JP2005223599A - 干渉キャンセラ及び回り込みキャンセラ並びにこれらのキャンセラを用いる中継装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信されて出力されたアレー素子数分のOFDM信号に対してそれぞれ適応フィルタによるフィルタ処理を施し、その結果を合成してアレー合成信号を得るとともに、出力信号に適応フィルタによるフィルタ処理を施して作成した帰還信号とアレー合成信号を合成して出力信号を生成することにより受信OFDM信号に含まれる干渉波成分を除去する構成とする。
【選択図】図1
Description
アレー受信手段1のアレーアンテナを構成するL本のアンテナよって受信した各信号xl(n)は、対応するアレー合成用フィルタ手段20〜2L-1の適応フィルタHlによってフィルタ処理が施された後、アレー合成手段3にてアレー合成される。このアレー合成された信号はさらに、帰還信号合成手段4にて、帰還ループを形成する帰還信号生成用フィルタ手段6の適応フィルタHLの出力信号と合成されて、分配手段5を経て当該干渉キャンセラの出力信号y(n)として外部に出力される。ただし、帰還信号生成用フィルタ手段6の適応フィルタHLにはy(n)が入力される。
ここでNf,Nbはそれぞれアレー合成用フィルタ手段20〜2L-1及び帰還信号生成用フィルタ手段6の各適応フィルタのフィルタ長を示す。また本干渉キャンセラを用いた中継装置においては、外部に出力された信号は周波数変換及び増幅処理した後に送信されるので、以下では本干渉キャンセラの出力信号y(n)を送信信号とも称し、これをxL(n)とする。
図5にフィルタ係数制御の第1の方法を示す。これは図1の各アレー合成用フィルタ手段20〜2L-1及び帰還信号生成用フィルタ手段6に用いる各適応フィルタのフィルタ係数を適応制御するためのフィルタ係数制御手段7において用いられるものである
uk=[uk,0uk,1…uk,L]T (2)
wk=[wk,0wk,1…wk,L]T (3)
である。この重み係数をSPが伝送される全てのサブキャリアについて算出する。算出された全てのサブキャリアにおける重み係数ベクトルの第l成分から、各フィルタ係数算出部730〜73Lにて各適応フィルタHlのフィルタ係数hl(n)を算出する。
xk=[xk,0xk,1…xk,L]T (4)
fk=[fk,0fk,1…fk,L]T (5)
gk=[gk,0gk,1…gk、L]T (6)
次いで、図5〜図8に示したフィルタ係数制御手段7における重み係数算出部72a〜72cによる重み係数の算出法につき説明する。
wLopt=1−ρ (19)
e=d−uL (27)
を最小化することによっても干渉波を除去することができる。周波数領域における合成信号は、
となり、また最適化の規範が最小2乗誤差であるため、wの最適解は次式で表される。
wopt=Ruu -1rud (29)
w(i+1)=w(i)+ue* (30)
wL=1−ρ′ (45)
e=1−fL (53)
を最小化することによっても干渉波を除去することができる。合成される伝送路応答は、
となり、また最適化の規範が最小2乗誤差であるため、wの最適解は次式で表される。
wopt=Rff -1rfd (55)
w(i+1)=w(i)+fe* (56)
図12はキャリアシンボル生成の方法を示す。これは図5〜図8に示したフィルタ係数制御手段7における受信及び送信キャリアシンボル生成部70において用いられるものである。
図13はSP信号から伝送路応答を求める第1の方法を示し、これは図7に示したフィルタ係数制御手段7における伝送路応答算出段74にて用いられるものである。
図15は重み係数から適応フィルタのフィルタ係数を算出する方法を示し、これは図5〜図8の各フィルタ係数制御段7におけるフィルタ係数算出部73にて用いられるものである。ここでは重み係数算出部72からの重み係数wk,lを逆フーリエ変換(IFFT;Inverse Fast Fourier Transform)段730にてIFFTすることにより、適応フィルタHlのフィルタ係数hl(n)を出力するが、図5に示した第1のフィルタ係数制御においてはSPが伝送されないサブキャリアにおける重み係数を算出しないことに起因して、時間領域信号にイメージング成分が存在するため、これを切り出さないようにするための係数切り出し段731を設けるのが好適である。
図3は本発明による回り込みキャンセラの第1実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態は前記干渉キャンセラのアレーアンテナ受信手段を省略したもので前記干渉キャンセラの1形態であり、単一のアンテナによってOFDM信号を受信し、送信アンテナから受信アンテナヘの回り込み干渉を除去する回り込みキャンセラの機能を実現することができる。この場合には、回り込み伝搬路の特性を推定し、適応フィルタ手段11によってこれを疑似的に実現することで回り込み波のレプリカを生成し、これを合成手段10にて受信信号と合成することにより、回り込みを除去する。適応フィルタ手段11のフィルタ係数はフィルタ係数制御手段手段12により制御するが、このフィルタ係数制御手段12によるフィルタ係数の制御方法は、前記干渉波キャンセラにおけるフィルタ係数制御手段7と同様であるため説明を省略する。
と表される。ここで、wは適応フィルタ手段11の周波数特性、uは送信信号を示す。干渉波が回り込み波のみのとき、送信信号uと理想基準信号dとの差
e=d−u (61)
は、回り込み伝搬路の推定誤差となり、既存の適応アルゴリズムを用いることによりE[|e|2]を最小とするwを決定することができる。また誤差として、送信信号の伝送路応答fを用い、
e=1−f (62)
とすることもできる。各サブキャリアについての適応フィルタの周波数特性wを算出する手段は、ベクトルの次元が1となる以外は、前記干渉キャンセラにおける手段と同様であるため説明を省略する。
2 アレー合成用フィルタ手段
3 アレー合成手段
4 帰還信号合成手段
5 分配手段
6 帰還信号生成用フィルタ手段
7 フィルタ係数制御手段
8 帯域フィルタ(BPF)
10 合成手段
11 適応フィルタ手段
12 フィルタ係数制御手段
13 帯域フィルタ(BPF)
70 キャリアシンボル生成部
71 SP抽出部
72 重み係数算出部
73 フィルタ係数算出部
74 伝送路応答算出部
700 GI(ガードインターバル)除去段
701 FFT段
720 基準SP信号発生段
721 誤差算出段
722 最小2乗誤差法による重み係数演算段
723 しきい値判定段
724 基準伝送路応答発生段
730 IFFT段
731 係数切り出し段
740 基準SP信号発生段
741 除算段
742 内挿補間段
743 しきい値判定段
744 除算段
Claims (20)
- 複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによってOFDM信号を受信し、アレー素子数分の受信信号を出力するアレー受信手段と、該アレー受信手段が出力するそれぞれの受信OFDM信号にそれぞれ適応フィルタによってフィルタ処理を施して出力するアレー素子数分のアレー合成用フィルタ手段と、これらの各アレー合成用フィルタ手段が出力する信号を加算合成して出力するアレー合成手段と、該アレー合成手段が出力するアレー合成信号と帰還信号とを合成して出力する帰還信号合成手段と、該帰還信号合成手段が出力する信号を2分配し、一方の分配出力を干渉キャンセラの出力信号として出力する分配手段と、該分配手段の他方の分配出力に適応フィルタによるフィルタ処理を施して前記帰還信号を生成する帰還信号生成用フィルタ手段と、前記アレー素子数分の各アレー合成用フィルタ手段及び前記帰還信号生成用フィルタ手段における各適応フィルタのフィルタ係数を適応制御するフィルタ係数制御手段とを備えていることを特徴とする干渉キャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記アレー受信手段の出力する各受信OFDM信号をそれぞれ高速フーリエ変換(FFT)することにより周波数軸上の受信キャリアシンボルに変換して出力するアレー素子数分の受信キャリアシンボル生成部と、これらの受信キャリアシンボル生成部の出力する受信キャリアシンボルから、あらかじめ定められたシンボル番号及びサブキャリア番号のサブキャリアによって伝送されるスキャッタードパイロット(SP)信号を抽出して受信SP信号を出力するアレー素子数分の受信SP抽出部と、当該干渉キャンセラの出力信号をFFTすることにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力する送信キャリアシンボル生成部と、該送信キャリアシンボル生成部の出力するキャリアシンボルからSPを抽出して、送信SP信号として出力する送信SP抽出部と、前記各受信SP信号及び前記送信SP信号に対する重み係数を算出して出力する重み係数算出部と、該重み係数算出部が出力する重み係数を逆フーリエ変換(IFFT)することにより前記各アレー合成用フィルタ手段及び帰還信号生成用フィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の干渉キャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記アレー受信手段の出力する各受信OFDM信号をそれぞれFFTすることにより周波数軸上の受信キャリアシンボルに変換して出力するアレー素子数分の受信キャリアシンボル生成部と、当該干渉キャンセラの出力信号をFFTすることにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力する送信キャリアシンボル生成部と、前記各受信キャリアシンボル及び前記送信キャリアシンボルに対する重み係数をOFDMのサブキャリアごとに算出して出力する重み係数算出部と、該重み係数算出部の出力する重み係数をIFFTすることにより前記各アレー合成用フィルタ手段及び帰還信号生成用フィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の干渉キャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記アレー受信手段の出力する各受信OFDM信号をそれぞれFFTすることにより周波数軸上の受信キャリアシンボルに変換して出力するアレー素子数分の受信キャリアシンボル生成部と、これらの受信キャリアシンボル生成部の出力する受信キャリアシンボルから、あらかじめ定められたシンボル番号及びサブキャリア番号のサブキャリアによって伝送されるSP信号を抽出して受信SP信号を出力するアレー素子数分の受信SP抽出部と、これらの受信SP抽出部の出力する各受信信号の伝送路応答を求めて出力するアレー素子数分の受信信号伝送路応答算出部と、当該干渉キャンセラの出力信号をFFTすることにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力する送信キャリアシンボル生成部と、該送信キャリアシンボル生成部の出力するキャリアシンボルからSPを抽出して、送信SP信号として出力する送信SP抽出部と、該送信SP抽出部の出力する送信信号の伝送路応答を求めて出力する送信信号伝送路応答算出部と、前記各受信信号の伝送路応答と前記送信信号の伝送路応答に対する重み係数を算出して出力する重み係数算出部と、該重み係数算出部の出力する重み係数をIFFTすることにより前記各アレー合成用フィルタ手段及び帰還信号生成用フィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の干渉キャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記アレー受信手段の出力する各受信OFDM信号をそれぞれFFTすることにより周波数軸上の受信キャリアシンボルに変換して出力するアレー素子数分の受信キャリアシンボル生成部と、これらの各受信キャリアシンボル生成部の出力する受信キャリアシンボルから受信信号の伝送路応答を求めて出力する受信信号伝送路応答算出部と、当該干渉キャンセラの出力信号をFFTすることにより周波数軸上の送信キャリアシンボルに変換する送信キャリアシンボル生成部と、該送信キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルから送信信号の伝送路応答を求めて出力する送信信号伝送路応答算出部と、前記各受信信号の伝送路応答及び前記送信信号の伝送路応答に対する重み係数を算出して出力する重み係数算出部と、該重み係数算出部の出力する重み係数をIFFTすることにより前記各アレー合成用フィルタ手段及び帰還信号生成用フィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の干渉キャンセラ。
- 前記重み係数算出部が、あらかじめ決められた振幅及び位相を有する基準SP信号を生成して出力する基準SP信号発生段と、該基準SP信号発生段が出力する基準SP信号から前記送信SP抽出段が出力する送信SP信号を減算し、誤差を求めて出力する誤差算出段と、該誤差算出段の出力する誤差が最小となる前記各受信SP信号及び送信SP信号に対する重み係数を最小2乗誤差法にて求める演算段とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の干渉キャンセラ。
- 前記重み係数算出部が、前記送信キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルをしきい値判定し、判定値を生成して出力するしきい値判定段と、該しきい値判定段の出力する判定値から前記送信キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルを減算し、誤差を求めて出力する誤差検出段と、該誤差算出段の出力する誤差が最小となる前記各受信キャリアシンボル及び前記送信キャリアシンボルに対する重み係数を最小2乗誤差法にて求める演算段とを備えていることを特徴とする請求項3に記載の干渉キャンセラ。
- 前記重み係数算出部が、無歪みの基準伝送路応答を生成して出力する基準伝送路応答発生段と、該基準伝送路応答発生段の出力する基準伝送路応答から前記送信信号伝送路応答算出部の出力する送信信号の伝送路応答を減算し、誤差を求めて出力する誤差算出段と、該誤差算出段の出力する誤差が最小となる前記各受信信号の伝送路応答及び前記送信信号の伝送路応答に対する重み係数を最小2乗誤差法にて求める演算段とを備えていることを特徴とする請求項4または5に記載の干渉キャンセラ。
- 前記受信キャリアシンボル生成部が、前記アレーアンテナを構成する各アンテナ素子によって受信された時間領域OFDM信号からガードインターバルを除去して有効シンボル期間に相当する信号を抽出するガードインターバル除去段と、有効シンボル期間長の時間領域OFDM信号をシンボル毎にFFTすることにより周波数領域信号のキャリアシンボルヘと変換するFFT段とを備え、前記送信キャリアシンボル生成部が、当該干渉キャンセラの出力信号である時間領域OFDM信号からガードインターバルを除去して有効シンボル期間に相当する信号を抽出するガードインターバル除去段と、有効シンボル期間長の時間領域OFDM信号をシンボル毎にFFTすることにより周波数領域信号のキャリアシンボルヘと変換するFFT段とを備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の干渉キャンセラ。
- 前記受信信号伝送路応答算出部及び送信信号伝送路応答算出部が、あらかじめ決められた振幅及び位相を有する基準SP信号を生成して出力する基準SP信号発生段と、前記各受信SP抽出段あるいは送信SP抽出段の出力する受信SP信号あるいは送信SP信号を前記基準SP信号発生段の出力する基準SP信号で除算して、各受信信号あるいは送信信号の伝送路応答を求める除算段と、該除算段にて求めた前記それぞれの伝送路応答に内挿補間処理を施す内挿補間段とを備えていることを特徴とする請求項4に記載の干渉キャンセラ。
- 前記受信信号伝送路応答算出部及び送信信号伝送路応答算出部が、前記送信キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルをしきい値判定し、判定値を生成して出力するしきい値判定段と、前記各受信キャリアシンボル生成部あるいは送信キャリアシンボル生成部の出力する受信キャリアシンボルあるいは送信キャリアシンボルを前記しきい値判定段の出力する判定値で除算して、受信信号あるいは送信信号の伝送路応答を求める除算段とを備えていることを特徴とする請求項5に記載の干渉キャンセラ。
- 前記フィルタ係数算出部が、前記重み係数算出部からの重み係数を逆フーリエ変換するIFFT段と、時間領域信号に存在するイメージング成分を切り出さないようにするための係数切り出し段とを備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の干渉キャンセラ。
- 前記帰還信号合成手段の出力するアレー合成信号と帰還信号との合成信号に帯域フィルタ処理を施す帯域フィルタを設けたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の干渉キャンセラ。
- 単一のアンテナによってOFDM信号を受信し、送信アンテナから受信アンテナへの回り込み干渉を除去する回り込みキャンセラであって、受信OFDM信号と帰還信号を合成して出力する合成手段と、該合成手段の出力する出力信号に適応フィルタによるフィルタ処理を施して、前記帰還信号を生成するフィルタ手段と、該フィルタ手段のフィルタ係数を適応制御するフィルタ係数制御手段とを備えていることを特徴とする回り込みキャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記合成手段の出力信号をFFTすることにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力するキャリアシンボル生成部と、該キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルからあらかじめ定められたシンボル番号及びサブキャリア番号のサブキャリアによって伝送されるSPを抽出して送信SP信号を出力する送信SP抽出部と、あらかじめ決められた振幅及び位相の基準SP信号から前記送信SP抽出部が出力する送信SP信号を減算して求めた誤差が最小となる前記送信SP信号に対する重み係数を算出して出力する重み係数算出部と、該重み係数算出部が出力する重み係数をIFFTすることにより前記帰還信号生成用のフィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えていることを特徴とする請求項14に記載の回り込みキャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記合成手段の出力信号をFFTすることにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力するキャリアシンボル生成部と、該キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルをしきい値判定した判定値から前記キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルを減算して求めた誤差が最小となる前記送信キャリアシンボルに対する重み係数を算出して出力する重み係数算出部と、該重み係数算出部が出力する重み係数をIFFTすることにより前記帰還信号生成用のフィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えていることを特徴とする請求項14に記載の回り込みキャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記合成手段の出力信号をFFTすることにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力するキャリアシンボル生成部と、該キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルからあらかじめ定められたシンボル番号及びサブキャリア番号のサブキャリアによって伝送されるSPを抽出して送信SP信号を出力するSP抽出部と、前記送信SP信号をあらかじめ決められた振幅及び位相を有する基準SP信号で除算して求めた伝送路応答に内挿補間処理を施して送信信号の全てのサブキャリアについての伝送路応答を求めて出力する送信信号伝送路応答算出部と、無歪みの基準伝送路応答から前記送信信号伝送路応答算出部の出力する送信信号の伝送路応答を減算して求めた誤差が最小となる前記送信信号伝送路応答に対する重み係数を最小2乗誤差法にて求める重み係数算出部と、該重み係数算出部の出力する重み係数をIFFTすることにより前記帰還信号生成用のフィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えることを特徴とする請求項14に記載の回り込みキャンセラ。
- 前記フィルタ係数制御手段が、前記合成手段の出力信号をFFTにより周波数軸上のキャリアシンボルに変換して出力するキャリアシンボル生成部と、該キャリアシンボル生成部の出力する送信キャリアシンボルをしきい値判定した判定値で前記送信キャリアシンボルを除算して、送信信号の伝送路応答を求めて出力する送信信号伝送路応答算出部と、無歪みの基準伝送路応答から前記送信信号伝送路応答算出手段の出力する送信信号の伝送路応答を減算して求めた誤差が最小となる前記送信信号伝送路応答算出部の出力する伝送路応答に対する重み係数を最小2乗誤差法にて求める重み係数算出部と、該重み係数算出部の出力する重み係数をIFFTすることにより帰還信号生成用のフィルタ手段のフィルタ係数を生成して出力するフィルタ係数算出部とを備えることを特徴とする請求項14に記載の回り込みキャンセラ。
- 前記合成手段の出力する出力信号に帯域フィルタ処理を施す帯域フィルタを設けたことを特徴とする請求項14〜18のいずれかに記載の回り込みキャンセラ。
- 請求項1〜19のいずれか1項に記載の干渉キャンセラ及び/又は回り込みキャンセラを備えたことを特徴とする中継装置。
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