JP2009100067A - 中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンネル間の信号レベルが異なっていても、回り込み成分のキャンセルを実行したい。
【解決手段】受信用アンテナ１０は、複数のチャンネルに対して周波数分割多重がなされた無線信号を受信する。キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６、加算部２２は、受信した無線信号からＦＩＲフィルタにて回り込み信号の逆位相信号を生成しながら、生成した回り込み信号の逆位相信号をフィードバックすることによって、新たに受信した無線信号から回り込み信号を削除する。送信用アンテナ３８は、回り込み信号が削除された無線信号を送信する。制御部４０は、回り込み信号が削除された無線信号をもとに、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６に設定すべきタップ係数を導出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中継装置に関し、特に受信した信号の周波数と重複した周波数の信号を送信する中継装置に関する。

テレビジョン放送システム等の放送システムにおいては、放送局から電磁波として信号が送信される。受信機は、放送局から送信された信号を受信し、受信した信号から画像情報、音声情報等を取得する。放送局が送信する信号については、放送局が放送圏とする地域に存在する受信機において所定の品質の情報が得られるよう、送信電力、所望信号対妨害波比等の規定が定められている。しかしながら、放送局がその規定を満足する信号を送信したとしても、放送圏内において電磁波の障害物等が存在すると、受信機において受信される信号の電界強度が不十分となり、放送圏内において所定の品質の情報が得られない地域が生じる。そこで、このような品質劣化地域を減少させるため、放送局から送信された信号を受信し、増幅して送信する中継を行う中継装置が放送圏内に設置される。

特に、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式を採用する地上波ディジタル放送、例えば、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＤＶＢ−Ｔ）では、ガードインターバルと呼ばれる繰り返し信号を付加することでマルチパスへの耐性を高めてあるので、受信波の周波数と再送信波の周波数を同一とする単一周波数ネットワーク（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＳＦＮ）の構築が可能であるといわれている。放送中継網がＳＦＮである場合、中継装置の設置による受信特性の悪化要因として、中継装置の送受信アンテナ間における電波の回り込みの影響がある。回り込みとは、中継装置の送信アンテナから送信された信号が、当該中継装置の受信アンテナに回り込んで受信されてしまう現象である（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開２００１−２８５６２号公報 特開２００２−２７１２９５号公報

回り込み成分の推定は、例えば、周波数領域にて実行される。具体的には、時間領域のＯＦＤＭ信号を周波数領域に変換してから、回り込み成分を推定し、推定した回り込みを時間領域に変換することによって、時間領域のタップ係数が導出される。しかしながら、チャンネル毎に送信される送信装置が異なっていたり、フェージングの影響を受けていたりすることによって、チャンネル間の信号レベルが大きく異なる場合がある。そのような場合、回り込み成分の推定精度が悪化し、回り込み成分のキャンセルが不十分になってしまう。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、チャンネル間の信号レベルが異なっていても、回り込み成分を推定し、キャンセルを実行する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の中継装置は、複数のチャンネルに対して周波数分割多重がなされた無線信号を受信する受信部と、受信部において受信した無線信号からＦＩＲフィルタにて回り込み信号の逆位相信号を生成しながら、生成した回り込み信号の逆位相信号をフィードバックすることによって、新たに受信した無線信号から回り込み信号を削除するキャンセラ部と、キャンセラ部において回り込み信号が削除された無線信号を送信する送信部と、キャンセラ部において回り込み信号が削除された無線信号をもとに、キャンセラ部でのＦＩＲフィルタに設定すべきタップ係数を導出する制御部とを備える。制御部は、無線信号から導出した受信スペクトルの逆数に、当該受信スペクトルに対応すべき送信スペクトルを乗算することによって、逆特性スペクトルを導出するスペクトル補正・逆数化部と、無線信号から導出した受信スペクトルでの各チャンネルに対する信号レベルをもとに、各チャンネルに対する重み係数を導出する重み係数導出部と、重み係数導出部において導出した重み係数をもとに、スペクトル補正・逆数化部において導出した逆特性スペクトルにおけるチャンネル間の信号レベルが近くなるように、逆特性スペクトルを補正するレベル補正部と、レベル補正部において補正した逆特性スペクトルをもとにタップ係数を導出するキャンセル用係数導出部とを備える。

この態様によると、各チャンネルの信号レベルをもとにした重み係数によって、逆特性スペクトルを補正するので、チャンネル間の信号レベルが異なっていても、回り込み成分のキャンセルを実行できる。

キャンセラ部は、回り込み信号が削除された無線信号に対して、ＦＩＲフィルタにてユーザが設定した再送信チャンネルの信号のみを電力調節して通過させるフィルタ処理を実行し、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号のみを電力調節して通過させるフィルタ処理を実行した無線信号を送信部に出力するフィルタ部をさらに備えてもよい。制御部は、レベル補正部において補正した逆特性スペクトルから、逆特性スペクトルの平均電力を減算する手段と、重み係数導出部において導出した各チャンネルの重み係数の逆数を減算結果に乗算する手段と、逆特性スペクトルの平均電力を乗算結果に加算することによって、逆特性スペクトルをさらに補正する手段と、さらに補正した逆特性スペクトルをキャンセル用係数導出部に出力する回り込み量補正部と、重み係数導出部において導出した重み係数をもとに、フィルタ部でのタップ係数を導出するフィルタ用係数導出部をさらに備えてもよい。ここで、「逆特性スペクトルの平均電力」とは、逆特性スペクトルによって占有される帯域における平均電力であってもよく、各チャンネルに対する平均電力であってもよい。この場合、信号レベルを補正した逆特性スペクトルから平均電力を減算した後に、重み係数の逆数を乗算するので、チャンネル毎の回り込み成分の量の違いを補正できる。

キャンセラ部でのＦＩＲフィルタは、フィルタ部においてフィルタ処理を実行した無線信号をもとに、回り込み信号の逆位相信号を生成し、制御部は、フィルタ部においてフィルタ処理を実行する前の無線信号をもとに、逆特性スペクトルを導出してもよい。この場合、回り込み信号が削除された無線信号を制御部に入力するので、キャンセラ部でのＦＩＲフィルタとフィルタ部によってループを形成していても、制御部にてタップ係数を推定できる。フィルタ部は、キャンセラ部におけるＦＩＲフィルタのタップ係数の更新周期の整数倍に、タップ係数の更新周期を設定可能であってもよい。この場合、受信スペクトルから各チャンネルに対する重み係数を導出する重み係数導出部と、重み係数導出部において導出した重み係数をもとに、フィルタ部でのタップ係数を導出するフィルタ用係数導出部におけるタップ係数の更新周期を長くすることで、計算量を減らせるので装置への負荷を軽減できる。

回り込み信号を削除する前の無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させるフィルタ処理を実行し、フィルタ処理を実行した無線信号を前記キャンセラ部に出力するフィルタ部をさらに備えてもよい。回り込み信号を削除する前の無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させる処理を実行し、処理を実行した無線信号を前記キャンセラ部に出力する選択調整部をさらに備えてもよい。キャンセラ部でのＦＩＲフィルタとフィルタ部とは、独立した周期でタップ係数を更新してもよい。キャンセラ部でのＦＩＲフィルタと選択調整部とは、独立した周期でタップ係数を更新してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、チャンネル間の信号レベルが異なっていても、回り込み成分のキャンセルを実行できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、ディジタルテレビジョン放送システムでの中継装置に関する。また、ディジタルテレビジョン放送システムにおける中継装置は、ＳＦＮに対応しているものとする。中継装置は、放送局等から受信した信号を受信機等へ送信するが、受信した信号は、放送局との間の無線伝送路におけるマルチパスと、送信した信号による回り込みの影響を受けている。そのため、中継装置には、マルチパスと回り込みに対するキャンセル機能が備えられている。なお、受信した信号には複数のチャンネルが含まれており、複数のチャンネルには周波数分割多重がなされている。ここで、複数の放送局から互いに異なったチャンネルが送信される場合がある。

一般的に、複数の放送局のそれぞれと中継装置との距離は異なるので、受信した信号に含まれた複数のチャンネルのそれぞれに対する信号レベルは異なっている。回り込み成分をキャンセルするためには、回り込み成分あるいは回り込み成分の逆位相成分を推定する必要がある。しかしながら、チャンネル間の信号レベルが異なっていれば、回り込み成分による周波数特性と、チャンネル間の信号レベルの差異による周波数特性とが分離できなくなる。その結果、回り込み成分等の推定が高精度になされなくなり、回り込みが正確にキャンセルされなくなる。このような課題に対応するために、本実施例に係る中継装置は、次の処理を実行する。

中継装置は、信号を受信すると、推定した回り込み成分を除去したのちに、スペクトル（以下、「受信スペクトル」ともいう）を算出する。中継装置は、受信スペクトルをもとに、各チャンネルに対する信号レベルを導出し、信号レベルの逆数をもとに、各チャンネルに対する重み係数を導出する。また、中継装置は、受信スペクトルの逆数に、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号に対応した理想の形状をした送信スペクトルを参照スペクトルとして乗算する。ただし、参照スペクトルとしては、予め測定しておいた送信スペクトルの平均値でもよいし、理論的に算出される送信スペクトルの平均値でもよい。なお、乗算結果は、回り込みの周波数特性の逆数に相当するので、逆特性スペクトルと呼ぶこととする。中継装置は、逆特性スペクトルに重み係数の逆数をチャンネル毎に乗算することによって、逆特性スペクトルにおけるチャンネル間の信号レベル差を小さくする。なお、重み係数は、信号レベルの逆数に対応するので、自動利得制御での増幅率に相当する。そのため、重み係数の逆数を乗算した結果、チャンネル間の回り込み成分の大きさが異なる。これに対応するために、中継装置は、逆特性スペクトルから平均電力を減算してから、重み係数の逆数をチャンネル毎に乗算した後、平均電力を加算する。中継装置は、このように調節した逆特性スペクトルをもとに、回り込み成分を生成するためのＦＩＲフィルタのタップ係数を導出する。

図１は、本発明の実施例に係る中継装置１００の構成を示す。中継装置１００は、受信用アンテナ１０、第１帯域通過フィルタ部１２、ＬＮＡ（Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）部１４、第１ミキサ部１６、Ａ／Ｄ変換部１８、直交復調部２０、加算部２２、ＦＩＲフィルタ部２４、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６、直交変調部２８、Ｄ／Ａ変換部３０、第２ミキサ部３２、第２帯域通過フィルタ部３４、ＰＡ部３６、送信用アンテナ３８、制御部４０、局部発振器４２、使用帯域設定部４４、周波数設定部４６、タップ係数設定部４８を含む。

受信用アンテナ１０は、無線信号を受信する。また、無線信号は複数のチャンネルによって形成されており、複数のチャンネルに対して周波数分割多重がなされている。ここで、実施例に係る放送システムは、ＩＳＤＢ−Ｔ（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）方式に対応しているとする。そのため、ひとつのチャンネルは、１３セグメントに周波数分割されている。また、１３セグメントがひとつの番組に割り当てられている場合もあれば、１セグメントと残りの１２セグメントが別の番組に割り当てられている場合もある。ここで、無線信号は、図示しない放送局あるいは別の中継装置によって送信されている。なお、チャンネル毎に異なった放送局から送信されている場合もある。一般的に、放送局が異なれば、中継装置１００と放送局との距離も異なるので、チャンネル毎に信号レベルは異なる。

第１帯域通過フィルタ部１２は、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）に相当し、受信した無線信号に対して、複数のチャンネル全体の帯域外の部分を減衰させる。ＬＮＡ部１４は、ＢＰＦからの無線信号を増幅する。第１ミキサ部１６には、ＬＮＡ部１４からの放送周波数帯域の無線信号の他、局部発振器４２からの局部発振信号も入力される。第１ミキサ部１６は、放送周波数帯域の無線信号に局部発振信号を乗じて放送周波数帯域の信号を中間周波数帯域の信号（以下、「中間信号」という）に変換する。Ａ／Ｄ変換部１８は、中間信号をディジタル信号に変換し、直交復調部２０に出力する。直交復調部２０は、ディジタル信号に変換された中間信号を直交復調することによって、中間信号をベースバンドの信号（以下、「ベースバンド信号」という）に変換する。

加算部２２は、直交復調部２０からベースバンド信号を入力し、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６から回り込み信号の逆位相信号を入力し、両者を加算する。つまり、加算部２２での加算は、ベースバンド信号から回り込み信号の削除、つまり回り込み成分の低減に相当する。また、加算部２２は、ベースバンド信号から回り込み信号を削除した信号を処理信号として出力する。処理信号は、ＦＩＲフィルタ部２４へ出力されるとともに、制御部４０にも出力される。

ＦＩＲフィルタ部２４は、加算部２２からの処理信号に対してユーザが設定した再送信チャンネルの信号のみを電力調整して通過させるフィルタ処理を実行する。ユーザが設定した再送信チャンネルの信号のみを電力調整して通過させるフィルタ処理には、特開２００７−１２４１４７号公報に開示された技術を使用すればよいが、ＦＩＲフィルタ部２４は、ユーザが設定した再送信チャンネルのうち図示しない上位局（放送局あるいは中継局）の送信装置から受信用アンテナ１０が受信する無線信号と、図示しない別の上位局の送信装置から受信用アンテナ１０が受信する無線信号との間の電力差を軽減し、再送信チャンネル以外のチャンネル、および予め定めた電力を下回る電力のチャンネルを除去する。例えば、ＦＩＲフィルタ部２４は、有限インパルス応答（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：ＦＩＲ）フィルタによって構成されており、入力した処理信号を遅延させるための遅延器が直列に並べられる。また、遅延器の出力は、次段の遅延器に入力されるとともにタップ（乗算器）にも入力される。ＦＩＲフィルタ部２４は、遅延器の出力とタップ係数との間において畳み込み積分を実行する。最終的に、ＦＩＲフィルタ部２４は、畳み込み積分の結果（以下、「出力信号」という）を出力する。なお、タップ係数は、後述の制御部４０から入力される。

キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６は、ＦＩＲフィルタ部２４から出力信号を入力し、出力信号に対して、複数のタップによるフィルタ処理を実行することによって回り込み信号の逆位相成分を導出する。キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６も、ＦＩＲフィルタ部２４と同様に、ＦＩＲフィルタによって構成されている。つまり、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６は、ＦＩＲフィルタ部２４の出力信号からキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６にて回り込み信号の逆位相信号を生成しながら、新たに受信した信号のベースバンド信号から回り込み信号を削除させるために、回り込み信号の逆位相信号を加算部２２へフィードバックする。なお、回り込み信号の逆位相信号と回り込み信号とを区別せずに、「回り込み信号」と呼ぶことがある。

制御部４０は、加算部２２からの処理信号をもとに、ＦＩＲフィルタ部２４に設定すべき複数のタップ係数とキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６に設定すべき複数のタップ係数とをそれぞれ生成する。タップ係数の生成に関しては、後述する。直交変調部２８は、ＦＩＲフィルタ部２４の出力信号に対して直交変調を実行することによって、中間周波数の信号（以下、当該信号も「中間信号」という）を生成する。Ｄ／Ａ変換部３０は、直交変調部２８からの中間信号をアナログ信号に変換し、第２ミキサ部３２に入力する。

第２ミキサ部３２は、前述の第１ミキサ部１６と逆の処理を実行することによって、中間信号を放送周波数帯域の信号（以下、当該信号も「無線信号」という）へ周波数変換する。なお、第１ミキサ部１６と同様に第２ミキサ部３２にも局部発振器４２からの局部発振信号が入力されているので、ＳＦＮに対応する。第２帯域通過フィルタ部３４は、第１帯域通過フィルタ部１２と同様に、ＢＰＦに相当し、無線信号に対して、複数のチャンネル全体の帯域外の部分を減衰させる。ＰＡ部３６は、第２帯域通過フィルタ部３４からの無線信号を増幅し、送信用アンテナ３８から送信する。

使用帯域設定部４４は、図示しないインターフェイスを介して、ユーザから中継すべきチャンネルに関する指示を受けつける。使用帯域設定部４４は、受けつけた指示を制御部４０に出力する。局部発振器４２は、図示しないインターフェイスを介して、ユーザから局部発振信号の周波数に関する指示を受けつける。局部発振器４２は、受けつけた指示をもとに、局部発振器４２に対して、局部発振信号の周波数を制御する。タップ係数設定部４８は、ＦＩＲフィルタ部２４またはキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６のタップ係数を固定する場合の値を受けつける。タップ係数設定部４８は、受けつけた値を制御部４０に出力する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以下、制御部４０の説明を行うが、その前に、制御部４０においてなされる処理の動作原理を説明する。ここでは、図１において、加算部２２に入力されるベースバンド信号のスペクトルをＷ（ω）と示し、加算部２２から出力されるベースバンド信号のスペクトルをＺ（ω）と示し、ＦＩＲフィルタ部２４の周波数特性をＧ（ω）と示す。また、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６の周波数特性をＦ（ω）と示し、ＰＡ部３６での周波数特性をＡ（ω）と示し、送信用アンテナ３８から受信用アンテナ１０へ至る回り込み伝送路の周波数特性をＣ（ω）と示す。また、上位局（放送局あるいは中継局）から送信された複数チャンネル信号のベースバンド信号のスペクトルをＸ（ω）、送信用アンテナ３８から送出される再送信信号のベースバンド信号のスペクトルをＹ（ω）と示す。

各スペクトルは次のように示される。

式（１）から（３）を整理すると、次のように示される。

その結果、回り込み波が消去され、正常な中継が実現できる条件は、次のように示される。

その際、各スペクトルは、次のように示される。

また、制御部４０においてＺ(ω)を観測すると、次の関係が得られる。

したがって、次の関係をもとに、伝達関数を求め、逆フーリエ変換により遅延プロファイルを求めることによって、ＦＩＲフィルタ部２４のタップ係数が導出される。

ただしＧ（ω）ではある特定のチャンネルを削除、または電力制御している場合があるので、Ｘ（ω）／Ｚ（ω）−１を逆フーリエ変換しても回り込み波消し残り分の遅延プロファイルは得られない。そこで、Ｇ（ω）が既知なので、次の関係により伝達関数を算出し、求めた伝達関数の逆フーリエ変換により回り込み波消し残り分の遅延プロファイルｅ（ｔ）が導出される。

さらに、導出した遅延プロファイルｅ（ｔ）を用いてタップ係数値が以下のように更新される。

ただし、μは０＜μ≦１．０となる更新係数であり、固定値としても、ｅ（ｔ）による関数μ（ｅ（ｔ））としてもよい。ここで、回り込み特性の推定の開始時は、Ｆ（ω）＝０なので、Ｅ（ω）＝−Ａ（ω）Ｃ（ω）となり、式（７）の回り込み波が消去され、正常な中継が実現できる条件に一致する。つまり、μ＝１．０ときは１回の更新で回り込みが完全にキャンセルされる。また、ここで重要なのは、回り込み特性の推定には、ＦＩＲフィルタ部２４の入力信号Ｚ（ω）を使用し、回り込み信号の逆位相信号の生成にはＦＩＲフィルタ部２４の出力信号を使用している点である。

図２は、制御部４０の構成を示す。制御部４０は、時間データ抽出部６０、窓関数乗算部６２、離散フーリエ変換部６４、エネルギースペクトル算出部６６、スペクトル平均化部６８、チャンネル設定部７０、チャンネル毎電力測定部７２、チャンネル毎重み算出部７４、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６、スペクトル補正・逆数化部７８、チャンネル毎レベル補正部８０、チャンネル毎回り込み量補正部８２、平方根算出部８４、離散フーリエ変換ポイント数増加部８６、信号帯域外電力調節部８８、逆離散フーリエ変換部９０、遅延プロファイル正規化部９２、逆コンボリューション部９４、雑音除去部９６、タップ係数更新部９８を含む。なお、図２の説明を明瞭するために、図３（ａ）−（ｄ）、図４（ａ）−（ｅ）を合わせて使用する。図３（ａ）−（ｄ）は、制御部４０における信号を示し、図４（ａ）−（ｅ）は、制御部４０における別の信号を示す。

時間データ抽出部６０は、加算部２２の出力信号を入力し、加算部２２の出力信号をＮポイント抽出する。ここでは、処理信号を離散時間データという。実際には、Ｎを４０９６または８１９２程度とする。窓関数乗算部６２では、時間データ抽出部６０において抽出したＮポイントの離散時間データに窓関数を乗じる。窓関数として、例えば、ハニング窓が使用される。

離散フーリエ変換部６４は、窓関数を乗じたＮポイントの離散時間データに対して、離散フーリエ変換を実行する。その結果、時間領域の離散時間データが周波数領域に変換される。その結果、Ｎポイントにて形成される処理信号のスペクトルが導出される。エネルギースペクトル算出部６６は、離散フーリエ変換部６４において得られたＮポイントのスペクトルからエネルギースペクトルを算出する。エネルギースペクトルは、周波数軸上のポイント毎に処理信号のスペクトルの絶対値の２乗を計算することによって、生成される。なお、エネルギースペクトルは、受信スペクトルとも呼ばれる。

スペクトル平均化部６８は、エネルギースペクトル算出部６６において算出したエネルギースペクトルをＭ回分保持した後に平均化する。例えば、Ｍは、「６４」と設定される。図３（ａ）は、スペクトル平均化部６８において平均化したエネルギースペクトルを示す。図示のごとく、横軸が周波数を示し、縦軸が電力を示す。また、８つのチャンネルが周波数分割多重されているが、チャンネル間の電力は、最大で１０ｄＢ以上異なっている。図２に戻る。

チャンネル毎電力測定部７２は、スペクトル平均化部６８において平均化したエネルギースペクトルに対して、チャンネル設定部７０が指定した各チャンネル内の平均電力を測定する。図３（ｂ）は、チャンネル毎電力測定部７２において測定する平均電力に代えることが可能な各チャンネルの合計電力値を示す。平均電力の演算には除算が必要となるので、演算量を低減するために各チャンネルの平均電力の代わりに合計電力を使用してもよい。チャンネル毎電力測定部７２において測定した平均電力は、チャンネル間の信号レベルの相違を示す。図２に戻る。チャンネル設定部７０は、図１の使用帯域設定部４４から、中継すべきチャンネルに関する指示を受けつける。チャンネル設定部７０は、受けつけた指示をもとに、指定されたチャンネル番号を設定する。つまり、指定されたチャンネル番号は、中継装置１００が中継するチャンネル番号に相当する。

チャンネル毎重み算出部７４は、チャンネル毎電力測定部７２において測定した各チャンネルの信号帯域内の平均電力の逆数を定格電力に乗じて、重み係数をチャンネル単位に導出する。つまり、チャンネル毎重み算出部７４は、処理信号から導出した受信スペクトルでの各チャンネルに対する信号レベルをもとに、各チャンネルに対する重み係数を導出する。ここで、あるチャンネルの信号帯域内の平均電力が定格電力に比べて小さく、かつ予め定めたしきい値を下回る場合、チャンネル毎重み算出部７４は、重み係数の値を「０」に設定する。図３（ｃ）は、チャンネル毎重み算出部７４において設定された重み係数を示す。図２に戻る。

ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６は、チャンネル設定部７０において設定された通過すべきチャンネルに対応したバンドパスフィルタのタップ係数に、チャンネル毎重み算出部７４において導出した各チャンネルの重み係数をそれぞれ乗じる。その後、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６は、すべてのチャンネルのタップ係数値を時間ポイント毎に加算する。なお、チャンネル設定部７０において設定された通過すべきチャンネルに対応したバンドパスフィルタのタップ係数とは、チャンネル設定部７０において設定されたチャンネル番号を通過すべきバンドパスフィルタのタップ係数に相当する。例えば、中継すべきでないチャンネル番号に対して、タップ係数は、すべて「０」の値になる。このような処理によって、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６は、チャンネル毎重み算出部７４において導出した重み係数をもとに、図１のＦＩＲフィルタ部２４でのタップ係数を導出する。図３（ｄ）は、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６において導出されたタップ係数を示す。図３（ｄ）において、横軸は、時間を示す。図２に戻る。

スペクトル補正・逆数化部７８は、スペクトル平均化部６８において平均化したエネルギースペクトルの逆数を算出し、予め保持しておいた参照エネルギースペクトルと乗算する。ここで、参照エネルギースペクトルは、図示しない放送局、中継局などから送信される信号の平均エネルギースペクトルに相当するので、エネルギースペクトルに対応すべき送信スペクトルともいえる。一般的に、受信した信号から回り込み成分を削除するためには、回り込み特性を推定し、回り込み信号と逆位相の信号を生成し、これを受信した信号に加算する。受信用アンテナ１０から送信用アンテナ３８へ向かう中継装置１００内の経路と、送信用アンテナ３８から受信用アンテナ１０へ向かう回り込み波の経路とによって、無限ループが形成される。

ループを伝送する回数が、遅延波成分の個数に相当するので、無限ループによって、無限数の遅延波成分が回り込み成分に含まれる。そのような回り込み成分の推定は困難であるので、ここでは、回り込み成分の逆数を推定する。なぜなら、無限ループの回り込み波成分に対して、逆数を導出すると、無限数の遅延波成分が、直接波成分とひとつの遅延波成分に変換されるからである。このような回り込み成分の逆数を導出するために、スペクトル補正・逆数化部７８は、エネルギースペクトルの逆数と参照エネルギースペクトルとを乗算する。ここでは、乗算結果を逆特性スペクトルと呼ぶ。図４（ａ）は、参照エネルギースペクトルを示し、図４（ｂ）は、逆特性スペクトルを示す。図２に戻る。

チャンネル毎レベル補正部８０は、スペクトル補正・逆数化部７８において導出した逆特性スペクトルに、チャンネル毎重み算出部７４において導出した各チャンネルの重み係数の逆数を乗算する。当該乗算によって、逆特性スペクトルにおける各チャンネルの平均電力がほぼ等しくなる。つまり、チャンネル毎レベル補正部８０は、重み係数をもとに、逆特性スペクトルにおけるチャンネル間の信号レベルが近くなるように、逆特性スペクトルを補正する。図４（ｃ）は、重み係数を乗算することによって、各チャンネルの信号レベルを補正した逆特性スペクトルを示す。図２に戻る。

チャンネル毎回り込み量補正部８２は、チャンネル毎レベル補正部８０において補正した逆特性スペクトルから、平均電力、例えば、逆特性スペクトルの平均電力を減算する。また、チャンネル毎回り込み量補正部８２は、チャンネル毎重み算出部７４において導出した重み係数の逆数を減算結果に乗算する。さらに、チャンネル毎回り込み量補正部８２は、平均電力を乗算結果に加算する。以上の処理によって、チャンネル毎回り込み量補正部８２は、逆特性スペクトルをさらに補正する。チャンネル毎レベル補正部８０は、各チャンネルに対して重み係数の逆数を乗算するが、一般的に、重み係数の値は、チャンネル毎に異なる。重み係数の差異は、チャンネル間の増幅率の差異といえる。そのため、チャンネル毎レベル補正部８０において補正した逆特性スペクトルにおける回り込み量（すなわち、希望波に対する回り込み波の電力比）は、チャンネル毎に異なる。このような回り込み量を近くするために、チャンネル毎回り込み量補正部８２は、前述の処理を実行する。ただし、チャンネル毎の重み係数が「０」のチャンネル帯域ではすべての正規化周波数に対応する電力を平均電力とする。図４（ｄ）は、回り込み成分の量を調節した逆特性スペクトルを示す。図２に戻る。

平方根算出部８４は、チャンネル毎回り込み量補正部８２において補正した逆特性スペクトルの平方根を算出し、振幅スペクトルを得る。ここでは、平方根算出部８４において導出した振幅スペクトルも逆特性スペクトルという。離散フーリエ変換ポイント数増加部８６は、増加ポイント数をＮとした場合、Ｎポイントの逆特性スペクトルの低い周波数領域および高い周波数領域に対応する両端にＮ／２ポイントずつ「０」を付加し、全部で２Ｎポイントとする。当該処理は、時間領域の遅延プロファイルに対する時間分解能を詳細にすることに相当する。

信号帯域外電力調節部８８は、離散フーリエ変換ポイント数増加部８６で得た２Ｎポイントの逆特性スペクトルにおいて、信号帯域外の電力を調節する。ここで、調節には「０」とする場合も含まれる。また、信号帯域外電力調節部８８は、後述の逆コンボリューション部９４で使用される逆コンボリューション用の参照スペクトルの信号帯域外の電力も同時に調節する。ただし、信号帯域外の電力を常に一定とする場合には、逆コンボリューション部９４で使用される逆コンボリューション用の参照スペクトルは固定値なので、信号帯域外電力調節部８８から逆コンボリューション部９４との接続は不要になる。

逆離散フーリエ変換部９０は、信号帯域外電力調節部８８において調節された２Ｎポイントの逆特性スペクトルに対して、２Ｎポイントの逆離散フーリエ変換を実行する。その結果、逆離散フーリエ変換部９０は、遅延プロファイルを導出する。遅延プロファイル正規化部９２は、逆離散フーリエ変換部９０において導出した遅延プロファイルの希望波成分を基準にインパルス応答値を正規化する。図４（ｅ）は、遅延プロファイル正規化部９２において正規化された遅延プロファイルを示す。横軸が正規化遅延時間を示す。図２に戻る。

逆コンボリューション部９４は、遅延プロファイル正規化部９２から正規化された遅延プロファイルを受けつけ、正規化された遅延プロファイルから、希望波のみが存在する際の遅延プロファイルを用いて逆コンボリューション処理を実行する。逆コンボリューション処理とは、遅延プロファイル上に現れるサイドローブの影響を低減する処理に相当する。具体的には、遅延プロファイルにおける電力のピーク値｜Ｐｉ｜^２を探索し、ピーク値に対応した遅延時間ｎｉに対して、希望波のみが存在する際の遅延プロファイル値のすべての時間に対応するインパルス応答値に逆位相成分−Ｐｉを乗じる。ここで、Ｐｉは複素数値である。また、乗算結果をｎｉだけ巡回シフトしてｎｉ以外で加算し、得られた遅延プロファイルから既に処理したＰｉ以外のピーク値を探索し、同様の処理を１０回程度繰り返す。ここで、希望波のみが存在する際の遅延プロファイルも２Ｎポイントすべて用意する必要はなく、最大値の前後１０ポイント程度まで用意すればよい。この処理により、離散フーリエ変換ポイント数増加部８６の増加ポイント数がＮの場合、時間分解能が１／２になった遅延プロファイルが取得される。以上の逆コンボリューション部９４には、特開２００４−２３４０５号公報に開示された手法が使用されてもよい。

雑音除去部９６は、遅延プロファイル正規化部９２から、分解能が詳細（例えば、分解能１／２）にされた遅延プロファイルを受けつけ、当該遅延プロファイルから、予め定めたしきい値以下の雑音成分を除去する。タップ係数更新部９８は、雑音除去部９６において雑音成分が除去された遅延プロファイルに更新係数μ（０．０＜μ≦１．０）を乗じてから更新前のタップ係数に加算することによって、タップ係数を更新する。ここで、更新係数μとしては、遅延プロファイルの値に応じた値μ（ｅ（ｔ））としてもよい。このことは、タップ係数更新部９８が、チャンネル毎レベル補正部８０やチャンネル毎回り込み量補正部８２において補正した逆特性スペクトルをもとにタップ係数を導出することに相当する。

なお、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６において導出されたタップ係数をＦＩＲフィルタ部２４に設定する時間間隔、つまりタップ係数の更新周期は、タップ係数更新部９８において導出されたタップ係数をキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６に設定する更新周期と異なっていてもよい。具体的には、ＦＩＲフィルタ部２４のタップ係数の更新周期をキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６のタップ係数の更新周期の１以上の整数倍Ｉとしてよい。ただし、この場合には、チャンネル毎重み算出部７４からチャンネル毎レベル補正部８０およびチャンネル毎回り込み量補正部８２へチャンネル毎の重みを入力する間隔をＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６がタップ係数を更新する更新周期と同一とする。また、チャンネル毎重み算出部７４がチャンネル毎の重みを算出する更新周期と、チャンネル毎電力測定部７２がチャンネル毎の電力を測定する更新周期とは同一にされる。すなわち、ＦＩＲフィルタ部２４のタップ係数の更新周期をキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６のタップ係数の更新周期の１以上の整数倍とすることによって、チャンネル毎電力測定部７２、チャンネル毎重み算出部７４、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６の時間当たりの計算量が１／Ｉになる。

以下、変形例を説明する。変形例の動作原理は、実施例と同様である。変形例は、実施例と比較して、ＦＩＲフィルタ部２４を配置する位置が異なる。図５は、本発明の変形例に係る中継装置１００の構成を示す。中継装置１００の構成要素は、図１に示された中継装置１００の構成要素と同様であるが、ＦＩＲフィルタ部２４の配置およびそれに伴う信号線の配置が、図１と異なる。

実施例においては、加算部２２、ＦＩＲフィルタ部２４、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６によって、ループが形成されていたが、変形例においては、加算部２２、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６によって、ループが形成される。つまり、ＦＩＲフィルタ部２４は、ループの外部に配置される。加算部２２は、前述のごとく、直交復調部２０からベースバンド信号を入力し、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６から回り込み信号の逆位相信号を入力し、処理信号を生成する。加算部２２は、実施例と異なり、処理信号をキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６にも出力する。

ＦＩＲフィルタ部２４は、加算部２２からユーザが設定した再送信チャンネルの信号のみを電力調整して通過させるフィルタ処理を実行し、フィルタ処理を実行した出力信号を生成する。しかしながら、実施例と異なり、ＦＩＲフィルタ部２４は、出力信号をキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６へ出力しない。キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６は、実施例と異なり、加算部２２から処理信号を入力し、処理信号に対して、複数のタップによるフィルタ処理を実行することによって回り込み成分を導出する。

図６は、制御部４０の構成を示す。制御部４０は、図２の制御部４０に対して、タップ係数畳み込み部１０２をさらに含む。タップ係数畳み込み部１０２は、タップ係数更新部９８において導出されたタップ係数値と、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６において導出されたタップ係数値とに対して、畳み込み積分を実行することによって、図５のキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６に使用すべきタップ係数を導出する。

以下、別の変形例を説明する。別の変形例は実施例と比較して、ＦＩＲフィルタ部２４を配置する位置、および制御部４０をふたつに分割する点が異なる。図９は、本発明の別の変形例に係る中継装置１００の構成を示す。中継装置１００の構成は、図１に示された中継装置１００の構成と比較して、ＦＩＲフィルタ部２４の配置およびそれに伴う信号線の配置が異なる。また、制御部４０が第１制御部５０および第２制御部５２に分割されている点も異なる。また、図９の別の変形例の構成とした場合、第１制御部５０は、図２に示された制御部４０の構成要素のうち、時間データ抽出部６０、窓関数乗算部６２、離散フーリエ変換部６４、エネルギースペクトル算出部６６、スペクトル平均化部６８、チャンネル設定部７０、チャンネル毎電力測定部７２、チャンネル毎重み算出部７４、ＦＩＲフィルタタップ係数算出部７６から構成される。

また、第２制御部５２は、図２に示された制御部４０の構成要素と同様、もしくは制御部４０の要素のうち、時間データ抽出部６０、窓関数乗算部６２、離散フーリエ変換部６４、エネルギースペクトル算出部６６、スペクトル平均化部６８、スペクトル補正・逆数化部７８、平方根算出部８４、離散フーリエ変換ポイント数増加部８６、信号帯域外電力調節部８８、逆離散フーリエ変換部９０、遅延プロファイル正規化部９２、逆コンボリューション部９４、雑音除去部９６、タップ係数更新部９８から構成される。このような構成によって、ＦＩＲフィルタ部２４は、回り込み信号を削除する前の無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させるフィルタ処理を実行する。また、ＦＩＲフィルタ部２４は、フィルタ処理を実行した無線信号を加算部２２に出力する。

以下、さらに別の変形例を説明する。さらに別の変形例は別の変形例と比較して、ＦＩＲフィルタ部２４を選択調整部５４に変更し、第１制御部５０を削除した点が異なる。図１０は、さらに別の変形例に係る中継装置１００の構成を示す。中継装置１００の構成要素は、図９に示された中継装置１００におけるＦＩＲフィルタ部２４および第１制御部５０を選択調整部５４に変更した点が異なる。選択調整部５４は、チャンネル選択およびチャンネル毎電力調整を実現する。つまり、選択調整部５４は、回り込み信号を削除する前の無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させる処理を実行し、処理を実行した無線信号を加算部２２に出力する。

また、図１０に示した中継装置１００の構成とした場合、別の変形例と同様に第２制御部５２は、図２に示された制御部４０の構成要素と同様、もしくは構成要素のうち、時間データ抽出部６０、窓関数乗算部６２、離散フーリエ変換部６４、エネルギースペクトル算出部６６、スペクトル平均化部６８、スペクトル補正・逆数化部７８、平方根算出部８４、離散フーリエ変換ポイント数増加部８６、信号帯域外電力調節部８８、逆離散フーリエ変換部９０、遅延プロファイル正規化部９２、逆コンボリューション部９４、雑音除去部９６、タップ係数更新部９８を含む。なお、別の変形例およびさらに別の変形例において、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６のタップ係数の更新周期は、ＦＩＲフィルタ部２４、および選択調整部５４のタップ係数の更新周期と同一でもよく、異なっていてもよい。

以下、本実施例による動作例を説明する。図７（ａ）−（ｃ）は、中継装置１００による動作例を示す。図７（ａ）は、中継装置１００における受信スペクトルを示す。図７（ｂ）は、中継装置１００において回り込みキャンセルがなされる前の送信スペクトルを示す。図７（ｃ）は、中継装置１００から送信される再送信スペクトルを示す。このように、再送信時に所定のチャンネルを削除する場合であっても、回り込みが正常にキャンセルされている。また、受信スペクトルにおいてチャンネルが連続していない場合も同様に、中継装置１００は、回り込みを正常にキャンセルできる。

図８（ａ）−（ｃ）は、中継装置１００による別の動作例を示す。図８（ａ）は、中継装置１００における受信スペクトルを示す。図８（ｂ）は、中継装置１００において回り込みキャンセルがなされる前の送信スペクトルを示す。図８（ｃ）は、中継装置１００から送信される再送信スペクトルを示す。このように、チャンネル間の電力差を補正せずに再送信する場合であっても、回り込みが正常にキャンセルされている。

本発明の実施例によれば、各チャンネルの信号レベルをもとにした重み係数によって、逆特性スペクトルを補正するので、チャンネル間の信号レベルが異なっていても、回り込み成分のキャンセルを実行できる。また、受信した信号をもとに重み係数を導出するので、チャンネル間の信号レベル差が変動する場合であっても、回り込み成分のキャンセルを実行できる。また、回り込み成分のキャンセルを実行するので、中継すべき信号の品質を向上できる。また、信号レベルを補正した逆特性スペクトルから平均電力を減算した後に、重み係数の逆数を乗算するので、チャンネル毎の回り込み成分の量の違いを補正できる。また、チャンネル毎の回り込み成分の量の違いを補正するので、回り込み成分の推定精度を向上できる。また、回り込み信号が削除された無線信号を制御部に入力するので、キャンセラ部でのＦＩＲフィルタとフィルタ部によってループを形成していても、制御部にてタップ係数を推定できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、加算部２２の前段に直交復調部２０が配置され、ＦＩＲフィルタ部２４の後段であって、かつＦＩＲフィルタ部２４とキャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６によるループの外側に直交変調部２８が配置される。しかしながらこれに限らず例えば、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６を挟むように直交復調部２０と直交変調部２８とが配置されてもよい。つまり、キャンセル用ＦＩＲフィルタ部２６においてベースバンド信号に対する処理が実行され、ＦＩＲフィルタ部２４において中間周波数の信号に対する処理が実行されてもよい。本変形例によれば、ＦＩＲフィルタ部２４の回路規模を低減できる。

本発明の実施例に係る中継装置の構成を示す図である。 図１の制御部の構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｄ）は、図２の制御部における信号を示す図である。 図４（ａ）−（ｅ）は、図２の制御部における別の信号を示す図である。 本発明の変形例に係る中継装置の構成を示す図である。 図５の制御部の構成を示す図である。 図７（ａ）−（ｃ）は、図１の中継装置による動作例を示す図である。 図８（ａ）−（ｃ）は、図１の中継装置による別の動作例を示す図である。 本発明の別の変形例に係る中継装置１００の構成を示す図である。 本発明のさらに別の変形例に係る中継装置１００の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 受信用アンテナ、 １２ 第１帯域通過フィルタ部、 １４ ＬＮＡ部、 １６ 第１ミキサ部、 １８ Ａ／Ｄ変換部、 ２０ 直交復調部、 ２２ 加算部、 ２４ ＦＩＲフィルタ部、 ２６ キャンセル用ＦＩＲフィルタ部、 ２８ 直交変調部、 ３０ Ｄ／Ａ変換部、 ３２ 第２ミキサ部、 ３４ 第２帯域通過フィルタ部、 ３６ ＰＡ部、 ３８ 送信用アンテナ、 ４０ 制御部、 ４２ 局部発振器、 ４４ 使用帯域設定部、 ４６ 周波数設定部、 ４８ タップ係数設定部、 １００ 中継装置。

Claims (8)

1. 複数のチャンネルに対して周波数分割多重がなされた無線信号を受信する受信部と、
   前記受信部において受信した無線信号からＦＩＲフィルタにて回り込み信号の逆位相信号を生成しながら、生成した回り込み信号の逆位相信号をフィードバックすることによって、新たに受信した無線信号から回り込み信号を削除するキャンセラ部と、
   前記キャンセラ部において回り込み信号が削除された無線信号を送信する送信部と、
   前記キャンセラ部において回り込み信号が削除された無線信号をもとに、前記キャンセラ部でのＦＩＲフィルタに設定すべきタップ係数を導出する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   無線信号から導出した受信スペクトルの逆数に、当該受信スペクトルに対応すべき送信スペクトルを乗算することによって、逆特性スペクトルを導出するスペクトル補正・逆数化部と、
   無線信号から導出した受信スペクトルでの各チャンネルに対する信号レベルをもとに、各チャンネルに対する重み係数を導出する重み係数導出部と、
   前記重み係数導出部において導出した重み係数をもとに、前記スペクトル補正・逆数化部において導出した逆特性スペクトルにおけるチャンネル間の信号レベルが近くなるように、逆特性スペクトルを補正するレベル補正部と、
   前記レベル補正部において補正した逆特性スペクトルをもとにタップ係数を導出するキャンセル用係数導出部とを備えることを特徴とする中継装置。
2. 前記キャンセラ部は、回り込み信号が削除された無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させるフィルタ処理を実行し、フィルタ処理を実行した無線信号を前記送信部に出力するフィルタ部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記レベル補正部において補正した逆特性スペクトルから、逆特性スペクトルの平均電力を減算する手段と、前記重み係数導出部において導出した重み係数の逆数を減算結果に乗算する手段と、逆特性スペクトルの平均電力を乗算結果に加算することによって、逆特性スペクトルをさらに補正する手段と、さらに補正した逆特性スペクトルを前記キャンセル用係数導出部に出力する回り込み量補正部と、
   前記重み係数導出部において導出した重み係数をもとに、前記フィルタ部でのタップ係数を導出するフィルタ部用係数導出部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記キャンセラ部でのＦＩＲフィルタは、前記フィルタ部においてフィルタ処理を実行した無線信号をもとに、回り込み信号の逆位相信号を生成し、
   前記制御部は、前記フィルタ部においてフィルタ処理を実行する前の無線信号をもとに、逆特性スペクトルを導出することを特徴とする請求項２に記載の中継装置。
4. 前記フィルタ部は、前記キャンセラ部におけるＦＩＲフィルタのタップ係数の更新周期の整数倍に、タップ係数の更新周期を設定可能であることを特徴とする請求項２に記載の中継装置。
5. 回り込み信号を削除する前の無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させるフィルタ処理を実行し、フィルタ処理を実行した無線信号を前記キャンセラ部に出力するフィルタ部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
6. 回り込み信号を削除する前の無線信号に対して、ユーザが設定した再送信チャンネルの信号を電力調整して通過させる処理を実行し、処理を実行した無線信号を前記キャンセラ部に出力する選択調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
7. 前記キャンセラ部でのＦＩＲフィルタと前記フィルタ部とは、独立した周期でタップ係数を更新することを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
8. 前記キャンセラ部でのＦＩＲフィルタと前記選択調整部とは、独立した周期でタップ係数を更新することを特徴とする請求項６に記載の中継装置。

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