021608.tif 000013
【００４１】
レプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)は、（１０）式で表される受信信号ｒ(ｎ)における所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)との相関が低く、ランダム信号の回り込み成分η(ｎ)＊ｇ(ｎ)との相関が高い。そのため、受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差電力が小さくなるように推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)が更新されるときは、レプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)は、受信信号ｒ(ｎ)のうち相関の高いランダム信号の回り込み成分α0η(ｎ)＊ｇ(ｎ)との誤差電力が小さくなるように更新される。したがって、誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)を最小にするように推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)を更新することで、（１１）式におけるα0ｇ(ｎ)とｇ＾(ｎ)との平均誤差電力（（１２）式におけるｇ0(ｎ)とｇ＾(ｎ)との平均誤差電力）が最小になるように推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)が更新され、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)を推定することが可能となる。
【００４２】
イニシャライズ処理の実行後は、図５のフローチャートによるアクイジション処理が実行される。アクイジション処理では、まずステップＳ２０１において、増幅器ＡＭＰ２からランダム信号合成器５２へ出力される再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内にあるか否かが利得制御回路４９により判定される。ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内にある場合（ステップＳ２０１の判定結果がＹＥＳの場合）は、アクイジション処理の実行を終了する。一方、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内にない場合（ステップＳ２０１の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０２に進む。なお、イニシャライズ処理においては、増幅器ＡＭＰ２のゲインβが０に設定されていたため、アクイジション処理の開始直後においては、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲から外れており、１回目におけるステップＳ２０１の判定結果はＮＯとなる。
【００４３】
ステップＳ２０２においては、利得制御回路４９により増幅器ＡＭＰ２のゲインβを微小値δだけ増やすことで、回り込み信号除去器４６からランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインを微小値δだけ増やす。それとともに、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６に供給される受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルが所定レベルとなるように、利得制御回路２５により増幅器ＡＭＰ１のゲインα（受信アンテナ１２から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)のゲイン）が調整される。ステップＳ２０３においては、受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)が最小になるように、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)（レプリカ信号演算部５４のＦＩＲフィルタの各タップ係数）の更新が推定伝搬特性更新部５８によりサンプル毎に繰り返されることで、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)が推定される。更新後の推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)は、推定回り込み信号生成部４４のＦＩＲフィルタの各タップ係数に書き込まれる。そして、ステップＳ２０１に戻る。
【００４４】
図５のフローチャートのアクイジション処理によれば、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)を推定する場合は、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルを設定範囲内まで増やすように再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインを徐々に増やす制御が利得制御回路４９により行われる。それとともに、回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルを所定レベルにするように、受信信号ｒ(ｎ)のゲインが利得制御回路２５により制御される。そして、図６のタイミングチャートに示すように、再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインを徐々に増やす制御と受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルを所定レベルにする制御とを行いながら、再送信信号ｓ０＾(ｎ)の各ゲイン毎に、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)（レプリカ信号演算部５４のＦＩＲフィルタの各タップ係数）の更新が繰り返され、更新後の推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)が推定回り込み信号生成部４４のＦＩＲフィルタの各タップ係数に書き込まれる。レプリカ信号演算部５４のタップ係数の更新がサンプル毎に繰り返されている間は、推定回り込み信号生成部４４のタップ係数値は固定され、伝達特性推定部４２で前回推定したタップ係数値が入っている。例えばＮサンプル時間経ったところで、この時点の更新されたレプリカ信号演算部５４のタップ係数が推定回り込み信号生成部４４のタップ係数へコピーされ、次のＮサンプル時間で推定回り込み信号生成部４４にて使用されるタップ係数となり、レプリカ信号演算部５４のタップ係数の初期値にもなる。ｋ回目（ｋは自然数）における増幅器ＡＭＰ１のゲインα、増幅器ＡＭＰ２のゲインβ、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)をそれぞれαk、βk、ｇk＾(ｎ)とすると、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)は以下の（１５）式で表され、ランダム信号合成器５２からＤ／Ａ変換器３２への再送信信号ｓ＾(ｎ)は以下の（１６）式で表される。
【００４５】
【数１２】
2010021608.tif 000014
【００４６】
（１６）式を整理すると、以下の（１７）式が得られる。
【００４７】
【数１３】
2010021608.tif 000015
【００４８】
||Δｇk(ｎ)||≪１とすると、[δ(ｎ)−Δｇk(ｎ)]-1を以下の（１８）式で近似可能なため、（１８）式を（１７）式に代入して、以下の（１９）式が得られる。
【００４９】
【数１４】
2010021608.tif 000016
【００５０】
さらに、（１９）式を（１５）式右辺のｓ＾(ｎ)に代入して得られる式において、η(ｎ)項Δｇk(ｎ)に関して０次成分であるαkη(ｎ)＊ｇ(ｎ)と、これに対するレプリカ信号η(ｎ)＊ｇk＾(ｎ)との誤差電力が最小になるように、推定伝搬特性ｇk＾(ｎ)が更新されることで、理想的には、ｇk＾(ｎ)≒αkｇ(ｎ)となり、以下の（２０）式、（２１）式が成立する。
【００５１】
【数１５】
2010021608.tif 000017
【００５２】
前述のように、レプリカ信号η(ｎ)＊ｇk＾(ｎ)は、所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)との相関が低く、ランダム信号の回り込み成分η(ｎ)＊ｇ(ｎ)との相関が高い。そのため、受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号η(ｎ)＊ｇk＾(ｎ)との誤差電力が小さくなるように推定伝搬特性ｇk＾(ｎ)が更新されるときは、レプリカ信号η(ｎ)＊ｇk＾(ｎ)は、受信信号ｒ(ｎ)のうち相関の高いランダム信号の回り込み成分αkη(ｎ)＊ｇ(ｎ)との誤差電力が小さくなるように更新される。したがって、誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)を最小にするように推定伝搬特性ｇk＾(ｎ)を更新することで、αkｇ(ｎ)とｇk＾(ｎ)との平均誤差電力が最小になるように推定伝搬特性ｇk＾(ｎ)が更新され、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)を推定することが可能となる。
【００５３】
アクイジション処理の実行後は、図７のフローチャートによるトラッキング処理が実行される。トラッキング処理では、ステップＳ３０１において一定時間（例えば１００ｍｓ〜１ｓ程度の時間）経過した後に、ステップＳ３０２において、増幅器ＡＭＰ２からランダム信号合成器５２へ出力される再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内にあるか否かが利得制御回路４９により判定される。ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内にある場合（ステップＳ３０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ３０４に進む。一方、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲から外れた場合（ステップＳ３０２の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ３０３に進む。
【００５４】
ステップＳ３０３においては、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内に入るように、利得制御回路４９により増幅器ＡＭＰ２のゲインβを微小値δだけ増やすまたは減らすことで、回り込み信号除去器４６からランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインを調整する。それとともに、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６に供給される受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルが所定レベルとなるように、利得制御回路２５により増幅器ＡＭＰ１のゲインα（受信アンテナ１２から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)のゲイン）が調整される。ステップＳ３０４においては、受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差ｅ(ｎ)の平均電力Ｅ(|ｅ(ｎ)|2)が最小になるように、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)の更新が推定伝搬特性更新部５８により繰り返されることで、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)が推定される。更新後の推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)は、推定回り込み信号生成部４４のＦＩＲフィルタの各タップ係数に書き込まれる。そして、ステップＳ３０１に戻る。
【００５５】
以上説明した本実施形態では、送信アンテナ１４への再送信信号ｓ＾(ｎ)に、送信信号ｓ(ｔ)と相関の低い（理想的には無相関の）既知のランダム信号η(ｎ)を混入させる。そして、ランダム信号の回り込み成分η(ｎ)＊ｇ(ｎ)を含む受信信号ｒ(ｎ)とレプリカ信号η(ｎ)＊ｇ＾(ｎ)との誤差電力が最小になるように、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)を更新することで、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)を精度よく推定することができる。その結果、回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)のレベルが比較的大きな場合でも、回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)の抑圧効果を安定して向上させることができる。さらに、ランダム信号η(ｎ)を再送信信号ｓ＾(ｎ)（所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)）の周波数帯域内だけに発生させることで、所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)の帯域での抑圧効果を向上させることができ、また、ランダム信号η(ｎ)の帯域外輻射を抑えることができる。
【００５６】
また、図５のフローチャートのアクイジション処理によれば、再送信信号ｓ＾(ｎ)の電力レベルを設定範囲内まで徐々に増やしながら、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)の推定が行われる。これによって、回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)が十分に抑圧されていない状態で高レベルの再送信信号ｓ＾(ｎ)が送信されるのを防ぐことができ、また、推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)のフィルタ係数の収束・追従を容易に行うことができる。さらに、増幅器ＡＭＰ２のゲインβを徐々に増やすときは、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルを所定レベルにするように増幅器ＡＭＰ１のゲインαを調整することで、Ａ／Ｄ変換器２８からの受信信号ｒ(ｎ)の飽和を防ぐことができる。
【００５７】
また、図７のフローチャートのトラッキング処理によれば、アクイジション処理の実行後（ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルを設定範囲内まで増やした後）に、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲から外れたときは、ランダム信号合成器５２への再送信信号ｓ０＾(ｎ)の電力レベルが設定範囲内に入るように再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインが調整され、この調整された再送信信号ｓ０＾(ｎ)のゲインに対して推定伝搬特性ｇ＾(ｎ)が更新される。これによって、回り込み伝搬路の伝達特性ｇ(ｔ)の時間的変動にも、回り込み信号成分ｓ＾(ｎ)＊ｇ(ｎ)の抑圧の対応が可能となる。さらに、増幅器ＡＭＰ２のゲインβを調整するときは、Ａ／Ｄ変換器２８から回り込み信号除去器４６への受信信号ｒ(ｎ)の電力レベルを所定レベルにするように増幅器ＡＭＰ１のゲインαを調整することで、Ａ／Ｄ変換器２８からの受信信号ｒ(ｎ)の飽和を防ぐことができる。
【００５８】
本実施形態では、送信局１０１からの送信信号ｓ(ｔ)は、マルチキャリア変調信号であってもよい。その場合の構成例を図８に示す。図８に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、Ａ／Ｄ変換器２８と回り込み信号除去器４６との間に再送信信号帯域通過フィルタ２９が設けられている。再送信信号帯域通過フィルタ２９は、Ａ／Ｄ変換器２８からの受信信号ｒ(ｎ)のうち、送信信号ｓ(ｔ)の周波数帯域に対応する周波数成分を通過させるとともに、それ以外の周波数成分を抑圧する。そして、ランダム信号発生器５０は、既知の白色雑音を発生する白色雑音発生器６０と、白色雑音発生器６０からの白色雑音のうち、再送信信号帯域通過フィルタ２９からの受信信号ｒ(ｎ)（再送信信号ｓ０＾(ｎ)）の周波数帯域内の周波数成分を通過させるとともに、それ以外の周波数成分を抑圧する再送信信号帯域通過フィルタ５９と、を含んで構成される。図９に示すように、再送信信号帯域通過フィルタ５９から出力されるランダム信号（リファレンス信号）η(ｎ)の周波数帯域は、受信信号ｒ(ｎ)（再送信信号ｓ０＾(ｎ)）の周波数帯域内に含まれる。これによって、所望信号成分ｓ(ｎ)＊ｈ(ｎ)の帯域での抑圧効果を向上させることができ、また、ランダム信号η(ｎ)の帯域外輻射を抑えることができる。
【００５９】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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おいて、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係る無線中継装置の構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線中継装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】リファレンス信号η(ｎ)の周波数帯域の一例を説明する図である。
【図４】イニシャライズ処理を説明するフローチャートである。
【図５】アクイジション処理を説明するフローチャートである。
【図６】回り込み伝搬路の伝達特性を推定する処理を説明するタイミングチャートである。
【図７】トラッキング処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る無線中継装置の他の構成の概略を示す図である。
【図９】リファレンス信号η(ｎ)の周波数帯域の一例を説明する図である。
【図１０】無線中継装置を備える無線システムの構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１２  受信アンテナ、１４  送信アンテナ、２２  ダウンコンバータ、２５，４９  利得制御回路、２６  直交復調器、２８  Ａ／Ｄ変換器、２９，５９  再送信信号帯域通過フィルタ、３０  回り込み信号抑圧部、３２  Ｄ／Ａ変換器、３４  直交変調器、３６  アップコンバータ、３８  送信アンプ、４２  伝達特性推定部、４４  推定回り込み信号生成部、４６  回り込み信号除去器、５０  ランダム信号発生器、５２  ランダム信号合成器、５４  レプリカ信号演算部、５６  誤差演算部、５８  推定伝搬特性更新部、１００  無線中継装置、１０１  送信局、１０２  受信局、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２  増幅器。
【図１】
2010021608.tif 000018
【図２】
2010021608.tif 000019
【図３】
2010021608.tif 000020
【図４】
2010021608.tif 000021
【図５】
2010021608.tif 000022
【図６】
2010021608.tif 000023
【図７】
2010021608.tif 000024
【図８】
2010021608.tif 000025
【図９】
2010021608.tif 000026
【図１０】
2010021608.tif 000027