(57)【要約】    【課題】      回り込みキャンセル装置を用いた放送波中継において、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定した動作を継続するようにする。    【解決手段】  デジタルフィルタ部１１５の出力レベルを制御するレベル制御部１１６と、発振検知部１０６からの出力に従ってマスク処理部１０９及び１１２の閾値を設定する閾値設定部１１０及び１１４とを設け、発振検知部１０６において検知した発振レベルが大きくになるに従ってレベル制御部１１７にて中継信号出力レベルを低下させると同時に、レベル制御部１１６にてキャンセル用デジタルフィルタ１１５の出力値を低下させ、また回り込み伝送路の推定結果をキャンセル用デジタルフィルタ１１５に反映させる前段の処理として、所定の値よりも小さい係数値をゼロにマスクする際の閾値を、検知した発振レベルが大きくになるに従って大きくする。  【選択図】      図１
2006222789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一周波数再送信による中継の際に、送信アンテナから受信アンテナに中継信号が回り込む回り込み波をキャンセルする回り込みキャンセル装置において、
トランスバーサルフィルタと該トランスバーサルフィルタのフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路とを有し、受信信号に含まれる回り込み信号の複製を発生する信号処理手段と、
受信信号に含まれる実際の回り込み信号から前記信号処理手段で発生した複製の回り込み信号を減算する減算手段と、
前記減算手段と前記トランスバーサルフィルタで形成されるループの発振レベルを検知する発振レベル検知手段と、
前記発振レベル検知手段で検知されたループ発振レベルの大きさに応じて回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを制御すると同時に、前記トランスバーサルフィルタの出力信号のレベルを制御するレベル制御手段と
を具備する回り込みキャンセル装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
前記フィルタ係数生成回路のフィルタ係数となるキャンセル誤差分の信号に対し、その振幅値が所定の閾値よりも小さい場合にゼロに置き換えるマスク処理手段と、
前記発振レベル検知手段で検知されたループ発振レベルの大きさに応じて前記マスク処理手段で使用される前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と、
を具備する請求項１に記載の回り込みキャンセル装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回り込みキャンセル装置を具備する放送中継機。
【請求項４】
同一周波数再送信による中継の際に、送信アンテナから受信アンテナに中継信号が回り込む回り込み波をキャンセルする回り込みキャンセル方法において、
トランスバーサルフィルタと該トランスバーサルフィルタのフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路とを用いて、受信信号に含まれる回り込み信号の複製を生成し、生成した回り込み信号を減算手段に与えて受信信号に含まれる実際の回り込み信号をキャンセルし、さらに前記トランスバーサルフィルタと前記減算手段で形成されるループの発振レベルを検知して、該レベルの大きさに応じて回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを制御すると同時に、前記トランスバーサルフィルタの出力信号のレベルを制御する回り込みキャンセル方法。
【請求項５】
回り込み伝送路を推定し、その結果を前記トランスバーサルフィルタに反映させる前段の処理として、所定の値よりも小さい係数値をゼロにマスクする際の閾値を、検知した発振レベルに応じて制御する請求項４に記載の回り込みキャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式等によって伝送されている無線信号を、復調せずに同一周波数で中継する場合に問題となる回り込み現象を抑制する回り込みキャンセル装置及び回り込みキャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ信号を用いたデジタル放送（又はデジタル伝送）において、ＳＦＮ（Single Frequency Network：単一周波数ネットワーク）を構成する中継局で同一周波数再送信による放送波中継を行う場合、送信アンテナから受信アンテナに中継信号が回り込み、中継信号の品質を劣化させてしまう。この回り込み波をデジタル信号処理によってキャンセルする技術は公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、適応的に変化させるデジタルフィルタの係数を更新する方法として、前回更新した係数からの誤差分を更新するように構成し、自動周波数制御部や自動利得制御部で必要とされる性能を緩和する技術も公知である（例えば特許文献２参照）。そして、親局からの受信波電力よりも回り込み波電力の方が大きいような伝送路環境においても安定して動作させるための技術も公知である（例えば特許文献３参照）。
【０００４】
また、異常発振や中継信号送出開始時の制御を行うための技術も公知である（例えば特許文献４参照）。従来は発振検知手段によって発振の前兆が確認された場合にはフィードバック用のデジタルフィルタ係数をゼロにリセットすると同時に中継信号を出力しないように制御する技術が用いられていた。また、発振の前兆が確認された場合には中継出力のレベルを減少させるように制御する技術も公知である。図４はそのような従来の回り込みキャンセル装置を備えた放送中継機の概略構成を示すブロック図である。
【０００５】
図４に示す従来の放送中継機は、受信アンテナ１０１と、受信変換部１０２と、アナログ／デジタル変換部１０３と、減算部１０４と、フーリエ変換部１０５と、発振検知部１０６と、周波数特性推定部１０７と、逆フーリエ変換部１０８と、マスク処理部１０９及び１１２と、閾値設定部１１０及び１１４と、係数更新部１１１と、遅延部１１３と、デジタルフィルタ部１１５と、レベル制御部１１７、送信変換部１１８と、送信アンテナ１１９とを備えて構成される。上記受信アンテナ１０１、受信変換部１０２、アナログ／デジタル変換部１０３、送信変換部１１８及び送信アンテナ１１９を除く各部は回り込みキャンセル装置を構成する。この従来の放送中継機の回り込みキャンセル装置は、発振検知部１０６によって発振の前兆が確認された場合にフィードバック用のデジタルフィルタ係数をゼロにリセットすると同時に中継信号を出力しないようにレベル制御部１１７にて制御するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−３５５１６０号公報
【特許文献２】特開２０００−３４１２３８号公報
【特許文献３】特開２０００−３４１２４２号公報
【特許文献４】特開２００１−１６０７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回り込みキャンセル装置を放送波中継に用いる場合には、数年という長期間にわたって安定して動作することが求められる。しかしながら、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動するため、長期的に安定した動作を継続させることは困難である。
【０００７】
また、中継局が設置される無線伝送環境においては様々な遅延時間に様々なレベルの回り込み波が存在し、親局からの受信波電力（Ｄ）と、自局から送信して受信アンテナに回り込んだ回り込み波電力（Ｕ）の比Ｄ／Ｕが１よりも小さい、比較的回り込みキャンセル動作が容易な伝送路環境であっても突然発振してしまう現象が確認されている。
【０００８】
前述のように比較的回り込みキャンセルが容易な伝送路環境にあっても突然発振してしまう理由としては、フィードバック用デジタルフィルタの係数が発振を引き起こすような係数の組合せに陥ってしまい、無線伝送路からの回り込み波による異常発振ではなく、装置内部の信号処理部で異常発振してしまっていることが推察される。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式等によって伝送されている無線信号を、復調せずに同一周波数で中継する場合に問題となる回り込み現象を抑制する回り込みキャンセラにおいて、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定して動作させることができる回り込みキャンセル装置及び回り込みキャンセル方法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】
【００１０】
（１）  本発明の回り込みキャンセル装置は、同一周波数再送信による中継の際に、送信アンテナから受信アンテナに中継信号が回り込む回り込み波をキャンセルする回り込みキャンセル装置において、トランスバーサルフィルタと該トランスバーサルフィルタのフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路とを有し、受信信号に含まれる回り込み信号の複製を発生する信号処理手段と、受信信号に含まれる実際の回り込み信号から前記信号処理手段で発生した複製の回り込み信号を減算する減算手段と、前記減算手段と前記トランスバーサルフィルタで形成されるループの発振レベルを検知する発振レベル検知手段と、前記発振レベル検知手段で検知されたループ発振レベルの大きさに応じて回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを制御すると同時に、前記トランスバーサルフィルタの出力信号のレベルを制御するレベル制御手段と、を具備する構成を採る。
【００１１】
上記構成によれば、ループ発振レベルが大きくなるに従って回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを低下させると同時に、トランスバーサルフィルタの出力信号のレベルを低下させることができるので、中継出力信号のレベルに対応して変化する回り込み波のレベル変動に適切に対応することが可能となり、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定した動作を継続させることができる。
【００１２】
（２）  本発明の回り込みキャンセル装置は、上記（１）に記載の回り込みキャンセル装置において、前記信号処理手段は、前記フィルタ係数生成回路のフィルタ係数となるキャンセル誤差分の信号に対し、その振幅値が所定の閾値よりも小さい場合にゼロに置き換えるマスク処理手段と、前記発振レベル検知手段で検知されたループ発振レベルの大きさに応じて前記マスク処理手段で使用される前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と、を具備する構成を採る。
【００１３】
上記構成によれば、ループ発振レベルが大きくなるに従ってマスク処理手段における閾値を大きくできるので、発振現象を抑制することができない状況に陥る前にゼロにマスクする比率を高めることができ、これによって発振現象を回避することが可能となり、さらに安定した動作を継続させることができる。
【００１４】
（３）  本発明の放送中継機は、上記（１）又は（２）に記載の回り込みキャンセル装置を具備する構成を採る。
【００１５】
上記構成によれば、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定した動作を継続させることが可能な放送中継機を提供できる。
【００１６】
（４）  本発明の回り込みキャンセル方法は、同一周波数再送信による中継の際に、送信アンテナから受信アンテナに中継信号が回り込む回り込み波をキャンセルする回り込みキャンセル方法において、トランスバーサルフィルタと該トランスバーサルフィルタのフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路とを用いて受信信号に含まれる回り込み信号の複製を生成し、生成した回り込み信号を減算手段に与えて受信信号に含まれる実際の回り込み信号をキャンセルし、さらに前記トランスバーサルフィルタと前記減算手段で形成されるループの発振レベルを検知して、該レベルの大きさに応じて回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを制御すると同時に、前記トランスバーサルフィルタの出力信号のレベルを制御する。
【００１７】
上記方法によれば、ループ発振レベルが大きくなるに従って回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを低下させると同時に、トランスバーサルフィルタの出力信号のレベルを低下させることができるので、中継出力信号のレベルに対応して変化する回り込み波のレベル変動に適切に対応することが可能となり、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定した動作を継続させることができる。
【００１８】
（５）  本発明の回り込みキャンセル方法は、上記（４）に記載の回り込みキャンセル方法において、回り込み伝送路を推定し、その結果を前記トランスバーサルフィルタに反映させる前段の処理として、所定の値よりも小さい係数値をゼロにマスクする際の閾値を、検知した発振レベルに応じて制御する。
【００１９】
上記方法によれば、ループ発振レベルが大きくなるに従ってマスク処理における閾値を大きくできるので、発振現象を抑制することができない状況に陥る前にゼロにマスクする比率を高めることができ、これによって発振現象を回避することが可能となり、さらに安定した動作を継続させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定した動作を継続させることができる回り込みキャンセル装置及び回り込みキャンセル方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る放送中継機の概略構成を示すブロック図である。なお、この図において前述した図４の放送中継機と共通する部分には同一の符号を付けている。また、本実施の形態の放送中継機は、地上デジタル放送に用いられるものである。
【００２２】
図１において、本実施の形態の放送中継機は、受信アンテナ１０１と、受信変換部１０２と、アナログ／デジタル変換部１０３と、減算部１０４と、フーリエ変換部１０５と、発振検知部１０６と、周波数特性推定部１０７と、逆フーリエ変換部１０８と、マスク処理部１０９及び１１２と、閾値設定部１１０及び１１４と、係数更新部１１１と、遅延部１１３と、デジタルフィルタ部１１５と、レベル制御部１１６及び１１７と、送信変換部１１８と、送信アンテナ１１９とを備えて構成される。
【００２３】
なお、上記受信アンテナ１０１、受信変換部１０２、アナログ／デジタル変換部１０３、送信変換部１１８及び送信アンテナ１１９を除く各部は回り込みキャンセル装置を構成する。また、フーリエ変換部１０５、周波数特性推定部１０７、逆フーリエ変換部１０８、マスク処理部１０９及び１１２、閾値設定部１１０及び１１４、係数更新部１１１及び遅延部１１３は、信号処理手段を構成する。また、減算部１０４は、減算手段に対応し、デジタルフィルタ部１１５は、トランスバーサルフィルタに対応する。また、マスク処理部１０９及び１１２は、マスク処理手段を構成し、閾値設定部１１０及び１１４は閾値設定手段を構成する。また、発振検知部１０６は、発振レベル検知手段に対応する。また、レベル制御部１１６及び１１７は、レベル制御手段を構成する。
【００２４】
本実施の形態の回り込みキャンセル装置は、従来の回り込みキャンセル装置と同一の構成の他に、デジタルフィルタ部１１５の出力レベルを制御するレベル制御部１１６を有する一方、発振検知部１０６からの出力で閾値設定部１１０、１１４の閾値を変更できるようになっている。
【００２５】
受信アンテナ１０１で受信された無線信号から受信変換部１０２において所望のチャネル信号のみが抽出され、中間周波数帯（ＩＦ帯）に周波数変換される。ＩＦ帯に周波数変換された信号は、アナログ／デジタル変換部１０３でアナログ／デジタル変換された後に、減算部１０４において、無線伝送路における回り込み波のレプリカとしてフィードバックされた信号との差分が求められ、回り込み成分がキャンセルされる。減算部１０４の出力信号は分岐され、一方はレベル制御部１１７に入力され、他方はフーリエ変換部１０５及びデジタルフィルタ部１１５に入力される。
【００２６】
レベル制御部１１７では、発振検知部１０６において発振の前兆が検出されると、レベルを下げるか、もしくは完全に出力を停止するように制御される。レベル制御部１１７の出力は送信変換部１１８に入力されて、無線周波数帯に周波数コンバートされた後に電力増幅され、送信アンテナ１１９から空中に輻射される。
【００２７】
一方、フーリエ変換部１０５において、時間軸領域の信号は周波数軸領域の信号にフーリエ変換され、周波数特性推定部１０７においてキャンセル誤差分の周波数特性が推定される。周波数特性推定部１０７は従来技術のようにシンボルに挿入されている既知の信号を用いて伝送路特性を算出し、回り込み伝送路の周波数特性を求めると好適である。
【００２８】
推定された周波数特性を逆フーリエ変換部１０８にて時間軸領域上の信号に再び戻し、マスク処理部１０９において所定の閾値よりも小さい値はゼロに変更される。所定の閾値としては、従来技術のように最大の絶対値振幅に対する比として設定すると好適である。マスク処理を施すことで、限定された帯域から推定した周波数特性を外挿する効果が生じ、帯域外の回り込みも補償することができ、安定したキャンセル動作が可能となる。
【００２９】
マスク処理部１０９でマスク処理が施された信号は係数更新部１１１に入力され、前回の係数更新時に更新された係数に加えられ、キャンセル誤差を最小化させるような係数が求まる。そして、係数更新部１１１の出力にも再度マスク処理を施すよう、マスク処理部１１２に入力される。更新された係数に対するマスク処理としては、従来技術のように、親局波（主波）のレベルに対する比が一定以下の場合にゼロにするような方法でもよいが、より安定して動作させるために、親局波レベルに無関係に出力された値自体が一定値以下の場合にゼロにするようにすることも好適である。マスク処理部１１２の出力は分岐され、一方は遅延部１１３に入力されて次回の係数更新時まで値が保持され、保持された値が係数更新部１１１に入力される。また他方はデジタルフィルタ部１１５のフィルタ係数として設定される。デジタルフィルタ部１１５には減算部１０４からの出力が入力され、設定されたフィルタ係数に応じた畳み込み演算が施される。
【００３０】
ここで、図４で示した従来の回り込みキャンセル装置との違いを説明する。図４に示す従来の回り込みキャンセル装置では、デジタルフィルタ部１１５の出力はそのまま減算部１０４に入力されるが、本実施の形態の回り込みキャンセル装置では、発振検知部１０６における回り込みによる発振状況に応じてレベルを制御するようにレベル制御部１１６を設けている。この場合、レベル制御部１１６及び１１７を同期して動作するように構成すると、中継出力信号のレベルに対応して変化する回り込み波のレベル変動に適切に対応することができ、好適である。
【００３１】
また、従来は発振現象を抑制することができない状況に陥った場合のみ、係数更新部１１１に接続されているマスク処理部１１２から出力される値をすべてゼロにリセットし、中継信号の送出も停止させるようにしていたが、本実施の形態では発振現象を抑制することができない状況に陥る前に、マスク処理部１０９及び１１２における閾値を制御し、ゼロにマスクする比率を高めることによって発振現象を回避するようにしている。このように制御することで、発振を誘発し易いデジタルフィルタ部１１５の係数の組合せに陥ってしまう状況を未然に防ぐことが可能となる。
【００３２】
なお、発振検知部１０６については、フーリエ変換部１０５出力の各キャリアのレベルを観測し、最大値が大きいほどより大きな発振が生じていると判断するといった従来技術を用いればよい。
【００３３】
そして、この最大値が大きいほど、閾値設定部１１０及び１１４の閾値を大きくし、マスクする比率が高まるように動作させ、レベル制御部１１６及び１１７における出力レベルを低下させる方向に制御すると、回り込み波を小さくすることができ、好適である。ここで、レベル制御部１１７においてレベルを制御すると中継局からの信号自体のレベルが変化し、厳密には電波の到達するエリアの範囲が変動することになるが、抑制不能な発振状態に陥ることが回避でき、中継を継続することができるため、電波を受信するユーザーに対するメリットが大きい。
【００３４】
このように、本実施の形態の放送中継機によれば、その回り込みキャンセル装置において、発振検知部１０６において検知した発振レベルが大きくになるに従って中継信号出力レベルを低下させると同時に、キャンセル用デジタルフィルタ１１５の出力値を低下させ、また回り込み伝送路の推定結果をキャンセル用デジタルフィルタ１１５に反映させる前段の処理として、所定の値よりも小さい係数値をゼロにマスクする際の閾値を、検知した発振レベルが大きくになるに従って大きくするようにしたので、季節変動や風などにより伝送路環境が大きく変動しても、長期的に安定した動作を継続させることが可能となる。
【００３５】
なお、実施の形態として上述の構成をすべて用いなくとも、一部のみを用いることでも発振抑制の効果があり、例えば図２や図３の構成が考えられる。図２に示す回り込みキャンセル装置は、発振レベルの大きさに応じて回り込み波キャンセル処理後の中継信号のレベルを制御すると同時に、キャンセル用デジタルフィルタ１１５の出力信号のレベルを制御する機能のみ有するものであり、図３に示す回り込みキャンセル装置は、発振レベルの大きさに応じて閾値を制御する機能のみ有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、回り込みキャンセル装置はＯＦＤＭ伝送方式等による無線信号の中継において、復調せずに同一周波数で中継する場合に問題となる回り込み現象を抑制する回り込みキャンセラを長期的に安定して動作させることができ、放送中継分野、や無線中継分野として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放送中継機の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係る放送中継機の応用例の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態に係る放送中継機の応用例の概略構成を示すブロック図
【図４】従来の放送中継機の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３８】
１０１  受信アンテナ
１０２  受信変換部
１０３  アナログ／デジタル変換部
１０４  減算部
１０５  フーリエ変換部
１０６  発振検知部
１０７  周波数特性推定部
１０８  逆フーリエ変換部
１０９、１１２  マスク処理部
１１０、１１４  閾値設定部
１１１  係数更新部
１１３  遅延部
１１５  デジタルフィルタ部
１１６、１１７  レベル制御部
１１８  送信変換部
１１９  送信アンテナ
【図１】
2006222789.tif 000003
【図２】
2006222789.tif 000004
【図３】
2006222789.tif 000005
【図４】
2006222789.tif 000006