(57)【要約】【課題】ディジタル無線通信の送受信機における干渉波検出を簡単な回路構成により行い得るようにするものである。【解決手段】受信信号を周波数変換を行って受信ＩＦ信号を出力する周波数変換回路１２と、受信ＩＦ信号に対して直交検波処理を行い受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路１３と、受信ＩＦ信号の電力を検出してＲＳＳＩを出力するを電力検出回路１６と、受信ベースバンド信号を適応信号処理により伝送路歪み等を補正して等化受信ベースバンド信号を復号回路１５に出力する共に、適応信号処理の過程で生成される等化誤差電力換算ＣＮＩＲを出力する等化回路１４と、電力検出回路１６が検出するＲＳＳＩと等化回路１４が出力する等化誤差電力換算ＣＮＩＲを参照し、使用周波数帯域の制御を行うための干渉情報を出力する干渉波検出手段１７とを備えている。【選択図】  図１
2006203410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を増幅及び周波数変換を行って受信ＩＦ信号を出力する周波数変換回路と、
前記受信ＩＦ信号に対して直交検波処理を行いＩ相，Ｑ相二つの系列からなる受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路と、
前記受信ＩＦ信号の電力を検出してＲＳＳＩを出力するを電力検出回路と、
前記受信ベースバンド信号を適応信号処理により伝送路歪みや送受信装置で発生する波形歪みを補正して等化受信ベースバンド信号を復号回路に出力するとともに、前記適応信号処理の過程で生成される等化誤差電力をシンボル電力で正規化した等化誤差電力換算ＣＮＩＲを出力する等化回路と、
一定の干渉状況における前記受信機の入力レベルにそれぞれ対応するＲＳＳＩとＣＮＩＲとの換算データを予め保有し、前記換算データを参照して前記電力検出回路により検出されたＲＳＳＩからＲＳＳＩ換算ＣＮＩＲを出力するＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路、及び該ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路からのＲＳＳＩ換算ＣＮＩＲと前記等化回路からの前記等化誤差電力換算ＣＮＩＲとを比較する比較回路とにより構成される干渉波検出手段と、
を備えた干渉波検出回路。
【請求項２】
ディジタル無線通信システムにおける送受信機であって、
前記受信機は、受信信号を増幅及び周波数変換を行って受信ＩＦ信号を出力する周波数変換回路と、
前記受信ＩＦ信号に対して直交検波処理を行いＩ相，Ｑ相二つの系列からなる受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路と、
前記受信ＩＦ信号の電力を検出してＲＳＳＩを出力するを電力検出回路と、
前記受信ベースバンド信号を適応信号処理により伝送路歪みや送受信装置で発生する波形歪みを補正して等化受信ベースバンド信号を復号回路に出力するとともに、前記適応信号処理の過程で生成される等化誤差電力換算ＣＮＩＲを出力する等化回路と、
前記電力検出回路が検出する前記ＲＳＳＩと前記等化回路が出力する前記等化誤差電力換算ＣＮＩＲを参照し、通信に使用している周波数帯域の制御を行うための干渉情報を出力する干渉波検出手段とを備え、
前記送信機は、前記干渉情報に基づき使用周波数を必要に応じて切り替える通信周波数制御回路を備えて構成された送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディジタル無線通信の送受信機に関するもので、特に干渉波検出回路及びその干渉波検出回路を有する送受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の干渉波検出方式としては、干渉波検出を行うことを目的として送信波を停止し、通信に用いる周波数上で受信される電力から干渉の有無を判断する等の方法が用いられている。また、特に無線フレームに干渉波検出用の無送信シンボルを設定し、常時干渉状況を観測する方法もある。（特許文献１参照）
【０００３】
また、他の干渉波検出装置としては、ＲＦ信号についてオートゲインコントロールを行うＲＦ−ＡＧＣ回路と、中間周波数信号についてオートゲインコントロールを行うＩＦ−ＡＧＣ回路とを別々に設け、さらに、これらのＡＧＣ回路で生成されるＲＦ−ＲＳＳＩ信号とＩＦ−ＲＳＳＩ信号とを入力として、干渉波および希望波の有無および強度をそれぞれ独立に検出する干渉波検出回路を設けるものがある。この干渉波検出回路は、例えばこれらのＲＳＳＩ信号の比較により、干渉波のみが存在する状態、干渉波と希望信号の両方が存在する状態、および希望波のみが存在する状態を識別して送信電力を制御するものである。（特許文献２参照）
【特許文献１】特許第２５９０４４１号明細書
【特許文献２】特開２００４−１８０１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の干渉波検出方式で正確に測定するためにはデータ送信を行わない区間が必要になり、フレーム効率の低下が避けられない。また、送信信号を停止するための回路が必要となるため、回路規模増大等の問題がある。
また、上記干渉波検出装置は、干渉波の検出精度が十分でないというの問題がある。
本発明は、このような欠点を改善するために行ったもので、受信回路に等化器を備えた無線通信システムに最適な干渉波検出方式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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明による干渉波検出回路は、受信信号を増幅及び周波数変換を行って受信ＩＦ信号を出力する周波数変換回路と、前記受信ＩＦ信号に対して直交検波処理を行いＩ相，Ｑ相二つの系列からなる受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路と、前記受信ＩＦ信号の電力を検出してＲＳＳＩを出力するを電力検出回路と、前記受信ベースバンド信号を適応信号処理により伝送路歪みや送受信装置で発生する波形歪みを補正して等化受信ベースバンド信号を復号回路に出力するとともに、前記適応信号処理の過程で生成される等化誤差電力をシンボル電力で正規化した等化誤差電力換算ＣＮＩＲを出力する等化回路と、一定の干渉状況における前記受信機の入力レベルにそれぞれ対応するＲＳＳＩとＣＮＩＲとの換算データを予め保有し、前記換算データを参照して前記電力検出回路により検出されたＲＳＳＩからＲＳＳＩ換算ＣＮＩＲを出力するＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路、及び該ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路からのＲＳＳＩ換算ＣＮＩＲと前記等化回路からの前記等化誤差電力換算ＣＮＩＲとを比較する比較回路とにより構成される干渉波検出手段とを備えたものである。
【０００６】
また、本発明による送受信機は、ディジタル無線通信システムにおける送受信機であって、前記受信機は、受信信号を増幅及び周波数変換を行って受信ＩＦ信号を出力する周波数変換回路と、前記受信ＩＦ信号に対して直交検波処理を行いＩ相，Ｑ相二つの系列からなる受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路と、前記受信ＩＦ信号の電力を検出してＲＳＳＩを出力するを電力検出回路と、前記受信ベースバンド信号を適応信号処理により伝送路歪みや送受信装置で発生する波形歪みを補正して等化受信ベースバンド信号を復号回路に出力するとともに、前記適応信号処理の過程で生成される等化誤差電力換算ＣＮＩＲを出力する等化回路と、前記電力検出回路が検出する前記ＲＳＳＩと前記等化回路が出力する前記等化誤差電力換算ＣＮＩＲを参照し、通信に使用している周波数帯域の制御を行うための干渉情報を出力する干渉波検出手段とを備え、前記送信機は、前記干渉情報に基づき使用周波数を必要に応じて切り替える通信周波数制御回路を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳細に説明したように、本発明を実施することにより、干渉波検出のために特別な回路を付加することなく、干渉波の検出が可能になる等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明を詳細に説明する。本発明に基づく受信機の一構成例のブロック回路図を図１、受信機入力レベルに対するＣＮＩＲ（Carrier to Noise and Interference Ratio ：搬送波対雑音・妨害比）とＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度）の関係の一例を示すグラフ図を図２、干渉波がＣＮＩＲに与える影響の一例を示すグラフ図を図３、本発明による干渉波検出部の一構成例のブロック回路図を図４、ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ変換表の一例を示すグラフ図を図５、干渉波検出部の比較回路での式（２）による計算結果の一例を示すグラフ図を図６にそれぞれ示す。干渉波の検出は受信機単体で実施される。
【０００９】
図１に示した受信機１０において、図示していない送信機から送信された信号をアンテナ１１にて受信し、この受信した信号を周波数変換回路１２において増幅及び周波数変換を行って受信ＩＦ信号を出力する。この受信ＩＦ信号に対して直交検波回路１３において直交検波処理を行い、Ｉ相，Ｑ相二つの系列からなる受信ベースバンド信号を出力する。  また、前述の受信ＩＦ信号の電力を電力検出回路１６で検出してＲＳＳＩを干渉波検出部１７に出力する。この電力検出回路１６の回路素子としては logアンプ等を用いるのが一般的である。
【００１０】
直交検波回路１３から出力された受信ベースバンド信号は、等化回路１４で適応信号処理により伝送路歪みや、送受信装置で発生する波形歪みを補正して等化後受信ベースバンド信号を復号回路１５に出力するとともに、適応信号処理の過程で生成される等化誤差電力を干渉波検出部１７に出力する。なお、等化回路１４は、無線フレームに挿入されたパイロット区間ではトレーニング動作をし、その他の区間ではトラッキング動作をする。例えば、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error ）型の適応フィルタであり、等化誤差電力は雑音の影響が小さくなるように、複数シンボル（例えば１６サンプル）以上の平均化を施した後に出力することが好ましい。干渉波検出部１７では電力検出回路１６から出力される前記ＲＳＳＩと、等化回路１４から出力される前記等化誤差電力を参照し、通信に使用している周波数帯域における干渉波電力を検出して、使用周波数帯の使用継続又は変更等の制御を行うための干渉情報を出力する。
【００１１】
次に干渉波検出部１７における動作の詳細について説明する。先ず干渉波が存在しない状態における、等化回路１４の出力の等化誤差電力を元に等化誤差電力換算ＣＮＩＲ値を検討する。等化処理に用いる参照系列（トレーニング用の既知パイロットシンボルデータであり、大きさは受信機入力レベルに因らず一定。）の電力をＰUW、等化誤差電力をＰERR とすると等化誤差電力換算ＣＮＩＲ（ＣＮＩＲEQL ）［ｄＢ］は次式により算出される。
【００１２】
ＣＮＩＲEQL ＝（ＰERR −ＰUW）×（−１）      （１）
図２は、この干渉波が存在しない状態における、ある受信機の入力レベルに対する等化誤差電力換算ＣＮＩＲとＲＳＳＩの実測値である。このような測定は、アンテナ１１入力端子或いは周波数変換回路１２内に直接、信号発生器のＲＦ或いはＩＦの電気信号を入力し、等化回路１４を動作させて行うことができる。ＲＳＳＩは電力検出デバイスの線形性が保証される範囲で使用すれば受信機入力レベルとの関係は線形になるが、ＣＮＩＲは受信機のＣＮＲ限界、量子化精度、信号処理のダイナミックレンジの限界等の要因により飽和傾向が発生してしまう。図２の例ではＣＮＩＲ＝３５ｄＢ程度から線形性が崩れだし、最大４０ｄＢで飽和している。
【００１３】
干渉波が存在する場合のＲＳＳＩ値は干渉波の電力に応じて増加するが、希望波が復調可能な状況（つまり、希望波が干渉波より十分大きいとき）においては干渉成分の増加は無視できる。一方干渉波が存在する場合のＣＮＩＲ値は、干渉波電力のレベルと等レベルのノイズを与えたことと等価な現象として観測される。たとえば希望波電力に対してＸｄＢ低い電力の干渉が存在する環境下ではＣＮＩＲ値はＸｄＢで飽和する。
【００１４】
これを図３に示した受信機入力レベルに対するＣＮＩＲの関係グラフの例で説明すると、例えば希望波電力に対して−３０ｄＢ低い電力の干渉波が存在する場合、観測されるＣＮＩＲ値は−Ｘ−で示すグラフのようにＣＮＲ＝３０ｄＢで飽和し、また希望波電力に対して−２０ｄＢ低い電力の干渉波が存在する場合は、観測されるＣＮＩＲ値は−△−で示すグラフのようにＣＮＲ＝２０ｄＢで飽和する特性を示している。
以上説明したようにＲＳＳＩとＣＮＩＲでは干渉波の影響が異なるので、この二つの値を観測することで干渉状態を把握することができる。
【００１５】
次に上記のようなＲＳＳＩとＣＮＩＲの特性を利用した干渉状態の検出方法を、図４に示したＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路４１と比較回路４２とにより構成された干渉波検出部１７の一構成例に基づき説明する。
先ず、前述の図２に示した干渉波のない状況におけるＲＳＳＩと受信機入力レベルの関係と、ＣＮＩＲと受信機入力レベルの関係のデータをＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路４１に保存し、さらにこのデータに基づき、図５のグラフに示すＲＳＳＩとＣＮＩＲの関係データを、ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路４１の例えば不揮発性メモリ等に保持する。従って、ＲＳＳＩ値をアドレス入力として、対応するＣＮＩＲ値を参照することができる。
【００１６】
次に比較回路４２において、ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路４１より出力されるＲＳＳＩ換算ＣＮＩＲ（ＣＮＩＲRSSI）と、前述の等化回路１４の出力である等化誤差電力より推定される等化誤差電力換算ＣＮＩＲ値（ＣＮＩＲEQL ）を比較する。比較方法としては次式に示すように引き算による処理が簡単である。
【００１７】
干渉電力［ｄＢ］＝ＣＮＩＲRSSI−ＣＮＩＲEQL         （２）
ＣＮＩＲEQL は干渉波が存在する場合には小さい値を示すので、上記計算により干渉電力を計算することができる。たとえばＣＮＲ＝３０ｄＢ相当の干渉波が存在する場合、式（２）の計算結果は図６の−○−に示すようなグラフとなり、同様にＣＮＲ＝２０ｄＢ相当の干渉波が存在する場合、式（２）の計算結果は図６の−＊−に示すようなグラフとなり、干渉状況に応じた干渉電力が算出されることがわかる。これにより式（２）の干渉電力は、受信機にて観測されるＣＮＩＲの劣化の程度、つまり干渉波の影響でどれだけ通信路のパフォーマンスが悪化しているかを示す量として利用できる。なお、ＣＮＩＲEQL の算出は、パイロット区間に限るものではなく、既知の参照系列の電力（ＰUW）の替りに判定されたデータシンボルの電力を用いてもよい。また、多値変調を行わないのであれば、ＰUWは任意の固定値として与えてもよい。
【００１８】
次に本発明の干渉波検出回路を用いた送受信機の一構成例のブロック回路図を図７、本発明による使用周波数制限方法の一例の模式図を図８にそれぞれ示し、以下詳細に説明する。なお、図７の各部の構成のうち図１と同じ部分は同じ記号で示し、その説明を省略する。
図７の送受信機は、図４の干渉波検出部１７により検出される干渉情報を用いて通信に用いている周波数を選択するものである。即ち、受信機７１では受信処理により得られる通信に使用している周波数帯域の干渉波検出部１７で検出された干渉情報（干渉電力）を、通信周波数制御回路７２へ入力する。
【００１９】
通信周波数制御回路７２では、干渉波検出部１７で検出された干渉電力が所要性能（ＣＮＩＲ）を満たせないレベル（閾値）に達すると判断される場合に、次回の無線リンク確立時に当該周波数以外の周波数を用い、当該周波数は無線リンク確立動作時に使用しないことの干渉情報を使用可能周波数情報として送信機７３と受信機７１の周波数変換回路１２に通知して通信周波数を制限する。
例えば、図８に示す例のように使用可能な無線周波数がＦ１，Ｆ２．Ｆ３の３つがあり、無線局Ａ８１と無線局Ｂ８２の間で周波数Ｆ１にて通信を行い、周波数Ｆ１で干渉波を発信する干渉源８４が無線局Ｂ８２の近くに存在する状況を想定する。なお、この例では複信方式として送受信機ともに同じ周波数を用いるＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割双方向通信）を適用することを前提としている。
【００２０】
この場合、無線局Ａ８１，無線局Ｂ８２ではそれぞれ観測される干渉電力レベルは異なり、距離が近い無線局Ｂ８２がより大きな干渉を受けることになる。
無線局Ｂ８２の通信周波数制御回路７２において、無線局Ｂ８２で観測される干渉電力が閾値を超えたと判断された場合は、次回無線局２が立ち上げる無線リンクの候補から周波数Ｆ１を除外するように使用可能周波数情報としてＦ２，Ｆ３を出力する。
一方、無線局Ａ８１の通信周波数制御回路７２においては、無線局Ａ８１で観測される干渉電力が閾値を超えないと判断される場合は、使用可能周波数情報としてＦ１，Ｆ２，Ｆ３を出力する。
【００２１】
このような制御により、図８に示す無線局Ａ８１と無線局Ｂ８２との間の通信に周波数Ｆ１を使用することが回避できる。なお、この状況においても無線局Ａ８１と無線局Ｃ８３の間では周波数Ｆ１による通信が可能である。一旦使用を禁止した周波数の再利用については無線通信システムの特性に応じて最適な制御を行う必要がある。なお、本発明の干渉波検出回路は、上述のチャネル選択の他、特開平１０−９３６５０号に示されているような適応変調制御にも利用できる。また、上述の干渉情報としては、比較回路４２の出力である干渉電力の他、ＣＮＩＲEQL 、ＲＳＳＩを併用してもよい。また、比較回路４２の出力は、数値化された干渉電力に限らず、ＣＮＩＲRSSIがＣＮＩＲEQL とほぼ一致するか否か（つまり、ＣＮＩＲEQL が受信信号のＣＮＩＲを示しているか否か）の単なる比較結果でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明はディジタル無線通信システムにおける、各種の送受信機，受信機の干渉波検出回路に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に基づく受信機の一構成例を示すブロック回路図である。
【図２】受信機入力レベルに対するＣＮＩＲとＲＳＳＩの関係の一例を示すグラフ図である。
【図３】干渉波がＣＮＩＲに与える影響の一例を示すグラフ図である。
【図４】本発明の干渉波検出回路の主要部を構成する干渉波検出部の一構成例を示すブロック回路図である。
【図５】ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ変換表の一例を示すグラフ図である。
【図６】干渉波検出部の比較回路での式（２）による計算結果の一例を示すグラフ図である。
【図７】本発明の干渉波検出回路を用いた送受信機の一例を示すブロック回路図である。
【図８】本発明の干渉波検出回路を用いた無線局における使用周波数制限方法の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０，７１  受信機
１１，７４  アンテナ
１２  周波数変換回路
１３  直交検波回路
１４  等化回路
１５  復号回路
１６  電力検出回路
１７  干渉波検出部
４１  ＲＳＳＩ／ＣＮＩＲ換算回路
４２  比較回路
７２  通信周波数制御回路
７３  送信機
８１，８２，８３  無線局
８４  干渉源
【図１】
2006203410.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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