JP5631158B2 - 遅延波キャンセラ及び中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、地上デジタルテレビ放送等で利用されているＯＦＤＭ信号を中継する中継装置において、受信信号の中から、再送信すべきＯＦＤＭ信号（主波成分）とは異なるＯＦＤＭ信号の遅延波成分を除去するための遅延波キャンセラ、及び、遅延波キャンセラを備えた中継装置に関する。

地上デジタルテレビ放送等で利用されているＯＦＤＭ信号を周波数変換（換言すればチャンネル変換）することなく中継するＳＦＮ方式の中継装置には、送信アンテナからの送信電波が受信アンテナに回り込み、その回り込み信号を再送信することのないよう、回り込みキャンセラが設けられている。

また、この種の中継装置では、放送局や他の中継局から送信されたＯＦＤＭ信号を受信アンテナにて受信し、その受信信号を増幅して送信アンテナから再送信させるが、受信アンテナでは、放送局や他の中継局から送信された電波（直接波）とは別に、その送信電波が建物や地形などの障害により反射・回折する所謂マルチパスによる遅延波も受信される。

このため、この種の中継装置には、回り込みキャンセラとは別に、受信信号からマルチパスによる遅延波を除去するためのマルチパスキャンセラを設けたものも知られている（例えば、特許文献１等参照）。

そして、このように、回り込みキャンセラとマルチパスキャンセラとの２種類のキャンセラを中継装置に設けた場合、受信したＯＦＤＭ信号から回り込み及びマルチパスによる遅延波成分を除去して、ＯＦＤＭ信号の主波成分のみを選択的に再送信することができる。

特開２００３−１７４４３０号公報

ところで、回り込みキャンセラとマルチパスキャンセラとは、除去対象となる遅延波成分が異なることから、特許文献１に記載の通り、受信信号から遅延波成分を抽出する際のアルゴリズムは異なる。

しかし、これら各キャンセラは、何れも受信信号から遅延波成分を抽出するものであるため、除去対象となる遅延波成分のみを正確に抽出することは難しく、抽出される遅延波成分には、除去対象ではない遅延波成分や主波成分も含まれる。

このため、上記のように回り込みキャンセラとマルチパスキャンセラとの２種類のキャンセラを中継装置に設けて、同時に動作させると、各キャンセラにて遅延波成分の一部が重複して除去されるだけでなく、主波成分の一部も重複して除去されることになり、再送信すべきＯＦＤＭ信号（主波成分）の減衰量が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ＯＦＤＭ信号を中継する中継装置において、ＯＦＤＭ信号の主波成分を大きく減衰させることなく、受信信号から回り込み及びマルチパスによる遅延波成分を効率よく除去することのできる遅延波キャンセラを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、ＯＦＤＭ信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置に設けられ、前記受信信号から、前記ＯＦＤＭ信号の主波に対する遅延波成分を除去する遅延波キャンセラであって、
前記受信信号の中から前記ＯＦＤＭ信号を抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段にて抽出されたＯＦＤＭ信号の周波数軸上のスペクトルを抽出するフーリエ変換手段と、
該フーリエ変換手段にて抽出されたＯＦＤＭ信号のスペクトルから、前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性を算出する振幅特性算出手段と、
前記振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性から、当該ＯＦＤＭ信号の主波成分のスペクトルを抽出し、該主波成分のスペクトルを前記ＯＦＤＭ信号のスペクトルから除去することで、前記送信アンテナからの送信電波の回り込みにより生じる遅延波成分のスペクトルを算出する回り込み算出手段と、
前記振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性から、当該ＯＦＤＭ信号の主波成分のスペクトルを抽出し、該主波成分のスペクトルを前記ＯＦＤＭ信号のスペクトルから除去することで、マルチパスによって生じる遅延波成分のスペクトルを算出するマルチパス算出手段と、
外部からの指令に従い、前記回り込み算出手段と前記マルチパス算出手段との何れか一方を選択的に動作させる遅延波算出切換手段と、
前記遅延波算出切換手段により動作が選択された回り込み算出手段又はマルチパス算出手段からの出力を逆フーリエ変換し、該逆フーリエ変換結果から前記遅延波成分を除去するためのキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
を備え、前記キャンセル信号生成手段にて生成されたキャンセル信号に基づき、前記受信信号から遅延波成分を除去することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遅延波キャンセラにおいて、
前記振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性を逆フーリエ変換して、前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを算出する遅延プロファイル算出手段と、
該遅延プロファイル算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルから、前記ＯＦＤＭ信号の遅延波成分に対し大きく影響を与えているのは、回り込み及びマルチパスの内の何れであるかを判定し、該判定結果に従い前記遅延波算出切換手段が動作させる算出手段を設定する切換制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、ＯＦＤＭ信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置において、
前記受信信号から、前記ＯＦＤＭ信号の主波に対する遅延波成分を除去する遅延波キャンセラとして、請求項１又は請求項２に記載の遅延波キャンセラを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の遅延波キャンセラにおいては、信号抽出手段が、受信アンテナにて受信された受信信号の中からＯＦＤＭ信号を抽出し、フーリエ変換手段がその抽出されたＯＦＤＭ信号の周波数軸上のスペクトルを抽出し、振幅特性算出手段が、その抽出されたＯＦＤＭ信号のスペクトルから、ＯＦＤＭ信号の振幅特性を算出する。

また、本発明の遅延波キャンセラには、振幅特性算出手段にて算出されたＯＦＤＭ信号の振幅特性から、ＯＦＤＭ信号の主波成分のスペクトルを抽出し、その主波成分のスペクトルをＯＦＤＭ信号のスペクトルから除去することで、送信アンテナからの送信電波の回り込みによって生じる遅延波成分のスペクトルを算出する回り込み算出手段と、同じく、マルチパスによって生じる遅延波成分のスペクトルを算出するマルチパス算出手段との、２種類の遅延波成分算出手段が備えられている。

なお、これら各算出手段における遅延波成分算出用のアルゴリズムについては、上記特許文献１にも記載されているが、本明細書でも後で詳しく説明する。
そして、遅延波算出切換手段が、外部からの指令に従い、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との何れか一方を選択的に動作させ、キャンセル信号生成手段が、遅延波算出切換手段により動作が選択された回り込み算出手段又はマルチパス算出手段からの出力を逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果から遅延波成分を除去するためのキャンセル信号を生成する。

つまり、本発明の遅延波キャンセラは、キャンセル信号生成手段において、遅延波算出切換手段が選択的に動作させる回り込み算出手段及びマルチパス算出手段の一方で算出された遅延波成分に基づき、その遅延波成分を除去するためのキャンセル信号を生成し、その生成したキャンセル信号に基づき、受信信号から遅延波成分を除去するように構成されている。

この理由は、次の通りである。
まず、回り込みによる遅延波成分とマルチパスによる遅延波成分との割合は、中継装置の設置場所によって異なり、回り込みによる障害とマルチパスによる障害とが同時に同レベルで発生することは極めて少ない。

また、回り込み算出手段及びマルチパス算出手段は、抽出対象となる遅延波成分は異なり、特許文献１に記載の通り、遅延波成分抽出のためのアルゴリズムも異なるものの、何れも受信信号から遅延波成分を抽出するものであることから、抽出対象となる遅延波成分に比べて抽出効率は低下するものの、抽出対象となる遅延波成分以外の遅延波成分についても抽出される。

そこで、本発明では、遅延波キャンセラの使用環境に応じて、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との何れか一方を選択的に動作させることで、回り込みによる遅延波成分とマルチパスによる遅延波成分との何れか一方を優先的に除去させ、他方の遅延波成分についても、その動作させた遅延波成分算出手段（回り込み算出手段又はマルチパス算出手段）によりその一部を生成させて、除去するようにしているのである。

このため、本発明の遅延波キャンセラによれば、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との何れか一方を選択的に動作させることで、中継対象となるＯＦＤＭ信号の主波成分を大きく減衰させることなく、受信信号から回り込み及びマルチパスによる遅延波成分を効率よく除去することができるようになる。

また、本発明の遅延波キャンセラは、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との２種類の遅延波成分算出手段が設けられるが、その内の一方を動作させてキャンセル信号を生成するための手段（信号抽出手段、フーリエ変換手段、振幅特性算出手段、キャンセル信号生成手段）については、回り込み算出手段及びマルチパス算出手段の動作に対し、共用させることができる。

このため、本発明の遅延波キャンセラによれば、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との２種類の遅延波成分算出手段を同時に動作させる従来のものに比べ、構成を簡単にして、製造コストを低減することができる。

なお、このように回り込み算出手段とマルチパス算出手段以外のものを共用できるのは、これら各算出手段における遅延波成分算出用のアルゴリズムが類似しているからである。

そこで、回り込み算出手段とマルチパス算出手段における遅延波成分算出用のアルゴリズムについて説明する。
まず、中継装置において本発明の遅延波キャンセラを回り込みキャンセラとして動作させる際の基本モデル（図３（ａ）参照）について説明する。

図３（ａ）に示すように、上位局からの送信信号のスペクトルをＸ（ω）とする。ωは角速度である。
この場合、中継局における主受信信号Ｄ（ω）は、雑音を無視すると、式（１）で表される。

Ｄ（ω）＝Ｘ（ω） …（１）
また、回り込みキャンセラによる観測点Ｐにおける信号スペクトルをＳ（ω）、回り込みの伝達関数をＣ（ω）とすると、中継局で受信される回り込み信号スペクトルＵ（ω）は、式（２）で表される。

Ｕ（ω）＝Ｃ（ω）・Ｓ（ω） …（２）
ここで、中継局において受信される信号Ｒ（ω）は、
Ｒ（ω）＝Ｄ（ω）＋Ｕ（ω）
＝Ｘ（ω）＋Ｃ（ω）・Ｓ（ω） …（３）
となる。

また、回り込みキャンセラのフィードバック系での伝達関数をＷ（ω）とすると、観測点Ｐにおける信号のスペクトルＳ（ω）は、
Ｓ（ω）＝Ｒ（ω）−Ｗ（ω）・Ｓ（ω） …（４）
であるから、式（３）を式（４）に代入し、整理すると、次式が得られる。

Ｓ（ω）＝Ｘ（ω）／［１−｛Ｃ（ω）−Ｗ（ω）｝] …（５）
従って、観測点Ｐにおける系金体の総合伝達関数Ｆ（ω）は次式のようになる。
Ｆ（ω）＝Ｓ（ω）／Ｘ（ω）
＝１／／［１−｛Ｃ（ω）−Ｗ（ω）｝] …（６）
ここで、図３（ａ）の基本モデルにおける回り込みキャンセラのキャンセル条件を考える。

回り込みが理想的にキャンセルされている状態での観測点Ｐにおける信号のスペクトルＳ（ω）は、
Ｓ（ω）＝Ｘ（ω） …（７）
である。

従って、理想キャンセル条件は、式（５）ならびに式（７）から、次式のようになる。
Ｃ（ω）＝Ｗ（ω） …（８）
また、式（６）を変形すると、次式が得られる。

Ｃ（ω）−Ｗ（ω）＝１−１／Ｆ（ω） …（９）
式（９）の左辺は、回り込みキャンセラのＦＢＦの伝達関数と、実際の回り込みとの誤差（キャンセル誤差）を表している。これをＥ（ω）と置く。

Ｅ（ω）＝Ｃ（ω）−Ｗ（ω） …（１０）
さらに、Ｆ（ω）を観測点Ｐにおける信号のスペクトルＳ（ω）と上位局送信信号のスペクトルＸ（ω）で表すと、
Ｅ（ω）＝１−１／Ｆ（ω）
＝１−Ｘ（ω）／Ｓ（ω） …（１１）
となる。

次に、中継装置において本発明の遅延波キャンセラをマルチパスキャンセラとして動作させる際の基本モデル（図３（ｂ）参照）について説明する。
図３（ｂ）に示すように、上位局からの送信信号のスペクトルをＸ（ω）、マルチパスの伝達関数をＣ（ω）とすると、中継局で受信されるマルチパス信号スペクトルＵ（ω）は、式（２）で表される。

Ｕ（ω）＝Ｃ（ω）・Ｘ（ω） …（１２）
ここで、中継局において受信される信号Ｒ（ω）は、
Ｒ（ω）＝Ｘ（ω）＋Ｕ（ω）
＝Ｘ（ω）＋Ｃ（ω）・Ｘ（ω） …（１３）
となる。

また、マルチパスキャンセラのフィードバック系での伝達関数をＷ（ω）とすると、観測点Ｐにおける信号のスペクトルＳ（ω）は、
Ｓ（ω）＝Ｒ（ω）−Ｗ（ω）・Ｓ（ω） …（１４）
であるから、式（１３）を式（１４）に代入し、整理すると、次式が得られる。

Ｓ（ω）＝Ｘ（ω）・｛１＋Ｃ（ω）｝／｛１＋Ｗ（ω）｝ …（１５）
従って、観測点Ｐにおける系全体の総合伝達関数Ｆ（ω）は次式のようになる。
Ｆ（ω）＝Ｓ（ω）／Ｘ（ω）
＝｛１＋Ｃ（ω）｝／｛１＋Ｗ（ω）｝ …（１６）
ここで、図３（ｂ）の構成におけるマルチパスキャンセラのキャンセル条件を考える。

マルチパスが理想的にキャンセルされている状態での観測点Ｐにおける信号のスペクトルＳ（ω）は、
Ｓ（ω）＝Ｘ（ω） …（１７）
である。

従って、理想キャンセル条件は、式（１５）ならびに式（１７）から、次式のようになる。
Ｃ（ω）＝Ｗ（ω） …（１８）
式（１６）を変形すると、次式が得られる。

｛Ｃ（ω）−Ｗ（ω）｝／｛１＋Ｗ（ω）｝＝Ｆ（ω）−１ …（１９）
ここで、式（１９）の左辺は、マルチパスキャンセラのＦＢＦの伝達関数と、実際のマルチパスとの誤差（キャンセル誤差）を表している。これをＥ（ω）と置く。

Ｅ（ω）＝｛Ｃ（ω）−Ｗ（ω）｝／｛１＋Ｗ（ω）｝ …（２０）
さらにＦ（ω）を観測点Ｐにおける信号のスペクトルＳ（ω）と上位局送信信号のスペクトルＸ（ω）で表すと、
Ｅ（ω）＝Ｆ（ω）−１＝Ｓ（ω）／Ｘ（ω）−１ …（２１）
となる。

以上の通り、回り込みのキャンセル誤差は、
Ｅ（ω）＝１−Ｘ（ω）／Ｓ（ω） …（１１）
となり、マルチパスのキャンセル誤差は、
Ｅ（ω）＝Ｓ（ω）／Ｘ（ω）−１ …（２１）
となる。

この２つの式を比較して分かる通り、回り込みとマルチパスとで除算と減算がそれぞれ逆となっているのが分かる。
本発明の回り込み算出手段及びマルチパス算出手段は、回り込み及びマルチパスによる遅延波成分を算出するものであるため、上記演算式（１１）、（２１）に従いそれぞれのキャンセル誤差を算出するようにすればよい。

このため、回り込み算出手段及びマルチパス算出手段における遅延波成分算出用のアルゴリズムは、図３（ｃ）に示すように記載できる。
つまり、Ｓ（ω）は観測点Ｐにおける信号のスペクトルを表すものであるため、入力信号（受信信号）からＯＦＤＭ信号を抽出して、そのスペクトルをＳ（ω）として各算出手段に入力すればよい。

そして、各算出手段では、ＯＦＤＭ信号のスペクトルＳ（ω）を移動平均することで、ＯＦＤＭ信号の主波成分Ｘ（ω）を算出し、上記演算式（１１）、（２１）に従い主波成分を除去する。

なお、図３（ｃ）に示したアルゴリズムでは、信号が複素数ではなく実数であるため、単純に１ではなく、除算した成分の平均値を用いている。
このように、回り込みとマルチパスでは、正規化のための除算と主波成分除去のための減算部が逆となるだけで、入力側及び出力側は同一構成にすることができる。

ところで、本発明の遅延波キャンセラにおいては、遅延波算出切換手段が、外部からの指令に従い、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との何れか一方を選択的に動作させることから、遅延波算出切換手段に対し、手動操作で切換指令を入力するための操作スイッチを設けるようにしてもよい。

しかし、この場合、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との何れを動作させるとよいかを、操作スイッチを操作する使用者が判断する必要がある。
そこで、本発明の遅延波キャンセラには、請求項２に記載のように、振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性を逆フーリエ変換して、ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを算出する遅延プロファイル算出手段と、その算出されたＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルから、ＯＦＤＭ信号の遅延波成分に対し大きく影響を与えているのは、回り込み及びマルチパスの内の何れであるかを判定し、その判定結果に従い遅延波算出切換手段が動作させる算出手段を設定する切換制御手段と、を設けるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、回り込み算出手段とマルチパス算出手段との何れを動作させるとよいかが、切換制御手段にて自動で判定されて、遅延波算出切換手段が動作させる算出手段が設定されることから、使用者の負担を軽減できる。

一方、請求項３に記載の中継装置によれば、上述した本発明の遅延波キャンセラを備えているので、主波成分の信号レベルを著しく低下させることなく、回り込みよる遅延波成分及びマルチパスによる遅延波成分を受信信号から除去することができ、しかも、低コストで実現できる。

実施形態の中継装置の構成を表すブロック図である。 中継装置の変形例を表すブロック図である。 回り込みキャンセラ及びマルチパスキャンセラの基本モデル及びそのアルゴリズムを説明する説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された中継装置全体の構成を表すブロック図である。
本実施形態の中継装置は、地上デジタルテレビ放送の放送電波を受信アンテナ２で受信し、その受信信号を増幅装置４にて増幅した後、送信アンテナ６から再送信するものである。

そして、本実施形態の中継装置には、送信アンテナ６からの送信電波が受信アンテナ２に回り込むことによって生じる遅延波成分や、放送局や他の中継装置からの送信電波が障害物等で反射して受信アンテナ２に入射したマルチパスによる遅延波成分を、受信信号から除去するために、Ａ／Ｄ変換部１２、キャンセル信号生成部２０、加算器１４、及びＤ／Ａ変換部１６が設けられている。

ここで、Ａ／Ｄ変換部１２は、受信アンテナ２にて受信された受信信号の中から、中継対象となる放送信号（ＯＦＤＭ信号）を抽出し、その抽出した放送信号（ＯＦＤＭ信号）をベースバンドに周波数変換（ダウンコンバート）し、周波数変換後のＯＦＤＭ信号をデジタルデータに変換するためのものである。

そして、このＡ／Ｄ変換部１２にてデジタルデータに変換されたベースバンドのＯＦＤＭ信号は、キャンセル信号生成部２０に入力され、キャンセル信号生成部２０にて、回り込みやマルチパスによる遅延波成分を除去するのに必要なキャンセル信号（デジタルデータ）を生成するのに用いられる。

また、加算器１４は、キャンセル信号生成部２０で生成されたキャンセル信号を、Ａ／Ｄ変換部１２でデジタルデータに変換されたＯＦＤＭ信号に加算することで、受信信号（詳しくは中継対象となるＯＦＤＭ信号）から遅延波成分を除去するためのものである。そして、加算器１４にて遅延波成分が除去されたＯＦＤＭ信号は、Ｄ／Ａ変換部１６に入力される。

Ｄ／Ａ変換部１６では、加算器１４にて遅延波成分が除去されたＯＦＤＭ信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換し、そのアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換部１２でダウンコンバートする前の元の周波数帯にアップコンバートすることで、遅延波成分除去後の放送信号を生成し、増幅装置４に出力する。

なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、中継装置が受信・再送信する放送電波（ＯＦＤＭ信号）は１波であり、Ａ／Ｄ変換部１２、キャンセル信号生成部２０、加算器１４、及び、Ｄ／Ａ変換部１６は、その１波の受信信号から回り込み信号を除去するために、中継装置に一つ設けられているものとするが、中継対象となる放送電波が多チャンネルである場合には、これら各部を放送チャンネル毎に複数に設けるようにすればよい。

次に、キャンセル信号生成部２０内でベースバンドのＯＦＤＭ信号をデジタル処理することによりキャンセル信号（デジタルデータ）を生成するのに用いられるデジタル処理回路について説明する。

図１に示すように、このデジタル処理回路は、離散フーリエ変換部２２、振幅スペクトル算出部２４、振幅特性算出部２６、回り込み算出手段としての逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０、マルチパス算出手段としての逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４と、逆離散フーリエ変換部４０と、振幅特性算出部２６から逆離散フーリエ変換部４０に至る信号処理経路を、回り込み算出手段としての逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０側にするか、マルチパス算出手段としての逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４側にするかを切り換える信号処理経路切換部３６，３８と、補正処理部４２と、キャンセル誤差算出部４４と、を備える。

ここで、離散フーリエ変換部２２は、ＯＦＤＭ信号を離散フーリエ変換（ＦＦＴ）することで、ＯＦＤＭ信号の周波数軸上のスペクトルを抽出するものである。
また、振幅スペクトル算出部２４は、離散フーリエ変換部２２にて抽出されたスペクトル毎に、そのスペクトルの振幅の二乗値の平方根を求めることにより、各スペクトルの振幅（詳しくは絶対値）を算出し、振幅特性算出部２６は、振幅スペクトル算出部２４にて算出された各スペクトルの振幅（詳しくは絶対値）を移動平均することにより、各スペクトルの振幅特性を算出する。

次に、逆数算出部２８、３２は、図３（ｃ）に示すアルゴリズムの「正規化」を実現するものであり、振幅特性算出部２６にて算出された各スペクトルの振幅特性をＮ個サンプリングして平均化（移動平均）することにより、ＯＦＤＭ信号の主波成分Ｘ（ω）を抽出し、その抽出した主波成分Ｘ（ω）と入力信号Ｓ（ω）とで割り算することにより、上述したキャンセル誤差算出用の２つの演算式（１１）、（２１）における除算値Ｘ（ω）／Ｓ（ω）、Ｓ（ω）／Ｘ（ω）をそれぞれ算出する。

また、主波成分除去演算部３０、３４は、図３（ｃ）に示すアルゴリズムの「主波成分除去」を実現するものであり、逆数算出部２８、３２からの出力（除算値Ｘ（ω）／Ｓ（ω）、Ｓ（ω）／Ｘ（ω））をＮ個サンプリングして平均化（移動平均）することにより、上述したキャンセル誤差算出用の２つの演算式（１１）、（２１）における「１」に相当する値を算出し、その算出結果「１」と逆数算出部２８、３２から出力された除算値Ｘ（ω）／Ｓ（ω）、Ｓ（ω）／Ｘ（ω）の差「１−Ｘ（ω）／Ｓ（ω）」、「Ｓ（ω）／Ｘ（ω）−１」を算出することにより、回り込み及びマルチパスのキャンセル誤差Ｅ（ω）を各々算出する。

そして、このように構成された回り込みキャンセル誤差算出用の逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０と、マルチパスキャンセル誤差算出用の逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４は、その前後に配置された信号処理経路切換部３６，３８により動作／停止が選択的に切り換えられ、信号処理経路切換部３６，３８を介して振幅特性算出部２６と逆離散フーリエ変換部４０との間に接続された側が動作する。

また、逆離散フーリエ変換部４０は、信号処理経路切換部３８を介して主波成分除去演算部３０又は主波成分除去演算部３４による算出結果（キャンセル誤差）を逆離散フーリエ変換（ＩＦＦＴ）することにより、受信信号（詳しくはＯＦＤＭ信号）から除去すべき遅延波成分に対応したキャンセル誤差データを算出し、補正処理部４２は、そのキャンセル誤差データからノイズとなる演算誤差成分を除去するフィルタリング処理を行う。

そして、キャンセル誤差算出部４４では、補正処理部４２から出力されるキャンセル誤差データから、Ａ／Ｄ変換部１２にてＡ／Ｄ変換されたＯＦＤＭ信号に対応したキャンセル信号を算出し、加算器１４に出力する。

この結果、本実施形態のキャンセル信号生成部２０によれば、逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０にて上述した演算式（１１）に従い算出される回り込みキャンセル誤差に対応したキャンセル信号と、逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４にて上述した演算式（２１）に従い算出されるマルチパスキャンセル誤差に対応したキャンセル信号との何れか一方が、生成されることになる。

よって、本実施形態の中継装置では、中継対象となる受信信号（換言すれば受信したＯＦＤＭ信号）から、回り込みによる遅延波成分及びマルチパスによる遅延波成分の一方を優先的に除去することができるようになる。

また、逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０を利用して生成されるキャンセル信号にも、逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４を利用して生成されるキャンセル信号にも、除去対象とは異なるマルチパス若しくは回り込みによる遅延波成分が含まれることから、これらの何れか一方を選択的に動作させても、除去対象とは異なる遅延波成分の一部は除去することができる。

このため、本実施形態の中継装置によれば、信号処理経路切換部３６，３８による切り換えを適正に行うことで、従来のように、中継対象となるＯＦＤＭ信号の主波成分を大きく減衰させることなく、受信信号から回り込み及びマルチパスによる遅延波成分を効率よく除去することができる。

また、本実施形態では、キャンセル信号生成部２０において、離散フーリエ変換部２２，振幅スペクトル算出部２４，振幅特性算出部２６，逆離散フーリエ変換部４０、補正処理部４２，及びキャンセル誤差算出部４４は、回り込みによるキャンセル信号生成と、マルチパスによるキャンセル信号生成とで共用されることから、これら２種類のキャンセル信号を同時に生成する従来のものに比べ、構成を簡単にして、製造コストを低減することができる。

ところで、本実施形態では、優先的に除去する遅延波成分の切り換えは、信号処理経路切換部３６，３８を介して行われることから、例えば、図１に点線で示すように、これら各信号処理経路切換部３６，３８に対し、切換用操作スイッチ５８を介して使用者が切り換え指令を入力するようにしてもよい。

しかし、このようにすると、回り込みによる遅延波成分とマルチパスによる遅延波成分との何れを優先的に除去させるとよいかを、使用者自らが判断する必要があり、使い勝手が悪くなる。

そこで、本実施形態においては、キャンセル信号生成部２０に、逆離散フーリエ変換部５０、遅延プロファイル算出部５２、及び、切換制御部５４を設けて、信号処理経路切換部３６，３８の切り換えを自動で行うようにされている。

つまり、逆離散フーリエ変換部５０では、振幅特性算出部２６にて算出されたＯＦＤＭ信号の振幅特性を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）し、遅延プロファイル算出部５２にて、逆離散フーリエ変換部５０からの出力に基づき、ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを算出する。

そして、切換制御部５４では、遅延プロファイル算出部５２にて算出された遅延プロファイルに基づき、回り込みによる遅延波が他の遅延波に比べてレベルが高いか否かを判断し、回り込みによる遅延波が他の遅延波に比べてレベルが高い場合には、回り込み優先でキャンセル信号を生成させるために、信号処理経路切換部３６，３８を逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０側に切り換え、回り込みによる遅延波が他の遅延波に比べてレベルが低い場合には、マルチパス優先でキャンセル信号を生成させるために、信号処理経路切換部３６，３８を逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４側に切り換える。

なお、切換制御部５４において、遅延プロファイル算出部５２にて算出された遅延プロファイルから、回り込みによる遅延波が他の遅延波に比べてレベルが高いか否かを判断できるのは、回り込みによる遅延時間は、中継装置の特性で決まり、装置固有の時間となるためである。

つまり、回り込みによる遅延波は、遅延プロファイルから容易に検出することができることから、切換制御部５４では、遅延プロファイルから回り込みによる遅延波を検出して、他の遅延波とのレベルを比較することで、何れの遅延波を優先的に除去するかを判定するようにしているのである。

ここで、本実施形態においては、Ａ／Ｄ変換部１２が、本発明の信号抽出手段に相当し、離散フーリエ変換部２２が、本発明のフーリエ変換手段に相当し、振幅スペクトル算出部２４及び振幅特性算出部２６、本発明の振幅特性算出手段に相当し、信号処理経路切換部３６，３８が、本発明の遅延波算出切換手段に相当し、逆離散フーリエ変換部４０、補正処理部４２及びキャンセル誤差算出部４４が、本発明のキャンセル信号生成手段に相当する。

また、上述したように逆数算出部２８及び主波成分除去演算部３０は、本発明の回り込み算出手段に相当し、逆数算出部３２及び主波成分除去演算部３４は、本発明のマルチパス算出手段に相当する。

また更に、逆離散フーリエ変換部５０及び遅延プロファイル算出部５２は、本発明の遅延プロファイル算出手段に相当し、切換制御部５４は、本発明の切換制御手段に相当する。

以上、本発明の実施形態及びその効果を裏付ける実験例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。

例えば、上記実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１２で受信信号をベースバンドのＯＦＤＭ信号（デジタルデータ）に変換した後、ＯＦＤＭ信号をキャンセル信号生成部２０及び加算器１４に入力し、加算器１４からの出力は、Ｄ／Ａ変換部１６に入力することにより、Ｄ／Ａ変換部１６で回り込み信号除去後の放送信号を生成するものとして説明したが、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部１２及びＤ／Ａ変換部１６は、キャンセル信号生成部２０側に配置するようにしてもよい。

すなわち、図２に示す中継装置には、受信アンテナ２からの受信信号を分配器７で２分配し、その一方を加算器１４に入力し、他方をＡ／Ｄ変換部１２に入力するようにされている。そして、Ａ／Ｄ変換部１２から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号（デジタルデータ）をキャンセル信号生成部２０に入力し、キャンセル信号生成部２０にて生成されたキャンセル信号（デジタルデータ）をＤ／Ａ変換部１６にてアナログ信号にＤ／Ａ変換し、そのＤ／Ａ変換されたキャンセル信号を、加算器１４に出力する。

そして、このように中継装置を構成しても、図１に示した実施形態の中継装置と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、地上デジタルテレビ放送信号を中継する中継装置に本発明を適用する場合について説明したが、本発明の回り込みキャンセラは、ＯＦＤＭ信号を中継する中継装置であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

２…受信アンテナ、４…増幅装置、６…送信アンテナ、７…分配器、１２…Ａ／Ｄ変換部、１４…加算器、１６…Ｄ／Ａ変換部、２０…キャンセル信号生成部、２２…離散フーリエ変換部、２４…振幅スペクトル算出部、２６…振幅特性算出部、２８，３２…逆数算出部、３０，３４…主波成分除去演算部、３６，３８…信号処理経路切換部、４０…逆離散フーリエ変換部、４２…補正処理部、４４…キャンセル誤差算出部、５０…逆離散フーリエ変換部、５２…遅延プロファイル算出部、５４…切換制御部、５８…切換用操作スイッチ。

Claims (3)

1. ＯＦＤＭ信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置に設けられ、前記受信信号から、前記ＯＦＤＭ信号の主波に対する遅延波成分を除去する遅延波キャンセラであって、
   前記受信信号の中から前記ＯＦＤＭ信号を抽出する信号抽出手段と、
   前記信号抽出手段にて抽出されたＯＦＤＭ信号の周波数軸上のスペクトルを抽出するフーリエ変換手段と、
   該フーリエ変換手段にて抽出されたＯＦＤＭ信号のスペクトルから、前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性を算出する振幅特性算出手段と、
   前記振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性から、当該ＯＦＤＭ信号の主波成分のスペクトルを抽出し、該主波成分のスペクトルを前記ＯＦＤＭ信号のスペクトルから除去することで、前記送信アンテナからの送信電波の回り込みにより生じる遅延波成分のスペクトルを算出する回り込み算出手段と、
   前記振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性から、当該ＯＦＤＭ信号の主波成分のスペクトルを抽出し、該主波成分のスペクトルを前記ＯＦＤＭ信号のスペクトルから除去することで、マルチパスによって生じる遅延波成分のスペクトルを算出するマルチパス算出手段と、
   外部からの指令に従い、前記回り込み算出手段と前記マルチパス算出手段との何れか一方を選択的に動作させる遅延波算出切換手段と、
   前記遅延波算出切換手段により動作が選択された回り込み算出手段又はマルチパス算出手段からの出力を逆フーリエ変換し、該逆フーリエ変換結果から前記遅延波成分を除去するためのキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
   を備え、前記キャンセル信号生成手段にて生成されたキャンセル信号に基づき、前記受信信号から遅延波成分を除去することを特徴とする遅延波キャンセラ。
2. 前記振幅特性算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の振幅特性を逆フーリエ変換して、前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを算出する遅延プロファイル算出手段と、
   該遅延プロファイル算出手段にて算出された前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルから、前記ＯＦＤＭ信号の遅延波成分に対し大きく影響を与えているのは、回り込み及びマルチパスの内の何れであるかを判定し、該判定結果に従い前記遅延波算出切換手段が動作させる算出手段を設定する切換制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の遅延波キャンセラ。
3. ＯＦＤＭ信号を受信アンテナにて受信し、該受信信号を送信アンテナから再送信する中継装置において、
   前記受信信号から、前記ＯＦＤＭ信号の主波に対する遅延波成分を除去する遅延波キャンセラとして、請求項１又は請求項２に記載の遅延波キャンセラを備えたことを特徴とする中継装置。

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