JP5188922B2

JP5188922B2 - 伝送路特性推定装置およびそれを利用した中継装置

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Publication number: JP5188922B2
Application number: JP2008258460A
Authority: JP
Inventors: 幸彦中川; 哲小野
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010093335A

Description

本発明は、伝送路特性推定技術に関し、特に受信した無線信号をもとに伝送路特性を推定する伝送路特性推定装置およびそれを利用した中継装置に関する。

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（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式を採用する地上波ディジタル放送、例えば、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）、ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＤＶＢ−Ｔ）では、ガードインターバルとよ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（ＳｉｎｇｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＮｅｔｗｏｒｋ：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１参照。）。
特開２００８−１７２３６号公報

回り込み成分の推定のような伝送路特性の推定は、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。回り込み成分の推定精度が、中継すべきＯＦＤＭ信号の品質に影響を及ぼす。ここで、回り込み成分の推定に使用すべき帯域が広くなるほど、一般的に、推定精度は向上する。しかしながら、ＯＦＤＭ信号の帯域外では、信号のレベルが低くなっているので、これを使用すると、推定精度が悪化するおそれがある。

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、周波数領域において伝送路特性を高精度に推定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伝送路特性推定装置は、無線信号の受信スペクトルを導出する導出部と、導出部において導出した受信スペクトルが、信号領域と、当該信号領域の低周波数側に配置される第１帯域端領域と、当該信号領域の高周波数側に配置される第２帯域端領域とを含む場合に、導出部において導出した受信スペクトルを各周波数ポイントにて微分することによって、第１帯域端領域に含まれた第１周波数ポイントと、第２帯域端領域に含まれた第２周波数ポイントとを検出する検出部と、検出部において検出した第１周波数ポイントと第２周波数ポイントとをもとに、導出部において導出した受信スペクトルを信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域へ分割する分割部と、分割部において分割した信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域のそれぞれに対して独立の演算を実行することによって、受信スペクトルの比較対象になる参照スペクトルを算出する第１算出部と、第１算出部において算出した参照スペクトルと、導出部において導出した受信スペクトルとをもとに、伝送路特性を算出する第２算出部と、を備える。検出部は、各周波数ポイントに対する微分値のうち、最大値をもとに第１周波数ポイントを検出し、最小値をもとに第２周波数ポイントを検出し、分割部は、第１周波数ポイントを含むような帯域を第１帯域端領域として特定し、第２周波数ポイントを含むような帯域を第２帯域端領域として特定し、第１帯域端領域と第２帯域端領域とに挟まれた帯域を信号領域として特定してもよい。

この態様によると、信号領域に加えて、第１帯域端領域、第２帯域端領域も使用するので、周波数領域において伝送路特性を高精度に推定できる。この場合、受信スペクトルから自動的に信号領域等を特定するので、周波数の変動による影響を低減できる。

本発明の別の態様は、中継装置である。この装置は、受信用アンテナで無線信号を受信するとともに、送信用アンテナから無線信号を送信する中継装置であって、受信用アンテナで受信した無線信号をもとに、送信用アンテナから受信用アンテナへの経路によって生じた回り込み信号に対して、逆位相信号を生成するとともに、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もとに、キャンセラ部を構成した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、無線信号の受信スペクトルを導出する導出部と、導出部において導出した受信スペクトルが、信号領域と、当該信号領域の低周波数側に配置される第１帯域端領域と、当該信号領域の高周波数側に配置される第２帯域端領域とを含む場合に、導出部において導出した受信スペクトルを各周波数ポイントにて微分することによって、第１帯域端領域に含まれた第１周波数ポイントと、第２帯域端領域に含まれた第２周波数ポイントとを検出する検出部と、検出部において検出した第１周波数ポイントと第２周波数ポイントとをもとに、導出部において導出した受信スペクトルを信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域へ分割する分割部と、分割部において分割した信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域のそれぞれに対して独立の演算を実行することによって、受信スペクトルの比較対象になる参照スペクトルを算出する第１算出部と、第１算出部において算出した参照スペクトルと、導出部において導出した受信スペクトルとをもとに、タップ係数を算出する第２算出部と、を備える。検出部は、各周波数ポイントに対する微分値のうち、最大値をもとに第１周波数ポイントを検出し、最小値をもとに第２周波数ポイントを検出し、分割部は、第１周波数ポイントを含むような帯域を第１帯域端領域として特定し、第２周波数ポイントを含むような帯域を第２帯域端領域として特定し、第１帯域端領域と第２帯域端領域とに挟まれた帯域を信号領域として特定してもよい。

この態様によると、信号領域に加えて、第１帯域端領域、第２帯域端領域も使用するので、周波数領域において高精度に推定された伝送路特性をタップ係数に使用できる。この場合、受信スペクトルから自動的に信号領域等を特定するので、周波数の変動によ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、周波数領域において伝送路特性を高精度に推定できる。

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、ＳＦＮ（ＳｉｎｇｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＮｅｔｗｏｒｋ）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、受信した放送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、受信用を介して放送信号を受信し、放送信号のうち、所望の帯域の成分を増幅した後に、増幅した放送信号（以下、これも「放送信号」という）を送信用アンテナから送信する。ここで、受信用アンテナと送信用アンテナの周囲の環境によっては、送信用アンテナから送信された放送信号が受信用アンテナに再び受信される現象が顕著になる。このような現象が、前述の回り込みであり、受信用アンテナに再び受信される放送信号は、回り込み波とよばれる。

回り込み波は、放送信号にとって干渉となるので、回り込み波の影響によって通信品質が悪化しうる。回り込み波による影響を低減するために、中継装置には、回り込みキャンセラが備えられている。回り込み波をキャンセルするためには、回り込み波あるいは回り込み波の逆位相成分を推定する必要がある。これらの推定は、例えば、周波数領域にてなされる。その際、推定の対象となる帯域が広い方が推定精度を向上できるが、広くなりすぎて、放送信号の帯域外の成分が含まれてしまうと、推定精度が悪化する。放送信号の帯域外の成分は、受信電力が小さいので、雑音の影響が大きいからである。そのため、放送信号の帯域外の成分を含まない程度に、推定の対象となる帯域を広げることが要求される。これに対して、本実施例に係る中継装置は、次の処理を実行する。

なお、前提として、放送信号のスペクトルは、５つの部分によって形成されているとする。ひとつ目は、信号成分が含まれた信号領域である。ふたつ目は、信号領域の低周波数において信号成分が含まれていない第１帯域外領域であり、３つ目は、信号領域と第１帯域外領域との間に配置された第１帯域端領域である。４つ目は、信号領域の高周波数において信号成分が含まれていない第２帯域外領域であり、５つ目は、信号領域と第２帯域外領域との間に配置された第２帯域端領域である。中継装置は、放送信号のスペクトルに対して、周波数領域にて移動平均を実行することによって、スプリアス成分や雑音成分を低減する。中継装置は、移動平均を実行したスペクトル（以下、「受信スペクトル」という）の各周波数ポイントにおいて微分を実行する。

その結果、中間装置は、微分値の最大値と最小値とを検出する。ここで、最大値は、最小値よりも低周波数側にて検出される。中間装置は、最大値を中心にして予め定められた帯域を第１帯域端領域とし、最小値を中心にして予め定められた帯域を第２帯域端領域とする。また、中継装置は、第１帯域端領域と第２帯域端領域とに挟まれた帯域を信号領域とする。中継装置は、第１帯域端領域内、信号領域内、第２帯域端領域内のそれぞれにおいて、最低周波数ポイントでの受信電力と最高周波数ポイントでの受信電力を結ぶように、３つの直線を生成し、さらに３つの直線を接続することによって、参照スペクトルを導出する。また、中継装置は、参照スペクトルと受信スペクトルとをもとに、回り込み波あるいは回り込み波の逆位相成分を推定する。

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、放送局２００、中継装置１００、受像装置２１０を含む。また、放送局２００は、放送局用アンテナ２２０を含み、中継装置１００は、受信用アンテナ１０、送信用アンテナ４０を含み、受像装置２１０は、受像装置用アンテナ２２２を含む。

放送局２００は、放送局用アンテナ２２０から放送信号を送信する。ここで、放送信号とは、前述のごとく、ディジタルテレビジョン放送に対応した信号である。また、ディジタルテレビジョン放送とは、例えば、ＩＳＤＢ−Ｔ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）、ＤＶＢ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）にて規定されたシステムである。ＩＳＤＢ−Ｔでは、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。

また、各チャンネルは、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号によって形成されており、かつ複数のセグメントによって形成されている。具体的には、４２９ＫＨｚ幅のセグメントが１３個含まれている。１３個のセグメントのうち、ひとつはワンセグメント放送用に予約されている。ワンセグメント放送用に予約されたセグメントは、中央のセグメントであり、セグメント番号「０」であるとする。また、放送信号の変調多値数は、可変に規定されている。例えば、１３個のセグメントを使用する場合に、変調方式として６４ＱＡＭが使用され、ワンセグメント放送を使用する場合に、変調方式としてＱＰＳＫが使用されている。

中継装置１００は、放送局２００と受像装置２１０との間の位置であり、かつ放送局２００からの放送信号を受信できるような位置に設置されている。中継装置１００は、受信用アンテナ１０を介して、放送局２００からの放送信号を受信する。中継装置１００は、放送信号を中間信号へ周波数変換し、中間信号のうちの所望の成分を抽出する。また、中継装置１００は、抽出した中間信号を放送信号へ周波数変換し、放送信号を送信用アンテナ４０から送信する。ここで、前述のごとく、放送システム３００は、ＳＦＮに対応しているので、受信用アンテナ１０において受信した放送信号と、送信用アンテナ４０から送信する放送信号とは、同一の周波数帯を使用する。そのため、中継装置１００は、図示しない回り込みキャンセラを備え、回り込みキャンセラは、中間信号に含まれた回り込み波成分を低減する。ここで、回り込みキャンセラについての説明は後述する。

受像装置２１０は、放送局２００からの放送信号を受信できないような位置であり、かつ中継装置１００からの放送信号を受信できる位置に配置されている。また、受像装置２１０は、テレビジョン受像装置である。受像装置２１０は、受像装置用アンテナ２２２を介して、中継装置１００からの放送信号を受信する。受像装置２１０は、放送信号のうち、少なくともひとつのチャンネル成分あるいは少なくともひとつのセグメント成分を復調することによって、少なくともひとつのチャンネル成分あるいは少なくともひとつのセグメント成分に含まれた番組を再生する。また、受像装置２１０は、図示しないモニタに番組を表示する。仮に、受像装置２１０が放送局２００からの放送信号を直接受信できる位置に配置されていれば、受像装置２１０は、放送局２００からの放送信号を受信し、放送信号に含まれた番組を再生できる。

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、受信用ＢＰＦ１２、受信増幅部１４、第１周波数変換部１６、局部発振部１８、回り込みキャンセラ部３４、第２周波数変換部３２、送信増幅部３６、送信用ＢＰＦ３８、送信用アンテナ４０を含む。また、回り込みキャンセラ部３４は、除去部２２、第１フィルタ部２４、第２フィルタ部２６、制御部２８を含む。

受信用アンテナ１０は、図示しない放送局２００からの放送信号を受信する。ここで、放送信号には、回り込み波成分が含まれている。受信用アンテナ１０は、受信した放送信号を受信用ＢＰＦ１２へ出力する。受信用ＢＰＦ１２は、受信用アンテナ１０からの放送信号から通過帯域の部分を抽出する。受信用ＢＰＦ１２は、放送信号の通過帯域外雑音を減衰させるために、放送信号を濾波する。ここで、通過帯域として、複数のチャンネル成分やひとつのチャンネル成分（以下、これらを「チャンネル成分」と総称する）を抽出できるような値が予め設定されている。受信用ＢＰＦ１２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。なお、ひとつのチャンネル成分には、複数のセグメント成分が含まれており、受信用ＢＰＦ１２は、少なくともひとつのセグメント成分を抽出してもよい。ここでは、説明を明瞭にするために、抽出したセグメント成分も「チャンネル成分」ということがある。受信用ＢＰＦ１２は、チャンネル成分を受信増幅部１４へ出力する。

受信増幅部１４は、受信用ＢＰＦ１２からのチャンネル成分を増幅する。ここで、チャンネル成分は、放送周波数帯域の信号である。また、受信増幅部１４は、増幅したチャンネル成分を第１周波数変換部１６へ出力する。第１周波数変換部１６は、受信増幅部１４からチャンネル成分を受けつけるとともに、局部発振部１８から局部発振信号を受けつける。第１周波数変換部１６は、局部発振部１８からの局部発振信号によって、受信増幅部１４からの放送周波数帯域のチャンネル成分を中間周波数帯のチャンネル成分（以下、「中間信号」という）へ周波数変換する。第１周波数変換部１６は、中間信号を除去部２２へ出力する。

局部発振部１８は、予め周波数を設定した局部発振信号を発振する。ここでは、受信用ＢＰＦ１２において設定される通過帯域の周波数に合わせて、局部発振信号の周波数が設定されている。なお、周波数の設定を切りかえる場合、局部発振部１８は、所定のインターフェイスを介して切替の指示を受けつければよい。

除去部２２は、除去部２２から中間信号を入力するとともに、第２フィルタ部２６から回り込み波の逆位相成分（以下、「逆位相信号」という）を入力し、中間信号と逆位相信号とを合成する。例えば、仮に、逆位相信号が正確に回り込み波になっている場合、中間信号と逆位相信号との合成によって、中間信号に含まれた回り込み波が除去される。なお、中間信号と逆位相信号との合成は、中間信号から回り込み波の成分を低減することに相当する。除去部２２は、合成した中間信号（以下、これも「中間信号」という）を第１フィルタ部２４へ出力する。

第１フィルタ部２４は、除去部２２から中間信号を入力する。第１フィルタ部２４は、例えば、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタによって構成されており、中間信号を帯域通過濾波する。第１フィルタ部２４は、濾波した中間信号（以下、これも「中間信号」という）を第２フィルタ部２６、制御部２８、第２周波数変換部３２へ出力する。なお、第１フィルタ部２４の後段に増幅部が備えられており、増幅部は、第１フィルタ部２４からの中間信号を増幅した後に、増幅した中間信号を第２フィルタ部２６、制御部２８、第２周波数変換部３２へ出力してもよい。つまり、第１フィルタ部２４は、除去部２２からの中間信号に対してユーザが設定したチャンネル成分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。

第２周波数変換部３２は、第１フィルタ部２４からの中間信号に対して、中間周波数帯域から放送周波数帯域へ周波数変換することによって放送信号を生成する。なお、受信用アンテナ１０において受信した信号も放送信号というが、第２周波数変換部３２において生成された放送信号は、受信した放送信号のうちの一部のチャンネル成分やセグメント成分に相当する。その結果、受信用アンテナ１０において受信した放送信号と、ここでの放送信号とは、それぞれ含んでいるチャンネル成分やセグメント成分が異なっている。しかしながら、説明を簡易にするために、ここでは、両者を区別せずに放送信号という。第２周波数変換部３２は、第１周波数変換部１６と同様に、局部発振部１８からの局部発振信号を入力し、これを周波数変換に使用する。そのため、受信用アンテナ１０において受信した放送信号と、ここでの放送信号とは、同一の周波数帯に属する。第２周波数変換部３２は、放送信号を送信増幅部３６へ出力する。

送信増幅部３６は、送信増幅部３６からの放送信号を増幅し、送信増幅部３６へ出力する。つまり、送信増幅部３６は、濾波された放送信号を電力増幅する。送信用ＢＰＦ３８は、雑音・歪等を除去すべく、受けつけた放送信号の放送周波数帯域外に含まれるイメージ信号等を減衰し、送信用アンテナ４０から放送信号を電磁波として送信する。つまり、送信用ＢＰＦ３８は、除去部２２においてレプリカ信号を除去した放送信号を送信する。

第２フィルタ部２６は、第１フィルタ部２４から中間信号を入力し、中間信号に対して、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逆位相信号を導出する。第２フィルタ部２６は、例えば、ＦＩＲフィルタによって構成されている。つまり、第２フィルタ部２６は、第１フィルタ部２４からの中間信号をもとに、送信用アンテナ４０から受信用アンテナ１０への経路によって生じた回り込み成分に対して、逆位相信号を生成する。また、第２フィルタ部２６は、新たに受信した中間信号から回り込み成分を削除するために、逆位相信号を除去部２２へフィードバックする。制御部２８は、除去部２２からの中間信号を入力する。また、制御部２８は、中間信号をもとに、第２フィルタ部２６を構成したＦＩＲフィルタに設定すべき複数のタップ係数を導出する。タップ係数の生成に関しては、後述する。

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。

図３は、制御部２８の構成を示す。制御部２８は、ＦＦＴ部５０、対数化部５２、移動平均部５４、検出部５６、分割部５８、第１算出部６０、第２算出部６２、真数化部６４、ＩＦＦＴ部６６を含む。

ＦＦＴ部５０は、図示しない第１フィルタ部２４からの中間信号を入力する。中間信号は、時間領域のＯＦＤＭ信号であり、ＦＦＴ部５０は、中間信号に対してＦＦＴを実行することによって、時間領域のＯＦＤＭ信号を周波数領域のＯＦＤＭ信号へ変換する。周波数領域のＯＦＤＭ信号は、複数の周波数ポイントにて構成された信号である。ＦＦＴ部５０は、時間領域のＯＦＤＭ信号に対して、周波数ポイント毎に絶対値を計算する。つまり、ＦＦＴ部５０は、周波数領域のＯＦＤＭ信号に対するエネルギースペクトルを導出する。ＦＦＴ部５０は、エネルギースペクトルを対数化部５２へ出力する。

対数化部５２は、ＦＦＴ部５０からエネルギースペクトルを入力する。対数化部５２は、エネルギースペクトルに対して、各周波数ポイントの値を真数から対数へ変換する。つまり、対数化部５２は、エネルギースペクトルを真数から対数へ変換する。対数化部５２は、対数化したエネルギースペクトル（以下、これも「エネルギースペクトル」という）を移動平均部５４へ出力する。

移動平均部５４は、対数化部５２からエネルギースペクトルを入力する。移動平均部５４は、エネルギースペクトルに対して、周波数領域において移動平均を実行する。なお、移動平均のポイント数は、前述の第１帯域端領域や第２帯域端領域のポイント数よりも多くなるように予め設定されている。ここでは、エネルギースペクトルの移動平均結果を「受信スペクトル」という。図４は、移動平均部５４において平均された受信スペクトルを示す。図４の横軸は、周波数を示し、縦軸は、電力を示す。図示のごとく、回り込み波によるリプル成分が示されている。また、信号領域４００、第１帯域外領域４０２、第２帯域外領域４０４、第１帯域端領域４０６、第２帯域端領域４０８の各領域が、図４に便宜上示されている。これらの領域は、移動平均部５４よりも後段の処理によって受信スペクトルから導出されるが、移動平均部５４においては導出されない。

これらの領域を定義するための周波数が、「ｆ_１」、「ｆ_２」、「ｆ_３」、「ｆ_４」として示される。具体的に説明すると、信号領域４００は、「ｆ_２」と「ｆ_３」とによって挟まれた領域として規定され、第１帯域外領域４０２は、「ｆ_１」よりも低い周波数の領域として規定され、第２帯域外領域４０４は、「ｆ_４」よりも高い周波数の領域として規定される。また、第１帯域端領域４０６は、「ｆ_１」と「ｆ_２」とによって挟まれた領域、つまり信号領域４００の低周波数側と第１帯域外領域４０２の高周波数側とに挟まれた領域として規定される。さらに、第２帯域端領域４０８は、「ｆ_３」と「ｆ_４」とによって挟まれた領域、つまり、信号領域４００の高周波数側と第２帯域外領域４０４の低周波数側とによって挟まれた領域として規定される。なお、信号領域４００から第２帯域端領域４０８と同様に、移動平均部５４において、「ｆ_１」、「ｆ_２」、「ｆ_３」、「ｆ_４」は、検出されていない。図３に戻る。移動平均部５４は、受信スペクトルを検出部５６へ出力する。

検出部５６は、移動平均部５４から受信スペクトルを入力する。前述のごとく、受信スペクトルは、信号領域４００、第１帯域外領域４０２、第２帯域外領域４０４、第１帯域端領域４０６、第２帯域端領域４０８を含むように規定されている。検出部５６は、受信スペクトルを各周波数ポイントにて微分する。例えば、検出部５６は、ひとつの周波数ポイントに隣接したふたつの周波数ポイントでの傾きを導出し、このような傾きを各周波数ポイントにおいて導出する。ここで、傾きの値が微分値に相当する。図５は、検出部５６において微分された受信スペクトルを示す。図５の横軸は、図４と同様に周波数を示し、縦軸は、微分値を示す。

なお、図５は、図４に示された受信スペクトルに対する微分結果に相当するが、図面を明瞭にするために、図４に示されたリプル成分を省略している。図示のごとく、微分値の最大値と最小値がそれぞれ示されている。図３に戻る。検出部５６は、各周波数ポイントに対する微分値のうち、最大値をもとに第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」を検出し、最小値をもとに第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」を検出する。検出部５６は、検出した第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」の値および第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」の値を分割部５８へ出力する。

分割部５８は、検出部５６から、第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」の値および第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」の値を入力する。分割部５８は、第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」から予め定められたポイント数を減算することによって、図４の「ｆ_１」を導出し、第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」に予め定められたポイント数を加算することによって、図４の「ｆ_２」を導出する。つまり、分割部５８は、第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」を含むような予め定められた帯域幅を第１帯域端領域４０６として特定する。また、分割部５８は、第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」から予め定められたポイント数を減算することによって、図４の「ｆ_３」を導出し、第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」に予め定められたポイント数を加算することによって、図４の「ｆ_４」を導出する。

つまり、分割部５８は、第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」を含むような予め定められた帯域幅を第２帯域端領域４０８として特定する。また、分割部５８は、図４の「ｆ_２」と「ｆ_３」に挟まれた領域、つまり、第１帯域端領域４０６と第２帯域端領域４０８とに挟まれた領域を信号領域４００として特定する。さらに、分割部５８は、図４の「ｆ_１」の低周波数側の領域、「ｆ_４」の高周波数側の領域を第１帯域外領域４０２、第２帯域外領域４０４として特定する。このように、分割部５８は、検出部５６において検出した第１周波数ポイント「ｆ_Ａ」および第２周波数ポイント「ｆ_Ｂ」とをもとに、信号領域４００から第２帯域端領域４０８へ受信スペクトルを分割する。分割部５８は、分割した受信スペクトルを第１算出部６０へ出力するとともに、受信スペクトルを第２算出部６２へ出力する。

第１算出部６０は、分割部５８において信号領域４００から第２帯域端領域４０８へ分割した受信スペクトルを入力する。第１算出部６０は、信号領域４００の受信スペクトルに対して、比較対象となる値（以下、「比較対象値」という）を導出する。ここでは、例えば、図４の「ｆ_２」における電力値と、「ｆ_３」における電力値を直線で結ぶようにして、第１算出部６０は、信号領域４００における比較対象値を導出する。また、第１算出部６０は、第１帯域端領域４０６の受信スペクトルに対しても、比較対象値を導出する。ここでは、例えば、図４の「ｆ_２」における電力値と、「ｆ_１」における電力値を直線で結ぶようにして、第１算出部６０は、第１帯域端領域４０６における比較対象値を導出する。

さらに、第１算出部６０は、第２帯域端領域４０８に対しても比較対象値を導出する。最終的に、第１算出部６０は、信号領域４００、第１帯域端領域４０６、第２帯域端領域４０８のそれぞれに対する比較対象値を結合することによって、参照スペクトルを導出する。つまり、第１算出部６０は、信号領域４００、第１帯域端領域４０６、第２帯域端領域４０８のそれぞれに対して独立の演算を実行することによって、受信スペクトルの比較対象になる参照スペクトルを算出する。図６は、第１算出部６０において算出された参照スペクトルを示す。図６における横軸と縦軸は、図４と同様に示される。図３に戻る。第１算出部６０は、参照スペクトルを第２算出部６２へ出力する。

第２算出部６２は、第１算出部６０から参照スペクトルを入力するとともに、分割部５８から受信スペクトルを入力する。第２算出部６２は、参照スペクトルと受信スペクトルとをもとに、回り込み信号の逆位相成分（以下、「逆特性」という）を導出する。具体的には、第２算出部６２は、参照スペクトルから受信スペクトルを減算する。図７は、第２算出部６２において算出された逆位相成分を示す。図示のごとく、第１帯域端領域４０６、信号領域４００、第２帯域端領域４０８にわたって、図４の第１帯域端領域４０６、信号領域４００、第２帯域端領域４０８におけるリプル成分の逆特性が示されている。このような逆特性は、周波数領域にて規定される。図３に戻る。第２算出部６２は、逆特性を真数化部６４へ出力する。

真数化部６４は、第２算出部６２から逆特性を入力する。真数化部６４は、逆特性に対して、各周波数ポイントの値を対数から真数へ変換する。つまり、真数化部６４は、逆特性を対数から真数へ変換する。真数化部６４は、真数化した逆特性（以下、これも「逆特性」という）をＩＦＦＴ部６６へ出力する。

ＩＦＦＴ部６６は、真数化部６４からの逆特性を入力する。逆特性は、周波数領域の信号であり、ＩＦＦＴ部６６は、逆特性に対してＩＦＦＴを実行することによって、周波数領域の信号を時間領域の信号へ変換する。時間領域の信号は、遅延プロファイルの逆特性に相当する。また、時間領域の信号は、複数の時間ポイントにて構成された信号であり、各時間ポイントが、図示しない第２フィルタ部２６の各タップに相当する。つまり、ＩＦＦＴ部６６は、複数のタップ係数を算出する。ＩＦＦＴ部６６は、第２フィルタ部２６へタップ係数を出力する。

以上の構成による中継装置１００の動作を説明する。中継装置１００は、中継装置１００からの放送信号を受信用アンテナ１０にて受信する。第１周波数変換部１６は、放送信号を中間信号へ周波数変換した後、除去部２２は、中間信号と逆位相信号を合成し、第１フィルタ部２４は、合成結果を中間信号として出力する。第２フィルタ部２６は、中間信号をもとに逆位相信号を生成し、逆位相信号を除去部２２へ出力する。第２周波数変換部３２は、中間信号を放送信号へ周波数変換した後、送信増幅部３６は、放送信号を増幅する。送信用アンテナ４０は、放送信号を送信する。

ＦＦＴ部５０は、第１フィルタ部２４からの中間信号に対してＦＦＴを実行することによって、エネルギースペクトルを導出する。移動平均部５４は、エネルギースペクトルに対して周波数領域にて移動平均を実行することによって、受信スペクトルを導出する。検出部５６は、受信スペクトルの各周波数ポイントにて微分を実行することによって、第１周波数ポイントと第２周波数ポイントを導出する。分割部５８は、第１周波数ポイントと第２周波数ポイントとをもとに、受信スペクトルを信号領域４００等へ分割する。第１算出部６０は、信号領域４００、第１帯域端領域４０６、第２帯域端領域４０８のそれぞれに対して比較対象値を導出し、それらを結合することによって参照スペクトルを算出する。第２算出部６２は、受信スペクトルと参照スペクトルとをもとに逆特性を算出する。ＩＦＦＴ部６６は、逆特性に対してＩＦＦＴを実行することによって、複数のタップ係数を導出し、複数のタップ係数を第２フィルタ部２６へ出力する。

本発明の実施例によれば、信号領域に加えて、第１帯域端領域、第２帯域端領域も使用するので、タップ係数の導出のために使用する帯域を拡大できる。また、帯域が拡大されるので、周波数領域において高精度に推定された逆特性をタップ係数に使用できる。また、周波数領域において逆特性が高精度に推定されるので、タップ係数の精度を向上できる。また、タップ係数の精度が向上されるので、中継による品質の悪化を抑制できる。また、帯域を拡大する際に、帯域外領域を使用しないので、逆特性の推定精度の悪化を抑制できる。また、受信スペクトルから自動的に信号領域等を特定するので、周波数の変動によ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。

本発明の実施例において、制御部２８は、第２フィルタ部２６において使用される複数のタップ係数を生成する。しかしながらこれに限らず、制御部２８は、伝送路特性を推定してもよい。その場合、制御部２８のＦＦＴ部５０から第１算出部６０は、実施例と同様に動作する。第２算出部６２は、受信スペクトルから参照スペクトルを減算することによって、周波数領域の伝送路特性を導出する。また、ＩＦＦＴ部６６は、周波数領域の伝送路特性を遅延スプレッドに変換してもよい。本変形例によれば、信号領域に加えて、第１帯域端領域、第２帯域端領域も使用するので、周波数領域において伝送路特性を高精度に推定できる。

本発明の実施例において、対数化部５２は、真数を対数へ変換し、移動平均部５４から第２算出部６２の処理は、対数にてなされている。しかしながらこれに限らず例えば、移動平均部５４から第２算出部６２の処理は、真数でなされてもよい。その場合、制御部２８には、対数化部５２と真数化部６４とが備えられず、第２算出部６２は、減算の代わりに除算を実行する。本変形例によれば、制御部２８の設計の自由度を向上できる。

本発明の実施例において、第１算出部６０は、信号領域４００に対する比較対象値を導出する際に、「ｆ_２」における電力値と、「ｆ_３」における電力値を直線で結んでいる。しかしながらこれに限らず例えば、第１算出部６０は、信号領域４００にわたって電力値を平均することによって、比較対象値を導出してもよい。その際、第１算出部６０は、第１帯域端領域４０６における比較対象値を導出する際に、「ｆ_２」における電力値の代わりに、信号領域４００での比較対象値を使用する。一方、第１算出部６０は、第２帯域端領域４０８における比較対象値を導出する際に、「ｆ_３」における電力値の代わりに、信号領域４００での比較対象値を使用する。本変形例によると、雑音の影響を低減できる。
平均でもよい。

本発明の実施例において、中継装置１００における処理対象が、回り込み成分であるとして説明している。しかしながらこれに限らず例えば、中継装置１００における処理対象には、マルチパスが含まれていてもよい。なお、処理対象にマルチパスが含まれていても、実施例の説明は有効である。本変形例によれば、さまざまな原因に起因した遅延波成分に対する伝送路特性を推定できる。

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２の制御部の構成を示す図である。図３の移動平均部において平均された受信スペクトルを示す図である。図３の検出部において微分された受信スペクトルを示す図である。図３の第１算出部において算出された参照スペクトルを示す図である。図３の第２算出部において算出された逆特性を示す図である。

符号の説明

１０受信用アンテナ、１２受信用ＢＰＦ、１４受信増幅部、１６第１周波数変換部、１８局部発振部、２２除去部、２４第１フィルタ部、２６第２フィルタ部、２８制御部、３２第２周波数変換部、３４回り込みキャンセラ部、３６送信増幅部、３８送信用ＢＰＦ、４０送信用アンテナ、５０ＦＦＴ部、５２対数化部、５４移動平均部、５６検出部、５８分割部、６０第１算出部、６２第２算出部、６４真数化部、６６ＩＦＦＴ部、１００中継装置、２００放送局、２１０受像装置、２２０放送局用アンテナ、２２２受像装置用アンテナ、３００放送システム。

Claims

無線信号の受信スペクトルを導出する導出部と、
前記導出部において導出した受信スペクトルが、信号領域と、当該信号領域の低周波数側に配置される第１帯域端領域と、当該信号領域の高周波数側に配置される第２帯域端領域とを含む場合に、前記導出部において導出した受信スペクトルを各周波数ポイントにて微分することによって、第１帯域端領域に含まれた第１周波数ポイントと、第２帯域端領域に含まれた第２周波数ポイントとを検出する検出部と、
前記検出部において検出した第１周波数ポイントと第２周波数ポイントとをもとに、前記導出部において導出した受信スペクトルを信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域へ分割する分割部と、
前記分割部において分割した信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域のそれぞれに対して独立の演算を実行することによって、受信スペクトルの比較対象になる参照スペクトルを算出する第１算出部と、
前記第１算出部において算出した参照スペクトルと、前記導出部において導出した受信スペクトルとをもとに、伝送路特性を算出する第２算出部とを備え、
前記検出部は、各周波数ポイントに対する微分値のうち、最大値をもとに第１周波数ポイントを検出し、最小値をもとに第２周波数ポイントを検出し、
前記分割部は、第１周波数ポイントを含むような帯域を第１帯域端領域として特定し、第２周波数ポイントを含むような帯域を第２帯域端領域として特定し、第１帯域端領域と第２帯域端領域とに挟まれた帯域を信号領域として特定することを特徴とする伝送路特性推定装置。
受信用アンテナで無線信号を受信するとともに、送信用アンテナから無線信号を送信する中継装置であって、
受信用アンテナで受信した無線信号をもとに、送信用アンテナから受信用アンテナへの経路によって生じた回り込み信号に対して、逆位相信号を生成するとともに、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もとに、前記キャンセラ部を構成した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、
無線信号の受信スペクトルを導出する導出部と、
前記導出部において導出した受信スペクトルが、信号領域と、当該信号領域の低周波数側に配置される第１帯域端領域と、当該信号領域の高周波数側に配置される第２帯域端領域とを含む場合に、前記導出部において導出した受信スペクトルを各周波数ポイントにて微分することによって、第１帯域端領域に含まれた第１周波数ポイントと、第２帯域端領域に含まれた第２周波数ポイントとを検出する検出部と、
前記検出部において検出した第１周波数ポイントと第２周波数ポイントとをもとに、前記導出部において導出した受信スペクトルを信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域へ分割する分割部と、
前記分割部において分割した信号領域、第１帯域端領域、第２帯域端領域のそれぞれに対して独立の演算を実行することによって、受信スペクトルの比較対象になる参照スペクトルを算出する第１算出部と、
前記第１算出部において算出した参照スペクトルと、前記導出部において導出した受信スペクトルとをもとに、タップ係数を算出する第２算出部とを備え、
前記検出部は、各周波数ポイントに対する微分値のうち、最大値をもとに第１周波数ポイントを検出し、最小値をもとに第２周波数ポイントを検出し、
前記分割部は、第１周波数ポイントを含むような帯域を第１帯域端領域として特定し、第２周波数ポイントを含むような帯域を第２帯域端領域として特定し、第１帯域端領域と第２帯域端領域とに挟まれた帯域を信号領域として特定することを特徴とする中継装置。