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技術 多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル推定システム。

出願人 コリアアドバンストインスティテュートオブサイエンスアンドテクノロジー
発明者 イヨンホンジョンジンゴンチョンウイリム
出願日 2008年6月19日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2008-160467
公開日 2009年3月19日 (11年11ヶ月経過) 公開番号 2009-060585
状態 特許登録済
技術分野 有線伝送方式及び無線の等化,エコーの低減 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等) 無線中継システム 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等)
主要キーワード 処理ベクトル 空間基底 中継ステーション 電波経路 プレアンブル シンボルタイム 物理的関係 NR個
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図面 (14)

課題

中継装置において不必要に受信される反響信号を除去して、反響信号と干渉せずに送信信号中継する。

解決手段

多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムSは、受信アンテナ210と送信配列アンテナ240とで構成された中継装置200を介して送信装置100と受信装置300との間に送信信号を中継するように構成されるが、送信装置100から送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号とを受信する受信アンテナ210と、先処理ベクトルを生成して受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュール印加するベクトル生成モジュール220と、先処理ベクトルと送信信号及び反響信号とを掛け合わせて反響信号のみを除去する反響信号除去モジュール230と、反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されて受信装置に再送信する送信配列アンテナ240とを含む中継装置200で構成される。

概要

背景

中継システムは、中継装置を使用して通信距離を長くして受信性能を高める。このような中継装置は、大きく分けて、受信した送信信号をそのまま増幅して再送信するAF(amplify−and−forward:増幅転送)方式と、受信した送信信号を復号化して熱雑音の影響を無くして再送信するDF(decode−and−forward:反復転送)方式に分けられる。

しかし、中継装置が受信した送信信号を増幅などの処理をして送信装置に再送信すると、中継装置内の受信アンテナは不必要な反響信号を受信するようになり、この反響信号は受信装置に再送信しなければならない送信信号に干渉をもたらす。

上記したように干渉を引き起こす反響信号を除去するための反響信号除去技術、すなわち干渉除去システム(ICS:interference cancellation system)に対する研究が活発に進行している。

このような干渉除去システムは、添付した図面の図1に示したように、SISO(single−input single−output:1入力1出力)構造で成り立ちSS(source station:発信元ステーション)、RS(relay station:中継ステーション)及びDS(destination station:宛先ステーション)で構成される。

具体的な干渉除去システムの干渉信号除去過程は、次のように実行される。まず、RSの受信アンテナがDSに送信する信号をSSから受信し、RSの送信アンテナはDSに送信する信号を印加されて増幅すると同時にDSに再送信する。ここで、中継器で増幅またはその他処理された送信信号を再送信信号と呼ぶ。このような過程におけるRSの受信アンテナは、RSの送信アンテナがDSに再送信した再送信信号を、エコーチャンネルを介して受信するようになる。この信号を反響信号という。この反響信号は、SSから受信してDSに再送信する送信信号に干渉することになる。

このため、RSの送信アンテナでは、RSの受信アンテナに送信される反響信号の影響を減らすため、DSに再送信しなければならない送信信号の増幅強度が制約されている。
一方、増幅強度の制約と無関係に発生する反響信号を除去するために、RSの受信アンテナはフィルターを設置する。これは、RSの受信アンテナを非常に複雑にするだけではなく、信号の安定した送信・受信を保障できなくする。すなわち、完全に除去されないで残っている反響信号が継続して重畳されて増幅されることによってオーバーフロー(over flow)が発生し得る。
Hamazumi,H.et.al.,IEEE Vol.1pp.167−171,2000。
Suzuki,H.et al,.IEEEVTC Vol.3 pp.1516−1520,1999。
Nasr,K.M. et al.,Mobile and Wireless Communication Summit,2007. 16th IST, 1−5 July 2007。
Nasr,K.M. et al.,Vehicular Technology Conference,2007.VCT2007−Spriing. IEEE 65th, 22−25 April 2007。

概要

中継装置において不必要に受信される反響信号を除去して、反響信号と干渉せずに送信信号を中継する。多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムSは、受信アンテナ210と送信配列アンテナ240とで構成された中継装置200を介して送信装置100と受信装置300との間に送信信号を中継するように構成されるが、送信装置100から送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号とを受信する受信アンテナ210と、先処理ベクトルを生成して受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュールに印加するベクトル生成モジュール220と、先処理ベクトルと送信信号及び反響信号とを掛け合わせて反響信号のみを除去する反響信号除去モジュール230と、反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されて受信装置に再送信する送信配列アンテナ240とを含む中継装置200で構成される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

受信アンテナ送信配列アンテナとで構成された中継装置を介する、送信装置受信装置との間で送信信号中継する中継システムであって、前記中継装置は、前記送信装置から送信信号と、エコーチャンネルを介した反響信号とを受信する受信アンテナと、先処理ベクトルを生成して前記受信アンテナから受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュール印加するベクトル生成モジュールと、前記先処理ベクトルと前記送信信号及び前記反響信号とを掛け合わせて反響信号を除去する反響信号除去モジュールと、前記反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されて前記受信装置に再送信する送信配列アンテナとを備えることを特徴とする、多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム

請求項2

前記先処理ベクトルは、[数式3]を利用して生成されるが、先処理ベクトルのNull()は、エコーチャンネルベクトルヌル空間(nullspace)基底ベクトルからなるヌリングベクトルを求める関数であり、ヌリングベクトルは、[数式4]の性質を有することを特徴とする、請求項1に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項3

Null()が、エコーチャンネルベクトルから[数式4]の性質を有する、ヌル空間基底ベクトルからなるヌリングベクトルを求める関数であるとき、前記先処理ベクトルは、[数式3]を利用して生成されることを特徴とする、請求項1に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項4

受信配列アンテナ送信アンテナとで構成された中継装置を介する、送信装置と受信装置との間で送信信号を中継する中継システムであって、前記中継装置は、前記送信装置から送信信号と、エコーチャンネルを介した反響信号とを受信する受信配列アンテナと、後処理ベクトルを生成して前記受信アンテナから受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュールに印加するベクトル生成モジュールと、前記ベクトル生成モジュールから受信した後処理ベクトルと反響信号及び送信信号とを掛け合わせて反響信号を除去する反響信号除去モジュールと、前記反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されて前記受信装置に再送信する送信アンテナとを備えることを特徴とする、多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項5

前記後処理ベクトルは、[数式9]を利用して生成され、[数式10]の性質を有することを特徴とする、請求項4に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項6

前記後処理ベクトルは、[数式10]の性質を有するように、[数式9]を利用して生成されことを特徴とする、請求項4に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項7

受信アンテナと送信配列アンテナとで構成された中継装置を介する、送信装置と受信装置との間に送信信号を中継する中継システムであって、前記中継装置は、前記送信装置から送信信号と、エコーチャンネルを介した反響信号とを受信する受信アンテナと、互いに直交するPN信号を生成して前記送信信号と合成し、PN信号が合成された再送信信号を送信配列アンテナに印加するPN信号生成モジュールと、前記PN信号生成モジュールからPN信号が合成された再送信信号を印加されて再送信信号を前記受信装置に送信する送信配列アンテナとを備えることを特徴とする、多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項8

前記PN信号生成は[数式12]を利用して行われ、r、x、zがそれぞれr、x、zの長さLのベクトル表現であるとき、PNK(t)は、k番目アンテナ長さのt番目要素を表し、PN信号と[数式13]の自己相関性相互相関性を有することを特徴とする、請求項7に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項9

TTG(Transmit/receiveTransitionGap)またはRTG(Receive/transmitTransitionGap)中に、パイロット信号を生成するパイロット信号生成モジュールをさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

請求項10

[数式16]と前記再送信信号とを掛け合わせて、[数式17]のエコーチャンネルを推定することを特徴とする、請求項7に記載の多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム。

技術分野

0001

本発明は、送信装置から受信した送信信号受信装置中継する際に、反響信号を除去して反響信号と干渉せずに送信信号を中継する技術に関するものである。

背景技術

0002

中継システムは、中継装置を使用して通信距離を長くして受信性能を高める。このような中継装置は、大きく分けて、受信した送信信号をそのまま増幅して再送信するAF(amplify−and−forward:増幅転送)方式と、受信した送信信号を復号化して熱雑音の影響を無くして再送信するDF(decode−and−forward:反復転送)方式に分けられる。

0003

しかし、中継装置が受信した送信信号を増幅などの処理をして送信装置に再送信すると、中継装置内の受信アンテナは不必要な反響信号を受信するようになり、この反響信号は受信装置に再送信しなければならない送信信号に干渉をもたらす。

0004

上記したように干渉を引き起こす反響信号を除去するための反響信号除去技術、すなわち干渉除去システム(ICS:interference cancellation system)に対する研究が活発に進行している。

0005

このような干渉除去システムは、添付した図面の図1に示したように、SISO(single−input single−output:1入力1出力)構造で成り立ちSS(source station:発信元ステーション)、RS(relay station:中継ステーション)及びDS(destination station:宛先ステーション)で構成される。

0006

具体的な干渉除去システムの干渉信号除去過程は、次のように実行される。まず、RSの受信アンテナがDSに送信する信号をSSから受信し、RSの送信アンテナはDSに送信する信号を印加されて増幅すると同時にDSに再送信する。ここで、中継器で増幅またはその他処理された送信信号を再送信信号と呼ぶ。このような過程におけるRSの受信アンテナは、RSの送信アンテナがDSに再送信した再送信信号を、エコーチャンネルを介して受信するようになる。この信号を反響信号という。この反響信号は、SSから受信してDSに再送信する送信信号に干渉することになる。

0007

このため、RSの送信アンテナでは、RSの受信アンテナに送信される反響信号の影響を減らすため、DSに再送信しなければならない送信信号の増幅強度が制約されている。
一方、増幅強度の制約と無関係に発生する反響信号を除去するために、RSの受信アンテナはフィルターを設置する。これは、RSの受信アンテナを非常に複雑にするだけではなく、信号の安定した送信・受信を保障できなくする。すなわち、完全に除去されないで残っている反響信号が継続して重畳されて増幅されることによってオーバーフロー(over flow)が発生し得る。
Hamazumi,H.et.al.,IEEE Vol.1pp.167−171,2000。
Suzuki,H.et al,.IEEEVTC Vol.3 pp.1516−1520,1999。
Nasr,K.M. et al.,Mobile and Wireless Communication Summit,2007. 16th IST, 1−5 July 2007。
Nasr,K.M. et al.,Vehicular Technology Conference,2007.VCT2007−Spriing. IEEE 65th, 22−25 April 2007。

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、前記のような問題点を解消するために考案されたもので、先処理・後処理と送信・受信配列アンテナ構造の空間多重化、そしてエコーチャンネルを導出して反響信号を除去することで、中継装置の増幅制約を緩和させると同時に、システム複雑性を減らして安定した信号送信を可能にする。

課題を解決するための手段

0009

このような技術的課題達成のために本発明で提案する多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムは、受信アンテナと送信配列アンテナとで構成された中継装置を介して、送信装置と受信装置間に送信信号を中継するように構成され、送信装置から送信信号と、エコーチャンネルを介した反響信号を受信する受信アンテナと、先処理ベクトルを生成して受信アンテナから受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュールに印加するベクトル生成モジュールと、先処理ベクトルと送信信号及び反響信号を掛け合わせて反響信号のみを除去する反響信号除去モジュール及び反響信号除去モジュールから再送信信号の印加を受けて受信装置に再送信する送信配列アンテナを含む中継装置で構成される。

0010

一方、本発明の第2実施例による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムは、受信配列アンテナと送信アンテナとで構成された中継装置を介して送信装置と受信装置間に送信信号を中継するように構成され、送信装置から送信信号と、エコーチャンネルを介した反響信号を受信する受信配列アンテナと、後処理ベクトルを生成して受信配列アンテナから受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュールに印加するベクトル生成モジュールと、後処理ベクトルと送信信号及び反響信号を掛け合わせて反響信号のみを除去する反響信号除去モジュール及び反響信号除去モジュールから再送信信号の印加を受けて受信装置に再送信する送信アンテナを含む中継装置で構成される。

0011

そして、本発明の第3実施例による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムは、受信アンテナと送信配列アンテナとで構成された中継装置を介して送信装置と受信装置間に送信信号を中継するように構成され、送信装置から送信信号と、エコーチャンネルを通じた反響信号を受信する受信アンテナと、互いに直交するPN信号を生成してその中の一つのPN信号を送信信号に合成し、PN信号が合成された再送信信号を送信配列アンテナに印加するPN信号生成モジュールと、PN信号生成モジュールからPN信号が合成された再送信信号の印加を受けて受信装置に再送信する送信配列アンテナを含む中継装置からなる。

発明の効果

0012

前記のような本発明によると、先処理・後処理またはエコーチャンネル導出を行うことによる反響信号の除去と同時に、送信・受信配列アンテナ構造の空間多重化を行うことによる中継装置の増幅率の制約の緩和が可能になる。

0013

また、簡単な先処理・後処理ベクトルを生成することにより、システムの複雑性を減らすことができ、反響信号と干渉せずに安定した信号送信を可能にする。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた発明の実施のための具体的な内容によってさらに明白になるだろう。それに先立ち、本発明に係わる公知機能及びその構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に不明確にすると判断される場合には、その具体的な説明を省略したことに留意しなければならない。

0015

図2は、本発明による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム(S)を示した構成図である。本発明のシステムは、送信装置100、中継装置200及び受信装置300を含む。

0016

以下ではその言及を省略するが、本発明のSSの送信装置の送信信号はx(t)、RSの受信アンテナが受信する信号はr(t)、RSの送信配列アンテナを使用して再送信する信号はz(t)、そしてDSの受信装置が受信する信号はy(t)であると想定する。

0017

送信装置100は中継装置200に送信信号を送り、中継装置200は送信装置から受信した送信信号を送信配列アンテナを介して受信装置300に再送信し、受信装置は再送信信号を受信する。

0018

中継装置200は、受信アンテナ210とベクトル生成モジュール220、反響信号除去モジュール230及び送信配列アンテナ240で構成される。
受信アンテナ210は、送信装置から送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号を受信し、受信した送信信号及び反響信号をベクトル生成モジュールに印加し、ベクトル生成モジュール220は先処理ベクトルを生成して受信アンテナから受信した送信信号及び反響信号とともに反響信号除去モジュール230に印加する。

0019

ここで反響信号というのは、中継装置の送信配列アンテナ240が送信信号を受信装置300に再送信することによって中継装置の受信アンテナ210に戻ってくる信号を意味し、エコーチャンネルは反響信号が印加される経路で、中継装置の送信配列アンテナと中継装置の受信アンテナ間チャンネルを意味する。

0020

反響信号除去モジュール230は、ベクトル生成モジュールから印加された先処理ベクトルに送信信号及び反響信号を掛け合わせた後、反響信号発生を抑制して、再送信信号を送信配列アンテナ240に印加する。

0021

送信配列アンテナ240は、反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されてそれを増幅して受信装置300に再送信する。ここで、再送信による再送信信号がエコーチャンネルを通じて中継装置の受信アンテナに反響して(反響信号)、また、受信装置300は再送信信号を受信する。

0022

具体的に、添付図面図3は、Nt個の送信配列アンテナ240と一つの受信アンテナ210とで成り立った中継装置200の構造を示している。ここで、エコーチャンネルは、Nt個送信配列アンテナと、受信アンテナ間の1−by−Ntベクトルチャンネル

0023

で示すことができる。ここで、he、kは、k番目送信配列アンテナから受信アンテナ間のチャンネルであり、前述した内容を整理すると下記のような信号モデルである[数式1]で定義することができる。

0024

ここで、nR(t)は、時刻tにおける中継装置の熱雑音を示す。時刻tに受信アンテナが受信する信号r(t)をよくみると、送信装置から印加される送信信号以外にエコーチャンネルを介して時間d前に送信配列アンテナから送信された再送信信号z(t−d)が、エコーチャンネル

0025

と掛け合わされて反響信号として受信されることが分かる。

0026

また、時刻(t−d)に受信装置300が受信する信号は、下記の[数式2]のように示される。

0027

ここで、nD(t−d)は、時刻t−dにおける受信装置の熱雑音を示す。

0028

図4を参照すると、まず受信アンテナ210は、送信装置100から受信した送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号とをベクトル生成モジュールに印加し、ベクトル生成モジュール220は受信アンテナから送信信号と反響信号とを印加されたエコーチャンネルを推定して、推定されたエコーチャンネルから下記の[数式3]を利用して先処理ベクトルを生成する。

0029

ここで、先処理ベクトルνのNull()は、エコーチャンネルベクトル

0030

ヌル空間(nullspace)基底ベクトルからなるヌリングベクトルを求める関数またはそれに準じた下記の[数式4]のような性質を有するヌリングベクトル

0031

を求める関数である。

0032

一方、反響信号除去モジュール230は、ベクトル生成モジュール220から印加された送信信号と反響信号及び先処理ベクトルνとを掛け合わせて再送信信号を生成し、送信配列アンテナ240に印加する。このように生成されて送信配列アンテナに印加された再送信信号は、エコーチャンネルを通過する時、[数式4]の性質によって中継装置の受信アンテナに反響されず、以後、送信信号に干渉を与えない。

0033

すなわち、前記生成された先処理ベクトルによって前記[数式1]は、先に記載したように[数式4]のZF(zero−forcing:ゼロフォーシング)性によって、エコーチャンネルを介して受信した反響信号が完全に除去されて、下記の[数式5]で再定義される。

0034

次に、送信配列アンテナ240は、反響信号除去モジュールから印加された再送信信号を受信装置に再送信して、受信装置300は再送信信号を受信する。それは[数式2]ではなく、下記の[数式6]で再定義される。

0035

ここで、

0036

は、0ではない1次元の有効チャンネル(effective channel)であり、添付した図面の図1に示された従来のSISO(single−input single−output:1入力1出力)を基盤とする構造のhDRと比較して、システム性能の低下がないことが分かる。すなわち、送信配列アンテナを介してビームフォーミング(空間多重化)が可能になり、反響信号がエコーチャンネルを介して受信アンテナに印加されることを未然に防止する。

0037

以下、本発明による第2実施例に対して詳しく説明する。第2実施例による反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムは、第1実施例のシステムを基盤にするが、図5に示したように、中継装置200の構成が相異している。すなわち、第1実施例では受信アンテナ210とNT個の送信配列アンテナ240を利用して空間多重化を実現した場合であり、第2実施例はNR個の受信配列アンテナ250と送信アンテナ260を使用して空間多重化を実現している。

0038

添付した図面の図6を参照すると、エコーチャンネルは、NR個の受信配列アンテナと、送信アンテナ間のNR−by−1ベクトルチャンネルhEで表わされ、送信装置の送信信号はx(t)、受信配列アンテナが受信する信号は

0039

送信アンテナが再送信する信号はz(t)、そして受信装置が受信する信号はy(t)であるとして整理すると、下記の[数式7]のような信号モデルを定義することができる。

0040

ここで、

0041

は、送信装置と中継装置間のチャンネルベクトルであり、hRS、kは送信装置からk番目受信配列アンテナ間のチャンネルを表し、

0042

は、エコーチャンネルベクトルであり、he、kは送信アンテナとk番目受信配列アンテナ間のチャンネルを表し、nR(t)はNR個からなる受信配列アンテナの雑音ベクトルである。時刻tに受信配列アンテナが受信する信号r(t)を詳しくみると、送信装置からの信号以外にエコーチャンネルを介して時間d前に送信アンテナから再送信された信号z(t−d)がエコーチャンネルを介した干渉信号として反響することが分かる。

0043

また、時刻(t−d)に送信されて受信装置300が受信した信号は、下記の[数式8]のように表される。

0044

図7を参照すると、受信配列アンテナ250は、送信装置100から受信した送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号をベクトル生成モジュールに印加し、ベクトル生成モジュール220は受信配列アンテナから送信信号と反響信号を印加されてエコーチャンネルを推定して、推定されたエコーチャンネルから下記の[数式9]を利用して後処理ベクトルを生成する。

0045

ここで、後処理ベクトルwTは、[数式10]のような性質を有する。

0046

反響信号除去モジュール230は、前記[数式10]のような性質によって、ベクトル生成モジュール230から印加された送信信号と反響信号とに後処理ベクトルwTを掛け合わせることにより反響信号のみを除去し、再送信信号は反響信号と干渉せずに送信アンテナ260に印加される。

0047

前記生成された後処理ベクトルによって[数式7]は、[数式10]のZF(zero−forcing:ゼロフォーシング)性によってエコーチャンネルを介して入ってくる反響信号が完全に除去されて、下記の[数式11]により再定義される。

0048

ここで、

0049

は、送信装置100と中継装置200との間の有効チャンネルを表し、wTw=1なので、

0050

統計的特性は、前記[数式1]のnR(t)と同じであり、

0051

と前記添付した図面の図1に示されたチャンネルhRSとを比較して、システムの性能劣化がないことが分かる。

0052

次に、送信アンテナ260は、反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されてそれを受信装置300に再送信し、それと同時に受信配列アンテナ250に再送信信号が反響するようになる。

0053

一方、先に記載した第1及び第2実施例のシステムを基盤して添付した図面の図8に示したように、中継装置200を送信配列アンテナ240及び受信配列アンテナ250で構成することができる。これを具体的に添付図面図9及び図10を参照して詳しくみると、ベクトル生成モジュール220は受信配列アンテナから送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号を印加され、前記[数式3]を利用した先処理ベクトルを生成し、前記[数式9]によって後処理ベクトルを生成する。

0054

反響信号除去モジュール230は、ベクトル生成モジュールから印加された送信信号に反響信号と先処理ベクトルν及び後処理ベクトルwTを掛け合わせて反響信号を除去する。

0055

送信配列アンテナ240は、反響信号除去モジュールから再送信信号を印加されて、それを受信装置300に再送信すると同時に、受信配列アンテナ250に再送信信号が反響するようになる。

0056

また、添付した図面の図11に示したように、先に記載した受信配列アンテナ250、ベクトル生成モジュール220、反響信号除去モジュール230及び送信配列アンテナ240を含む中継装置200は、複数個アンテナで構成された送信装置400及び複数個のアンテナで構成された受信装置500間の送信信号中継も可能であり、送信信号と生成された先処理・後処理ベクトルとを反響信号に掛け合わせることで、反響信号と干渉せずに送信信号を中継することができる。

0057

以下、本発明による第3実施例に対して詳しくみてみる。第3実施例による反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムは、第1実施例のシステムを基盤にしている。
具体的に図12を参照すると、受信アンテナ210は送信装置100から受信した送信信号とエコーチャンネルを介した反響信号とをPN信号生成モジュールに印加する。

0058

PN信号生成モジュール270は、前記[数式1]で定義されたデータベクトルを基盤にした下記の[数式12]によって、互いに直交(orthogonal)するPN(pseudorandom noise:ノイズ)信号を生成して前記送信信号と合成し、PN信号が合成された再送信信号を送信配列アンテナ240に印加する。

0059

ここで、PNK(t)は、k番目アンテナの長さがLのPN信号のt番目の要素を表し、r、x、zは各々r、x、zの長さLのベクトル表現で、PN信号とは下記の[数式13]のように自己相関(auto correlation)性と相互相関(cross correlation)性を有する。

0060

ここで、エコーチャンネルを通過して反響信号とともにPN信号の初シンボルが受信アンテナに入ってくる遅延時間をdと定義する時、時間d後に再送信されるPN信号はエコーチャンネルを介して受信アンテナに反響して、前記送信装置から受信した送信信号と干渉して、再びPN信号の再送信周期(T)の間、累積する。

0061

しかし、L個の信号を受信した後に下記の[数式14]のようにエコーチャンネル

0062

を推定することで、受信アンテナ210はPN信号が合成された反響信号から正確な時間dを推正して反響信号からエコーチャンネルを導出する。

0063

送信配列アンテナ240は、PN信号生成モジュールからPN信号が合成された再送信信号を印加されて受信装置に再送信し、ここで、再びPN信号が合成された再送信信号は中継装置の受信アンテナ210に一部が反響する。

0064

次に、受信アンテナ210は、PN信号が合成された反響信号を受信して再びPN信号からエコーチャンネルを導出して、受信装置300は送信配列アンテナから再送信信号を受信する。

0065

一方、トレーニングシーケンス(pilot:パイロット, preamble:プレアンブルなどのknown sequence:公知のシーケンス)を使用してWiBro Specが開示しているシンボルタイム規格によるエコーチャンネルを導出して反響信号を除去することができる。それは、下記のようである。

0066

WiBroTM Specが開示しているシンボルタイムの規格は、直交周波数分割多重(OFDM,Orthogonal frequency division multiplexing)が115.2μs、TTG(Transmit/receive Transition Gap)が87.2μsそしてRTG(Receive/transmit Transition Gap)が74.4μsで定義される。

0067

前記のようなシンボルタイムに着眼して、1km cellを送信する場合、電波経路による遅延時間(propagation delay:伝播遅延)は、3μsであることが分かるように、添付した図面の図13を参照すると、パイロット信号(pilot signal)生成モジュール280は、TTGまたはRTG時間の間にパイロット信号を生成して送信配列アンテナ240に印加する。ここで、パイロット信号は、TTGまたはRTG時間に送信・受信されるので、パイロット信号以外の他の信号の送信・受信は成り立たない。

0068

次に、受信アンテナ210は、TTGまたはRTG時間中に、送信配列アンテナ240からパイロット信号を受信して、下記の[数式15]によってエコーチャンネルを導出する。

0069

前記[数式15]によってパイロット信号の一番目サンプル時間115.2/1024μsの間では、送信配列アンテナの中のいずれか一つのアンテナに1を送り、次サンプル時間には送信配列アンテナの他の一つのアンテナに1を送り、時間によって直交性を有するようにすることで、それぞれ時間dの間の遅延後サンプル時間の間、受信アンテナで受信される信号はエコーチャンネル値と同じである。また、送信アンテナ260が一つの時はパイロット一つ、すなわちインパルスのみを送って受信配列アンテナ250に受信された値を測定してエコーチャンネルを導出することもできる。例えば、一つの送信アンテナに1を送信した時、各受信アンテナに受信された値は各受信アンテナと送信アンテナ間のエコーチャンネル値になる。

0070

そして、再送信信号を利用したエコーチャンネルの導出も可能だが、これはエコーチャンネル推定の付加的な補助に使用することができる。特に[図5]、[図6]、[図7]の場合に、独立的なエコーチャンネル推定方法として使用することができる。すなわち、受信配列アンテナ250は、送信アンテナ260から反響信号と前記[数式1]で定義されたベクトルzを受信する。ここで、前記[数式7]は、また下記の[数式16]で表わされる。

0071

[数式16]に再送信信号を掛け合わせることにより、下記の[数式17]のようにエコーチャンネルを推定する。ここで、前記[数式14]と同様に遅延時間dの推定により再送信信号zに対する干渉はないと仮定する。

0072

以上で、本発明の技術的思想を例示するための好ましい実施例について図示して説明したが、本発明はこのように図示して説明したそのままの構成及び作用にのみ限られるものではなくて、技術的思想の範疇を逸脱することなしに本発明に対して多数の変更及び修正が可能であることを当業者はよく理解することができるだろう。

0073

したがって、そのようなすべての適切な変更及び修正と均等なものも本発明の範囲に属するものとみなされなければならない。

図面の簡単な説明

0074

従来の干渉除去システムの構成の図である。
本発明の第1実施例による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムの構成図である。
本発明の第1実施例による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムの物理的関係の図である。
本発明の第1実施例によって反響信号が除去されることを順次示した図である。
本発明の第2実施例による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムの構成図である。
本発明の第2実施例による多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムの物理的関係の図である。
本発明の第2実施例によって反響信号が除去されることを順次示した図である。
第1実施例の送信配列アンテナ及び第2実施例の受信配列アンテナを含む反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムの構成図である。
第1実施例の送信配列アンテナ及び第2実施例の受信配列アンテナを含む反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムの物理的関係の図である。
第1実施例の送信配列アンテナ及び第2実施例の受信配列アンテナを含む反響信号除去及びエコーチャンネル導出システムによって反響信号が除去されることを順次示した図である。
複数個で構成された送信装置及び複数個で構成された受信装置間の送信信号中継の物理的関係の図である。
本発明の第3実施例によるPN信号生成を通じてエコーチャンネルを導出することを示した図である。
本発明の第3実施例によるパイロット信号生成を通じてエコーチャンネルを導出することを示した図である。

符号の説明

0075

S:多重アンテナを使用した反響信号除去及びエコーチャンネル導出システム
100:送信装置
200:中継装置
210:受信アンテナ
220:ベクトル生成モジュール
230:反響信号除去モジュール
240:送信配列アンテナ
250:受信配列アンテナ
260:送信アンテナ
270:PN信号生成モジュール
280:パイロット信号生成モジュール
300:受信装置

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