(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ラインにより電気通信を行う高電力増幅器として構成され、前記送信ラインに高電力の送信信号を出力するように構成される送信要素；
受信ラインにより電気通信を行い、前記高電力の送信信号に応答して生成されかつ前記受信ラインに届けられる高電力の応答信号を処理するように構成される受信要素；
前記高電力の送信信号を送信すること、前記高電力の送信信号に基づいて生成される前記高電力の応答信号を受信すること、及び、前記高電力の応答信号を前記受信ラインに届けることのうちの少なくとも１つを実行するように構成される少なくとも１つのアンテナであって、前記送信ラインに接続される第１アンテナと、前記第１アンテナから離れて配置され且つ前記受信ラインに接続される別個の第２アンテナとを含み、前記第１及び第２アンテナの組み合わせにより前記高電力の送信信号を前記高電力の応答信号から分離する、アンテナ；
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの間に介在し、前記高電力の送信信号に基づいて電子的なキャンセル信号を生成し、前記高電力の応答信号及び前記受信ラインのうち少なくとも１つからサチュレーションを除外するように、前記受信要素より上流に前記キャンセル信号を挿入するように構成される電子的なキャンセルユニット；
を有し、前記高電力の送信信号及び前記高電力の応答信号は、約６０パワー・デシベル（ｄＢｍ）ないし約８０ｄＢｍの範囲内の電力レベルを有する、フィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項２】
前記キャンセルユニットは、前記送信ラインにより電気通信を行う第１出力部と、前記受信ラインにより電気通信を行う第２出力部とを有するディジタル信号プロセッサを含む、請求項１に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項３】
前記キャンセル信号は、前記送信信号に対して位相シフトされている、請求項１に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項４】
前記キャンセルユニットは、複数の異なるサチュレーションのうち或るタイプのサチュレーションを識別し、当該或るタイプのサチュレーションの識別に応じて前記キャンセル信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項５】
前記キャンセルユニットは、前記高電力の送信信号を出力する前に、受信ラインに前記キャンセル信号を届ける、請求項４に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項６】
前記キャンセル信号は、前記高電力の送信信号に対して１８０度位相シフトされている、請求項５に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのアンテナは：
前記送信ラインから前記高電力の送信信号を受信するように構成される送信アンテナ；及び
前記送信アンテナから離れて配置され、前記応答信号を受信し、前記応答信号を前記受信ラインに届けるように構成される受信アンテナ；
を有する、請求項１に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項８】
前記電子的なキャンセルユニットは、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの間に存在するリーク経路をモデル化し、モデル化された前記リーク経路に基づいてディジタルキャンセル信号を生成するように構成される、請求項７に記載のフィードフォワードキャンセルシステム。
【請求項９】
同時送受信システムにおけるサチュレーションを除外する方法であって：
前記同時送受信システムに含まれる高電力増幅器から少なくとも１つのアンテナへ高電力の送信信号を届けるステップ；
前記高電力の送信信号に基づく高電力の応答信号を前記少なくとも１つのアンテナを介して受信し、受信要素を介して前記高電力の応答信号を処理し、前記同時送受信システムの受信ラインに前記高電力の応答信号を届けるステップであって、前記少なくとも１つのアンテナは、送信ラインに接続される第１アンテナと、前記第１アンテナから離れて配置され且つ前記受信ラインに接続される別個の第２アンテナとを含み、前記第１及び第２アンテナの組み合わせにより前記高電力の送信信号を前記高電力の応答信号から分離する、ステップ；
前記同時送受信システムを利用して前記高電力の送信信号に基づいてディジタル的なキャンセル信号を生成し、前記高電力の応答信号及び前記受信ラインのうちの少なくとも何れかからサチュレーションを除外するように、前記受信要素より上流に前記ディジタル的なキャンセル信号を挿入する、ステップ；
を有し、前記高電力の送信信号及び前記高電力の応答信号は、約６０パワー・デシベル（ｄＢｍ）ないし約８０ｄＢｍの範囲内の電力レベルを有する、方法。
【請求項１０】
前記高電力の送信信号に対して前記キャンセル信号を位相シフトさせるステップを更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記高電力の応答信号のサチュレーションが除外されるように、前記高電力の応答信号に前記キャンセル信号を結合するステップを更に有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の異なるサチュレーションタイプの中で或るタイプのサチュレーションを識別し、サチュレーションのタイプを識別したことに応じて前記キャンセル信号を生成するステップを更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記送信信号を出力する前に、前記受信ラインに前記キャンセル信号を届けるステップを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記送信信号に対して前記キャンセル信号を１８０度位相シフトするステップを更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの間に存在する信号リーク経路をモデル化するステップ；及び
モデル化された前記信号リーク経路に基づいて前記キャンセル信号を生成するステップ；
を更に有する請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は同時送受信システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
データを同時に送信及び受信することが可能な従来のシステムは漏れ込み(leakage)及び/又は反射を被る。漏れ込み及び/又は反射は、受信経路の第1ゲイン段にサチュレーション(飽和又は侵入)することが可能である。しかしながら、サチュレーションはシステムの適切な動作を妨げる。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態によれば、フィードフォワードキャンセルシステムは送信要素及び受信要素を有する。送信要素は、送信ラインと電気通信を行い、送信ラインに送信信号を出力するように構成される。受信要素は、受信ラインと電気通信を行う。受信要素は、送信信号に応答して生成され及び受信ラインに届けられる応答信号を処理するように構成される。少なくとも1つのアンテナは、送信信号を送信すること、送信信号に基づいて生成される応答信号を受信すること、及び、応答信号を受信ラインに届けることを実行するように構成される。フィードフォワードキャンセルシステムは、応答信号及び受信ラインのうち少なくとも1つからサチュレーションを除外するキャンセル信号を送信信号に基づいて生成するように構成される電子キャンセルユニットを更に含む。
【０００４】
別の実施形態によれば、同時送受信システムにおけるサチュレーションを除外する方法は、同時送受信システムから少なくとも1つのアンテナへ送信信号を届けることを含む。本方法は、送信信号に基づく応答信号を少なくとも1つのアンテナを介して受信し、同時送受信システムの受信ラインに応答信号を届けることを更に含む。本方法は、同時送受信システムを利用して送信信号に基づいてディジタルキャンセル信号を生成することを更に含む。ディジタルキャンセル信号は、応答信号及び受信ラインのうちの少なくとも何れかからサチュレーションを除外するように構成される。
【０００５】
更なる特徴は本開示の技術により実現される。他の実施形態は、本願で詳細に記述され及び請求項に係る発明の一部を為すと考えられる。様々な実施形態の更なる理解を促すため、以下、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示の完全な理解を更に期するため、添付図面及び詳細な説明に関する事項が簡単に説明され、同様な参照番号は同様な部分を表現する。
【０００７】
【図１】本開示の一実施形態によるフィードフォワードシステムを一般的に示す概略図である。
【０００８】
【図２】一実施形態によるワイドバンド信号に関する周波数領域チャネル形成アクティブRFキャンセルアーキテクチャを示す概略図である。
【０００９】
【図３】一実施形態によるワイドバンド信号に関する周波数領域チャネル形成アクティブRFキャンセルアーキテクチャによる信号の流れを示す概略図である。
【００１０】
【図４】少なくとも一実施形態による時間領域フィードフォワードキャンセルシステムを示す概略図である。
【００１１】
【図５】漏れ込み及び/又は干渉信号のレプリカを生成することが可能な電子ディジタル信号プロセッサが含まれるキャンセルユニットを有するフィードフォワードキャンセルシステムを示す概略図である。
【００１２】
【図６】1つ以上のタイプのサチュレーションを識別することが可能な信号ディテクタ及び電子ディジタル信号プロセッサが含まれるキャンセルユニットを有するフィードフォワードキャンセルシステムを示す概略図である。
【００１３】
【図７】一実施形態によるデュアルアンテナ・フィードフォワードキャンセルシステムを一般的に示す概略図である。
【００１４】
【図８】一実施形態によるデュアルアンテナ・フィードフォワードキャンセルシステムをより詳細に示す図である。
【００１５】
【図９】別の実施形態によるデュアルアンテナ・フィードフォワードキャンセルシステムを示す概略図である。
【００１６】
【図１０】別の実施形態によるデュアルアンテナ・フィードフォワードキャンセルシステムを示す概略図である。
【００１７】
【図１１】一実施形態による同時送受信システムにおいてサチュレーションを排除する方法を示すフローチャートである。
【００１８】
【図１２】別の実施形態による同時送受信システムにおいてサチュレーションを排除する方法を示すフローチャートである。
【００１９】
【図１３】更に別の実施形態による同時送受信システムにおいてサチュレーションを排除する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本開示の少なくとも1つの実施形態は、例えば同時送受信システムにおける反射及び/又は漏れ込みを緩和するように構成されるフィードフォワード相殺システムを提供する。本システムは、環境及びジャマー(jammer)を含む外因による無線周波数干渉(Radio  Frequency  Interference：RFI)を軽減することも可能である。フィードフォワードキャンセルシステムは、周波数ドメインセントリックシステム、時間ドメインセントリックシステム、又は、周波数ドメイン及び時間ドメイン混合セントリックシステムを含み、干渉及び漏れ信号がシステムの受信部に入った場合にそれらをキャンセルする。干渉信号は、自ら招いた(self-inflicted)ワイドバンド干渉信号及び干渉信号を含むが、これらに限定されない。従って、アナログトゥディジタル変換器(ADC)を含む全ての受信ステージのサチュレーション(saturation)が防止される。ディジタル化処理を通じてRFフロントエンドにより線形性が維持される場合、システムのディジタル信号処理(DSP)端部は、高精度に残留干渉を除去することが可能である。
【００２１】
図1に関し、フィードフォワードキャンセルシステム10は、送信ライン12上の元信号(オリジナル信号)をアンテナ14に送信し、受信ラインで受信した1つ以上の反射信号を軽減及び/又は相殺(キャンセル)する。少なくとも一実施形態において、サーキュレータ18の受信部に存在する到来する受信信号は、1つ以上の信号反射及び/又は信号リークに起因して、システム10からの送信信号に類似している。様々な反射及び/又はリーク信号は、フィードフォワードキャンセルシステム10によりキャンセルされる。例えば、フィードフォワードキャンセルシステム10は、リーク信号20、アンテナ反射信号22、及び、干渉信号24をキャセルする。リーク信号20は、例えば、サーキュレータ18を通じて受信ライン16上に漏れ込む元の送信信号の一部を含む。アンテナ反射信号22は、アンテナ14から跳ね返ってくる信号を含む。干渉信号24は、外部環境から反射される、受信ライン16で受信される反射信号26を含む。外的な環境は、山岳地帯、航空機、海軍船艇、及び、陸上車両等を含んでよいが、これらに限定されない。
【００２２】
本開示によるフィードフォワードキャンセルシステム10の少なくとも一つの実施形態は、ワイドバンド送信信号を複数のサブバンド信号に分割するように構成されたキャンセルユニット(又は相殺部)106を含む。キャンセルユニット106は、図1に示されるように、送信ライン12と受信ライン16との間に介入させられている。一実施形態によれば、分割されるサブバンドは互いに等しい。各々のサブバンド信号は、信号キャンセラのチャネルを供給する個々のバンドパスフィルタに配布される。各々のチャネルは、信号キャンセルを最適化するために、キャンセル後の信号の供給を受けるフィードバックループを使用する。各々のチャネルは、例えば、ディジタルコントローラにより制御されるチューナブルRF遅延及び振幅回路を含む。
【００２３】
図2を参照すると、例えば、少なくとも一つの実施形態による周波数領域フィードフォワードキャンセルシステム100が示されている。周波数領域フィードフォワードキャンセルシステム10は、送信要素102、受信要素104、キャンセルユニット106、サーキュレータ108、キャンセラマイクロコントローラ110、及び、信号ディテクタ112を含む。送信要素102は、送信経路114に至る送信ライン/放射部に送信信号を出力する電力増幅器(PA)を含む。受信要素104は、送信経路114から送信信号を受信する低雑音増幅器(LNA)を含む。キャンセルユニット106は、送信要素102と受信要素104との間に通信可能に介入する。この場合において、キャンセルユニット106は、漏れ込みが受信要素104に入ってしまう前に、サーキュレータ108を通過する送信信号の漏れ込みをキャンセルする。その結果、漏れ込みを排除した自由空間から受信された信号が、提供される。キャンセルユニット106は、自由空間から受信される自由空間送信信号の反射も、それが受信要素104に入ってしまう前にキャンセルする。
【００２４】
少なくとも一実施形態によれば、キャンセルユニット106は、チャネル形成キャンセラ又はチャネライズドキャンセラ(channelized  canceller)106として構成される。チャネル形成キャンセラ106は、1つ以上のフィルタ要素116と1つ以上の個々のチューナブルキャンセル要素(TCE)118とを含み、送信信号が受信要素104で受信される前に、送信経路114から受信される送信信号中の反射(成分)を積極的にキャンセルするように構成される。図2に示される少なくとも一つの実施形態によれば、チャネルキャンセラ106は、低域通過フィルタ(LPF)116a、中域通過フィルタ(MPF)116b、及び、高域通過フィルタ(HPF)116cを含む。フィル要素116の組み合わせは図示のものに限定されないことが、認められる。チャネル形成キャンセラ106は、不整合成分を伴う幅広い周波数帯域幅及び/又はシステムを処理するように構成される。例えば、反射を軽減するためのアクティブなキャンセルプロセス及びサブバンド化プロセスは、自由空間から信号を受信すると速やかに実行される。チャネル形成キャンセラ106は、キャンセルの条件を緩和するために、先ず、送信信号を1つ以上の周波数帯域に分割する。これは、バンドの端部に劣化を被らせることなく、より広い帯域幅が処理されることを許容する。この概念は、緩和する条件及びシステム特性に依存して、3つより多い数の周波数バンドを包含するように拡張されることが可能である。
【００２５】
個々のTCE118は、各々のフィルタ116と受信要素104との間に介在している。フィードフォワードキャンセルシステム(例えば、アクティブキャンセル及びサブバンド化)は、従って、信号が受信要素104に入る前に、送信経路114から受信された送信信号を処理する。少なくとも一つの実施形態によれば、各々のTCE118は、互いに異なる周波数レスポンス設定を有する。例えば、LPFに接続される第1のTCE118は、信号の中域又は高域の部分とは異なる傾斜(slope)又は伝達関数を伴う周波数応答設定を有する。MPFに接続される第2のTCE118は、異なる特性の周波数応答を有する。すなわち、各々のTCE118は、最も効率的にキャンセルするように、送信信号の周波数応答のマッチングを最適化することが可能である。
【００２６】
サーキュレータ108は、送信経路114を経てアンテナ120(例えば、ブレードアンテナ)に通信可能に結合される。送信経路114は或る長さ(L)を有する。サーキュレータ108は、送信ライン及び受信ライン双方における不整合に起因するアンテナ120からの反射を受信する。キャンセラマイクロコントローラ110は、個々のチャネルをアクティブに調整するために1つ以上のTCE118を制御するように構成される。信号ディテクタ112(以後、ディテクタ112と言及される)は、例えば、サーキュレータ108及び受信要素104の間に入る入力部と、キャンセラマイクロコントローラ110に接続される出力部とを有する。従って、受信ライン上を進行する送信信号の特性(例えば、反射、漏れ込み、電圧レベル、周波数など)は、受信要素104に入る前、及び、キャンセラマイクロコントローラ110に提供される前に検出される。従って、キャンセラマイクロコントローラ110は、例えば、望まれない信号がLNA104に入力される前に、望まれない信号を能動的に除去するように1つ以上のTCE118を動的に制御する。周波数領域キャンセルシステム100は能動的なキャンセルシステム100として示されているが、受動的な周波数領域キャンセルシステムを提供するように、キャンセラマイクロコントローラ110は省略可能であることが認められる。
【００２７】
図3を参照すると、少なくとも一つの実施形態によるシステム100の信号図が示されている。通常のリーク軽減の際には、元信号(S1)が、システム100により生成され、送信要素102により増幅される。S1のうちの僅かな部分がチャネル形成キャンセラ106の方に転換され、リークのキャンセルがTCEにより為される。S1のうちの残りの部分は、送信経路/放射部114に送出され、自由空間に送信される。元の送信信号S1のうちの一部分(S1_LEAKAGE)は、サーキュレータ108を通過して受信ラインに漏れ込んでしまう。この望まれないリーク(又は漏れ込み)は、チャネル形成キャンセラ106により処理されたS1サンプル(S1_SAMPLE)を用いてキャンセルされる。同様に、S1の一部分(S1_REFLECTED)が、元の送信信号S1が自由空間を伝搬する際に、アンテナ120により反射される。反射された信号も、チャネル形成キャンセラ106の出力を用いてキャンセルされる。S1の漏れ込み信号及び/又はS1の反射信号をキャンセルすることは、サチュレーション(すなわち、S1の漏れ込み信号(S1_LEAKAGE)及び/又はS1の反射信号(S1_REFLECTED))を除去することにより、或いは、サチュレーションを小さな残留レベルまで低減することにより、システム100が、対象の受信信号を良好に検出できるようにする。
【００２８】
周波数領域のアプローチは(例えば、ディジタルRFメモリ-DRFMシステムのような)或るシステムに適用されることも可能であり、そのシステムは、受信したワイドバンドパルス又は先験的な周波数応答を合成し、アクティブチャネル形成キャンセラを利用して、外的なソースから受信したワイドバンドRF干渉を軽減することが可能なシステムである。
【００２９】
図4は別の実施形態によるシステム100’が示されている。図4に示されるシステム100’は、時間領域フィードフォワードキャンセルシステム100’として構成される。時間領域フィードフォワードキャンセルシステム100’は、送信要素102、スプリッタ103、受信要素104、キャンセルユニット106’、コンバイナ107、サーキュレータ108、キャンセラマイクロコントローラ110、及び、ディテクタ112を含む。送信要素102は、例えば、電力増幅器(PA)を含む。送信要素102は送信経路114に送信信号を出力し、アンテナ120と電気通信を行う。受信要素104は、例えば、低雑音増幅器(LNA)を含む。受信要素104は、送信経路114を経てアンテナ120から送信された送信信号を受信する。
【００３０】
キャンセルユニット106’は、スプリッタ103及びコンバイナ107の間に介在する。この点に関し、キャンセルユニット106’は、リークが受信要素104に入る前に、サーキュレータ108を通過した送信信号のリークをキャンセルする。その結果、リークを除外した自由空間から受信した信号が、システム100’の受信側で処理される。キャンセルユニット106’は、送信信号が受信要素104に入ってしまう前に、自由空間送信信号のうちの望まれない反射をキャンセルすることも可能である。少なくとも一つの実施形態によれば、送信要素102から出力される信号は、受信機に戻る主要反射経路に基づく遅延の長さにより分割される。異なる時間遅延を有する複数の緩和経路(mitigation  path)は、サーキュレータ108及びアンテナ120の間の送信経路に主に起因する、時間的に分離された干渉信号の中で、キャンセルを提供する。これらの経路(パス)は：サーキュレータから受信機への直接的なリーク；アンテナから受信機へ戻る反射；アンテナから反射してサーキュレータにより反射され、再びアンテナから反射されて受信機に戻る反射；アーチファクト構造から受信機への反射；大地(ground)から受信機への反射などを含む。
【００３１】
図4に示されるように、少なくとも一つの実施形態は、送信信号のうちの僅かな量をスプリッタ103の方に分離する(すなわち、方向転換させる)。スプリッタ103は、方向転換された信号を複数のサブ信号に分割する。各々のサブ信号は、キャンセルユニット106’の個々のキャンセル経路200に分配される。各々のキャンセル経路200は、可変減衰器202、電子アンテナモデリング制御ユニット(すなわち、アンテナモデラー(antenna  modeler))204、及び、電子位相/振幅シフタ206を含む。キャンセルユニット106’は、個々の経路200に対応する時間遅延を制御する。少なくとも一つの実施形態によれば、各々の経路200は各自に関連する様々な時間遅延を有する。各々の経路200の遅延は、上述したようなフィードフォワードキャンセルシステム100’における様々な固定反射ポイントによる反射のために信号が費やす時間に対応する。アンテナ120からの反射に関連する各経路200は、アンテナ120の反射特性に整合(合致)するフォワード転送特性を有するネットワークを含む。位相/振幅シフタ206は、方向転換された信号を逆にしてキャンセル信号を生成し、キャンセル信号は、リーク信号及び/又は反射信号に対して位相が180度ずれている。位相/振幅シフタ206は、キャンセル信号の減衰(attenuation)及び位相の微調整も行う。コンバイナ107は、全ての経路を結合し、各経路からの結合された信号を、フィードフォワードキャンセルシステム100’の受信経路に戻すように供給する。従って、受信経路を進行する信号が受信要素104に届く前に、キャンセル信号は、受信経路に存在するリーク信号及び/又は反射信号をキャンセルする。従って、個々の経路200から出力されるキャンセル信号が、受信ラインに存在する反射信号と結合される場合に、反射信号が相殺されるように、各経路200は選択的に調整される。
【００３２】
図示されてはいないが、上記のフィードフォワードキャンセルシステム100’は、図1ないし3に示される形態との組み合わせも可能であることが、認められるであろう。例えば、スプリッタ103に接続される1つ以上の経路200は、図1ないし3に示されるキャンセルユニット106と置換されてもよい。この場合、特定の時点で生じる反射はキャンセルユニット106’を利用して除去される一方、ワイドバンド信号に起因する反射はキャンセルユニット106を用いて除去される。一実施形態によれば、干渉が自らの反射及び/又はリークである場合、送信要素102から出力される元信号が、周波数領域キャンセルアプローチ又は時間領域キャンセルアプローチの何れが実行されるべきかを決定する。別の実施形態によれば、干渉が外的である場合、干渉信号の帯域幅に基づいて、無線周波数干渉(radio  frequency  interference：RFI)キャンセルが実行される。
【００３３】
キャンセルユニットが電子ディジタル信号プロセッサを含む別の実施形態によるフィードフォワードキャンセルシステムが提供され、その電子ディジタル信号プロセッサは、受信ラインに登場することが予想されるリーク及び/又は干渉信号を複製すること(又はレプリカを作成すること)が可能である。ディジタル信号プロセッサは、システム自体の動作信号に加えて、レプリカ信号を生成し、そのレプリカ信号を使用して、リーク及び/又は干渉信号をキャンセルする。少なくとも一つの実施形態によれば、システム自体の対象信号を確保しつつ、RFIを緩和する。
【００３４】
図5を参照すると、例えば、フィードフォワードキャンセルシステム100”は、送信要素102、受信要素104、キャンセルユニット106”及びサーキュレータ108を含む。送信要素102は、送信ライン111に送信信号109を出力する電力増幅器(PA)を含む。送信ライン111は、送信経路114とともに電気通信におけるものである。送信経路114は、例えば、自由空間を超えてアンテナ120とともに電気的に通信を行う。受信要素104は低雑音増幅器(LNA)を含む。LNA104は、例えば、アンテナ120により提供される応答信号(response  signal)113のような信号113を受信するように構成され、その信号はサーキュレータ108を介して受信ライン115に供給されている。
【００３５】
キャンセルユニット106”は、電子ディジタル信号プロセッサ(DSP)300及び信号コンバイナ302を含む。DSP300は、送信ライン111とともに電気通信を行う第1出力部と、信号コンバイナ302を介して受信ライン115とともに電気通信を行う第2出力部とを含む。DSP300は、送信ライン111に与えられる送信信号109を生成する。送信信号109は、送信ライン111に与えられる前に第1電力増幅器102により増幅される。増幅された送信信号109は、以後、サーキュレータ108を介してアンテナ120に伝送される。DSP300は、受信ライン115に与えられるキャンセル信号304も生成する。DSP300は生成される送信信号109を把握しているので、キャンセル信号304は、送信信号109に対して180度シフトされた位相で生成される。一実施形態によれば、キャンセル信号304は、送信信号109と同時に生成されてもよいし、或いは、送信信号109を生成する前に生成されてもよい。この場合において、少なくとも一つの実施形態は、位相シフトされたキャンセル信号304が、サーキュレータ108を通過して受信ライン115に漏れ込む送信信号109の部分をキャンセルする、という特徴を提供する。DSP300は、送信信号109の大きさを把握しているので、DSP300は、送信信号109に合致する又は類似する大きさを有するようにキャンセル信号304を生成する。その結果、受信ライン115におけるサチュレーション及び/又は受信信号113のサチュレーションが除去される。
【００３６】
更に、図5の実施形態に含まれるDSP300は、チャネル形成キャンセラの必要性を排除する。DSP300は、送信信号109を把握しており、かつ、シフトされた位相を有するキャンセル信号304を生成するので、送信信号109の一部分を分割し、分割信号に基づいてキャンセル信号を生成するチャネル形成キャンセラを包含する必要はない。送信信号109は分割されないので、入力ラインにおける電力増幅器は所望の電力レベルに維持され、これにより、フィードフォワードキャンセルシステム100”の全体的な電力効率を改善する。
【００３７】
図6を参照すると、別の実施形態によるフィードフォワードキャンセルシステム100(3)が示されている(100(3)は100’’’と同義である)。フィードフォワードキャンセルシステム100(3)は、図5で説明されるようなフィードフォワードキャンセルシステム100”と同様に動作する。しかしながら、DSP300は、ディテクタ(又は検出器)112を伴う電気通信の入力を更に含む。ディテクタ112は、サンプル信号経路308を形成するための受信ライン115に対する電気通信入力部と、DSP300の出力部に接続される出力部とを有する。受信ライン115を進行する受信信号113の特性(例えば、反射、リーク、ノイズ、電圧レベル、周波数など)は、サンプル経路308によって供給されるサンプル信号により、ディテクタ112によって分析される。ディテクタ112は、受信ライン115が浸透(サチュレーション)を受けているか否かを判断し(すなわち、リーク信号20、アンテナ反射信号22及び/又は干渉信号24のうちの1つ以上を判定し)、存在するサチュレーションのタイプを示す識別信号(又は確認信号)310をDSP300に対して生成する。従って、DSP300は、識別信号310を受信し、受信ライン115に供給される1つ以上のキャンセル信号を生成する。キャンセル信号304は、識別されたサチュレーション(すなわち、リーク信号20、アンテナ反射信号22及び/又は干渉信号24)に対して180度シフトされた位相を有し、これにより、受信信号113が受信要素104に供給される前に、そのサチュレーションをキャンセルする。フィードフォワードキャンセルシステム100(3)は、受信ライン115の品質を能動的に改善するために、検出されたサチュレーションに基づいて、1つ以上のタイプのキャンセル信号304を動的に生成する。
【００３８】
図6を更に参照すると、DSP300はサチュレーション信号(すなわち、リーク信号20、アンテナ反射信号22及び/又は干渉信号24)を識別するように構成される。一実施形態によれば、DSP300は、サチュレーション信号の1つ以上のモデルをメモリに保存し、サンプル信号を保存されたモデルと比較し、例えば、リーク信号20、アンテナ反射信号22及び/又は干渉信号24として、サチュレーション信号を識別する。DSP300は、リーク信号20、アンテナ反射信号22及び/又は干渉信号24のうちの1つ以上を選択的に相殺するキャンセル信号304を生成する一方、1つ以上の残りのサチュレーション信号を維持する。例えば、DSP300は、リーク信号20及びアンテナ反射信号22をキャンセルするキャンセル信号を生成する一方、受信ライン115における信号24を維持する。この場合、リーク信号20、アンテナ反射信号22及び/又は干渉信号24は、独立に確認され、互いに独立にキャンセルされる。
【００３９】
上記の様々な実施形態は、送信アンテナ及び受信アンテナの双方として動作するように構成される単独のアンテナを含んでいるが、ある電子システムは非常に高い電力の条件に従って動作する。従って、単独のアンテナでは十分な分離(アイソレーション)を達成できない。このため、図7に示される別の実施形態によるフィードフォワードキャンセルシステム100(4)は、デュアルアンテナシステム400として構成され、デュアルアンテナシステム400は、送信ライン111に接続される第1アンテナ(例えば、送信アンテナ120)と、受信ライン115に接続される別個の第2アンテナ120’(例えば、受信アンテナ120’)と、第1送信ライン111及び第2受信ライン115の間に電気的に介在するキャンセルユニット106(4)とを含む(100(4)及び106(4)はそれぞれ100’’’’及び106’’’’と同義である)。第1アンテナ120及び第2アンテナ120’は、例えば、近似的に3ないし6フィート(ft.)の距離だけ互いに隔てられて配置される。
【００４０】
フィードフォワードキャンセルシステム100(4)は、受信アンテナ120’の方に送信されてしまう送信信号の部分を分離するように構成される。結合信号402が受信経路に入る。少なくとも一つの実施形態によれば、結合信号402は、送信信号に対して位相シフトされている。この場合、反射リーク信号20及びアンテナ反射信号22は、フィードフォワードキャンセルシステム100(4)に適用されない。しかしながら、送信アンテナ120及び受信アンテナ120’の間の相互カップリングによる1つ以上の反射が生じる。例えば、受信アンテナ120’は、非常に近接して配置される場合の送信アンテナ120から非常に大きな信号をかなり受信する。非分類の電力レベルの仮定(unclassified  power  level  assumptions)は、例えば、約60パワーデシベル(dBm)ないし約80dBmの送信信号である。送信アンテナ120及び受信アンテナ120’の間の物理的な分離に起因して、信号は-60dBmに減少する。この減衰は0dBmないし20dBmという信号をもたらす結果となり、これが送信アンテナ120及び受信アンテナ120’の間に形成されるリーク経路に沿って伝播する。減衰した信号、すなわち、反射/リーク信号404が、受信ライン115において受信され、これが受信ライン115に入り込み、及び/又は、応答信号が受信ライン115に入り込む。しかしながら、キャンセルユニット106(4)は、受信ライン115により反射/リークした信号404を除去又は削減するように構成される。この場合、フィードフォワードキャンセルシステム100(4)のパフォーマンスは、サチュレーション(すなわち、反射/リーク信号)を排除することに応じて改善される。
【００４１】
図8を次に参照すると、一実施形態によるデュアルアンテナシステム400を含むフィードフォワードキャンセルシステム100(4)が、詳細に示されている。フィードフォワードキャンセルシステム100(4)は、送信ライン111に接続される第1アンテナ(すなわち、送信アンテナ)120と、受信ライン115に接続される第2アンテナ(すなわち、受信アンテナ)120’と、キャンセルユニット106とを含む。キャンセルユニット106(4)はDSP300を含む。送信アンテナ120は、送信ライン111を介してDSP300からオリジナルの送信信号109を受信する。当業者が理解するように、元の信号109に応じて、送信アンテナ120は、受信アンテナ120’に応答信号402を伝達する。しかしながら、送信アンテナ120及び受信アンテナ120’の間で一部(すなわち、アンテナリーク信号)404がリークする。この場合において、送信アンテナ120と受信アンテナ120’との間に信号リーク経路が存在する。DSP300は、この信号リーク経路をモデル化し、そのモデルを利用してキャンセル信号304を生成し、サチュレーション(例えば、アンテナリーク信号404)をキャンセルする。
【００４２】
詳細に説明されているように、DSP300は、受信ライン115に存在する例えばアンテナリーク信号404のような1つ以上のタイプのサチュレーションを判別する。アンテナリーク信号404に基づいて、DSP300は、受信ライン115に加えられるキャンセル信号304を生成する。キャンセル信号304は、アンテナリーク信号404に対して180度シフトした位相を有する。従って、受信要素104が、1つ以上のタイプのサチュレーションを実現することなく、送信アンテナから送信された応答信号402を受信するように、キャンセル信号304はアンテナリーク信号404をキャンセルする。
【００４３】
図9を参照すると、一実施形態によるデュアルアンテナシステム400を含むフィードフォワードキャンセルシステム100(5)が示されている(100(5)は100’’’’’と同義である)。図9に示されるフィードフォワードキャンセルシステム100(5)は、受信信号113からサチュレーションをキャンセルすることを実行する図8に示されるフィードフォワードキャンセルシステム100(4)と同様に動作する。しかしながら、サンプル信号経路308及びコンバイナ302が、受信要素104よりも下流で第2のDSP300’よりも上流に配置され、第2のDSP300’は受信側で受信信号113を処理する。
【００４４】
図9を更に参照すると、キャンセルユニット106(4)は、元の送信信号109と、例えばリーク信号404であるサチュレーションを含む受信信号113とを比較する。比較に基づいて、キャンセルユニット106(4)は、存在する線形歪みを判定し、一組の係数に従って線形歪みをモデル化する。この場合において、キャンセルユニット106(4)は、様々なデータ処理システムを利用して係数を処理し、データ処理システムは例えば有限インパルス応答(FIR)フィルタシステムを含むが、これに限定されない。有限インパルス応答(FIR)フィルタ(y)は以下の数式に従ってモデル化される：
【数１】
0006314227.tif 000002
ここで、「b」はフィルタ係数(ウェイト)を表現し、「k」は反復されるターム(term)を表し、「x」は入力信号を表し、「n」はフィルタ次数を表す。結果の出力は、線形歪みに対してリーク信号404を合わせ、キャンセル信号を生成するための正確なパラメータを提供する。線形歪みは、例えば、振幅、時間遅延、周波数依存性の減衰及びフィルタの影響、マルチパスの影響などであるがこれらに限定されない。
【００４５】
キャンセルユニット106(4)は更に様々なアルゴリズムを利用し、アルゴリズムは例えば最小二乗平均(LMS)アルゴリズムや反復最小二乗(RLS)を含むがこれらに限定されず、それら各々は、例えばリーク信号404のような分析される1つ以上のタイプのサチュレーションと相関を有しない1つ以上の信号を無視する能力を持たせる。従って、キャンセルユニット106(4)は、他の外的な信号が存在したとしても、受信する信号113からサチュレーションを効果的に除去する。LMSアルゴリズムを利用することにより、例えば、漏れ込みの経路(リーク経路)の歪みが判定され、リーク信号のキャンセルのための複製信号を同期させるリアルタイム適応システムが提供される。
【００４６】
図10を参照すると、一実施形態によるデュアルアンテナ・フィードフォワードキャンセルシステム400を含むフィードフォワードキャンセルシステム100(6)が示されている(100(6)は100’’’’’’と同義である)。図10に示されるフィードフォワードキャンセルシステム100(6)は、受信した信号113からサチュレーションをキャンセルする図9に示されるフィードフォワードキャンセルシステム100(5)と同様に動作する。しかしながら、図10のフィードフォワードキャンセルシステム100(6)は、リーク残留キャンセルユニットとして構成されるキャンセルユニット106(5)を含み、そのリーク残留キャンセルユニットは、受信ライン115を進行する受信信号113から、サチュレーションの初期キャンセルの後に存在する残留リーク408をキャンセルする。1つ以上のアップ/ダウンコンバータが、それぞれ、システムの電圧をアップコンバート又はダウンコンバートするために設けられる。
【００４７】
リーク残留キャンセルユニット106(5)は、電子受信機ディジタル信号プロセッサ(RDSP)502及び電子フィルタキャンセルユニット504を含み、RF信号が遅延ラインに沿って進行する場合に時間遅延を生成するように構成される。フィードフォワードキャンセルシステム100(6)はデュアルキャンセル較正プロセスを実行し、その較正プロセスは、受信ライン上で本来のサチュレーション(すなわち、リーク信号404)をキャンセルする第1動作と、受信ライン上に残存する残留リーク408をキャンセルする第2動作とを実行する。従って、残留リーク408を排除した受信信号113’が生成される。
【００４８】
第1キャンセル動作に関し、送信機DSP(TDSP)300は、送信機アンテナ120の帯域幅全体にわたる低レベルキャリブレーション信号を送信する。低ベルキャリブレーション信号は、例えば、送信信号が一定の大きさ/位相になるステップ掃引正弦波(stepped  swept  sinusoid)である。位相の範囲は0ないし360度である。RDSP502は、掃引リークデータを収集し、受信信号113と送信信号109とを比較する。掃引リークデータは、例えば、二次元(2D)配列、振幅及び位相-対-周波数データを含んでもよい。比較に基づいて、RDSP502は、システム100(6)のインパルス応答を判定する。インパルス応答は、様々なアルゴリズムに従って算出され、様々なアルゴリズムは、例えば、当該技術分野で通常の知識を有する者により理解されるようなフーリエ変換アルゴリズムを含む。
【００４９】
フィルタキャンセルユニット504は、例えば、プログラム可能なFIRフィルタシステム等のようなプログラマブルフィルタシステムを含む。RDSP502は、フィルタキャンセルユニット504と通信し、反転されたインパルス応答に従ってフィルタキャンセルユニット504をプログラムする。従って、フィルタキャンセルユニット504は、受信要素104の入力でリーク404をキャンセルする。初期の送信信号レベルでリーク404をキャンセルした後に、TDSP300は、RDSP502により検出される残留リークが所定のレベルを超えるポイントまで、送信信号レベルを増やし、増加した送信信号レベルで別のインパルス応答を決定する。少なくとも一つの実施形態によれば、RDSP502は、フィルタ係数-対-RFレベルの2次元配列にフィルタ係数を保存し、システム電力の完全な動的範囲が特徴付けられるまで、インパルス応答を決定するプロセスを連続的に反復する。
【００５０】
第2動作では、システム100(6)の何らかの残留リーク408が特徴付けられキャンセルされる。より具体的に言えば、TDSP300は、上記のキャリブレーションプロセスを実行するために使用される各々のRFレベル及び周波数に関し、受信ライン115において本来のサチュレーション(例えば、本来のリーク信号404)をキャンセルした後に残存する残留リーク408を判別する。以後、RDSP502は、残留リーク信号408を決定するために掃引残留リークデータ(swept  residual  leakage  data)を決定する。掃引残留リークデータは、例えば、2次元(2D)配列、振幅及び位相-対-周波数のデータを含む。RDSP502は、残留リーク信号408と元の送信信号109とを比較し、システムの残留リーク408に対応するインパルス応答をもたらすように逆フーリエ変換を判定する。
【００５１】
RDSP502は、以後、フィルタキャンセルユニット504と通信し、システム残留リーク408の反転されたインパルス応答に従って、フィルタキャンセルユニット504をプログラムする。従って、残留リーク408は、任意のベースバンド信号処理/復調の前に、RDSP502からキャンセルされる。この場合、RDSP502より下流に位置する何れのベースバンド信号処理/復調コンポーネントも、本来のサチュレーション404(すなわち、元々のリーク信号404)及び残留リーク408の双方が排除された受信信号113’を受信する。
【００５２】
図11を参照すると、同時送受信システムの受信ラインを進行する受信信号からサチュレーションをキャンセルする一実施形態による方法が示されている。本方法は、処理1000から始まり、元の送信(Tx)信号を生成する処理1002に進む。元のTx信号は、アンテナに伝送されるようにTx経路に与えられる。処理1004において、元のTx信号は、アンテナに送られる前に分割される。処理1006において、分割された送信信号に基づいてキャンセル信号が生成される。少なくとも一つの実施形態によれば、分割信号の位相は、キャンセル信号を生成するためにシフトされる(ずらされる)。処理1008において、アンテナにより生成される受信(Rx)信号が、受信ラインで受信される。Rx信号は、受信ラインに存在する1つ以上のタイプのサチュレーションにも結びついている。サチュレーションは、例えば、リーク信号、反射信号及び干渉信号などを含むがこれらに限定されない。処理1010において、キャンセル信号は、サチュレーションをキャンセルするためにRx信号に結合される。これにより、サチュレーションを除外したRx信号が生成され、本方法は処理1012で終了する。
【００５３】
図12を参照すると、同時送受信システムの受信ラインを進行する受信信号からサチュレーションをキャンセルする別の実施形態による方法が示されている。本方法は、処理1100から始まり、元の送信(Tx)信号を生成する処理1102に進む。元のTx信号は、アンテナに伝送されるようにTx経路に与えられる。処理1104において、アンテナにより生成される受信(Rx)信号が、受信ラインで受信される。Rx信号は、受信ラインに存在する1つ以上のタイプのサチュレーションにも結びついている。処理1106において、元のRX信号は分割され、元のRx信号に含まれるサチュレーションのタイプ(すなわち、リーク信号、反射信号及び干渉信号など)が判定される。処理1108において、判定されたサチュレーションに基づいて、キャンセル信号が生成される。少なくとも1つの実施形態によれば、キャンセル信号の位相は、判定されたサチュレーションに対して180度ずれている。処理1010において、キャンセル信号はRx信号に結合され、本方法は処理1112にて終了する。これにより、判定されたサチュレーションを除外したRx信号が生成される。
【００５４】
図13を参照すると、同時送受信システムの受信ラインを進行する受信信号からサチュレーションをキャンセルする別の実施形態による方法が示されている。本方法は処理1200から始まり、処理1202において、アンテナに送られるべき元のTx信号が決定される。処理1204において、所望の本来のTx信号に基づいて、キャンセル信号が決定される。処理1206において、本来のTx信号及びキャンセル信号が同時に生成される。従って、本来のTx信号は、アンテナに送信される前にTx経路に届けられ、キャンセル信号は、アンテナからRx信号を受信する前にRx経路に届けられる。少なくとも一つの実施形態によれば、キャンセル信号の位相は、本来のTx信号及び/又は信号リーク経路のモデルに基づいてシフトされる。処理1208において、本来のRx信号が、アンテナから受信され、Rx経路に届けられる。処理1210において、本来のRx信号は、Rx経路に届けられている事前に生成されたキャンセル信号と結合され、本方法は処理1212において終了する。これにより、Rx信号に結びついていた任意のサチュレーションが直ちにキャンセルされる。
【００５５】
上記の詳細に説明された様々な実施形態から認められるように、元の送信信号は1つ以上のタイプのサチュレーションをキャンセルするためにサンプリングされ、サチュレーションは、受信経路に漏れ込み、RFアプリケーションにおいて元の受信信号に結びついている。送信信号のサンプリングに基づいてサチュレーションをキャンセルすることにより、より正確な受信信号が提供される。
【００５６】
添付の特許請求の範囲における手段又はステップ及び機能要素の全てについての対応する構造、材料、処理及び均等物は、具体的に特定されるものとは別の特定事項との組み合わせにより機能を実行する任意の構造、材料又は処理を包含するように意図される。様々な実施形態の記述は、例示及び説明を目的として提示されており、従って、網羅的であるようには意図されておらず、開示される形態に本発明を限定するようにも意図されていない。本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの修正例及び変形例が当業者にとって明らかであろう。実施形態は、想定される特定の用途に適合させる様々な修正を伴う様々な実施形態に関し、当業者が本発明を理解できるように選択されている。
【００５７】
以上、様々な実施形態が説明されてきたが、当業者は、現在及び将来の何れにおいても、添付の特許請求の範囲に該当する実施形態に対する様々な修正を施してよいことを、理解されるであろう。特許請求の範囲は適切な保護範囲を保持するように記述されていることを先ず理解すべきである。
【図１】
0006314227.tif 000003
【図２】
0006314227.tif 000004
【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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【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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