(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局から伝送されてくる親局波であるＯＦＤＭ伝送方式を用いたデジタル放送波を中継して他の箇所に伝送する中継放送所において、受信アンテナと送信アンテナとの間に介挿され、受信アンテナで受信された受信波から回り込み波をキャンセルして送信アンテナに受け渡すための回り込みキャンセラであって、
前記親局波と前記回り込み波とが加算された状態で受信される前記受信アンテナの受信波から、前記回り込み波の複製信号を減算することにより回り込み観測信号を算出し、当該回り込み観測信号を送信信号として前記送信アンテナに出力する減算器と、
前記減算器の出力に対してフィルタ処理を施すことにより、前記回り込み波の複製信号を生成して前記減算器に出力するトランスバーサルフィルタと、
前記減算器の出力をフーリエ変換することにより、時間軸上のデータである前記回り込み観測信号を周波数軸上のキャリアデータに変換するＦＦＴ回路と、
前記ＦＦＴ回路の出力から、前記回り込み波の伝達関数と前記トランスバーサルフィルタの伝達関数との差分の伝達関数を算出する回り込み伝送路推定部と、
前記回り込み伝送路推定部の出力を逆フーリエ変換することにより、インパルス応答データを算出するＩＦＦＴ回路と、
前記ＩＦＦＴ回路の出力に基づいてフィルタ係数を生成し、前記トランスバーサルフィルタに設定する係数更新回路とを備え、
前記伝送路特性推定部は、間引き処理回路を含み、
前記間引き処理回路は、前記トランスバーサルフィルタに設定するフィルタ係数のデータ数をｍ（ｍは正の整数）、ａを正の整数としたときに、前記ＩＦＦＴ回路へ出力するデータ数を、前記ＦＦＴ回路から入力されるデータ数ｎ（ｎは正の整数）を２のａ乗おきにサンプリングすることで、当該データ数ｎを
ｎ’＝ｎ／２a≧ｍ
を満たす正の整数ｎ’に間引くことを特徴とする、回り込みキャンセラ。
【請求項２】
前記間引き処理回路は、中心周波数となるキャリアデータの位置がずれることのないように間引き処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の回りこみキャンセラ。
【請求項３】
前記間引き処理回路は、前記データ数ｎを、前記正の整数ｎ’が取り得る複数の値のうち最小値の２倍以上となる値の前記正の整数ｎ’に間引くことを特徴とする、請求項１に記載の回り込みキャンセラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回り込みキャンセラに関し、より特定的には、親局から伝送されてくるＯＦＤＭ伝送方式を用いたデジタル放送波を中継して他の箇所に伝送する中継放送所において、受信アンテナと送信アンテナとの間に介挿され、受信アンテナで受信された受信波から回り込み波をキャンセルして送信アンテナに受け渡すための回り込みキャンセラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）伝送方式は、伝送すべきデジタルデータによって互いに直交する多数のキャリアを変調し、それらの変調波を多重して伝送する方式である。ＯＦＤＭ伝送方式は、使用するキャリアの数を数百から数千と多くするとシンボル時間が極めて長くなること、および有効シンボル期間後部の信号の複製をガード期間信号として有効シンボル期間の前に付加することにより、遅延波の影響を受けにくいという特徴を有している。そしてこの特徴により、ＯＦＤＭ伝送方式には、単一周波数による放送ネットワーク、すなわちＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：単一周波数ネットワーク）を構築できる可能性があることから、地上デジタル放送の有望な伝送方式として注目されている。
【０００３】
ＳＦＮの実現方法としては、放送波とは別の回線（光ファイバーやマイクロ波等）を用いて、各々の中継放送所まで信号を伝送し、同一周波数で送信する方法が技術的に容易である。しかし、光ファイバーを用いる方法では回線コストが課題となり、マイクロ波を用いる方法では新たな周波数資源の確保が必要となる。そのため、コスト的に有利で、かつ、新たな周波数資源を必要としない放送波中継によるＳＦＮの実現が望ましい。
【０００４】
放送波中継ＳＦＮの実現にあたっては、送信アンテナから発射される電波が受信アンテナに回り込む現象のため、伝送路特性の劣化や増幅器の発振等の問題を引き起こすことが懸念されている。
【０００５】
放送波中継ＳＦＮの回り込みに対する対策としては、
（１）送信アンテナと受信アンテナとを分離して配置し、山岳や建物等による遮蔽を利用して回り込みを低減する、
（２）送信アンテナおよび受信アンテナの指向特性を改善することにより回り込みを低減する、
（３）回路技術によって回り込みのキャンセルを行なう、
等の方法が考えられる。しかしながら、山岳や建物の状況は様々であり、また、アンテナの指向特性改善による対策だけでは十分な回り込みの抑制が期待できない。そのため、（１）（２）の対策に加えて、（３）の回路技術を用いた回り込みキャンセラを併用することが効果的である。
【０００６】
このような回路技術としては、受信したＯＦＤＭ信号から回り込み伝送路の周波数特性を推定し、推定した回り込み伝送路の周波数特性データをＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）して時間軸のインパルス応答データに変換し、そのインパルス応答データをフィルタ係数としてトランスバーサルフィルタに設定することで回り込みの複製信号を作成し、この複製信号を受信した信号から減算することで回り込みをキャンセルする手法が考案されている（例えば、電子情報通信学会技術報告、ＥＭＣＪ９８−１１１、第４９頁〜第５６頁、あるいは、映像情報メディア学会技術報告、第２３巻、第３９号、第１頁〜第６頁を参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＯＦＤＭ伝送方式を用いた地上デジタル放送においては、ＳＦＮを構築する際の置局条件を緩和するために、シンボル時間を長く（すなわち、使用するキャリアの数を多く）し、遅延時間の大きな遅延波の影響を軽減している。
【０００８】
しかしながら、キャリアの数が多くなると、ＩＦＦＴ回路に入力される周波数特性データのポイント数が多くなり、インパルス応答データ算出の時間が長くなるため、トランスバーサルフィルタのフィルタ係数の更新間隔が長くなる。
【０００９】
ところが、回り込みの状況が短い周期で変動しても高精度にキャンセルするためには、トランスバーサルフィルタのフィルタ係数の更新間隔を短くすることが必要であり、そこに技術的ジレンマが存在していた。
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、変動の速い回り込みを高精度にキャンセルすることが可能な回り込みキャンセラを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
すなわち、本発明は、親局から伝送されてくる親局波であるＯＦＤＭ伝送方式を用いたデジタル放送波を中継して他の箇所に伝送する中継放送所において、受信アンテナと送信アンテナとの間に介挿され、受信アンテナで受信された受信波から回り込み波をキャンセルして送信アンテナに受け渡すための回り込みキャンセラであって、
親局波と回り込み波とが加算された状態で受信される受信アンテナの受信波から、回り込み波の複製信号を減算することにより回り込み観測信号を算出し、当該回り込み観測信号を送信信号として送信アンテナに出力する減算器と、
減算器の出力に対してフィルタ処理を施すことにより、回り込み波の複製信号を生成して減算器に出力するトランスバーサルフィルタと、
減算器の出力をフーリエ変換することにより、時間軸上のデータである回り込み観測信号を周波数軸上のキャリアデータに変換するＦＦＴ回路と、
ＦＦＴ回路の出力から、回り込み波の伝達関数とトランスバーサルフィルタの伝達関数との差分の伝達関数を算出する回り込み伝送路推定部と、
回り込み伝送路推定部の出力を逆フーリエ変換することにより、インパルス応答データを算出するＩＦＦＴ回路と、
ＩＦＦＴ回路の出力に基づいてフィルタ係数を生成し、トランスバーサルフィルタに設定する係数更新回路とを備え、
伝送路特性推定部は、間引き処理回路を含み、
間引き処理回路は、トランスバーサルフィルタに設定するフィルタ係数のデータ数をｍ（ｍは正の整数）、ａを正の整数としたときに、ＩＦＦＴ回路へ出力するデータ数を、ＦＦＴ回路から入力されるデータ数ｎ（ｎは正の整数）を２のａ乗おきにサンプリングすることで、当該データ数ｎを
ｎ'＝ｎ／２a ≧ｍ
を満たす正の整数ｎ’に間引くことを特徴とする。
また、間引き処理回路は、中心周波数となるキャリアデータの位置がずれることのないように間引き処理を行うことが好ましく、さらには、データ数ｎを、正の整数ｎ’が取り得る複数の値のうち最小値の２倍以上となる値の正の整数ｎ’に間引くことが好ましい。
【００１２】
上記のように、本発明による回り込みキャンセラは、回り込み伝送路特性を推定しトランスバーサルフィルタのフィルタ係数に変換するＩＦＦＴ回路に入力する回り込み伝送路の周波数特性データのデータ数を間引くことによって削減するようにしているので、トランスバーサルフィルタのフィルタ係数生成時間を短縮することができ、トランスバーサルフィルタのフィルタ係数を高速に更新させることが可能になる。その結果、変動の速い回り込みを高精度にキャンセルすることが可能な回り込みキャンセラを実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
なお、以下の説明における信号や伝達関数の表示については、大文字が複素数、小文字が実数をそれぞれ表すものとし、ωは角周波数、ｔは時間をそれぞれ表すものとする。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る回り込みキャンセラを用いた中継放送所システムの概略的な構成を示すブロック図である。
図１中において、Ｘ（ω）は親局からの希望波、Ｒ（ω）は受信変換部２の入力信号、Ｓ（ω）は送信変換部４の入力信号、Ｇ１（ω）は受信変換部２の伝達関数、Ｇ２（ω）は送信変換部４の伝達関数、Ｃ（ω）は回り込み伝送路６の伝達関数、Ｃ’（ω）はＦＩＲフィルタ３７の伝達関数をそれぞれ表す。
【００１５】
図１において、受信アンテナ１は、親局（図示せず）からの希望波Ｘ（ω）と回り込み伝送路６からの回り込み波Ｃ（ω）Ｇ２（ω）Ｓ（ω）との合成波を受信する。この受信アンテナ１の出力Ｒ（ω）は、受信変換部２に供給される。
【００１６】
受信変換部２は、受信信号Ｒ（ω）に対して、フィルタ処理や周波数変換処理等を行う。この受信変換部２の出力Ｇ１（ω）Ｒ（ω）は、回り込みキャンセラ３内部の減算器３１の第１の入力に供給される。ここで、回り込み波の成分は、Ｃ（ω）Ｇ１（ω）Ｇ２（ω）Ｓ（ω）となる。
【００１７】
回り込みキャンセラ３の内部において、減算器３１は、受信変換部２の出力Ｇ１（ω）Ｒ（ω）からＦＩＲフィルタ３７の出力Ｃ’（ω）Ｓ（ω）を減じることにより、回り込み観測信号Ｓ（ω）を生成する。この減算器３１の出力Ｓ（ω）は、ＦＩＲフィルタ３７の第１の入力およびＦＦＴ回路３２に供給されるとともに、回り込みキャンセラ３の出力として、送信変換部４に供給される。
【００１８】
ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）回路３２は、回り込み観測信号Ｓ（ω）から有効シンボル期間を抽出しＦＦＴすることにより、時間軸上のデータである回り込み観測信号Ｓ（ω）を周波数軸上のキャリアデータに変換する。このＦＦＴ回路３２の出力は、回り込み伝送路推定部３３内部の周波数特性算出回路３３１に供給される。
【００１９】
回り込み伝送路推定部３３内部において、周波数特性算出回路３３１は、ＦＦＴ回路３２の出力に含まれる各キャリアデータから、周波数特性データＦ（ω）を算出する。この周波数特性算出回路３３１の出力Ｆ（ω）は、主波成分抽出回路３３２および間引き処理回路３３３に供給される。
【００２０】
主波成分抽出回路３３２は、周波数特性データＦ（ω）から希望波の成分である主波成分Ｄを算出する。この主波成分抽出回路３３２の出力Ｄは、キャンセル残差演算回路３３４の第１の入力に供給される。
【００２１】
間引き処理回路３３３は、周波数特性データＦ（ω）のサンプル数を２のａ乗分の１（ａは正の整数）に間引くことにより、周波数特性データＦ’（ω）を生成する。この間引き処理回路３３３の出力Ｆ’（ω）は、キャンセル残差演算回路３３４の第２の入力に供給される。
【００２２】
キャンセル残差演算回路３３４は、主波成分Ｄと周波数特性データＦ’（ω）とを用いて、実際の回り込みの伝達関数Ｃ（ω）Ｇ１（ω）Ｇ２（ω）とＦＩＲフィルタ３７の伝達関数Ｃ’（ω）との差分の伝達関数Ｅ（ω）を算出する。このキャンセル残差演算回路３３４の出力Ｅ（ω）は、回り込み伝送路推定部３３の出力として、ＩＦＦＴ回路３４に供給される。ここで、伝達関数Ｅ（ω）は、次式（１）により求められ、そのデータ数は、Ｆ’（ω）のデータ数と等しくなる。
Ｅ（ω）＝１−Ｄ／Ｆ’（ω）  …（１）
【００２３】
ＩＦＦＴ回路３４は、差分伝達関数Ｅ（ω）をＩＦＦＴし、インパルス応答データＨ（ｔ）に変換する。このＩＦＦＴ回路３４の出力Ｈ（ｔ）は、係数更新回路３５の第１の入力に供給される。ここで、Ｈ（ｔ）のデータ数は、Ｅ（ω）のデータ数、すなわちＦ’（ω）のデータ数と等しくなる。
【００２４】
係数更新回路３５は、インパルス応答データＨ（ｔ）および遅延回路３６の出力Ｗ’（ｔ）を用いて、新しいフィルタ係数Ｗ（ｔ）を算出する。この係数更新回路３５の出力Ｗ（ｔ）は、ＦＩＲフィルタ３７の第２の入力および遅延回路３６に供給される。ここで、Ｗ（ｔ）は、更新係数をμ（μは、通常、０＜μ≦１を満たす実数）、ＦＩＲフィルタ３７のフィードバック遅延を考慮したオフセット値をｔ０とすると、次式（２）により求められる。
Ｗ（ｔ）＝Ｗ’（ｔ）＋μＨ（ｔ＋ｔ０）  …（２）
【００２５】
ここで、Ｗ（ｔ）のデータ数は、ＦＩＲフィルタ３７のタップ数に等しく、ＩＦＦＴ回路３４の出力Ｈ（ｔ）のデータ数よりも少ない。すなわち、係数更新回路３５は、ＩＦＦＴ回路３４の出力Ｈ（ｔ）からＦＩＲフィルタ３７のタップ数分のデータを切り出して上式（２）の係数更新を行っている。
【００２６】
遅延回路３６は、フィルタ係数Ｗ（ｔ）に対し、係数更新回路３５の係数更新間隔分の遅延を施す。この遅延回路３６の出力は、係数更新回路３５の第２の入力に供給される。
【００２７】
ＦＩＲフィルタ３７は、回り込み観測信号Ｓ（ω）に対しフィルタ係数Ｗ（ｔ）によるフィルタ処理（その伝達関数はＣ’（ω））を施すことにより、回り込み複製信号Ｃ’（ω）Ｓ（ω）を生成する。このＦＩＲフィルタ３７の出力は、減算器３１の第２の入力に供給される。
【００２８】
送信変換部４は、回り込み観測信号Ｓ（ω）に対してフィルタ処理や周波数変換処理等を行い中継放送信号Ｇ２（ω）Ｓ（ω）を生成する。この送信変換部４の出力は、送信アンテナ５の入力に供給される。
【００２９】
送信アンテナ５は、中継放送信号Ｇ２（ω）Ｓ（ω）を放射する。送信アンテナ５の送信出力の一部が回り込み伝送路６を経由することにより、回り込み波Ｃ（ω）Ｇ２（ω）Ｓ（ω）となって受信アンテナ１に回り込む。
【００３０】
以上の構成によって、回り込みの伝達関数Ｃ（ω）Ｇ１（ω）Ｇ２（ω）とＦＩＲフィルタ３７の伝達関数Ｃ’（ω）との差分伝達関数Ｅ（ω）が、０に収束するようにフィードバック制御が動作する。従って、次式（３）に示すように、回り込みキャンセラの出力Ｓ（ω）には、親局からの希望波成分のみが出力される。
0004040228.tif 000002
【００３１】
以下に、図１中の間引き処理回路３３３における間引き処理について詳しく説明する。
周波数特性算出回路３３１の出力Ｆ（ω）の有効なデータ数は、ＯＦＤＭ信号のキャリア数に等しい。例えば、日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）においては、モード１ならば１４０５、モード２ならば２８０９、モード３ならば５６１７である（ＩＳＤＢ−Ｔについては、映像情報メディア学会誌、第５３巻、第２号、第１８７頁〜第１９３頁等に開示されている）。
【００３２】
しかしながら、ＦＦＴ回路やＩＦＦＴ回路の入出力のデータ数は、２のべき乗でなくてはならないため、Ｆ（ω）のデータ数は、モード１ならば２０４８、モード２ならば４０９６、モード３ならば８１９２となっており、前述の有効なデータ以外の部分には０を挿入している。
【００３３】
一方、これまでの中継放送所における回り込みの測定結果によると、遅延時間が長く、かつ、振幅が大きな回り込み波はほとんどなく、観測された回り込み波の遅延時間は、例えば、映像情報メディア学会技術報告、第２２巻、第５９号、第３７頁〜第４２頁では、長いものでも２０μｓ程度までであるという報告がなされている。このとき中継放送所内の遅延時間を、例えば１０μｓとすると、回り込み波の遅延時間は全体で３０μｓとなる。
【００３４】
回り込みキャンセラ３の動作クロックをＩＳＤＢ−ＴにおけるＦＦＴサンプル速度と同じ８．１２６９３…（＝５１２／６３）ＭＨｚとすると、遅延時間３０μｓの回り込み波を作り出すのに必要なＦＩＲフィルタ３７のタップ数は、ナイキストのサンプリング定理より２４４となる。従って、ＩＦＦＴ回路３４で遅延時間３０μｓの回り込み波を作り出すフィルタ係数を生成するために必要とされる差分伝達関数Ｅ（ω）のデータ数も２４４以上必要である。
【００３５】
ここで、回り込みキャンセラ３でキャンセルする必要のある回り込み波の最大遅延時間をτ［ｓ］、回り込みキャンセラ３の動作クロックをｒ［Ｈｚ］、ＦＩＲフィルタ３７に設定するフィルタ係数Ｗ（ｔ）のデータ数をｍ、ＦＦＴ回路３２から出力されるデータ数をｎ、ＩＦＦＴ回路３４に入力するデータ数をｎ’とすると、ナイキストのサンプリング定理および前述のＦＦＴ、ＩＦＦＴで扱えるデータ数の制約により、ＩＦＦＴ回路３４に入力する差分伝達関数Ｅ（ω）のデータ数ｎ’は、次式（４）を満たす２のべき乗の整数となる。
τｒ≦ｍ≦ｎ’＝２b ≦ｎ  …（４）
【００３６】
なお、上式（４）において、ｂは正の整数である。さらに、ａを正の整数とすると、次式（５）の関係が成り立つ。
ｎ’＝ｎ／２a ≧ｍ  …（５）
【００３７】
ここで、
ｎ  ＝２a+b
ｎ’＝２b
である。
【００３８】
周波数特性データにおけるデータ数の間引き処理は、時間軸上のデータに変換した際のサンプリング周波数を一定とする必要があるために、間引いた後の周波数特性データのサンプリング間隔とデータ数とは比例するように設定する。すなわち、データ数を２のａ乗分の１に間引く処理を行う場合は、必ず間引き処理を行う周波数特性データから等間隔に２のａ乗おきにサンプリングしてデータを取り出すことで全体の周波数特性データを２のａ乗分の１に削減し、かつサンプリング周波数を一定に保つ。また、時間軸上のデータにおける位相関係がずれることのないように、間引き処理を行う際は、ＦＦＴならびにＩＦＦＴを行う際に中心周波数となるキャリアデータの位置がずれることのないように処理を行う。
【００３９】
以上説明したように、間引き処理回路３３３は、ｋを０以上の整数とすると、間引き処理回路３３３への入力Ｆ（ω）のｋ番目のデータをＦ（ｋ）、間引き処理回路１１からの出力Ｆ’（ω）のｋ番目のデータをＦ’（ｋ）とすると、次式（６）に示す処理を行うことで、データ数を削減する。
Ｆ’（ｋ）＝Ｆ（２a ｋ）  …（６）
ただし、０≦ｋ＜ｎ’の条件を満たす必要がある。
【００４０】
実際の使用においては、遅延時間τ以上の回り込みや前ゴーストによる折り返し、ならびにノイズの影響等を考慮して、前述の式（５）で求められるｎ’の２倍以上の周波数特性データを用いてフィルタ係数を作成することが望ましい。
【００４１】
以上の構成により、本実施形態の構成によれば、ＩＦＦＴ回路３４に入力する差分伝達関数Ｅ（ω）のデータ数を削減するようにしているので、ＦＩＲフィルタ３７のフィルタ係数Ｗ（ｔ）の算出時間を短縮化でき、結果として、フィルタ係数の更新間隔が短くなり、変動の速い回り込みを高精度にキャンセルすることができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、間引き処理回路３３３を周波数特性算出回路３３１の後段に挿入しているが、周波数特性算出回路３３１の前段、または、キャンセル残差演算回路３３４の後段等、いずれの位置に挿入しても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００４３】
また、本実施形態においては、回り込み信号の複製を生成するトランスバーサルフィルタとして、ＦＩＲフィルタ３７を用いたが、これに代えてＩＩＲフィルタを用いても良い。
【００４４】
また、本実施形態においては、受信変換部２で周波数変換を行った後の信号において回り込みをキャンセルしているが、受信変換部２で周波数変換を行う前の信号において回り込みをキャンセルする等、いずれの周波数の信号において回り込みをキャンセルしても良い。
【００４５】
また、図１には示していないが、一般的に回り込みキャンセラにおいて使用しているデジタル信号処理のためのＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器ならびにＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換器の挿入位置は、本発明の原理とは無関係であり、これらＡＤ変換器ならびにＤＡ変換器の挿入位置によって本実施形態の効果が損なわれるものでないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回り込みキャンセラを用いた中継放送所システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…受信アンテナ
２…受信変換部
３…回り込みキャンセラ
４…送信変換部
５…送信アンテナ
６…回り込み伝送路
３１…減算器
３２…ＦＦＴ回路
３３…回り込み伝送路推定部
３４…ＩＦＦＴ回路
３５…係数更新回路
３６…遅延回路
３７…ＦＩＲフィルタ
３３１…周波数特性算出回路
３３２…主波成分抽出回路
３３３…間引き処理回路
３３４…キャンセル残差演算回路
【図１】
0004040228.tif 000003