(57)【要約】【課題】リピータ装置の処理をデジタル化した場合にも、送信信号の受信アンテナへの回り込みによる干渉信号の抑圧量を向上させる干渉信号抑圧回路およびプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、デジタル信号に所定の遅延量を付加する遅延量付加手段と、Ａ／Ｄ変換器の出力信号と遅延量付加手段の出力信号との相関演算を行って、干渉信号を検出する少なくとも１つの干渉信号検出手段と、それぞれの干渉信号検出手段において検出された干渉信号から干渉信号と同振幅でかつ、逆位相の抑圧信号を生成する少なくとも１つの抑圧信号生成手段と、抑圧信号を合成する抑圧信号合成手段と、合成された抑圧信号と受信信号とを合成する信号合成手段とを有することにより、干渉信号の抑圧量を向上させる干渉信号抑圧回路を提供する。【選択図】      図３
2005039336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナから受信した信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
該Ａ／Ｄ変換器から出力された信号に所定の遅延量を付加する遅延量付加手段と、
該遅延付加手段から出力された信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
該Ｄ／Ａ変換器から出力された信号を送信信号として出力する送信手段と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号と該遅延量付加手段の出力信号との相関演算を行って、干渉信号を検出する少なくとも１つの干渉信号検出手段と、
該それぞれの干渉信号検出手段において検出された干渉信号から該干渉信号と同振幅、同遅延でかつ、逆位相の抑圧信号を生成する少なくとも１つの抑圧信号生成手段と、
該抑圧信号生成手段において生成された抑圧信号を合成する抑圧信号合成手段と、
該抑圧合成手段において生成された信号と前記受信信号とを合成する信号合成手段とを備えたことを特徴とする干渉信号抑圧回路。
【請求項２】
前記抑圧信号生成手段が前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数の分解能以上の遅延時間で到来する干渉信号に対して、該干渉信号の近傍で、前記サンプリング周波数の逆数である単位時間幅の整数倍に相当する遅延時間に現われる信号から抑圧信号を生成することを特徴とする請求項１に記載された干渉信号抑圧回路。
【請求項３】
前記抑圧信号生成手段が前記干渉信号近傍の２つ以上の遅延時間より抑圧信号を生成することを特徴とする請求項２に記載された干渉信号抑圧回路。
【請求項４】
デジタル化された受信信号に所定の遅延量を付加するステップと、
該デジタル化された受信信号と該所定の遅延量を付加した信号との相関演算を行って、干渉信号を検出するステップと、
該検出された干渉信号からサンプリング周波数の分解能以上の遅延時間で到来する干渉信号に対して、該干渉信号の近傍で、前記サンプリング周波数の逆数である単位時間幅の整数倍に相当する遅延時間に現われる信号と同振幅、同遅延でかつ、逆位相の抑圧信号を生成するステップと、
該生成された少なくとも１つの抑圧信号を合成するステップと、
該合成された抑圧信号と前記受信した信号とを合成するステップとを実行するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信に用いられ、同一周波数で受信信号を中継するリピータ装置に関し、特に、同一の周波数で、送信信号が受信アンテナに回り込むことにより生ずる干渉信号を抑圧する機能を備えた干渉信号抑圧回路およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線基地局の電波の届きにくいビル内部やトンネル内部若しくは山岳地帯での電波状況を改善するために、リピータ装置（中継装置あるいは無線中継ブースタとも呼ばれている）が用いられている。こうしたリピータ装置は、基本的には受信アンテナにより受信した電波を増幅して送信アンテナを介して送信を行うものであるため、基地局のように専用回線を敷設する必要もなく、設備面でコストを低減できるというメリットがある。
【０００３】
ところが、リピータ装置における受信信号と送信信号とは同一の周波数であることから、送信アンテナから放射された送信信号が受信アンテナに回り込むと所望の信号に対して干渉信号となってしまい、結果として、リピータ装置の再送利得が大きな場合には発振を生じさせてしまうという問題がある。このような場合、送信アンテナと受信アンテナを物理的に隔離させてアンテナ間の結合量を小さくする方法も考えられるが、こうした方法では、リピータ装置の設備規模が大きくなって、物理的に実施できない場合等があり、汎用性といった点で問題がある。
【０００４】
また、他の方法として，受信信号にＣＤＭＡ信号における１チップ以上の遅延に相当する所定の遅延量を付加し、遅延を付加した信号を送信信号として出力して、干渉波が到来する遅延において、受信信号と送信信号との相関演算を行って干渉波信号の残差成分を検出し、検出した残差成分に基いて、干渉波信号に対し、逆位相，同振幅そして同遅延となる様に生成した抑圧信号により、送信信号が受信アンテナに回り込むことにより生ずる干渉信号を打ち消すといった技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、再送された信号が干渉信号として付加された受信信号と送信信号の相関演算を行って干渉信号の残差成分を検出するが、この残差成分の検出の際に、再送する送信信号にＣＤＭＡ信号における１チップ以上の遅延が付加されているため、リファレンス信号となる送信信号と干渉信号の残差成分との相関以外の信号との相関が低くなり、残差成分を精度良く検出できるといったメリットがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９６９９４号公報（第２−５頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、装置全体の小型化を目的に、リピータ装置の回り込み干渉波抑圧処理をデジタル化した場合には、抑圧信号の遅延量に対する分解能がデジタル処理部のサンプリング周波数の逆数である単位時間幅で決まってしまうために、干渉波信号の遅延に対し、抑圧信号の遅延を完全に一致させることが困難となり、結果的に干渉抑圧量の劣化を招いてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、リピータ装置の処理をデジタル化した場合にも、送信信号の受信アンテナへの回り込みによる干渉信号の抑圧量を向上させる干渉信号抑圧回路およびプログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、受信アンテナから受信した信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力された信号に所定の遅延量を付加する遅延量付加手段と、該遅延付加手段から出力された信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器から出力された信号を送信信号として出力する送信手段と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号と該遅延量付加手段の出力信号との相関演算を行って、干渉信号を検出する少なくとも１つの干渉信号検出手段と、該それぞれの干渉信号検出手段において検出された干渉信号から該干渉信号と同振幅、同遅延でかつ、逆位相の抑圧信号を生成する少なくとも１つの抑圧信号生成手段と、該抑圧信号生成手段において生成された抑圧信号を合成する抑圧信号合成手段と、該抑圧合成手段において生成された信号と前記受信信号とを合成する信号合成手段とを備えたことを特徴とする干渉信号抑圧回路を提案している。
【０００９】
請求項４に係る発明は、デジタル化された受信信号に所定の遅延量を付加するステップと、該デジタル化された受信信号と該所定の遅延量を付加した信号との相関演算を行って、干渉信号を検出するステップと、該検出された干渉信号からサンプリング周波数の分解能以上の遅延時間で到来する干渉信号に対して、該干渉信号の近傍で、前記サンプリング周波数の逆数である単位時間幅の整数倍に相当する遅延時間に現われる信号と同振幅、同遅延でかつ、逆位相の抑圧信号を生成するステップと、該生成された少なくとも１つの抑圧信号を合成するステップと、該合成された抑圧信号と前記受信した信号とを合成するステップとを実行するプログラムを提案している。
【００１０】
この発明によれば、Ａ／Ｄ変換器により、受信アンテナから受信されたアナログ信号がデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、遅延量付加手段において、所定の遅延量を付加された後、Ｄ／Ａ変換器によりアナログ信号に換されて送信アンテナから送信される。一方で、所定の遅延量を付加されたデジタル信号は、デジタル化された受信信号とともに、干渉信号検出手段に入力され、相関演算がなされて干渉信号が生成される。生成されたそれぞれの干渉信号は、抑圧信号生成手段に入力され、干渉信号と同振幅でかつ、逆位相の抑圧信号が生成される。生成された抑圧信号は、抑圧信号合成手段で合成された後、信号合成手段において、デジタル化された受信信号と合成される。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載された干渉信号抑圧回路について、前記抑圧信号生成手段が前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数の分解能以上の遅延時間で到来する干渉信号に対して、該干渉信号の近傍で、前記サンプリング周波数の逆数である単位時間幅の整数倍に相当する遅延時間に現われる信号から抑圧信号を生成することを特徴とする干渉信号抑圧回路を提案している。
【００１２】
この発明によれば、抑圧信号生成手段がＡ／Ｄ変換器のサンプリング周波数の分解能以上の遅延時間で到来する干渉信号に対して、干渉信号の近傍で、サンプリング周波数の逆数である単位時間幅の整数倍に相当する遅延時間に現われる信号から抑圧信号を生成する。したがって、Ａ／Ｄ変換器の分解能を越える干渉信号に対しても、適切な抑圧信号を生成することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載された干渉信号抑圧回路について、前記抑圧信号生成手段が前記干渉信号近傍の２つ以上の遅延時間より抑圧信号を生成することを特徴とする干渉信号抑圧回路を提案している。
【００１４】
この発明によれば、所望の干渉信号を抑圧するために、所望の干渉信号近傍の２つ以上の遅延時間より抑圧信号を生成することとしていることから、ある幅をもった干渉信号に対しても、大きな抑圧量を期待できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る干渉信号抑圧回路について図１から図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る干渉信号抑圧回路を内蔵したリピータ装置を含む通信システムの概要を示している。この通信システムは、基地局１と、リピータ装置２と、端末４とから構成されており、３ａ、３ｂは建造物を示し、リピータ装置が設置された環境としては、周囲に建物が立ち並ぶなど電波状態が好ましくない場所である。リピータ装置は、受信した電波と同一の周波数でこれを増幅した後、送信アンテナを介して放射する。
【００１６】
しかし、送信アンテナから送信された電波は、そのすべてが端末４に到達するわけではなく、送信信号の一部は、送信アンテナから直接、受信アンテナに到来し、一部は、建造物３ａ、３ｂで反射されたのち、受信アンテナに到来して、これらの信号が干渉信号となる。また、これらの信号は、その伝搬経路によって受信アンテナへの到来時間が異なる性質を持っている。
【００１７】
図２は、こうした干渉信号の到来時間の一例を示すものであり、図の横軸は時間を、縦軸は干渉信号の強度を示しており、横軸の目盛りは、デジタル信号処理部のサンプリング周波数の逆数である単位時間幅を示している。この図においては、図１の伝搬経路▲１▼、▲２▼あるいは▲３▼に対応して、干渉信号が３波到来しており、到来時間はそれぞれτ１、τ２、τ３となっている。また、これらの干渉信号は、ある幅を持った信号として観測される。図２の点線は、到来する干渉信号をアナログ的に描いたものである。
【００１８】
一般に、リピータ装置で扱われる信号をアナログで処理する場合には、これらの干渉信号の遅延時間やレベルを検出し、これらと逆位相でかつ、同振幅の信号を上記の干渉信号に干渉信号と同じ遅延で足し合わせれば、干渉信号を打ち消すことができる。しかし、信号の処理をデジタルで行おうとすると、デジタル信号処理部のサンプリング周波数の逆数である単位時間幅で遅延時間が決定されてしまうため、干渉信号の遅延時間を誤差なく正確に再現することは、極めて困難である。そこで、本発明においては、１つの干渉信号を低減させるために、２つの異なる遅延量の抑圧信号を用いることを特徴としている。すなわち、図２の例でいえば、遅延時間τ１の干渉信号を低減するために、ｔ１１およびｔ１２のタイミングをもつ２つの抑圧信号を用いる。
【００１９】
次に、本発明の実施形態に係るリピータ装置およびリピータ装置内の干渉信号抑圧回路の構成および作用について説明する。
リピータ装置は、図３に示すように、基地局向けアンテナ１１と、アンテナ共用器１２と、移動局向けアンテナ１３と、上り回線、下り回線用に、低雑音増幅器１４ａ、１４ｂと、周波数変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、干渉抑圧装置１６ａ、１６ｂと、高出力増幅器１７ａ、１７ｂとを備えている。
【００２０】
基地局向けアンテナ１１は、基地局との間で電波の送受信を行うためのアンテナであり、移動局向けアンテナ１３は、移動局との間で電波の送受信を行うためのアンテナである。アンテナ共用器１２は、基地局から受信した電波を下り回線に供給し、基地局に対して送信する上り回線からの信号を基地局向けアンテナ１１に供給するための装置であり、同様のアンテナ共用器１２が移動局向けアンテナ１３にも備えられている。
【００２１】
低雑音増幅器１４ａ、１４ｂは、基地局向けアンテナ１１または移動局向けアンテナ１３を介して受信した微弱な電波を増幅する低雑音の増幅器である。周波数変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、受信したＲＦ信号を周波数変換して直交変換してＩＱ（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ）ベースバンド信号を生成する。また、上記と逆の処理を行って、ＩＱベースバンド信号を直交変調し周波数変換してＲＦ信号に変換する。高出力増幅器１７ａ、１７ｂは、送信する電波を増幅する増幅度の高い増幅器である。
【００２２】
また、本発明の実施形態に係るリピータ装置内の干渉信号抑圧回路は、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器２１と、チップ遅延器２２と、Ｄ／Ａ変換器２３と、加算器２４と、位相振幅制御器２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃと、遅延器２７ａ、２７ｂ、２７ｃとを備えている。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器２１は、アナログ信号を所定のサンプリング周波数によりデジタル信号に変換する変換器であり、本実施形態においては、図示しない受信アンテナで受信した信号をデジタル信号に変換して次段へ供給する。Ｄ／Ａ変換器２３は、Ａ／Ｄ変換器２１と逆の作用を有する変換器であって、デジタル信号をアナログ信号に変換する。本実施形態においては、デジタル化された受信信号に所定の遅延量を付加した信号をアナログ信号に変換して、これを送信信号として図示しない送信アンテナから出力する。
【００２４】
チップ遅延器２２は、所望する受信信号と送信アンテナと受信アンテナの間を回り込む干渉信号の相関を減らすために、再送時にＣＤＭＡ（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）信号の１チップ以上の遅延を付加するための遅延回路である。相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、チップ遅延器２２を通過した信号をリファレンス信号とし、所望波と干渉波の合成された信号から干渉波の振幅と位相を検出するための演算回路である。但し、演算を有効に機能させるためには，予め干渉波の遅延を知っておく必要があるため、各相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび位相振幅制御器２５ａ、２５ｂ、２５ｃには、対応する遅延器２７ａ、２７ｂ、２７ｃが設けられており、この遅延器２７ａ、２７ｂ、２７ｃで干渉波の遅延に相当する遅延を与えられた信号が入力される。
【００２５】
位相振幅制御器２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、前述のリファレンス信号を干渉波と同振幅で、かつ逆位相となる抑圧信号を生成するための回路であり、抑圧信号を生成するための制御信号は相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃより作られる。加算器２４は、干渉波を含んだ所望波に位相振幅制御器２５ａ、２５ｂ、２５ｃにおいて生成された干渉抑圧信号を加算する回路である。
【００２６】
本発明の実施形態に係る干渉信号抑圧回路の作用について説明すると、受信アンテナにおいて受信されたＲＦ信号は、周波数変換器１５ａでＩＱベースバンド信号に変換され、このＩＱベースバンド信号が、Ａ／Ｄ変換器２１に入力されてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたＩＱベースバンド信号は、複数コピーされてそれぞれの相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分配される。なお、従来のアナログ方式では、信号を分配する際に、分配損が発生し、レベルの劣化を生じていたが、デジタル方式の場合には、上述のように、信号をコピーすることにより分配を行うため、アナログ方式のような分配損を招くこともない。
【００２７】
各相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃには、分配されたデジタル受信信号とチップ遅延器２２において遅延が付加されたデジタル信号が入力され、分配されたデジタル受信信号から回りこみによる干渉信号のレベルと位相とが検出される。なお、このとき個々の相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃの相関積分における遅延量は異なっており、こうすることによって、検出対象である干渉信号の遅延にあわせた遅延量で相関積分が行われる。
【００２８】
具体的には、回り込みによる干渉信号は、送信アンテナから放射された電波が受信アンテナに到来することにより生ずるが、このときに、伝搬経路に応じた遅延が発生する。これを、図２において、ｔ１あるいはｔ２のように表す。この遅延時間の検出方法としては、デジタル信号処理部のサンプリング周波数の逆数である単位時間（図１の横軸の目盛り）ごとに相関演算を行い、干渉信号がある遅延時間では相関が得られ、干渉信号が無い遅延時間では相関が得られないことを利用して干渉信号の遅延時間を検出する方法がある。
【００２９】
相関積分器２６ａ、２６ｂ、２６ｃで検出された干渉信号の位相および振幅に関する情報は、位相振幅制御器２５ａ、２５ｂ、２５ｃに入力され、干渉信号と逆位相でかつ同振幅の抑圧信号が生成され、これらの信号が加算器２４で合成された後、この合成された抑圧信号がさらに加算器２４において、Ａ／Ｄ変換器２１においてデジタル化された受信信号と合成される。
【００３０】
図５は、本発明を計算機を用いてシミュレーションにより実施した結果を示したものである。この図において、横軸は周波数、縦軸は干渉信号の抑圧量を示しており、また、図中、上側の線が干渉信号に対して２０ｎｓｅｃずれた遅延を有する干渉抑圧信号１波によって干渉信号を抑圧した場合を、下側の線が干渉信号に対して±１０ｎｓｅｃずれた遅延を有する干渉抑圧信号２波によって干渉信号を抑圧した場合を示している。この図によれば、例えば、４ＭＨｚの周波数帯域をもつ信号に対して、１０ｄＢ以上の干渉抑圧量の向上が期待できることがわかる。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態においては、サンプリング周波数から得られる遅延分解能以上の遅延で到来する干渉信号をこの干渉信号近傍の遅延の刻みの２つ以上の信号から生成した抑圧信号により抑圧する例について説明したが、遅延刻みに極めて近い遅延を持つ干渉波が到来した場合には、その近傍の１つの信号から抑圧信号を生成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、検出した干渉信号に対して、デジタル信号処理部のサンプリング周波数から決まる遅延の刻みにより、完全に同じ遅延量が設定できない場合であっても、干渉信号の抑圧量を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】干渉信号抑圧回路を内蔵したリピータ装置を含む通信システムの概要を示した図である。
【図２】干渉信号の到来時間を示した概念図である。
【図３】リピータ装置の構成図である。
【図４】本実施形態に係る干渉抑圧回路の構成図である。
【図５】本実施形態の計算機によるシミュレーション結果を示した図である。
【符号の説明】
１・・・基地局、２・・・リピータ装置、３ａ、３ｂ・・・建造物、４・・・端末、１１・・・基地局向けアンテナ、１２・・・アンテナ共用器、１３・・・移動局向けアンテナ、１４ａ、１４ｂ・・・低雑音増幅器、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ・・・周波数変換器、１６ａ、１６ｂ・・・干渉抑圧装置、１７ａ、１７ｂ・・・高出力増幅器、２１・・・Ａ／Ｄ変換器、２２・・・チップ遅延器、２３・・・Ｄ／Ａ変換器、２４・・・加算器、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ・・・位相振幅制御器、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ・・・相関積分器、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ・・・遅延器
【図１】
2005039336.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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