JPH07250012A - 干渉補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受信信号の変動が大きくその変動周期が短い
伝搬路において希望偏波信号から干渉信号を除去する干
渉補償装置を提供する。 【構成】 偏波面が交差した第１および第２の受信信号
を受信する無線通信装置に設けられ、第１の受信信号に
混入した第２の受信信号の干渉信号を除去する干渉補償
装置であって、トレーニング信号Ｄ_Tを発生するトレー
ニング信号発生器と、トレーニング信号Ｄ_Tの振幅およ
び位相を制御するトランスバーサルフィルタ（以下フィ
ルタという）１６と、受信信号２の振幅および位相を制
御するフィルタ１７と、受信信号１とフィルタ１６の出
力信号とを合成する合成器１３と、合成器１３の出力信
号とフィルタ１７の出力信号とを合成する合成器１４
と、受信信号１とフィルタ１７の出力信号とを合成する
合成器１５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、市街地伝搬路のような
フェージング伝搬路における無線通信システムでの干渉
を抑圧する干渉補償装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】偏波面の交差した２種類の信号を送受信
する無線通信システムが知られている。この種のシステ
ムにおいて、受信側装置では、希望偏波信号に漏れ込む
交差偏波干渉信号を補償する必要がある。このための方
法として、希望偏波信号受信用アンテナで受信された信
号（以下、信号Ａ）に、交差偏波信号受信用アンテナで
受信された信号（以下、信号Ｂ）を、トランスバーサル
フィルタを利用して合成することにより補償する補償方
式がある。

【０００３】図１０は、トランスバーサルフィルタを用
いた交差偏波干渉補償器（ＸＰＩＣ）を説明する図であ
る。図において１は希望偏波信号受信用アンテナ、２は
交差偏波信号受信用アンテナ、３はトランスバーサルフ
ィルタ、４および８は合成器、５は検波器、６は干渉検
知部、７は識別器、９は復調器、１０は相関器である。

【０００４】次に、図１０を参照して、上記トランスバ
ーサル型交差偏波干渉補償器の動作を説明する。信号Ｂ
はトランスバーサルフィルタ３でその振幅および位相を
制御されて合成器４で信号Ａと合成される。合成器４の
出力信号は検波器５で検波された後、識別器７において
データの識別が行われ、合成器８においてその識別前後
の差をとることにより合成器８の出力信号に残留する干
渉信号成分が得られる。雑音レベルが非常に低く、受信
レベル変動が非常に緩慢な固定局間通信のような場合に
は、このように識別前後の誤差から希望偏波信号受信用
アンテナへ漏れ込んだ干渉信号成分が検知できる。干渉
検知部６の出力（残留干渉信号）と信号Ｂ（干渉信号）
の復調器９の出力との相関値を相関器１０で計算し、相
関器１０の出力によりトランスバーサルフィルタ３のタ
ップ係数を制御することにより希望偏波信号に含まれる
干渉信号成分をほぼ打ち消すことができる。このトラン
スバーサル型干渉補償器は、固定局間通信のように瞬時
変動の殆どない安定な伝搬路において有効である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、固定無線通信
伝搬路のように安定した伝搬路ではなく、市街地伝搬路
のように受信信号の振幅および位相がフェージングによ
り大きくかつその変動周期が短い伝搬路では、従来技術
で示した干渉補償器の補償効果の低下が予想される。フ
ェージング環境下においては、希望偏波信号、干渉信号
共に瞬時変動しているために、干渉検知部の入力におい
てはトランスバーサルフィルタの制御に用いる識別前後
の誤差が増大し、かつその誤差には干渉信号成分のみで
なく希望偏波信号成分も含まれるようになる。したがっ
て、トランスバーサルフィルタを最適制御することが難
しくなり、補償効果が低下する。

【０００６】本発明は上述した問題に鑑みてなされたも
ので、市街地伝搬路のように受信信号の振幅および位相
がフェージングにより大きくかつその変動周期が短い伝
搬路において、希望偏波信号から効果的に干渉信号を除
去することが可能な干渉補償装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の干渉補償装置
は、偏波面が交差した第１および第２の受信信号を受信
する無線通信装置に設けられ、第１の受信信号に混入し
た第２の受信信号の干渉信号を除去する干渉補償装置で
あって、トレーニング信号を発生するトレーニング信号
発生手段と、該トレーニング信号の振幅および位相を制
御して出力する第１の制御手段と、前記第２の受信信号
の振幅および位相を制御して出力する第２の制御手段
と、前記第１の受信信号と前記第１の制御手段の出力信
号とを合成して出力する第１の合成手段と、該第１の合
成手段の出力信号と前記第２の制御手段の出力信号とを
合成して出力する第２の合成手段と、前記第１の受信信
号と前記第２の制御手段の出力信号とを合成して出力す
る第３の合成手段と、前記第１の合成手段の出力信号に
含まれるトレーニング信号の振幅を検出する第１の検出
手段と、前記第２の合成手段の出力信号の振幅を検出す
る第２の検出手段と、を備え、前記第１の受信信号に前
記第１の制御手段の出力信号を時分割的に付加すると共
に、この付加を行う期間では、前記第１の制御手段は、
前記第１の検出手段の検出量に応じて、前記第１の合成
手段の出力信号に含まれる前記トレーニング信号の振幅
を最小とするように前記トレーニング信号の振幅および
位相を制御し、前記第２の制御手段は、前記第２の検出
手段の検出量に応じて前記第２の合成手段の出力信号の
振幅が最小となるように前記第２の受信信号の振幅およ
び位相を制御し、前記第１の制御手段の出力信号の付加
を行わない期間では、前記第３の合成手段は、前記トレ
ーニング信号の受信期間における前記第２の制御手段の
制御量を維持した状態で、信号を出力する、ことを特徴
とする。

【０００８】

【作用】本発明の干渉補償装置は、偏波面が交差した第
１および第２の受信信号を受信する無線通信装置に設け
られ、第１の受信信号に混入した第２の受信信号の干渉
信号を除去する。トレーニング信号発生手段は、トレー
ニング信号を発生する。第１の制御手段は、トレーニン
グ信号の振幅および位相を制御して出力する。第２の制
御手段は、第２の受信信号の振幅および位相を制御して
出力する。第１の合成手段は、第１の受信信号と第１の
制御手段の出力信号とを合成して出力する。第２の合成
手段は、第１の合成手段の出力信号と第２の制御手段の
出力信号とを合成して出力する。第３の合成手段は、第
１の受信信号と第２の制御手段の出力信号とを合成して
出力する。第１の検出手段は、第１の合成手段の出力信
号に含まれるトレーニング信号の振幅を検出する。第１
の検出手段は、前記第２の合成手段の出力信号の振幅を
検出する。前記第１の受信信号に前記第１の制御手段の
出力信号を時分割的に付加すると共に、この付加を行う
期間では、前記第１の制御手段は、前記第１の検出手段
の検出量に応じて、前記第１の合成手段の出力信号に含
まれる前記トレーニング信号の振幅を最小とするように
前記トレーニング信号の振幅および位相を制御する。前
記第２の制御手段は、前記第２の検出手段の検出量に応
じて前記第２の合成手段の出力信号の振幅が最小となる
ように前記第２の受信信号の振幅および位相を制御す
る。前記第１の制御手段の出力信号の付加を行わない期
間では、前記第３の合成手段は、前記トレーニング信号
の受信期間における前記第２の制御手段の制御量を維持
した状態で、信号を出力する。

【０００９】

【実施例】上述するように互いに異なる偏波信号を同時
に送受信する無線通信システムにおいては、交差偏波干
渉により伝送品質が劣化する。この伝送品質の劣化を補
償する本発明による干渉補償装置の実施例について、図
１から図９を参照して詳しく説明する。

【００１０】〔実施例１〕 干渉補償装置 直交偏波を共用し同一チャネルの両偏波を同時受信する
とき、交差偏波干渉により伝送品質が劣化する。この想
定モデルを図２に示す。図２は受信局において、Ｖ（垂
直）偏波信号およびＨ（水平）偏波信号が同時に受信さ
れる例である。この場合、両偏波信号とも希望偏波信号
であり補償対象となるが、簡単のため以後Ｖ（垂直）偏
波信号を希望偏波信号とし、このＶ（垂直）偏波信号と
同時送信されるＨ（水平）偏波信号のみを干渉波とする
１波干渉モデルを想定し、Ｖ（垂直）偏波信号受信用ア
ンテナにおける受信信号中に漏れ込むＨ（水平）偏波信
号成分を除去する方式について説明する。

【００１１】図７に本実施例の干渉補償装置の構成を示
す。図の中でＳＷ１およびＳＷ２はスイッチ、１３、１
４および１５は合成器、１６、１７はトランスバーサル
フィルタである。また、Ｄ_Tはトレーニング信号発生器
（図示略）が出力するトレーニング信号である。またｈ
_dはトレーニング信号Ｄ_Tの振幅および位相を制御する干
渉推定用タップ係数、ｈはＨ（水平）偏波信号受信用ア
ンテナによって受信された受信信号２の振幅および位相
を制御する複製生成用タップ係数である。また、Ｅｒｒ
ｏｒは、各タップ係数を決定する時に生じる受信信号１
中の干渉信号と、受信信号２に複製生成用タップ係数を
乗算した信号（ｈ×受信信号２）間の誤差信号である。
なお、伝送しようとするデータ信号に時分割的に挿入さ
れるトレーニング信号を受信するトレーニング区間で
は、ＳＷ１およびＳＷ２は接点Ｔ側に倒れ、データ信号
を受信するデータ区間では、ＳＷ１およびＳＷ２は接点
Ｄ側に倒れるように構成されている。

【００１２】次に、干渉補償装置を含めた受信系構成図
を図３に示す。アンテナは送受信用アンテナとしてＶ
（垂直）偏波信号受信用およびＨ（水平）偏波信号受信
用アンテナをそれぞれ１本ずつ用意する。このアンテナ
で同時送信されてくるＶ（垂直）偏波信号およびＨ（水
平）偏波信号を受信し、これらを検波すれば、アンテナ
の交差偏波識別度によって、Ｖ（垂直）偏波信号受信用
アンテナにおいては希望波対干渉波比（以下、ＤＵ比と
いう）が正となる受信信号１が得られる。一方、Ｈ（水
平）偏波受信用アンテナにおいては、ＤＵ比が負となる
受信信号２が得られる。これらの信号は干渉補償装置に
入力され、図１に示すＴＤＭＡバースト信号に設けられ
たトレーニング区間でまず受信信号１に含まれる干渉信
号成分をキャンセルするような複製生成用タップ係数ｈ
の決定を行う。データ区間ではトレーニング区間で決定
された複製生成用タップ係数ｈを用いて、受信信号１か
ら受信信号２に複製生成用タップ係数ｈを乗じた信号を
減算することにより干渉信号の除去を行う。提案する方
式においてはこのように、トレーニング区間とデータ区
間では全くその処理の内容が異なるので、分けて説明す
る。

【００１３】（１）トレーニング区間の動作 トレーニング信号受信中（トレーニング区間）の処理系
は図４（ａ）のようになる。また、図４（ｂ）を参照し
て干渉推定部の動作を説明する。トランスバーサルフィ
ルタ１６の干渉推定用タップ係数ｈ_dは、最小２乗法を
用いて受信信号１と、受信側が持つトレーニング信号発
生器の出力するトレーニング信号Ｄ_Tに干渉推定用タッ
プ係数ｈ_dを乗算した推定希望信号（ｈ_d×Ｄ_T）とを、
合成器１３に入力して得られる出力信号の２乗値が０に
なるように制御される。トレーニング信号発生器が発生
するトレーニング信号Ｄ_Tは、受信される希望偏波信号
のＴＤＭＡバースト信号に時分割して挿入されて送信さ
れるトレーニング信号と同一の信号列であり、純粋な希
望偏波信号である。最小２乗法によって、推定希望信号
（ｈ_d×Ｄ_T）は最終的にトレーニング信号Ｄ_Tと相関の
ある受信信号１中の希望偏波信号成分と等しくなり、ト
レーニング信号Ｄ_Tと相関のない受信信号１中の干渉信
号成分は残留成分として干渉推定部から出力される。こ
のような最小２乗法を用いた干渉推定用タップ係数ｈ_d
の制御は、実際には後述する再帰最小２乗（ＲＬＳ）ア
ルゴリズムのような適応アルゴリズムにより行われる。
トレーニング区間における各振幅レベルの変動の様子
と、推定希望信号レベルが受信信号１中の希望信号レベ
ルに追従していく様子を図５（ａ）に示す。

【００１４】次に係数決定部では図４（ｃ）に示すよう
に、トランスバーサルフィルタ１７の複製生成用タップ
係数ｈは、干渉推定部の出力すなわち受信信号１に含ま
れる干渉信号成分と受信信号２に複製生成用タップ係数
ｈを乗算した信号（ｈ×受信信号２）とを合成器１４に
入力して得られる出力信号の２乗値（Ｅｒｒｏｒ）が０
になるように制御される。つまり、複製生成用タップ係
数ｈは、受信信号２に複製生成用タップ係数ｈを乗算し
た信号（ｈ×受信信号２）が受信信号１に含まれる干渉
信号と等しくなるように制御される。この時確信号レベ
ルと受信信号２に複製生成用タップ係数ｈを乗算した信
号（ｈ×受信信号２）が受信信号１中の干渉信号成分へ
追従していく様子を図５（ｂ）に示す。

【００１５】（２）データ区間の動作 次にデータ区間の動作について説明する。データ区間に
おける処理系は図６（ａ）のようになる。データ区間中
は複製生成用タップ係数ｈの更新は行わず、先にトレー
ニング区間で得られた制御量を維持する。ＴＤＭＡバー
スト中のレベル変動が比較的緩やかであるとすれば図６
（ｂ）に示すように、複製生成用タップ係数ｈを固定し
ても受信信号２に複製生成用タップ係数ｈを乗算した信
号（ｈ×受信信号２）と、受信信号１に含まれる干渉成
分のレベル差は、１バースト内では小さいため受信信号
１から受信信号２に複製生成用タップ係数ｈを乗算した
信号（ｈ×受信信号２）を差し引くことにより、受信信
号１からほぼ干渉成分のみ除去することができる。

【００１６】（３）適応アルゴリズム 最後に適応アルゴリズムについて説明する。必要なトレ
ーニング区間が短くて済む適応アルゴリズムとして、収
束の速い再帰最小２乗（ＲＬＳ）アルゴリズムがある。
本アルゴリズムは計算機による繰り返し計算を容易にす
るため、最小２乗法を漸化式表現にしたものである。本
アルゴリズムを用いれば、変動する入力データの統計的
量の仮定がなくても、入力データと基準とする信号の差
の２乗値、すなわち残留信号の２乗値から、これを０に
するように、入力データ量に乗じるタップ係数を調整で
きる。本アルゴリズムのような最小２乗アルゴリズム
は、入力データと基準とする信号の相関が１ならば、
（入力データ×タップ係数）の値は最終的に基準とする
信号に等しくなるため残留信号は０になり、入力データ
と基準とする信号の相関が低い場合、つまり入力データ
に基準とする信号以外の成分が含まれている場合には、
最終的な残留信号は０にならず、基準とする信号以外の
不要成分を残留成分として出力する特徴がある。本発明
では、相関が低い場合の本アルゴリズムの特徴を干渉推
定部に、相関が１に近い場合の特徴を係数決定部に利用
している。このような性質を持つＲＬＳアルゴリズムに
代表される適応アルゴリズムについての詳細は文献
（Ｓ．ヘイキン著、武部 幹訳、現代工学社「適応フィ
ルタ入門」）に掲載されている。

【００１７】実際、希望偏波信号と干渉信号が同じ仲上
−ライスフェージング変動していると仮定したときの、
補償効果を計算機シミュレーションで求め、Ｄ／Ｕ−Ｂ
ＥＲ（バースト・エラーレート）特性において比較し
た。図８に、交差偏波識別度を１５ｄＢと仮定した場合
における補償効果のシミュレーション結果を示す。図に
おいて、横軸のＤ／Ｕ＝０（ｄＢ）における補償した場
合のＢＥＲ（バースト・エラーレート）は、補償しない
場合のＤ／Ｕ＝１５ｄＢのＢＥＲ（バースト・エラーレ
ート）に相当している。この結果から、本実施例の干渉
補償装置は、高い補償効果があることがわかる。

【００１８】〔実施例２〕 指向性アンテナを利用した
干渉補償装置 図９のように、１希望偏波信号に対して１干渉信号が異
なる方向から飛来する場合、それぞれの方向へアンテナ
指向性を持たせることにより、受信希望局へ向けたアン
テナではＤＵ比が正、干渉局へ向けたアンテナではＤＵ
比が負となり、実施例１と同じ想定環境が実現できる。
したがって実施例１と同様に本発明が適用できる。

【００１９】〔実施例３〕 給電ホーンを利用するアン
テナ利用時の干渉補償装置 マイクロ波帯やミリ波帯のアンテナのように給電ホーン
を利用するアンテナの場合、偏波変換器すなわち偏分波
器により１つのアンテナで両偏波信号を出力可能なアン
テナであれば、一方の受信しようとする偏波信号の出力
を受信信号１とし、他方の交差偏波信号の出力を受信信
号２として、本発明が適用できる。

【００２０】〔実施例４〕送受信間で同一チャネルを利
用した場合、受信信号は自局の送信信号から同一チャネ
ル干渉を受ける可能性があるが、この場合も元々の受信
信号を受信信号１、送信信号を送信係回路から１部分岐
して取り出し、これを受信信号２とすれば本発明が適用
できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明による干渉補償装置は、データ信
号を受信する前のトレーニング区間において、トレーニ
ング信号を用いて受信信号２の振幅および位相を制御す
るトランスバーサルフィルタの複製生成用タップ係数を
予め決定し、データ区間において、受信信号１から受信
信号２に複製生成用タップ係数を乗じた信号を減算する
ことにより、希望偏波信号に含まれる干渉信号を除去す
ることができる。したがって、瞬時変動を有するフェー
ジング環境下において、図８に示すようなＤ／Ｕ−ＢＥ
Ｒ（バースト・エラーレート）特性の改善効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による受信されるＴＤＭＡバースト信号
の構成図である。

【図２】本発明による実施例１の想定モデルである。

【図３】本発明による干渉補償装置を含めた受信系構成
図である。

【図４】本発明によるトレーニング区間処理系と処理系
各部の構成図である。

【図５】本発明によるトレーニング区間での振幅レベル
の推移を示す図である。

【図６】本発明によるデータ区間処理系と受信信号１中
の干渉信号成分、および受信信号２に複製生成用タップ
係数ｈを乗算した信号（ｈ×受信信号２）の変動の様子
を示す図である。

【図７】本発明による干渉補償装置の構成図である。

【図８】本発明によるＤＵ比−ＢＥＲ（バースト・エラ
ーレート）特性の計算機シミュレーション結果を示す図
である。

【図９】本発明による実施例１の想定モデルである。

【図１０】従来のトランスバーサル型の交差偏波干渉補
償器である。

【符号の説明】

ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ Ｔ トレーニング区間でのスイッチ位置 Ｄ データ区間でのスイッチ位置 Ｅｒｒｏｒ タップ係数決定時に生じる、受信信号１中
の干渉信号成分と受信信号２に複製生成用タップ係数ｈ
を乗算した信号（ｈ×受信信号２）間の誤差 ｈ_d 干渉推定用タップ係数 ｈ 複製生成用タップ係数 Ｄ_T トレーニング信号発生機が出力するトレーニング
信号 １３、１４、１５ 合成器 １６、１７ トランスバーサルフィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏波面が交差した第１および第２の受信
   信号を受信する無線通信装置に設けられ、第１の受信信
   号に混入した第２の受信信号の干渉信号を除去する干渉
   補償装置であって、 トレーニング信号を発生するトレーニング信号発生手段
   と、 該トレーニング信号の振幅および位相を制御して出力す
   る第１の制御手段と、 前記第２の受信信号の振幅および位相を制御して出力す
   る第２の制御手段と、 前記第１の受信信号と前記第１の制御手段の出力信号と
   を合成して出力する第１の合成手段と、 該第１の合成手段の出力信号と前記第２の制御手段の出
   力信号とを合成して出力する第２の合成手段と、 前記第１の受信信号と前記第２の制御手段の出力信号と
   を合成して出力する第３の合成手段と、 前記第１の合成手段の出力信号に含まれるトレーニング
   信号の振幅を検出する第１の検出手段と、 前記第２の合成手段の出力信号の振幅を検出する第２の
   検出手段と、 を備え、 前記第１の受信信号に前記第１の制御手段の出力信号を
   時分割的に付加すると共に、この付加を行う期間では、 前記第１の制御手段は、前記第１の検出手段の検出量に
   応じて、前記第１の合成手段の出力信号に含まれる前記
   トレーニング信号の振幅を最小とするように前記トレー
   ニング信号の振幅および位相を制御し、 前記第２の制御手段は、前記第２の検出手段の検出量に
   応じて前記第２の合成手段の出力信号の振幅が最小とな
   るように前記第２の受信信号の振幅および位相を制御
   し、 前記第１の制御手段の出力信号の付加を行わない期間で
   は、 前記第３の合成手段は、前記トレーニング信号の受信期
   間における前記第２の制御手段の制御量を維持した状態
   で、信号を出力する、 ことを特徴とする干渉補償装置。