JP4195181B2 - 回り込みキャンセラ及び伝搬路特性測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式によるデジタル放送やデジタル伝送において、放送波中継によるＳＦＮ(Single Frequency Network:単一周波数ネットワーク)を実現する際に発生する中継放送所の送受アンテナ間での電波の回り込み（以下、「回り込み」という。）を回路的に打ち消すための回り込みキャンセラに関するものであり、特に、親局からの信号に含まれるマルチパスの伝搬路特性を正確に推定することによって、親局からの信号に含まれるマルチパスを精度よくキャンセルすることができる回り込みキャンセラに関するものである。
【０００２】
また、本発明は、ＯＦＤＭ信号に含まれる回り込みとマルチパスのうちの少なくとも一方の伝搬路特性を測定する伝搬路特性測定装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
このような回り込みキャンセラは、例えば、本発明者らによる特願平１０-１６２１８９号、特願平１１-１４７８８５号、特願平１１-１５６２３４号、特願平１１-１５３４３０号、特願平１１-２６６５６７号、特願平１１-９８８２９号、特願２０００−１５６５４９号及び特願２０００−２１９２７７号に記載されている。
【０００４】
特願平１０-１６２１８９号には、ＢＳＴ(Band Segmented Transmission)−ＯＦＤＭ用の回り込みキャンセラの基本構成が記載されている。
【０００５】
特願平１１-１４７８８５号には、複素除算による正規化手段を付加し、周波数同期回路への要求条件を緩和する構成が記載されている。
【０００６】
特願平１１-１５６２３４号には、ＤＱＰＳＫ−ＯＦＤＭなどのデジタル位相変調方式において、位相の逓倍によって総合伝達関数を算出する構成が記載されている。
【０００７】
特願平１１-１５３４３０号には、推定した回り込み波のインパルス応答において非線形処理を施し、回り込み伝搬路特性を周波数軸上で外挿する構成が記載されている。
【０００８】
特願平１１-２６６５６７号には、ＩＳＤＢ−Ｔ(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial)方式において、セグメント間で変調方式が互いに相違する場合の総合伝達関数の算出方式に関する構成が記載されている。
【０００９】
特願平１１-９８８２９号には、ＯＦＤＭ復調に用いるＦＦＴ処理の矩形時間窓のタイミング誤差による総合伝達関数の誤差を補正する構成が記載されている。
【００１０】
特願２０００−１５６５４９号には、トランスバーサルフィルタのタップ係数を、過去のタップ係数から線形予測を行って設定することによって、回り込みの変動に対する回り込みキャンセラの追従特性を向上させる構成が記載されている。
【００１１】
特願２０００−２１９２７７号には、ＯＦＤＭ信号帯域外の雑音成分を除去するバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタを挿入することによってキャンセルすることができなくなる遅延時間の短いマルチパスを等化するマルチパスキャンセル回路を付加して、回り込みキャンセラの安定動作及び遅延時間の短いマルチパスの等化を両立させる構成が記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願平１０-１６２１８９号、特願平１１-１４７８８５号、特願平１１-１５６２３４号、特願平１１-１５３４３０号、特願平１１-２６６５６７号、特願平１１-９８８２９号、特願２０００−１５６５４９号及び特願２０００−２１９２７７号に記載されている回り込みキャンセラは、いずれも回り込み伝搬路特性を正しく推定するためのアルゴリズムにて動作しているので、親局からの信号に含まれるマルチパスの推定には誤差を生じ、マルチパスの受信電力が親局からの直接波（希望波）の受信電力とほぼ同程度の場合、推定誤差によってキャンセル動作が正常に行えなくなるおそれがある。
【００１３】
また、マルチパスを含む信号の伝搬路特性を精度よく測定することが所望されている。
【００１４】
本発明の目的は、マルチパス伝搬路特性を正確に推定し、マルチパスを精度よくキャンセルすることができる回り込みキャンセラを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、マルチパスを含む信号の伝搬路特性を精度よく測定することができる伝搬路特性測定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による回り込みキャンセラは、
回り込み及びマルチパスを含む信号が入力される被減算端子と、これら回り込み及びマルチパスの複製が入力される減算端子とを有する減算器、
その減算器の演算結果に基づいて、前記回り込み及びマルチパスの複製を生成するフィルタ、
並びに、前記減算器の演算結果に基づいて、前記フィルタの係数を生成する回路を具え、
その回路が、
前記回り込みの特性を推定する手段と、
前記マルチパスの特性を推定する手段と、
前記両手段の出力である回り込みの特性及びマルチパスの特性に基づいて、前記フィルタの係数を決定する手段とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明によれば、マルチパスの特性を推定し、それに基づいてフィルタの係数を設定しているので、マルチパスを精度よくキャンセルして、マルチパスによるキャンセル誤差を著しく小さくすることができ、その結果、マルチパスの受信電力が親局からの直接波（希望波）の受信電力とほぼ同程度の場合や、マルチパス及び回り込みの変動が比較的大きい場合でも、回り込みキャンセラの動作を安定させることができる。
【００１８】
本発明による他の回り込みキャンセラは、
回り込み及びマルチパスを含む信号が入力される被減算端子と、これら回り込み及びマルチパスの複製が入力される減算端子とを有する第１減算器、
その第１減算器の演算結果が入力される被減算端子と、前記マルチパスの複製が入力される減算端子とを有する第２減算器、
その第２減算器の演算結果に基づいて、前記回り込み及びマルチパスの複製を生成する第１フィルタ、
前記第２減算器の演算結果に基づいて、前記マルチパスの複製を生成する第２フィルタ、
並びに、前記第２減算器の演算結果に基づいて、前記第１及び第２フィルタの係数をそれぞれ生成する回路を具え、
その回路が、
前記回り込みの特性を推定する手段と、
前記マルチパスの特性を推定する手段と、
前記両手段の出力である回り込みの特性及びマルチパスの特性に基づいて、前記第１及び第２フィルタの係数をそれぞれ決定する手段とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば、第１減算器及び第１フィルタによってキャンセルできない所定の値以下の遅延時間のマルチパスをキャンセルすることができるので、回り込みキャンセラの動作を更に安定させることができる。
【００２０】
本発明による伝搬路特性測定装置は、
マルチパス及び回り込みを含む信号が入力され、その信号の周波数領域のデータから総合伝達関数を算出し、その総合伝達関数を出力する手段と、
その総合伝達関数の周波数方向の複素の平均を算出し、その平均を、前記信号の主波成分として出力する手段と、
前記両手段の出力である総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分を除去したマルチパス伝搬路特性を決定する手段とを具えることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分で正規化したマルチパス伝搬路特性を決定するので、信号の直接波とマルチパスとのＤＵ比(Desired to Undesired)比及び位相差を精度よく測定できる。また、伝搬路特性から直接波の成分が除去されるので、従来の伝搬路特性装置では精度よく測定できなかった直接波との時間差が少なくマルチパスを精度よく測定できる。
【００２２】
本発明による他の伝搬路特性測定装置は、
前記両出力する手段の出力である総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分を除去した回り込み伝搬路特性を決定する手段を更に具えることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、回り込み伝搬路特性も考慮した伝搬路特性を測定することができ、特に回り込みの存在する中継放送所における測定の精度が更に向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明による回り込みキャンセラ及び伝搬路特性測定装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。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、大文字が複素数を示すベクトルを表すものとし、小文字が実数を表すものとする。また、ωは角周波数を表すものとする。
【００２５】
図１は、本発明による回り込みキャンセラの第１の実施の形態を有するシステムの第１例のブロック図である。これは、本発明による回り込みキャンセラを使用して、受信信号に含まれるマルチパス及び中継放送所の送受アンテナ間での回り込みをキャンセルする方法の原理の一例を示すものである。
【００２６】
なお、本例では、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(Finite Impulse Response)フィルタを使用する。
【００２７】
図１において、Ｘ（ω）は、親局からの希望波の周波数スペクトラムを表し、Ｈ（ω）は、マルチパス伝搬路１の伝達関数を表し、Ｒ（ω）は、受信変換部２に入力される受信ＯＦＭＤ信号の周波数スペクトラムを表し、Ｇ１（ω）は、受信変換部２の伝達関数を表し、Ｓ（ω）は、観測点Ｐにおける信号の周波数スペクトラムを表し、Ｇ２（ω）は、送信変換部３の伝達関数を表し、Ｃ（ω）は、回り込み伝搬路４の伝達関数を表し、Ｃ’（ω）は、ＦＩＲフィルタ５の伝達関数を表す。
【００２８】
図１において、受信アンテナ６は、親局からの希望波Ｘ（ω）と、親局からの信号に含まれるマルチバス伝搬路１からのマルチパスＨ（ω）Ｘ（ω）と、回り込み伝搬路４からの回り込みＣ（ω）Ｇ２（ω）Ｓ（ω）との合成波を受信して、受信信号Ｒ（ω）を受信変換部２に出力する。
【００２９】
受信変換部２は、受信アンテナ６からの受信信号Ｒ（ω）に対するフィルタ処理、周波数変換処理等を行った後の信号Ｇ１（ω）Ｒ（ω）を回り込みキャンセラ７に入力する。
【００３０】
回り込みキャンセラ７に入力された信号Ｇ１（ω）Ｒ（ω）は、減算器８の被減算端子に入力される。減算器８は、信号Ｇ１（ω）Ｒ（ω）から、後に説明する減算端子への入力信号信号Ｃ’（ω）Ｓ（ω）を減算して、その結果をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９に出力する。
【００３１】
ＢＰＦ９は、減算器８の出力信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、観測点ＰにおけるＯＦＤＭ信号Ｓ（ω）としてフィルタ係数生成回路１０及びＦＩＲフィルタ５に出力するとともに、回り込みキャンセラ７の出力として送信変換部３に出力する。ここで、ＢＰＦ９は、図１に示すシステムにおいてＯＦＤＭ信号が通過する受信アンテナ６から送信アンテナ１１に至る経路の中で最も狭帯域となるバンドパスフィルタである。なお、ＢＰＦ９の詳細な構成は、例えば、上記特願２０００-２１９２７７号に記載されている。
【００３２】
フィルタ係数生成回路１０に入力された観測点Ｐにおける時間領域のＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)回路１２において１シンボル分の有効シンボル期間データをＦＦＴされることによって周波数領域のデータに変換され、そのデータは、周波数特性算出回路１３に出力される。
【００３３】
周波数特性算出回路１３は、周波数領域のデータから総合伝達関数を算出し、それを、主波成分抽出回路１４、回り込み特性推定回路１５及びマルチパス特性推定回路１６に出力する。ここで、フィルタ係数生成回路１０によるフィルタ係数生成回数を表す時刻ｎ（ｎを自然数とする。）におけるＯＦＤＭシンボルのキャリア番号ｋ（ＫをＯＦＤＭキャリア本数を示す自然数とした場合、０≦ｋ＜Ｋの関係を有する。）に相当する総合伝達関数の複素データをＦ（ｋ，ｎ）と定義する。
【００３４】
周波数特性算出回路１３の動作は、例えば、上記特願平１１−２６６５６７号に記載されている。
【００３５】
主波成分抽出回路１４は、周波数特性算出回路１３から出力された総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）の平均を計算し、その平均値（複素数）を、Ｆ（ｋ，ｎ）に含まれる主波成分Ｄ（ｎ）として回り込み特性推定回路１５及びマルチパス特性推定回路１６に出力する。ここで、時刻ｎの主波成分を示すＤ（ｎ）は、
【００３６】
【数１】
となる。
【００３７】
主波成分抽出回路１４の詳細な構成は、例えば、上記特願平１１−１４７８８５号に記載されている。
【００３８】
回り込み特性推定回路１５は、キャンセル残差Ｅ１（ｋ，ｎ）を、回り込み特性式
【００３９】
【数２】
を用いて総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）及び主波成分Ｄ（ｎ）から算出し、そのキャンセル残差Ｅ１（ｋ，ｎ）を逆フーリエ変換して、回り込み伝搬路特性を示すインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）を、式
【００４０】
【数３】
Ｔ１（ｔ，ｎ）＝ＩＦＦＴ[Ｅ１（ｋ，ｎ）]
によって求め、インパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に出力する。ここで、ＩＦＦＴ[]は高速逆フーリエ変換を示し、ｔは、ＦＩＲフィルタのタップ番号を表す自然数であり、マルチパス及び回り込みのインパルス応答の遅延時間に対応する値である。
【００４１】
マルチパス特性推定回路１６は、キャンセル残差Ｅ２（ｋ，ｎ）を、マルチパス特性式
【００４２】
【数４】
を用いて総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）及び主波成分Ｄ（ｎ）から算出し、そのキャンセル残差Ｅ２（ｋ，ｎ）を逆フーリエ変換して、マルチパス伝搬路特性を示すインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）を、式
【００４３】
【数５】
Ｔ２（ｔ，ｎ）＝ＩＦＦＴ[Ｅ２（ｋ，ｎ）]
によって求め、インパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に出力する。
【００４４】
イメージタップ除去回路１７は、インパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２（ｔ，ｎ）から、各々のインパルス応答に発生するイメージ成分を除去したインパルス応答Ｔ０（ｔ，ｎ）を算出して、それを周波数大域拡張回路１８に出力する。
【００４５】
ここで、イメージタップ除去回路１７の動作を説明する。
図２Ａ及びＢはそれぞれ、１波の回り込み波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【００４６】
図３Ａ及びＢはそれぞれ、親局からの電波に直接波以外の１波のマルチパス波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【００４７】
図２Ａでは、インパルス応答が一つであるのに対して、図２Ｂでは、図２Ａと同一のインパルスの後にイメージ（虚像）ａ１，ａ２，ａ３のインパルス応答が存在している。一方、図３Ｂでは、インパルス応答が一つであるのに対して、図３Ａでは、図３Ｂと同一のインパルスの後にイメージ（虚像）ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４のインパルス応答が存在している。本来のインパルス応答は、Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２（ｔ，ｎ）の両方に共通して存在している。
【００４８】
すなわち、回り込みをマルチパス特性式で解く場合及びマルチパスを回り込み特性式で解く場合、インパルス応答の回り込みもマルチパスも存在しないタップの位置にイメージが生じる。これらのイメージを除去して出力するのがイメージタップ除去回路１７の基本動作である。イメージタップ除去回路１７におけるイメージの除去は、式
【００４９】
【数６】
又は
【００５０】
【数７】
によって行う。すなわち、Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２（ｔ，ｎ）に共通でない部分のタップは、イメージであると判定して除去する。この場合、αを、イメージ除去のためのしきい値とし、本例では、ノイズを考慮して０．０５程度の値とする。
【００５１】
図４Ａ−Ｄはそれぞれ、１波のマルチパス及び１波の回り込みが存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性推定回路１５及びマルチパス特性推定回路１６に入力したときの出力にそれぞれ対応する回り込み特性式の解Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式の解Ｔ２（ｔ，ｎ）の複素ベクトルデータの例をそれぞれＩ軸及びＱ軸のデータで示す図である。すなわち、図４Ａは、回り込み特性式の解Ｉ軸を表し、図４Ｂは、マルチパス特性式の解Ｉ軸を表し、図４Ｃは、回り込み特性式の解Ｑ軸を表し、図４Ｄは、マルチパス特性式の解Ｑ軸を表す。
【００５２】
図５Ａ及びＢは、解Ｔ１（ｔ，ｎ）及び解Ｔ２（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に入力した際の出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を示す図である。図５Ａ及びＢに示すように、図４Ａ−Ｄに示すような解Ｔ１（ｔ，ｎ）及び解Ｔ２（ｔ，ｎ）のイメージｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５，ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５のインパルス応答が除去され、図４Ａ−Ｄのマルチパスｇ，ｉ又はｈ，ｊ及び回り込みｋ，ｍ又はｌ，ｎにそれぞれ対応するマルチパスｏ，ｐ及び回り込みｑ，ｒのみが残る。これによって、イメージタップ除去回路１７が有効に作用していることがわかる。
【００５３】
周波数帯域拡張回路１８は、イメージタップ除去回路１７の出力Ｔ０（ｔ，ｎ）の有する周波数特性を拡張したインパルス応答Ｉ（ｔ，ｎ）を算出し、それを係数更新回路１９に出力する。
【００５４】
図６は、イメージタップ除去回路１７からの出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を周波数帯域拡張回路１８に入力した場合の出力Ｉ（ｔ，ｎ）を示す図である。図６に示すインパルス応答は、図５のインパルス応答に比べて幅が狭くなっており、したがって、周波数特性が拡張されていることがわかる。
【００５５】
周波数帯域拡張回路１８の詳細な構成は、例えば、上記特願平１１−１５３４３０号に記載されている。
【００５６】
係数更新回路１９は、周波数帯域拡張回路１８からの出力Ｉ（ｔ，ｎ）と、後に説明する遅延回路２０からの出力Ｗ（ｔ，ｎ−１）とを用いて、式
【００５７】
【数８】
Ｗ’（ｔ，ｎ）＝Ｗ（ｔ，ｎ−１）＋μＩ（ｔ，ｎ）
の演算を行い、Ｗ’（ｔ，ｎ）をフィルタ係数ゲート回路２１に出力する。
【００５８】
フィルタ係数ゲート回路２１は、係数更新回路１９から出力れさるＷ’（ｔ，ｎ）からノイズ成分を除去したフィルタ係数Ｗ（ｔ，ｎ）を、遅延回路２０及びＦＩＲフィルタ５に出力する。
【００５９】
フィルタ係数ゲート回路２１の詳細な構成は、例えば、上記特願平１１−１５３４３０号に記載されている。
【００６０】
なお、ＦＩＲフィルタ２４に供給されるフィルタ係数Ｗ（ｔ，ｎ）のうち、実際にフィルタ係数として使用されるものは、ＦＩＲフィルタ５のタップ長をＭ（Ｍを自然数とする。）とし、減算器８から出力された信号がＢＰＦ９、観測点Ｐ及びＦＩＲフィルタ５を経由して減算器８の減算端子に入力されるまでに要するフィードバックの最小遅延時間を動作クロック回数で表したものをτ（τを自然数とする。）とした場合、フィルタのタップ番号ｔがτ＜ｔ≦τ＋Ｍを満足する部分に限定される。
【００６１】
すなわち、図１に示すシステムに含まれる回り込みキャンセラでは、０＜ｔ≦τの遅延時間のマルチパスと、ｔ＞τ＋Ｍの遅延時間のマルチパス及び回り込みをキャンセルすることができない。ただし、ｔ＞τ＋Ｍの遅延時間のマルチパス及び回り込みについては、ＦＩＲフィルタ５のタップ長Ｍを大きくすることによってそれらをキャンセルすることができる。
【００６２】
図７は、本発明による回り込みキャンセラの第２の実施の形態のブロック図である。図７において、図１と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００６３】
図７に示す回り込みキャンセラ７ａは、ＢＦＰ９と観測点Ｐとの間に配置されたマルチパスキャンセル回路２２と、フィルタ係数生成回路１０内に存在するとともにフィルタ係数ゲート回路２１とＦＩＲフィルタ５との間に配置されたフィルタ係数分配回路２３とを更に具える。マルチパスキャンセル回路２２は、ＦＩＲフィルタ２４と、減算器２５とを有する。
【００６４】
フィルタ係数分配回路２３は、フィルタ係数ゲート回路２１から出力されるフィルタ係数Ｗ（ｔ，ｎ）を、
【００６５】
【数９】
と、
【００６６】
【数１０】
とに分割し、フィルタ係数ＷＬ（ｔ，ｎ）をＦＩＲフィルタ２４に供給するとともに、フィルタ係数ＷＵ（ｔ，ｎ）をＦＩＲフィルタ５に供給する。
【００６７】
ＦＩＲフィルタ２４は、フィルタ係数ＷＬ（ｔ，ｎ）及び観測点ＰにおけるＯＦＤＭ信号を用いてマルチパスの複製を生成し、それを減算器２５の減算端子に出力する。減算器２５は、被減算端子に入力されたＢＰＦ９の出力信号から減算端子に入力されたＦＩＲフィルタ２４からの出力信号を減算し、その結果を、観測点Ｐを通じて送信変換部４（図１）に出力する。
【００６８】
マルチパスキャンセル回路２２の目的は、ＢＰＦ９の遅延が原因でＦＩＲフィルタ５及び減算器８によってキャンセルできない減算器８へのフィードバック遅延τ以下の遅延時間のマルチパスをキャンセルすることにある。
【００６９】
マルチパスキャンセル回路２２の詳細な構成は、例えば、上記特願２０００−１８０８７７号に記載されている。
【００７０】
図８は、本発明による回り込みキャンセラの第３の実施の形態のブロック図である。図８において、図１又は７と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００７１】
回り込みキャンセラ７ｂと回り込みキャンセラ７ａ（図７）との相違点は、原理的に遅延τ以下の回り込みが存在し得ないことから、フィルタ係数生成回路１０ｂにおいて、フィルタ係数分配回路２３をマルチパス特性推定回路１６の後段に配置し、マルチパスキャンセル回路２２のフィルタ係数とＦＩＲフィルタ５のフィルタ係数とを別々に更新するように構成したところにあり、このために、フィルタ係数生成回路１０ｂは、周波数帯域拡張回路１８、係数更新回路１９、フィルタ係数ゲート回路２０及び遅延回路２１にそれぞれ対応する周波数帯域拡張回路２６、係数更新回路２７、フィルタ係数ゲート回路２８及び遅延回路２９を更に有する。
【００７２】
フィルタ係数分配回路２３は、マルチパス特性式の解Ｔ２（ｔ，ｎ）を
【００７３】
【数１１】
と、
【００７４】
【数１２】
とに分割し、Ｔ２Ｌ（ｔ，ｎ）を周波数帯域拡張回路２６に出力するとともに、Ｔ２Ｕ（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に出力する。
【００７５】
イメージタップ除去回路１７は、インパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２Ｕ（ｔ，ｎ）から、各々のインパルス応答に発生するイメージ成分を除去したインパルス応答Ｔ０Ｕ（ｔ，ｎ）を算出し、それを周波数帯域拡張回路１８に出力する。ここで、ｔ≦τにおいて、Ｔ２Ｕ（ｔ，ｎ）が０であるので、イメージタップ除去回路１７の出力のＴ０Ｕ（ｔ，ｎ）もｔ≦τにおいて０となる。
【００７６】
本実施の形態において、フィルタ係数ＷＵ（ｔ，ｎ）及びＷＬ（ｔ，ｎ）はそれぞれ、ＦＩＲフィルタ５及び２４に供給される。このようにフィルタ係数を別々に更新することによって、フィルタ係数算出までの処理時間を短縮し、周波数帯域拡張回路を個別に有することによる伝搬路特性の変動に対する追従特性を向上させることができる。
【００７７】
図９は、本発明による伝搬路特性測定装置の第１の実施の形態のブロック図である。図９において、図１又は７と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００７８】
図９に示す伝搬路特性測定装置３０は、ＦＦＴ回路１２、周波数特性算出回路１３、主波成分抽出回路１４、回り込み特性推定回路１５、マルチパス特性推定回路１６及びイメージタップ除去回路１７の他に、モニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２を具える。
【００７９】
伝搬路特性測定装置３０には、回り込み及びマルチパスを含む被測定ＯＦＤＭ信号が入力される。入力された被測定ＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ回路１２、周波数特性算出回路１３、主波成分抽出回路１４、回り込み特性推定回路１５、マルチパス特性推定回路１６及びイメージタップ除去回路１７において、回り込みキャンセラの上記実施の形態で説明したのと同様に処理される。イメージタップ除去回路１７からの出力信号は、モニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２に供給される。
【００８０】
モニタ表示回路３１は、イメージタップ除去回路１７の出力信号を伝搬路特性としてモニタなどで表示できるように処理し、外部に出力する。ここで、モニタは、伝搬路特性測定装置内に配置するように構成することもできる。データ記録回路３２は、イメージタップ除去回路１７の出力信号を、伝搬路特性としてメモリ、記録媒体等に記録するように記録装置へ出力する。ここで、記録装置は、伝搬路特性測定装置内に配置するように構成することもできる。
【００８１】
伝搬路特性測定装置３０においては、図８のフィルタ係数生成回路１０ｂにしめすように、フィルタ係数分配回路をマルチパス特性推定回路の後段に配置することもできる。この場合、イメージタップ除去回路１７の出力信号及びフィルタ係数分配回路の出力信号を合成して、モニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２に出力する。
【００８２】
伝搬路特性測定装置３０は、回り込みの存在する中継放送所における受信信号又は送信信号を分岐して、被測定ＯＦＤＭ信号として伝搬路特性を測定する場合の構成回路であり、中継放送所における信号以外の任意の受信点における受信信号の伝搬路特性を測定する場合には、回り込みが存在せず、その結果、回り込み特性推定回路１５及びイメージタップ除去回路１７が必要でなくなる。任意の受信点における伝搬路特性を測定する伝搬路特性測定装置の第２の実施の形態を図１０に示す。図１０において、図１，７又は９と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００８３】
図１０に示す伝搬路特性測定装置３３は、図９に示す伝搬路特性測定装置３０から回り込み特性測定回路１５及びイメージタップ除去回路１７を除去し、マルチパス特性推定回路１６の出力信号をモニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２に直接入力している。なお、図１０に示す伝搬路特性測定装置を用いて、回り込みの存在する中継放送所におけるＯＦＤＭ信号の伝搬路特性を測定することもできるが、回り込みの測定結果に図２Ｂに示すようなイメージによる誤差を生じる。
【００８４】
図９及び１０に示す伝搬路特性測定装置３０，３３と従来の伝搬路特性測定装置との相違点は、マルチパス特性推定回路１６において、上記マルチパス特性式[数４]を使用しているので、親局からの直接波とマルチパスとのＤＵ(Desired to Undesired)比及び位相差を精度よく測定できる点である。また、マルチパス特性推定回路１６から出力される伝搬路特性は、親局からの直接波の成分が除去されており、その結果、従来の伝搬路特性測定装置では精度よく測定できなかった親局からの直接波との時間差が少ないマルチパスを、精度よく測定することができる。
【００８５】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、フィルタとして、ＦＩＲフィルタ以外の他の任意のタイプのフィルタを使用することができる。また、図１，７，８の係数更新回路１９の代わりに、例えば上記特願平２０００−１５６５４９号に記載されているような予測型係数更新回路を用いることかできる。さらに、上記実施の形態で用いた式以外の他の任意の式を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回り込みキャンセラの第１の実施の形態を有するシステムの第１例のブロック図である。
【図２】 １波の回り込み波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【図３】 親局からの電波に主波以外の１波のマルチパス波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【図４】 回り込み特性式の解Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式の解Ｔ２（ｔ，ｎ）の複素ベクトルデータの例をそれぞれＩ軸及びＱ軸のデータで示す図である。
【図５】 解Ｔ１（ｔ，ｎ）及び解Ｔ２（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に入力した際の出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を示す図である。
【図６】 イメージタップ除去回路１７からの出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を周波数帯域拡張回路１８に入力した場合の出力Ｉ（ｔ，ｎ）を示す図である。
【図７】 本発明による回り込みキャンセラの第２の実施の形態のブロック図である。
【図８】 本発明による回り込みキャンセラの第３の実施の形態のブロック図である。
【図９】 本発明による伝搬路特性測定装置の第１の実施の形態のブロック図である。
【図１０】 本発明による伝搬路特性測定装置の第２の実施の形態のブロック図である。
【符号の説明】
１ マルチパス伝搬路
２ 受信変換部
３ 送信変換部
４ 回り込み伝搬路
５，２４ ＦＩＲフィルタ
６ 受信アンテナ
７，７ａ，７ｂ 回り込みキャンセラ
８，２５ 減算器
９ ＢＰＦ
１０，１０ａ，１０ｂ フィルタ係数生成回路
１１ 送信アンテナ
１２ ＦＦＴ回路
１３ 周波数特性算出回路
１４ 主波成分抽出回路
１５ 回り込み特性推定回路
１６ マルチパス特性推定回路
１７ イメージタップ除去回路
１８，２６ 周波数帯域拡張回路
１９，２７ 係数更新回路
２０，２８ 遅延回路
２１，２９ フィルタ係数ゲート回路
２２ マルチパスキャンセル回路
２３ フィルタ係数分配回路
３０，３３ 伝搬路特性測定装置
３１ モニタ表示回路
３２ データ記録回路
Ｐ 観測点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)方式によるデジタル放送やデジタル伝送において、放送波中継によるＳＦＮ(Single Frequency Network:単一周波数ネットワーク)を実現する際に発生する中継放送所の送受アンテナ間での電波の回り込み（以下、「回り込み」という。）を回路的に打ち消すための回り込みキャンセラに関するものであり、特に、親局からの信号に含まれるマルチパスの伝搬路特性を正確に推定することによって、親局からの信号に含まれるマルチパスを精度よくキャンセルすることができる回り込みキャンセラに関するものである。
【０００２】
また、本発明は、ＯＦＤＭ信号に含まれる回り込みとマルチパスのうちの少なくとも一方の伝搬路特性を測定する伝搬路特性測定装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
このような回り込みキャンセラは、例えば、本発明者らによる特願平１０-１６２１８９号、特願平１１-１４７８８５号、特願平１１-１５６２３４号、特願平１１-１５３４３０号、特願平１１-２６６５６７号、特願平１１-９８８２９号、特願２０００−１５６５４９号及び特願２０００−２１９２７７号に記載されている。
【０００４】
特願平１０-１６２１８９号には、ＢＳＴ(Band Segmented Transmission)−ＯＦＤＭ用の回り込みキャンセラの基本構成が記載されている。
【０００５】
特願平１１-１４７８８５号には、複素除算による正規化手段を付加し、周波数同期回路への要求条件を緩和する構成が記載されている。
【０００６】
特願平１１-１５６２３４号には、ＤＱＰＳＫ−ＯＦＤＭなどのデジタル位相変調方式において、位相の逓倍によって総合伝達関数を算出する構成が記載されている。
【０００７】
特願平１１-１５３４３０号には、推定した回り込み波のインパルス応答において非線形処理を施し、回り込み伝搬路特性を周波数軸上で外挿する構成が記載されている。
【０００８】
特願平１１-２６６５６７号には、ＩＳＤＢ−Ｔ(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial)方式において、セグメント間で変調方式が互いに相違する場合の総合伝達関数の算出方式に関する構成が記載されている。
【０００９】
特願平１１-９８８２９号には、ＯＦＤＭ復調に用いるＦＦＴ処理の矩形時間窓のタイミング誤差による総合伝達関数の誤差を補正する構成が記載されている。
【００１０】
特願２０００−１５６５４９号には、トランスバーサルフィルタのタップ係数を、過去のタップ係数から線形予測を行って設定することによって、回り込みの変動に対する回り込みキャンセラの追従特性を向上させる構成が記載されている。
【００１１】
特願２０００−２１９２７７号には、ＯＦＤＭ信号帯域外の雑音成分を除去するバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタを挿入することによってキャンセルすることができなくなる遅延時間の短いマルチパスを等化するマルチパスキャンセル回路を付加して、回り込みキャンセラの安定動作及び遅延時間の短いマルチパスの等化を両立させる構成が記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特願平１０-１６２１８９号、特願平１１-１４７８８５号、特願平１１-１５６２３４号、特願平１１-１５３４３０号、特願平１１-２６６５６７号、特願平１１-９８８２９号、特願２０００−１５６５４９号及び特願２０００−２１９２７７号に記載されている回り込みキャンセラは、いずれも回り込み伝搬路特性を正しく推定するためのアルゴリズムにて動作しているので、親局からの信号に含まれるマルチパスの推定には誤差を生じ、マルチパスの受信電力が親局からの直接波（希望波）の受信電力とほぼ同程度の場合、推定誤差によってキャンセル動作が正常に行えなくなるおそれがある。
【００１３】
また、マルチパスを含む信号の伝搬路特性を精度よく測定することが所望されている。
【００１４】
本発明の目的は、マルチパス伝搬路特性を正確に推定し、マルチパスを精度よくキャンセルすることができる回り込みキャンセラを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、マルチパスを含む信号の伝搬路特性を精度よく測定することができる伝搬路特性測定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による回り込みキャンセラは、
回り込み及びマルチパスを含む信号が入力される被減算端子と、これら回り込み及びマルチパスの複製が入力される減算端子とを有する減算器、
その減算器の演算結果に基づいて、前記回り込み及びマルチパスの複製を生成するフィルタ、
並びに、前記減算器の演算結果に基づいて、前記フィルタの係数を生成する回路を具え、
その回路が、
前記回り込みの特性を推定する手段と、
前記マルチパスの特性を推定する手段と、
前記両手段の出力である回り込みの特性及びマルチパスの特性に基づいて、前記フィルタの係数を決定する手段とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明によれば、マルチパスの特性を推定し、それに基づいてフィルタの係数を設定しているので、マルチパスを精度よくキャンセルして、マルチパスによるキャンセル誤差を著しく小さくすることができ、その結果、マルチパスの受信電力が親局からの直接波（希望波）の受信電力とほぼ同程度の場合や、マルチパス及び回り込みの変動が比較的大きい場合でも、回り込みキャンセラの動作を安定させることができる。
【００１８】
本発明による他の回り込みキャンセラは、
回り込み及びマルチパスを含む信号が入力される被減算端子と、これら回り込み及びマルチパスの複製が入力される減算端子とを有する第１減算器、
その第１減算器の演算結果が入力される被減算端子と、前記マルチパスの複製が入力される減算端子とを有する第２減算器、
その第２減算器の演算結果に基づいて、前記回り込み及びマルチパスの複製を生成する第１フィルタ、
前記第２減算器の演算結果に基づいて、前記マルチパスの複製を生成する第２フィルタ、
並びに、前記第２減算器の演算結果に基づいて、前記第１及び第２フィルタの係数をそれぞれ生成する回路を具え、
その回路が、
前記回り込みの特性を推定する手段と、
前記マルチパスの特性を推定する手段と、
前記両手段の出力である回り込みの特性及びマルチパスの特性に基づいて、前記第１及び第２フィルタの係数をそれぞれ決定する手段とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば、第１減算器及び第１フィルタによってキャンセルできない所定の値以下の遅延時間のマルチパスをキャンセルすることができるので、回り込みキャンセラの動作を更に安定させることができる。
【００２０】
本発明による伝搬路特性測定装置は、
マルチパス及び回り込みを含む信号が入力され、その信号の周波数領域のデータから総合伝達関数を算出し、その総合伝達関数を出力する手段と、
その総合伝達関数の周波数方向の複素の平均を算出し、その平均を、前記信号の主波成分として出力する手段と、
前記両手段の出力である総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分を除去したマルチパス伝搬路特性を決定する手段とを具えることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分で正規化したマルチパス伝搬路特性を決定するので、信号の直接波とマルチパスとのＤＵ比(Desired to Undesired)比及び位相差を精度よく測定できる。また、伝搬路特性から直接波の成分が除去されるので、従来の伝搬路特性装置では精度よく測定できなかった直接波との時間差が少なくマルチパスを精度よく測定できる。
【００２２】
本発明による他の伝搬路特性測定装置は、
前記両出力する手段の出力である総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分を除去した回り込み伝搬路特性を決定する手段を更に具えることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明によれば、回り込み伝搬路特性も考慮した伝搬路特性を測定することができ、特に回り込みの存在する中継放送所における測定の精度が更に向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明による回り込みキャンセラ及び伝搬路特性測定装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。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、大文字が複素数を示すベクトルを表すものとし、小文字が実数を表すものとする。また、ωは角周波数を表すものとする。
【００２５】
図１は、本発明による回り込みキャンセラの第１の実施の形態を有するシステムの第１例のブロック図である。これは、本発明による回り込みキャンセラを使用して、受信信号に含まれるマルチパス及び中継放送所の送受アンテナ間での回り込みをキャンセルする方法の原理の一例を示すものである。
【００２６】
なお、本例では、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(Finite Impulse Response)フィルタを使用する。
【００２７】
図１において、Ｘ（ω）は、親局からの希望波の周波数スペクトラムを表し、Ｈ（ω）は、マルチパス伝搬路１の伝達関数を表し、Ｒ（ω）は、受信変換部２に入力される受信ＯＦＭＤ信号の周波数スペクトラムを表し、Ｇ１（ω）は、受信変換部２の伝達関数を表し、Ｓ（ω）は、観測点Ｐにおける信号の周波数スペクトラムを表し、Ｇ２（ω）は、送信変換部３の伝達関数を表し、Ｃ（ω）は、回り込み伝搬路４の伝達関数を表し、Ｃ’（ω）は、ＦＩＲフィルタ５の伝達関数を表す。
【００２８】
図１において、受信アンテナ６は、親局からの希望波Ｘ（ω）と、親局からの信号に含まれるマルチバス伝搬路１からのマルチパスＨ（ω）Ｘ（ω）と、回り込み伝搬路４からの回り込みＣ（ω）Ｇ２（ω）Ｓ（ω）との合成波を受信して、受信信号Ｒ（ω）を受信変換部２に出力する。
【００２９】
受信変換部２は、受信アンテナ６からの受信信号Ｒ（ω）に対するフィルタ処理、周波数変換処理等を行った後の信号Ｇ１（ω）Ｒ（ω）を回り込みキャンセラ７に入力する。
【００３０】
回り込みキャンセラ７に入力された信号Ｇ１（ω）Ｒ（ω）は、減算器８の被減算端子に入力される。減算器８は、信号Ｇ１（ω）Ｒ（ω）から、後に説明する減算端子への入力信号信号Ｃ’（ω）Ｓ（ω）を減算して、その結果をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９に出力する。
【００３１】
ＢＰＦ９は、減算器８の出力信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、観測点ＰにおけるＯＦＤＭ信号Ｓ（ω）としてフィルタ係数生成回路１０及びＦＩＲフィルタ５に出力するとともに、回り込みキャンセラ７の出力として送信変換部３に出力する。ここで、ＢＰＦ９は、図１に示すシステムにおいてＯＦＤＭ信号が通過する受信アンテナ６から送信アンテナ１１に至る経路の中で最も狭帯域となるバンドパスフィルタである。なお、ＢＰＦ９の詳細な構成は、例えば、上記特願２０００-２１９２７７号に記載されている。
【００３２】
フィルタ係数生成回路１０に入力された観測点Ｐにおける時間領域のＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)回路１２において１シンボル分の有効シンボル期間データをＦＦＴされることによって周波数領域のデータに変換され、そのデータは、周波数特性算出回路１３に出力される。
【００３３】
周波数特性算出回路１３は、周波数領域のデータから総合伝達関数を算出し、それを、主波成分抽出回路１４、回り込み特性推定回路１５及びマルチパス特性推定回路１６に出力する。ここで、フィルタ係数生成回路１０によるフィルタ係数生成回数を表す時刻ｎ（ｎを自然数とする。）におけるＯＦＤＭシンボルのキャリア番号ｋ（ＫをＯＦＤＭキャリア本数を示す自然数とした場合、０≦ｋ＜Ｋの関係を有する。）に相当する総合伝達関数の複素データをＦ（ｋ，ｎ）と定義する。
【００３４】
周波数特性算出回路１３の動作は、例えば、上記特願平１１−２６６５６７号に記載されている。
【００３５】
主波成分抽出回路１４は、周波数特性算出回路１３から出力された総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）の平均を計算し、その平均値（複素数）を、Ｆ（ｋ，ｎ）に含まれる主波成分Ｄ（ｎ）として回り込み特性推定回路１５及びマルチパス特性推定回路１６に出力する。ここで、時刻ｎの主波成分を示すＤ（ｎ）は、
【００３６】
【数１】
【００３７】
主波成分抽出回路１４の詳細な構成は、例えば、上記特願平１１−１４７８８５号に記載されている。
【００３８】
回り込み特性推定回路１５は、キャンセル残差Ｅ１（ｋ，ｎ）を、回り込み特性式
【００３９】
【数２】
【００４０】
【数３】
Ｔ１（ｔ，ｎ）＝ＩＦＦＴ[Ｅ１（ｋ，ｎ）]
によって求め、インパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に出力する。ここで、ＩＦＦＴ[]は高速逆フーリエ変換を示し、ｔは、ＦＩＲフィルタのタップ番号を表す自然数であり、マルチパス及び回り込みのインパルス応答の遅延時間に対応する値である。
【００４１】
マルチパス特性推定回路１６は、キャンセル残差Ｅ２（ｋ，ｎ）を、マルチパス特性式
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
Ｔ２（ｔ，ｎ）＝ＩＦＦＴ[Ｅ２（ｋ，ｎ）]
によって求め、インパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に出力する。
【００４４】
イメージタップ除去回路１７は、インパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２（ｔ，ｎ）から、各々のインパルス応答に発生するイメージ成分を除去したインパルス応答Ｔ０（ｔ，ｎ）を算出して、それを周波数大域拡張回路１８に出力する。
【００４５】
ここで、イメージタップ除去回路１７の動作を説明する。
図２Ａ及びＢはそれぞれ、１波の回り込み波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【００４６】
図３Ａ及びＢはそれぞれ、親局からの電波に直接波以外の１波のマルチパス波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた結果のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【００４７】
図２Ａでは、インパルス応答が一つであるのに対して、図２Ｂでは、図２Ａと同一のインパルスの後にイメージ（虚像）ａ１，ａ２，ａ３のインパルス応答が存在している。一方、図３Ｂでは、インパルス応答が一つであるのに対して、図３Ａでは、図３Ｂと同一のインパルスの後にイメージ（虚像）ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４のインパルス応答が存在している。本来のインパルス応答は、Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２（ｔ，ｎ）の両方に共通して存在している。
【００４８】
すなわち、回り込みをマルチパス特性式で解く場合及びマルチパスを回り込み特性式で解く場合、インパルス応答の回り込みもマルチパスも存在しないタップの位置にイメージが生じる。これらのイメージを除去して出力するのがイメージタップ除去回路１７の基本動作である。イメージタップ除去回路１７におけるイメージの除去は、式
【００４９】
【数６】
【００５０】
【数７】
【００５１】
図４Ａ−Ｄはそれぞれ、１波のマルチパス及び１波の回り込みが存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性推定回路１５及びマルチパス特性推定回路１６に入力したときの出力にそれぞれ対応する回り込み特性式の解Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式の解Ｔ２（ｔ，ｎ）の複素ベクトルデータの例をそれぞれＩ軸及びＱ軸のデータで示す図である。すなわち、図４Ａは、回り込み特性式の解Ｉ軸を表し、図４Ｂは、マルチパス特性式の解Ｉ軸を表し、図４Ｃは、回り込み特性式の解Ｑ軸を表し、図４Ｄは、マルチパス特性式の解Ｑ軸を表す。
【００５２】
図５Ａ及びＢは、解Ｔ１（ｔ，ｎ）及び解Ｔ２（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に入力した際の出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を示す図である。図５Ａ及びＢに示すように、図４Ａ−Ｄに示すような解Ｔ１（ｔ，ｎ）及び解Ｔ２（ｔ，ｎ）のイメージｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５，ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５のインパルス応答が除去され、図４Ａ−Ｄのマルチパスｇ，ｉ又はｈ，ｊ及び回り込みｋ，ｍ又はｌ，ｎにそれぞれ対応するマルチパスｏ，ｐ及び回り込みｑ，ｒのみが残る。これによって、イメージタップ除去回路１７が有効に作用していることがわかる。
【００５３】
周波数帯域拡張回路１８は、イメージタップ除去回路１７の出力Ｔ０（ｔ，ｎ）の有する周波数特性を拡張したインパルス応答Ｉ（ｔ，ｎ）を算出し、それを係数更新回路１９に出力する。
【００５４】
図６は、イメージタップ除去回路１７からの出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を周波数帯域拡張回路１８に入力した場合の出力Ｉ（ｔ，ｎ）を示す図である。図６に示すインパルス応答は、図５のインパルス応答に比べて幅が狭くなっており、したがって、周波数特性が拡張されていることがわかる。
【００５５】
周波数帯域拡張回路１８の詳細な構成は、例えば、上記特願平１１−１５３４３０号に記載されている。
【００５６】
係数更新回路１９は、周波数帯域拡張回路１８からの出力Ｉ（ｔ，ｎ）と、後に説明する遅延回路２０からの出力Ｗ（ｔ，ｎ−１）とを用いて、式
【００５７】
【数８】
Ｗ’（ｔ，ｎ）＝Ｗ（ｔ，ｎ−１）＋μＩ（ｔ，ｎ）
の演算を行い、Ｗ’（ｔ，ｎ）をフィルタ係数ゲート回路２１に出力する。
【００５８】
フィルタ係数ゲート回路２１は、係数更新回路１９から出力れさるＷ’（ｔ，ｎ）からノイズ成分を除去したフィルタ係数Ｗ（ｔ，ｎ）を、遅延回路２０及びＦＩＲフィルタ５に出力する。
【００５９】
フィルタ係数ゲート回路２１の詳細な構成は、例えば、上記特願平１１−１５３４３０号に記載されている。
【００６０】
なお、ＦＩＲフィルタ２４に供給されるフィルタ係数Ｗ（ｔ，ｎ）のうち、実際にフィルタ係数として使用されるものは、ＦＩＲフィルタ５のタップ長をＭ（Ｍを自然数とする。）とし、減算器８から出力された信号がＢＰＦ９、観測点Ｐ及びＦＩＲフィルタ５を経由して減算器８の減算端子に入力されるまでに要するフィードバックの最小遅延時間を動作クロック回数で表したものをτ（τを自然数とする。）とした場合、フィルタのタップ番号ｔがτ＜ｔ≦τ＋Ｍを満足する部分に限定される。
【００６１】
すなわち、図１に示すシステムに含まれる回り込みキャンセラでは、０＜ｔ≦τの遅延時間のマルチパスと、ｔ＞τ＋Ｍの遅延時間のマルチパス及び回り込みをキャンセルすることができない。ただし、ｔ＞τ＋Ｍの遅延時間のマルチパス及び回り込みについては、ＦＩＲフィルタ５のタップ長Ｍを大きくすることによってそれらをキャンセルすることができる。
【００６２】
図７は、本発明による回り込みキャンセラの第２の実施の形態のブロック図である。図７において、図１と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００６３】
図７に示す回り込みキャンセラ７ａは、ＢＦＰ９と観測点Ｐとの間に配置されたマルチパスキャンセル回路２２と、フィルタ係数生成回路１０内に存在するとともにフィルタ係数ゲート回路２１とＦＩＲフィルタ５との間に配置されたフィルタ係数分配回路２３とを更に具える。マルチパスキャンセル回路２２は、ＦＩＲフィルタ２４と、減算器２５とを有する。
【００６４】
フィルタ係数分配回路２３は、フィルタ係数ゲート回路２１から出力されるフィルタ係数Ｗ（ｔ，ｎ）を、
【００６５】
【数９】
【００６６】
【数１０】
【００６７】
ＦＩＲフィルタ２４は、フィルタ係数ＷＬ（ｔ，ｎ）及び観測点ＰにおけるＯＦＤＭ信号を用いてマルチパスの複製を生成し、それを減算器２５の減算端子に出力する。減算器２５は、被減算端子に入力されたＢＰＦ９の出力信号から減算端子に入力されたＦＩＲフィルタ２４からの出力信号を減算し、その結果を、観測点Ｐを通じて送信変換部４（図１）に出力する。
【００６８】
マルチパスキャンセル回路２２の目的は、ＢＰＦ９の遅延が原因でＦＩＲフィルタ５及び減算器８によってキャンセルできない減算器８へのフィードバック遅延τ以下の遅延時間のマルチパスをキャンセルすることにある。
【００６９】
マルチパスキャンセル回路２２の詳細な構成は、例えば、上記特願２０００−１８０８７７号に記載されている。
【００７０】
図８は、本発明による回り込みキャンセラの第３の実施の形態のブロック図である。図８において、図１又は７と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００７１】
回り込みキャンセラ７ｂと回り込みキャンセラ７ａ（図７）との相違点は、原理的に遅延τ以下の回り込みが存在し得ないことから、フィルタ係数生成回路１０ｂにおいて、フィルタ係数分配回路２３をマルチパス特性推定回路１６の後段に配置し、マルチパスキャンセル回路２２のフィルタ係数とＦＩＲフィルタ５のフィルタ係数とを別々に更新するように構成したところにあり、このために、フィルタ係数生成回路１０ｂは、周波数帯域拡張回路１８、係数更新回路１９、フィルタ係数ゲート回路２０及び遅延回路２１にそれぞれ対応する周波数帯域拡張回路２６、係数更新回路２７、フィルタ係数ゲート回路２８及び遅延回路２９を更に有する。
【００７２】
フィルタ係数分配回路２３は、マルチパス特性式の解Ｔ２（ｔ，ｎ）を
【００７３】
【数１１】
【００７４】
【数１２】
【００７５】
イメージタップ除去回路１７は、インパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びＴ２Ｕ（ｔ，ｎ）から、各々のインパルス応答に発生するイメージ成分を除去したインパルス応答Ｔ０Ｕ（ｔ，ｎ）を算出し、それを周波数帯域拡張回路１８に出力する。ここで、ｔ≦τにおいて、Ｔ２Ｕ（ｔ，ｎ）が０であるので、イメージタップ除去回路１７の出力のＴ０Ｕ（ｔ，ｎ）もｔ≦τにおいて０となる。
【００７６】
本実施の形態において、フィルタ係数ＷＵ（ｔ，ｎ）及びＷＬ（ｔ，ｎ）はそれぞれ、ＦＩＲフィルタ５及び２４に供給される。このようにフィルタ係数を別々に更新することによって、フィルタ係数算出までの処理時間を短縮し、周波数帯域拡張回路を個別に有することによる伝搬路特性の変動に対する追従特性を向上させることができる。
【００７７】
図９は、本発明による伝搬路特性測定装置の第１の実施の形態のブロック図である。図９において、図１又は７と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００７８】
図９に示す伝搬路特性測定装置３０は、ＦＦＴ回路１２、周波数特性算出回路１３、主波成分抽出回路１４、回り込み特性推定回路１５、マルチパス特性推定回路１６及びイメージタップ除去回路１７の他に、モニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２を具える。
【００７９】
伝搬路特性測定装置３０には、回り込み及びマルチパスを含む被測定ＯＦＤＭ信号が入力される。入力された被測定ＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ回路１２、周波数特性算出回路１３、主波成分抽出回路１４、回り込み特性推定回路１５、マルチパス特性推定回路１６及びイメージタップ除去回路１７において、回り込みキャンセラの上記実施の形態で説明したのと同様に処理される。イメージタップ除去回路１７からの出力信号は、モニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２に供給される。
【００８０】
モニタ表示回路３１は、イメージタップ除去回路１７の出力信号を伝搬路特性としてモニタなどで表示できるように処理し、外部に出力する。ここで、モニタは、伝搬路特性測定装置内に配置するように構成することもできる。データ記録回路３２は、イメージタップ除去回路１７の出力信号を、伝搬路特性としてメモリ、記録媒体等に記録するように記録装置へ出力する。ここで、記録装置は、伝搬路特性測定装置内に配置するように構成することもできる。
【００８１】
伝搬路特性測定装置３０においては、図８のフィルタ係数生成回路１０ｂにしめすように、フィルタ係数分配回路をマルチパス特性推定回路の後段に配置することもできる。この場合、イメージタップ除去回路１７の出力信号及びフィルタ係数分配回路の出力信号を合成して、モニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２に出力する。
【００８２】
伝搬路特性測定装置３０は、回り込みの存在する中継放送所における受信信号又は送信信号を分岐して、被測定ＯＦＤＭ信号として伝搬路特性を測定する場合の構成回路であり、中継放送所における信号以外の任意の受信点における受信信号の伝搬路特性を測定する場合には、回り込みが存在せず、その結果、回り込み特性推定回路１５及びイメージタップ除去回路１７が必要でなくなる。任意の受信点における伝搬路特性を測定する伝搬路特性測定装置の第２の実施の形態を図１０に示す。図１０において、図１，７又は９と同一の構成要素については同一符号を付す。
【００８３】
図１０に示す伝搬路特性測定装置３３は、図９に示す伝搬路特性測定装置３０から回り込み特性測定回路１５及びイメージタップ除去回路１７を除去し、マルチパス特性推定回路１６の出力信号をモニタ表示回路３１及びデータ記録回路３２に直接入力している。なお、図１０に示す伝搬路特性測定装置を用いて、回り込みの存在する中継放送所におけるＯＦＤＭ信号の伝搬路特性を測定することもできるが、回り込みの測定結果に図２Ｂに示すようなイメージによる誤差を生じる。
【００８４】
図９及び１０に示す伝搬路特性測定装置３０，３３と従来の伝搬路特性測定装置との相違点は、マルチパス特性推定回路１６において、上記マルチパス特性式[数４]を使用しているので、親局からの直接波とマルチパスとのＤＵ(Desired to Undesired)比及び位相差を精度よく測定できる点である。また、マルチパス特性推定回路１６から出力される伝搬路特性は、親局からの直接波の成分が除去されており、その結果、従来の伝搬路特性測定装置では精度よく測定できなかった親局からの直接波との時間差が少ないマルチパスを、精度よく測定することができる。
【００８５】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、フィルタとして、ＦＩＲフィルタ以外の他の任意のタイプのフィルタを使用することができる。また、図１，７，８の係数更新回路１９の代わりに、例えば上記特願平２０００−１５６５４９号に記載されているような予測型係数更新回路を用いることかできる。さらに、上記実施の形態で用いた式以外の他の任意の式を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回り込みキャンセラの第１の実施の形態を有するシステムの第１例のブロック図である。
【図２】 １波の回り込み波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【図３】 親局からの電波に主波以外の１波のマルチパス波が存在する場合の総合伝達関数Ｆ（ｋ，ｎ）を回り込み特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式で解いた際のインパルス応答Ｔ２（ｔ，ｎ）の絶対値を示す図である。
【図４】 回り込み特性式の解Ｔ１（ｔ，ｎ）及びマルチパス特性式の解Ｔ２（ｔ，ｎ）の複素ベクトルデータの例をそれぞれＩ軸及びＱ軸のデータで示す図である。
【図５】 解Ｔ１（ｔ，ｎ）及び解Ｔ２（ｔ，ｎ）をイメージタップ除去回路１７に入力した際の出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を示す図である。
【図６】 イメージタップ除去回路１７からの出力Ｔ０（ｔ，ｎ）を周波数帯域拡張回路１８に入力した場合の出力Ｉ（ｔ，ｎ）を示す図である。
【図７】 本発明による回り込みキャンセラの第２の実施の形態のブロック図である。
【図８】 本発明による回り込みキャンセラの第３の実施の形態のブロック図である。
【図９】 本発明による伝搬路特性測定装置の第１の実施の形態のブロック図である。
【図１０】 本発明による伝搬路特性測定装置の第２の実施の形態のブロック図である。
【符号の説明】
１ マルチパス伝搬路
２ 受信変換部
３ 送信変換部
４ 回り込み伝搬路
５，２４ ＦＩＲフィルタ
６ 受信アンテナ
７，７ａ，７ｂ 回り込みキャンセラ
８，２５ 減算器
９ ＢＰＦ
１０，１０ａ，１０ｂ フィルタ係数生成回路
１１ 送信アンテナ
１２ ＦＦＴ回路
１３ 周波数特性算出回路
１４ 主波成分抽出回路
１５ 回り込み特性推定回路
１６ マルチパス特性推定回路
１７ イメージタップ除去回路
１８，２６ 周波数帯域拡張回路
１９，２７ 係数更新回路
２０，２８ 遅延回路
２１，２９ フィルタ係数ゲート回路
２２ マルチパスキャンセル回路
２３ フィルタ係数分配回路
３０，３３ 伝搬路特性測定装置
３１ モニタ表示回路
３２ データ記録回路
Ｐ 観測点
Claims (4)
- 回り込み及びマルチパスを含む信号が入力される被減算端子と、これら回り込み及びマルチパスの複製が入力される減算端子とを有する減算器、
その減算器の演算結果に基づいて、前記回り込み及びマルチパスの複製を生成するフィルタ、
並びに、前記減算器の演算結果に基づいて、前記フィルタの係数を生成する回路を具え、
その回路が、
前記回り込みの特性を推定する手段と、
前記マルチパスの特性を推定する手段と、
前記両手段の出力である回り込みの特性及びマルチパスの特性に基づいて、前記フィルタの係数を決定する手段とを有することを特徴とする回り込みキャンセラ。 - 回り込み及びマルチパスを含む信号が入力される被減算端子と、これら回り込み及びマルチパスの複製が入力される減算端子とを有する第１減算器、
その第１減算器の演算結果が入力される被減算端子と、前記マルチパスの複製が入力される減算端子とを有する第２減算器、
その第２減算器の演算結果に基づいて、前記回り込み及びマルチパスの複製を生成する第１フィルタ、
前記第２減算器の演算結果に基づいて、前記マルチパスの複製を生成する第２フィルタ、
並びに、前記第２減算器の演算結果に基づいて、前記第１及び第２フィルタの係数をそれぞれ生成する回路を具え、
その回路が、
前記回り込みの特性を推定する手段と、
前記マルチパスの特性を推定する手段と、
前記両手段の出力である回り込みの特性及びマルチパスの特性に基づいて、前記第１及び第２フィルタの係数をそれぞれ決定する手段とを有することを特徴とする回り込みキャンセラ。 - マルチパス及び回り込みを含む信号が入力され、その信号の周波数領域のデータから総合伝達関数を算出し、その総合伝達関数を出力する手段と、
その総合伝達関数の周波数方向の複素の平均を算出し、その平均を、前記信号の主波成分として出力する手段と、
前記両手段の出力である総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分を除去したマルチパス伝搬路特性を決定する手段とを具えることを特徴とする伝搬路特性測定装置。 - 前記両出力する手段の出力である総合伝達関数及び主波成分に基づいて、親局からの直接波の成分を除去した回り込み伝搬路特性を決定する手段を更に具えることを特徴とする請求項３記載の伝搬路特性測定装置。
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