(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継装置において、
受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、
前記アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段と
を備え、
前記アナログキャンセル手段は、
デジタル信号処理により中継信号にアナログキャンセル用応答を乗算することで前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号を生成するアナログキャンセル用応答乗算部と、
該アナログキャンセル用応答乗算部が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、
該アナログ信号を無線周波数帯の前記アナログキャンセル信号に変換するアナログ送信信号変換部とを備え、
前記アナログキャンセル手段は、
無線信号として既知信号を送出しかつ前記アナログ送信信号変換部が信号を送出しないときの受信応答を、前記アナログ送信信号変換部が前記既知信号を送出しかつ無線信号を送出しないときの受信応答で除算することで前記回り込み成分の応答を推定し、これを前記アナログキャンセル用応答として設定する構成であり、
前記デジタルキャンセル手段は、
前記アナログキャンセル用応答の設定後、無線信号として既知信号を送出しかつ前記アナログ送信信号変換部が前記アナログキャンセル信号を送出したときの受信応答に基づいて前記アナログキャンセルで残留した回り込み成分の応答を推定し、これをデジタルキャンセル用応答として中継信号に乗算することで前記デジタルキャンセル信号を生成する構成である
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線中継装置において、
前記アナログキャンセル手段は、
前記アナログキャンセル用応答乗算部、前記デジタル／アナログ変換部、前記アナログ送信信号変換部を並列に複数段の構成とし、前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ生成する構成である
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項３】
無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継方法において、
受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手順と、
前記アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手順と
を備え、
前記アナログキャンセル手順では、
デジタル信号処理により中継信号にアナログキャンセル用応答を乗算することで前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号を生成し、
該デジタル信号をアナログ信号に変換し、
該アナログ信号を無線周波数帯の前記アナログキャンセル信号に変換する処理をアナログ送信信号変換部で行い、
前記アナログキャンセル手順では、
無線信号として既知信号を送出しかつ前記アナログ送信信号変換部が信号を送出しないときの受信応答を、前記アナログ送信信号変換部が前記既知信号を送出しかつ無線信号を送出しないときの受信応答で除算することで前記回り込み成分の応答を推定し、これを前記アナログキャンセル用応答として設定し、
前記デジタルキャンセル手順では、
前記アナログキャンセル用応答の設定後、無線信号として既知信号を送出しかつ前記アナログ送信信号変換部が前記アナログキャンセル信号を送出したときの受信応答に基づいて前記アナログキャンセルで残留した回り込み成分の応答を推定し、これをデジタルキャンセル用応答として中継信号に乗算することで前記デジタルキャンセル信号を生成する
ことを特徴とする無線中継方法。
【請求項４】
請求項３に記載の無線中継方法において、
前記アナログキャンセル手順では、デジタル信号処理により中継信号から前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号を生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯の前記アナログキャンセル信号に変換する処理を並列に複数段で実行し、前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ生成する  ことを特徴とする無線中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局と無線端末局との間で中継処理を行う無線中継装置および無線中継方法に関する。特に、無線基地局の送信と無線中継装置の送信、すなわち無線中継装置における送受信を同一時間および同一周波数で行う全二重中継により、周波数利用効率とスループットを向上させる無線中継装置および無線中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、全二重中継系の構成例を示す。
図３において、無線中継装置は、無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う構成であり、自身の送信信号が受信される回り込みを抑制するための回り込みキャンセル部がある。回り込みキャンセル部の構成には、回り込み信号をアナログ回路内でキャンセルするアナログキャンセル法と、デジタル回路内でキャンセルするデジタルキャンセル法があり、双方を併用したアナログ／デジタルキャンセル法（非特許文献１）も提案されている。
【０００３】
図４は、アナログ／デジタルキャンセル法を併用する従来の無線中継装置の構成例を示す。
図４において、無線中継装置１００Ａは、受信アンテナ１０１、アナログ信号合成部１０２、アナログ受信信号変換部１０３、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０４、和算処理部１０５、復調・変調部１０６、デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１０７、アナログ送信信号変換部１０８、アナログ信号分配部（バラン）１０９、送信アンテナ１１０、アナログ干渉キャンセル回路部１１１、デジタルキャンセル用応答乗算部１１２により構成される。
【０００４】
アナログ信号合成部１０２は、受信アンテナ１０１の受信信号とアナログ干渉キャンセル回路部１１１からのアナログキャンセル信号を合成し、アナログキャンセルを行う。アナログ受信信号変換部１０３は、アナログ受信信号にＲＦ信号処理（フィルタ、増幅、ダウンコンバートなど）を行い、ベースバンド信号に変換する。アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０４は、アナログのベースバンド信号をデジタル化する。和算処理部１０５は、受信信号とデジタルキャンセル用応答乗算部１１２からのデジタルキャンセル信号を和算し、デジタルキャンセルを行う。復調・変調部１０６は、再生中継のための信号の復調と変調を行う。デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１０７は、送信用のデジタルのベースバンド信号をアナログ化する。アナログ送信信号変換部１０８は、アナログベースバンド信号にＲＦ信号処理 (アップコンバート、フィルタ、増幅など) を行い、送信用ＲＦ信号を生成する。
【０００５】
アナログ干渉キャンセル回路部１１１は、アナログ信号分配部（バラン）１０９で分配された送信用ＲＦ信号からアナログキャンセル信号を生成する。デジタルキャンセル用応答乗算部１１２は、復調・変調部１０６の出力からアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を生成する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】M. Jain, et al.,“Practical, Real-time, Full Duplex Wireless, ” Proc., MobiCom 11, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アナログキャンセルを行うアナログ信号分配部（バラン）１０９とアナログ干渉キャンセル回路部１１１では、回り込み信号と所望信号がアナログ／デジタル変換部１０４のダイナミックレンジ内に収まるように処理が行われる。しかし、アナログキャンセルの精度によっては、回り込み信号と所望信号がアナログ／デジタル変換部１０４のダイナミックレンジ内に収まらないことがある。また、精度を向上させるために多段キャンセルをしようとしても、バランの分割損が発生するために困難となる。
【０００８】
また、図４に示すアナログ／デジタルキャンセル法を併用する構成では、デジタル回路部と別のアナログ干渉キャンセル回路部１１１を設ける必要があり、回路構成が複雑になっている。
【０００９】
本発明は、デジタル信号処理のみで回り込み信号のキャンセルを実現し、かつ簡単な構成でキャンセル精度を向上させることができる無線中継装置および無線中継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】
第１の発明は、無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継装置において、受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号にアナログキャンセル用応答を乗算することでアナログキャンセルを行うためのデジタル信号を生成するアナログキャンセル用応答乗算部と、該アナログキャンセル用応答乗算部が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換するアナログ送信信号変換部とを備え、アナログキャンセル手段は、無線信号として既知信号を送出しかつアナログ送信信号変換部が信号を送出しないときの受信応答を、アナログ送信信号変換部が既知信号を送出しかつ無線信号を送出しないときの受信応答で除算することで回り込み成分の応答を推定し、これをアナログキャンセル用応答として設定する構成であり、デジタルキャンセル手段は、アナログキャンセル用応答の設定後、無線信号として既知信号を送出しかつアナログ送信信号変換部がアナログキャンセル信号を送出したときの受信応答に基づいてアナログキャンセルで残留した回り込み成分の応答を推定し、これをデジタルキャンセル用応答として中継信号に乗算することでデジタルキャンセル信号を生成する構成である。
【００１１】
第１の発明の無線中継装置において、アナログキャンセル手段は、アナログキャンセル用応答乗算部、デジタル／アナログ変換部、アナログ送信信号変換部を並列に複数段の構成とし、アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ生成する構成である。
【００１２】
第２の発明は、無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継方法において、受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手順と、アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手順とを備え、アナログキャンセル手順では、デジタル信号処理により中継信号にアナログキャンセル用応答を乗算することでアナログキャンセルを行うためのデジタル信号を生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換する処理をアナログ送信信号変換部で行い、アナログキャンセル手順では、無線信号として既知信号を送出しかつアナログ送信信号変換部が信号を送出しないときの受信応答を、アナログ送信信号変換部が既知信号を送出しかつ無線信号を送出しないときの受信応答で除算することで回り込み成分の応答を推定し、これをアナログキャンセル用応答として設定し、デジタルキャンセル手順では、アナログキャンセル用応答の設定後、無線信号として既知信号を送出しかつアナログ送信信号変換部がアナログキャンセル信号を送出したときの受信応答に基づいてアナログキャンセルで残留した回り込み成分の応答を推定し、これをデジタルキャンセル用応答として中継信号に乗算することでデジタルキャンセル信号を生成する。
【００１３】
第２の発明の無線中継方法において、アナログキャンセル手順では、デジタル信号処理により中継信号からアナログキャンセルを行うためのデジタル信号を生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換する処理を並列に複数段で実行し、アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ生成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、デジタル信号処理により回り込み成分を有するアナログキャンセル信号を生成してアナログキャンセルを行い、さらにアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うことにより、デジタル回路のみでアナログキャンセルおよびデジタルキャンセルが可能となる。また、アナログキャンセル手段の多段構成により、簡単な構成でキャンセル精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の無線中継装置の実施例１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の無線中継装置の実施例２の構成例を示す図である。
【図３】全二重中継系の構成例を示す図である。
【図４】アナログ／デジタルキャンセル法を併用する従来の無線中継装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
図１は、本発明の無線中継装置の実施例１の構成例を示す。
図１において、無線中継装置１００Ｂを構成する受信アンテナ１０１、アナログ信号合成部１０２、アナログ受信信号変換部１０３、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０４、和算処理部１０５、復調・変調部１０６、デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１０７、アナログ送信信号変換部１０８、送信アンテナ１１０を順次接続し、復調・変調部１０６と和算処理部１０５との間に接続されるデジタルキャンセル用応答乗算部１１２は、図４に示す従来の無線中継装置１００Ａと同様の構成である。
【００１７】
実施例１の無線中継装置１００Ｂの特徴は、復調・変調部１０６の出力を分岐して入力するアナログキャンセル用応答乗算部１２１と、その出力をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１２２と、その出力をアナログ送信信号に変換するアナログ送信信号変換部１２３とを備え、アナログ送信信号変換部１２３から出力されるアナログ信号をアナログ信号合成部１０２にフィードバックする構成である。
【００１８】
すなわち、アナログキャンセル用応答乗算部１２１において、復調・変調部１０６の出力からデジタル信号処理によりアナログキャンセル用信号を生成し、Ｄ／Ａ１２２およびアナログ送信信号変換部１２３を介してアナログ信号合成部１０２にフィードバックし、アナログキャンセルを実現する。デジタルキャンセル用応答乗算部１１２は、従来構成と同様に、復調・変調部１０６の出力からアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を生成し、和算処理部１０５にフィードバックしてキャンセルする。
【００１９】
ここで、アナログ送信信号変換部１０８，１２３の各出力を出力１，出力２とする。アナログ送信信号変換部１０８，１２３の回路応答をＧT1(z)，ＧT2(z)とし、アナログ受信信号変換部１０３の回路応答をＧR(z)とし、回り込み経路の通信路応答をＨF(z)とする。アナログキャンセル用応答乗算部１２１におけるアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答を＾Ｈ2(z)とし、デジタルキャンセル用応答乗算部１１２でデジタルキャンセルするアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答を＾ＨR(z)とする。
【００２０】
復調・変調部１０６は、出力１からトレーニング信号（既知信号）を送出したときの通信路応答を含む応答として
(1) ＧT1(z)ＨF(z)ＧR(z)
を推定する。次に、アナログキャンセル用応答乗算部１２１で＾Ｈ2(z)＝１として、出力２からトレーニング信号を送出したときの応答として
(2) ＧT2(z)ＧR(z)
を推定する。
【００２１】
次に、応答(1) を応答(2) で割算（逆応答乗算）し、アナログキャンセルする回り込み成分の応答＾Ｈ2(z)として
(3) ＾Ｈ2(z)＝ＧT1(z)ＨF(z)／ＧT2(z) 
を推定する。復調・変調部１０６は、アナログキャンセル用応答乗算部１２１に対してアナログキャンセル用応答として−＾Ｈ2(z)を設定する。
【００２２】
次に、復調・変調部１０６は、出力１，出力２からトレーニング信号を送出してアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答＾ＨR(z)を推定し、デジタルキャンセル用応答乗算部１１２に対してデジタルキャンセル用応答として−＾ＨR(z)を設定する。
【００２３】
（実施例２）
図２は、本発明の無線中継装置の実施例２の構成例を示す。
実施例２の無線中継装置１００Ｃは、実施例１の１段のアナログキャンセル用応答乗算部１２１で十分なアナログキャンセル精度が得られないときに、アナログキャンセル用応答乗算部１２１を複数Ｎ段用いる構成である。すなわち、アナログキャンセル用応答乗算部１２１−１〜１２１−Ｎと、デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１２２−１〜１２２−Ｎと、アナログ送信信号変換部１２３−１〜１２３−Ｎが並列に接続される構成となる。
【００２４】
アナログキャンセル用応答乗算部１２１−ｎ（ｎは１〜Ｎ）には、アナログキャンセル用応答乗算部１２１−（ｎ−１）までのアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答に対応する−＾Ｈ2n(z) が設定される。
【００２５】
復調・変調部１０６は、出力１と、出力２−１〜２−（ｎ−１）からトレーニング信号を送出したときの応答として
(1) ＧT1(z) (ＨF(z)−＾Ｈ21(z)−…−＾Ｈ2(n-1)(z))ＧR(z)
を推定する。次に、アナログキャンセル用応答乗算部１２１−ｎで＾Ｈ2n(z) ＝１として、出力２−ｎからトレーニング信号を送出したときの応答として
(2) ＧT2n(z)ＧR(z)
を推定する。
【００２６】
次に、応答(1) を応答(2) で割算（逆応答乗算）し、アナログキャンセルする回り込み成分の応答＾Ｈ2n(z) として
(3) ＾Ｈ2n(z) ＝ＧT1(z) (ＨF(z)−＾Ｈ21(z)−…−＾Ｈ2(n-1)(z))／ＧT2(z) 
を推定する。復調・変調部１０６は、アナログキャンセル用応答乗算部１２１−ｎに対してアナログキャンセルする回り込み成分の応答として−＾Ｈ2n(z) を設定する。
【００２７】
次に、復調・変調部１０６は、出力１，出力２−１〜出力２−Ｎからトレーニング信号を送出してアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答＾ＨR(z)を推定し、デジタルキャンセル用応答乗算部１１２に対してデジタルキャンセル用応答として−＾ＨR(z)を設定する。
【符号の説明】
【００２８】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  無線中継装置
１０１  受信アンテナ
１０２  アナログ信号合成部
１０３  アナログ受信信号変換部
１０４  アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）
１０５  和算処理部
１０６  復調・変調部
１０７  デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）
１０８  アナログ送信信号変換部
１０９  アナログ信号分配部（バラン）
１１０  送信アンテナ
１１１  アナログ干渉キャンセル回路部
１１２  デジタルキャンセル用応答乗算部
１２１  アナログキャンセル用応答乗算部
１２２  デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）
１２３  アナログ送信信号変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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