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技術 無線中継装置および無線中継方法

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 福園隼人布房夫岩谷純一永瀬文昭中村宏之
出願日 2015年6月2日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2015-112219
公開日 2016年12月28日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2016-225907
状態 特許登録済
技術分野 無線中継システム
主要キーワード 回路応答 逆応答 キャンセル用信号 回り込み成分 多段構成 キャンセル信号 中継信号 アナログ受信信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月28日)のものです。
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図面 (5)

課題

デジタル信号処理のみで回り込み信号のキャンセルを実現し、かつ簡単な構成でキャンセル精度を向上させる。

解決手段

受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号からアナログキャンセルを行うためのデジタル信号逆応答乗算して生成するアナログキャンセル用応答乗算部と、該アナログキャンセル用応答乗算部が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部と、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換するアナログ送信信号変換部とを備えた構成である。

概要

背景

図3は、全二重中継系の構成例を示す。
図3において、無線中継装置は、無線基地局無線端末局との間で全二重中継を行う構成であり、自身の送信信号が受信される回り込みを抑制するための回り込みキャンセル部がある。回り込みキャンセル部の構成には、回り込み信号をアナログ回路内でキャンセルするアナログキャンセル法と、デジタル回路内でキャンセルするデジタルキャンセル法があり、双方を併用したアナログ/デジタルキャンセル法(非特許文献1)も提案されている。

図4は、アナログ/デジタルキャンセル法を併用する従来の無線中継装置の構成例を示す。
図4において、無線中継装置100Aは、受信アンテナ101、アナログ信号合成部102、アナログ受信信号変換部103、アナログ/デジタル変換部(A/D)104、和算処理部105、復調変調部106、デジタル/アナログ変換部(D/A)107、アナログ送信信号変換部108、アナログ信号分配部(バラン)109、送信アンテナ110、アナログ干渉キャンセル回路部111、デジタルキャンセル用応答乗算部112により構成される。

アナログ信号合成部102は、受信アンテナ101の受信信号とアナログ干渉キャンセル回路部111からのアナログキャンセル信号を合成し、アナログキャンセルを行う。アナログ受信信号変換部103は、アナログ受信信号にRF信号処理(フィルタ増幅ダウンコンバートなど)を行い、ベースバンド信号に変換する。アナログ/デジタル変換部(A/D)104は、アナログのベースバンド信号をデジタル化する。和算処理部105は、受信信号とデジタルキャンセル用応答乗算部112からのデジタルキャンセル信号を和算し、デジタルキャンセルを行う。復調・変調部106は、再生中継のための信号の復調と変調を行う。デジタル/アナログ変換部(D/A)107は、送信用のデジタルのベースバンド信号をアナログ化する。アナログ送信信号変換部108は、アナログベースバンド信号にRF信号処理 (アップコンバート、フィルタ、増幅など) を行い、送信用RF信号を生成する。

アナログ干渉キャンセル回路部111は、アナログ信号分配部(バラン)109で分配された送信用RF信号からアナログキャンセル信号を生成する。デジタルキャンセル用応答乗算部112は、復調・変調部106の出力からアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を生成する。

概要

デジタル信号処理のみで回り込み信号のキャンセルを実現し、かつ簡単な構成でキャンセル精度を向上させる。受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号からアナログキャンセルを行うためのデジタル信号逆応答乗算して生成するアナログキャンセル用応答乗算部と、該アナログキャンセル用応答乗算部が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部と、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換するアナログ送信信号変換部とを備えた構成である。

目的

本発明は、デジタル信号処理のみで回り込み信号のキャンセルを実現し、かつ簡単な構成でキャンセル精度を向上させることができる無線中継装置および無線中継方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

無線基地局無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継装置において、受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、前記アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、前記アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号から前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号逆応答乗算して生成するアナログキャンセル用応答乗算部と、該アナログキャンセル用応答乗算部が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部と、該アナログ信号を無線周波数帯の前記アナログキャンセル信号に変換するアナログ送信信号変換部とを備えた構成であることを特徴とする無線中継装置。

請求項2

請求項1に記載の無線中継装置において、前記アナログキャンセル手段は、前記アナログキャンセル用応答乗算部、前記デジタル/アナログ変換部、前記アナログ送信信号変換部を並列複数段の構成とし、前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ逆応答乗算して生成する構成であることを特徴とする無線中継装置。

請求項3

無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継方法において、受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、前記アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、前記アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号から前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号を逆応答乗算して生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯の前記アナログキャンセル信号に変換する処理を行うことを特徴とする無線中継方法。

請求項4

請求項3に記載の無線中継方法において、前記アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号から前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号を逆応答乗算して生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯の前記アナログキャンセル信号に変換する処理を並列に複数段で実行し、前記アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ逆応答乗算して生成することを特徴とする無線中継方法。

技術分野

0001

本発明は、無線基地局無線端末局との間で中継処理を行う無線中継装置および無線中継方法に関する。特に、無線基地局の送信と無線中継装置の送信、すなわち無線中継装置における送受信を同一時間および同一周波数で行う全二重中継により、周波数利用効率スループットを向上させる無線中継装置および無線中継方法に関する。

背景技術

0002

図3は、全二重中継系の構成例を示す。
図3において、無線中継装置は、無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う構成であり、自身の送信信号が受信される回り込みを抑制するための回り込みキャンセル部がある。回り込みキャンセル部の構成には、回り込み信号をアナログ回路内でキャンセルするアナログキャンセル法と、デジタル回路内でキャンセルするデジタルキャンセル法があり、双方を併用したアナログ/デジタルキャンセル法(非特許文献1)も提案されている。

0003

図4は、アナログ/デジタルキャンセル法を併用する従来の無線中継装置の構成例を示す。
図4において、無線中継装置100Aは、受信アンテナ101、アナログ信号合成部102、アナログ受信信号変換部103、アナログ/デジタル変換部(A/D)104、和算処理部105、復調変調部106、デジタル/アナログ変換部(D/A)107、アナログ送信信号変換部108、アナログ信号分配部(バラン)109、送信アンテナ110、アナログ干渉キャンセル回路部111、デジタルキャンセル用応答乗算部112により構成される。

0004

アナログ信号合成部102は、受信アンテナ101の受信信号とアナログ干渉キャンセル回路部111からのアナログキャンセル信号を合成し、アナログキャンセルを行う。アナログ受信信号変換部103は、アナログ受信信号にRF信号処理(フィルタ増幅ダウンコンバートなど)を行い、ベースバンド信号に変換する。アナログ/デジタル変換部(A/D)104は、アナログのベースバンド信号をデジタル化する。和算処理部105は、受信信号とデジタルキャンセル用応答乗算部112からのデジタルキャンセル信号を和算し、デジタルキャンセルを行う。復調・変調部106は、再生中継のための信号の復調と変調を行う。デジタル/アナログ変換部(D/A)107は、送信用のデジタルのベースバンド信号をアナログ化する。アナログ送信信号変換部108は、アナログベースバンド信号にRF信号処理 (アップコンバート、フィルタ、増幅など) を行い、送信用RF信号を生成する。

0005

アナログ干渉キャンセル回路部111は、アナログ信号分配部(バラン)109で分配された送信用RF信号からアナログキャンセル信号を生成する。デジタルキャンセル用応答乗算部112は、復調・変調部106の出力からアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を生成する。

先行技術

0006

M. Jain, et al.,“Practical, Real-time, Full Duplex Wireless, ” Proc., MobiCom 11, 2011.

発明が解決しようとする課題

0007

アナログキャンセルを行うアナログ信号分配部(バラン)109とアナログ干渉キャンセル回路部111では、回り込み信号と所望信号がアナログ/デジタル変換部104のダイナミックレンジ内に収まるように処理が行われる。しかし、アナログキャンセルの精度によっては、回り込み信号と所望信号がアナログ/デジタル変換部104のダイナミックレンジ内に収まらないことがある。また、精度を向上させるために多段キャンセルをしようとしても、バランの分割損が発生するために困難となる。

0008

また、図4に示すアナログ/デジタルキャンセル法を併用する構成では、デジタル回路部と別のアナログ干渉キャンセル回路部111を設ける必要があり、回路構成が複雑になっている。

0009

本発明は、デジタル信号処理のみで回り込み信号のキャンセルを実現し、かつ簡単な構成でキャンセル精度を向上させることができる無線中継装置および無線中継方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

第1の発明は、無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継装置において、受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号からアナログキャンセルを行うためのデジタル信号逆応答乗算して生成するアナログキャンセル用応答乗算部と、該アナログキャンセル用応答乗算部が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部と、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換するアナログ送信信号変換部とを備えた構成である。

0011

第1の発明の無線中継装置において、アナログキャンセル手段は、アナログキャンセル用応答乗算部、デジタル/アナログ変換部、アナログ送信信号変換部を並列複数段の構成とし、アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ逆応答乗算して生成する構成である。

0012

第2の発明は、無線基地局と無線端末局との間で全二重中継を行う無線中継方法において、受信信号と、回り込み成分を有するアナログキャンセル信号とを合成してアナログキャンセルを行うアナログキャンセル手段と、アナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うデジタルキャンセル手段とを備え、アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号からアナログキャンセルを行うためのデジタル信号を逆応答乗算して生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換する処理を行う。

0013

第2の発明の無線中継方法において、アナログキャンセル手段は、デジタル信号処理により中継信号からアナログキャンセルを行うためのデジタル信号を逆応答乗算して生成し、該デジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号を無線周波数帯のアナログキャンセル信号に変換する処理を並列に複数段で実行し、アナログキャンセルを行うためのデジタル信号をそれぞれ逆応答乗算して生成する。

発明の効果

0014

本発明は、デジタル信号処理により回り込み成分を有するアナログキャンセル信号を生成してアナログキャンセルを行い、さらにアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を用いてデジタルキャンセルを行うことにより、デジタル回路のみでアナログキャンセルおよびデジタルキャンセルが可能となる。また、アナログキャンセル手段の多段構成により、簡単な構成でキャンセル精度を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の無線中継装置の実施例1の構成例を示す図である。
本発明の無線中継装置の実施例2の構成例を示す図である。
全二重中継系の構成例を示す図である。
アナログ/デジタルキャンセル法を併用する従来の無線中継装置の構成例を示す図である。

実施例

0016

(実施例1)
図1は、本発明の無線中継装置の実施例1の構成例を示す。
図1において、無線中継装置100Bを構成する受信アンテナ101、アナログ信号合成部102、アナログ受信信号変換部103、アナログ/デジタル変換部(A/D)104、和算処理部105、復調・変調部106、デジタル/アナログ変換部(D/A)107、アナログ送信信号変換部108、送信アンテナ110を順次接続し、復調・変調部106と和算処理部105との間に接続されるデジタルキャンセル用応答乗算部112は、図4に示す従来の無線中継装置100Aと同様の構成である。

0017

実施例1の無線中継装置100Bの特徴は、復調・変調部106の出力を分岐して入力するアナログキャンセル用応答乗算部121と、その出力をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部(D/A)122と、その出力をアナログ送信信号に変換するアナログ送信信号変換部123とを備え、アナログ送信信号変換部123から出力されるアナログ信号をアナログ信号合成部102にフィードバックする構成である。

0018

すなわち、アナログキャンセル用応答乗算部121において、復調・変調部106の出力からデジタル信号処理によりアナログキャンセル用信号を生成し、D/A122およびアナログ送信信号変換部123を介してアナログ信号合成部102にフィードバックし、アナログキャンセルを実現する。デジタルキャンセル用応答乗算部112は、従来構成と同様に、復調・変調部106の出力からアナログキャンセルで残留した回り込み成分を有するデジタルキャンセル信号を生成し、和算処理部105にフィードバックしてキャンセルする。

0019

ここで、アナログ送信信号変換部108,123の各出力を出力1,出力2とする。アナログ送信信号変換部108,123の回路応答GT1(z),GT2(z)とし、アナログ受信信号変換部103の回路応答をGR(z)とし、回り込み経路通信路応答をHF(z)とする。アナログキャンセル用応答乗算部121におけるアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答を^H2(z)とし、デジタルキャンセル用応答乗算部112でデジタルキャンセルするアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答を^HR(z)とする。

0020

復調・変調部106は、出力1からトレーニング信号既知信号)を送出したときの通信路応答を含む応答として
(1)GT1(z)HF(z)GR(z)
推定する。次に、アナログキャンセル用応答乗算部121で^H2(z)=1として、出力2からトレーニング信号を送出したときの応答として
(2) GT2(z)GR(z)
を推定する。

0021

次に、応答(1) を応答(2) で割算(逆応答乗算)し、アナログキャンセルする回り込み成分の応答^H2(z)として
(3) ^H2(z)=GT1(z)HF(z)/GT2(z)
を推定する。復調・変調部106は、アナログキャンセル用応答乗算部121に対してアナログキャンセル用応答として−^H2(z)を設定する。

0022

次に、復調・変調部106は、出力1,出力2からトレーニング信号を送出してアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答^HR(z)を推定し、デジタルキャンセル用応答乗算部112に対してデジタルキャンセル用応答として−^HR(z)を設定する。

0023

(実施例2)
図2は、本発明の無線中継装置の実施例2の構成例を示す。
実施例2の無線中継装置100Cは、実施例1の1段のアナログキャンセル用応答乗算部121で十分なアナログキャンセル精度が得られないときに、アナログキャンセル用応答乗算部121を複数N段用いる構成である。すなわち、アナログキャンセル用応答乗算部121−1〜121−Nと、デジタル/アナログ変換部(D/A)122−1〜122−Nと、アナログ送信信号変換部123−1〜123−Nが並列に接続される構成となる。

0024

アナログキャンセル用応答乗算部121−n(nは1〜N)には、アナログキャンセル用応答乗算部121−(n−1)までのアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答に対応する−^H2n(z) が設定される。

0025

復調・変調部106は、出力1と、出力2−1〜2−(n−1)からトレーニング信号を送出したときの応答として
(1)GT1(z) (HF(z)−^H21(z)−…−^H2(n-1)(z))GR(z)
を推定する。次に、アナログキャンセル用応答乗算部121−nで^H2n(z) =1として、出力2−nからトレーニング信号を送出したときの応答として
(2) GT2n(z)GR(z)
を推定する。

0026

次に、応答(1) を応答(2) で割算(逆応答乗算)し、アナログキャンセルする回り込み成分の応答^H2n(z) として
(3) ^H2n(z) =GT1(z) (HF(z)−^H21(z)−…−^H2(n-1)(z))/GT2(z)
を推定する。復調・変調部106は、アナログキャンセル用応答乗算部121−nに対してアナログキャンセルする回り込み成分の応答として−^H2n(z) を設定する。

0027

次に、復調・変調部106は、出力1,出力2−1〜出力2−Nからトレーニング信号を送出してアナログキャンセル後の残留回り込み成分の応答^HR(z)を推定し、デジタルキャンセル用応答乗算部112に対してデジタルキャンセル用応答として−^HR(z)を設定する。

0028

100A,100B,100C無線中継装置
101受信アンテナ
102アナログ信号合成部
103アナログ受信信号変換部
104アナログ/デジタル変換部(A/D)
105 和算処理部
106復調・変調部
107デジタル/アナログ変換部(D/A)
108アナログ送信信号変換部
109 アナログ信号分配部(バラン)
110送信アンテナ
111 アナログ干渉キャンセル回路部
112 デジタルキャンセル用応答乗算部
121 アナログキャンセル用応答乗算部
122 デジタル/アナログ変換部(D/A)
123 アナログ送信信号変換部

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