JP4926879B2 - 中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、中継装置に関し、特に受信した信号に対して所定の処理を施した後に送信を実行する中継装置に関する。

テレビジョン放送で、放送波を送信する親局放送機の他に、放送エリアの拡大を目的として、放送波を無線受信しこれを増幅して無線送信する中継放送機が使用される。このような中継放送機では、視聴者装置におけるゴーストの発生等の信号干渉の問題を避けるため、受信する際の周波数と送信する際の周波数とに対して、異なる無線周波数の使用が好ましい。しかしながら、ディジタル地上波テレビジョン放送では、いわゆる単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を実現すべく、受信する際の周波数と送信する際の周波数とに対して、同一の無線周波数の使用が望まれている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−６０９２４号公報

このように受信と送信に対して同一の無線周波数を使用する中継放送機では、回り込み波の影響によって特性が悪化してしまう。このような回り込み波は、送信された信号が再び受信されることによって生じる。回り込み波の影響を低減するためには、回り込みキャンセラの使用が有効である。回り込みキャンセラは、送信すべき信号から回り込み波のレプリカを生成し、受信した信号からレプリカを減じる。このような回り込みキャンセラは、空間閉ループにて使用されるので、回り込み波を削除できなくなったとき、ループ回路での発振状態に陥る可能性がある。発振状態に陥ると多大な電力による送信がなされるので、自局から送信される無線信号に影響が及ぼされる。そのため、発振状態が検知されると、回り込みキャンセラの動作が停止される方が望ましい。一方、受信と送信に対して別の無線周波数を使用する中継放送機では、送信する信号の品質を向上させるために、受信した信号に対して、復調、硬判定、変調を実行した後に、送信を実行する。

以上のごとく、中継放送機では、発振検知や硬判定等の処理が実行されるが、これらの処理の精度は、処理対象とされる信号の急激な変化によって悪化する可能性がある。また、処理の精度の悪化によって、これらの処理を実行しない場合よりも送信信号の品質が悪化したり、中継放送機の動作が停止されたりし、中継が正常に実行されない可能性がある。なお、処理対象とされる信号の急激な変化として、中継放送機の前段に配置される送信機での送信系の切替や、中継放送機に搭載される局部発振器の切替が例示される。

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、処理対象とされる信号に急激な変化が生じても、中継処理に及ぼされる影響を低減する中継装置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、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に対して、複数の局部発振器のうちの第１局部発振器から出力される局部信号を使用しながら周波数変換を実行するとともに、第１局部発振器が故障した場合に、複数の局部発振器のうちの第２局部発振器から出力される局部信号を使用しながら周波数変換を実行する変換部と、変換部において周波数変換が実行された無線信号に対して、直交検波、硬判定、直交変調の順に処理を実行する処理部と、処理部において処理が実行された無線信号を送信する送信部と、変換部において周波数変換が実行された無線信号に対して、位相回転量を導出する導出部と、導出部において導出した位相回転量が大きくなったときに、処理部に対して、一定期間にわたる硬判定の中止を指示する指示部とを備える。処理部は、指示部によって硬判定の中止を指示された場合、硬判定されていない信号を直交変調する。

この態様によると、位相回転量が大きくなったときに硬判定の中止を指示するので、位相回転による硬判定の誤りが抑制され、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。

受信部は、複数のアンテナを介して複数の無線信号を受信しており、処理部は、受信部において受信した複数の無線信号に対して、ウエイトベクトルを更新しながら、アダプティブアレイ信号処理を実行し、指示部は、導出部において導出した位相回転量が大きくなったときに、処理部に対して、ウエイトベクトルの更新の中止を指示してもよい。この場合、位相回転量が大きくなったときにウエイトベクトルの更新の中止を指示するので、位相回転によるウエイトベクトルの誤更新が抑制され、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。

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、処理対象とされる信号に急激な変化が生じても、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。

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、ＭＦＮ（ＭＦＮ：Ｍｕｌｔｉ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に対応したディジタル地上波テレビジョン放送において、受信した無線信号を増幅した後に送信する中継装置に関する。中継装置は、受信した無線信号を復調した後に、硬判定を実行する。さらに、無線装置は、硬判定した信号を変調してから、送信すべき無線信号を生成する。なお、中継装置の前段に送信装置が配置されており、当該送信装置には、複数の送信系が備えられており、複数の送信系のいずれかが使用される。

送信装置が無線信号を送信しているときに、複数の送信系間の切替が実行されると、各送信系に搭載された局部発振器の違いによって、無線信号に急激な位相の変化が生じる。中継装置において受信された無線信号の位相が急激に変化すると、中継装置での復調処理が追従できなくなり、復調結果のコンスタレーションに位相回転が発生する。位相回転した復調結果を硬判定した場合、判定結果に誤りが発生する可能性がある。また、誤った判定結果をもとに、送信すべき無線信号を生成すれば、当該無線信号の品質が悪化してしまう。これに対応するために、実施例に係る中継装置は、以下の処理を実行する。

中継装置は、受信した無線信号に対する信号強度を監視する。なお、送信装置において、複数の送信系間の切替はリレー形式にて実行されるので、切替が実行されると、無線信号の信号強度が低下する。つまり、無線信号に瞬断が発生する。この場合の信号強度の低下は、フェージング等による信号強度の低下よりも短期間に生じる。そのため、中継装置は、短期間に信号強度が低下したときに、送信装置での切替が実行されたと推定し、所定の期間にわたって硬判定を停止する。その結果、誤った判定がなされないので、送信すべき無線信号の品質の悪化が抑制される。

図１は、本発明の実施例に係る放送システム３００の構成を示す。放送システム３００は、送信装置２００、中継装置１００と総称される第１中継装置１００ａ、第２中継装置１００ｂを含む。また、送信装置２００は、第１送信部２０２、第２送信部２０４、切替部２０６を含む。

送信装置２００は、所定の番組が含まれた無線信号である放送波を送信する。ここで、中継装置１００は、ＩＳＤＢ−Ｔ（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）方式に対応しているとする。そのため、放送波に含まれた各チャネルは、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。ここでは、図を明瞭にするために、ひとつの番組に対応した構成のみが図１に示されている。そのため、送信装置２００に含まれた第１送信部２０２と第２送信部２０４は、同一の番組を放送可能なように構成されている。

なお、第１送信部２０２と第２送信部２０４のうち、一方が実際の放送に使用されており、他方が予備系とされる。第１送信部２０２および第２送信部２０４は、放送すべき番組を受けつけると、符号化、変調、周波数変換、増幅を実行することによって、無線信号を生成する。なお、これらの処理には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。また、第１送信部２０２および第２送信部２０４のそれぞれには、周波数変換を実行するために、図示しない局部発振器を備えているが、それらは互いに独立して動作している。そのため、それらによって発振される局部発振信号の位相は互いに異なっており、無線信号の位相も互いに異なっている。切替部２０６は、第１送信部２０２あるいは第２送信部２０４から出力される無線信号のうちの一方を選択して、アンテナから放射する。

第１中継装置１００ａは、送信装置２００から送信された無線信号を受信すると、受信した無線信号を送信する。つまり、第１中継装置１００ａは、無線信号に対する中継処理を実行する。また、放送システム３００はＭＦＮに対応しているので、第１中継装置１００ａによって受信される無線信号の周波数と、第１中継装置１００ａから送信される無線信号の周波数とは異なっている。さらに、詳細は後述するが、第１中継装置１００ａは、受信した無線信号を復調した後に、硬判定し、変調することによって、再び無線信号を生成する。つまり、第１中継装置１００ａは、再生中継方式に対応する。第２中継装置１００ｂは、第１中継装置１００ａから送信された無線信号を受信すると、受信した無線信号を送信する。つまり、第２中継装置１００ｂは、第１中継装置１００ａと同様の動作を実行する。

ここで、図１には、送信装置２００、第１中継装置１００ａ、第２中継装置１００ｂのみが示されているが、別の中継装置１００が中継装置１００に含まれてもよい。その際、別の中継装置１００は、送信装置２００、第１中継装置１００ａ、第２中継装置１００ｂ等からの無線信号に対して中継処理を実行する。さらに、図示しない受信装置、つまりテレビジョン受像装置が含まれてもよい。受信装置は、送信装置２００、中継装置１００からの無線信号を受信すると、無線信号に含まれた番組を再生し、ディスプレイ等に表示する。

図２は、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、受信部１２、乗算部１４、第１発振部５０、ＡＤ部１８、直交検波部５２、ＦＦＴ部５４、同期検波部５６、第１ＳＷ部５８、硬判定部６０、変調部６２、第２ＳＷ部６４、ＩＦＦＴ部６６、直交変調部６８、ＤＡ部２６、乗算部２８、第２発振部７６、送信部３０、送信用アンテナ３８、制御部４０、検出部７０を含む。

受信部１２は、受信用アンテナ１０を介して、無線信号を受信する。また、無線信号は複数のチャネルによって形成されており、複数のチャネルは周波数多重されている。受信部１２は、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を備えており、受信した無線信号に対して、複数のチャネル全体の帯域外の部分を減衰させる。また、受信部１２は、ＢＰＦからの無線信号に対して、自動利得制御を実行しながら、増幅処理を実行する。なお、受信部１２は、複数のチャネルのうち、中継すべきチャネルを抽出してもよい。

乗算部１４には、受信部１２からの放送周波数帯域の信号の他、第１発振部５０からの局部発振信号も入力される。乗算部１４は、放送周波数帯域の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に変換する。ＡＤ部１８は、中間周波数帯域の信号をデジタル信号に変換する。直交検波部５２は、ＡＤ部１８からのデジタル信号に対して直交検波を実行することによって、中間周波数帯域の信号をベースバンドの信号に変換する。なお、ベースバンド信号は、一般的に同相成分と直交成分とを含んでおり、ふたつの信号線によって示されるべきであるが、ここでは、説明を明瞭するために、ひとつの信号によって示される。

ＦＦＴ部５４は、ベースバンド信号に対してＦＦＴを実行することによって、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。つまり、ＦＦＴ部５４は、複数のサブキャリアによって形成された信号を生成するが、ここでもそれらをひとつの信号線によって示す。同期検波部５６は、周波数領域の信号に対してサブキャリア単位に同期検波を実行する。同期検波のために、サブキャリア単位に位相等の推定が実行され、推定された位相等によって復調が実行されるが、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４は、組み合わされて動作するスイッチである。第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４は、後述の検出部７０からの指示にもとづいて切替動作を実行し、同期検波部５６からの信号を硬判定部６０、変調部６２を経由させてＩＦＦＴ部６６に出力する。あるいは、第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４は、同期検波部５６からの信号をＩＦＦＴ部６６に直接出力する。

硬判定部６０は、同期検波部５６からの同期検波結果をサブキャリア単位に硬判定する。例えば、硬判定部６０は、変調方式がＱＰＳＫである場合、同期検波結果が同相軸、直交軸より大きいか否かによって、「１」あるいは「０」と判定する。変調部６２は、硬判定部６０から硬判定結果に対して変調をサブキャリア単位に実行する。変調部６２での変調方式は、中継装置１００において受信された無線信号での変調方式と同一であるものとする。ＩＦＦＴ部６６は、変調部６２からの変調された信号を周波数領域の信号として入力し、ＩＦＦＴを実行することによって、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。直交変調部６８は、ＩＦＦＴ部６６からの時間領域の信号に対して直交変調を実行することによって、ベースバンド信号を中間周波数帯域の信号に変換する。つまり、直交検波部５２から直交変調部６８は、受信部１２において受信した無線信号に対して、復調、硬判定、変調の順に処理を実行するといえ、これらの処理が、中継に必要とされる処理といえる。

ＤＡ部２６は、直交変調部６８からの中間周波数帯域の信号をアナログ信号に変換し、乗算部２８に入力する。乗算部２８は、前述の乗算部１４と逆の処理を実行することによって、中間周波数帯域の信号を放送周波数帯域の信号へ周波数変換する。なお、乗算部２８には、第２発振部７６からの局部発振信号が入力されており、第１発振部５０からの局部発振信号の周波数と、第２発振部７６からの局部発振信号の周波数とは、異なっているので、中継装置１００は、ＭＦＮに対応する。送信部３０は、乗算部２８からの放送周波数帯域の無線信号を増幅し、送信用アンテナ３８から送信する。

検出部７０は、ＦＦＴ部５４からの周波数領域の信号を入力する。検出部７０は、周波数領域の信号の強度を測定する。前述のごとく、周波数領域の信号は、複数のサブキャリアにて構成されている。例えば、各サブキャリアに対して、ＱＰＳＫのごとく、振幅の大きさが一定になるような変調方式が使用されている場合、検出部７０は、すべてのサブキャリアに配置された信号をもとに強度を測定する。一方、各サブキャリアに対して、１６ＱＡＭのごとく、振幅の大きさが異なるような変調方式が使用されている場合、検出部７０は、パイロット信号が配置されたサブキャリアを抽出し、抽出したサブキャリアでの信号強度を測定する。ここで、検出部７０は、信号強度を導出するために、平均等の統計処理を実行している。

例えば、検出部７０は、周波数方向に、複数のサブキャリアでの信号強度を平均すると共に、時間方向に複数のシンボルでの信号強度を平均する。なお、受信部１２における自動利得制御においても、平均等の統計処理が実行されているが、検出部７０での統計処理の時定数は、受信部１２での統計処理の時定数よりも短いものとする。ここで、受信部１２における自動利得制御は、フェージングによる信号強度の変動に追従するために実行されており、検出部７０は、図示しない送信装置２００での第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替による信号強度の変動を検出するために実行されている。前者よりも後者の方が短期間の変動であるので、時定数もより短くなるように設定されている。検出部７０は、信号強度をしきい値と比較することによって、信号強度の低下を検出する。

なお、検出部７０は、所定の時間間隔での信号強度の差を導出し、後方の信号強度が前方の信号強度よりも小さくなり、かつ差がしきい値よりも大きくなったときに、信号強度の低下を検出してもよい。以上の処理によって、検出部７０は、受信部１２において受信した無線信号に対する強度の低下を検出する。また、検出部７０は、受信部１２において受信した無線信号の送信元である送信装置２００における系の切替、つまり第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替を検出する。

検出部７０は、強度の低下を検出したときに、第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４に対して、一定期間にわたる処理の簡略化を指示する。つまり、検出部７０は、強度の低下が検出されていないとき、つまり定常状態において、第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４に対して、硬判定部６０、変調部６２を使用するように指示を行う。一方、検出部７０は、信号強度の低下を検出したときに、第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４に対して、一定期間にわたり、硬判定部６０、直交変調部６８を使用しないことを指示する。なお、一定期間は予め定められているものとする。つまり、検出部７０は、第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替を検出したときに、一定期間にわたる硬判定の中止を指示する。

図３（ａ）−（ｃ）は、中継装置１００の内部信号の構成を示す。図３（ａ）は、送信装置２００から送信される無線信号、送信装置２００において受信される無線信号、検出部７０に入力される信号を示す。ここで、縦軸が信号強度を示し、横軸が時間を示す。また、ポイント「Ｐ１」から「Ｐ２」にわたって信号強度が低下し、ポイント「Ｐ２」から「Ｐ３」にわたって信号強度が維持され、ポイント「Ｐ３」から「Ｐ４」にわたって信号強度が増加する。この期間は、図１に示された送信装置２００での第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替期間に相当する。切替部２０６は、両者の切替をリレー形式にて実行するので、切替時に信号強度が低下する。また、Ｐ１以前の信号の位相とＰ４以降の信号の位相は、一般的に不連続である。そのため、切替直後に硬判定部６０が使用されていれば、硬判定結果に誤りが生じる可能性がある。

図３（ｂ）は、検出部７０から第１ＳＷ部５８および第２ＳＷ部６４へ出力される信号である。図３（ａ）でのＰ１からＰ２への遷移、つまり信号強度の低下が検出されたときに、Ｈｉｇｈレベル「１」の信号からＬｏｗレベル「０」の信号への切替が実行される。ここで、Ｈｉｇｈレベルの信号は、第１ＳＷ部５８および第２ＳＷ部６４に対して、硬判定部６０、変調部６２を使用させる指示信号に相当し、Ｌｏｗレベルの信号は、第１ＳＷ部５８および第２ＳＷ部６４に対して、硬判定部６０、変調部６２を使用させない指示信号に相当する。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の信号を受けつけた第１ＳＷ部５８および第２ＳＷ部６４の動作を示す。前述のごとく、Ｈｉｇｈレベルの信号を受けつけている期間にわたって、第１ＳＷ部５８および第２ＳＷ部６４は、硬判定をＯＮにする。一方、Ｌｏｗレベルの信号を受けつけている期間にわたって、第１ＳＷ部５８および第２ＳＷ部６４は、硬判定をＯＦＦにする。図２に戻る。制御部４０は、中継装置１００の動作を制御する。

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。

以上の構成による中継装置１００の動作を説明する。図４は、中継装置１００における中継処理の手順を示すフローチャートである。Ｈｉｇｈレベルの信号期間であるときに（Ｓ１０のＹ）、検出部７０は、レベル低下を検出すれば（Ｓ１２のＹ）、Ｌｏｗレベルの信号に切りかえる（Ｓ１４）とともに、硬判定部６０での硬判定をＯＦＦにさせる（Ｓ１６）。一方、検出部７０は、レベル低下を検出しなければ（Ｓ１２のＮ）、定常処理、つまり硬判定を実行させる。Ｈｉｇｈレベルの信号期間でないときに（Ｓ１０のＮ）、一定期間が経過すれば（Ｓ１８のＹ）、検出部７０は、Ｈｉｇｈレベルの信号に切りかえる（Ｓ２０）とともに、硬判定部６０での硬判定をＯＮにさせる（Ｓ２２）。一方、一定期間が経過しなければ（Ｓ１８のＮ）、検出部７０は、硬判定部６０での硬判定をＯＦＦにさせたままである（Ｓ２４）。

本発明の変形例を説明する。変形例は、実施例と同様に、受信した無線信号に対して、復調、硬判定、変調を実行した後に、無線信号を送信する中継装置に関する。変形例に係る中継装置は、実施例に加えて、複数のアンテナを備え、複数のアンテナにおいて受信した複数の受信信号に対して、アダプティブアレイ信号処理を実行する。また、中継装置は、適応アルゴリズムを実行することによって、アダプティブアレイ信号処理でのウエイトベクトルを更新する。実施例と同様に、無線信号に急激な位相の変化が生じると、ウエイトベクトルの更新が追従できなくなり、アダプティブアレイ信号処理の精度が悪化する。そのため、変形例に係る中継装置は、実施例と同様に、受信した無線信号に対する信号強度を監視する。また、中継装置は、短期間に信号強度が低下したときに、送信装置での切替が実行されたと推定し、所定の期間にわたってウエイトベクトルの更新を停止する。その結果、誤った判定がなされないので、送信すべき無線信号の品質の悪化が抑制される。

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は、受信用アンテナ１０と総称される第１受信用アンテナ１０ａ、第２受信用アンテナ１０ｂ、第Ｎ受信用アンテナ１０ｎ、受信部１２と総称される第１受信部１２ａ、第２受信部１２ｂ、第Ｎ受信部１２ｎ、乗算部１４と総称される第１乗算部１４ａ、第２乗算部１４ｂ、第Ｎ乗算部１４ｎ、ＡＤ部１８と総称される第１ＡＤ部１８ａ、第２ＡＤ部１８ｂ、第ＮＡＤ部１８ｎ、直交検波部５２と総称される第１直交検波部５２ａ、第２直交検波部５２ｂ、第Ｎ直交検波部５２ｎ、ＦＦＴ部５４と総称される第１ＦＦＴ部５４ａ、第２ＦＦＴ部５４ｂ、第ＮＦＦＴ部５４ｎ、合成部７４、第１ＳＷ部５８、検出部７０、ウエイト更新部７２を含む。なお、第１ＳＷ部５８より後段の構成は、図２に示された中継装置１００と同様であればよいので、ここでは説明を省略する。

受信用アンテナ１０、受信部１２、乗算部１４、ＡＤ部１８、直交検波部５２、ＦＦＴ部５４は、図１と同様の動作を実行する。これらは、複数の系列だけ備えられているので、複数の無線信号が受信されることに相当する。そのため、ＦＦＴ部５４は、複数系列の周波数領域の信号を出力する。合成部７４は、複数系列の周波数領域の信号に対してアレイ合成を実行する。合成部７４は、複数系列の周波数領域の信号に対して、サブキャリア単位に対応づけを実行し、ウエイト更新部７２から受けつけたウエイトベクトルによる重みづけを実行した後、サブキャリア単位に合成を実行する。つまり、合成部７４は、アダプティブアレイ信号処理を実行する。その結果、合成部７４から出力される信号も周波数領域の信号である。

ウエイト更新部７２は、ウエイトベクトルの更新を実行する。ウエイトベクトルの更新には、ＬＭＳアルゴリズム等の適応アルゴリズムが使用されればよいが、公知の技術であるので、ここでは説明を省略する。検出部７０は、合成部７４からの信号に対して、前述と同様の処理を実行する。また、検出部７０は、前述のごとく、信号強度の低下を検出したときに、図示しない第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替を検出したとする。また、検出部７０は、切替を検出したとき、ウエイト更新部７２に対して、一定期間にわたって、ウエイトベクトルの更新の中止を指示する。ウエイト更新部７２は、指示を受けつけるとウエイトベクトルの更新を中止し、既に導出したウエイトベクトルを継続的に出力する。

本発明の別の変形例を説明する。本発明の別の変形例は、ＳＦＮに対応したディジタル地上波テレビジョン放送において、受信した無線信号を増幅した後に送信する中継装置に関する。中継装置には、回り込みキャンセラ機能が備えられているとともに、回り込みキャンセラでの発振状態を検出する機能も備えられており、発振状態が検出されると、中継装置の動作が停止される。回り込みキャンセラは、受信した無線信号からレプリカ信号を生成し、レプリカ信号をフィードバックしながら、新たに受信した無線信号からレプリカ信号を削除する（以下、レプリカ信号を削除した信号を「処理信号」という）。

なお、処理信号の電力が急激に増加したときに、発振状態が検出される。前述のごとく、送信装置において、複数の送信系間の切替が実行されたとき、無線信号に瞬断が発生する。これを詳細に説明すれば、無線信号の信号強度は、急激に低下してから一定期間経過後、急激に増加する。発振状態になっていない中継装置が、このような無線信号を受信したとき、処理信号の信号強度も急激に低下してから一定期間経過後、急激に増加する。急激に増加する際、発振検知がなされていると、発振状態でないのにもかかわらず、中継装置の動作が停止されてしまう。これに対応するために、別の変形例に係る中継装置は、以下の処理を実行する。

中継装置は、実施例と同様に、受信した無線信号に対する信号強度を監視する。また、中継装置は、短期間に信号強度が低下したときに、送信装置での切替が実行されたと推定し、所定の期間にわたって発振検知の処理を停止する。その結果、無線信号の瞬断の際に、処理信号の信号強度が急激に増加しても、中継装置の動作は停止されない。

図６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は、受信用アンテナ１０、受信部１２、乗算部１４、発振部１６、ＡＤ部１８、直交検波部５２、回り込みキャンセラ部２０、等化部２２、調査部２４、検出部８０、直交変調部６８、ＤＡ部２６、ＳＷ部８２、乗算部２８、送信部３０、送信用アンテナ３８、制御部４０を含む。また、回り込みキャンセラ部２０は、加算部３２、ＦＩＲフィルタ部３４、推定部３６を含む。

受信用アンテナ１０、受信部１２、乗算部１４、ＡＤ部１８、直交検波部５２、直交変調部６８、ＤＡ部２６、乗算部２８、送信部３０、送信用アンテナ３８は、図１と同様の処理を実行するので、ここでは説明を省略する。なお、乗算部１４および乗算部２８には、発振部１６からの局部発振信号が入力されているので、図６に係る中継装置１００は、ＳＦＮに対応している。

ここでは、直交検波部５２から回り込みキャンセラ部２０に入力される信号および等化部２２から回り込みキャンセラ部２０に入力される信号を「中間信号」とよぶ。回り込みキャンセラ部２０は、中間信号からレプリカ信号を生成する。また、回り込みキャンセラ部２０は、生成したレプリカ信号をフィードバックすることによって、新たに入力した中間信号からレプリカ信号を削除する。ここでは、このような回り込みキャンセラ部２０の構成をさらに詳しく説明する。加算部３２は、直交検波部５２から中間信号を入力し、後述のＦＩＲフィルタ部３４からレプリカ信号の反転成分を入力し、両者を加算する。当該加算が、前述の中間信号からレプリカ信号の削除に相当する。なお、レプリカ信号とは、後述する送信用アンテナ３８から送信された無線信号が、回り込みながら受信用アンテナ１０において受信される場合に、受信された無線信号の模擬信号に相当する。また、加算部３２は、中間信号からレプリカ信号を削除した信号を処理信号として出力する。

等化部２２は、加算部３２からの処理信号に対して等化処理を実行する。等化処理には、公知の技術が使用されればよいが、等化部２２は、図示しない送信装置から受信用アンテナ１０の間において、無線信号が受けるマルチパスの影響を低減する。例えば、等化部２２は、ＦＩＲフィルタによって構成されている。等化部２２は、等化処理した処理信号を等化信号として出力する。ＦＩＲフィルタ部３４は、複数のタップにて構成されており、等化部２２からの等化信号を受けつけ、受けつけた等化信号を順次遅延させる。また、等化部２２は、推定部３６から設定されたタップ係数と、等化信号との間において畳み込み積分を実行する。畳み込みの結果が、前述のレプリカ信号に相当し、ＦＩＲフィルタ部３４は、レプリカ信号を反転しながら出力する。

推定部３６は、ＦＩＲフィルタ部３４における複数のタップのそれぞれに対するタップ係数を導出する。推定部３６において導出される複数のタップ係数は、送信用アンテナ３８から受信用アンテナ１０へ至る回り込み波の伝送路特性に相当する。推定部３６は、タップ係数、つまり伝送路特性を導出するために、一例として以下の処理を実行する。中継装置１００による中継処理を中止した状態において、送信部３０から既知のパターンの信号を送信する。受信部１２は、既知のパターンの信号を受信する。推定部３６は、受信した信号と、予め記憶した既知のパターンの信号とをもとに、相関処理を実行することによって、伝送路特性を導出する。なお、相関処理の代わりに、ＬＭＳアルゴリズム等の適応アルゴリズムが使用されてもよい。一方、中継装置１００が中継処理を実行している間、推定部３６は、動作を停止してもよい。

調査部２４は、加算部３２からの処理信号を調査対象信号として入力する。調査部２４は、調査対象信号に対して移動平均を実行し、平均電力値をしきい値と比較する。ここで、移動平均は、例えば２０４８サンプルにて使用される。これは、ＩＳＤＢ−Ｔのモード３における１シンボルの期間の１／４に相当する。また、平均電力値がしきい値より大きくなった場合に、調査部２４は、発振状態であると結論づける。これは、調査対象信号の信号強度の増加に相当し、調査部２４は、発振検知を実行するといえる。調査部２４は、ＳＷ部８２に対して、ＤＡ部２６と乗算部２８との接続を切断させる。つまり、調査部２４は、発振状態にある場合に回り込みキャンセラ部２０の動作を停止させ、削除の中止を指示する。

検出部８０は、調査部２４と同様に、加算部３２からの処理信号を調査対象信号として入力する。また、検出部８０は、調査対象信号の信号強度を測定し、検出部７０と同様の信号強度の低下を検出することによって、図示しない第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替を検出する。検出部８０は、信号強度の低下を検知したとき、つまり切替を検出したときに、調査部２４に対して、一定期間にわたる処理の中止を指示する。ここで、一定期間は、送信装置２００での第１送信部２０２と第２送信部２０４との間の切替に要すべき期間、つまり図３（ａ）において信号強度が低下している「Ｐ１」から「Ｐ４」の期間よりも長くなるように規定される。以上の処理によって、調査部２４は、図３（ａ）のＰ３からＰ４において、信号強度の増加を検知しなくなり、当該増加を発振状態と誤検知しなくなる。なお、検出部８０から調査部２４への信号がＨｉｇｈレベルの信号であれば、調査部２４は発振検知を実行し、検出部８０から調査部２４への信号がＬｏｗレベルの信号であれば、調査部２４は発振検知を実行しない。

以上の構成による中継装置１００の動作を説明する。図７は、中継装置１００における中継処理の手順を示すフローチャートである。Ｈｉｇｈレベルの信号期間であるときに（Ｓ４０のＹ）、検出部８０は、レベル低下を検出すれば（Ｓ４２のＹ）、Ｌｏｗレベルの信号に切りかえる（Ｓ５０）とともに、調査部２４の発振検知を停止させる（Ｓ５２）。一方、検出部８０は、レベル低下を検出しなければ（Ｓ４２のＮ）、調査部２４は、発振を検知したとき（Ｓ４４のＹ）、回り込みキャンセラ部２０を停止させる（Ｓ４８）。また、調査部２４は、発振を検知しないとき（Ｓ４４のＮ）、回り込みキャンセラ部２０を動作させる（Ｓ４６）。Ｈｉｇｈレベルの信号期間でないときに（Ｓ４０のＮ）、検出部８０は、調査部２４の発振検知を停止させる（Ｓ５４）。一定期間が経過すれば（Ｓ５６のＹ）、検出部８０は、Ｈｉｇｈレベルの信号に切りかえる（Ｓ５８）。一方、一定期間が経過しなければ（Ｓ５６のＮ）、ステップ５８の処理は、スキップされる。

本発明のさらに別の変形例を説明する。本発明のさらに別の変形例は、実施例と同様に、受信した無線信号に対して、復調、硬判定、変調を実行した後に、無線信号を送信する中継装置に関する。実施例では、復調結果における位相回転の発生要因として、複数の送信系間の切替を考慮した。別の変形例では、別の発生要因を検討する。中継装置は、無線信号を周波数変換するために局部発振器を備える。また、局部発振器の故障の影響を低減するために、複数の局部発振器が備えられる。中継装置が無線信号を受信しているときに、複数の局部発振器間の切替が生じたとき、周波数変換された無線信号に急激な位相の変化が生じる。その結果、実施例と同様に、判定結果に誤りが発生する可能性がある。これに対応するために、実施例に係る中継装置は、以下の処理を実行する。

中継装置は、周波数変換した無線信号に対する位相回転量の変化を監視する。また、中継装置は、短期間に位相回転量が大きく変化したときに、局部発振器の切替が実行されたと推定し、所定の期間にわたって硬判定を停止する。その結果、誤った判定がなされないので、送信すべき無線信号の品質の悪化が抑制される。

図８は、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８に示された中継装置１００は、図２に示された中継装置１００と比較して、第１発振部５０、検出部７０、第２発振部７６を備えずに、代わりに切替部９０、第１発振部９２、第２発振部９４、検出部９６を備える。

第１発振部９２および第２発振部９４のそれぞれは、局部発振信号を発振する。切替部９０は、第１発振部９２から発振される局部発振信号および第２発振部９４から発振される局部発振信号のいずれか一方を選択して出力する。ここで、通常は、第１発振部９２からの局部発振信号が選択され、第１発振部９２が故障している場合に、第２発振部９４からの局部発振信号が選択されるものとする。また、乗算部１４は、受信部１２において受信した無線信号に対して、第１発振部９２あるいは第２発振部９４から出力される局部発振信号を使用しながら周波数変換を実行する。なお、第１発振部９２から発振される局部発振信号と、第２発振部９４から発振される局部発振号では、周波数が同等であるが、一般的に位相が異なっている。そのため、第１発振部９２と第２発振部９４との間において切替が実行されたとき、同期検波部５６から出力される信号の位相が回転する。そのような状態において硬判定部６０の硬判定が実行されれば、実施例と同様に、判定誤りが発生する可能性がある。

検出部９６は、ＦＦＴ部５４からの周波数領域の信号を入力する。また、検出部９６は、入力した周波数領域の信号から、パイロット信号が配置されたサブキャリアを抽出する。なお、パイロット信号が配置されたサブキャリアは既知であるとする。検出部９６は、抽出したサブキャリアにおける位相回転量を導出する。例えば、検出部９６は、時間的に異なったパイロット信号での位相差を導出する。また、検出部９６は、予めしきい値を規定しており、位相回転量の大きさとしきい値とを比較する。さらに、検出部９６は、位相回転量の大きさがしきい値よりも大きくなったときに、第１ＳＷ部５８と第２ＳＷ部６４に対して、硬判定部６０、変調部６２の処理の中止を指示する。つまり、当該場合に、検出部９６は、Ｈｉｇｈレベルの信号をＬｏｗレベルの信号に切りかえる。

なお、中継装置１００は、図５に示された中継装置１００と同様に複数の受信用アンテナ１０等、合成部７４、ウエイト更新部７２を備えることによって、アダプティブアレイ信号処理を実行してもよい。その場合、検出部９６は、前述のごとく導出した位相回転量が大きくなったときに、ウエイト更新部７２に対して、ウエイトベクトルの更新の中止を指示する。

以上の構成による中継装置１００の動作を説明する。図９は、中継装置１００における中継処理の手順を示すフローチャートである。Ｈｉｇｈレベルの信号期間であるときに（Ｓ７０のＹ）、検出部９６は、位相の不連続を検出すれば（Ｓ７２のＹ）、Ｌｏｗレベルの信号に切りかえる（Ｓ７４）とともに、硬判定部６０の硬判定をＯＦＦにさせる（Ｓ７６）。一方、検出部９６は、位相の不連続を検出しなければ（Ｓ７２のＮ）、定常処理、つまり硬判定を実行させる。Ｈｉｇｈレベルの信号期間でないときに（Ｓ７０のＮ）、一定期間が経過すれば（Ｓ７８のＹ）、検出部９６は、Ｈｉｇｈレベルの信号に切りかえる（Ｓ８０）とともに、硬判定部６０の硬判定をＯＮにさせる（Ｓ８２）。一方、一定期間が経過しなければ（Ｓ７８のＮ）、検出部７０は、硬判定部６０の硬判定をＯＦＦにさせたままである（Ｓ８４）。

本発明の実施例によれば、信号強度の低下を検出したときに、中継に必要とされる処理の簡略化を実行するので、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減できる。また、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響が低減されるので、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。また、中継に必要とされる処理の簡略化を実行するだけなので、簡易に影響を低減できる。また、平均等の統計処理での時定数が自動利得制御での時定数よりも短くするので、無線伝送路の変動よりも短い期間に生じる変化を検出できる。

また、系の切替を検出したときに硬判定の中止を指示するので、系の切替によって生じる位相回転による硬判定の誤りを抑制できる。また、系の切替によって生じる位相回転による硬判定の誤りが抑制されるので、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。また、硬判定を中止するが、中継を継続するので、放送を維持できる。また、系の切替を検出したときにウエイトベクトルの更新の中止を指示するので、系の切替によって生じる位相回転によるウエイトベクトルの誤更新を抑制できる。また、系の切替によって生じる位相回転によるウエイトベクトルの誤更新が抑制されるので、アダプティブアレイ信号処理の特性の悪化を抑制できる。また、系の切替によって生じる位相回転によるウエイトベクトルの誤更新が抑制されるので、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。

また、系の切替を検出したときに発振状態の調査の中止を指示するので、系の切替によって生じる信号強度の変化による発振状態の誤検出を抑制できる。また、系の切替によって生じる信号強度の変化による発振状態の誤検出が抑制されるので、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。また、発振状態の検出を抽出することによって、回り込みキャンセラが動作された状態にて中継処理が継続されるので、放送を維持できる。また、無線信号の送信元における系の切替に要すべき期間よりも長い期間にわたって、調査の中止が指示されるので、切替の影響を低減できる。

また、局部発振器の切替によって位相回転量が大きくなったときに硬判定の中止を指示するので、位相回転による硬判定の誤りを抑制できる。また、位相回転による硬判定の誤りが抑制されるので、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。また、局部発振器の切替によって位相回転量が大きくなったときにウエイトベクトルの更新の中止を指示するので、位相回転によるウエイトベクトルの誤更新が抑制され、処理に対する処理対象の信号の急激な変化の影響を低減でき、中継処理に及ぼされる影響を低減できる。

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。

これまで説明した実施例に示された中継装置１００および変形例等に示された中継装置１００の任意の組合せも有効である。例えば、検出部７０、検出部８０、検出部９６が、送信装置２００における第１送信部２０２と第２送信部２０４との切替、および第１発振部９２と第２発振部９４との間の切替を両方とも検出してもよい。また、検出部７０、検出部８０が、検出部９６と同様に位相回転量をもとに切替を検出してもよい。本変形例によれば、組み合わせた効果が得られる。

実施例に記載された発明の特徴は、次の項目によって規定されてもよい。
（項目１）
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に対して、中継に必要とされる処理を実行する処理部と、
前記処理部において処理が実行された無線信号を送信する送信部と、
前記受信部において受信した無線信号に対する強度の低下を検出する検出部と、
前記検出部において強度の低下が検出されたときに、前記処理部に対して、一定期間にわたる処理の簡略化を指示する指示部と、
を備えることを特徴とする中継装置。
（項目２）
前記受信部は、受信した無線信号に対して、自動利得制御を実行しながら、増幅処理を実行し、
前記検出部は、無線信号に対する強度を導出するために統計処理を実行しており、統計処理での時定数が自動利得制御での時定数よりも短いことを特徴とする項目１に記載の中継装置。

（項目３）
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に対して、復調、硬判定、変調の順に処理を実行する処理部と、
前記処理部において処理が実行された無線信号を送信する送信部と、
前記受信部において受信した無線信号の送信元における系の切替を検出する検出部と、
前記検出部において切替が検出されたときに、前記処理部に対して、一定期間にわたる硬判定の中止を指示する指示部と、
を備えることを特徴とする中継装置。
（項目４）
前記受信部は、複数のアンテナを介して複数の無線信号を受信しており、
前記処理部は、前記受信部において受信した複数の無線信号に対して、ウエイトベクトルを更新しながら、アダプティブアレイ信号処理を実行し、
前記指示部は、前記検出部において切替が検出されたときに、前記処理部に対して、ウエイトベクトルの更新の中止を指示することを特徴とする項目３に記載の中継装置。

（項目５）
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レプリカ信号を生成しながら、生成したレプリカ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レプリカ信号を削除する処理部と、
前記処理部においてレプリカ信号が削除された無線信号を送信する送信部と、
前記処理部においてレプリカ信号が削除された無線信号に対して、発振状態にあるか否かを調査し、発振状態にある場合に、前記処理部に対して削除の中止を指示する調査部と、
前記受信部において受信した無線信号の送信元における系の切替を検出する検出部と、
前記検出部において切替が検出されたときに、前記調査部に対して、一定期間にわたる調査の中止を指示する指示部と、
を備えることを特徴とする中継装置。
（項目６）
前記指示部において調査の中止が指示される期間は、無線信号の送信元における系の切替に要すべき期間よりも長くなるように規定されることを特徴とする項目５に記載の中継装置。

本発明の実施例に係る放送システムの構成を示す図である。 図１の中継装置の構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｃ）は、図２の中継装置の内部信号の構成を示す図である。 図２の中継装置における中継処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る中継装置の構成を示す図である。 本発明の別の変形例に係る中継装置の構成を示す図である。 図６の中継装置における中継処理の手順を示すフローチャートである。 本発明のさらに別の変形例に係る中継装置の構成を示す図である。 図８の中継装置における中継処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 受信用アンテナ、 １２ 受信部、 １４ 乗算部、 １６ 発振部、 １８ ＡＤ部、 ２０ 回り込みキャンセラ部、 ２２ 等化部、 ２４ 調査部、 ２６ ＤＡ部、 ２８ 乗算部、 ３０ 送信部、 ３２ 加算部、 ３４ ＦＩＲフィルタ部、 ３６ 推定部、 ３８ 送信用アンテナ、 ４０ 制御部、 ５０ 第１発振部、 ５２ 直交検波部、 ５４ ＦＦＴ部、 ５６ 同期検波部、 ５８ 第１ＳＷ部、 ６０ 硬判定部、 ６２ 変調部、 ６４ 第２ＳＷ部、 ６６ ＩＦＦＴ部、 ６８ 直交変調部、 ７０ 検出部、 ７２ ウエイト更新部、 ７４ 合成部、 ７６ 第２発振部、 ８０ 検出部、 ８２ ＳＷ部、 ９０ 切替部、 ９２ 第１発振部、 ９４ 第２発振部、 ９６ 検出部、 １００ 中継装置。

Claims (2)

1. 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に対して、複数の局部発振器のうちの第１局部発振器から出力される局部信号を使用しながら周波数変換を実行するとともに、前記第１局部発振器が故障した場合に、複数の局部発振器のうちの第２局部発振器から出力される局部信号を使用しながら周波数変換を実行する変換部と、
   前記変換部において周波数変換が実行された無線信号に対して、直交検波、硬判定、直交変調の順に処理を実行する処理部と、
   前記処理部において処理が実行された無線信号を送信する送信部と、
   前記変換部において周波数変換が実行された無線信号に対して、位相回転量を導出する導出部と、
   前記導出部において導出した位相回転量が大きくなったときに、前記処理部に対して、一定期間にわたる硬判定の中止を指示する指示部とを備え、
   前記処理部は、前記指示部によって硬判定の中止を指示された場合、硬判定されていない信号を直交変調することを特徴とする中継装置。
2. 前記受信部は、複数のアンテナを介して複数の無線信号を受信しており、
   前記処理部は、前記受信部において受信した複数の無線信号に対して、ウエイトベクトルを更新しながら、アダプティブアレイ信号処理を実行し、
   前記指示部は、前記導出部において導出した位相回転量が大きくなったときに、前記処理部に対して、ウエイトベクトルの更新の中止を指示することを特徴とする請求項１に記載の中継装置。

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