JP2003008489A - ダイバーシティ受信用回り込みキャンセル装置及び中継システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 同一周波数で放送波中継する中継局において
ダイバーシティ受信を行いかつ回り込みをキャンセルす
ることを可能とする。 【解決手段】 ブランチ数が２以上の受信系統の各ブラ
ンチからの出力が被減算端子にそれぞれ実質的に入力さ
れるよう構成され、減算端子には回り込みの複製信号が
それぞれ入力されるよう構成された受信系統のブランチ
数と同数の回り込みキャンセル用の減算部３３と、受信
系統のブランチ数と同数のダイバーシティ合成用の適応
フィルタ部３４と、中継局の送信信号として出力されて
いるダイバーシティ合成のための加算部３５と、回り込
み複製信号を生成するためのフィルタ係数が与えられ、
その出力が前記各減算部の減算端子に入力された受信系
統のブランチ数と同数の回り込みキャンセル用の適応フ
ィルタ部３６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＦＤＭ（Orthog
onal Frequency Division Multiplexing：直交周波
数分割多重）方式によるデジタル放送やデジタル伝送に
おける中継システムに係り、特に、ＳＦＮ（Single Fre
quency Network：単一周波数ネットワーク）において
放送波中継を行う中継局で、複数のブランチ数の受信系
統を用いてダイバーシティ受信を行うとともに送信アン
テナから各受信アンテナへの電波の回り込み（以下、単
に回り込みと言う）を除去するための回り込みキャンセ
ル装置及び中継システムに関する。

【０００２】［発明の概要］本発明は、ＯＦＤＭ方式に
よるデジタル放送やデジタル伝送において、放送波中継
によるＳＦＮ（Single Frequency Network：単一周波
数ネットワーク）を実現する際に問題となる中継放送所
の送受アンテナ間での電波の回り込みを回路的に打ち消
すための回り込みキャンセル装置ならびに回り込みキャ
ンセル機能を有する中継システムに関するもので、特
に、親局からの信号を複数の（ブランチ数の）受信系統
にて受信し各受信信号をダイバーシティ合成する中継局
において使用する回り込みキャンセル装置及び中継シス
テムである。

【０００３】

【従来の技術】従来のＯＦＤＭ信号を中継する中継シス
テムでは、一般的な構成として１式の中継システムに対
して１式の受信アンテナを使用していた。この様な構成
における回り込みキャンセル装置としては、本発明者ら
の発明に係る回り込みキャンセル装置の特許出願（特開
平１１−３５５１６０「回り込みキャンセラ」）や学会
発表論文「地上デジタル方向ＳＦＮにおける放送波中継
用回り込みキャンセラの基礎検討」，映像情報メディア
学会誌Vol.54,No.11,pp.1568-1575（2000）などがあ
る。

【０００４】また、ダイバーシティ受信を行う中継シス
テムとしては、本発明者らの発明に係る特許出願（特願
２０００−３５３２４５、特願２００１−６７２６７い
ずれも「ＯＦＤＭ信号中継装置」）や学会発表技術報告
「スペースダイバシティを用いた地上デジタル放送の放
送波中継の検討」，映像情報メディア学会技術報告Vol.
25,No.31,pp.7-12,BCS2001-11（Mar.2001）があるが、
回り込みに関しては考慮していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の回り込み
キャンセル装置は、１式の中継装置に対して１式の受信
アンテナと１式の送信アンテナを用いて構成を前提とし
たアルゴリズムとなっているため、１式の中継装置に対
して複数のブランチ数の受信系統を用いてダイバーシテ
ィ受信を行う中継装置に適応したアルゴリズムとはなっ
ていない。

【０００６】また、単にダイバーシティ受信装置と回り
込みキャンセル装置とを縦続接続した場合では、ダイバ
ーシティ合成のための各ブランチの特性を変更すること
によって回り込み特性も変化するため、ダイバーシティ
合成機能と回り込みキャンセル機能が両立できなかっ
た。

【０００７】本発明の目的は、同一周波数で放送波中継
する中継局においてダイバーシティ受信を行いかつ回り
込みをキャンセルすることを可能とする回り込みキャン
セル装置及び中継システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、周波数及び変調内容が同
一の信号を受信するブランチ数が２以上の受信系統の各
ブランチからの出力が被減算端子にそれぞれ実質的に入
力されるよう構成され、減算端子には回り込みの複製信
号がそれぞれ入力されるよう構成された受信系統のブラ
ンチ数と同数の回り込みキャンセル用の減算部と、該減
算部の各出力が入力されており、ダイバーシティ合成の
ためのフィルタ係数が与えられる受信系統のブランチ数
と同数のダイバーシティ合成用の適応フィルタ部と、該
ダイバーシティ合成用の適応フィルタ部の各出力が入力
されており、その出力が実質的に中継局の送信信号とし
て出力されているダイバーシティ合成のための加算部
と、該加算部の出力が入力されており、回り込み複製信
号を生成するためのフィルタ係数が与えられ、その出力
が前記各減算部の減算端子に入力された受信系統のブラ
ンチ数と同数の回り込みキャンセル用の適応フィルタ部
とを備えたことを特徴としている。

【０００９】請求項２では、請求項１記載のダイバーシ
ティ受信用回り込みキャンセル装置において、前記ダイ
バーシティ合成用の適応フィルタ部は、中継システムの
ＯＦＤＭ信号が通過する系において最も狭帯域となる帯
域通過フィルタ特性をも兼ね備えたフィルタ係数を与え
るよう構成したことを特徴としている。

【００１０】請求項３では、請求項１または２記載のダ
イバーシティ受信用回り込みキャンセル装置において、
前記ダイバーシティ合成用の適応フィルタ部による遅延
を含む既知の中継システムの遅延時間を利用して、該遅
延時間以上となる回り込みと、該遅延時間以下であって
ダイバー合成によって等化する親局からの信号に含まれ
る遅延波とを分離して検出することを特徴としている。

【００１１】請求項４では、請求項１乃至３のいずれか
１項に記載のダイバーシティ受信用回り込みキャンセル
装置において、信号の観測点を前記減算部の出力の位置
に設定することで、前記ダイバーシティ合成用の適応フ
ィルタ部の特性と、前記回り込みキャンセル用の適応フ
ィルタ部の特性とを合わせて検出して作成することを特
徴としている。

【００１２】請求項５では、請求項１乃至４のいずれか
１項に記載のダイバーシティ受信用回り込みキャンセル
装置において、各ブランチにおいて観測した信号が著し
く劣化していると判定された場合に、そのブランチから
前記加算部への出力を停止するように構成したことを特
徴としている。

【００１３】さらに、請求項６では、中継システムにお
いて、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のダイバー
シティ受信用回り込みキャンセル装置を備えたことを特
徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、発明
の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。な
お、以下の説明における信号や伝達関数の表示について
は、大文字が複素数を示すベクトル、小文字が実数をそ
れぞれ表すものとする。また、ωは角周波数を表すもの
とする。

【００１５】図１は、本発明による中継システムの一実
施形態を示すブロック図である。図１に示す中継システ
ムは、ブランチ数Ｌのダイバーシティアンテナ１と、受
信装置２と、ダイバーシティ受信・回り込みキャンセル
装置３と、送信装置４と、送信アンテナ５で構成され
る。

【００１６】ダイバーシティアンテナ１は、ブランチ数
Ｌ（ブランチ＃１、＃２、…＃Ｌ）の受信アンテナ１１
（１１_−１，１１_−２，・・・，１１_−Ｌ）から構成さ
れる。

【００１７】受信装置２は、ダイバーシティアンテナ１
の各ブランチの受信アンテナ１１からの信号を受信周波
数から特定周波数のＩＦ（中間周波数）に周波数変換
し、バンドパスフィルタ処理、利得調整を行って出力す
る受信変換部２１（２１_−１，２１_−２，・・・，２１
_−Ｌ）で構成される。

【００１８】ダイバーシティ受信・回り込みキャンセル
装置３は、各ブランチの受信アンテナ１１の出力に対応
して信号処理が容易な周波数に変換するダウンコンバー
タ３１（３１_−１，３１_−２，・・・，３１_−Ｌ）と、
ダウンコンバータ３１の出力信号を複素の等価ベースバ
ンド信号に変換する直交復調部３２（３２_−１，３２
_−２，・・・，３２_−Ｌ）と、回り込みをキャンセルす
る減算部３３（３３_−１，３３_−２，・・・，３
３_−Ｌ）と、ダイバーシティ合成のために各ブランチの
受信アンテナ１１からの信号に対してキャリア毎に最適
な重み付けを行うための適応フィルタであるＦＩＲフィ
ルタ３４（３４_−１，３４_−２，・・・，３４_{− Ｌ}）
と、ＦＩＲフィルタ３４の出力をダイバーシティ合成す
る加算部３５と、加算部３５の出力信号が入力され書き
込まれているフィルタ係数から回り込み信号の複製信号
を生成して出力する適応フィルタであるＦＩＲフィルタ
３６（３６_{− １}，３６_−２，・・・，３６_−Ｌ）と、等
価ベースバンド信号を直交変調する直交変調部３７と、
直交変調部３７の出力信号をＩＦ信号に周波数変換する
アップコンバータ３８とで構成される。

【００１９】送信装置４は、ダイバーシティ受信・回り
込みキャンセル装置３から出力されるＩＦ信号を送信周
波数の送信信号に変換する送信変換部４１と、送信変換
部４１の出力信号を増幅して送信アンテナ５に供給する
増幅部４２とで構成される。

【００２０】本発明は同一周波数の再送信を行う中継シ
ステムに関するものであり、ダイバーシティアンテナ１
で受信する受信信号の周波数と送信アンテナ５から送信
する送信信号の周波数とは同一であるため、受信変換部
２１と送信変換部４１とで周波数変換に用いる局部発振
（局発）は、同一の局発出力をそれぞれに分配して入力
するか、または、それぞれに用いる局発を完全同期させ
る。同様に、ダウンコンバータ３１とアップコンバータ
３８に用いる局発についても、同一の局発出力をそれぞ
れに分配して入力するか、または、それぞれに用いる局
発を完全同期させる。

【００２１】なお、本実施形態では、ダイバーシティ合
成ならびに回り込みのキャンセルを等価ベースバンドに
て行っているが、ＩＦや送受信周波数など何れの周波数
において行っても原理的には同じことであり、実現は可
能である。

【００２２】また、本実施形態をディジタル信号処理に
て行う場合、通常、アナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器は各ダウンコンバータ３１と各直交復
調部３２との間に挿入し、デジタル信号をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器は直交変調３７とアップコンバ
ータ３８との間に挿入するが、ダイバーシティ合成なら
びに回り込みのキャンセルはアナログ信号とデジタル信
号の何れの信号において行っても原理的に同じであり、
本実施形態はＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器の挿入位
置を特定するものではない。ただし、各ブランチでＡ／
Ｄ変換器用いる場合、それぞれのＡ／Ｄ変換器およびＤ
／Ａ変換器は同一のサンプリングクロックで動作させる
ものとする。

【００２３】以下に本発明の原理を動作原理図を用いて
説明する。図２は、本発明の動作原理を示すブロック図
である。ここで、図２における信号や伝達関数の表示に
ついては、大文字が複素数を示すベクトル、小文字が実
数をそれぞれ表すものとする。また、ωは角周波数を表
すものとする。また、図２においては、ブランチ＃１と
ブランチ＃２の２系統の受信系統を用いる場合を例にと
って説明する。

【００２４】図２において、１０１はブランチ＃１の受
信アンテナ１１_−１と親局間の伝搬路特性を示す伝達関
数Ｍ１（ω）、１０２はブランチ＃２の受信アンテナ１
１_{− ２}と親局間の伝搬路特性を示す伝達関数Ｍ２
（ω）、１０３はブランチ＃１に対する回り込み伝搬路
特性を示す伝達関数Ｃ１（ω）、１０４はブランチ＃２
に対する回り込み伝搬路特性を示す伝達関数Ｃ２（ω）
である。

【００２５】また、図２において、Ｓ（ω）は親局送信
信号のスペクトル、Ｔ（ω）は中継局の送信信号スペク
トル、Ｏ１（ω）はダイバーシティ合成用加算部入力に
おけるブランチ＃１の出力信号、Ｏ２（ω）はダイバー
シティ合成用加算部入力におけるブランチ＃２の出力信
号、Ｏ（ω）はダイバーシティ合成用加算部３５の出力
信号、αは増幅部４２の増幅度をそれぞれ示している。

【００２６】図２に示すように、本発明による中継シス
テムの構成上の特徴は、回り込みキャンセルのためのフ
ィードバックループを各ブランチ＃１，＃２，・・・ご
とに個々に配置し、さらにダイバーシティ合成のための
適応フィルタ（ＦＩＲフィルタ）３４_−１，３４
_−２を、それぞれ回り込みのループとキャンセルのため
のフィードバックループで共通する部分に配置している
ことである。

【００２７】このような回路構成を用いることの利点は
次のとおりである。

【００２８】《第１の利点》ダイバーシティ合成のため
の適応フィルタ３４_−１，３４_−２の特性を変更して
も、回り込みのキャンセル状態を乱すことがない、すな
わち、回り込みのキャンセル条件に適応フィルタ３４
_−１，３４_−２の特性が関係しないことになる。

【００２９】《第２の利点》装置の遅延量を小さくでき
ることにある。回り込み波の受信電力が親局波の受信電
力より大きい場合には、回り込みキャンセル装置の出力
においてＯＦＤＭ信号帯域外の雑音レベルが上昇し、こ
の上昇した雑音によりループ発振を引き起こし、回り込
み波のキャンセル動作が破綻してしまう。

【００３０】このような不具合を解消するために、すな
わち負の回り込みＤＵ比（Desiredto Undesired Rati
o）の状態で安定な回り込みのキャンセルを実現するた
めに、本願発明者は、回り込みのループとキャンセルの
ためのフィードバックループの共通する部分に中継局の
系で最も通過帯域幅の狭いＢＰＦ（band-pass filter）
を配置する提案をした（特願２０００−２１９２７７号
参照）。

【００３１】図２に示すような構成では、ダイバーシテ
ィ合成のための適応フィルタ３４_{− １}，３４_−２に狭帯
域ＢＰＦ特性を兼ね備えさせることが可能であり、新た
に遅延量の大きい狭帯域ＢＰＦを追加する必要がないた
め、装置の遅延量の増加を防ぐことができるのである。

【００３２】《第３の利点》ダイバーシティ合成用の適
応フィルタ３４の特性と、回り込みキャンセル用の適応
フィルタ３６の特性とを作成する基準となる信号の観測
点の数がブランチ数分で済むという点である。例えば、
単にダイバーシティ受信装置と回り込みキャンセル装置
とを縦続接続した場合では、親局からの信号に含まれる
マルチパスによる遅延波と回り込み波との分離ができた
場合においても回り込みキャンセル装置の前後に信号観
測点が必要となり、信号処理も複雑になる。図２に示す
ような構成では、信号の観測点が減らせるとともに、観
測した信号からダイバーシティ合成用の適応フィルタ３
４の特性と回り込みキャンセル用の適応フィルタ３６の
特性とを作成する信号処理も簡便化することができる。

【００３３】＜本発明の動作原理＞以下に数式を使って
本発明の動作原理について説明する。

【００３４】ダイバーシティ合成用加算部１１３の入力
信号であるブランチ＃１の出力信号Ｏ１（ω）とブラン
チ＃２の出力信号Ｏ２（ω）は（１）式および（２）式
で表される。

【００３５】

【数１】 O1(ω)＝D1(ω)・{S(ω)・M1(ω)+C1(ω)・T(ω)-O(ω)・L1(ω)} （１） O2(ω)＝D2(ω)・{S(ω)・M2(ω)+C2(ω)・T(ω)-O(ω)・L2(ω)} （２）

【００３６】ダイバーシティ合成用加算部の出力信号Ｏ
（ω）は（１）式と（２）式を用いて（３）式で表され
る。

【００３７】

【数２】 O(ω)＝O1(ω)+O2(ω) ＝D1(ω)・{S(ω)・M1(ω)+C1(ω)・T(ω)-O(ω)・L1(ω)} +D2(ω)・{S(ω)・M2(ω)+C2(ω)・T(ω)-O(ω)・L2(ω)} （３） ここで、中継局送信信号Ｔ（ω）と加算部出力信号Ｏ
（ω）は（４）式の関係にあり、（４）式を（３）式に
代入して（５）式を得る。

【００３８】

【数３】 T(ω)＝α・O(ω) （４） O(ω)＝O1(ω)+O2(ω) ＝D1(ω)・{S(ω)・M1(ω)+C1(ω)・α・O(ω)-O(ω)・L1(ω)} +D2(ω)・{S(ω)・M2(ω)+C2(ω)・α・O(ω)-O(ω)・L2(ω)} （５） （５）式の各項を親局送信信号Ｓ（ω）と加算部出力信
号Ｏ（ω）について整理して（６）式を得る。

【００３９】

【数４】 O(ω)＝S(ω)・{D1(ω)・M1(ω)+D2(ω)・M2(ω)} +O(ω)・{D1(ω)・α・C1(ω)-D1(ω)・L1(ω)+D2(ω)・α・C2(ω)-D2(ω) ・L2(ω)} （６） （６）を加算部出力信号Ｏ（ω）について解くと（７）
式が得られる。

【００４０】

【数５】 系全体の伝達関数をＨ（ω）とすれば、Ｈ（ω）は
（８）式で表される。

【００４１】

【数６】 ここで、まずダイバーシティ受信における等価条件とし
て（９）式が成立すると仮定する。

【００４２】

【数７】D1(ω)・M1(ω)+D2(ω)・M2(ω)＝D(ω) （９） ここでＤ（ω）は周波数振幅特性が周波数によらず一定
で信号の遅延だけが存在する伝達関数である。

【００４３】さらに、ブランチ＃１およびブランチ＃２
における回り込みのキャンセル条件として（１０）式、
および（１１）式を仮定する。

【００４４】

【数８】 α・C1(ω)-L1(ω)＝０ (10) α・C2(ω)-L2(ω)＝０ (11) （９）式、（１０）式、（１１）式を（８）式に代入す
ると（１２）式が得られる。

【００４５】

【数９】 すなわち、（９）式に表すダイバーシティ受信における
等化条件と（１０）式、（１１）式に示す回り込みキャ
ンセル条件が満足されれば、系の伝達関数は単なる増幅
率αと遅延のみで表すことが可能で、無歪み伝送とな
る。

【００４６】次に適応フィルタの制御方法について説明
する。

【００４７】図２に示すように、各ブランチの回り込み
キャンセルのための減算部３３_−１，３３_−２の出力を
観測点とし、ブランチ＃１およびブランチ＃２における
観測点をそれぞれ観測点Ｐ１、観測点Ｐ２とする。観測
点Ｐ１と観測点Ｐ２における信号のスペクトルをＸ１
（ω）、Ｘ２（ω）とするとＸ１（ω）、Ｘ２（ω）は
（１３）式、（１４）式で表すことができる。

【００４８】

【数１０】 X1(ω)＝S(ω)・M1(ω)+C1(ω)・T(ω)-O(ω)・L1(ω) (13) X2(ω)＝S(ω)・M2(ω)+C2(ω)・T(ω)-O(ω)・L2(ω) (14) （１３）式、（１４）式に（４）式を代入して整理する
と（１５）式、（１６）式が得られる。

【００４９】

【数１１】 X1(ω)＝S(ω)・M1(ω)+O(ω)・{α・C1(ω)-L1(ω)} (15) X2(ω)＝S(ω)・M2(ω)+O(ω)・{α・C2(ω)-L2(ω)} (16) ここで、ブランチ＃１のキャンセル残差信号のスペクト
ルをＥ１（ω）、ブランチ＃２のキャンセル残差信号の
スペクトルをＥ２（ω）とするとＥ１（ω）、Ｅ２
（ω）は（１７）式、（１８）式で表される。

【００５０】

【数１２】 E1(ω)＝α・C1(ω)-L1(ω) (17) E2(ω)＝α・C2(ω)-L2(ω) (18) （１７）式、（１８）式を（１５）式（１６）式に代入
すると（１９）式、（２０）式が得られる。

【００５１】

【数１３】 X1(ω)＝S(ω)・M1(ω)+O(ω)・E1(ω) (19) X2(ω)＝S(ω)・M2(ω)+O(ω)・E2(ω) (20) ここでＯ（ω）はＸ１（ω）、Ｘ２（ω）、Ｄ１
（ω）、Ｄ２（ω）を用いて（２１）式で表すことがで
きる。

【００５２】

【数１４】 O(ω)＝X1(ω)・D1(ω)+X2(ω)・D2(ω) (21) （２１）式を（１９）式、（２０）式に代入し、Ｅ１
（ω）、Ｅ２（ω）について解くと（２２）式、（２
３）式が得られる。

【００５３】

【数１５】 さらに、（２４）式、（２５）式に示すように観測点Ｐ
１における信号のスペクトルＸ１（ω）を親局送信信号
Ｓ（ω）で除算した結果をＨ１（ω）、観測点Ｐ２にお
ける信号のスペクトルＸ２（ω）を親局送信信号Ｓ
（ω）で除算した結果をＨ２（ω）とする。

【００５４】

【数１６】 ここで、Ｈ１（ω）およびＨ２（ω）は、それぞれ観測
点Ｐ１および観測点Ｐ２で観測した各ブランチにおける
伝搬路の伝達関数に相当しており、観測点Ｐ１および観
測点Ｐ２で取得したＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間を
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）してＸ１（ω）およびＸ２
（ω）を示すキャリアデータを求め、さらに親局波送信
信号のスペクトルＳ（ω）のうち既知のキャリアデータ
で除算することなどで求められる。各ブランチにおける
伝搬路の伝達関数の算出法については、本発明者らの発
明に係る学会発表論文「地上デジタル放送ＳＦＮにおけ
る放送波中継用回り込みキャンセラの基礎検討」，映像
情報メディア学会誌vol.54,No.11,pp.1568-1575（200
0）などを参照されたい。

【００５５】また、（２４）式、（２５）式を（２２）
式、（２３）式に代入して整理すると（２６）式、（２
７）式が得られる。

【００５６】

【数１７】 ここで、伝達関数Ｄ１（ω）、Ｄ２（ω）は装置自身が
設定するため既知であるから、受信アンテナ１１と親局
間の伝搬路特性を示す伝達関数Ｍ１（ω），Ｍ２（ω）
が求められればブランチ＃１とブランチ＃２の回り込み
キャンセル用の適応フィルタ３４_−１，３４_−２の伝達
関数Ｌ１（ω），Ｌ２（ω）の補正量であるキャンセル
残差信号のスペクトルＥ１（ω），Ｅ２（ω）を算出す
ることが可能であり、Ｅ１（ω）、Ｅ２（ω）を逆フー
リエ変換（ＩＦＦＴ）することで、回り込みキャンセル
用の適応フィルタ３６_−１，３６_−２のフィルタ係数補
正量を求めることができる。

【００５７】次に、受信アンテナ１１と親局間の伝搬路
特性を示す伝達関数Ｍ１（ω），Ｍ２（ω）を算出する
手段について説明する。

【００５８】まず、（１９）式、（２０）式に（２１）
式を代入すると（２８）式、（２９）式を得る。

【００５９】

【数１８】 X1(ω)＝S(ω)・M1(ω)+X1(ω)・D1(ω)・E1(ω)+X2(ω)・D2(ω)・E1(ω) (28) X2(ω)＝S(ω)・M2(ω)+X1(ω)・D1(ω)・E2(ω)+X2(ω)・D2(ω)・E2(ω) (29) （２８）式、（２９）式をＸ１（ω）、Ｘ２（ω）につ
いて整理すると（３０）式、（３１）式が得られる。

【００６０】

【数１９】 X1(ω)・{1-D1(ω)・E1(ω)}-X2(ω)・D2(ω)・E1(ω)=S(ω)・M1(ω) (30) X2(ω)・{1-D2(ω)・E2(ω)}-X1(ω)・D1(ω)・E2(ω)=S(ω)・M2(ω) (31) （３０）式、（３１）式は（３２）式に示すようにＸ１
（ω）、Ｘ２（ω）についての連立一次方程式となって
いる。

【００６１】

【数２０】 ここで（３２）式を解くと（３３）式、（３４）式が得
られる。

【００６２】

【数２１】 （３３）式、（３４）式を、さらに整理すると（３５）
式、（３６）式が得られる。

【００６３】

【数２２】 さらに、（２４）式、（２５）式に（３５）式、（３
６）式を代入すると（３７）、（３８）式が得られる。

【００６４】

【数２３】 さらに（３７）式、（３８）式は（３９）式（４０）式
のように書き換えられる。

【００６５】

【数２４】 ここでＡ（ω）とＢ（ω）は、それぞれ（４１）式、
（４２）式で表される。

【００６６】

【数２５】 A(ω)＝D1(ω)・E1(ω)+D2(ω)・E2(ω) (41) B(ω)＝M1(ω)・E2(ω)-M2(ω)・E1(ω) (42) 次に、（３９）式、（４０）式をＡ（ω）のべき乗級数
に展開すると（４３）式、（４４）式が得られる。

【００６７】

【数２６】 H1(ω)＝M1(ω)・{1+A(ω)+A²(ω)+....} -D2(ω)・B(ω)・{1+A(ω)+A²(ω)+....} ＝M1(ω)+A(ω)・M1(ω)+A²(ω)・M1(ω)+.... -D2(ω)・B(ω)-A(ω)・D2(ω)・B(ω)-A²(ω)・D2(ω)・B(ω)-.... (43) H2(ω)＝M2(ω)・{1+A(ω)+A²(ω)+....} +D1(ω)・B(ω)・{1+A(ω)+A²(ω)+....} ＝M2(ω)+A(ω)・M2(ω)+A²(ω)・M2(ω)+.... +D1(ω)・B(ω)+A(ω)・D1(ω)・B(ω)+A²(ω)・D1(ω)・B(ω)+.... (44) ここで、（４３）式について考察する。中継局の親局受
信に使用される受信アンテナ１１は、一般的に高利得で
あると同時に鋭い指向性を有しているため、親局受信に
含まれるレベルの大きい遅延波（マルチパス）の遅延時
間は比較的短いのが普通である。言い換えれば、伝達関
数Ｍ１（ω）から求めた遅延プロファイル上の応答は遅
延時間の短い領域に集まっている。次に、ダイバーシテ
ィ合成のための適応フィルタ３４の特性Ｄ１（ω）およ
びＤ２（ω）は、ダイバーシティ合成のための特性を生
成すると同時に、先にも述べたように中継局系で最も狭
帯域のＢＰＦの特性も合せて実現するため、伝達関数Ｍ
１（ω）およびＭ２（ω）に含まれる遅延波の遅延時間
に比べ、比較的大きな遅延時間を有する。また、Ａ
（ω）は、Ｄ１（ω）、Ｄ２（ω）の項で成り立ってい
るため、その遅延時間は、Ｄ１（ω）、Ｄ２（ω）と同
等もしくはそれ以上となる。

【００６８】したがって（４３）式の第１項以外は、す
べてＤ１（ω）、Ｄ２（ω）以上の遅延時間を有するこ
とになり、Ｈ１（ω）の遅延プロファイル上において遅
延時間の短い成分のみを取り出すことで、Ｍ１（ω）を
分離取得することができる。この処理は周波数軸上では
ＬＰＦ（low-pass filter）処理で実現できる。Ｍ２
（ω）についても、Ｈ２（ω）に同様の処理を施すこと
で分離抽出することが可能である。この際、親局波に含
まれる遅延波の遅延時間と装置の遅延時間の両方を考慮
して、ダイバーシティ合成のための適応フィルタ３４
_−１，３４_−２の遅延時間を最適に選ぶことが重要であ
る。

【００６９】＜周波数特性Ｄ１（ω）、Ｄ２（ω）につ
いて＞ダイバーシティ合成のための適応フィルタ３４
_−１の周波数特性Ｄ１（ω）と適応フィルタ３４_−２の
周波数特性Ｄ２（ω）は、観測点Ｐ１および観測点Ｐ２
で観測した信号の周波数特性から抽出した伝搬路特性Ｍ
１（ω）、Ｍ２（ω）を用いて、求めることができる。
これは、本発明者らの発明に係る特許出願の明細書（特
願２０００−３５３２４５号「ＯＦＤＭデジタル信号中
継装置」）や学会発表技術報告「スペースダイバシティ
を用いた地上デジタル放送の放送波中継の検討」，映像
情報メディア学会技術報告Vol.25,No.31,pp.7-12,BCS20
01-11（Mar.2001）に記述されているアルゴリズムに基
いて決定すればよい。

【００７０】なお、実際のＤ１（ω）およびＤ２（ω）
は、Ｍ１（ω）およびＭ２（ω）を使用し特願２０００
−３５３２４５号に記述されているアルゴリズムに基い
て算出した特性に狭帯域ＢＰＦの特性を合成すること
で、親局信号の受信電力よりも回り込みの受信電力が大
きい場合でも安定的な回り込みキャンセル動作が可能と
なる。

【００７１】＜周波数特性Ｌ１（ω）、Ｌ２（ω）につ
いて＞また、回り込みキャンセル用の適応フィルタ３６
_−１の周波数特性Ｌ１（ω）および適応フィルタ３６
_−２の周波数特性Ｌ２（ω）は、Ｄ１（ω）とＤ２
（ω）とＭ１（ω）とＭ２（ω）を算出した後に、（２
６）式と（２７）式を用いて各ブランチにおけるキャン
セル残差信号のスペクトルＥ１（ω）およびＥ２（ω）
を求め、本発明者らの発明に係る特許出願の明細書（特
開２００1−９４５２８号「回り込みキャンセラ」）に
記述されているアルゴリズムに基いて決定すればよい。

【００７２】さらに、観測点Ｐ１または観測点Ｐ２で観
測した信号が著しく劣化している場合に、観測信号が著
しく劣化しているブランチの出力を停止することで、中
継装置としてより安定的に動作させることが可能とな
る。例えば、観測した信号が著しく劣化していることを
判定する方法として、本発明者らの発明に係る特許出願
の明細書（特開２００１−１６０７９４号「回り込みキ
ャンセラ」）に記述されているアルゴリズムに基いて回
り込みのキャンセル残差による信号の劣化を検知し、一
定の閾値を超える場合に、そのブランチのダイバーシテ
ィ合成のための適応フィルタ３４および回り込みキャン
セル用の適応フィルタ３６の出力を停止し、その後ダイ
バーシティ合成のための適応フィルタ３４および回り込
みキャンセル用の適応フィルタ３６の特性を再度作成す
ることで実現できる。

【００７３】特開２００１−１６０７９４号のアルゴリ
ズムを簡単に記述すると、このアルゴリズムでは、ルー
プ発振が検出されると、適応フィルタの出力を停止する
とともに、中継装置の出力を減力または停止させるよう
に制御する。この制御においては、受信変換部２１を構
成するＡＧＣ回路の制御情報および／または送信変換部
４１を構成するＡＧＣ回路の制御情報から、それらＡＧ
Ｃ回路がその利得を各々に規定された閾値よりも小さく
しようと制御していることが判明された場合には、中継
装置がループ発振していると判定する。あるいは、入力
された回り込み観測信号の周波数振幅特性における振幅
の最大値を回り込み観測信号の周波数振幅特性における
振幅の最小値で除算した値が第１の閾値を超えたとき中
継装置がループ発振していると判定する。さらに、入力
された回り込み観測信号の周波数振幅特性における振幅
の最大値を回り込み観測信号の周波数振幅特性における
振幅の最小値で除算した値が第２の閾値を超えたとき中
継装置がループ発振し得る危険性があると判定し、中継
装置の出力を減力させて、ループ発振を未然に防止して
いる。

【００７４】以上、図２はダイバーシティ受信用の受信
系統を２式用いたブランチ数２の構成における本発明の
動作原理図を示す図であるが、当然ブランチ数Ｌの受信
系統を用いた場合においても本発明は有効で、その変形
は容易であり、ここでの説明は省略する。

【００７５】また、ここで説明したダイバーシティのブ
ランチ構成法に関しては、空間ダイバーシティ、偏波ダ
イバーシティ、角度ダイバーシティなど何れのブランチ
構成法においても実現可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｓ
ＦＮにおいて放送波中継を行う中継局で、複数の受信系
統を用いてダイバーシティ受信を行う中継局において
も、送信アンテナから各受信系統への電波の回り込みを
除去すると共に、各受信系統からの信号をダイバーシテ
ィ合成して中継局から再送信することが可能な回り込み
キャンセル装置及び中継装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるダイバーシティ受信用回り込みキ
ャンセル装置及び中継装置の実施形態を示すブロック図
である。

【図２】本発明によるダイバーシティ受信用回り込みキ
ャンセル装置及び中継システムの動作原理をブランチ数
２の受信系統を用いた場合を例にブロック図にて示して
いる。

【符号の説明】

１，１１_−１，１１_−２，・・・，１１_−Ｌ ダイバー
シティアンテナ ２ 受信装置 ３ ダイバーシティ合成・回り込みキャンセル装置 ４ 送信装置 ５ 送信アンテナ ２１_−１，２１_−２，・・・，２１_−Ｌ 受信変換部 ３１_−１，３１_−２，・・・，３１_−Ｌ ダウンコンバ
ータ ３２_−１，３２_−２，・・・，３２_−Ｌ 直交復調部 ３３_−１，３３_−２，・・・，３３_−Ｌ 減算部 ３４_−１，３４_−２，・・・，３４_−Ｌ ダイバーシ
ティ合成用の適応フィルタ（ＦＩＲフィルタ） ３５ 加算部 ３６_−１，３６_−２，・・・，３６_−Ｌ 回り込みキ
ャンセル用の適応フィルタ（ＦＩＲフィルタ） ３７ 直交変調部 ３８ アップコンバータ ４１ 送信変換部 ４２ 増幅部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱住 啓之 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 中原 俊二 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD11 DD21 DD31 5K059 AA08 BB01 CC01 DD35 EE01 5K072 AA04 BB02 BB14 BB25 BB27 CC02 CC11 CC31 EE33 GG01 GG12 GG13 GG14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数及び変調内容が同一の信号を受信
   するブランチ数が２以上の受信系統の各ブランチからの
   出力が被減算端子にそれぞれ実質的に入力されるよう構
   成され、減算端子には回り込みの複製信号がそれぞれ入
   力されるよう構成された受信系統のブランチ数と同数の
   回り込みキャンセル用の減算部と、 該減算部の各出力が入力されており、ダイバーシティ合
   成のためのフィルタ係数が与えられる受信系統のブラン
   チ数と同数のダイバーシティ合成用の適応フィルタ部
   と、 該ダイバーシティ合成用の適応フィルタ部の各出力が入
   力されており、その出力が実質的に中継局の送信信号と
   して出力されているダイバーシティ合成のための加算部
   と、 該加算部の出力が入力されており、回り込み複製信号を
   生成するためのフィルタ係数が与えられ、その出力が前
   記各減算部の減算端子に入力された受信系統のブランチ
   数と同数の回り込みキャンセル用の適応フィルタ部と、 を備えたことを特徴とするダイバーシティ受信用回り込
   みキャンセル装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイバーシティ受信用回
   り込みキャンセル装置において、 前記ダイバーシティ合成用の適応フィルタ部は、中継シ
   ステムのＯＦＤＭ信号が通過する系において最も狭帯域
   となる帯域通過フィルタ特性をも兼ね備えたフィルタ係
   数を与えるよう構成したことを特徴とするダイバーシテ
   ィ受信用回り込みキャンセル装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のダイバーシティ
   受信用回り込みキャンセル装置において、 前記ダイバーシティ合成用の適応フィルタ部による遅延
   を含む既知の中継システムの遅延時間を利用して、該遅
   延時間以上となる回り込みと、該遅延時間以下であって
   ダイバー合成によって等化する親局からの信号に含まれ
   る遅延波とを分離して検出することを特徴とするダイバ
   ーシティ受信用回り込みキャンセル装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   ダイバーシティ受信用回り込みキャンセル装置におい
   て、信号の観測点を前記減算部の出力の位置に設定する
   ことで、前記ダイバーシティ合成用の適応フィルタ部の
   特性と、前記回り込みキャンセル用の適応フィルタ部の
   特性とを合わせて検出して作成することを特徴とするダ
   イバーシティ受信用回り込みキャンセル装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   ダイバーシティ受信用回り込みキャンセル装置におい
   て、 各ブランチにおいて観測した信号が著しく劣化している
   と判定された場合に、そのブランチから前記加算部への
   出力を停止するように構成したことを特徴とするダイバ
   ーシティ受信用回り込みキャンセル装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   ダイバーシティ受信用回り込みキャンセル装置を備えた
   ことを特徴とする中継システム。