(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスのリピータにおける利得を制御するための方法であって、前記方法は、
前記リピータの受信アンテナにおいて入力信号を受信することであって、前記入力信号は、転送されるべきリモート信号と、前記受信アンテナと送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、したがって、前記フィードバックチャネルは前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のフィードバックループを形成する、受信することと、
前記送信アンテナで、増幅された入力信号である出力信号を送信することと、
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックを計算することと、
利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することであって、前記利得制御入力信号は前記リピータの前記フィードバックループ中の任意のポイントから取得される、検出することと、
前記利得制御入力信号の大きな電力変動が検出されたとき、前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に各利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分を廃棄することと、
前記利得制御メトリックに基づいて前記リピータの可変利得を制御することと
を備える、方法。
【請求項２】
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックを計算することは、
正規化項によって除算された相関項の２乗である利得制御メトリックを計算することを備え、
前記相関項は前記利得制御入力信号と前記利得制御入力信号の遅延されたバージョンとの相関を示し、前記正規化項は遅延されていない前記利得制御入力信号の電力を示す、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分を廃棄することは、
前記相関項と前記正規化項とを含む前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に前記相関項の測定値を廃棄すること
を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記入力信号からフィードバック信号推定値を消去すること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することは、ＦＩＲまたはＩＩＲフィルタを使用して前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することは、前記利得制御入力信号に対応する電力レベル応答を有する他の信号の測定値を通して前記利得制御入力信号の前記信号電力の変化を間接的に検出することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記利得制御入力信号の大きな電力変動は約９ｄＢ以上の電力変動を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ワイヤレスのリピータにおける利得を制御するための方法であって、前記方法は、
前記リピータの受信アンテナにおいて入力信号を受信することであって、前記入力信号は、転送されるべきリモート信号と、前記受信アンテナと送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、したがって、前記フィードバックチャネルは前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のフィードバックループを形成する、受信することと、
前記送信アンテナで、増幅された入力信号である出力信号を送信することと、
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックを計算することと、
利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することであって、前記利得制御入力信号は前記リピータの前記フィードバックループ中の任意のポイントから取得される、検出することと、
前記利得制御入力信号の大きな電力変動が検出されたとき、前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に前記利得制御メトリックを計算することにおいて使用される前記利得制御入力信号のサンプルを廃棄することと、
前記利得制御メトリックに基づいて前記リピータの可変利得を制御することと
を備える方法。
【請求項９】
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックを計算することは、
正規化項によって除算された相関項の２乗である利得制御メトリックを計算することを備え、
前記相関項は前記利得制御入力信号と前記利得制御入力信号の遅延されたバージョンとの相関を示し、前記正規化項は遅延されていない前記利得制御入力信号の電力を示す、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記入力信号からフィードバック信号推定値を消去すること
をさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することは、ＦＩＲまたはＩＩＲフィルタを使用して前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することは、前記利得制御入力信号に対応する電力レベル応答を有する他の信号の測定値を通して前記利得制御入力信号の前記信号電力の変化を間接的に検出することを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記利得制御入力信号の大きな電力変動は約９ｄＢ以上の電力変動を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
入力信号を受信するための受信アンテナと、出力信号を送信するための送信アンテナとを有するワイヤレスのリピータであって、前記入力信号は、転送されるべきリモート信号と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、したがって、前記フィードバックチャネルは前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のフィードバックループを形成し、前記出力信号は増幅された入力信号であり、前記リピータは、
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックに基づいて前記リピータの可変利得値を制御するように構成されている利得制御ブロックであって、前記利得制御ブロックは、前記リピータの前記フィードバックループ中の任意のポイントから取得された利得制御入力信号を受信し、前記利得制御メトリックを計算するように構成されている利得メトリック計算器と、前記利得制御メトリックに基づいて前記リピータの前記可変利得を制御するように構成されている利得制御アルゴリズムブロックとを備える、利得制御ブロック
を備え、
前記利得メトリック計算器は前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出するように構成され、前記利得制御入力信号の大きな電力変動が検出されたとき、前記利得メトリック計算器は、前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に各利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分を廃棄するように構成されている、
ワイヤレスのリピータ。
【請求項１５】
前記利得メトリック計算器は正規化項によって除算された相関項の２乗である利得制御メトリックを計算するように構成され、前記相関項は前記利得制御入力信号と前記利得制御入力信号の遅延されたバージョンとの相関を示し、前記正規化項は遅延されていない前記利得制御入力信号の電力を示す、請求項１４に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項１６】
前記利得メトリック計算器は、前記相関項と前記正規化項とを含む前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に前記相関項の測定値を廃棄するように構成されている、請求項１５に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項１７】
前記入力信号からフィードバック信号推定値を消去するためのエコーキャンセラ
をさらに備える、請求項１４に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項１８】
前記利得メトリック計算器は、ＦＩＲまたはＩＩＲフィルタを使用して前記入力信号の信号電力の変化を検出するように構成されている、請求項１４に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項１９】
前記利得メトリック計算器は、前記利得制御入力信号に対応する電力レベル応答を有する他の信号の測定値を通して前記入力信号の信号電力の変化を間接的に検出するように構成されている、請求項１４に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２０】
前記入力信号の大きな電力変動は約９ｄＢ以上の電力変動を備える、請求項１４に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２１】
入力信号を受信するための受信アンテナと、出力信号を送信するための送信アンテナとを有するワイヤレスのリピータであって、前記入力信号は、転送されるべきリモート信号と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、したがって、前記フィードバックチャネルは前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のフィードバックループを形成し、前記出力信号は増幅された入力信号であり、前記リピータは、
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックに基づいて前記リピータの可変利得値を制御するように構成されている利得制御ブロックであって、前記利得制御ブロックは、前記リピータの前記フィードバックループ中の任意のポイントから取得された利得制御入力信号を受信し、前記利得制御メトリックを計算するように構成されている利得メトリック計算器と、前記利得制御メトリックに基づいて前記リピータの前記可変利得を制御するように構成されている利得制御アルゴリズムブロックとを備える、利得制御ブロック
を備え、
前記利得メトリック計算器は前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出するように構成され、前記利得制御入力信号の大きな電力変動が検出されたとき、前記利得メトリック計算器は、前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に前記利得メトリック計算において使用される前記利得制御入力信号のサンプルを廃棄するように構成されている、
ワイヤレスのリピータ。
【請求項２２】
前記利得メトリック計算器は正規化項によって除算された相関項の２乗である利得制御メトリックを計算するように構成され、前記相関項は前記利得制御入力信号と前記利得制御入力信号の遅延されたバージョンとの相関を示し、前記正規化項は遅延されていない前記利得制御入力信号の電力を示す、請求項２１に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２３】
前記入力信号からフィードバック信号推定値を消去するためのエコーキャンセラ
をさらに備える、請求項２１に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２４】
前記利得メトリック計算器は、ＦＩＲまたはＩＩＲフィルタを使用して前記入力信号の信号電力の変化を検出する、請求項２１に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２５】
前記利得メトリック計算器は、前記利得制御入力信号に対応する電力レベル応答を有する他の信号の測定値を通して前記入力信号の信号電力の変化を間接的に検出するように構成されている、請求項２１に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２６】
前記入力信号の大きな電力変動が９ｄＢ以上の電力変動を備える、請求項２１に記載のワイヤレスのリピータ。
【請求項２７】
入力信号を受信するための受信アンテナと、出力信号を送信するための送信アンテナとを有するワイヤレスのリピータであって、前記入力信号は、転送されるべきリモート信号と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、したがって、前記フィードバックチャネルは前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のフィードバックループを形成し、前記出力信号は増幅された入力信号であり、前記リピータは、
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックに基づいて前記リピータの可変利得値を制御するための手段であって、前記手段が、前記リピータの前記フィードバックループ中の任意のポイントから取得される利得制御入力信号を受信し、前記利得制御メトリックを計算するための第１の手段と、前記利得制御メトリックに基づいて前記リピータの前記可変利得を制御するための第２の手段とを備える、制御するための手段
を備え、
前記第１の手段は前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出し、前記利得制御入力信号の大きな電力変動が検出されたとき、前記第１の手段は、前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に各利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分を廃棄する、
ワイヤレスのリピータ。
【請求項２８】
入力信号を受信するための受信アンテナと、出力信号を送信するための送信アンテナとを有するワイヤレスのリピータであって、前記入力信号は、転送されるべきリモート信号と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、したがって、前記フィードバックチャネルは前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のフィードバックループを形成し、前記出力信号は増幅された入力信号であり、前記リピータは、
前記リピータのループ利得を示す利得制御メトリックに基づいて前記リピータの可変利得値を制御するための手段であって、前記手段が、前記リピータの前記フィードバックループ中の任意のポイントから取得される利得制御入力信号を受信し、前記利得制御メトリックを計算するための第１の手段と、前記利得制御メトリックに基づいて前記リピータの前記可変利得を制御するための第２の手段とを備える、制御するための手段
を備え、
前記第１の手段は前記利得制御入力信号の信号電力の変化を検出し、前記利得制御入力信号の大きな電力変動が検出されたとき、前記第１の手段は、前記利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に前記利得メトリック計算において使用される前記利得制御入力信号のサンプルを廃棄する、
ワイヤレスのリピータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年５月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／１７７，２０９号の利益を主張し、その出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般にワイヤレス通信システムにおけるリピータに関する。
【背景技術】
【０００３】
ワイヤレス通信システムおよび技法は通信の方法の重要な一部になっている。しかしながら、カバレージを与えることは、ワイヤレスサービスプロバイダにとって大きい課題であり得る。カバレージを拡大する１つの方法は、リピータを展開することである。
【０００４】
一般に、リピータは、信号を受信し、信号を増幅し、増幅信号を送信するデバイスである。図１は、セルラー電話システムのコンテキストにおけるリピータ１１０の基本図を示している。リピータ１１０は、基地局１２５などのネットワークインフラストラクチャへの例示的なネットワークインターフェースとして、ドナーアンテナ１１５を含む。リピータ１１０は、モバイルデバイス１３０へのモバイルインターフェースとして、（「カバレージアンテナ」とも呼ばれる）サーバアンテナ１２０をも含む。動作中、ドナーアンテナ１１５は基地局１２５と通信しているが、サーバアンテナ１２０はモバイルデバイス１３０と通信している。
【０００５】
リピータ１１０では、基地局１２５からの信号は、順方向リンク回路１３５を使用して増幅され、モバイルデバイス１３０からの信号は、逆方向リンク回路１４０を使用して増幅される。多くの構成が順方向リンク回路１３５および逆方向リンク回路１４０のために使用され得る。
【０００６】
多くのタイプのリピータがある。いくつかのリピータでは、ネットワークインターフェースとモバイルインターフェースの両方がワイヤレスであるが、他のリピータでは、ワイヤードネットワークインターフェースが使用される。いくつかのリピータは、第１のキャリア周波数を用いて信号を受信し、第２の異なるキャリア周波数を用いて増幅信号を送信するが、他のリピータは、同じキャリア周波数を使用して信号を受信および送信する。「同じ周波数」のリピータの場合、１つの特定の課題は、送信信号の一部が受信回路に漏れ、増幅され、再び送信され得るので、行われるフィードバックを管理することである。
【０００７】
既存のリピータは、いくつかの技法を使用してフィードバックを管理する。たとえば、リピータが２つのアンテナ間に物理的分離を設けるように構成されるか、フィルタが使用されるか、または他の技法が採用され得る。
【発明の概要】
【０００８】
本明細書で開示するシステム、装置および方法は、リピータ能力の向上を可能にする。一実施形態では、ワイヤレスリピータにおける利得を制御するための方法は、リピータの受信アンテナにおいて入力信号を受信することであって、入力信号が、反復されるべきリモート信号と、受信アンテナと送信アンテナとの間のフィードバックチャネルから生じるフィードバック信号との和であり、フィードバックチャネルが送信アンテナと受信アンテナとの間のフィードバックループを形成する、受信することと、増幅された入力信号である出力信号を送信アンテナ上で送信することと、リピータのループ利得を示す利得制御メトリックを計算することと、リピータのフィードバックループ中の任意のポイントから取得される利得制御入力信号の信号電力の変化を検出することとを含む。動作中、利得制御入力信号に大きな電力変動が検出されたとき、本方法は、利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に各利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分を廃棄することと、利得制御メトリックに基づいてリピータの可変利得を制御することとを含む。
【０００９】
別の実施形態では、本方法は、利得制御入力信号に大きな電力変動が検出されたとき、利得制御メトリックを計算することを続ける前の第１の持続時間の間に利得制御メトリックを計算することにおいて使用される利得制御入力信号のサンプルを廃棄することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術によるリピータの簡略図。
【図２】現在の開示のいくつかの実施形態によるリピータ環境の図。
【図３】リピータ入力におけるノイズフロアに対するフィードバック信号の効果を示す図。
【図４】本発明の一実施形態による、利得制御方法を実装するリピータの場合のリピータ入力におけるノイズフロアに対するフィードバック信号の効果を示す図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるワイヤレスリピータのための利得制御方法を示すフローチャート。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態によるリピータのブロック図。
【図５Ｃ】本発明の別の実施形態によるリピータのブロック図。
【図６】本発明の一実施形態による利得制御ユニットを組み込んだリピータのブロック図。
【図７】ループ利得関心領域（loop gain region of interest）全体をカバーするための単一の低速利得制御メトリックの使用を示す図。
【図８】本発明の一実施形態による、ループ利得関心領域全体を監視するための低速および高速利得制御メトリックの使用を示す図。
【図９】本発明の一実施形態による、リピータの利得制御ユニット中の利得メトリック計算器のブロック図。
【図１０】本発明の一実施形態による、より短いおよびより長いコヒーレント積分時間を使用する高速および低速メトリックの相関値Ｒiの計算を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態による、より短いおよびより長いコヒーレント積分時間を使用する高速および低速メトリックの正規化値Ｓiの計算を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態による、図１０および図１１中の相関値および正規化値を使用する高速および低速メトリックの計算を示す図。
【図１３】本発明の代替実施形態による、利得制御方法を示すエコー消去を採用するリピータのブロック図。
【図１４】本発明の代替実施形態による、利得制御方法を組み込んだリピータの数学的モードを示す図。
【図１５】本発明の一実施形態による、エコー消去がない、利得制御方法を実装するリピータのブロック図。
【図１６】本発明の一実施形態による、ラグτにおける相関項Ｒについての更新演算を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態による、ラグτにおける正規化項Ｓについての更新演算を示す図。
【図１８】本発明の一実施形態による、利得調整制御ゾーンを示す図。
【図１９】本発明の一実施形態による、複数のメトリック利得制御を実装する図６のリピータに適用される利得調整ステッピング制御方法を示すフローチャート。
【図２０】本発明の一実施形態による、遅延ラグと時間とにわたるメトリック分散の計算を示す図。
【図２１】本発明の一実施形態による、利得制御アルゴリズムにおいて実装される利得制御メトリックプルーニング（pruning）方法を示すフローチャート。
【図２２】本発明の代替実施形態による、利得制御アルゴリズムにおいて実装される利得制御メトリックプルーニング方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
開示される方法および装置の性質、目的、および利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を考察すれば、当業者にはより明らかになるであろう。
【００１２】
上記で説明されたものなどの従来技術のリピータは、セルラー電話または同様のネットワークに著しい利点を提供し得る。しかしながら、既存のリピータ構成は、いくつかの適用例には適していないことがある。たとえば、既存のリピータ構成は、リピータのアンテナ間の所望の分離を取得することがより困難であり得る屋内カバレージ適用例（たとえば、住居またはビジネス環境のための反復信号）に適していないことがある。その上、いくつかの従来のリピータ実装形態では、目標は、安定したフィードバックループを維持しながら、妥当な利得と同程度の高い利得（１未満のループ利得）を達成することである。しかしながら、リピータ利得を増加させると、ドナーアンテナへの信号漏れが増加するので、分離がより困難になる。一般に、ループ安定性の需要は、カバレージアンテナからドナーアンテナへの信号漏れがリモート信号（反復されるべき信号）よりもはるかに低くなることを要求する。その場合、リピータの出力における最大の達成可能な信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）は、リピータへの入力におけるリモート信号のＳＩＮＲと同じである。高い利得および改善された分離は、現代のリピータ、特に屋内適用例のためのリピータに必要な２つの需要を形成する。
【００１３】
本明細書のシステムおよび技法は、リピータのドナーアンテナ（順方向リンク送信の例の場合の「受信アンテナ」）とカバレージアンテナ（順方向リンク送信の場合の「送信アンテナ」）との間に改善された分離をもつワイヤレスリピータを提供する。さらに、いくつかの実施形態では、本明細書のシステムおよび技法は、分離を著しく改善するために干渉消去またはエコー消去を採用する独自のリピータ設計を提供する。いくつかの実施形態では、チャネルの正確な推定のための本明細書で提供される改善されたチャネル推定技法を使用して、干渉消去およびエコー消去が実現される。有効なエコー消去は、漏れチャネルの極めて正確なチャネル推定を必要とする。一般に、チャネル推定値が正確になればなるほど、消去は大きくなり、したがって、有効な分離も高くなる。本明細書では、「干渉消去」または「エコー消去」は、リピータアンテナ間の漏れ信号の量を低減または除去する技法を指す。すなわち、「干渉消去」は、実際の漏れ信号の部分的または完全な消去を可能にする、推定漏れ信号の消去を指す。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、本明細書のシステムおよび技法は、リピータシステムの安定性を向上させるための利得制御技法を採用する独自のワイヤレスリピータ設計を提供する。いくつかの実施形態では、リピータシステムの安定性を測定するためのメトリックが与えられる。リピータの利得は、安定性のインジケータとしてメトリックの値に基づいて制御される。たとえば、信号ダイナミクスが大きい場合、ループ利得などのメトリックが劣化し、リピータシステムを安定に保つために、利得は低減される。利得制御方法およびシステムは、干渉消去を採用するリピータ、または干渉消去を採用しないリピータに有利に適用され得る。
【００１５】
最後に、本発明のさらに別の態様によれば、本明細書のシステムおよび技法は、多重リピータ環境におけるワイヤレスリピータパフォーマンスを改善することを提供する。いくつかの実施形態では、リピータ間通信を可能にするシステムおよび技法が提供される。他の実施形態では、干渉を抑制し、近隣リピータからの遅延拡散を低減するためのシステムおよび技法が提供される。
【００１６】
図２に、現在の開示の実施形態によるリピータ２１０のための動作環境２００の図を示す。図２の例は、順方向リンク送信を示す。すなわち、基地局２２５からのリモート信号１４０はモバイルデバイス２３０に向けられる。基地局２２５とモバイルデバイス２３０との間の経路２２７に沿った非反復信号が、モバイルデバイス２３０において受信される有効なボイスおよび／またはデータ通信のために十分な信号を与えない場合、リピータ２１０などのリピータが環境２００において使用され得る。利得Ｇと遅延Δとをもつリピータ２１０は、ドナーアンテナ２１５上で基地局２２５から受信された信号をサーバアンテナ２２０を使用してモバイルデバイス２３０に反復するように構成される。リピータ２１０は、基地局２２５から受信された信号を増幅し、ドナーアンテナ２１５およびサーバアンテナ２２０を通してモバイルデバイス２３０に送信するための順方向リンク回路を含む。リピータ２１０は、モバイルデバイス２３０からの信号を増幅し、基地局２２５に返信するための逆方向リンク回路をも含み得る。リピータ２１０において、リモート信号ｓ（ｔ）は入力信号として受信され、リモート信号ｓ（ｔ）は、反復または増幅信号ｙ（ｔ）として反復され、
【数１】
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【００１７】
である。理想的には、利得Ｇは大きくなり、リピータの固有の遅延Δは小さくなり、入力ＳＩＮＲは、リピータ２１０の出力において維持され（これは、データトラフィックサポートのために特に重要になり得る）、所望のキャリアのみが増幅されるであろう。
【００１８】
実際には、リピータ２１０の利得は、ドナーアンテナ２１５とサーバアンテナ２２０との間の分離によって制限される。利得が大きすぎると、リピータは信号漏れにより不安定になり得る。信号漏れは、図２中のフィードバック経路２２２によって示されるように、一方のアンテナ（図２では、サーバアンテナ２２０）から送信された信号の一部分が、他方のアンテナ（図２では、ドナーアンテナ２１５）によって受信される現象を指す。言い換えれば、信号漏れは、送信された信号が、受信アンテナと送信アンテナとの間のアンテナ分離によって完全にはブロックされないことに起因する。干渉消去または他の技法がなければ、リピータは、その通常動作の一部として、漏れ信号とも呼ばれるこのフィードバック信号を増幅し、増幅されたフィードバック信号はサーバアンテナ２２０によって再び送信されるであろう。信号漏れおよび高いリピータ利得による増幅されたフィードバック信号の反復送信は、リピータ不安定性をもたらし得る。さらに、リピータ２１０中の信号処理は、固有の無視できない遅延Δを有する。リピータの出力ＳＩＮＲは、ＲＦ非線形性と他の信号処理とに依存する。したがって、上述の理想的なリピータ動作特性はしばしば達成されない。最後に、実際には、所望のキャリアは、リピータが展開される動作環境または市場に応じて変動し得る。所望のキャリアのみを増幅するリピータを提供することは常に可能であるとは限らない。
【００１９】
本開示の実施形態では、屋内カバレージ（たとえば、企業、住居、または同様の使用）に適したリピータが提供される。リピータは、中規模住居におけるカバレージのために十分な利得の一例である約７０ｄＢ以上のアクティブ利得を有する。さらに、リピータは、安定性のための１よりも小さいループ利得（送信アンテナと受信アンテナとの間のフィードバックループの利得と呼ばれるループ利得）と、安定性および低出力ノイズフロアのための十分な量のマージンとを有する。いくつかの実施形態では、リピータは、８０ｄＢよりも大きい総分離を有する。いくつかの実施形態では、リピータは、干渉／エコー消去を採用して、利用可能なリピータの要件よりも著しく難しい、高レベルのアクティブ分離を達成する。
【００２０】
本開示のいくつかの技法は、チャネル推定を利用して、必要なレベルのエコー消去を可能にする。フィードバックチャネル（アンテナ間のチャネル）を十分な確度まで推定することによって、エコー消去後の残余誤差は、安定性のための所望のループ利得マージンを実現するために十分にリモート信号を下回り得る。
【００２１】
本発明のリピータが展開され得る通信システムは、赤外線、無線、および／またはマイクロ波技術に基づく様々なワイヤレス通信ネットワークを含む。そのようなネットワークは、たとえば、ワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）などを含むことができる。ＷＷＡＮは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワーク、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）ネットワーク、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）ネットワーク、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）ネットワーク、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ネットワークなどであり得る。ＣＤＭＡネットワークは、ＣＤＭＡ２０００、Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）などの１つまたは複数の無線アクセス技術（ＲＡＴ）を実装し得る。ＣＤＭＡ２０００は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、およびＩＳ−８５６規格を含む。ＴＤＭＡネットワークは、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ（Ｄ−ＡＭＰＳ）、または何らかの他のＲＡＴを実装し得る。ＧＳＭおよびＷ−ＣＤＭＡは、「３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ」（３ＧＰＰ）という名称の組織からの文書に記載されている。ＣＤＭＡ２０００は、「３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ２」（３ＧＰＰ２）という名称の組織からの文書に記載されている。３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２の文書は公に入手可能である。ＷＬＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘネットワークであり得、ＷＰＡＮは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１５ｘネットワーク、または他の何らかのタイプのネットワークであり得る。また、本明細書で説明するシステムおよび技法は、ＷＷＡＮ、ＷＬＡＮ、および／またはＷＰＡＮの任意の組合せのために使用され得る。
【００２２】
利得制御技法
本発明の実施形態に従って、リピータの最適利得値を確立するための利得制御技法を説明する。本明細書で説明する利得制御技法は、エコー消去を実装するリピータ、またはエコー消去を実装しないリピータに適用する。リピータ動作を安定に保つために、リピータのループ利得の制御が重要である。リピータのループ利得は、チャネル中の信号レベルの急激な変化のために急激に変化し得る。大きい信号ダイナミクスが存在する場合にリピータシステムを安定させるための方法が望まれる。
【００２３】
一実施形態では、リピータの安定性のインジケータとして利得制御メトリックが確立される。利得制御メトリックは監視され、メトリックが劣化したとき、リピータの安定性を維持するために、リピータの利得は減少させられる。動作中、利得制御メトリックは連続的に監視され、できるだけ高い利得を出力すると同時にシステム安定性と必要とされる出力ＳＩＮＲとを維持するために、リピータの利得は上および下に調整される。
【００２４】
１．ＳＩＮＲとデータレートとを最適化するリピータ利得制御
従来のリピータ実装形態では、目標は、フィードバックループが安定したままであることを保証しながら、できるだけ高い利得（１未満のループ利得）を達成することである。高い利得レベルは、可能な最大のカバレージエリアを与える。ループ安定性の需要は、カバレージアンテナからドナーアンテナに戻る信号漏れが典型的にリモート信号（反復されるべき信号）よりもはるかに低いことを要求する。リピータの出力における達成可能な最大ＳＩＮＲは、その場合、リピータへの入力におけるリモート信号のＳＩＮＲと同じである。
【００２５】
リピータ利得は、干渉消去技法を使用することによって著しく増加させられ得る。これらの技法の場合、カバレージアンテナからドナーアンテナに戻る信号漏れは干渉として扱われ、ベースバンド技法によって消去され、それによって、より高いリピータ利得が使用されることが可能になる。より高いリピータ利得は、リピータのカバレージエリアを増加させるので、非常に望ましい。場合によっては、利得が高いとき、カバレージアンテナからドナーアンテナへの信号漏れはリモート信号よりも著しく大きいことがある。しかしながら、受信機における量子化などによるＲＦひずみは、受信信号に依存する。フィードバック信号がリモート信号よりも著しく大きい場合、その大きいフィードバック信号はリモート信号にノイズフロアを導入する。言い換えれば、干渉消去が理想的に動作する場合でも、すなわちフィードバック信号全体が消去される場合でも、大きいフィードバック信号がカバレージアンテナ出力における達成可能なＳＩＮＲ上にフロアを導入する。したがって、（リピータが展開されるＲＦ状態に応じて）リモート信号のＳＩＮＲが非常に大きい場合でも、リピータの出力におけるＳＩＮＲは、リピータ入力において導入されたエラーフロア（error floor）によって制限される。
【００２６】
図３に、リピータ入力におけるノイズフロアに対するフィードバック信号の効果を示す。この図では、リピータ利得は８０ｄＢである。したがって、リモート信号が−７０ｄＢにあると仮定すると、出力信号は１０ｄＢにある。さらに、送信アンテナと受信アンテナとの間のアンテナ分離が４０ｄＢであると仮定すると、送信アンテナから受信アンテナへのフィードバック信号は、したがって−３０ｄＢにある。ＲＦひずみ／量子化フロアがフィードバック信号よりも５０ｄＢ低いとき、ノイズフロアは、したがって、１０ｄＢのＳＩＮＲフロアのみを導入する−８０ｄＢにある。すなわち、ノイズフロアは、リモート信号よりも１０ｄＢ低いだけである。リピータがワイヤレスデータ使用をサポートするとき、低いＳＩＮＲは問題である。大きいリピータ利得は、カバレージエリアが大きくなることを意味するが、達成可能なＳＩＮＲ上のキャップは、このリピータによる達成可能な最大データレート上のキャップを意味する。このリピータを通して通信するデバイスの使用要件（たとえば、高データレート）に応じて、データレートに対する制限は許容できないことがある。
【００２７】
本発明の一態様によれば、ワイヤレスリピータにおいてリピータ利得を制御する方法は、出力信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）とデータレート要件とに基づいてリピータ利得を調整する。一実施形態では、入力ＳＩＮＲは、出力ＳＩＮＲのインジケータとして、およびノイズフロアの測度として使用され、リピータ利得は、所望の雑音耐性（noise tolerance）と所望のデータレートとに応じて、上に（増加）または下に（減少）調整される。言い換えれば、所望のカバレージエリア対データレートを最適化するために、リピータの利得とＳＩＮＲとはトレードオフされる。たとえば、より多い雑音またはより低いＳＩＮＲが許容され得るときは、より大きいカバレージエリアを実現するために、ＳＩＮＲが低いことによるデータレートの低下を犠牲にして、より高いリピータ利得設定が使用される。一方、より小さい雑音またはより高いＳＩＮＲが望まれるときは、カバレージエリアは小さくなるがデータレートは高くなるより低いリピータ利得設定が使用される。
【００２８】
図４に、本発明の一実施形態による、利得制御方法を実装するリピータの場合のリピータ入力におけるノイズフロアに対するフィードバック信号の効果を示す。図４に示された実施形態では、リピータの利得は７０ｄＢまで低減される。利得が低減されたことにより、リピータのカバレージエリアは縮小されるが、達成可能なＳＩＮＲは２０ｄＢまで増加させられ、それによって、より高いデータレートが使用されることが可能になる。
【００２９】
より詳細には、リピータの全体的な利得を低減することはフィードバック信号電力を低減する。これは、ＲＦひずみと量子化効果とによって引き起こされたノイズフロアを低減し、それによって、より高い達成可能なＳＩＮＲを可能にする。より高いＳＩＮＲにより、高いデータレートが使用され得る。達成可能なＳＩＮＲはリモート信号のＳＩＮＲのみによって制限される。図４に示された実施形態では、図３に示された実施形態に比較して１０ｄＢの利得の低減を伴うが、ＳＩＮＲの１０ｄＢの増加が実現される。しかしながら、リピータ利得を低減することはまた、カバレージエリアを縮小する。リピータの使用に応じて、カバレージエリアの縮小はエンドユーザにとって許容できることがある。本発明の利得制御方法は、エンドユーザがリピータカバレージエリアを（最大データレートに対応する）達成可能な出力ＳＩＮＲとトレードオフすることを可能にする。本発明の利得制御方法は、エンドユーザが、より高いデータレートを要求するアプリケーションを使用するときにカバレージエリアを犠牲にするのをいとわないことがある、ワイヤレスデータトラフィックに特に有用である。
【００３０】
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら、本発明の利得制御方法を詳細に説明する。図５Ａは、本発明の一実施形態によるワイヤレスリピータのための利得制御方法を示すフローチャートである。図５Ｂは、本発明の一実施形態によるリピータのブロック図である。図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、リピータ３５０は、ドナーアンテナ３１５で入力信号を受信する（ステップ３０２）。リピータ３５０はまた、サーバアンテナ３２０で出力信号を送信する（ステップ３０４）。リピータ３５０は、フィードバック信号の消去を実装するためのエコーキャンセラ３５２を含む。リピータ３５０は、可変利得Ｇを与える利得段３５６において入力信号を増幅する。可変利得Ｇは、利得制御ブロック３５４によって設定される。動作中、本発明の利得制御方法は、リピータの入力ＳＩＮＲを決定し（ステップ３０６）、出力ＳＩＮＲを決定する（ステップ３０５）。一実施形態では、入力ＳＩＮＲは、出力ＳＩＮＲとリピータによって追加されるノイズフロアとのインジケータとして使用される。次いで、リピータ利得は、所望のカバレージエリアと達成可能なデータレートとを取得するために、上または下に調整される（ステップ３０８）。リピータ利得は、カバレージエリアを縮小するが、データレートを増加させるように減少させられる（ステップ３１０）。利得を減少させることによって、達成可能なＳＩＮＲは増加させられる。リピータ利得は、カバレージエリアを拡大するが、データレートを減少させるように増加させられる（ステップ３１２）。利得を増加させることによって、達成可能なＳＩＮＲは減少させられる。このようにして、リピータの入力または出力におけるＳＩＮＲを最適化し、リピータによって使用されるデータレートを最適化するために、リピータ利得およびリピータのカバレージエリアはトレードオフされる。
【００３１】
図５Ｃは、本発明の別の実施形態によるリピータのブロック図である。図５Ｃに、ドナーアンテナ３１５およびサーバアンテナ３２０で通信を行う移動局モデム（ＭＳＭ）と、可変リピータ動作を実行するためのプロセッサ３６４と、データを記憶するためのメモリ３６６とを含むリピータ３６０の機能ブロック図を示す。本実施形態では、リピータにおけるＭＳＭ（移動局モデム）は、入力ＳＩＮＲの推定値を与えるために使用される。他の実施形態では、リピータの入力ＳＩＮＲまたは出力ＳＩＮＲを推定するための他の方法が使用され得る。
【００３２】
２．複数メトリック利得制御
本発明の実施形態によれば、リピータは、システム安定性のインジケータとして複数のメトリックを採用する利得制御ブロックを含む。ここで、複数のメトリックはリピータの利得を制御することにおいて使用するために監視される。利得制御ブロックは、リピータ利得が複数のメトリックに基づいて制御される利得制御方法を実装する。図６は、本発明の一実施形態による、利得制御ブロックを組み込んだリピータのブロック図である。本実施形態では、利得制御ブロックは、エコー消去リピータ中に実装される。他の実施形態では、利得制御ブロックは、以下で説明するように、複数のメトリックに基づいて利得制御を行うために、エコー消去がないリピータ中に実装され得る。
【００３３】
図６を参照すると、エコー消去リピータ４１０は、（入力ノード４４０として示される）ドナーアンテナ上で反復されるべきリモート信号ｘ［ｋ］を受信し、（出力ノード４７０として示される）サーバアンテナ上で送信されるべき出力信号ｙ［ｋ］を生成する。サーバアンテナからドナーアンテナへの信号漏れにより、出力信号ｙ［ｋ］の一部が漏れてリモート信号に加算され、その後リピータによって受信される。信号漏れは、出力ノード４７０と入力ノード４４０との間の信号経路４５４として示されるフィードバックチャネルｈ［ｋ］として表される。したがって、リピータ４１０は、実際にノード４４３上の入力信号として、リモート信号ｘ［ｋ］とフィードバック信号ｗ［ｋ］との和である受信信号ｑ［ｋ］を受信する。したがって、フィードバックチャネルｈ［ｋ］は、ドナーアンテナとサーバアンテナとの間にリピータ４１０におけるフィードバックループを形成する。図６中の加算器４４２は、受信信号ｑ［ｋ］の信号成分を示すための記号にすぎず、リピータ４１０の動作環境における実際の信号加算器を表さない。
【００３４】
エコー消去リピータであるリピータ４１０は、受信信号（「入力信号」）中の不要なフィードバック信号成分を消去するために、フィードバック信号ｗ［ｋ］を推定するように動作する。その目的で、リピータ４１０は、加算器４４４とチャネル推定ブロック４５０とによって形成されるエコーキャンセラを含む。受信信号ｑ［ｋ］は、受信信号ｑ［ｋ］からフィードバック信号推定値
【数２】
0005490878.tif 000003
【００３５】
を減算するように動作する加算器４４４に結合される。フィードバック信号推定値
【数３】
0005490878.tif 000004
【００３６】
が正確である限り、不要なフィードバック信号は受信信号から除去され、エコー消去が実現される。本実施形態では、消去後信号（post cancellation signal）ｐ［ｋ］は、消去後信号に利得Ｇを与える可変利得段４５８に結合される。利得段４５８は、サーバアンテナ上での送信のために出力ノード４７０上で出力信号ｙ［ｋ］を生成する。図６は、本発明の利得制御方法の動作に関係する要素のみを示している。リピータ４１０は、完全なリピータ動作を実現するために、図６に示されていないが当技術分野で知られている他の要素を含み得る。
【００３７】
フィードバック信号推定値
【数４】
0005490878.tif 000005
【００３８】
は、チャネル推定ブロック４５０によって生成されたフィードバックチャネル推定値
【数５】
0005490878.tif 000006
【００３９】
に基づいて生成される。本実施形態では、フィードバックチャネル推定値
【数６】
0005490878.tif 000007
【００４０】
を生成するために、チャネル推定ブロック４５０は、入力信号として受信信号ｑ［ｋ］を取得し、チャネル推定のためのパイロット信号または基準信号としてエコー消去された信号ｐ［ｋ］を使用する。次いで、エコーキャンセラは、フィードバックチャネル推定値
【数７】
0005490878.tif 000008
【００４１】
に基づいてフィードバック信号推定値
【数８】
0005490878.tif 000009
【００４２】
を計算する。より詳細には、フィードバック信号推定値
【数９】
0005490878.tif 000010
【００４３】
は、パイロット信号ｐ［ｋ］を用いてフィードバックチャネル推定値
【数１０】
0005490878.tif 000011
【００４４】
を畳み込むことによって取得される（すなわち、
【数１１】
0005490878.tif 000012
【００４５】
）。フィードバック信号推定値
【数１２】
0005490878.tif 000013
【００４６】
は、加算器４４４においてエコー消去のために使用される。より詳細には、エコー消去された信号ｐ［ｋ］を生成するために、フィードバック信号推定値
【数１３】
0005490878.tif 000014
【００４７】
は、受信信号ｑ［ｋ］から減算される。図６は、リピータにおいてエコー消去を実装するための１つの方法を示していることに留意することが肝要である。図６は例示的であり、制限されることを意図しない。本発明のエコー消去ワイヤレスリピータは、エコー消去のための他の方法を実装することができる。リピータにおいて使用されるエコー消去の厳密な方法は、本発明の実施にとって重要でない。
【００４８】
リピータ４１０は、利得段４５８によって与えられた可変利得値Ｇを調整するための利得制御ブロック４４７を組み込む。利得制御ブロック４４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかから取得され得る利得制御入力信号を受信する。より詳細には、利得制御入力信号は、エコー消去リピータにおいてエコー消去前またはエコー消去後に取得され得る。本実施形態では、利得制御入力信号は受信信号ｑ［ｋ］として取得されるが、これは例示にすぎない。実際には、利得制御入力信号が取得される厳密な位置は、本発明の実施にとって重要でない。他の実施形態では、リピータはエコー消去を実装せず、利得制御ブロック４４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかにある信号であり得る利得制御入力信号を受信する。この場合も、利得制御入力信号が取得される厳密な位置は、本発明の実施にとって重要でない。したがって、以下の説明において、「利得制御入力信号」という用語は、リピータの利得制御ブロックに与えられる入力信号を指し、エコー消去前、エコー消去後、またはエコー消去を実装していないリピータにおけるフィードバックループ中の任意のポイントを含む、リピータのフィードバックループ中の任意のポイントにおいて取得される信号であり得る。
【００４９】
利得制御ブロック４４７は、利得制御入力信号を受信し、利得制御メトリックのセットを計算し生成するための利得メトリック計算器４６０を含む。一実施形態では、２つの利得制御メトリックが使用される。利得制御ブロック４４７は、利得メトリック計算器４６０から利得制御メトリックを受信する利得制御アルゴリズムブロック４６２をさらに含む。利得制御アルゴリズムブロック４６２は、リピータ４１０中の利得段４５８の可変利得Ｇの制御を行う。
【００５０】
図６を参照しながら、第１の利得制御メトリックの導出を説明する。最初に、リピータフィードバック制御ループからの時間ｉにおける長さＮの複素信号セグメントが、妨害されるか、または利得制御入力信号
【数１４】
0005490878.tif 000015
【００５１】
として受信され、使用される。本実施形態では、複素信号ｒi［ｎ］は、エコー消去前にあるノード４４３において取得される。他の実施形態では、複素信号ｒi［ｎ］は、エコー消去後など、フィードバック制御ループ中の他の位置において取得され得る。本明細書では、リピータフィードバック制御ループ（「制御ループ」とも呼ばれる）は、送信アンテナから受信アンテナへのフィードバックチャネルの結果として送信アンテナと受信アンテナとの間でリピータ中に本質的に形成されるフィードバックループを指す。フィードバックループの利得（「ループ利得」）は、測定され、ループ安定性を維持するように制御される。
【００５２】
利得メトリック計算器４６０は、送信アンテナから受信アンテナへの漏れの結果として、信号のレプリカをピックアップすることを試みることによって、ループ中のこの信号成分の増大を監視する。τ∈Ｗ≡｛０，１，Ｌ，Ｎtap−１｝における時間Ｎdelay後に探索ウィンドウＷ中で探索することは、以下を与える。
【数１５】
0005490878.tif 000016
【００５３】
上記で与えられたループ利得メトリックｇi（τ）は、本質的に、システム安定性のインジケータであるループ利得である。上記で与えられたループ利得メトリックｇi（τ）は、各チャネルタップτについてループ利得を計算し、以下で「タップ固有利得制御メトリック」と呼ばれる。タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、すべてのチャネルタップにわたって加算されたときに、以下のような方法で可変利得段４５８の利得Ｇiを調整するために使用され得る。
【数１６】
0005490878.tif 000017
【００５４】
すなわち、タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、所望のチャネルタップのすべてにわたって測定され、加算され、加算された値は、１未満である値δ付近になるように維持される、リピータの利得制御メトリックｇiである。典型的に、δは、出力ＳＩＮＲ要件によって判断される。一実施形態では、δは、必要とされる出力ＳＩＮＲに従って−１０ｄＢ〜−２０ｄＢになるように選択される。また、典型的なリピータ動作の場合、総ループ利得は、安定性のために１未満（０ｄＢ）でなければならない。一実施形態では、必要とされる出力ＳＩＮＲが２０ｄＢの範囲内にあるとき、δは−２０ｄＢであるように選択される。上式では、利得制御メトリックｇiは、すべてのチャネルタップにわたるタップ固有利得制御メトリックｇi（τ）の線形結合として計算され、各タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、それ自体の係数（τ）によって乗算され、係数（τ）は、タップ固有利得制御メトリック項の直線加算の場合には１であり得るか、または他の形式の線形結合の場合には他の値であり得る。他の実施形態では、利得制御メトリックｇiは、所望のチャネルタップのすべてにわたるタップ固有利得制御メトリックｇi（τ）の非線形結合として計算され得る。
【００５５】
一実施形態では、上記に示された利得制御メトリックｇiは、エコー消去と利得制御とがなく、白色入力信号がある状態でシミュレートされる。サンプリングレート３０ＭＨｚが使用され、探索ウィンドウの遅延Ｎdelay＝３０×５が使用される。探索ウィンドウの長さは、Ｎtap＝６４である。積分長は、Ｎ＝３０×１０サンプルである。利得制御メトリックは、−２０ｄＢよりも高いループ利得の場合、実際のループ利得を正確に推定することが可能である。しかしながら、推定雑音ベースラインは、利得制御メトリックが−２０ｄＢよりも低いループ利得レベルを推定することを防止する。ターゲットループ利得レベルが−２０ｄＢである場合、より低い雑音ベースラインをもつメトリックが望まれる。より低い雑音ベースラインは、積分長Ｎを増加させることによって取得され得る。一実施形態では、積分長Ｎは、３０×２００サンプルまで増加させられる。利得制御メトリックが積分長Ｎ＝３０×２００サンプルを使用したとき、増加させられた積分長は、利得制御メトリックが、−３０ｄＢを上回るループ利得を正確に推定することを可能にする。
【００５６】
本発明の利得制御方法の一実施形態では、長い積分長を有する単一の利得制御メトリックが使用される。長い積分長は、応答時間を増大させる。したがって、長い積分長をもつ利得制御メトリックは、本明細書では「低速メトリック」と呼ばれる。たとえば、一実施形態では、積分長Ｎ＝３０×２００サンプルをもつ利得制御メトリック（「低速メトリック」）は、ループ利得ターゲットが−２０ｄＢである利得制御のために使用される。図７に、ループ利得関心領域全体を監視するための単一の低速利得制御メトリックの使用を示す。しかしながら、低速メトリックは、長い積分長を使用し、したがって長い応答時間を有する。一例では、積分長がＮ＝３０×２００サンプルであることは、応答時間２００μｓｅｃを必要とする。したがって、低速メトリックは低速調整のために有利であるが、低速メトリックは、リピータを安定領域から追い出し得る急激な外乱に応答するには低速すぎることがある。
【００５７】
本発明の利得制御方法の他の実施形態によれば、利得制御方法は、リピータ利得を制御するためにループ安定性を監視するための複数の利得制御メトリックを使用する。一実施形態では、利得制御方法は、ループ利得関心領域全体を監視するために、「低速メトリック」とともに「高速メトリック」を使用する。上記で説明されたように、「低速メトリック」は、長い積分長と、それ故の低速応答時間とを有する利得制御メトリックを指す。しかしながら、低速メトリックは多数のサンプルを使用し、したがって、低速であるが、極めて正確である。一方、「高速メトリック」は、短い積分長と、それ故の高速応答時間とを有する利得制御メトリックを指す。しかしながら、高速メトリックは少数のサンプルを使用し、したがって、高速メトリックは高速であるが、それほど正確でない。一実施形態では、高速応答時間をもつ高速メトリックは、リピータのフィードバック制御ループが不安定に近づく０ｄＢに近いループ利得の臨界領域を監視するために使用される。この臨界領域では、ループ安定性を保証するためにリピータ利得が急速に調整されることを可能にするために、高速応答が望まれる。一方、低速応答時間をもつ低速メトリックは、より正確なループ利得測定値が望まれるループ利得の通常安定領域を監視するために使用される。本明細書では、積分長は、コヒーレント積分時間と非コヒーレント積分時間との和として定義される。
【００５８】
図８に、本発明の一実施形態による、ループ利得関心領域全体を監視するための低速および高速利得制御メトリックの使用を示す。図８を参照すると、−１０ｄＢ以上のループ利得の臨界領域中のループ利得を監視するために、積分長がＮ＝３０×１０サンプルであり応答時間が１０μｓｅｃである高速メトリックが使用されている。−１０ｄＢ以上における高いループ利得の領域は、ループ不安定性が生じることがある０ｄＢに近いループ利得（またはループ利得が１以上）を表す。高速メトリックは、リピータに対する高速利得制御応答を保証する。高速メトリックに関連して、−１０ｄＢよりも大きい通常安定ループ利得領域中のループ利得とターゲットループ利得が−２０ｄＢである付近とを監視するために、積分長Ｎ＝３０×２００サンプルと応答時間２００μｓｅｃとをもつ低速メトリックが使用される。ループ利得が不安定性領域から十分に離れているとき、リピータ利得を所望の利得値まで微調整することを可能にするために、正確なループ利得測定値が望まれる。低速メトリックは、リピータ利得が正確に制御されることを可能にするために、より正確なループ利得測定値を与える。ループ利得関心領域全体を監視し、測定する２つのメトリックを使用することによって、−３０ｄＢから−１０ｄＢまでの正確な利得制御が実現され、１０ｄＢを上回る高速利得制御が実現される。
【００５９】
図９は、本発明の一実施形態による、リピータの利得制御ブロック中の利得メトリック計算器のブロック図である。図９を参照すると、利得メトリック計算器５６０は、入力として利得制御入力信号を取得し、出力として高速メトリックと低速メトリックとを生成する。図６に示されるように、リピータの可変利得を制御するための制御信号を生成するために、高速メトリックおよび低速メトリックは、利得制御ブロック中の利得制御アルゴリズムブロックによって使用される。利得メトリック計算器５６０は、次のように構築される。受信信号ｑ［ｎ］は、利得メトリック計算のための利得制御入力信号として使用される。ブロック５７０において、受信信号ｑ［ｎ］が使用されて、チャネルタップτにおける正規化相関（複素）値ηi（τ）を計算し、それによりチャネルタップτにおけるフィードバック信号を検出する。正規化相関（複素）値ηi（τ）は、次のように与えられる。
【数１７】
0005490878.tif 000018
【００６０】
次いで、ブロック５７２において、正規化相関値ηi（τ）は２乗され、すべてのチャネルタップにわたって加算され、推定された利得制御メトリック値ｇiを生成する。より詳細には、複素正規化相関値ηi（τ）を２乗することは、チャネルタップτにおける出力信号エネルギーに対するフィードバックエネルギーを与えるが、すべての対応するチャネルタップにおける２乗されたηi（τ）の加算は、フィードバックループのループ利得の推定値である総相対フィードバックエネルギーを与える。推定された利得制御メトリックｇiは、次のように与えられる。
【数１８】
0005490878.tif 000019
【００６１】
利得制御メトリックｇiを計算した後に、高速メトリックと低速メトリックとを並列に生成するために、２つの無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ５７４、５７６が並列に使用される。他の実施形態では、ＦＩＲなどの他のタイプのフィルタも使用され得る。ＩＩＲフィルタ５７４は、高速メトリックを生成するために使用され、遅延値Ｄfastを使用する。一方、ＩＩＲフィルタ５７６は、低速メトリックを生成するために使用され、遅延値Ｄslowを使用する。ここで、ＤslowはＤfastよりもはるかに大きい。遅延値は、フィルタ帯域幅によって決定される。ＩＩＲフィルタ５７４の出力は、Ｄfastに等しいサンプリング時間Ｔsampleを有するスイッチ５７５によってサンプリングされる。ＩＩＲフィルタ５７６の出力は、Ｄslowに等しいサンプリング時間Ｔsampleを有するスイッチ５７７によってサンプリングされる。非コヒーレント積分時間は、遅延値ＤfastまたはＤslowによって決定される。
【００６２】
図９において、エコー消去前の受信信号ｑ［ｎ］は、利得メトリック計算のための利得制御入力信号として使用される。他の実施形態では、エコー消去後などのフィードバックループからの他の信号は、利得メトリック計算のための利得制御入力信号として使用され得る。
【００６３】
本実施形態では、利得メトリック計算器５６０は、メトリック計算中のいかなる不要なバイアスをも除去するためのバイアス推定器５９０を含む。バイアス推定器５９０の詳細な動作が、以下でより詳細に説明される。概して、バイアス推定器５９０は、入力として正規化相関（複素）値ηi（τ）を取得し、ＩＩＲフィルタからの高速および低速メトリック出力から減算されるべきバイアス値を生成する。より詳細には、ＩＩＲフィルタ５７４のサンプリングされた出力は加算器５８０に結合され、ＩＩＲフィルタ５７６のサンプリングされた出力は加算器５８２に結合される。加算器５８０および５８２において、推定されたバイアス値は、それぞれサンプリングされた出力から減算され、高速メトリックと低速メトリックとを生成する。
【００６４】
このようにして構築されるように、利得メトリック計算器５６０は、利得制御アルゴリズムが使用する２つの利得制御メトリックを与える。利得制御アルゴリズムは、ループ利得値に基づいて所望のメトリックを選択する。ループ利得が（−５ｄＢ付近など）不安定性領域付近またはそれに近い場合は、高速利得制御応答を取得するために高速メトリックが使用される。ループ利得が（−２０ｄＢ付近など）通常安定領域中にある場合は、より正確な利得制御を取得するために低速メトリックが使用される。
【００６５】
上記の説明では、低速および高速メトリックは、それぞれ多数のサンプルと少数のサンプルとを使用して実現される。本発明の利得制御方法の別の実施形態によれば、高速および低速メトリックは、非コヒーレントフィルタ処理を使用せずに異なるコヒーレント積分時間を使用して実現される。高速メトリックの場合、より短いコヒーレント積分時間が使用される。低速メトリックの場合、より長いコヒーレント積分時間が使用される。図１０に、本発明の一実施形態による、より短いおよびより長いコヒーレント積分時間を使用する高速および低速メトリックの相関値Ｒiの計算を示す。より詳細には、相関値Ｒ1［τ］は、より長いコヒーレント積分時間が使用される低速メトリックに対応し、相関値Ｒ2［τ］は、より短いコヒーレント積分時間が使用される高速メトリックに対応する。図１１に、本発明の一実施形態による、より短いおよびより長いコヒーレント積分時間を使用する高速および低速メトリックの正規化値Ｓiの計算を示す。より詳細には、正規化値Ｓ1は、より長いコヒーレント積分時間が使用される低速メトリックに対応し、正規化値Ｓ2は、より短いコヒーレント積分時間が使用される高速メトリックに対応する。図１２に、本発明の一実施形態による、図１０および図１１中の相関値Ｒiと正規化値Ｓとを使用する、高速メトリックｇ2および低速メトリックｇ1の計算を示す。
【００６６】
３．リピータ安定性インジケータ
リピータは、無条件で安定に維持されるべきである。したがって、リピータの安定性を示すメトリックが望ましい。本発明の実施形態によれば、リピータ安定性監視方法および装置は、リピータフィードバックループからの信号のある期間を妨害することによって動作し、時間期間の間にループ中のその信号成分の「増大」を監視する。フィードバックループ中の信号成分が小さくなった場合、リピータシステムは安定している。上記で説明されたように、リピータフィードバックループ（または「制御ループ」）は、送信アンテナと受信アンテナとの間でリピータ中に本質的に形成されるフィードバックループを指す。フィードバックループの利得（「ループ利得」）は、測定され、ループ安定性を維持するように制御される。
【００６７】
図１３は、本発明の一実施形態による、リピータ安定性監視および利得制御方法を示すエコー消去を採用するリピータのブロック図である。図１４に、本発明の一実施形態による、リピータ安定性監視および利得制御方法を組み込んだリピータの数学的モードを示す。図１３を参照すると、エコー消去リピータ６１０は、（入力ノード６４０として示される）ドナーアンテナ上で反復されるべきリモート信号ｘ［ｋ］を受信し、（出力ノード６７０として示される）サーバアンテナ上で送信されるべき出力信号ｙ［ｋ］を生成する。サーバアンテナからドナーアンテナへの信号漏れにより、出力信号ｙ［ｋ］の一部が漏れてリモート信号に加算され、その後リピータによって受信される。信号漏れは、出力ノード６７０と入力ノード６４０との間の信号経路６５４として示されるフィードバックチャネルｈ［ｋ］として表される。したがって、リピータ６１０は、実際にノード６４３で入力信号として、リモート信号ｘ［ｋ］とフィードバック信号ｗ［ｋ］との和である受信信号ｑ［ｋ］を受信する。したがって、フィードバックチャネルｈ［ｋ］は、ドナーアンテナとサーバアンテナとの間のリピータ６１０におけるフィードバックループを形成する。図１３中の加算器６４２は、受信信号ｑ［ｋ］の信号成分を示すための記号にすぎず、リピータ６１０の動作環境における実際の信号加算器を表さない。
【００６８】
エコー消去リピータであるリピータ６１０は、受信信号（「入力信号」）中の不要なフィードバック信号成分を消去するために、フィードバック信号ｗ［ｋ］を推定するように動作する。その目的で、リピータ６１０は、加算器６４４とチャネル推定ブロック６５０とを含むエコーキャンセラ６８０を含む（図１４）。受信信号ｑ［ｋ］は、受信信号ｑ［ｋ］からフィードバック信号推定値
【数１９】
0005490878.tif 000020
【００６９】
を減算するように動作する加算器６４４に結合される。フィードバック信号推定値
【数２０】
0005490878.tif 000021
【００７０】
が正確である限り、不要なフィードバック信号は受信信号から除去され、エコー消去が実現される。本実施形態では、消去後信号ｐ［ｋ］（ノード６４５）は、消去後信号に利得Ｇを与える可変利得段６５８に結合される。利得段６５８は、サーバアンテナでの送信のために出力ノード６７０の出力信号ｙ［ｋ］を生成する。図１３は、本発明の利得制御方法の動作に関係する要素のみを示している。リピータ６１０は、完全なリピータ動作を実現するために、図１３に示されていないが当技術分野で知られている他の要素を含み得る。
【００７１】
フィードバック信号推定値
【数２１】
0005490878.tif 000022
【００７２】
は、チャネル推定ブロック６５０によって生成されたフィードバックチャネル推定値
【数２２】
0005490878.tif 000023
【００７３】
に基づいて生成される。本実施形態では、フィードバックチャネル推定値
【数２３】
0005490878.tif 000024
【００７４】
を生成するために、チャネル推定ブロック６５０は、入力信号として受信信号ｑ［ｋ］を取得し、チャネル推定のためのパイロット信号または基準信号としてエコー消去された信号ｐ［ｋ］を使用する。次いで、エコーキャンセラは、フィードバックチャネル推定値
【数２４】
0005490878.tif 000025
【００７５】
に基づいてフィードバック信号推定値
【数２５】
0005490878.tif 000026
【００７６】
を計算する。より詳細には、フィードバック信号推定値
【数２６】
0005490878.tif 000027
【００７７】
は、パイロット信号ｐ［ｋ］を用いてフィードバックチャネル推定値
【数２７】
0005490878.tif 000028
【００７８】
を畳み込むことによって取得される（すなわち、
【数２８】
0005490878.tif 000029
【００７９】
）。フィードバック信号推定値
【数２９】
0005490878.tif 000030
【００８０】
は、加算器６４４においてエコー消去のために使用される。より詳細には、フィードバック信号推定値
【数３０】
0005490878.tif 000031
【００８１】
は、受信信号ｑ［ｋ］から減算されて、エコー消去された信号ｐ［ｋ］を生成する。図１３に、エコー消去を実装するための１つの方法を示す。図１３は、例示的であることのみを意図されており、制限することを意図されていない。他の実施形態では、エコー消去を実装するための他の方法が使用され得る。
【００８２】
リピータ６１０は、利得段６５８によって与えられた可変利得値Ｇを調整するための利得制御ブロック６４７を組み込む。利得制御ブロック６４７は、利得制御メトリックを計算し、監視するための利得メトリック計算器６６０を含む。利得制御ブロック６４７は、利得メトリック計算器６６０から利得制御メトリックを受信する利得制御アルゴリズムブロック６６２をさらに含む。利得制御アルゴリズムブロック６６２は、リピータ６１０中の利得段６５８の可変利得Ｇの制御を行う。利得制御ブロック６４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかから取得され得る利得制御入力信号を受信する。より詳細には、利得制御入力信号は、エコー消去リピータにおいてエコー消去前またはエコー消去後に取得され得る。本実施形態では、利得制御入力信号は消去後信号ｐ［ｋ］として取得されるが、これは例示にすぎない。実際には、利得制御入力信号が取得される厳密な位置は、本発明の実施にとって重要でない。他の実施形態では、リピータはエコー消去を実装せず、利得制御ブロック６４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかにある信号であり得る利得制御入力信号を受信する。この場合も、利得制御入力信号が取取得される厳密な位置は、本発明の実施にとって重要でない。
【００８３】
次に、図１３および図１４を参照しながら、利得制御メトリックの導出を説明する。最初に、本実施形態では、（ノード６４５において）リピータフィードバック制御ループからのｉにおける長さＮの複素信号セグメントが妨害されるかまたは受信され、利得制御入力信号として使用される。
【数３１】
0005490878.tif 000032
【００８４】
他の実施形態では、複素信号セグメントは、エコーキャンセラ６８０の前のノード６４３などの他の位置において取得され得る。
【００８５】
利得メトリック計算器６６０は、送信アンテナから受信アンテナへの漏れの結果として、信号のレプリカをピックアップすることを試みることによって、ループ中のこの信号成分の増大を監視する。τ∈Ｗ≡｛０，１，Ｌ，Ｎtap−１｝における時間Ｎdelay後に探索ウィンドウＷ中で探索することは、以下を与える。
【数３２】
0005490878.tif 000033
【００８６】
上記のメトリックは、本質的に、システム安定性のインジケータであるループ利得である。上記で与えられたループ利得メトリックｇi（τ）は、各チャネルタップτについてループ利得を計算し、以下で「タップ固有利得制御メトリック」と呼ばれる。タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、すべてのチャネルタップにわたって加算されたときに、以下のような方法で可変利得段６５８の利得Ｇiを調整するために使用され得る。
【数３３】
0005490878.tif 000034
【００８７】
すなわち、タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、ある時間期間にわたって測定され、加算される。加算された値は、１未満である値δ付近になるように維持される、利得制御メトリックｇiである。典型的に、δは、出力ＳＩＮＲ要件によって判断される。一実施形態では、δは、必要とされる出力ＳＩＮＲに従って−１０ｄＢ〜−２０ｄＢになるように選択される。一実施形態では、利得制御メトリックｇiは、すべてのチャネルタップにわたるタップ固有利得制御メトリックｇi（τ）の線形結合として計算される。各タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、それ自体の係数α（τ）が乗算される。係数α（τ）は、タップ固有利得制御メトリック項の直線加算の場合には１であり得るか、または他の形式の線形結合の場合には他の値であり得る。他の実施形態では、利得制御メトリックｇiは、所望のチャネルタップのすべてにわたるタップ固有利得制御メトリックｇi（τ）の非線形結合として計算され得る。
【００８８】
一実施形態では、上記に示された利得制御メトリックｇiは、白色入力信号を用いてシミュレートされる。サンプリングレート２０ＭＨｚが使用され、探索ウィンドウの遅延Ｎdelay＝１００が使用される。探索ウィンドウの長さは、Ｎtap＝６４である。積分長は、Ｎ＝６４００サンプルである。利得制御メトリックｇiは、ループ利得レベルを正確に示す。雑音ベースラインは、相関期間の６４００サンプルの間、−３０ｄＢよりも小さい。
【００８９】
動作中、リピータのループ利得は、エコーキャンセラ６８０によって消去されなかった残留フィードバック信号を測定することによって推定される。非エコー消去リピータの場合、アンテナ分離からの残されたフィードバック信号の量は、ループ利得の推定として測定される。消去されるフィードバック信号が多ければ多いほど、システムはより安定する。
【００９０】
言い換えれば、利得制御メトリックは、送信信号と受信信号との間の相関の測度である。相関が大きいと、漏れの量が多く、安定性が低いことがわかる。利得制御アルゴリズムは、利得制御メトリックに応答し、利得を低下させる。相関が小さいと、フィードバック信号が小さく、安定性が増加することがわかる。利得制御アルゴリズムは、利得制御メトリックに応答し、利得を増加させる。このようにして、リピータの安定性は保証される。
【００９１】
４．利得制御メトリック計算
図１３および図１４を参照しながら上記で説明された利得制御メトリックｇiは、リピータなどのフィードバックシステムの安定性を正確に監視することが可能である。リピータ安定性監視方法および装置は、エコー消去を用いたリピータ、またはエコー消去がないリピータにおいて使用するように適応され得る。図１５は、本発明の一実施形態による、エコー消去がない、利得制御方法を実装するリピータのブロック図である。図１５を参照すると、リピータ７１０は、（入力ノード７４０として示される）ドナーアンテナで反復されるべきリモート信号ｘ［ｋ］を受信し、（出力ノード７７０として示される）サーバアンテナで送信されるべき出力信号ｙ［ｋ］を生成する。サーバアンテナからドナーアンテナへの信号漏れにより、出力信号ｙ［ｋ］の一部が漏れてリモート信号に加算され、その後リピータによって受信される。信号漏れは、出力ノード７７０と入力ノード７４０との間の信号経路７５４として示されるフィードバックチャネルｈ［ｋ］として表される。したがって、リピータ７１０は、実際にノード７４３上の入力信号として、リモート信号ｘ［ｋ］とフィードバック信号ｗ［ｋ］との和である受信信号ｐ［ｋ］を受信する。したがって、フィードバックチャネルｈ［ｋ］は、ドナーアンテナとサーバアンテナとの間にリピータ７１０におけるフィードバックループを形成する。図１５中の加算器７４２は、受信信号ｐ［ｋ］の信号成分を示すための記号にすぎず、リピータ７１０の動作環境における実際の信号加算器を表さない。受信信号ｐ［ｋ］は、利得Ｇを与える可変利得段７５８に結合される。利得段７５８は、サーバアンテナでの送信のために出力ノード７７０の出力信号ｙ［ｋ］を生成する。図１５は、本発明の利得制御方法の動作に関係する要素のみを示している。リピータ７１０は、完全なリピータ動作を実現するために、図１５に示されていないが当技術分野で知られている他の要素を含み得る。
【００９２】
リピータ７１０は、利得段７５８によって与えられた可変利得値Ｇを調整するための利得制御ブロック７４７を組み込む。利得制御ブロック７４７は、利得制御メトリックを計算し、監視するための利得メトリック計算器７６０を含む。利得制御ブロック７４７は、利得メトリック計算器７６０から利得制御メトリックを受信する利得制御アルゴリズムブロック７６２をさらに含む。利得制御アルゴリズムブロック７６２は、利得メトリック計算器７６０によって生成された利得制御メトリックを少なくとも含む、１つまたは複数の関数に基づいてリピータ７１０中の利得段７５８の可変利得Ｇの制御を行う。利得制御ブロック７４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかから取得され得る利得制御入力信号を受信する。利得制御入力信号が取得される厳密な位置は、本発明の実施にとって重要でない。
【００９３】
上記で説明されたように、異なる本発明の実施形態では、リピータは、安定性を維持しながらリピータの最適利得値を確立するための利得制御技法を実装する。その目的で、リピータは、１つまたは複数の利得制御メトリックを測定し、監視するように構成された利得制御ブロックを含む。利得制御ブロックはまた、（１つまたは複数の）利得制御メトリックに少なくとも部分的に基づいてリピータの利得を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、リピータはエコー消去リピータ（図１３）であり、利得制御ブロック６４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかから取得され得る利得制御入力信号を受信する。より詳細には、利得制御入力信号は、エコー消去前またはエコー消去後に取得され得る。他の実施形態では、リピータは、エコー消去を実装せず（図１５）、利得制御ブロック７４７は、リピータのフィードバックループ中のどこかにある信号であり得る利得制御入力信号を受信する。以下の説明では、「利得制御入力信号」という用語は、リピータの利得制御ブロックに与えられる入力信号を指し、エコー消去前、エコー消去後、またはエコー消去なしを含むリピータのフィードバックループ中の任意のポイントにおいて取得される信号であり得る。
【００９４】
上記で説明された時間ｉとチャネルタップτとにおけるタップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、ここで繰り返す。
【数３４】
0005490878.tif 000035
【００９５】
タップ固有利得制御メトリックｇi（τ）は、分子の相関項Ｒiを分母の正規化項Ｓiによって除算したものの２乗として特徴づけられ得るもので、次のように与えられる。
【数３５】
0005490878.tif 000036
【００９６】
ここで、τは、マルチパス効果などによる、時間領域におけるフィードバック信号の拡散に関連する時間領域におけるチャネルタップである。相関項および正規化項は、それぞれ、積分長Ｎ、すなわち、Ｎ個のサンプルについて計算される。さらに、相関項は、利得制御入力信号と利得制御入力信号の遅延されたバージョンとの相関を表し、正規化項は、遅延されない利得制御入力信号の電力を表す。
【００９７】
利得制御メトリックｇiは、すべてのチャネルタップにわたるタップ固有利得制御メトリックｇi（τ）の和であり、次のように与えられる。
【数３６】
0005490878.tif 000037
【００９８】
しかしながら、利得制御メトリックの計算は計算集約的である。たとえば、相関項Ｒiを計算する場合、相関値を得るために多数の乗算が要求される。より詳細には、積分長Ｎの場合、相関項が更新される必要があるたびに、Ｎ回の複素乗算が行われなければならず、正規化項が更新される必要があるたびに、別のＮ回の複素乗算が行われなければならない。大きい積分長Ｎの場合、計算複雑性は実際には非常に高くなり得る。
【００９９】
本発明の実施形態によれば、利得制御メトリック計算方法は、上記で説明された利得制御メトリックの効率的な実装を可能にする。本発明の利得制御メトリック計算方法の特定の利点は、計算の複雑さが積分長Ｎとは無関係であり、すなわち、計算の複雑さは積分長とともに増加しないということである。
【０１００】
最初に、相関項Ｒiの計算において、各時間ｉにおいて、乗算の大部分は、１つの乗算を除いて前の時間サンプルにおいてすでに計算された乗算と同じである。本実施形態では、前のＮ個のサンプルについて計算された各ラグτにおける相関値Ｒ［τ］を保持するために、レジスタが使用される。前の時間サンプルからのすべての乗算項が、計算され、加算され、レジスタに記憶される。新しい時間サンプルが導入されたとき、（Ｎ＋１）番目の前のサンプルは古いサンプルまたは廃れたサンプルになる。廃れたサンプルの乗算項を廃棄し、新しいサンプルの乗算項を記憶された相関値に加算することによって、相関値Ｒ［τ］は計算される。その結果、各時間サンプルにおいて、２回の乗算のみ、すなわち、新しいサンプルについて１回、廃れたサンプルについて１回の乗算が実行される。新しいサンプルに基づく積は、記憶された和に加算され、廃れたサンプルに基づく積は、記憶された和から減算されて、更新された相関値Ｒ［τ］を生成する。
【０１０１】
より詳細には、各ラグτにおける相関値は、次のように与えられる。
【数３７】
0005490878.tif 000038
【０１０２】
新しいサンプルが受信されると、相関値は次のように更新される。
【数３８】
0005490878.tif 000039
【０１０３】
上式からわかるように、従来の計算において必要とされるＮ回の乗算の代わりに、新しいサンプルあたりのラグごとに２回の複素乗算のみが必要とされる。図１６に、本発明の一実施形態による、ラグτにおける相関項Ｒ［τ］についての更新演算を示す。図１６に示されるように、レジスタ７８０、複素レジスタは、前のＮ個のサンプルについて計算された各ラグτにおける相関値Ｒ［τ］を保持するために使用される。各新しいサンプルについて、更新された相関項Ｒ［τ］を取得するために、新しいサンプルあたりのラグごとに２回の複素乗算のみが実行される。１回の複素乗算（乗算器７７２）が、廃れたサンプルについての項を計算するために実行され、１回の複素乗算（乗算器７７４）が、新しいサンプルについての項を計算するために実行される。新しいサンプルに基づく積が、記憶された和に加算され、廃れたサンプルに基づく積が、記憶された和（加算器７７６）から減算されて、更新された相関値Ｒ［τ］を生成する。
【０１０４】
（すべてのラグに共通の）正規化項が、相関値と同様の方法で更新される。より詳細には、正規化項Ｓi+1は、次のように更新される。
【数３９】
0005490878.tif 000040
【０１０５】
図１７に、本発明の一実施形態による、ラグτにおける正規化項Ｓについての更新演算を示す。図１７に示されるように、レジスタ７９０は、各ラグτにおける正規化値Ｓ［τ］を保持するために使用される。前の時間サンプルからのすべての乗算項が、計算され、加算され、レジスタ７９０に記憶される。新しい時間サンプルが導入されると、（Ｎ＋１）番目の前のサンプルである廃れたサンプルの乗算項（乗数７８２）を廃棄し、レジスタ７９０に記憶された正規化値に新しいサンプルの乗算項（乗数７８４）を加算することによって、正規化値Ｓが計算される。その結果、各時間サンプルにおいて２回の乗算のみ、すなわち、新しいサンプルについて１回、廃れたサンプルについて１回の乗算が実行される。加算器７８６において、新しいサンプルに基づく積は記憶された和に加算され、廃れたサンプルに基づく積は記憶された和から減算されて、更新された正規化値Ｓが生成される。
【０１０６】
値Ｒと値Ｓとを記憶するためのレジスタは、サンプルレートで更新される。しかしながら、タップ固有利得制御メトリックｇi［τ］＝（Ｒ［τ］／Ｓ）2，τ＝０，１，Ｌ，Ｎtap−１の計算、および対応する利得調整は、通常、サンプルレートよりもはるかに低速のペースで実行される。
【０１０７】
５．利得調整ステッピング制御
上記の図１３に、利得制御メトリックを監視し、計算するための利得制御メトリック計算器を使用するリピータを示した。次いで、利得制御メトリックは、利得制御メトリックに少なくとも部分的に基づいてリピータの出力利得を制御する利得制御アルゴリズムを駆動する。本発明の実施形態によれば、可変利得段の利得調整ステップサイズは、少なくとも、利得制御メトリックによって測定されるリピータのループ利得の関数である。いくつかの実施形態では、可変利得段の利得調整ステップサイズは、リピータのループ利得と可変利得との関数である。より詳細には、一実施形態では、リピータのループ利得は、異なる動作ゾーンに分割され、利得調整ステップサイズはゾーンに依存する。最後に、別の実施形態では、利得調整ステップサイズは、リピータ動作の起動状態と定常状態とを含む利得制御状態の関数である。
【０１０８】
図１８は、本発明の一実施形態による、利得調整制御ゾーンを示す図である。図１８を参照すると、定常状態動作中に、ループ利得は、クールゾーン（−２０ｄＢ〜−２５ｄＢ）中にあり、利得値は、定常状態動作のために、それほど変動しない。したがって、小さい利得調整ステップサイズを与えるために、小さい傾きを有する利得調整制御曲線８０２が使用される。起動状態では、ループ利得がターゲットゾーン（−１５ｄＢ〜−２０ｄＢ）中にあるか、または、安定した動作を示すクールゾーン中にある場合、利得増加のレートは、総リピータ出力利得（Δ+ｄＢ／ｄＢ）の減少関数である。すなわち、利得調整ステップサイズは、リピータ利得の減少関数である。リピータ出力利得が高ければ高いほど、利得調整ステップサイズが小さくなるか、または小さい利得調整傾きが使用される。これは、リピータ出力利得が高ければ高いほど、リピータは不安定性に近づくからである。したがって、利得が高いとき、利得を増加させるためにより小さい利得調整ステップサイズが使用される。曲線８０４は、利得調整制御曲線のファミリーが常駐するエリアを接合する。リピータ出力利得が増加するにつれて、より小さい傾きをもつ利得調整曲線が使用される。
【０１０９】
ホットゾーン（−１０ｄＢ〜−１５ｄＢ）または警報ゾーン（−５ｄＢ〜−１０ｄＢ）では、リピータの利得は、利得調整制御曲線８０６のうちの選択された曲線に従って減少する。警報ゾーンおよびホットゾーン中の利得調整制御曲線８０６（曲線１〜４）は、利得値がホットゾーンまたは警報ゾーン中にあるときに、リピータ利得を減少させるために使用され得る異なる利得調整ステッピング制御を示す。より詳細には、利得減少のレートは、総リピータ出力利得（Δ+ｄＢ／ｄＢ）の増加関数として設定される。すなわち、リピータ出力利得が大きければ大きいほど、不安定性に近づき、したがって、ホットまたは警報利得調整制御ゾーン中で迅速に利得を減少させるために、急な利得調整傾きが使用される。たとえば、低いリピータ利得レベルにおいて、ループ利得がホットゾーン中にあるときに利得が調整されないが、ループ利得が警報ゾーンまで増加したときにリピータ利得が曲線１の傾きに従って減少させられる、区分的線形傾きを有する曲線１が使用される。一実施形態では、曲線１は−１ｄＢ／ｄＢの傾きを有する。非線形ステッピング制御は、曲線２によって示されるように使用され得る。リピータ出力利得が大きいとき、迅速に利得を減少させるために、曲線４によって示されるように、利得調整ステップサイズの急な傾きが使用される。
【０１１０】
最後に、ループ利得がガードゾーン（０ｄＢ〜−５ｄＢ）中にある場合、ループ利得が不安定性に近づくにつれて、リピータ利得は極めて迅速に減少させられる（利得調整制御曲線８０８）。したがって、本実施形態では、利得調整制御曲線８０８は急な線形傾きを有する。他の実施形態では、利得調整制御曲線８０８は、所望の利得調整ステッピング制御を行うために、適切な傾き値を有する線形または非線形の傾きを有することができる。
【０１１１】
一実施形態では、上記で説明された複数メトリック利得制御方法は、リピータが利得調整制御ゾーンのうちのどの中で動作しているかを判断するためにリピータの利得を監視するために使用される。より詳細には、一実施形態では、図１８に示されるように、低速利得制御メトリックは、改善された精度のため−５ｄＢを下回るループ利得を監視するために使用され、高速利得制御メトリックは、高速利得制御応答のため−５ｄＢを上回るループ利得を監視するために使用される。他の実施形態では、低速および高速利得制御メトリックは、−１５ｄＢなど、他の利得調整制御ゾーンに適用され得る。
【０１１２】
図１９は、本発明の一実施形態による、複数のメトリック利得制御を実装する図６のリピータに適用される利得調整ステッピング制御方法を示すフローチャートである。図１９を参照すると、利得調整ステッピング制御方法８１０は、高速カウンタを０に設定し（ステップ８１２）、また低速カウンタを０に設定する（ステップ８１４）ことから開始する。次いで、方法８１０は新しいサンプルを待つ（ステップ８１６）。サンプルバッファが更新され（ステップ８１８）、また、低速および高速利得制御メトリックは、新しいサンプルに基づいて更新される（ステップ８２０）。次いで、高速カウンタおよび低速カウンタは増加させられる（ステップ８２２）。高速カウンタが高速遅延値に等しくない場合（ステップ８２４）、方法８１０は、別の新しいサンプルを待つために、ステップ８１６に戻る。高速カウンタが高速遅延に等しい場合（ステップ８２４）、高速利得制御メトリックは積分を完了している。高速利得制御メトリックが、０〜−５ｄＢのガードゾーン中のループ利得を監視するために使用されるので、方法８１０は、ループ利得がガードゾーン中にあるかどうかを判断することに進む（ステップ８２６）。
【０１１３】
ループ利得がガードゾーン中にある場合、方法８１０は、曲線８０８を使用してリピータの利得を低減し（ステップ８２８）、高速カウンタがリセットされるステップ８１２に戻る。ループ利得がガードゾーン中にない場合（ステップ８２６）、方法８１０は、低速カウンタが低速遅延に等しいかどうかを判断することによって、低速利得制御メトリックが積分を完了したかどうかを判断するために移動する（ステップ８３０）。低速カウンタが低速遅延に等しくない場合、方法８１０は、別の新しいサンプルを受信するためのステップ８１６に戻る。低速カウンタが低速遅延に等しい場合、低速利得制御メトリックは積分を完了しており、方法８１０は、ループ利得が動作しているゾーンを決定する（ステップ８３４）。すなわち、方法８１０は、ループ利得がクールゾーン、ターゲットゾーン、ホットゾーン、または警報ゾーン中で動作しているかどうかを判断する。次いで、リピータ利得は、動作ゾーンと現在のリピータ出力利得固有関数とに基づいて調整される（ステップ８３６）。方法８１０は、低速カウンタがリセットされるステップ８１４に戻り、方法は続く。
【０１１４】
このようにして、利得調整ステッピング制御方法８１０は、低速利得制御メトリックと高速利得制御メトリックとを更新し、ループ利得がガードゾーンにあるかどうかを判断するために高速メトリックを使用し、ループ利得がガードゾーンにある場合、利得を低減する。利得制御方法は、さらに、ループ利得が他のゾーン（クール、ターゲット、ホット、および警報ゾーン）にあるかどうかを判断し、ゾーンと現在の出力利得固有関数とに従って利得調整を更新するために低速メトリックを使用する。このようにして、微調整利得制御（fine tune gain control）が実現される。
【０１１５】
６．利得制御メトリックバイアス除去
利得制御は、リピータの安全な起動と安定した動作とに必須である。利得制御メトリックは、利得制御アルゴリズムがリピータ利得調整のために使用する量である。たとえば、図１３に、利得制御メトリックを監視し、計算するための利得制御メトリック計算器と、利得制御メトリックに応答してリピータ利得を制御するための利得制御アルゴリズムとを使用するリピータを示した。しかしながら、利得制御メトリック推定値は、推定雑音のために大きくバイアスされる。バイアスの存在は、利得制御アルゴリズムがリピータの安定性を正確に推定することを妨げる。
【０１１６】
上記で説明されたように、タップ固有利得制御メトリックは、次のように与えられる。
【数４０】
0005490878.tif 000041
【０１１７】
利得メトリックバイアスは、正規化相関信号ηの分散から生じる。一実施形態では、バイアスは、次のように表される。
【数４１】
0005490878.tif 000042
【０１１８】
特に、分散は、実数を取得するために複素数ηを２乗することにより生じる。利得制御メトリック推定雑音が増加するにつれて、利得制御メトリックは大きくバイアスされる。より詳細には、上記で説明されたように、利得制御メトリックは、送信信号と受信信号との間の相関の測度である。相関が大きいと、漏れの量が多く、安定性が低いことがわかる。利得制御アルゴリズムは、利得制御メトリックに応答し、利得を低下させる。相関が小さいと、フィードバック信号が小さく、安定性が増加することがわかる。利得制御アルゴリズムは、利得制御メトリックに応答し、利得を増加させる。しかしながら、相関がないときでも、すなわち、受信信号中で検出されたフィードバック信号がないときでも、複素変数ηを２乗することは、依然としてある実数の値を与える。利得制御メトリック中にバイアスは、このようにして生じる。
【０１１９】
本発明の一実施形態によれば、図９に示されたように、利得制御メトリック中のバイアスを推定するために、バイアス推定器５９０が利得メトリック計算器中に組み込まれる。利得制御メトリックの分散は、値δとして時間にわたって各遅延ラグτにおいて次のように推定される。
【数４２】
0005490878.tif 000043
【０１２０】
図２０に、本発明の一実施形態による、遅延ラグと時間とにわたるメトリック分散の計算を示す。分散は各遅延ラグについて、各時間サンプルにおいて計算され、次いで、分散は遅延ラグ上の分散を推定するために加算される。
【０１２１】
バイアス値δが計算されると、バイアスδは利得制御メトリックから次のように減算される。
【数４３】
0005490878.tif 000044
【０１２２】
利得メトリック計算器が複数の利得制御メトリックを使用するとき、バイアスδは利得制御メトリックの各々から減算される。
【０１２３】
７．利得制御メトリックプルーニング
同じ周波数リピータの動作中に、大きい信号ダイナミクスが存在する場合にリピータにおける安定性を維持することが望ましい。リピータにおける安定性を維持するために、デジタル利得制御が使用され得る。しかしながら、任意の利得制御アルゴリズムは、ループ利得によって表される安定性マージンを測定することが可能である必要があるので、安定性を維持するために適切な利得を決定することができる。大規模電力変動がリモート信号にある場合、ループ利得を測定する典型的な手段は不正確になりやすく、利得制御は要求通りに機能しない可能性がある。
【０１２４】
本発明の一実施形態に係る、リモート信号の大規模信号ダイナミクスが存在する場合にロバストである利得制御アルゴリズムを説明する。より詳細には、リモート信号の信号ダイナミクスの大きな変化に関連する利得制御メトリックまたは利得制御メトリックの少なくとも一部を廃棄するために、利得制御アルゴリズムは利得制御メトリックプルーニングを実装する。このようにして、全体的な利得制御メトリック値は、受信信号の電力レベルの急激な変化により破損されず、安定性を達成するためのロバストな利得制御が実現される。
【０１２５】
一実施形態では、ループ利得によって表されるようなリピータ中の安定性マージンは、フィードバック信号を用いて送信信号の相関を計算することによって決定される。この量は、ループ利得の非バイアス推定値を取得するために、送信信号の電力によって正規化される。ループ利得推定のための式または利得制御メトリックは、上記で説明され、ここで繰り返される。利得制御メトリックは、分子の相関項Ｒiを分母の正規化項Ｓiによって除算したものの２乗として特徴づけられ、次のように与えられる。
【数４４】
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【０１２６】
しかしながら、リモート信号の電力が大きい量だけ急激に増加した場合、相関出力は急激なジャンプを有し、リピータを通る遅延によって決定される後の時間において、送信信号はエネルギーのジャンプを有することになる。この遅延のために、短い時間の間、送信されたエネルギーによって正規化される相関エネルギーは、極めて高くなり、事実上存在しない大きい正規化相関を示す。その結果、従来の利得制御アルゴリズムは、リモート信号電力中に大きいジャンプが存在する場合にリピータ利得を異常に低く保つ。言い換えれば、利得制御メトリック測定値は、リモート信号の信号電力に大きな変動が存在する場合に破損され、利得制御アルゴリズムは適切に機能することができない。典型的な利得制御メトリックが相関項を含むとき、他の形式の利得制御メトリックについて利得メトリック測定値の同じ破損が観察されるであろう。
【０１２７】
図２１は、本発明の一実施形態による、利得制御アルゴリズムにおいて実装される利得制御メトリックプルーニング方法を示すフローチャートである。本発明の利得制御メトリックプルーニング方法は、図１３に示されたリピータなど、エコー消去リピータ中に実装され得る。また、本方法は、図１５に示されたリピータなど、エコー消去なしのリピータ中に実装され得る。利得制御メトリックプルーニング方法は、図１３および図１５中のリピータの利得メトリック計算器６６０、７６０中に実装され得る。
【０１２８】
図２１を参照すると、利得制御アルゴリズムにおいて実装される利得制御メトリックプルーニング方法９００は、リモート信号の電力信号中に大きいジャンプが検出された後の短い持続時間の間、利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分を無視するように動作する。方法９００は、リモート信号を含むリピータにおいて着信受信信号を受信することから開始する（ステップ９０２）。上記で説明されたように、受信信号は、リモート信号とフィードバック信号との和である。リピータのフィードバックループ中の信号は、利得制御入力信号のサンプルが利得制御メトリックを計算するために使用される利得制御入力信号として使用される。利得制御入力信号は、エコー消去前、またはエコー消去後、あるいはエコー消去がないリピータフィードバックループ中の任意のポイントを含む、リピータフィードバックループ中の任意のポイントから取得され得る。次いで、信号に大きい電力変動があるかどうかを判断するために、利得制御入力信号の電力レベルの変動が検出される（ステップ９０４）。利得制御入力信号の電力レベルの変動は、利得制御入力信号から直接検出され得るか、または利得制御入力信号に対応する電力レベル応答を有する他の信号の測定値を通して間接的に検出され得る。一実施形態では、電力変動は、受信信号の電力変動を測定することによって検出される。他の実施形態では、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタまたはＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタを使用することによって、利得制御入力信号の変動が検出される。大きな電力変動が利得制御入力信号に検出されないとき（ステップ９０６）、方法９００はステップ９０２に戻って、着信受信信号を受信し続ける。しかしながら、９ｄＢ以上の電力変動などの大きな電力変動が検出されたとき（ステップ９０６）、利得制御メトリック測定値、または各利得制御メトリック測定値の少なくとも一部分は、時間期間Ｔの間に廃棄される（ステップ９０８）。一実施形態では、利得制御メトリック測定値の相関測定値Ｒiは、時間期間Ｔの間に廃棄される。利得制御メトリック測定値の部分が無視される持続時間Ｔは、通常のリピータ動作においてあり得る不安定性を検出する能力が妨害されないほど十分に短い（１０μｓのオーダー）。次いで、方法９００は、ステップ９０２に戻って、着信受信信号を受信し続ける。
【０１２９】
図２２は、本発明の代替実施形態による、利得制御アルゴリズムにおいて実装される利得制御メトリックプルーニング方法を示すフローチャートである。図２２中の方法９５０は、図２１中の方法９００と同様であり、説明を簡略化するために、同様の要素には同様の参照番号が与えられる。図２２を参照すると、利得制御メトリックプルーニング方法９５０において、利得制御メトリックプルーニング方法は、リモート信号電力中に大きいジャンプが検出された後の短い持続時間Ｔの間に、利得制御メトリック計算のために使用された利得制御入力信号のサンプルを廃棄するように動作する（ステップ９５８）。このようにして、リモート信号電力の変動に関連する利得制御入力信号のサンプルは、そのサンプルが利得制御メトリック測定値を破損する前に廃棄される。
【０１３０】
利得制御メトリックプルーニングを使用することの利点は、オン周波数リピータのための利得制御アルゴリズムがリモート信号の大規模信号ダイナミクスが存在する場合にロバストに動作することができるということである。安定性を保証するために利得制御アルゴリズムを実装することは重要である。利得制御メトリックプルーニングが実装されなかった場合、利得制御により、信号電力に大きな変動が存在する場合に利得がランプアップすることができなくなり、リピータは、そのような状況下で完全に機能不全に陥り得る。しかしながら、本発明の利得制御メトリックプルーニング方法が実装されたとき、リピータがリモート信号の変化する状態に効果的に応答することを可能にするために、利得制御アルゴリズムは、リモート信号の信号電力に大きな変動が存在する場合にリピータの利得を制御することが可能である。
【０１３１】
情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれを使用しても表され得ることを、当業者なら理解されよう。たとえば、データ、情報、信号、ビット、符号、チップ、命令、およびコマンドが、上記の説明全体にわたって言及され得る。これらは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、もしくはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【０１３２】
１つまたは複数の例示的な実施形態では、説明する機能およびプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されるか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を備えることができる。本明細書で使用されるディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザディスク（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）およびブルーレイディスク（disc）を含み、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（disc）は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。本明細書で使用される「制御論理」という用語は、（プロセッサを使用して実行されるべき機械可読媒体に記憶された命令によって機能が実装される）ソフトウェアと、（（論理ゲートなどの）回路を使用して機能が実装されるハードウェアであって、その回路が、特定の入力に対して特定の出力を与えるように構成された、）ハードウェアと、（再プログラマブル回路を使用して機能が実装される）ファームウェアとに適用し、また、ソフトウェア、ハードウェア、およびファームウェアのうちの１つまたは複数の組合せに適用する。
【０１３３】
ファームウェアおよび／またはソフトウェア実装の場合、本方法は、本明細書で説明される機能を実行するモジュール（たとえば、手順、機能など）を用いて実装され得る。命令を有形に実施するいずれの機械可読媒体も、本明細書で説明する方法の実装において使用され得る。たとえば、ソフトウェアコードは、メモリ、たとえば移動局またはリピータのメモリに記憶され、プロセッサ、たとえばモデムのマイクロプロセッサによって実行され得る。メモリは、プロセッサの内部またはプロセッサの外部に実装され得る。本明細書で使用される「メモリ」という用語は、長期メモリ、短期メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、または他のメモリのいずれかのタイプを指し、メモリの特定のタイプまたはメモリの数、あるいはメモリが記憶される媒体のタイプに限定されない。
【０１３４】
また、コンピュータ命令／コードは、送信機から受信機に物理的伝送媒体上で信号を介して送信され得る。たとえば、ソフトウェアは、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術の物理的構成要素を使用してウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される。上記の組合せも物理的伝送媒体の範囲内に含まれるべきである。
【０１３５】
その上、開示された実装形態の前述の説明は、当業者が本発明を実施または使用できるようにするために与えられている。これらの実装形態への様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義された一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書で示された特徴に限定されるものではなく、本明細書で開示された原理および新規の特徴に一致される最も広い範囲を与えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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