(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信側と送信側の間に配設され、受信信号を増幅処理する中継増幅回路と、
受信信号を分岐する分岐手段と、
当該分岐により得られたキャンセラ入力信号から、前記受信信号に含まれる遅延波をキャンセルするキャンセル信号を生成するトランスバーサルフィルタと、
前記キャンセル信号を生成するために、前記キャンセラ入力信号をＦＦＴ解析し、当該トランスバーサルフィルタのタップ係数の更新を行う解析制御回路と、
前記トランスバーサルフィルタで生成された前記キャンセル信号を前記分岐手段より受信側の受信信号に印加して、当該受信信号の遅延波をキャンセルするキャンセル回路と、を備えた無線中継装置であって、
前記解析制御装置が、前記キャンセラ入力信号をＦＦＴ解析し、得られたデータの平均処理を行い得られたスペクトラムデータをさらにＩＦＦＴ解析して遅延プロファイルを算出し、当該遅延プロファイルから前記タップ係数の更新を行うにあたり、前記算出した前記遅延プロファイルの残差が大きくなるほど平均処理の回数を減じるように制御することを特徴とする無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継装置に関する。特に、中継放送機等の装置にて回り込み波やマルチパス波等の遅延波をキャンセルすることができる無線中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交波周波数分割多重）波による放送は干渉・妨害に強く、相関性の高い妨害波の影響もある程度までは受信信号処理により除去でき、視聴者装置におけるゴースト等の障害を引き起こしにくいため、地上波ディジタルテレビジョン放送向けの無線中継局では、受信チャネルとして使用されているチャネルを送信チャネルとしても使用することが検討されている。これを実現することができれば、あるコンテンツの放送波を全国に放送するに当たって、チャネルを１個使用するのみで済み、いわゆるＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：単一周波数ネットワーク）を実現でき、周波数資源の有効利用に寄与できると考えられている。
【０００３】
一方、無線中継局による受信信号には、主波成分だけでなく、マルチパス、回り込み等の現象によって生じる遅延波成分も含まれる。また、遅延波成分は、主波と本質的に同内容の信号ではあるが主波に対して遅延して無線中継局に到来する放送波に係る成分であり、遅延波成分の代表的発生原因としては、親局から無線中継局に至る一般に複数通りの無線伝搬路のうち主波がたどった無線伝搬路とは別の伝搬路を経て無線中継局に放送波が到来する現象（親局・無線中継局間のマルチパス波の発生）と、無線中継局から送信した放送波が同じ無線中継局により受信される現象（無線中継局の送信側から受信側への回り込み波の発生）がある。また、回り込み波が顕著に発生すると、ループが発振し、無線中継局が放送波を正常に中継できなくなり、例えば、無線中継局内の安全機構が動作し送信が停止してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、無線中継局による中継動作を正常に継続させられるようにすること、ひいては放送波の中継を間断なく続けられるようにすることを目的として、マルチパス波や回り込み波による遅延波に対する慎重な対策が要請されており、キャンセラないしはキャンセラを含む無線中継装置を用いた遅延波キャンセル方法の検討が進められている。非同期ＦＦＴ方式における回り込み波やマルチパス波等の遅延波をキャンセルする装置では、受信信号から回り込み波、マルチパス波等の遅延波の遅延時間、位相、及び振幅に対応する遅延プロファイル値（インパルス応答値）を推定し、推定した遅延プロファイル値を反映させて設定したタップ係数を更新し、トランスバーサルフィルタ等のＦＩＲフィルタに受信信号を通過させて回り込み波、マルチパス波等の遅延波の逆位相波をシリアル処理により生成し、受信信号に加算することで受信信号から回り込み波、マルチパス波等の遅延波を除去している（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
このようなキャンセラは、キャンセルした結果を解析するようなフィードバック形態であるので、常にキャンセル残差を減らしていくような制御をしている。また、かかる制御により、マルチパス波や回り込み波の状態が変化しても追従するようになり、ＦＩＲフィルタのタップの更新時間が短ければ短いほど、その追従能力がよくなり、応答速度が高速化する。そこで、非同期ＦＦＴのポイント数を切り替えて、遅延結果（タップの更新時間）が短い遅延成分に対する追従性を向上させ、回り込みキャンセラ等における応答速度の高速化を図る手段が提供されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８５１４９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、遅延波のキャンセルについては、遅延波の変動に対してフィードバック系も追従させる必要があり、遅延波が一定の場合には、ＦＦＴ解析においてＣ／Ｎ比を向上させるために行われる平均処理を何回も繰り返して精度を上げることができる。一方、解析制御回路にて実施される解析における計算時間の中で最も大きな割合を占めるのがＦＦＴ解析したデータの平均処理であり、平均回数があまりに多いと、キャンセラにおける応答速度が不足し、周囲の変動に追従することができず、解析した遅延プロファイルの残差（誤差）が大きくなって対応ができない場合があり、改善が求められていた。
【０００８】
そこで、本発明は、遅延波が変動する場合であっても追従能力が良好となり、応答速度の高速化を可能とする無線中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明の無線中継装置は、受信側と送信側の間に配設され、受信信号を増幅処理する中継増幅回路と、受信信号を分岐する分岐手段と、当該分岐により得られたキャンセラ入力信号から、前記受信信号に含まれる遅延波をキャンセルするキャンセル信号を生成するトランスバーサルフィルタと、前記キャンセル信号を生成するために、前記キャンセラ入力信号をＦＦＴ解析し、前記トランスバーサルフィルタのタップ係数の更新を行う解析制御回路と、前記トランスバーサルフィルタで生成された前記キャンセル信号を前記分岐手段より受信側の受信信号に印加して、当該受信信号の遅延波をキャンセルするキャンセル回路と、を備えた無線中継装置であって、前記解析制御装置が、前記キャンセラ入力信号をＦＦＴ解析し、得られたデータの平均処理を行い得られたスペクトラムデータをさらにＩＦＦＴ解析して遅延プロファイルを算出し、当該遅延プロファイルから前記タップ係数の更新を行うにあたり、前記算出した前記遅延プロファイルの残差が大きくなるほど平均処理の回数を減じるように制御することを特徴とする。
【００１０】
本願では遅延プロファイルの残差は「Ｄ／Ｕ比」とも表現している。本願では、Ｄ／Ｕ比は「−ｌｏｇ（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ／Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）」で計算しているため、遅延プロファイルの残差が大きくなるほど、Ｄ／Ｕ比も大きくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る無線中継装置は、回り込み波やマルチパス波による遅延波をキャンセルするキャンセル信号を生成するために解析制御回路にて実施される解析における計算時間の中で最も大きな割合を占めるのがＦＦＴ解析したデータの平均処理であること、及び遅延波の変動は遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）の増大になり、算出された遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）と平均処理の回数は、遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）が大きくなれば平均回数は小さくなることに着目し、算出された遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）が大きくなるほど平均処理の回数を減じるように制御するような構成としている。このように、遅延プロファイルの残差の大小に応じて平均回数を変化させることにより、解析における計算時間の中で最も大きな割合を占める平均処理の回数を必要最小限に抑えることができ、遅延波が変動する場合であっても追従能力が良好であり、応答速度が高速化される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る無線中継装置を含む無線中継局の構成の一態様を示した概略図である。
【図２】無線中継装置を構成する解析制御回路の構成の一例を示した概略図である。
【図３】Ｄ／Ｕと平均処理の回数の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の一態様を図面に基づいて説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００１４】
（１）無線中継装置１の概要：
図１は、本発明に係る無線中継装置１を含む無線中継局Ａの構成の一態様を示した概略図である。図１における無線中継局Ａにあって、受信側に設けられる受信部２は、親局波を受信した受信アンテナ２１からの受信信号を無線周波数（ＲＦ）から中間周波数（ＩＦ）に変換する。一方、送信側に設けられる送信部３は、受信部２から得られるＩＦの受信信号をＩＦからＲＦに変換して送信アンテナ３１から無線送信する。
【００１５】
また、図１に示すように、無線中継局Ａでは、送信部３の出力の一部が送信アンテナ３１から空中を介して受信側の受信アンテナ２１に達し、送信側から受信側へ回り込み波が発生する。また、例えば異なるルートを通った親局波を受信すると受信側辺でマルチパス波が生じる。この結果、回り込み波やマルチパス波による遅延波が生じることになる。かかる回り込み波やマルチパス波による遅延波をキャンセルするため、無線中継局Ａの系内にキャンセラ機能を備えた本発明の無線中継装置１が配設される。
【００１６】
本発明の無線中継装置１を含む遅延波のキャンセラは、受信部２が受信した受信信号から回り込み波、マルチパス波等の遅延波の遅延時間、位相、及び振幅に対応する遅延プロファイル値を推定し、推定した遅延プロファイル値を反映させて設定したタップ係数でトランスバーサルフィルタ１３に受信信号を通過させて、回り込み波、マルチパス波等の遅延波の逆位相波を遅延波のキャンセル信号として生成し、受信信号に加算することで受信信号から回り込み波、マルチパス波等の遅延波を除去するようにしている。
【００１７】
本発明の無線中継装置１における受信側と送信側の間に配設される中継増幅回路１１は、本実施形態にあっては、後記するキャンセル回路１５と分岐手段１２の間に設けられ、増幅処理等の中継処理を実施する。
【００１８】
また、受信アンテナ２１を経由して受信部２が受信した受信信号は、送信部３に送られる間に分岐手段１２により、送信部３へ送られる信号と、トランスバーサルフィルタ１３に送られるキャンセラ入力信号に分岐される。分岐手段１２は、信号線分岐やカプラ等により行うようにすればよい。
【００１９】
前記したように、受信信号に現れる回り込み波やマルチパス波による遅延波の影響を除去または抑制するために、トランスバーサルフィルタ１３によりキャンセル信号を生成させる必要がある。ＦＩＲフィルタの一形態であるトランスバーサルフィルタ１３は、分岐により得られたキャンセラ入力信号の特性をタップ係数等の制御パラメータに基づいて変化させ、受信信号に含まれる遅延波をキャンセルするキャンセル信号を生成するものである。
【００２０】
また、トランスバーサルフィルタ１３の特性を制御し、タップ係数の更新を行う解析制御回路１４は、詳しくは後記するが、トランスバーサルフィルタ１３におけるキャンセル信号を生成するために、キャンセラ入力信号をＦＦＴ解析し、回り込み波、マルチパス波等の遅延波の遅延時間、位相、及び振幅に対応する遅延プロファイル値を推定し、推定した遅延プロファイル値を反映させて設定したタップ係数から、回り込み波、マルチパス波等の遅延波の逆位相波を遅延波のキャンセル信号として生成するものである。
【００２１】
キャンセル回路１５は、分岐手段１２より受信側に配設され、トランスバーサルフィルタ１３で生成されたキャンセル信号を分岐手段１２より受信側の受信信号に印加する。かかるキャンセル信号の印加により、受信信号から回り込み波やマルチパス波による遅延波が除去されることになる。
【００２２】
（２）解析制御回路１４の構成：
図２は、無線中継装置１を構成する解析制御回路１４の構成の一例を示した概略図である。解析制御回路１４は、本実施形態では、トランスバーサルフィルタ１３でキャンセル信号を生成するため、トランスバーサルフィルタ１３のタップ係数の更新を行うに際し、分岐により得られたキャンセラ入力信号をＦＦＴ解析し、得られたデータの平均処理を行い得られたスペクトラムデータをさらにＩＦＦＴ解析して遅延プロファイルを算出するようにしている。
【００２３】
キャンセラ入力信号のＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析は、解析制御回路１４のＦＦＴ解析部１４１で行われ、受信信号における回り込み波、マルチパス波等の遅延波の遅延時間、位相、及び振幅に対応する、離散的な周波数毎の信号強度Ｓ（ｎ）（ただし、０≦ｎ＜Ｎ，Ｎ：離散フーリエ変換のポイント数）を取得する。このＳ（ｎ）は、スペクトルに相当する。なお、Ｓ（ｎ）の取得点（すなわちｎ）は、サブキャリア信号の周波数に必ずしも整合させる必要はなく、ｎの取得点数ＮもＯＦＤＭ信号（すなわちＯＦＤＭ信号に含まれるサブキャリア信号）の周波数帯域から、必要な精度を確保できる程度に適宜選択すればよい。
【００２４】
なお、ＦＦＴ解析において、絶対値処理を行い、例えば、振幅値のみを抽出するようにしてもよい。
【００２５】
かかるＦＦＴ解析で得られたデータは、Ｃ／Ｎをよくするために、平均処理部１４２にて平均処理がなされる。非同期ＦＦＴ方式を用いた信号の場合、Ｃ／Ｎ比がよくないので、平均処理が必要とされる一方、解析系統における計算時間の中で、最も大きな割合を占めるのがこのＦＦＴ解析したデータの平均処理である。平均処理部１４２は、前記したＳ（ｎ）の周波数ポイント毎の平均値の算出を、所定期間内の複数のタイミングで取得されるＯＦＤＭ信号に対して実施するようにすればよい。
【００２６】
平均処理により得られたスペクトラムデータは、ＩＦＦＴ解析して、遅延波の遅延時間、位相、及び振幅に対応する遅延プロファイルを算出する、解析制御回路１４のＩＦＦＴ解析部１４３で実施されるＩＦＦＴ解析は、スペクトルデータに対して逆離散フーリエ変換を行うものであり、このＩＦＦＴ解析部１４３による逆離散フーリエ変換の算出結果は複素数値であり、各（遅延）時間ポイントにおける振幅、位相を取得することもできる。
【００２７】
なお、ＩＦＦＴ解析部１４３において、算出結果に対して電界強度による補正を行うようにしてもよい。より具体的には、例えば直接波の電界強度（または受信電力）を基準（０［ｄＢ］）とした相対値で示すよう、対数表示値を直接波の電界強度（受信電力）で除算した値を出力値とすることができる。
【００２８】
そして、かかるＩＦＦＴ解析により、遅延波の遅延時間、位相、及び振幅に対応する遅延プロファイルが算出される。得られた遅延プロファイルをもとに、タップ更新部１４４にてトランスバーサルフィルタのタップ係数が更新され、回り込み波、マルチパス波による遅延波の逆位相波がキャンセル信号として生成される。
【００２９】
（３）遅延プロファイルの残差と平均処理の回数との関係：
解析制御回路１４の解析における計算時間の中で最も大きな割合を占めるのは、Ｃ／Ｎをよくするために数十回行っているＦＦＴ解析したデータの平均処理である。よって、この平均回数が減るほど解析時間が短くなると考えられる。また、遅延プロファイルの残差（誤差）は、Ｄ／Ｕ比（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｔｏ  Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｒａｔｉｏ：希望波と不要波の比）として表され、遅延波の変動は遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）の増大になる。
【００３０】
図３は、Ｄ／Ｕ比と平均処理の回数の関係を示した図である。図３に示すように、Ｄ／Ｕ比が大きくなれば平均回数は小さくなる（Ｄ／Ｕ比が小さくなれば平均回数は大きくなる）関係となる。よって、算出された遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）が大きくなるほど平均処理の回数を減じるように制御すればよく、このように、遅延プロファイルの残差の変動に応じて平均処理の回数を変化させることにより、解析における計算時間の中で最も大きな割合を占める平均処理の回数を必要最小限に抑えることができ、遅延時間の長短にかかわらず追従能力が良好であり、応答速度が高速化される。
【００３１】
本実施形態におけるかかる制御は、解析制御回路１４の平均処理部１４２とタップ更新部１４４との間で行われ、タップ更新部１４４で得られた遅延プロファイルの残差を、図示しない判定手段がかかる残差に応じてあらかじめ設定された平均処理の回数を平均処理部１４２に指示し、平均処理部１４２が指示に応じた回数で平均処理を実施する。
【００３２】
（４）本発明の効果：
前記した構成の本実施形態の無線中継装置１によれば、回り込み波やマルチパス波による遅延波をキャンセルするキャンセル信号を生成するために解析制御回路１４にて実施される計算の中で、最も大きな割合を占めるＦＦＴ解析したデータの平均処理、及び遅延波の変動は遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）の増大になり、遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）が大きくなれば平均回数を小さくできることに着目し、算出された遅延プロファイルの残差（Ｄ／Ｕ比）が大きくなるほど平均処理の回数を減じるように制御するようにしている。このように、遅延プロファイルの残差の大小に応じて平均回数を変化させることにより、解析における計算時間の中で最も大きな割合を占める平均処理の回数を必要最小限に抑えることができ、遅延波が変動する場合であっても追従能力が良好であり、応答速度が高速化されることになる無線中継装置１を提供することができ、例えば、地上デジタル中継機用の非同期ＦＦＴ解析方法等を用いた回り込み波やマルチパス波による遅延波をキャンセル可能な無線中継装置１を提供することができる。
【００３３】
（５）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。
【００３４】
例えば、前記した実施形態では、無線中継装置１における中継増幅回路１１が、キャンセル回路１５と分岐手段１２の間に設けられている態様を示したが、これには限定されず、受信側と送信側の間の任意の場所（例えば、図１における分岐手段１２と送信部３の間等）に配設することができる。
【００３５】
また、前記した実施形態では、回り込み波やマルチパス波による遅延波をキャンセルするためにトランスバーサルフィルタ１３で生成されるキャンセル信号が、回り込み波やマルチパス波による遅延波の逆位相波であるとして説明したが、キャンセル信号は遅延波の逆位相波に限定されず、遅延波の同位相波をキャンセル信号として減算処理してもよい。
【００３６】
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、ＳＦＮを構成する同一周波数再送信を行う無線中継局の送受信アンテナ間での回り込み波やマルチパス波による遅延波をキャンセルすることができる無線中継装置として有利に使用することができ、例えば、親局波よりも回り込み波やマルチパス波の信号レベルの方が大きい過酷なＳＦＮ無線中継が可能となり、周波数有効利用が安価に実現できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ：無線中継装置
１１  ：中継増幅回路
１２  ：分岐手段
１３  ：トランスバーサルフィルタ
１４  ：解析制御回路
１４１  ：ＦＦＴ解析部
１４２  ：平均処理部
１４３  ：ＩＦＦＴ解析部
１４４  ：タップ更新部
１５  ：キャンセル回路
２  ：受信部
２１  ：受信アンテナ
３  ：送信部
３１  ：送信アンテナ
Ａ  ：無線中継局
【図１】
0005415189.tif 000002
【図２】
0005415189.tif 000003
【図３】
0005415189.tif 000004