(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数チャネルのサブキャリア信号を多重化して含むＯＦＤＭ信号の伝送路特性を測定する伝送路特性測定器において、
受信ＯＦＤＭ信号の直接波成分と回り込み波の各次数成分とを含む遅延プロファイルデータをフーリエ変換して伝達関数（またはエネルギスペクトル）を算出する伝達関数算出部を備え、
前記算出された伝達関数（またはエネルギスペクトル）の逆数に基づいて直接波成分と回り込み波の１次成分とのみからなる伝送路特性を取得することを特徴とする伝送路特性測定器。
【請求項２】
所定の周波数チャネルのサブキャリア信号を多重化して含むＯＦＤＭ信号の回り込み成分を消去する回り込みキャンセラであって、
受信ＯＦＤＭ信号の直接波成分と回り込み波の各次数成分とを含む遅延プロファイルデータからフーリエ変換して算出された伝達関数（またはエネルギスペクトル）の逆数に基づいて取得された直接波成分と回り込み波の１次成分とのみからなる伝送路特性に基づいて、前記回り込み成分を消去することを特徴とする回り込みキャンセラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の周波数チャネルのサブキャリア信号を多重化して含むＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multi-plexing；直交周波数分割多重）信号の伝送路特性の測定に関し、特に、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ：Single Frequency Network）における中継装置等において生じる信号の回り込み波の特性の測定、および回り込み波の消去に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ通信方式による単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ：Single Frequency Network）が構成された場合、ネットワーク内に設けられる中継装置では、同一周波数の電波（信号）で送受信を行うため、再送信電波（信号）の回り込みが問題となることがある。この回り込み現象について、図を参照して説明する。図４は従来の中継装置の概略構成を、図５は回り込みが生じた場合の伝搬遅延特性の模式図を、また図６は実際に回り込みが発生した場合の伝搬遅延特性の一例を示す。
【０００３】
図４に示すように、中継装置５０は、上位局から所定の搬送周波数ｆの信号を受信する受信アンテナ５２と、下位局に向けて同じ搬送周波数ｆの信号を送信する送信アンテナ５４と、増幅処理等の中継処理を行う中継処理部５６と、を備える。
【０００４】
ここで、回り込み波の伝達関数をＲ(ω)［ω：角周波数］、中継処理の伝達関数をＧ(ω)、および、
【数１】
0003713214.tif 000002
とすると、観測点Ｐ（図４）における系全体の伝達関数Ｓ(ω)は、
【数２】
0003713214.tif 000003
と表すことができる。ここに、αｉ：振幅比、τi：遅延時間、θi：位相、また、Ｒ(ω)，Ｇ(ω)およびＳ(ω)は複素数である。この場合の伝搬遅延特性は、図５に示すように、直接波（ｐ０；遅延無し）とともに回り込み波の各次数成分（ｐ１［１次］，ｐ２［２次］，・・・）に応じた複数のインパルスを含む。このうち、２次以上の成分は、回り込み波が繰り返し帰還する（帰還発振する）ことにより生じたものである。
【０００５】
単一の回り込み波の場合（伝搬遅延特性：図５）は、２次以上の成分が含まれていてもその解析は比較的容易であるが、特性（振幅比，遅延時間，位相など）の異なる回り込み波が複数存在した場合には（伝搬遅延特性：図６）、その解析が難しくなってしまう。
【０００６】
そこで、図７に示すように、従来の伝送路特性の測定では、同一チャネルでの上位局（親局）からの送信を停止して受信器５８と送信器６０との間を遮断するとともに、実際の送信信号と同じ信号を送信器６０から送信することにより、回り込みの２次以上の成分を無くし１次成分のみを再現させ、特性測定器６２で伝搬遅延特性を取得していた。図８に、このような手法によって測定した伝搬遅延特性の一例を示す。但し、この場合には、図８の破線より右側の伝搬遅延特性のみが得られる。この図８は、図６と同じ回り込み状況下で測定した伝搬遅延特性である。図からわかるように、特性の異なる回り込み波が複数存在する場合にも、この手法によって得られた結果（例えば伝搬遅延特性［図８］）には各回り込み波の１次成分しか出現しないので、比較的容易にかつ精度良く測定を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測定手法では、上位局（親局）からの送信を停止するとともに中継装置の受信器と送信器との間を遮断するため、測定中には本来のＯＦＤＭ信号の中継処理を行うことができない。このため、ＯＦＤＭ信号の送信開始前や送信休止中など、中継の必要のない状況でしか測定を行うことができない。また、測定を終えて送信を再開した後（すなわち中継開始後）に回り込み状況が変化する場合もあり、その場合、上記従来の手法では迅速に対応できないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明にかかる伝送路測定器は、所定の周波数チャネルのサブキャリア信号を多重化して含むＯＦＤＭ信号の伝送路特性を測定する伝送路特性測定器において、受信ＯＦＤＭ信号の直接波成分と回り込み波の各数次成分とを含む遅延プロファイルデータをフーリエ変換して伝達関数（またはエネルギスペクトル）を算出する伝達関数算出部を備え、前記算出された伝達関数（またはエネルギスペクトル）の逆数に基づいて直接波成分と回り込み波の１次成分とのみからなる伝送路特性を取得することを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明にかかる伝送路特性測定器の測定原理について説明する。上記の系全体の伝達関数Ｓ(ω)［スペクトル］の逆数Ｔ(ω)［＝１／Ｓ(ω)］は、式（２）より、
Ｔ(ω) ＝ １− Ｃ(ω)  ・・・（３）
である。この逆数Ｔ(ω)は、直接波（遅延無し）と回り込み波の１次成分のみを含むことがわかる。すなわち、本発明によれば、電界強度のスペクトルＴ(ω)の逆数から回り込み波の１次成分Ｃ(ω)をより容易に抽出し、その特性をより容易に取得することができる。また、この逆数Ｔ(ω)の算出および伝送路特性の測定は、上位局（親局）からの送信を停止することなく、また中継装置の受信器と送信器との間を遮断することもなく、中継処理中に行うことができるので、本発明によれば、中継処理開始後の伝送路特性の変化にもより迅速に対応することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第一の実施形態にかかる伝送路特性測定器について図１および図２を参照して説明する。図１は、伝送路特性測定器１０のブロック図を、また図２は、伝送路特性測定器１０の各部の処理によるデータの変化を示す説明図である。なお、図２では、説明を簡単にするため、１波回り込み成分のみを含む遅延プロファイルデータの変化について示す。
【００１１】
本実施形態にかかる伝送路特性測定器１０は、受信されたＯＦＤＭ信号より取得された遅延プロファイルデータに対してその複素共役成分を生成付加する複素共役成分生成部１２と、複素共役成分を含む遅延プロファイルデータに対して離散フーリエ変換処理を行うことによりスペクトルを算出するＦＦＴ処理部１４と、算出されたスペクトルの逆数のスペクトルを算出する複素逆数算出部１６と、逆数のスペクトルに対して逆離散フーリエ変換処理を行うＩＦＦＴ処理部１８と、を備える。
【００１２】
この伝送路特性測定器１０に入力される遅延プロファイルデータ（図２（ａ））は、公知の遅延プロファイル測定手法（例えば、相関法，インパルス法，あるいはエネルギスペクトルに対して逆フーリエ変換を施す方法など）により取得することができる。このうち、相関法またはエネルギスペクトルに対して逆フーリエ変換を施す方法によって取得された遅延プロファイルデータの場合、そのデータは、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長Ｔより短い遅延時間（例えば有効シンボル長Ｔに対して遅延時間τ：０〜Ｔ／２）に対するデータであるのが望ましい。なお、伝送路特性測定器１０は、このようにしてＯＦＤＭ受信信号から遅延プロファイルを取得する図示しない遅延プロファイル測定部を、複素共役成分生成部１２（またはＦＦＴ処理部１４）の前段に備えてもよいし、予め取得され所定の外部記憶装置（例えばフロッピーディスク，ハードディスク等）に格納された遅延プロファイルデータをその記憶装置から取得する機構（例えばフロッピーディスクドライブ，モデム等）を備えてもよい。
【００１３】
複素共役成分生成部１２は、以降の処理を複素数データによって行うため、入力された遅延プロファイルデータが複素共役成分の無いデータであった場合には、その複素共役成分を生成付加する。より具体的には、複素共役成分生成部１２は、複素共役成分を含まない遅延プロファイルデータＰ（τ）（τ：遅延時間；図２の（ａ））を、遅延時間０の時点を中心に時間方向に折り返した鏡像成分
Ｐ＊（τ）＝Ｐ（−τ）  ・・・  （４）
（ここに＊は複素共役を示す）を生成付加する（図２の（ｂ））。なお、伝送路特性測定器１０に入力された遅延プロファイルデータが既に複素共役成分を含む場合には、そのデータはこの複素共役成分生成部１２を介さずにＦＦＴ処理部１４に入力される。
【００１４】
ＦＦＴ処理部１４は、複素共役成分を含む遅延プロファイルデータ（すなわち、Ｐ（τ）およびＰ＊（τ））に離散フーリエ変換を施し、ＯＦＤＭ受信信号の離散的な周波数毎のスペクトルＳ(ｎ)（ただし、０≦ｎ＜Ｎ，Ｎ：離散フーリエ変換のポイント数；図２（ｃ））を取得する。このＳ(ｎ)は、離散的な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。
【００１５】
複素逆数算出部１６は、このスペクトルＳ(ｎ)の振幅の二乗値（すなわちエネルギスペクトル）
｜Ｓ(ｎ)｜２＝Ｓ(ｎ)・Ｓ＊(ｎ)＝［Ｒｅ｛Ｓ(ｎ)｝］２＋［Ｉｍ｛Ｓ(ｎ)｝］２  ・・・（５）
に対し、その逆数
Ｔ(ｎ) ＝ Ａ／｜Ｓ(ｎ)｜２  ・・・（６）
を算出する（ただし、Ａは補正係数であり、＊は複素共役を示す；図２（ｄ））。なお、補正係数Ａは、これ以降の算出結果の電界強度（受信電力）レベルを調整するために設定する。この補正係数Ａは、例えば、スペクトルＳ(ｎ)から算出した値（例えばＳ(ｎ)の信号強度の平均値［複数のタイミング分のスペクトルＳ(ｎ)の所定周波数帯域での平均値］）の二乗値としてもよいし、予め定めた所定値としてもよい。
【００１６】
ＩＦＦＴ処理部１８は、逆数のエネルギスペクトルＴ(ｎ)に対して逆離散フーリエ変換を行う。上述したように、逆数のエネルギスペクトルＴ(ｎ)を逆離散フーリエ変換した結果では、回り込み波の２次以上の高調波成分が除去され、直接波と回り込みの１次成分が残存する。すなわち、本実施形態にかかる伝送路特性測定器１０によれば、回り込み波の１次成分に対する特性（振幅比，遅延時間，位相）をより容易に取得することができる（図２（ｅ））。なお、伝送路特性測定器１０の出力を鏡像成分（遅延時間τがマイナスの成分）を除去した出力としてもよい（図２（ｆ））。以上のような処理により、実際には、多波回り込み成分を含む場合の伝搬遅延特性として、図８に示したのと同様の伝搬遅延特性を得ることができる。また、このＩＦＦＴ処理部１８による逆離散フーリエ変換の算出結果は複素数値であるので、以上の処理結果から、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。そして、ＩＦＦＴ処理部１８は、算出結果に対して電界強度による補正を行う。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。なお、ＩＦＦＴ処理部１８は、この後の任意のタイミングで各特性の取得を行うために、取得した複素数値自体を図示しない記憶部に保存しておいても良い。
【００１７】
次に、本発明の第二の実施形態にかかる伝送路特性測定器について図１および図２を参照して説明する。上記第一の実施形態では、遅延プロファイルデータは複素共役成分生成部１２に入力されたが、本実施形態では、遅延プロファイルデータは複素共役成分生成部１２を介さずにＦＦＴ処理部１４に入力される。すなわち、図２の（ｂ）を生成する処理が無くなる。
【００１８】
本実施形態にかかる伝送路特性測定器１０は、受信されたＯＦＤＭ信号より取得された遅延プロファイルデータに対して離散フーリエ変換処理を行うことにより伝達関数を算出するＦＦＴ処理部１４と、算出された伝達関数の逆数の伝達関数を算出する複素逆数算出部１６と、逆数の伝達関数に対して逆離散フーリエ変換処理を行うＩＦＦＴ処理部１８と、を備える。
【００１９】
この伝送路特性測定器１０に入力される遅延プロファイルデータ（図２（ａ））は、公知の遅延プロファイル測定手法（ここでは、伝達関数［例えばパイロット信号を求めて用いる］に対して逆フーリエ変換を施す方法）により取得することができる。遅延プロファイルデータのデータ長（時間方向）は、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長Ｔとする。なお、伝送路測定測定器１０は、このようにしてＯＦＤＭ受信信号から遅延プロファイルを取得する図示しない遅延プロファイル測定部を、ＦＦＴ処理部１４の前段に備えてもよいし、予め取得され所定の外部記憶装置（例えばフロッピーディスク，ハードディスク等）に格納された遅延プロファイルデータをその記憶装置から取得する機構（例えばフロッピーディスクドライブ，モデム等）を備えてもよい。
【００２０】
ＦＦＴ処理部１４は、遅延プロファイルデータに離散フーリエ変換を施し、ＯＦＤＭ受信信号の離散的な周波数毎の伝達関数Ｓ１(ｎ)（ただし、０≦ｎ＜Ｎ，Ｎ：離散フーリエ変換のポイント数；図２（ｃ））を取得する。
【００２１】
複素逆数算出部１６は、この伝達関数
Ｓ１(ｎ)＝Ｒｅ｛Ｓ(ｎ)｝＋Ｉｍ｛Ｓ(ｎ)｝  ・・・（７）
に対し、その逆数
【数３】
0003713214.tif 000004
を算出する。
【００２２】
ＩＦＦＴ処理部１８は、逆数の伝達関数Ｔ１(ｎ)に対して逆離散フーリエ変換を行う。上述したように、逆数の伝達関数Ｔ１(ｎ)を逆離散フーリエ変換した結果では、回り込み波の１次成分が残存する。すなわち、本実施形態にかかる伝送路特性測定器１０によれば、回り込み波の１次成分に対する特性（振幅比，遅延時間，位相）をより容易に取得することができる（図２（ｆ））。以上のような処理により、実際には、多波回り込み成分を含む場合の伝搬遅延特性として、図８に示したのと同様の伝搬遅延特性を得ることができる。また、このＩＦＦＴ処理部１８による逆離散フーリエ変換の算出結果は複素数値であるので、以上の処理結果から、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。そして、ＩＦＦＴ処理部１８は、取得した複素数値自体を図示しない記憶部に保存しておいても良い。
【００２３】
次に、本発明の第三の実施形態にかかる回り込みキャンセラについて図３を参照して説明する。回り込みキャンセラ３０を含むＯＦＤＭ中継装置４０は、上位側装置から所定の搬送周波数ｆの信号を受信する受信アンテナ４２と、下位側装置に向けて同じ搬送周波数ｆの信号を送信する送信アンテナ４４と、増幅処理等の中継処理を行う中継処理部４６と、を備える。そして回り込みキャンセラ３０は、受信アンテナ４２と送信アンテナ４４との間（本実施形態では、受信アンテナ４２と中継処理部４６との間；中継処理部４６に入力される前）に設けられる。この回り込みキャンセラ３０は、回り込み波を消去する回り込み波消去部３２と、回り込み波の特性を検出し、回り込み波消去部３２の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出部３４とを備える。
【００２４】
このうち制御パラメータ算出部３４は、上述した遅延プロファイル測定部と上記第一および第二の実施形態にかかる伝送路特性測定器１０とを含み（いずれも図示せず）、上記逆数の伝達関数に対する逆離散フーリエ変換の算出結果より取得した複素数値または各回り込み波の特性値（振幅比，遅延時間，位相，伝搬遅延特性など）に基づいて制御パラメータを算出する。
【００２５】
また回り込み波消去部３２は、加算器３６とフィルタ３８（例えば複素ＦＩＲフィルタ）とを含む。加算器３６は、受信アンテナ４２で受信したＯＦＤＭ信号からフィルタ３８の出力信号を減算することで、受信信号に含まれる回り込み波（１次成分以上所定次数成分まで）を消去する。またフィルタ３８は、加算器３６から出力された信号の特性を制御パラメータに基づいて変化させ、これをフィルタ３８の出力信号とする。このような構成において、制御パラメータ算出部３４は、制御パラメータを、直接波成分を含まず、回り込み波の次数成分を該受信信号に同期して含む信号をフィルタ３８から出力させるよう、係数（例えば複素ＦＩＲフィルタのタップ係数）を算出する。尚、係数更新の際にはよく知られた更新係数などを導入することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多数の回り込み波が生じた状況下でも、回り込み波の特性をより容易に測定することができる。また、中継処理を遮断することなく随時回り込み波の特性を検出することができるので、中継処理開始後に回り込み状況が変化したような場合にも、より迅速かつより確実に回り込み波の特性を検出し、これを消去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一および第二の実施形態にかかる伝送路特性測定器の概略構成図である。
【図２】  本発明の第一および第二の実施形態にかかる伝送路特性測定器の各部の処理によるデータの変化を示す説明図である。
【図３】  本発明の第三の実施形態にかかる回り込みキャンセラの概略構成図である。
【図４】  ＯＦＤＭ通信方式の単一周波数ネットワーク中継装置の概略構成および伝達関数を示す説明図である。
【図５】  ＯＦＤＭ通信方式の単一周波数ネットワーク中継装置において１波回り込みが生じた場合の伝搬遅延特性を模式的に示した説明図である。
【図６】  ＯＦＤＭ通信方式の単一周波数ネットワーク中継装置において多波回り込みが発生した場合の伝搬遅延特性の一例である。
【図７】  伝搬遅延特性の測定を行うための従来の装置構成を示す図である。
【図８】  図６の伝搬遅延特性から回り込み波の２次以上の高調波成分を除去した伝搬遅延特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  伝送路特性測定器、１２  複素共役成分生成部、１４  ＦＦＴ処理部、１６  複素逆数算出部、１８  ＩＦＦＴ処理部、３０  回り込みキャンセラ、３２  回り込み波消去部、３４  制御パラメータ算出部、３６  加算器、３８  フィルタ、４０  ＯＦＤＭ中継装置、４２  受信アンテナ、４４  送信アンテナ、４６  中継処理部。
【図１】
0003713214.tif 000005
【図２】
0003713214.tif 000006
【図３】
0003713214.tif 000007
【図４】
0003713214.tif 000008
【図５】
0003713214.tif 000009
【図６】
0003713214.tif 000010
【図７】
0003713214.tif 000011
【図８】
0003713214.tif 000012