WO2015079484A1 - 干渉信号除去装置 - Google Patents

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WO2015079484A1
WO2015079484A1 PCT/JP2013/081743 JP2013081743W WO2015079484A1 WO 2015079484 A1 WO2015079484 A1 WO 2015079484A1 JP 2013081743 W JP2013081743 W JP 2013081743W WO 2015079484 A1 WO2015079484 A1 WO 2015079484A1
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output
interference
filter
interference wave
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PCT/JP2013/081743
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洋一 串岡
光博 ▲高▼島
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株式会社日立国際電気
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    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
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    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1027Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal
    • H04B1/1036Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal with automatic suppression of narrow band noise or interference, e.g. by using tuneable notch filters
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    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/04Recursive filters
    • H03H2017/0488Direct form II

Definitions

  • the present invention relates to an interference signal cancellation technique used in a wireless communication system.
  • a signal of another system may become an interference signal with respect to a desired signal, and the communication environment may deteriorate.
  • a base station that wirelessly communicates with a mobile phone receives a radio wave from the mobile phone
  • a narrow band voice communication radio wave from the personal wireless device may become an interference signal.
  • Voice communication radio waves from personal wireless devices last for about a few seconds and frequently repeat generation and disappearance.
  • the interference signal is narrower than the desired signal (desired wave)
  • the communication environment can be improved by removing (cancelling) the interference signal by the notch filter (band removal filter).
  • FIG. 16 is a functional block diagram of a wireless communication system including an interference wave canceller in the background art.
  • the received signal filter 21 performs a filtering process on the received signal to remove signals outside the band of the desired signal.
  • the RF unit 22 converts the high-frequency signal that is the output of the reception signal filter 21 into a lower-frequency baseband signal.
  • the AD converter 23 converts the analog signal that is the output of the RF unit 22 into a digital signal.
  • the frequency information calculation unit 11 calculates frequency information (power spectrum) of the output signal (that is, the reception signal) based on the output signal of the AD conversion unit 23.
  • the interference signal detection unit 12 detects a narrowband interference signal from the frequency information calculated by the frequency information calculation unit 11. Also, information on the interference signal (center frequency, power level value, frequency bandwidth) is acquired.
  • the coefficient calculation unit 13 calculates the filter coefficient of the notch filter 115 based on the information on the interference signal detected by the interference signal detection unit 12.
  • the coefficient setting unit 114 sets the filter coefficient calculated by the coefficient calculation unit 13 in the notch filter 115.
  • the notch filter 115 is a filter that attenuates only a specific frequency band to a very low level.
  • the notch filter 115 performs a filter operation on the output signal of the AD conversion unit 23 with the filter coefficient set by the coefficient setting unit 114, and from the signal passing through Cancel the interference signal.
  • the DA converter 24 converts the output signal (digital signal) of the notch filter 115 into an analog signal.
  • the RF unit 25 converts the output signal of the DA conversion unit 24 into a high frequency signal.
  • the transmission signal filter 26 performs filter processing on the output signal of the RF unit 25. The output signal of the transmission signal filter 26 is transmitted as a transmission signal.
  • the interference signal removal apparatus includes a frequency information calculation unit 11, an interference signal detection unit 12, a coefficient calculation unit 13, a coefficient setting unit 114, and a notch filter 115.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating frequency information of interference signals and notch filter characteristics.
  • the upper diagram shows the frequency characteristics of the interference signal
  • the lower diagram shows the frequency characteristics of the notch filter.
  • the horizontal axis is the frequency
  • the vertical axis is the signal power level. As shown in FIG. 17, notch filter characteristics that cancel only the interference signal portion are required.
  • the coefficient setting unit 114 sets the filter coefficient of the notch filter 115 based on the filter characteristics obtained from the interference signal information. At this time, a large noise unrelated to the interference signal may occur at the moment when the filter coefficient is set.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining noise generated when setting a notch filter coefficient. When the interference signal does not change, the filter coefficient is not set, so the noise at the time of setting the filter coefficient does not affect, but when the interference signal changes, the filter coefficient needs to be changed and set frequently. Noise will be generated each time.
  • Patent Document 1 discloses a technique for removing noise by controlling a filter coefficient.
  • An object of the present invention is to provide an interference signal removing device that can suppress the generation of noise.
  • An interference signal removing device that removes an interference signal contained in an input signal and outputs an output signal, A first band elimination filter that removes the interference signal from the input signal and outputs a first signal; A second band elimination filter that removes the interference signal from the input signal and outputs a second signal; A coefficient setting unit for setting a filter coefficient in each of the first band elimination filter and the second band elimination filter; An output data switching unit configured to input the first signal and the second signal, and to switch one of the first signal and the second signal to be output as the output signal;
  • An interference signal removal apparatus comprising:
  • An interference signal removing device that removes an interference signal contained in an input signal and outputs an output signal, A band elimination filter that removes the interference signal from the input signal and outputs a first signal; A coefficient setting unit for setting a filter coefficient in the band elimination filter; An output data switching unit that receives the first signal and the input signal, and switches to output one of the first signal and the input signal as the output signal;
  • An interference signal removal apparatus comprising:
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a wireless communication system including an interference wave canceller in the first embodiment of the present invention.
  • the same components as those described in FIG. 16 of the background art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the interference wave removal apparatus 10 of this embodiment includes a frequency information calculation unit 11, an interference signal detection unit 12, a coefficient calculation unit 13, a coefficient setting unit 14a, a coefficient setting unit 14b, a notch filter 15a, and a notch filter. 15 b and the output data switching unit 16.
  • the output data switching unit 16 connects either the input terminal 16a or the input terminal 16b to the output terminal 16c.
  • the interference wave removal apparatus 10 removes an interference signal included in an input signal of the interference wave removal apparatus 10 (that is, an input of the frequency information calculation unit 11), and outputs an output signal (that is, the interference wave removal apparatus 10). Output of the output data switching unit 16).
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the notch filter 15a according to the first embodiment of the present invention. Since the circuit diagram of the notch filter 15b is the same as the circuit diagram of the notch filter 15a, description thereof is omitted.
  • the notch filter 15a is configured to include multipliers 31 to 35, delay elements 36 to 37, and adders 38 to 39.
  • the filter coefficients of the multipliers 31 to 35 are ⁇ 0 to ⁇ 2 and ⁇ 1 to ⁇ 2, respectively. That is, the multipliers 31 to 35 multiply the respective input by the filter coefficients ⁇ 0 to ⁇ 2 and ⁇ 1 to ⁇ 2, respectively, and output the result.
  • the filter coefficients of these multipliers 31 to 35 are the filter coefficients of the notch filter 15a.
  • the notch filter 15a is an IIR (Infinite Impulse Response) filter having a feedback system.
  • the IIR filter has a steep frequency characteristic with a small order, and is suitable for removing an interference signal.
  • the notch filters 15a and 15b are filters that attenuate only a specific frequency band to a predetermined low level.
  • the notch filters 15a and 15b perform a filter operation on the output signal of the AD conversion unit 23 with the filter coefficients set by the coefficient setting units 14a and 14b, respectively.
  • the interference signal is removed (cancelled) from the passing signal. In this specification, the removal of the interference signal includes reducing the interference signal.
  • the filter coefficients of the notch filters 15a and 15b are cleared, that is, when the filter coefficient ⁇ 0 in FIG. 2 is set to 1 and ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 1, and ⁇ 2 are set to 0 (zero)
  • the notch filter 15a loses the filter function and enters a clear state in which the input signal is output as it is.
  • the output signal of the AD converter 23 is input to the notch filter 15a and the notch filter 15b.
  • the same output signal is input from the coefficient calculation unit 13 to the coefficient setting unit 14a and the coefficient setting unit 14b.
  • the output signal of the coefficient setting unit 14a is input to the notch filter 15a, and the output signal of the coefficient setting unit 14b is input to the notch filter 15b.
  • the output signal of the notch filter 15a is connected to the input terminal 16a of the output data switching unit 16, and the output signal of the notch filter 15b is connected to the input terminal 16b of the output data switching unit 16.
  • the frequency information calculation unit 11, the interference signal detection unit 12, and the coefficient calculation unit 13 operate in the same manner as the background art described above.
  • the coefficient calculation unit 13 is based on information on the interference signal detected by the interference signal detection unit 12.
  • the filter coefficients of the notch filter 15a and the notch filter 15b are calculated.
  • the heel coefficient setting unit 14a sets the filter coefficient calculated by the coefficient calculation unit 13 in the notch filter 15a.
  • the coefficient setting unit 14b sets the filter coefficient calculated by the coefficient calculation unit 13 in the notch filter 15b.
  • the filter coefficients set in the notch filter 15a and the notch filter 15b are the same.
  • the notch filter 15a performs a filtering operation on the output signal of the AD conversion unit 23 with the filter coefficient set by the coefficient setting unit 14a, and cancels (removes) the interference signal from the passing signal (output signal of the AD conversion unit 23).
  • the notch filter 15b performs a filtering operation on the output signal of the AD conversion unit 23 with the filter coefficient set by the coefficient setting unit 14b, and cancels the interference signal from the passing signal (output signal of the AD conversion unit 23).
  • the output data switching unit 16 receives the output signal of the notch filter 15a and the output signal of the notch filter 15b, and switches so as to output either the output signal of the notch filter 15a or the output signal of the notch filter 15b.
  • a specific switching method will be described in a first embodiment and a second embodiment which will be described later.
  • the output signal of the output data switching unit 16 is converted to an analog signal by the DA conversion unit 24, converted to a high frequency signal by the RF unit 25, and filtered by the transmission signal filter 26, as in the background art described above. Then, it is transmitted as a transmission signal.
  • FIG. 3 is a flowchart of notch filter coefficient setting processing in the first example which is one of the examples of the first embodiment.
  • the output terminal 16c of the output data switching unit 16 in a state where no interference signal is detected, the output terminal 16c of the output data switching unit 16 is connected to the input terminal 16a.
  • filter coefficients of the notch filter 15a and the notch filter 15b are calculated (step S1 in FIG. 3).
  • the transmission signal that is the output of the transmission signal filter 26 is the output of the notch filter 15a.
  • the interference signal is not canceled.
  • step S2 the filter coefficient calculated in step S1 is set in the notch filter 15b (step S2). At this time, noise is generated in the output of the notch filter 15b. However, at this time, the transmission signal is the output of the notch filter 15a, so that noise generated in the output of the notch filter 15b does not appear in the transmission signal.
  • the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15a to the output of the notch filter 15b (step S3). Specifically, the output terminal 16c of the output data switching unit 16 is switched from the input terminal 16a to the output terminal 16b. Since the notch filter 15b has an appropriate filter coefficient set in step S2, it can cancel the interference signal. Therefore, after time t1, a transmission signal in which the interference signal is canceled is output.
  • step S4 the filter coefficient calculated in step S1 is set in the notch filter 15a (step S4). At this time, noise is generated in the output of the notch filter 15a. However, at this time, the transmission signal is the output of the notch filter 15b, so noise generated in the output of the notch filter 15a does not appear in the transmission signal.
  • the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15b to the output of the notch filter 15a (step S5). Specifically, the output terminal 16c of the output data switching unit 16 is switched from the input terminal 16b to the output terminal 16a.
  • the notch filter 15a can cancel the interference signal since an appropriate filter coefficient is set in step S4. Therefore, the transmission signal from which the interference signal is canceled is output continuously after time t2.
  • the filter coefficients of the notch filter 15a and the notch filter 15b are changed according to the change. Also at that time, new filter coefficients are set in the notch filter 15a and the notch filter 15b by the procedure shown in steps S1 to S5 in FIG.
  • the filter coefficients of the notch filter 15a and the notch filter 15b are cleared, that is, the filter coefficient ⁇ 0 in FIG. ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 1, and ⁇ 2 are set to 0 (zero). Also at that time, the filter coefficient is cleared by the procedure shown in steps S1 to S5 in FIG. When the filter coefficients of the notch filter 15a and the notch filter 15b are cleared, the notch filter 15a and the notch filter 15b lose the filter function and output the input signal as it is.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining data switching during the notch filter coefficient setting process in the first embodiment.
  • FIG. 4A shows an output signal of the notch filter 15b, which is indicated by a bold line.
  • FIG. 4B shows an output signal of the notch filter 15a, which is indicated by a thin line.
  • FIG. 4C shows a transmission signal that is an output of the transmission signal filter 26.
  • the filter coefficient of the notch filter 15b is set and noise is generated before the time t1, but at this time, as shown in FIG. Since it is the output of the notch filter 15a, it is not affected by noise.
  • the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15a to the output of the notch filter 15b.
  • the filter coefficient of the notch filter 15a is set and noise is generated.
  • the transmission signal is the output of the notch filter 15b, it is not affected by noise.
  • the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15b to the output of the notch filter 15a.
  • both the notch filter 15a and the notch filter 15b generate a large amount of noise instantaneously when the filter coefficient is set.
  • the output of the notch filter without setting the filter coefficient is used as a transmission signal.
  • the state in which the transmission signal is the output of the notch filter 15a is shifted to the state in which the transmission signal is the output of the notch filter 15b. It returns to the state that is the output of the filter 15a. That is, in the first embodiment, the notch filter 15a is a main line notch filter that is normally used, and the notch filter 15b is a notch filter that is temporarily used.
  • At least the following effects can be obtained.
  • A1 Generation of noise can be suppressed when setting or changing the filter coefficient of the notch filter.
  • A2) Since the notch filters 15a and 15b have the same configuration, the filter coefficients of the notch filters 15a and 15b are the same, and the calculation of the filter coefficients is simplified.
  • A3) Since the main line filter that is normally used is fixed to the notch filter 15a and the temporarily used filter is fixed to the notch filter 15b, the management and operation of the filter to be used becomes easy.
  • FIG. 5 is a flowchart of notch filter coefficient setting processing in the second embodiment.
  • the filter coefficient of the notch filter 15b is changed as shown in FIG. Calculate (step S11 in FIG. 5).
  • the transmission signal that is the output of the transmission signal filter 26 is the output of the notch filter 15a.
  • the interference signal is not canceled.
  • step S12 the filter coefficient calculated in step S11 is set in the notch filter 15b (step S12). At this time, noise is generated in the output of the notch filter 15b. However, at this time, the transmission signal is the output of the notch filter 15a, so that noise generated in the output of the notch filter 15b does not appear in the transmission signal.
  • the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15a to the output of the notch filter 15b (step S13).
  • the notch filter 15b can cancel the interference signal because an appropriate filter coefficient is set in step S12. Therefore, after time t1, a transmission signal in which the interference signal is canceled is output.
  • the filter coefficient of the notch filter 15a is calculated according to the change (step S14), and is set in the notch filter 15a (step S15). At this time, noise is generated in the output of the notch filter 15a. However, at this time, the transmission signal is the output of the notch filter 15b, so noise generated in the output of the notch filter 15a does not appear in the transmission signal.
  • the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15b to the output of the notch filter 15a (step S16).
  • the notch filter 15a can cancel the interference signal since an appropriate filter coefficient is set in step S15.
  • steps S11 to S13 when the interference signal changes, operations in steps S11 to S13 are performed. That is, the filter coefficient of the notch filter 15b is calculated according to the change in the interference signal, and is set in the notch filter 15b. Thereafter, the transmission signal is switched from the output of the notch filter 15a to the output of the notch filter 15b. Thus, every time the interference signal changes, the filter coefficients of the notch filter 15a or the notch filter 15b are alternately calculated and changed according to the change.
  • the filter coefficients of the notch filter 15a and the notch filter 15b are cleared. Also at that time, the filter coefficient is cleared by the procedure shown in steps S11 to S13 in FIG. 5 or the procedure shown in steps S14 to S16.
  • the detected interference signal is dealt with by the procedure shown in steps S11 to S13 in FIG. After that, the filter coefficient is cleared by the procedure shown in steps S14 to S16 for the disappearance of the interference signal.
  • the filter coefficient setting and switching of the notch filter can be reduced, and the processing of the interference wave removing apparatus can be reduced.
  • the processing of the interference wave removing device can be reduced when the size of the interference signal gradually changes or when interference signals of different sizes appear one after another. For example, in the case where the magnitude of the interference signal gradually changes due to movement after the personal wireless device as the interference signal source starts voice communication, the filter coefficient setting of the notch filter and This is useful because switching can be reduced.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of a wireless communication system including the interference wave canceller in the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the notch filter 15a and the coefficient setting unit 14a are not provided and the output signal of the AD conversion unit 23 is input to the output data switching unit 16.
  • Other points are the same as in the first embodiment.
  • the same components as those described in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the output data switching unit 16 of the second embodiment receives the output signal of the AD conversion unit 23 (that is, the input signal of the interference wave removing device 10) and the output signal of the notch filter 15b, and removes the interference wave.
  • One of the input signal of the apparatus 10 and the output signal of the notch filter 15b is switched so as to be output as the output signal of the interference wave removing apparatus 10.
  • FIG. 7 is a flowchart of notch filter coefficient setting processing in the second embodiment.
  • the output terminal 16c of the output data switching unit 16 is connected to the input terminal 16a when no interference signal is detected.
  • the filter coefficient of the notch filter 15b is calculated as shown in FIG. 7 (step S21 in FIG. 7).
  • the transmission signal that is the output of the transmission signal filter 26 is the output of the AD conversion unit 23. Therefore, the interference signal is not canceled.
  • step S21 the filter coefficient calculated in step S21 is set in the notch filter 15b (step S22). At this time, noise is generated in the output of the notch filter 15b. However, since the transmission signal is the output of the AD converter 23 at this time, the noise generated in the output of the notch filter 15b does not appear in the transmission signal.
  • the transmission signal is switched from the output of the AD conversion unit 23 to the output of the notch filter 15b (step S23). Specifically, the output terminal 16c of the output data switching unit 16 is switched from the input terminal 16a to the output terminal 16b.
  • the notch filter 15b can cancel the interference signal because an appropriate filter coefficient is set in step S22. Therefore, after time t1, a transmission signal in which the interference signal is canceled is output.
  • the filter coefficient of the notch filter 15b is cleared. Also at that time, first, the output terminal 16c of the output data switching unit 16 is switched from the input terminal 16b to the output terminal 16a, that is, the transmission signal is switched to the output of the AD conversion unit 23 (step S24). Thereafter, the filter coefficient is cleared using the procedure shown in steps S21 to S23 of FIG.
  • the base station apparatus is a base station apparatus for mobile communication, receives radio waves from a mobile communication terminal apparatus, and generates interference waves other than desired waves (also referred to as carriers) from the received radio waves. Is to be removed.
  • This interference wave removing apparatus is provided inside the base station apparatus as a part of the base station apparatus, for example. However, the interference wave canceling apparatus may be provided outside the base station apparatus.
  • FIG. 8 is a functional block diagram of the interference wave canceling apparatus in the third embodiment, and is a diagram showing the state of the interference wave and the desired wave from the terminal device.
  • the interference wave removing device 40 is provided inside the base station device 55 as a part of the base station device 55 for mobile communication.
  • the base station device 55 may receive an interference wave 53 in addition to receiving the desired wave 52 transmitted from the mobile communication terminal device 51 via the antenna 54. In some cases, only the interference wave 53 is received without receiving the desired wave 52.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating received power when the interference wave removal apparatus according to the third embodiment receives a desired wave and an interference wave.
  • the frequency bandwidth of the interference wave hereinafter also simply referred to as the bandwidth
  • the reception power of the interference wave that is, the reception level).
  • the base station device 55 When the base station device 55 receives the interference wave 53 via the antenna 54, if the power of the interference wave 53 is larger than the reception power assumed by the base station device 55, the reception power is saturated, and the call is disconnected or the packet is dropped. A decrease in communication throughput occurs. Further, when the power of the interference wave 53 is smaller than the reception power assumed by the base station device 55 but is sufficiently larger than the power of the desired wave 52 from the terminal device 51, the call is disconnected and the packet communication throughput is reduced.
  • the interference wave canceling device 40 solves the problem that the call disconnection or the decrease in the throughput of the packet communication occurs when the base station device 55 receives the interference wave 53, and removes the interference wave 53 from the received signal to remove the desired wave. Only to the base station device 55.
  • the interference wave removal device 40 is configured to include a power spectrum creation unit 41, a smoothing data creation unit 42, an interference wave detection unit 43, and an interference wave removal circuit 45.
  • the power spectrum creation unit 41 corresponds to the frequency information calculation unit 11 in FIG. 1
  • the smoothing data creation unit 42 and the interference wave detection unit 43 correspond to the interference signal detection unit 12, and the interference wave removal circuit 45 calculates the coefficient. This corresponds to the unit 13, the coefficient setting units 14a and 14b, the notch filters 15a and 15b, and the output data switching unit 16.
  • the power spectrum creation unit 41 performs FFT (Fast Fourier Transform) on the received signal received from the antenna 54 to create a power spectrum as frequency information.
  • the power spectrum is obtained from the received power value for each frequency included in the received signal.
  • the power spectrum may be obtained by averaging over a certain number of times (for example, 8 times).
  • the smoothing data creation unit 42 acquires the power spectrum from the power spectrum creation unit 41 and creates data obtained by moving and averaging the power of the power spectrum at a certain number of points (for example, 8 points) on the frequency axis.
  • the power spectrum is indicated by 81 and the smoothing data is indicated by 82.
  • the interference wave can be detected accurately, and the desired wave can be erroneously detected as an interference wave. It is suppressed.
  • sufficient averaging it takes time to average, and it takes time until the interference wave is removed. Therefore, it is impossible to follow the removal of the interference wave that occurs instantaneously.
  • the interference wave detection unit 43 detects an interference wave from the data created by the power spectrum creation unit 41 and the smoothing data creation unit 42, and determines the center frequency of the interference wave and the amount (that is, the power level) of removing the interference wave. Then, the bandwidth of the interference wave is calculated and set in the interference wave removal circuit 45 as an interference wave information parameter.
  • the amount of interference wave removal is the power level of the desired wave.
  • a portion exceeding the level in the example of FIG. 9, a portion larger than ⁇ 90 dBm). That is, the power level of the interference wave is reduced so that the power level of the interference wave becomes the same level as the power level of the desired wave.
  • the amount of interference wave removal is a portion where the power level of the interference wave exceeds the power level of the noise floor. That is, the power level of the interference wave is reduced so that the power level of the interference wave becomes the same level as the power level of the noise floor.
  • the interference wave removal circuit 45 is based on the interference wave information parameters (interference wave center frequency, amount of interference wave removal, and interference wave bandwidth) set by the interference wave detection unit 43, and the filter coefficient of the IIR filter. Is calculated and set, and the interference wave is removed using the IIR filter.
  • the IIR is set so that the power level of the interference wave is the same as the power level of the desired wave.
  • the filter coefficient of the IIR filter is calculated and set so that the power level of the interference wave becomes the same level as the power level of the noise floor.
  • FIG. 10 is a process flow diagram illustrating the operation of the interference wave detection unit of the interference wave canceller in the third embodiment.
  • the interference wave detection unit 43 receives a reception signal (corresponding to the output of the AD conversion unit 23 in FIG. 1) from the power spectrum creation unit 41. Get the power spectrum.
  • the smoothing data creation unit 42 acquires the smoothing data.
  • the interference wave detection unit 43 calculates the level detection threshold value in the level detection threshold value calculation process (S103).
  • the level detection threshold includes a level detection threshold High and a level detection threshold Low.
  • the level detection threshold High is larger than the level detection threshold Low.
  • LvlThr high Smoothing min * LvlCoef high ⁇ ⁇ ⁇ Formula (1)
  • a minimum level detection threshold is provided in advance, and when the level detection threshold High is smaller than the minimum level detection threshold, the minimum level detection threshold is set as the level detection threshold.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating processing for determining whether or not a received signal is an interference wave or a desired wave based on the level detection threshold and smoothing data.
  • 81 is a power spectrum
  • 82 is smoothing data
  • 83 is a level detection threshold High
  • 84 is a level detection threshold Low.
  • the comparison between the smoothing data 82 and the level detection threshold 83 or 84 is performed at all sample points on the frequency axis of the smoothing data 82 and starts from the first point. If the smoothing data 82 is greater than the level detection threshold High even once, the received signal is recognized as an interference wave or a desired wave, and the bandwidth of the interference wave or the desired wave is greater than the level detection threshold Low. Range.
  • the point 82a at which the smoothing data 82 first becomes larger than the level detection threshold Low is referred to as the detection frequency start point. After the detection frequency start point 82a is detected, the smoothing data 82 is first before the level detection threshold Low or less. The point is called an end point 82b of the detection frequency.
  • the interference wave information parameter clear process 111 does not receive the interference wave.
  • the interference wave detection unit 43 operates to clear the interference wave information parameter and clear the interference wave information parameter of the interference wave removal circuit 45. As a result, the filter coefficient of the interference wave removal circuit 45 is cleared.
  • the received signal when it is recognized that the received signal is an interference wave or a desired wave, the received signal is an interference wave or a desired wave based on the recognized interference wave or desired wave bandwidth. Therefore, the bandwidth of the recognized interference wave or desired wave is calculated.
  • the starting point 82a Freq Start of detection frequency bandwidth B W when the end point 82b was Freq End of detection frequency is determined by the following equation (3).
  • This bandwidth BW is a point display.
  • B W Freq End ⁇ Freq Start +1 Equation (3)
  • Bandwidth B W is smaller than a predetermined reference width determined that the desired signal, and recognizes that the interference wave (S105B), is equal to or greater than the reference width determined that the desired signal, that at least a desired wave is present Is recognized (S105C).
  • the reference width for determining a desired wave is set in advance based on the bandwidth of the desired wave set for each communication service.
  • Bandwidth B W is, when recognizing that it is narrower interference than the reference width determined that the desired signal (S105B), the noise floor calculation process S121, and calculates the noise floor of the received signal.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a noise floor calculation method.
  • the noise floor is calculated on the frequency axis of the power spectrum 81 from the start point of the detection frequency (82a in FIG. 11) as the start point to the end point of the detection frequency (82b in FIG. 11).
  • the power spectrum power of 81b corresponding to the number of points to be averaged, starting from the end point of the detection frequency (82b in FIG. 11) and the start point of the detection frequency (82a in FIG. 11), is obtained by averaging the power of the power spectrum.
  • the average value is taken as the average value.
  • the noise floor NoiseFloor when the power of the power spectrum at the start point of the detection frequency is Pow Start , the power of the power spectrum at the end point of the detection frequency is Pow End , and the number of points to be averaged is N is expressed by the following equation (4). Is required.
  • an interference wave detection threshold value is calculated based on the noise floor NoiseFloor.
  • the interference wave detection threshold includes an interference wave detection threshold High and an interference wave detection threshold Low that is smaller than the interference wave detection threshold High.
  • the interference wave detection threshold High (DetectThr high ) and the interference wave detection threshold Low (DetectThr low ) when the interference wave detection threshold filter coefficient High is DetectCoef high and the interference wave detection threshold filter coefficient Low is DetectCoef low It is calculated
  • DetectThr high NoiseFloor * DetectCoef high ... (5)
  • DetectThr low NoiseFloor * DetectCoef low (6) However, DetectThr high > DetectThr low (7)
  • a minimum interference wave detection threshold is provided in advance, and when the interference wave detection threshold High or the interference wave detection threshold Low is smaller than the minimum interference wave detection threshold, the minimum interference wave detection threshold is set as the interference wave detection threshold.
  • the reason why the interference wave detection threshold High and the interference wave detection threshold Low are properly used is to stably detect an interference wave having a small D / U ratio (Desired to Undesired signal ratio) and to reduce erroneous detection of the interference wave. is there.
  • the D / U ratio D is the maximum power value of the interference wave
  • U is the noise floor.
  • the interference wave detection threshold High is used as the interference wave detection threshold
  • the interference wave detection threshold Low is used as the interference wave detection threshold.
  • the detection sensitivity of the interference wave is increased by taking a hysteresis threshold value according to the detection state of the interference wave.
  • the frequency range to which the interference wave detection threshold Low is applied is from the start point of the detection frequency of the interference wave detected last time to the end point of the detection frequency.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the detection range of the interference wave and the detection of the interference wave.
  • a range in which the smoothing data 82 is larger than the interference wave detection threshold 103 is defined as an interference wave detection range 101b.
  • the power spectrum 81 is larger than the interference wave detection threshold 103
  • a portion larger than the interference wave detection threshold 103 of the power spectrum 81 is determined as an interference wave
  • the bandwidth 101a of the interference wave is the interference wave of the power spectrum 81. It is assumed that the detection frequency starts from the detection frequency starting point of the portion larger than the detection threshold 103, and the maximum power value of the interference wave is the maximum value of the power spectrum 81 in the detection range 101b.
  • the interference wave detection range 101b is set from the start point of the detection frequency to the end point of the detection frequency when the smoothing data 82 detects the interference wave.
  • the interference wave information parameter calculation process S124 calculates the center frequency of the detected interference wave and the amount (power level) of removing the interference wave.
  • the center frequency FreqCenter of the interference wave when the start point of the bandwidth 101a is Freq Start and the end point of the bandwidth 101a is Freq End is obtained by the following equation (8).
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a method for stably detecting the center frequency of the interference wave. As shown in FIG. 14, when the bandwidth 111b of the power spectrum 111 of the interference wave is larger than the detection range 101b of FIG. 13, the interference wave detection threshold is raised from the threshold 113 to the threshold 112, and the frequency band of the interference wave is once again. The width 111a is detected.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of detecting two adjacent interference waves. As shown in FIG. 15, when the interference wave detection threshold is as low as the threshold 123, the bandwidth 121c of the power spectrum 121 of the interference wave is detected as a wide bandwidth of one interference wave. As the threshold value 122 is increased, the bandwidths 121a and 121b of two adjacent interference waves can be detected.
  • the interference wave detection threshold value Next exceeds the maximum power value of the interference wave, and the interference wave cannot be detected by increasing the interference wave detection threshold value even though the interference wave exists, the interference wave detection threshold value is set. Without increasing, in the interference wave information parameter calculation process S124, the center frequency of the detected interference wave and the amount of removing the interference wave are calculated.
  • the interference wave removal parameter is set in the interference wave removal circuit 45, that is, the filter coefficient based on the interference wave removal parameter is set in the notch filter of the interference wave removal circuit 45, After removing the received interference wave, it is output to the base station apparatus.
  • the carrier level (that is, the power level of the desired wave) is determined in the carrier level calculation process S131 ) Is calculated.
  • the calculation of the carrier level is performed to reduce the power level of the interference wave existing on the desired wave to the power level of the desired wave, and by detecting a flat portion of the power level of the desired wave on the frequency axis. calculate.
  • the flat part of the power level of the desired wave is within the range between the detection frequency start point 82a and the detection frequency end point 82b where the desired wave is recognized. Let it be the portion of the number of consecutive points that are contained. In the calculation of the carrier level, the average power of the number of consecutive points recognized as the carrier level is set as the carrier level in the flat portion of the detected desired wave.
  • the starting smoothing data is set as the next point of the smoothing data point that does not fall within the carrier level determination threshold.
  • an offset is previously set at the start point 82a of the detection frequency. The amount is added to calculate the carrier level.
  • the carrier level CarrierLvl when smoothing data is defined as Smoothing i and the number N of consecutive points to be recognized as the carrier level is obtained by Expression (11).
  • an on-carrier interference wave detection threshold which is a threshold for detecting an interference wave on the desired wave, is calculated in level detection threshold value calculation processing S132 on the desired wave.
  • the on-carrier interference wave detection threshold CarrierThr when the carrier level is CarrierLvl and the on-carrier interference wave detection threshold filter coefficient is CarrierCoef is obtained by the following equation (15).
  • CarrierThr CarrierLvl * CarrierCoef (15)
  • a minimum on-carrier interference wave detection threshold is set in advance, and when the on-carrier interference wave detection threshold is smaller than the minimum on-carrier interference wave detection threshold, the minimum on-carrier interference wave detection threshold is set as the on-carrier interference wave detection threshold.
  • the on-carrier interference wave detection threshold calculated in the level detection threshold calculation process S132 on the desired wave is compared with the smoothing data. This comparison is performed within the range of the detection frequency start point 82a and the detection frequency end point 82b where the desired wave of the smoothing data is recognized, and starts from the detection frequency start point 82a.
  • the smoothing data is even larger than the on-carrier interference wave detection threshold, it is determined as an interference wave (S134B), and the bandwidth of the interference wave is set to a range where the smoothing data is larger than the on-carrier interference wave detection threshold. Then, the interference wave detection threshold value calculation process S122 and subsequent steps are performed. However, in this case, it is assumed that NoiseFloor is replaced with CarrierLvl in the processing after the interference wave detection threshold value calculation processing S122.
  • the interference wave information parameter clear process 111 is performed because the interference wave is not received. That is, the interference wave information parameter is cleared, and the interference wave information parameter of the interference wave removal circuit 45 is operated to be cleared.
  • the interference wave can be detected with high accuracy without sufficiently averaging the power spectrum.
  • D2 Based on the level detection threshold and the smoothing data, it is configured to determine whether there is no interference wave, or whether there is a desired wave or an interference wave. It can be easily determined whether or not an interference wave exists.
  • D3 Since it is configured to determine whether it is a desired wave or an interference wave based on the bandwidth of the smoothing data of the received signal, it can be easily determined whether it is a desired wave or an interference wave. it can.
  • the coefficient calculation unit 13 is configured to calculate filter coefficients suitable for each notch filter, and the coefficient setting units 14a and 14b set the calculated filter coefficients in the notch filters 15a and 15b, respectively.
  • the present invention can be used for a base station apparatus or the like that performs wireless communication with a mobile communication terminal apparatus.
  • power spectrum creation unit 42 ... smoothing data creation unit 43 ... Interference wave detection unit, 45 ... Interference wave removal circuit, 51 ... Terminal device, 52 ... Desired wave, 53 ... Interference wave, 54 ... Antenna, 55 ... Base station device, 81 ... Power spectrum Clam, 81a, 81b, 82 ... smoothing data, 82a ... start point, 82b ... end point, 83 ... level detection threshold High, 84 ... level detection threshold Low, 101a ... bandwidth, 101b ... detection range, 103 ... interference wave detection threshold, 111 ... Power spectrum, 111a to 111b ... Bandwidth, 112 ... Threshold, 113 ... Threshold, 121 ... Power spectrum, 121a-121c ... Bandwidth, 122 ... Threshold, 123 ... Threshold.

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Abstract

入力信号に含まれる干渉信号を除去して出力信号を出力する干渉信号除去装置を、入力信号から前記干渉信号を除去して第1の信号を出力する帯域除去フィルタと、帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定する係数設定部と、第1の信号と第2の信号(入力信号又は別の帯域除去フィルタの出力)とが入力され、第1の信号と第2の信号のどちらか一方を、出力信号として出力するよう切替える出力データ切替部と、を備えるように構成する。

Description

干渉信号除去装置
  本発明は、無線通信システムで用いられる干渉信号除去技術に関するものである。
  無線通信システムにおいて、所望の信号に対し他システムの信号が干渉信号となり、通信環境が劣化する場合がある。例えば、携帯電話と無線通信する基地局が携帯電話からの電波を受信する際に、パーソナル無線装置からの狭帯域の音声通信電波が干渉信号となることがある。パーソナル無線装置からの音声通信電波は、数秒間程度続き、発生と消滅を頻繁に繰り返すことが多い。このように、干渉信号が所望の信号(希望波)に対し狭帯域である場合、干渉信号をノッチフィルタ(帯域除去フィルタ)によって除去(キャンセル)することで、通信環境を改善することができる。
  背景技術の干渉信号除去装置について説明する。図16は、背景技術における干渉波除去装置を含む無線通信システムの機能ブロック図である。
  背景技術の無線通信システムでは、受信信号用フィルタ21において、受信信号に対してフィルタ処理を行い、所望信号の帯域外の信号を除去する。RF部22では、受信信号用フィルタ21の出力である高周波信号を、より低周波のベースバンド信号に変換する。AD変換部23では、RF部22の出力であるアナログ信号をディジタル信号に変換する。
  周波数情報算出部11では、AD変換部23の出力信号に基づき、この出力信号(つまり受信信号)の周波数情報(パワースペクトラム)を算出する。干渉信号検出部12では、周波数情報算出部11で算出した周波数情報から狭帯域の干渉信号を検出する。また、干渉信号の情報(中心周波数、電力レベルの値、周波数帯域幅)を取得する。
  係数算出部13では、干渉信号検出部12で検出した干渉信号の情報に基づきノッチフィルタ115のフィルタ係数を算出する。係数設定部114では、係数算出部13で算出したフィルタ係数をノッチフィルタ115に設定する。ノッチフィルタ115は、特定の周波数帯域だけを非常に低いレベルに減衰させるフィルタであり、AD変換部23の出力信号に対し、係数設定部114で設定したフィルタ係数でフィルタ動作し、通過する信号から干渉信号をキャンセルする。
  DA変換部24では、ノッチフィルタ115の出力信号(ディジタル信号)をアナログ信号に変換する。RF部25では、DA変換部24の出力信号を高周波信号に変換する。送信信号用フィルタ26では、RF部25の出力信号に対してフィルタ処理を行う。送信信号用フィルタ26の出力信号は、送信信号として送信される。
  背景技術の干渉信号除去装置は、周波数情報算出部11と、干渉信号検出部12と、係数算出部13と、係数設定部114と、ノッチフィルタ115とから構成されている。
  このように、狭帯域の干渉信号を除去(つまり、キャンセル)するために、受信信号の周波数情報から干渉信号の周波数や電力レベルなどの情報を取得し、干渉信号を除去するために必要なノッチフィルタ115の特性(つまり、フィルタ係数)を求める。図17は、干渉信号の周波数情報とノッチフィルタ特性を説明する図である。上の図に、干渉信号の周波数特性を示し、下の図に、ノッチフィルタの周波数特性を示す。横軸は周波数、縦軸は信号の電力レベルである。図17に示すように、干渉信号の部分のみをキャンセルするようなノッチフィルタの特性が必要となる。
  上述したように、係数設定部114では、干渉信号の情報から得られたフィルタ特性を元に、ノッチフィルタ115のフィルタ係数を設定する。このとき、フィルタ係数を設定した瞬間に、干渉信号とは無関係な大きなノイズが発生する場合がある。図18は、ノッチフィルタ係数設定時に発生するノイズを説明する図である。干渉信号が変動しない場合にはフィルタ係数を設定しないので、フィルタ係数設定時のノイズは影響を与えないが、干渉信号が変動する場合には、頻繁にフィルタ係数の変更及び設定が必要となり、その都度ノイズが発生することとなる。
  下記の特許文献1には、フィルタ係数を制御してノイズ除去を行う技術が開示されている。
特開2010-171517号公報
  本発明の目的は、ノイズの発生を抑制することのできる干渉信号除去装置を提供することにある。
  上記の課題を解決するための、本発明に係る干渉信号除去装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
  入力信号に含まれる干渉信号を除去して出力信号を出力する干渉信号除去装置であって、
  前記入力信号から前記干渉信号を除去して第1の信号を出力する第1の帯域除去フィルタと、
  前記入力信号から前記干渉信号を除去して第2の信号を出力する第2の帯域除去フィルタと、
  前記第1の帯域除去フィルタと前記第2の帯域除去フィルタに、それぞれフィルタ係数を設定する係数設定部と、
  前記第1の信号と前記第2の信号とが入力され、前記第1の信号と前記第2の信号のどちらか一方を、前記出力信号として出力するよう切替える出力データ切替部と、
  を備える干渉信号除去装置。
  また、上記の課題を解決するための、本発明に係る干渉信号除去装置の他の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
  入力信号に含まれる干渉信号を除去して出力信号を出力する干渉信号除去装置であって、
  前記入力信号から前記干渉信号を除去して第1の信号を出力する帯域除去フィルタと、
  前記帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定する係数設定部と、
  前記第1の信号と前記入力信号とが入力され、前記第1の信号と前記入力信号のどちらか一方を、前記出力信号として出力するよう切替える出力データ切替部と、
  を備える干渉信号除去装置。
  上述のように構成すると、干渉信号除去装置においてノイズの発生を抑制することができる。
本発明の第1実施形態における干渉波除去装置を含む無線通信システムの機能ブロック図である。 本発明の第1実施形態におけるノッチフィルタの回路図である。 第1実施形態の第1実施例におけるノッチフィルタ係数設定処理の流れ図である。 第1実施形態の第1実施例におけるノッチフィルタ係数設定処理時のデータ切替えを説明する図である。 第1実施形態の第2実施例におけるノッチフィルタ係数設定処理の流れ図である。 本発明の第2実施形態における干渉波除去装置を含む無線通信システムの機能ブロック図である。 第2実施形態におけるノッチフィルタ係数設定処理の流れ図である。 本発明の第3実施形態における干渉波除去装置の機能ブロック図である。 第3実施形態における干渉波除去装置が希望波と干渉波を受信している場合の受信電力を示す図である。 第3実施形態における干渉波除去装置の干渉波検出部の動作を示す処理フロー図である。 受信信号が干渉波又は希望波であるか否かを判定する処理を説明する図である。 ノイズフロアの算出方法を説明する図である。 干渉波の検出範囲と干渉波の検出を説明する図である。 干渉波の中心周波数を安定して検出する方法を説明する図である。 隣接した2つの干渉波を検出する方法を説明する図である。 背景技術における干渉波除去装置を含む無線通信システムの機能ブロック図である。 干渉信号の周波数情報とノッチフィルタ特性を説明する図である。 ノッチフィルタ係数設定時に発生するノイズを説明する図である。
(第1実施形態)
  図1は、本発明の第1実施形態における干渉波除去装置を含む無線通信システムの機能ブロック図である。背景技術の図16で説明した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
  本実施形態の干渉波除去装置10は、周波数情報算出部11と、干渉信号検出部12と、係数算出部13と、係数設定部14aと、係数設定部14bと、ノッチフィルタ15aと、ノッチフィルタ15bと、出力データ切替部16とを含むように構成されている。出力データ切替部16は、入力端子16a又は入力端子16bのいずれか一方を、出力端子16cに接続する。
  この干渉波除去装置10は、当該干渉波除去装置10の入力信号(つまり、周波数情報算出部11の入力)に含まれる干渉信号を除去して、当該干渉波除去装置10の出力信号(つまり、出力データ切替部16の出力)を出力する。
  図2は、本発明の第1実施形態におけるノッチフィルタ15aの回路図である。ノッチフィルタ15bの回路図は、ノッチフィルタ15aの回路図と同じであるので説明を省略する。ノッチフィルタ15aは、乗算器31~35、遅延素子36~37、加算器38~39を備えるように構成されている。乗算器31~35のフィルタ係数は、それぞれ、α0~α2、β1~β2である。つまり、乗算器31~35は、それぞれ、α0~α2、β1~β2のフィルタ係数を、それぞれの入力に乗算して出力する。これらの乗算器31~35のフィルタ係数が、ノッチフィルタ15aのフィルタ係数である。ノッチフィルタ15aは、フィードバック系を有するIIR(Infinite Impulse Response)フィルタである。IIRフィルタは、小さな次数で急峻な周波数特性を有しており、干渉信号の除去に好適である。
  ノッチフィルタ15a,15bは、特定の周波数帯域だけを所定の低いレベルに減衰させるフィルタであり、AD変換部23の出力信号に対し、それぞれ係数設定部14a,14bで設定したフィルタ係数でフィルタ動作し、通過する信号から干渉信号を除去(キャンセル)する。なお、本明細書において、干渉信号の除去には、干渉信号を低減することも含まれる。
  ノッチフィルタ15a,15bのフィルタ係数がクリアされた場合、つまり、図2のフィルタ係数α0が1に設定され、α1とα2とβ1とβ2が0(ゼロ)に設定された場合は、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bは、フィルタ機能を失って、入力された信号をそのまま出力するクリア状態になる。
  ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bには、それぞれ、AD変換部23の出力信号が入力されている。係数算出部13から同じ出力信号が、係数設定部14aと係数設定部14bに入力されている。係数設定部14aの出力信号は、ノッチフィルタ15aに入力され、係数設定部14bの出力信号は、ノッチフィルタ15bに入力されている。ノッチフィルタ15aの出力信号は、出力データ切替部16の入力端子16aに接続され、ノッチフィルタ15bの出力信号は、出力データ切替部16の入力端子16bに接続されている。
  周波数情報算出部11と、干渉信号検出部12と、係数算出部13は、上述した背景技術と同様に動作し、係数算出部13は、干渉信号検出部12で検出した干渉信号の情報に基づき、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bのフィルタ係数を算出する。
  係数設定部14aは、係数算出部13で算出したフィルタ係数をノッチフィルタ15aに設定する。係数設定部14bは、係数算出部13で算出したフィルタ係数をノッチフィルタ15bに設定する。本実施形態では、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bが同一なので、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bに設定するフィルタ係数は同じである。
  ノッチフィルタ15aは、AD変換部23の出力信号に対し、係数設定部14aで設定したフィルタ係数でフィルタ動作し、通過する信号(AD変換部23の出力信号)から干渉信号をキャンセル(除去)する。ノッチフィルタ15bは、AD変換部23の出力信号に対し、係数設定部14bで設定したフィルタ係数でフィルタ動作し、通過する信号(AD変換部23の出力信号)から干渉信号をキャンセルする。
  出力データ切替部16は、ノッチフィルタ15aの出力信号とノッチフィルタ15bの出力信号とが入力され、ノッチフィルタ15aの出力信号とノッチフィルタ15bの出力信号のどちらか一方を出力するように切り替える。具体的な切り替え方法は、後述する第1実施例と第2実施例で説明する。
  出力データ切替部16の出力信号は、上述した背景技術と同様に、DA変換部24でアナログ信号に変換され、RF部25で高周波信号に変換され、送信信号用フィルタ26でフィルタ処理を行われた後、送信信号として送信される。
(第1実施例)
  図3は、第1実施形態の実施例の1つである第1実施例におけるノッチフィルタ係数設定処理の流れ図である。
  第1実施例においては、干渉信号が検出されない状態では、出力データ切替部16の出力端子16cは入力端子16aに接続されている。そして、干渉信号を検出すると、図3に示すように、まず、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bのフィルタ係数を算出する(図3のステップS1)。この時点では、出力データ切替部16の出力端子16cは入力端子16aに接続されているので、送信信号用フィルタ26の出力である送信信号は、ノッチフィルタ15aの出力である。また、この時点では、ノッチフィルタ15aには適切なフィルタ係数が設定されていないため、干渉信号がキャンセルされていない状態である。
  次に、ステップS1で算出したフィルタ係数を、ノッチフィルタ15bに設定する(ステップS2)。このとき、ノッチフィルタ15bの出力にノイズが発生する。しかし、この時点では、送信信号はノッチフィルタ15aの出力であるので、ノッチフィルタ15bの出力に発生したノイズが、送信信号に現れることはない。
  次に、時刻t1において、送信信号をノッチフィルタ15aの出力からノッチフィルタ15bの出力に切り替える(ステップS3)。具体的には、出力データ切替部16の出力端子16cを、入力端子16aから出力端子16bに切替える。ノッチフィルタ15bは、ステップS2で適切なフィルタ係数が設定されているので、干渉信号をキャンセルすることができる。したがって、時刻t1以降、干渉信号がキャンセルされた送信信号が出力される。
  次に、ステップS1で算出したフィルタ係数を、ノッチフィルタ15aに設定する(ステップS4)。このとき、ノッチフィルタ15aの出力にノイズが発生する。しかし、この時点では、送信信号はノッチフィルタ15bの出力であるので、ノッチフィルタ15aの出力に発生したノイズが、送信信号に現れることはない。
  次に、時刻t2において、送信信号をノッチフィルタ15bの出力からノッチフィルタ15aの出力に切り替える(ステップS5)。具体的には、出力データ切替部16の出力端子16cを、入力端子16bから出力端子16aに切替える。ノッチフィルタ15aは、ステップS4で適切なフィルタ係数が設定されているので、干渉信号をキャンセルすることができる。したがって、時刻t2以降も継続して、干渉信号がキャンセルされた送信信号が出力される。
  その後、干渉信号が変化すると、その変化に応じて、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bのフィルタ係数は設定変更される。そのときも、図3のステップS1~ステップS5に示す手順で、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bに新たなフィルタ係数が設定される。
  その後、干渉信号が消失し、干渉信号除去装置10が干渉信号の消失を検出すると、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bのフィルタ係数はクリアされる、つまり図2のフィルタ係数α0は1に設定され、α1とα2とβ1とβ2は0(ゼロ)に設定される。そのときも、図3のステップS1~ステップS5に示す手順で、フィルタ係数がクリアされる。ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bのフィルタ係数がクリアされると、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bは、フィルタ機能を失い、入力された信号をそのまま出力するようになる。
  図4は、第1実施例におけるノッチフィルタ係数設定処理時のデータ切替えを説明する図である。図4(a)は、ノッチフィルタ15bの出力信号であり、太線で示す。図4(b)は、ノッチフィルタ15aの出力信号であり、細線で示す。図4(c)は、送信信号用フィルタ26の出力である送信信号である。
  図4(a)に示すように、時刻t1より前の時点で、ノッチフィルタ15bのフィルタ係数設定が行われノイズが発生するが、このとき、図4(c)に示すように、送信信号はノッチフィルタ15aの出力であるので、ノイズに影響されない。次に、時刻t1において、送信信号がノッチフィルタ15aの出力からノッチフィルタ15bの出力に切り替えられる。次に、図4(b)に示すように、時刻t1とt2の間において、ノッチフィルタ15aのフィルタ係数設定が行われノイズが発生するが、このとき、図4(c)に示すように、送信信号はノッチフィルタ15bの出力であるので、ノイズに影響されない。次に、時刻t2において、送信信号がノッチフィルタ15bの出力からノッチフィルタ15aの出力に切り替えられる。
  このように、ノッチフィルタ15a、ノッチフィルタ15bとも、フィルタ係数設定時は瞬間的に大きなノイズが発生するが、フィルタ係数設定しないノッチフィルタの出力を送信信号とするよう予め切り替えておくことで、送信信号にはノイズが発生することがない。こうして、本実施例では、干渉信号が頻繁に変動するような場合にも干渉信号をキャンセルすることが可能である。
  なお、第1実施例では、干渉信号を検出すると、送信信号がノッチフィルタ15aの出力である状態から、送信信号がノッチフィルタ15bの出力である状態へ移行し、その後、再び、送信信号がノッチフィルタ15aの出力である状態に戻る。すなわち、第1実施例では、ノッチフィルタ15aを通常使用する本線用のノッチフィルタとし、ノッチフィルタ15bを一時使用するノッチフィルタとするものである。
  第1実施例によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
  (A1)ノッチフィルタのフィルタ係数を設定、変更する際に、ノイズの発生を抑制することができる。
  (A2)ノッチフィルタ15aと15bを同じ構成のフィルタとしたので、ノッチフィルタ15aと15bのフィルタ係数は同一となり、フィルタ係数の算出が簡単になる。
  (A3)通常使用する本線用のフィルタをノッチフィルタ15aに固定し、一時使用するフィルタをノッチフィルタ15bに固定したので、使用するフィルタの管理や運用が容易になる。
(第2実施例)
  次に、第1実施形態の他の実施例である第2実施例について説明する。
  上述した第1実施例では、一方のノッチフィルタ15aを通常使用(本使用)し、他方のノッチフィルタ15bを一時使用する構成としたが、第2実施例では、干渉信号が出現又は変化する毎に、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bとを切り替えて使用する構成とする。
  図5は、第2実施例におけるノッチフィルタ係数設定処理の流れ図である。
  第2実施例においては、例えば、出力データ切替部16の出力端子16cが入力端子16aに接続されている状態で、干渉信号を検出すると、図5に示すように、ノッチフィルタ15bのフィルタ係数を算出する(図5のステップS11)。この時点では、送信信号用フィルタ26の出力である送信信号は、ノッチフィルタ15aの出力である。また、この時点では、ノッチフィルタ15aには適切なフィルタ係数が設定されていないため、干渉信号がキャンセルされていない状態である。
  次に、ステップS11で算出したフィルタ係数を、ノッチフィルタ15bに設定する(ステップS12)。このとき、ノッチフィルタ15bの出力にノイズが発生する。しかし、この時点では、送信信号はノッチフィルタ15aの出力であるので、ノッチフィルタ15bの出力に発生したノイズが、送信信号に現れることはない。
  次に、時刻t1において、送信信号をノッチフィルタ15aの出力からノッチフィルタ15bの出力に切り替える(ステップS13)。ノッチフィルタ15bは、ステップS12で適切なフィルタ係数が設定されているので、干渉信号をキャンセルすることができる。したがって、時刻t1以降、干渉信号がキャンセルされた送信信号が出力される。
  次に、干渉信号が変化すると、その変化に応じてノッチフィルタ15aのフィルタ係数を算出し(ステップS14)、ノッチフィルタ15aに設定する(ステップS15)。このとき、ノッチフィルタ15aの出力にノイズが発生する。しかし、この時点では、送信信号はノッチフィルタ15bの出力であるので、ノッチフィルタ15aの出力に発生したノイズが、送信信号に現れることはない。
  次に、時刻t2において、送信信号をノッチフィルタ15bの出力からノッチフィルタ15aの出力に切り替える(ステップS16)。ノッチフィルタ15aは、ステップS15で適切なフィルタ係数が設定されているので、干渉信号をキャンセルすることができる。
  次に、干渉信号が変化すると、ステップS11~S13の動作を行う。すなわち、干渉信号の変化に応じてノッチフィルタ15bのフィルタ係数を算出し、ノッチフィルタ15bに設定する。その後、送信信号をノッチフィルタ15aの出力からノッチフィルタ15bの出力に切り替える。
  こうして、干渉信号が変化する毎に、その変化に応じて、ノッチフィルタ15a又はノッチフィルタ15bのフィルタ係数が交互に算出され設定変更される。
  その後、干渉信号の消失を検出すると、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bのフィルタ係数はクリアされる。そのときも、図5のステップS11~S13に示す手順、又はステップS14~S16に示す手順で、フィルタ係数がクリアされる。
  上述した干渉信号の変化がない場合、つまり、干渉信号を検出した後、干渉信号が変化することなく消失した場合は、検出した干渉信号に対し、図5のステップS11~S13に示す手順で対応した後、干渉信号の消失に対し、ステップS14~S16に示す手順でフィルタ係数をクリアする。
  第2実施例によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
(B1)第1実施例に比べ、ノッチフィルタのフィルタ係数設定や切替えを少なくすることができ、干渉波除去装置の処理を軽減できる。特に、干渉信号の大きさが次第に変動するような場合や異なる大きさの干渉信号が次々に出現するような場合に、干渉波除去装置の処理を軽減できる。例えば、干渉信号源であるパーソナル無線装置が音声通信を開始した後、移動することにより干渉信号の大きさが次第に変動するような場合に、第1実施例に比べ、ノッチフィルタのフィルタ係数設定や切替えを少なくすることができるので有用である。
(第2実施形態)
  図6は、本発明の第2実施形態における干渉波除去装置を含む無線通信システムの機能ブロック図である。第2実施形態では、ノッチフィルタ15aと係数設定部14aとが設けられてなく、AD変換部23の出力信号が出力データ切替部16に入力されている点が、第1実施形態と異なる。その他の点は、第1実施形態と同様である。第1実施形態の図1で説明した構成と同一の構成には、同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
  このように、第2実施形態の出力データ切替部16は、AD変換部23の出力信号(つまり、干渉波除去装置10の入力信号)とノッチフィルタ15bの出力信号とが入力され、干渉波除去装置10の入力信号とノッチフィルタ15bの出力信号のどちらか一方を、干渉波除去装置10の出力信号として出力するように切り替える。
  図7は、第2実施形態におけるノッチフィルタ係数設定処理の流れ図である。
  第2実施形態においては、干渉信号を検出していない状態では、出力データ切替部16の出力端子16cが入力端子16aに接続されている。この状態で、干渉信号を検出すると、図7に示すように、ノッチフィルタ15bのフィルタ係数を算出する(図7のステップS21)。この時点では、送信信号用フィルタ26の出力である送信信号は、AD変換部23の出力である。したがって、干渉信号がキャンセルされていない状態である。
  次に、ステップS21で算出したフィルタ係数を、ノッチフィルタ15bに設定する(ステップS22)。このとき、ノッチフィルタ15bの出力にノイズが発生する。しかし、この時点では、送信信号はAD変換部23の出力であるので、ノッチフィルタ15bの出力に発生したノイズが、送信信号に現れることはない。
  次に、時刻t1において、送信信号をAD変換部23の出力からノッチフィルタ15bの出力に切り替える(ステップS23)。具体的には、出力データ切替部16の出力端子16cを、入力端子16aから出力端子16bに切替える。ノッチフィルタ15bは、ステップS22で適切なフィルタ係数が設定されているので、干渉信号をキャンセルすることができる。したがって、時刻t1以降、干渉信号がキャンセルされた送信信号が出力される。
  その後、干渉信号の消失を検出すると、ノッチフィルタ15bのフィルタ係数はクリアされる。そのときも、まず、出力データ切替部16の出力端子16cを、入力端子16bから出力端子16aに切替える、つまり、送信信号をAD変換部23の出力に切り替える(ステップS24)。その後、図7のステップS21~S23に示す手順を用いて、フィルタ係数がクリアされる。
  第2実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
  (C1)第1実施形態に比べ、ノッチフィルタを少なくすることができ、干渉波除去装置の構成を簡素化できる。
  次に、本発明の第3実施形態として、基地局装置の受信装置にて受信された信号に含まれる干渉波(つまり干渉信号)を除去する機能を備えた干渉波除去装置について説明する。第3実施形態の基地局装置は、移動通信用の基地局装置であり、移動通信用の端末装置からの電波を受信し、該受信した電波から、希望波(キャリアともいう)以外の干渉波を除去するものである。この干渉波除去装置は、例えば、基地局装置の一部として該基地局装置の内部に設けられる。しかし、干渉波除去装置は、基地局装置の外部に設けてもよい。
  図8は、第3実施形態における干渉波除去装置の機能ブロック図であり、また、干渉波と端末装置からの希望波の様子を示す図である。図8の例では、干渉波除去装置40は、移動通信用の基地局装置55の一部として該基地局装置55の内部に設けられている。
  図8に示すように、基地局装置55は、アンテナ54を介して、移動通信用の端末装置51から送信された希望波52を受信するほかに、干渉波53を受信する場合がある。また、希望波52を受信せず、干渉波53のみを受信する場合がある。図9は、第3実施形態における干渉波除去装置が希望波と干渉波を受信している場合の受信電力を示す図である。干渉波が問題となる場合、図9に示すように、干渉波の周波数帯域幅(以下、単に帯域幅ともいう。)が希望波の帯域幅よりも狭く、干渉波の受信電力(つまり受信レベル)が希望波の受信電力よりも大きいことが多い。
  基地局装置55がアンテナ54を介して干渉波53を受信した際、干渉波53の電力が基地局装置55の想定した受信電力より大きい場合、受信電力が飽和してしまい、通話の切断やパケット通信のスループットの低下が発生する。また、干渉波53の電力が基地局装置55の想定した受信電力より小さいが、端末装置51からの希望波52の電力より十分大きい場合、通話の切断やパケット通信のスループットの低下が発生する。
  干渉波除去装置40は、基地局装置55が干渉波53を受信した際、通話の切断やパケット通信のスループットの低下が発生する問題を解決し、受信信号から干渉波53を除去して希望波のみを基地局装置55に出力するものである。
  図8に示すように、干渉波除去装置40は、パワースペクトラム作成部41と、スムージングデータ作成部42と、干渉波検出部43と、干渉波除去回路45とを備えるように構成される。パワースペクトラム作成部41は、図1の周波数情報算出部11に相当し、スムージングデータ作成部42と干渉波検出部43は、干渉信号検出部12に相当し、干渉波除去回路45は、係数算出部13と係数設定部14a,14bとノッチフィルタ15a,15bと出力データ切替部16に相当する。
  パワースペクトラム作成部41は、アンテナ54から受信した受信信号に対して、FFT(Fast Fourier Transform)を行い、周波数情報であるパワースペクトラムを作成する。パワースペクトラムとは、受信信号に含まれる周波数毎に受信電力値を求めたものである。パワースペクトラムを作成する際に、ある回数(例えば、8回)、時間的に平均して求めてもよい。
  スムージングデータ作成部42は、パワースペクトラム作成部41より、パワースペクトラムを取得し、パワースペクトラムのパワーを周波数軸上において、あるポイント数(例えば、8ポイント)で、移動平均したデータを作成する。後述の図11において、パワースペクトラムを81、スムージングデータを82で示す。
  パワースペクトラムを算出する際に、十分な平均化を行った場合は、パワーのばらつきが低減され、精度よく干渉波を検出することができ、かつ、希望波を誤って干渉波と検出することが抑制される。一方、十分な平均化を行うと平均化に時間がかかり、干渉波を除去するまでの時間がかかるので、瞬間的に発生する干渉波の除去に追従できない。スムージングデータを作成し、スムージングデータとパワースペクトラムとを併用して、干渉波を検出することにより、パワースペクトラムを十分に平均化しなくても精度よく干渉波を検出することができる。
  干渉波検出部43は、パワースペクトラム作成部41、および、スムージングデータ作成部42が作成したデータから干渉波を検出し、干渉波の中心周波数と、干渉波を除去する量(つまり電力レベル)と、干渉波の帯域幅とを算出して、干渉波情報パラメータとして干渉波除去回路45に設定する。
  図9に示すように希望波上に干渉波が存在し、干渉波の電力レベルが希望波の電力レベルよりも大きい場合、干渉波を除去する量は、干渉波の電力レベルが希望波の電力レベルを超える部分(図9の例では、-90dBmより大きい部分)とする。つまり、干渉波の電力レベルが希望波の電力レベルと同レベルとなるように、干渉波の電力レベルを低減させる。
  希望波上に干渉波が存在しない場合は、干渉波を除去する量は、干渉波の電力レベルがノイズフロアの電力レベルを超える部分とする。つまり、干渉波の電力レベルがノイズフロアの電力レベルと同レベルとなるように、干渉波の電力レベルを低減させる。
  このように干渉波を除去することで、通信特性を良くすることができ、通話の切断やスループットの低下を抑制することができる。図9の例で、干渉波を除去する量を-90dBmより大きい部分とした場合は、通信特性が悪くなる。
  干渉波除去回路45は、干渉波検出部43から設定された干渉波情報パラメータ(干渉波の中心周波数と、干渉波を除去する量と、干渉波の帯域幅)に基づき、IIRフィルタのフィルタ係数を算出して設定し、該IIRフィルタを用いて干渉波を除去する。
  このとき、希望波上に干渉波が存在し、干渉波の電力レベルが希望波の電力レベルよりも大きい場合は、干渉波の電力レベルが希望波の電力レベルと同レベルとなるように、IIRフィルタのフィルタ係数を算出して設定する。
  また、希望波上に干渉波が存在しない場合は、干渉波の電力レベルがノイズフロアの電力レベルと同レベルとなるように、IIRフィルタのフィルタ係数を算出して設定する。
  干渉波検出部43が干渉波を検出し、干渉波除去回路45に干渉波情報パラメータを設定するまでのフローを、図10を用いて説明する。図10は、第3実施形態における干渉波除去装置の干渉波検出部の動作を示す処理フロー図である。
  まず、干渉波検出部43は、パワースペクトラム取得処理(図10のステップS101)において、パワースペクトラム作成部41より、アンテナ54の出力である受信信号(図1のAD変換部23の出力に相当)のパワースペクトラムを取得する。次に、スムージングデータ取得処理(S102)において、スムージングデータ作成部42より、スムージングデータを取得する。
  次に、干渉波検出部43は、レベル検出閾値算出処理(S103)において、レベル検出閾値を算出する。レベル検出閾値には、レベル検出閾値Highとレベル検出閾値Lowとがある。レベル検出閾値Highは、レベル検出閾値Lowよりも大きい。
  スムージングデータの最小値をSmoothingmin、レベル検出閾値フィルタ係数HighをLvlCoefhigh、レベル検出閾値フィルタ係数LowをLvlCoeflowとしたときのレベル検出閾値High(LvlThrhigh)とレベル検出閾値Low(LvlThrlow)は、次の式(1)と式(2)で求められる。
  LvlThrhigh =Smoothingmin*LvlCoefhigh ・・・式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  ここで、あらかじめ、最小レベル検出閾値を設けておき、レベル検出閾値Highが最小レベル検出閾値より小さい場合は、最小レベル検出閾値をレベル検出閾値とする。
  レベル検出処理S104において、スムージングデータの電力レベルを検出する。次に、レベル検出判定処理S105において、干渉波検出部43は、算出したレベル検出閾値とスムージングデータの電力レベルとに基づき、受信信号に干渉波が含まれていないかと、受信信号が干渉波又は希望波であるか否かとを判定する。図11は、レベル検出閾値とスムージングデータとに基づき、受信信号が干渉波又は希望波であるか否かを判定する処理を説明する図である。図11において、81はパワースペクトラム、82はスムージングデータ、83はレベル検出閾値High、84はレベル検出閾値Lowである。
  スムージングデータ82とレベル検出閾値83又は84との比較は、スムージングデータ82の周波数軸上におけるすべてのサンプルポイントで行い、1ポイント目から始める。スムージングデータ82が1度でもレベル検出閾値Highより大きい場合、受信信号が干渉波又は希望波であると認識し、該干渉波又は希望波の帯域幅は、スムージングデータ82がレベル検出閾値Lowより大きい範囲とする。
  スムージングデータ82が最初にレベル検出閾値Lowより大きくなったポイント82aを検出周波数の始点と呼び、検出周波数の始点82aを検出してから、最初にスムージングデータ82がレベル検出閾値Low以下になる前のポイントを検出周波数の終点82bと呼ぶ。
  レベル検出判定処理S105において、スムージングデータ82のすべてのポイントにて、干渉波又は希望波を認識できなかった場合は(S105A)、干渉波を受信していないので、干渉波情報パラメータクリア処理111において、干渉波検出部43は、干渉波情報パラメータをクリアし、干渉波除去回路45の干渉波情報パラメータをクリアするように動作する。この結果、干渉波除去回路45のフィルタ係数はクリアされる。
  レベル検出判定処理S105において、受信信号が干渉波又は希望波であることを認識した場合、該認識した干渉波又は希望波の帯域幅に基づき、受信信号が干渉波であるか又は希望波であるかを判定するため、該認識した干渉波又は希望波の帯域幅を算出する。
  検出周波数の始点82aをFreqStart、検出周波数の終点82bをFreqEndとした時の帯域幅Bは、次の(式3)で求められる。この帯域幅Bは、ポイント表示である。
  B=FreqEnd-FreqStart+1 ・・・式(3)
  帯域幅Bが、希望波と判断する所定の基準幅より小さい場合、干渉波であることを認識し(S105B)、希望波と判断する基準幅以上である場合、少なくとも希望波が存在することを認識する(S105C)。希望波と判断する基準幅は、通信サービス毎に設定される希望波の帯域幅に基づき、予め設定される。
  帯域幅Bが、希望波と判断する基準幅より狭く干渉波であることを認識した場合(S105B)、ノイズフロア算出処理S121において、受信信号のノイズフロアを算出する。図12は、ノイズフロアの算出方法を説明する図である。ノイズフロアの算出は、パワースペクトラム81の周波数軸上において、検出周波数の始点(図11の82a)を起点とし検出周波数の終点(図11の82b)に向かって、平均化するポイント数分81aのパワースペクトラムのパワーを平均した値と、検出周波数の終点(図11の82b)を起点とし検出周波数の始点(図11の82a)に向かって、平均化するポイント数分81bのパワースペクトラムのパワーを平均した値とを平均した値とする。
  すなわち、検出周波数の始点におけるパワースペクトラムのパワーをPowStart、検出周波数の終点におけるパワースペクトラムのパワーをPowEnd、平均化するポイント数をNとしたときのノイズフロアNoiseFloorは、次の式(4)で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  次に、干渉波検出閾値算出処理S122において、ノイズフロアNoiseFloorに基づき、干渉波検出閾値を算出する。
  干渉波検出閾値には、干渉波検出閾値Highと、干渉波検出閾値Highよりも小さい干渉波検出閾値Lowとがある。干渉波検出閾値フィルタ係数HighをDetectCoefhigh、干渉波検出閾値フィルタ係数LowをDetectCoeflowとしたときの、干渉波検出閾値High(DetectThrhigh)と干渉波検出閾値Low(DetectThrlow)は、それぞれ、式(5)と式(6)で求められる。
  DetectThrhigh=NoiseFloor*DetectCoefhigh ・・・式(5)
  DetectThrlow=NoiseFloor*DetectCoeflow ・・・式(6)
  ただし、DetectThrhigh > DetectThrlow ・・・式(7)とする。
  ここで、あらかじめ、最小干渉波検出閾値を設けておき、干渉波検出閾値High又は干渉波検出閾値Lowが最小干渉波検出閾値より小さい場合は、最小干渉波検出閾値を干渉波検出閾値とする。
  干渉波検出閾値Highと干渉波検出閾値Lowを使い分ける理由は、D/U比(Desired to Undesired signal ratio)の小さい干渉波を安定して検出するためと、干渉波の誤検出を低減するためである。前記D/U比のDは、干渉波の最大電力値であり、Uは、ノイズフロアである。
  干渉波を検出していない場合は、干渉波検出閾値として干渉波検出閾値Highを使用し、前回と同一の干渉波を検出した場合は、干渉波検出閾値として干渉波検出閾値Lowを使用する。このように、干渉波の検出状況に応じてヒステリシスな閾値をとることにより、干渉波の検出感度を高める。
  また、単純に干渉波検出閾値を低くすると、ノイズ又は希望波(キャリア)を干渉波として誤検出する確率が高まるので、干渉波検出閾値をヒステリシスな閾値とすることで、誤検出確率を低減する。干渉波検出閾値Lowを適用する周波数範囲は、前回検出した干渉波の検出周波数の始点から検出周波数の終点とする。
  干渉波検出処理S123において、干渉波検出閾値算出処理S122で算出した干渉波検出閾値に基づき、干渉波を検出する。図13は、干渉波の検出範囲と干渉波の検出を説明する図である。図13に示すように、スムージングデータ82が干渉波検出閾値103より大きい範囲を、干渉波の検出範囲101bとする。パワースペクトラム81が干渉波検出閾値103より大きい場合は、該パワースペクトラム81の干渉波検出閾値103より大きい部分を干渉波と判定し、該干渉波の帯域幅101aは、該パワースペクトラム81の干渉波検出閾値103より大きい部分の検出周波数の始点から検出周波数の終点とし、干渉波の最大電力値は、検出範囲101b内のパワースペクトラム81の最大値とする。
  また、1つの干渉波を2つの干渉波として検出することを防ぐために、パワースペクトラム81が干渉波検出閾値103より大きいと検出した後、パワースペクトラム81が干渉波検出閾値103以下になったとしても、あるポイント数(例えば、3ポイント)以内にパワースペクトラム81が干渉波検出閾値103より大きいと検出すれば、1つの干渉波として検出する。干渉波の検出範囲101bは、スムージングデータ82にて干渉波と検出した時の検出周波数の始点から検出周波数の終点までとする。
  干渉波の帯域幅101aが検出範囲101b以下の場合、干渉波情報パラメータ算出処理S124において、検出した干渉波の中心周波数と、干渉波を除去する量(電力レベル)とを算出する。
  帯域幅101aの始点をFreqStartとし、帯域幅101aの終点をFreqEndとしたときの干渉波の中心周波数FreqCenterは、次の式(8)で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  また、ノイズフロアをNoiseFloor、干渉波の最大電力値をPowMaxとしたときの干渉波を除去する量Attは、次の式(9)で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  干渉波の帯域幅が、検出範囲101bより大きい場合、干渉波の中心周波数を安定して検出できないために、干渉波検出閾値を上げて、再度、干渉波の周波数帯域幅を検出する。図14は、干渉波の中心周波数を安定して検出する方法を説明する図である。図14に示すように、干渉波のパワースペクトラム111の帯域幅111bが、図13の検出範囲101bより大きい場合、干渉波検出閾値を閾値113から閾値112に上げて、再度、干渉波の周波数帯域幅111aを検出する。
  また、干渉波が2つ以上隣接していた場合、干渉波検出閾値が低いと、干渉波の帯域幅を広い干渉波1波の帯域幅として検出してしまうが、干渉波検出閾値を上げていくと、干渉波が2つ隣接していることを検出することが可能である。図15は、隣接した2つの干渉波を検出する方法を説明する図である。図15に示すように、干渉波検出閾値が閾値123のように低いと、干渉波のパワースペクトラム121の帯域幅121cを広い干渉波1波の帯域幅として検出してしまうが、干渉波検出閾値を閾値122のように上げていくと、隣接する2つの干渉波の帯域幅121aと121bを検出することができる。
  現在の干渉波を検出したときの干渉波検出閾値をDetectThrNow、検出閾値の上げ率をThrvpとすると、次回使用する干渉波検出閾値Next(DetectThrNext)は、次の式(10)で求められる。こうして、干渉波検出閾値Nextを干渉波検出閾値として、再度、干渉波検出処理S123において、干渉波を検出する。
  DetectThrNext=DetectThrNow*Thrvp ・・・式(10)
  干渉波検出閾値Nextが干渉波の最大電力値を上回るなど、干渉波検出閾値を上げることにより、干渉波が存在しているにもかかわらず干渉波が検出できなくなる場合は、干渉波検出閾値を上げずに、干渉波情報パラメータ算出処理S124において、検出した干渉波の中心周波数、干渉波を除去する量を算出する。
  次に、干渉波除去パラメータ設定処理S125において、干渉波除去回路45に干渉波除去パラメータを設定し、すなわち、干渉波除去回路45のノッチフィルタに、干渉波除去パラメータに基づくフィルタ係数を設定し、受信した干渉波を除去後、基地局装置に出力する。
  レベル検出判定処理S105において、帯域幅が、希望波と判断する基準幅以上あり、少なくとも希望波が存在すると認識した場合(S105C)、キャリアレベル算出処理S131において、キャリアレベル(つまり希望波の電力レベル)を算出する。キャリアレベルの算出は、希望波上に存在する干渉波の電力レベルを希望波の電力レベルまで低減するために行うものであり、周波数軸上で希望波の電力レベルの平坦な部分を検出して算出する。
  希望波の電力レベルの平坦な部分は、希望波を認識した検出周波数の始点82aと検出周波数の終点82bの範囲内において、あるスムージングデータを起点にして、スムージングデータがキャリアのレベル判定閾値内に収まっている連続ポイント数の部分とする。
  キャリアレベルの算出は、検出した希望波の平坦部分において、キャリアレベルと認定する連続ポイント数の平均電力をキャリアレベルとする。
  スムージングデータがキャリアのレベル判定閾値内に収まらなかった場合、起点のスムージングデータをキャリアのレベル判定閾値内に収まらなかったスムージングデータのポイントの次のポイントとする。
  また、希望波の端の電力レベルは、ノイズフロアに向かって下降しており平坦ではないので、希望波の電力レベルの平坦な部分を検出する際は、あらかじめ検出周波数の始点82aに、あるオフセット量を加算して、キャリアレベルを算出する。
  あるスムージングデータをSmoothingi、キャリアレベルと認定する連続ポイント数NとしたときのキャリアレベルCarrierLvlは、式(11)で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  ただし、起点のスムージングデータをSmoothingj、キャリアのレベル判定閾値フィルタ係数をLvlThrとし、以下の式(12)~式(14)の条件を全て満たすものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  Smoothingi≦Smoothingj*LvlThr ・・・式(13)
  j<i<(j+N+1) ・・・式(14)
  キャリアレベルを算出後、希望波上のレベル検出閾値算出処理S132において、希望波上の干渉波を検出する閾値であるキャリア上干渉波検出閾値を算出する。キャリアレベルをCarrierLvl、キャリア上の干渉波検出閾値フィルタ係数をCarrierCoefとしたときのキャリア上干渉波検出閾値CarrierThrは、次の式(15)で求められる。
  CarrierThr=CarrierLvl*CarrierCoef ・・・式(15)
  ここで、あらかじめ、最小キャリア上干渉波検出閾値を設けておき、キャリア上干渉波検出閾値が最小キャリア上干渉波検出閾値より小さい場合は、最小キャリア上干渉波検出閾値をキャリア上干渉波検出閾値とする。
  希望波上のレベル検出処理S133において、希望波上のレベル検出閾値算出処理S132で算出したキャリア上干渉波検出閾値とスムージングデータとを比較する。この比較は、スムージングデータの希望波を認識した検出周波数の始点82aと検出周波数の終点82bの範囲内で行い、検出周波数の始点82aから始める。
  スムージングデータが1度でもキャリア上干渉波検出閾値より大きい場合、干渉波と判定し(S134B)、該干渉波の帯域幅は、スムージングデータがキャリア上干渉波検出閾値より大きい範囲とする。そして、干渉波検出閾値算出処理S122以降を実施する。ただし、この場合、干渉波検出閾値算出処理S122以降の処理において、NoiseFloorをCarrierLvlに置き換えた処理とする。
  希望波上のレベル検出判定処理S134において、干渉波を認識できなかった場合は(S134A)、干渉波を受信していないので、前述した干渉波情報パラメータクリア処理111を行う。すなわち、干渉波情報パラメータをクリアし、干渉波除去回路45の干渉波情報パラメータをクリアするように動作する。
  第3実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
  (D1)スムージングデータとパワースペクトラムとを併用して、干渉波を検出するように構成したので、パワースペクトラムを十分に平均化しなくても精度よく干渉波を検出することができる。
  (D2)レベル検出閾値とスムージングデータとに基づき、干渉波なしか、あるいは、希望波又は干渉波が存在するか否かを判定するように構成したので、干渉波なしか、あるいは、希望波又は干渉波が存在するか否かを容易に判定することができる。
  (D3)受信信号のスムージングデータの帯域幅に基づき、希望波であるか干渉波であるかを判定するように構成したので、希望波であるか干渉波であるかを容易に判定することができる。
  (D4)干渉信号の中心周波数と電力レベルと帯域幅とに基づき、帯域除去フィルタのフィルタ係数を算出するように構成したので、フィルタ係数を容易に算出することができる。
  (D5)干渉信号の電力レベルが希望波の電力レベルと同レベルになるようにフィルタ係数を算出するよう構成したので、通話の切断やスループットの低下を抑制することができる。
  なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であり、また、前記各実施形態の構成要素を、必要に応じて任意にかつ適宜に組み合わせてもよい。
  前記第1実施形態では、ノッチフィルタ15aと15bに同じものを使用したが、互いに異なるノッチフィルタを使用することも可能である。この場合、係数算出部13は、各ノッチフィルタに適したフィルタ係数を算出し、該算出したフィルタ係数を、係数設定部14aと14bが、それぞれノッチフィルタ15aと15bに設定するように構成する。
  本発明は、移動通信用の端末装置との間で無線通信を行う基地局装置等に利用することが可能である。
  10…干渉信号除去装置、11…周波数情報算出部、12…干渉信号検出部、13…係数算出部、14a…係数設定部、14b…係数設定部、15a…ノッチフィルタ(帯域除去フィルタ)、15b…ノッチフィルタ、16…出力データ切替部、16a,16b…入力端子、16c…出力端子、21…受信信号用フィルタ、22…RF部、23…AD変換部、24…DA変換部、25…RF部、26…送信信号用フィルタ、31~35…乗算器、36~37…遅延素子、38~39…加算器、40…干渉波除去装置、41…パワースペクトラム作成部、42…スムージングデータ作成部、43…干渉波検出部、45…干渉波除去回路、51…端末装置、52…希望波、53…干渉波、54…アンテナ、55…基地局装置、81…パワースペクトラム、81a,81b,82…スムージングデータ、82a…始点、82b…終点、83…レベル検出閾値High、84…レベル検出閾値Low、101a…帯域幅、101b…検出範囲、103…干渉波検出閾値、111…パワースペクトラム、111a~111b…帯域幅、112…閾値、113…閾値、121…パワースペクトラム、121a~121c…帯域幅、122…閾値、123…閾値。

Claims (9)

  1.   入力信号に含まれる干渉信号を除去して出力信号を出力する干渉信号除去装置であって、
      前記入力信号から前記干渉信号を除去して第1の信号を出力する第1の帯域除去フィルタと、
      前記入力信号から前記干渉信号を除去して第2の信号を出力する第2の帯域除去フィルタと、
      前記第1の帯域除去フィルタと前記第2の帯域除去フィルタに、それぞれフィルタ係数を設定する係数設定部と、
      前記第1の信号と前記第2の信号とが入力され、前記第1の信号と前記第2の信号のどちらか一方を、前記出力信号として出力するよう切替える出力データ切替部と、
      を備える干渉信号除去装置。
  2.   請求項1に記載の干渉信号除去装置であって、
      前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力している状態において、前記干渉信号を検出すると、前記係数設定部が前記第2の帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定し、その後、前記出力データ切替部が前記第2の信号を前記出力信号として出力するよう切替える干渉信号除去装置。
  3.   請求項2に記載の干渉信号除去装置であって、
      前記出力データ切替部が前記第2の信号を前記出力信号として出力するよう切替えた後、前記干渉信号の消失を検出すると、前記第1の帯域除去フィルタは、フィルタ係数がクリアされて、入力された信号をそのまま出力するクリア状態になり、その後、前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力するよう切替える干渉信号除去装置。
  4.   請求項1に記載の干渉信号除去装置であって、
      前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力している状態において、前記干渉信号を検出すると、前記係数設定部が前記第2の帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定し、その後、前記出力データ切替部が前記第2の信号を前記出力信号として出力するよう切替え、その後、前記係数設定部が前記第1の帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定し、その後、前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力するよう切替える干渉信号除去装置。
  5.   請求項4に記載の干渉信号除去装置であって、
      前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力するよう切替えた後、前記干渉信号の消失を検出すると、前記第2の帯域除去フィルタは、フィルタ係数がクリアされて、入力された信号をそのまま出力するクリア状態になり、その後、前記出力データ切替部が前記第2の信号を前記出力信号として出力するよう切替え、その後、前記第1の帯域除去フィルタは、フィルタ係数がクリアされて、入力された信号をそのまま出力するクリア状態になり、その後、前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力するよう切替える干渉信号除去装置。
  6.   請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の干渉信号除去装置であって、
      前記干渉信号を検出すると、該検出した干渉信号の中心周波数と電力レベルと帯域幅とに基づき、前記係数設定部が、前記第1の帯域除去フィルタ又は前記第2の帯域除去フィルタのフィルタ係数を設定する干渉信号除去装置。
  7.   請求項1に記載の干渉信号除去装置であって、
      前記干渉信号を検出すると、前記係数設定部は、前記検出した干渉信号の電力レベルが希望波の電力レベルと同レベルになるように算出されたフィルタ係数を、前記第1の帯域除去フィルタ又は前記第2の帯域除去フィルタに設定する干渉信号除去装置。
  8.   入力信号に含まれる干渉信号を除去して出力信号を出力する干渉信号除去装置であって、
      前記入力信号から前記干渉信号を除去して第1の信号を出力する帯域除去フィルタと、
      前記帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定する係数設定部と、
      前記第1の信号と前記入力信号とが入力され、前記第1の信号と前記入力信号のどちらか一方を、前記出力信号として出力するよう切替える出力データ切替部と、
      を備える干渉信号除去装置。
  9.   請求項8に記載の干渉信号除去装置であって、
      前記出力データ切替部が前記入力信号を前記出力信号として出力している状態において、前記干渉信号を検出すると、前記係数設定部が前記帯域除去フィルタにフィルタ係数を設定し、その後、前記出力データ切替部が前記第1の信号を前記出力信号として出力するよう切替え、その後、前記干渉信号の消失を検出すると、前記出力データ切替部が前記入力信号を前記出力信号として出力するよう切替える干渉信号除去装置。
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