JP5069362B2 - 無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線送受信機で受信する受信信号に混入している送信漏れ信号を打ち消すために相殺信号を探索する無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置に関するものである。

一般に、無線（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）送受信機では、ＲＦ送信及びＲＦ受信が同時に起きることから、送信信号と受信信号とを隔離するための隔離装置が必要である。例えば、無線認識（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）リーダーは、送信信号と受信信号とを隔離するためにサーキュレータ（Ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）や方向性結合器を使用する。

そして、無線送受信機では、アンテナを介して送信信号の送出及び受信信号の受信がなされる途中で送信信号の一部が漏れて受信信号に混入する可能性があり、このような送信漏れ信号を打ち消すことが必要である。

従来の無線送受信機は、このような送信漏れ信号を打ち消し合うために、送信漏れ信号と同一の大きさ及び逆の位相を有する相殺信号を受信信号に結合させることで、受信信号に含まれた送信漏れ信号を打ち消し合っている。このためには、送信漏れ信号と同一の大きさ及び逆の位相を有する相殺信号を探すことが重要である。

ところが、従来は送信漏れ信号の大きさと位相を精密に検出及び追跡することが困難だったため、主に、Ｉ／Ｑベクトル位相面の全体領域を順次にスキャンする方式で最適の相殺ベクトルを探索した。

しかしながら、Ｉ／Ｑベクトル位相面の全体領域をスキャンして相殺ベクトルを探索する場合、分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）によって探索時間が多くかかるという問題点がある。にもかかわらず、相殺ベクトルを正確に探索して送信漏れ信号の相殺度合いを向上させるには分解能を高めなければならず、これは探索時間を幾何級数的に増加させる要因となりうる。

本発明は、無線送受信機において送信漏れ信号を打ち消すための相殺信号を探索する送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置を対象とする。

本発明は、無線信号の送信及び受信が同時に行われる無線送受信機において測定された送信漏れ信号の大きさを用いて、Ｉ／Ｑベクトル位相面上において、当該送信漏れ信号を最大に打ち消しあうような相殺ベクトルが存在する最大及び最小範囲を設定し、この相殺ベクトルが存在する探索領域を決定し、該決定された探索領域で当該相殺ベクトルを探索する。

本発明は、無線送受信機において送信漏れ信号に対応する相殺信号を迅速で正確に探索することができる、無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明に係る無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法は、無線信号の送信及び受信が同時に行われる無線送受信機が、受信信号に混入した送信漏れ信号の大きさを測定する段階と、
前記測定された送信漏れ信号の大きさを用いて、Ｉ／Ｑベクトル位相面上で前記送信漏れ信号を最大に打ち消しあうような相殺ベクトルが存在する最大及び最小範囲を設定し、前記相殺ベクトルが存在する探索領域を決定し、該決定した探索領域で前記相殺ベクトルを探索する段階と、を含む。

前記相殺ベクトルが存在する探索領域は、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準にして複数の領域に区分した領域のうちの一つであることを特徴とする。

そして、前記相殺ベクトルが存在する最大及び最小範囲の設定は、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面上において、前記測定された送信漏れ信号の大きさに対する負（−）の測定誤差を考慮して、前記送信漏れ信号の大きさよりも小さい大きさを有する第１円を最小範囲と設定し、正（＋）の測定誤差を考慮して、前記送信漏れ信号の大きさよりも大きい大きさを有する第２円を最大範囲と設定する。

前記相殺ベクトルが存在する探索領域の決定は、
前記設定した最大範囲と最小範囲との間の領域を、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準に複数の領域に区分し、該区分された各領域別にそれぞれ一つのサンプル地点を決定する第１段階と、
前記各領域別に決定したサンプル地点に対するベクトルを検出する第２段階と、
前記検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて、前記相殺ベクトルが存在する領域を決定する第３段階と、
を含んでなる。

好適には、前記第１乃至第３段階を順次に少なくとも一回繰り返し行うことができる。

好適には、前記各領域のサンプル地点は、前記区分された各領域の中間地点である。

そして、前記第３段階は、
前記検出された各領域のサンプル地点に対するベクトルと同一の大きさ及び位相を有する信号を、前記送信漏れ信号が混入した受信信号と結合する段階と、
前記結合後に、前記送信漏れ信号の相殺度合いが最も大きい信号の大きさ及び位相を有するベクトルを検索する段階と、
前記検索されたベクトルが存在する領域を、前記相殺ベクトルが存在する領域として決定する段階と、を含んでなることができる。

上記目的を達成するための、本発明に係る無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索装置は、
受信信号に混入している送信漏れ信号の大きさ情報を検出する漏れ信号検出部と、
前記漏れ信号検出部が検出した送信漏れ信号大きさ情報を用いて相殺ベクトルを決定し、前記送信漏れ信号を打ち消しあう相殺信号の発生を制御する制御部と、
前記制御部の制御によって前記相殺信号を生成し、生成した相殺信号を出力して、受信信号に混入している送信漏れ信号を打ち消す漏れ信号相殺部と、
を含み、
前記制御部は、前記漏れ信号検出部が検出した送信漏れ信号の大きさ情報に基づいて、Ｉ／Ｑベクトル位相面上に、前記送信漏れ信号が存在する最大及び最小範囲を設定し、前記設定した最大範囲と最小範囲との間の領域を、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準に複数の領域に区分し、該区分された各領域別にそれぞれ一つのサンプル地点を決定した後、各サンプル地点に対するベクトルを検出し、該検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて、前記相殺ベクトルが存在する領域を決定し、該決定した領域で相殺ベクトルを探索することができる。

そして、前記制御部は、前記設定した最大範囲と最小範囲との間の領域を、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準に複数の領域に区分し、該区分された各領域別にそれぞれ一つのサンプル地点を決定した後、前記領域別に各サンプル地点に対するベクトルを検出し、該検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて前記相殺ベクトルが存在する領域を決定する動作を少なくとも１回反復した後、前記決定した領域で相殺ベクトルを探索することができる。

また、前記制御部は、前記相殺ベクトルが存在する領域の決定において、前記検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルと同一の大きさ及び位相を有する信号を、前記送信漏れ信号が混入した受信信号と結合し、前記結合後に、前記送信漏れ信号の相殺度合いが最も大きい信号の大きさ及び位相を有するベクトルを決定し、該決定したベクトルが存在する領域を、前記相殺ベクトルが存在する領域として決定することができる。

本発明によると、受信信号に含まれた送信漏れ信号を打ち消しあうための相殺信号を迅速で正確に探索でき、無線通信において受信感度を向上させることが可能になる。

本発明による送信漏れ信号の相殺信号探索装置が適用された無線送受信機の概略構成を示すブロック図である。 本発明による無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置の動作を説明するためのＩ／Ｑベクトル位相面を示す図である。 本発明による無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置の動作を説明するためのＩ／Ｑベクトル位相面を示す図である。 本発明による無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置の動作を説明するためのＩ／Ｑベクトル位相面を示す図である。 本発明による無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置の動作を説明するためのＩ／Ｑベクトル位相面を示す図である。

以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の本発明の説明において、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にさせると判断される場合には、その詳細な説明を適宜省略するものとする。

図１は、本発明による送信漏れ信号の相殺信号探索装置が適用された無線送受信機の概略構成を示すブロック図である。図１を参照すると、同図の無線送受信機では、制御部（ＣＰＵ）１１０で発生した送信信号Ｓ１は、送信アンプ１２０で増幅された後にサーキュレータ１３０を経てアンテナ１４０を介して送出される。また、アンテナ１４０を介して受信した受信信号Ｓ２は、サーキュレータ１３０を経て受信アンプ１５０で増幅された後に制御部（ＣＰＵ）１１０に入力される。

しかるに、同図に示すように、送信信号Ｓ１がサーキュレータ１３０を経てアンテナ１４０から送出される際に、送信信号Ｓ１の一部が受信端へと漏れ、この送信漏れ信号Ｓ３が受信信号Ｓ２に混入することがある。

そこで、受信信号Ｓ２において送信漏れ信号Ｓ３を打ち消すために、送信信号Ｓ１の一部を分岐させて漏れ信号相殺部１６０に伝達する。続いて、漏れ信号相殺部１６０は、分岐した信号を用いて送信漏れ信号と同一の大きさ及び逆の位相を有する相殺信号を生成し、生成した相殺信号を混合器１７０に伝送する。

混合器１７０では、送信漏れ信号に対応する相殺信号を、送信漏れ信号Ｓ３が混入している受信信号Ｓ２と混合することで送信漏れ信号Ｓ３を打ち消しあい、純粋な受信信号Ｓ２のみを受信アンプ１５０に伝達する。

漏れ信号検出部１８０は、受信信号Ｓ２中の送信漏れ信号Ｓ３の大きさを検出し、該検出した大きさ情報を制御部（ＣＰＵ）１１０に伝送する。具体的には、漏れ信号検出部１８０は、初期に漏れ信号相殺部１６０が動作しない状態で、受信信号Ｓ２に含まれた送信漏れ信号Ｓ３の大きさを検出する。そして、漏れ信号検出部１８０は、当該検出した送信漏れ信号Ｓ３の大きさ情報を制御部１１０に伝送する。

制御部１１０は、漏れ信号検出部１８０で検出された送信漏れ信号Ｓ３の大きさ情報を用いて、送信漏れ信号Ｓ３を最大に打ち消しあうような相殺ベクトルを決定し、漏れ信号相殺部１６０が相殺信号を発生するように制御する。

漏れ信号相殺部１６０は、制御部１１０の制御によって、送信漏れ信号と同一の大きさ及び逆の位相を有する相殺信号を生成して出力する。

本発明は、制御部１１０が上記の相殺ベクトルをより迅速で正確に探索する方法を提供する。そのためには、まず、送信漏れ信号に対して最大の相殺効果を有する相殺信号の大きさ及び位相を探索することが重要である。

以下では、本発明による無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置について詳細に説明する。

図２Ａ乃至図２Ｄは、本発明による無線送受信機において送信漏れ信号の相殺信号探索方法及び装置を説明するためのＩ／Ｑベクトル位相面を示している。

上記のように、漏れ信号検出部１８０は、漏れ信号相殺部１６０が動作しない状態で、受信信号Ｓ２へと漏れる送信漏れ信号Ｓ３の大きさを測定する。この時、測定される送信漏れ信号の大きさは絶対値である。送信漏れ信号の大きさは、例えば、ＰＩＮダイオードなどのＲＦ検出器を用いて測定することができる。

続いて、漏れ信号相殺部１６０は、送信信号から分岐して入力される信号から、当該検出された送信漏れ信号Ｓ３の大きさに関する情報を用いて相殺信号を探索する。この時、上記のように、送信漏れ信号についてはその大きさの絶対値は分かるが、位相は分からない。したがって、このような送信漏れ信号２１０をＩ／Ｑベクトル位相面に表示すると、図２Ａに示すように、Ｉ／Ｑベクトル位相面上においてその大きさの絶対値に対応する円周２００上のある地点に位置するようになる。

その結果、送信漏れ信号２１０と同一の大きさ及び逆の位相を有する相殺信号は、上記のように形成された円周２００上のある地点に位置するようになる。すなわち、相殺信号の探索領域は円周２００となる。

しかし、図２Ｂに示すように、送信漏れ信号２１０の大きさを測定するにあたり、正／負（＋／−）の測定誤差が生じることがあるので、探索領域は、最大範囲と最小範囲を設定することが好ましい。

すなわち、送信漏れ信号２１０の大きさに対してあらかじめ設定された負（−）の測定誤差を考慮して、送信漏れ信号２１０の大きさよりも小さい大きさを有する第１円２２０を最小範囲と設定する。また、送信漏れ信号２１０の大きさに対してあらかじめ設定された正（＋）の測定誤差を考慮して、送信漏れ信号２１０の大きさよりも大きい大きさを有する第２円２３０を最大範囲と設定する。ここで、第１円２２０及び第２円２３０は、中心点をなすＩ／Ｑ位相面における原点を基準に形成される。このため、第１円２２０と第２円２３０との間の領域が相殺信号の探索領域２４０となる。

本発明では、第１円２２０と第２円２３０との間の領域が相殺信号の探索領域２４０となるので、全領域を探索する既存の方法に比べて探索時間が顕著に短縮するという効果がある。

次に、図２Ｃに示すように、相殺信号の探索領域２４０を複数の領域に区分する。同図では、本発明の一例として四分面に区分している。そして、区分された各領域別に一つのサンプル地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれ決定する。好ましくは、各領域ごとに中間地点をサンプル地点と決定することが好ましい。

そして、各領域別に順次にサンプル地点に対するベクトルを検出する。この時、ベクトルは、原点を基準に各サンプル地点までを指すベクトルを意味する。

図２Ｃでは、一例として、第１四分面が第１探索領域とされ、第１四分面から順次に、サンプル地点に対するベクトルを検出する様子を示している。

本発明は、上記のように、各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて相殺ベクトルが存在する領域を決定する。このために、検出された各領域のサンプル地点に対するベクトルと同一の大きさ及び位相を有する信号を、無線送受信機で送信漏れ信号２１０が混入している受信信号と結合する。そして、最大の相殺度合いを有するベクトルを決定し、該ベクトルが存在する領域を、相殺ベクトルが存在する領域と決定する。

図２Ｃに示すように、もし送信漏れ信号２１０が第３四分面に存在すると、Ａサンプル地点のベクトル相殺度が、他のサンプル地点Ｂ〜Ｄのベクトルに比べて大きい。

このように、相殺ベクトルが存在する領域（第１四分面）が決定されると、図２Ｄに示すように、決定された領域（第１四分面）を複数のサブ領域にさらに区分する。図２Ｄでは、一実施例として第１四分面を２個のサブ領域（第１−１探索区間及び第１−２探索区間）に区分しているが、これに限定されず、それ以上のサブ領域に区分しても良い。

このように区分されたサブ領域においても同様に、各サブ領域別に一つのサンプル地点Ａ１、Ａ２を決定し、各サンプル地点Ａ１、Ａ２でのベクトルを検出する。そして、検出されたベクトルを用いて最大の相殺度合いを有するベクトルを決定し、この決定されたベクトルが存在する領域を２次探索区間と設定する。

以上の過程を繰り返し行うことで、最終的に最適の相殺ベクトルを求める。

このように、本発明は、一次的に、探索領域を、第１円２２０と第２円２３０との間の領域に狭め、二次的に、探索領域をサブ領域に狭め、これらの過程を少なくとも一回反復することによって相殺信号の探索領域を狭めることができる。

これにより、相殺信号の探索にかかる時間を顕著に短縮することができる。

近年、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などのような無線通信技術が様々な産業分野に広く利用されている。かかる無線通信技術では、信号の送信及び受信が同時に起きることから、送信信号の一部が漏れて受信信号に混入する現象が生じている。そのため、送信端と受信端との隔離度を高める技術に関する関心が高まっている。

このような側面において、本発明は、受信信号に含まれた送信漏れ信号を打ち消しあうための相殺信号を迅速で正確に探索できるようにし、無線通信において受信感度を向上させることができる。したがって、本発明は、無線通信技術及び無線送受信装置などに非常に有用に適用することができる。

以上では好適な実施例に挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、それらの具体的な実施例に限定されないことは明らかである。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には、実施例に限定されることなく、添付した特許請求の範囲内で様々な本発明の改変が可能であり、それらの改変はいずれも本発明の技術的範囲に属することは明らかである。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付した特許請求の範囲による技術的思想によって定められるべきである。

Claims (9)

1. 無線信号の送信及び受信が同時に行われる無線送受信機が、受信信号に混入した送信漏れ信号の大きさを測定する段階と、
   Ｉ／Ｑベクトル位相面上において、前記送信漏れ信号の大きさを用いて、予め設定された負（−）の測定誤差を考慮して、前記送信漏れ信号の大きさよりも小さい大きさを有する第１円を最小範囲と設定し、予め設定された正（＋）の測定誤差を考慮して、前記送信漏れ信号の大きさよりも大きい大きさを有する第２円を最大範囲と設定して、前記送信漏れ信号を打ち消す相殺ベクトルが存在する探索領域を決定し、該決定した探索領域で前記相殺ベクトルを探索する段階と、
   を含む、無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法。
2. 前記相殺ベクトルが存在する探索領域は、
   前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準にして複数の領域に区分した領域のうちの一つであることを特徴とする、請求項１に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法。
3. 前記相殺ベクトルが存在する探索領域の決定は、
   前記設定した最大範囲と最小範囲との間の領域を、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準に複数の領域に区分し、該区分された各領域別にそれぞれ一つのサンプル地点を決定する第１段階と、
   前記各領域別に決定したサンプル地点に対するベクトルを検出する第２段階と、
   前記検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて、前記相殺ベクトルが存在する領域を決定する第３段階と、
   を含んでなる、請求項１に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法。
4. 前記第１乃至第３段階を順次に少なくとも一回繰り返し行う、請求項３に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法。
5. 前記各領域のサンプル地点は、前記区分された各領域の中間地点である、請求項３に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法。
6. 前記第３段階は、
   前記検出された各領域のサンプル地点に対するベクトルと同一の大きさ及び位相を有する信号を、前記送信漏れ信号が混入した受信信号と結合する段階と、
   前記結合後に、前記送信漏れ信号の相殺度合いが最も大きい信号の大きさ及び位相を有するベクトルを検索する段階と、
   前記検索されたベクトルが存在する領域を、前記相殺ベクトルが存在する領域として決定する段階と、
   を含んでなる、請求項３に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索方法。
7. 受信信号に混入している送信漏れ信号の大きさ情報を検出する漏れ信号検出部と、
   前記漏れ信号検出部が検出した送信漏れ信号大きさ情報を用いて、相殺ベクトルを決定し、前記送信漏れ信号を打ち消す相殺信号の発生を制御する制御部と、
   前記制御部の制御によって前記相殺信号を生成し、生成した相殺信号を出力して、受信信号に混入している送信漏れ信号を打ち消す漏れ信号相殺部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記漏れ信号検出部が検出した前記送信漏れ信号の大きさ情報に基づいて、Ｉ／Ｑベクトル位相面上に、前記送信漏れ信号の大きさを用いて、予め設定された負（−）の測定誤差を考慮して、前記送信漏れ信号の大きさよりも小さい大きさを有する第１円を最小範囲と設定し、予め設定された正（＋）の測定誤差を考慮して、前記送信漏れ信号の大きさよりも大きい大きさを有する第２円を最大範囲と設定して、前記設定した最大範囲と最小範囲との間の領域を、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準に複数の領域に区分し、該区分された各領域別にそれぞれ一つのサンプル地点を決定した後、各サンプル地点に対するベクトルを検出し、該検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて、前記相殺ベクトルが存在する領域を決定し、該決定した領域で相殺ベクトルを探索する、無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索装置。
8. 前記制御部は、
   前記設定した最大範囲と最小範囲との間の領域を、前記Ｉ／Ｑベクトル位相面において原点を基準に複数の領域に区分し、該区分された各領域別にそれぞれ一つのサンプル地点を決定した後、前記領域別に各サンプル地点に対するベクトルを検出し、該検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルを用いて前記相殺ベクトルが存在する領域を決定する動作を少なくとも１回反復した後、前記決定した領域で相殺ベクトルを探索する、請求項７に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索装置。
9. 前記制御部は、
   前記相殺ベクトルが存在する領域の決定において、前記検出した各領域のサンプル地点に対するベクトルと同一の大きさ及び位相を有する信号を、前記送信漏れ信号が混入した受信信号と結合し、前記結合後に、前記送信漏れ信号の相殺度合いが最も大きい信号の大きさ及び位相を有するベクトルを決定し、該決定したベクトルが存在する領域を、前記相殺ベクトルが存在する領域として決定する、請求項７に記載の無線送受信機における送信漏れ信号の相殺信号探索装置。