特許 6180596 基地局、干渉抑圧装置及び干渉抑圧方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6180596

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】基地局、干渉抑圧装置及び干渉抑圧方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/10 20060101AFI20170807BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/10 A

【請求項の数】18

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-138657(P2016-138657)

(22)【出願日】2016年7月13日

【審査請求日】2016年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】藤井 輝也

(72)【発明者】

【氏名】太田 喜元

【審査官】 岡 裕之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−２７３５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４１４１６０４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１４−９３５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Khurram Shabih Zaidi et al.，Wireless Backhaul for Broadband Communication Over Sea，2013 IEEE 11th Malaysia International Conference on Communications，２０１３年１１月２８日，pp.298-303

【文献】 松浦 一樹 他，900MHz帯ラジオダクト干渉キャンセラ，２０１６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会講演論文集１，２０１６年 ９月，p.141，B-1-141

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／１０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信端末と無線通信する基地局であって、
通信端末と無線通信するための第１アンテナと、
前記第１アンテナの位相中心点を通過する仮想鉛直線上の上方向又は下方向に所定距離だけ離れた位置に位相中心点を有する第２アンテナと、
前記第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出する第１干渉信号検出手段と、
前記第２アンテナで受信した第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出する第２干渉信号検出手段と、
前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算するウェイト計算手段と、
前記第２受信信号に前記ウェイトを乗算した信号を前記第１受信信号から減算する信号演算手段と、を備えることを特徴とする基地局。

【請求項2】

請求項１の基地局において、
前記第１干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる第１帯域フィルタにより、前記第１受信信号から前記干渉信号を分離して検出し、
前記第２干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる前記第１帯域フィルタと同じ通過特性を有する第２帯域フィルタにより、第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出することを特徴とする基地局。

【請求項3】

請求項２の基地局において、
前記第１帯域フィルタ及び第２帯域フィルタそれぞれが選択的に通過させる周波数帯域は、前記通信端末の通信用に設定された所定の通信帯域内において前記通信端末が使用していない周波数帯域、又は、前記通信帯域の外側の周波数帯域であることを特徴とする基地局。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかの基地局において、
前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号と前記第２受信信号からから検出された干渉信号とに対して相関検出を行うことにより、前記ウェイトを計算することを特徴とする基地局。

【請求項5】

請求項４の基地局において、
前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに基づき、下記の式（１）を用いて前記ウェイトｗを計算することを特徴とする基地局。

【数1】

【請求項6】

請求項１乃至３のいずれかの基地局において、
前記ウェイト計算手段は、
ウェイトの実振幅をｗｅ及び位相をφとしたとき、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して下記の式（２）に示す電力差ΔＰを計算し、
前記ウェイトｗ（実振幅：ｗe、位相：φ）の下記式（３）及び式（４）の範囲に対して離散的な幅（Δｗｅ，Δφ）で、前記電力差ΔＰの最小値を検索し、
前記電力差ΔＰの値が最小値になったときのｗを、前記ウェイトとして決定することを特徴とする基地局。

【数2】

【数3】

【数4】

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかの基地局において、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に前記干渉信号が含まれているか否かを判定する干渉有無判定手段を備え、
前記ウェイト計算手段は、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号のそれぞれに前記干渉信号が含まれている場合は、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを決定し、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号の少なくとも一方に前記干渉信号が含まれていない場合は、前記ウェイトをゼロに設定することを特徴とする基地局。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかの基地局において、
前記第２アンテナは前記第１アンテナと異なる指向性を有することを特徴とする基地局。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれかの基地局において、
前記干渉信号は、ダクト現象によって飛来する無線信号であることを特徴とする基地局。

【請求項10】

通信端末と無線通信する基地局で受信される受信信号に含まれる干渉信号を抑圧する干渉抑圧装置であって、
通信端末と無線通信するための第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出する第１干渉信号検出手段と、
前記第１アンテナの位相中心点を通過する仮想鉛直線上の上方向又は下方向に所定距離だけ離れた位置に位相中心点を有する第２アンテナで受信した第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出する第２干渉信号検出手段と、
前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算するウェイト計算手段と、
前記第２受信信号に前記ウェイトを乗算した信号を前記第１受信信号から減算する信号演算手段と、を備えることを特徴とする干渉抑圧装置。

【請求項11】

請求項１０の干渉抑圧装置において、
前記第１干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる第１帯域フィルタにより、前記第１受信信号から前記干渉信号を分離して検出し、
前記第２干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる前記第１帯域フィルタと同じ通過特性を有する第２帯域フィルタにより、前記第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出することを特徴とする干渉抑圧装置。

【請求項12】

請求項１１の干渉抑圧装置において、
前記第１帯域フィルタ及び第２帯域フィルタそれぞれが選択的に通過させる周波数帯域は、前記通信端末の通信用に設定された所定の通信帯域内において前記通信端末が使用していない周波数帯域、又は、前記通信帯域の外側の周波数帯域であることを特徴とする干渉抑圧装置。

【請求項13】

請求項１０乃至１２のいずれかの干渉抑圧装置において、
前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号と前記第２受信信号から検出された干渉信号とに対して相関検出を行うことにより、前記ウェイトを計算することを特徴とする干渉抑圧装置。

【請求項14】

請求項１３の干渉抑圧装置において、
前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号からから検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに基づき、下記の式（１）を用いて前記ウェイトｗを計算することを特徴とする干渉抑圧装置。

【数5】

【請求項15】

請求項１０乃至１２のいずれかの干渉抑圧装置において、
前記ウェイト計算手段は、
ウェイトの実振幅をｗｅ及び位相をφとしたとき、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して下記の式（２）に示す電力差ΔＰを計算し、
前記ウェイトｗ（実振幅：ｗｅ、位相：φ）の下記式（３）及び式（４）の範囲に対して離散的な幅（Δｗｅ，Δφ）で、前記電力差ΔＰの最小値を検索し、
前記電力差ΔＰの値が最小値になったときのｗを、前記ウェイトとして決定することを特徴とする干渉抑圧装置。

【数6】

【数7】

【数8】

【請求項16】

請求項１０乃至１５のいずれかの干渉抑圧装置において、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に前記干渉信号が含まれているか否かを判定する干渉有無判定手段を更に備え、
前記ウェイト計算手段は、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号のそれぞれに前記干渉信号が含まれている場合は、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算し、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号の少なくとも一方に前記干渉信号が含まれていない場合は、前記ウェイトをゼロに設定することを特徴とする干渉抑圧装置。

【請求項17】

請求項１０乃至１６のいずれかの干渉抑圧装置において、
前記干渉信号は、ダクト現象によって飛来する無線信号であることを特徴とする干渉抑圧装置。

【請求項18】

通信端末と無線通信する基地局で受信される受信信号に含まれる干渉信号を抑圧する干渉抑圧方法であって、
通信端末と無線通信するための第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出することと、
前記第１アンテナの位相中心点を通過する仮想鉛直線上の上方向又は下方向に所定距離だけ離れた位置に位相中心点を有する第２アンテナで受信した第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出することと、
前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算することと、
前記第２受信信号に前記ウェイトを乗算した信号を前記第１受信信号から減算することを含むことを特徴とする干渉抑圧方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基地局、干渉抑圧装置及び干渉抑圧方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、通信端末から送信された無線信号を受信するときの受信信号に含まれる干渉信号を抑圧することにより、通信端末との間で良好な通信品質を得る基地局が知られている。例えば、既知信号（例えばＣＤＭＡ方式におけるパイロットシンボル）から干渉レプリカ信号を生成し、生成した干渉レプリカ信号を受信信号から減算する基地局が知られている（例えば、特許文献１参照）。この基地局では、隣接する基地局からの干渉信号や、同じ基地局セル内に存在している受信希望対象以外の通信端末からの干渉信号を抑圧することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、基地局で受信する受信信号には、上記無線通信ネットワークで送受信される無線信号以外の予測が難しい他の干渉信号が含まれる場合がある。例えば、以下に示すような気象条件（天候）により電波が遠くに届く「ダクト」と呼ばれる現象が発生し、そのダクトに起因した干渉信号が受信信号に含まれる場合がある。図８（ａ）に示す通常時においては、海上の上方の大気の屈折率（図中の修正屈折指数Ｍ）は高度が高くなるに従って単調に変化し、図８（ｂ）に示すように第１の陸地８００のアンテナ８０１から送信されたおおよそ１２００ＭＨｚ以下の周波数帯の電波８０５は海８０６を挟んで遠方に位置する第２の陸地８１０のアンテナ８１１に届くことはない。ところが、海上の気象条件（天候）が特定の条件になると、図９（ａ）に示すように海上の上方の大気の屈折率（図中の修正屈折指数Ｍ）が特定の高度の上空で反転するダクト状の層（反転層）９００が発生し、その層９００内を電波が伝搬することにより、図９（ｂ）に示すように第１の陸地８００のアンテナ８０１から送信された上記所定の周波数帯の電波８０２が海を挟んで遠方に位置する第２の陸地８１０のアンテナ８１１に届くダクト現象が発生する。この現象により、例えば日本の九州地方では海を挟んで隣国である中華人民共和国(中国)や大韓民国(韓国)から干渉波（以下「ダクト干渉波」という。）が飛来し、それと同じ周波数を用いている我が国の無線システムに甚大なる通信障害を引き起こすことがある。上述したダクト現象は、春先から秋（４月頃〜１０月頃）の夜間に気象条件によって不定期に発生する。このダクト現象は前述のようにおおよそ１２００ＭＨｚ以下の周波数帯で観測される。例えば、九州地方のタクシー無線等に使用される業務用無線システムであるＭＣＡ（マルチチャネルアクセスシステム）の周波数帯（９３０ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚ）では、中国や韓国からと思われるダクト干渉が観測される。このダクト現象による電波は、特に山間部などの標高の高い場所に設置されているＭＣＡの基地局において強いダクト干渉となり、通信端末の上り回線（端末→基地局）の通信品質を大幅に低下させてしまう。尚、ダクト干渉波８３０は、おおよそ図１０に示すように垂直方向面における水平方向Ｈからの角度（垂直角度）θが０°である水平方向から基地局のアンテナ８４０に到来する。

【0004】

本発明は、発生時間が不定期で垂直面内の特定の方向から到来する干渉波に起因した干渉信号を適応的に抑圧することができる基地局、干渉抑圧装置及び干渉抑圧方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る基地局は、通信端末と無線通信する基地局であって、通信端末と無線通信するための第１アンテナと、前記第１アンテナの位相中心点を通過する仮想鉛直線上の上方向又は下方向に所定距離だけ離して位置に位相中心点を有する第２アンテナと、前記第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出する第１干渉信号検出手段と、前記第２アンテナで受信した第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出する第２干渉信号検出手段と、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算するウェイト計算手段と、前記第２受信信号に前記ウェイトを乗算した信号を前記第１受信信号から減算する信号演算手段と、を備える。
前記基地局において、前記第１干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる第１帯域フィルタにより、前記第１受信信号から前記干渉信号を分離して検出し、前記第２干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる前記第１帯域フィルタと同じ通過特性を有する第２帯域フィルタにより、前記第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出してもよい。ここで、前記第１帯域フィルタ及び第２帯域フィルタそれぞれが選択的に通過させる周波数帯域は、前記通信端末の通信用に設定された所定の通信帯域内において前記通信端末が使用していない周波数帯域であってもよいし、前記通信帯域の外側の周波数帯域であってもよい。
また、前記基地局において、前記ウェイト計算手段は、前記第１受信号から検出された干渉信号と前記第２受信信号から検出された干渉信号とに対して相関検出を行うことにより、前記ウェイトを計算してもよい。ここで、前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２の受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに基づき、下記の式（１）を用いて前記ウェイトｗを計算してもよい。

【数1】

また、前記基地局において、前記ウェイト計算手段は、ウェイトの実振幅をｗｅ及び位相をφとしたとき、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して下記の式（２）に示す電力差ΔＰを計算し、前記ウェイトｗ（実振幅：ｗｅ、位相：φ）の下記式（３）及び式（４）の範囲において離散的な幅（Δｗｅ，Δφ）で、前記電力差ΔＰの最小値を検索し、前記電力差ΔＰの値が最小値になったときのｗを、前記ウェイトとして決定してもよい。

【数2】

【数3】

【数4】

また、前記基地局において、前記第１受信信号及び前記第２受信信号に前記干渉信号が含まれているか否かを判定する干渉有無判定手段を更に備え、前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号及び前記第２受信信号のそれぞれに前記干渉信号が含まれている場合は、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるように前記ウェイトｗを計算し、前記第１受信信号及び前記第２受信信号の少なくとも一方に前記干渉信号が含まれていない場合は、前記ウェイトｗをゼロに設定してもよい。
また、前記基地局において、前記第２アンテナは前記第１アンテナと異なる指向性を有するものであってもよい。
また、前記基地局において、前記干渉信号は、ダクト現象によって飛来する無線信号であってもよい。

【0006】

本発明の他の態様に係る干渉抑圧制装置は、通信端末と無線通信する基地局で受信される受信信号に含まれる干渉信号を抑圧する干渉抑圧装置であって、通信端末と無線通信するための第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出する第１干渉信号検出手段と、前記第１アンテナの位相中心点から上方向又は下方向に所定距離だけ離して同じ水平面内の位相中心点を有する第２アンテナで受信した第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出する第２干渉信号検出手段と、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算するウェイト計算手段と、前記第２受信信号に前記ウェイトを乗算した信号を前記第１受信信号から減算する信号演算手段と、を備える。
前記干渉抑圧装置において、前記第１干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる第１帯域フィルタにより、前記第１受信信号から前記干渉信号を分離して検出し、前記第２干渉信号検出手段は、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる前記第１の帯域フィルタと同じ通過特性を有する第２帯域フィルタにより、前記第２受信号から前記干渉信号を分離して検出してもよい。ここで、前記第１帯域フィルタ及び第２帯域フィルタそれぞれが選択的に通過させる周波数帯域は、前記通信端末の通信用に予め設定された通信帯域内において前記通信端末が使用していない周波数帯域であってもよいし、前記通信帯域の外側の周波数帯域であってもよい。
また、前記干渉抑圧装置において、前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号と前記第２受信信号から検出された干渉信号とに対して相関検出を行うことにより、前記ウェイトを計算してもよい。ここで、前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに基づき、前記式（１）を用いて前記ウェイトｗを計算してもよい。
また、前記干渉抑圧装置において、前記ウェイト計算手段は、ウェイトの実振幅ｗｅ及び位相φとしたとき、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して前記式（２）に示す電力差ΔＰを計算し、前記ウェイトｗ（実振幅：ｗｅ、位相：φ）の前記式（３）及び式（４）の範囲において離散的な幅（Δｗｒｅ，Δφ）で、前記電力差ΔＰの最小値を検索し、前記電力差ΔＰの値が最小値になったときのｗを、前記ウェイトとしてもよい。
また、前記干渉抑圧装置において、前記第１受信信号及び前記第２受信信号に前記干渉信号が含まれているか否かを判定する干渉有無判定手段を更に備え、前記ウェイト計算手段は、前記第１受信信号及び前記第２受信信号のそれぞれに前記干渉信号が含まれている場合は、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算し、前記第１受信信号及び前記第２受信信号の少なくとも一方に前記干渉信号が含まれていない場合は、前記ウェイトをゼロに設定してもよい。
また、前記干渉抑圧装置において、前記第２アンテナは前記第１アンテナと異なる指向性を有するものであってもよい。
また、前記干渉抑圧装置において、前記干渉信号は、ダクト現象によって飛来する無線信号であってもよい。

【0007】

本発明の更に他の態様に係る干渉抑圧方法は、通信端末と無線通信する基地局で受信される受信信号に含まれる干渉信号を抑圧する干渉抑圧方法であって、通信端末と無線通信するための第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出することと、前記第１アンテナの位相中心点を通過する仮想鉛直線上の上方向又は下方向に所定距離だけ離れた位置に位相中心点を有する第２アンテナで受信した第２受信信号から干渉信号を分離して検出することと、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算することと、前記第２受信信号に前記ウェイトを乗算した信号を前記第１受信信号から減算することとを含む。
また、前記干渉抑圧方法において、前記通信端末が使用しない周波数帯域を決定することを更に含み、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる第１帯域フィルタにより、前記第１受信信号から前記干渉信号を分離して検出し、前記通信端末が使用しない周波数帯域を選択的に通過させる前記第１の帯域フィルタと同じ通過特性を有する第２帯域フィルタにより、前記第２受信信号から前記干渉信号を分離して検出してもよい。ここで、前記第１帯域フィルタ及び第２帯域フィルタそれぞれが選択的に通過させる周波数帯域は、前記通信端末の通信用に予め設定された通信帯域内において前記通信端末が使用していない周波数帯域であってもよいし、前記通信帯域の外側の周波数帯域であってもよい。
また、前記干渉抑圧方法において、前記第１受信信号から検出された干渉信号と前記第２受信信号からから検出された干渉信号とに対して相関検出を行うことにより、前記ウェイトを計算してもよい。ここで、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号からから検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに基づき、前記式（１）を用いて前記ウェイトｗを計算してもよい。
また、前記干渉抑圧方法において、ウェイトの実振幅をｗｅ及び位相をφとしたとき、前記第１受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と前記第２受信信号から検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して前記式（２）に示す電力差ΔＰを計算し、前記ウェイトｗ（実振幅：ｗｅ、位相：φ）の前記式（３）及び式（４）の範囲において離散的な幅（Δｗｅ，Δφ）で、前記電力差ΔＰの最小値を検索し、前記電力差ΔＰの値が最小値になったときのｗ（実振幅：ｗｅ、位相：φ）を、前記ウェイトとして決定してもよい。
また、前記干渉抑圧方法において、前記第１受信信号及び前記第２受信信号に前記干渉信号が含まれているか否かを判定することと、前記第１受信信号及び前記第２受信信号のそれぞれに前記干渉信号が含まれている場合は、前記第１受信信号から検出した干渉信号と前記第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトｗを計算し、前記第１受信信号及び前記第２受信信号の少なくとも一方に前記干渉信号が含まれていない場合は、前記ウェイトｗをゼロに設定することとを更に含んでもよい。
また、前記干渉抑圧方法において、前記第２アンテナは前記第１アンテナと異なる指向性を有するものであってもよい。
また、前記干渉抑圧方法において、前記干渉信号は、ダクト現象によって飛来する無線信号であってもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、発生時間が不定期で垂直面内の特定の方向から飛来する干渉電波に起因した干渉信号を適応的に抑圧することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る基地局の全体構成の一例を示す概略構成図。

【図2】本実施形態の基地局における基地局アンテナ及びキャンセルアンテナの他の配置例を示す説明図。

【図3】（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の基地局におけるキャンセルアンテナ及び干渉抑圧装置によるダクト干渉信号のキャンセル効果の一例を示す説明図。

【図4】本実施形態の基地局における干渉抑圧装置の一構成例を示すブロック図。

【図5】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれデジタル帯域フィルタで選択的に通過させる周波数帯域ｆ_ＢＰの例を示す説明図。

【図6】本実施形態の基地局における干渉抑圧装置の他の構成例を示すブロック図。

【図7】本実施形態の基地局における干渉抑圧装置の更に他の構成例を示すブロック図。

【図8】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれダクトが発生していない通常時の海上の上層における屈折率の変化及び電波の伝わり方を示す図。

【図9】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれダクトが発生している時の海上の上層における屈折率の変化及び電波の伝わり方を示す図。

【図10】基地局のアンテナに飛来するダクト干渉波の方向の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、タクシー等の車両に搭載された通信端末と無線通信を行うＭＣＡシステムの業務用無線に用いられる基地局について説明するが、本実施形態の基地局は、携帯電話機やスマートフォン等の通信端末と無線通信を行うセルラー移動通信システムの基地局等の他の基地局であってもよい。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る基地局の全体構成の一例を示す概略構成図である。図１において、本実施形態に係る基地局１０は、本体の基地局装置２０と、干渉抑圧システム３０と、通信端末（移動機、移動局）８０からの電波（以下「希望波」又は「希望信号」ともいう。）ｓ１_ＲＦを受信するための第１アンテナとしての基地局アンテナ４０と、を備える。基地局アンテナ４０は、ＭＣＡシステムの業務用無線の基地局で用いられている一般的なアンテナである。基地局アンテナ４０にダクト干渉波ｓ２_ＲＦ（例えば、９３０ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚの干渉波）が到来しているときは、基地局アンテナ４０により希望波ｓ１_ＲＦとダクト干渉波ｓ２_ＲＦとが受信される。

【0012】

干渉抑圧システム３０は、第２アンテナとしてのキャンセルアンテナ３００と、干渉抑圧装置３１０とを備える。キャンセルアンテナ３００は、基地局アンテナ４０の位相中心点４０ａから上方向又は下方向に所定距離ｄだけ離れた位相中心点３００ａを有し、基地局アンテナ４０とは垂直面内又は水平面内指向性が同じ、または異なる指向性のアンテナである。また、キャンセルアンテナ３００の位相中心点３００ａは、基地局アンテナ４０の位相中心点４０ａを通過する仮想鉛直線Ｌｖ上に位置している。すなわち、仮想鉛直線Ｌｖに沿って上方又は下方から見た場合、水平面内の基地局アンテナ４０の位相中心点４０ａとキャンセルアンテナ３００の位相中心点３００ａは互いに一致している。キャンセルアンテナ３００にダクト干渉波ｓ２_ＲＦ（例えば、９３０ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚの干渉波）が到来しているときは、キャンセルアンテナ３００により希望波ｓ１_ＲＦとダクト干渉波ｓ２_ＲＦとが受信される。

【0013】

なお、図示の例では、キャンセルアンテナ３００として八木アンテナを用いているが、他のタイプのアンテナであってもよい。また、図示の例では、基地局アンテナ４０の上方にキャンセルアンテナ３００を配置しているが、キャンセルアンテナ３００の装着が容易になるように図２に示すように基地局アンテナ４０の下方にキャンセルアンテナ３００を配置してもよい。

【0014】

干渉抑圧装置３１０は、基地局アンテナ４０で受信した第１受信信号Ｘからダクト干渉信号ｓ２を分離して検出する第１干渉信号検出手段としての第１ダクト干渉検出部３２０と、キャンセルアンテナ３００で受信した第２受信信号Ｙからダクト干渉信号ｓ２’を分離して検出する第２干渉信号検出手段としての第２ダクト干渉検出部３３０とを備える。

【0015】

更に、干渉抑圧装置３１０は、第１受信信号Ｘから検出したダクト干渉信号ｓ２と第２受信信号Ｙから検出したダクト干渉信号ｓ２’とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトｗを計算するウェイト計算手段としてウェイト計算部３４０を備える。ウェイト計算部３４０で計算されるウェイトｗは、実振幅と位相とで定義される複素振幅であり、第２受信信号Ｙから検出したダクト干渉信号ｓ２’の振幅及び位相が第１受信信号Ｘから検出したダクト干渉信号ｓ２と同じ振幅及び位相になるように、すなわちｓ２＝ｗ・ｓ２’を満たすように算出される。このウェイトｗは、後述の相関検出を用いた方法や電力差を用いた摂動方法など、各種方法で算出することができる。

【0016】

また、干渉抑圧装置３１０は、第２受信信号Ｙにウェイトｗを乗算した信号ｗ・Ｙを第１受信信号Ｘから減算する信号演算手段としての信号演算部３５０とを備える。この信号演算部３５０によりダクト干渉信号ｓ２がキャンセルされた第１受信信号Ｘである信号Ｚ（＝Ｘ−ｗ・Ｙ）が基地局装置２０に出力される。

【0017】

図３は、本実施形態の基地局１０におけるキャンセルアンテナ３００及び干渉抑圧装置３１０によるダクト干渉信号ｓ２のキャンセル効果の一例を示す説明図である。図３（ａ）は、本実施形態の基地局１０におけるダクト干渉波ｓ２_ＲＦが水平方向（水平面からの角度θ＝０°）から到来しているときの垂直面内の合成指向特性１０１の一例を示している。図３（ｂ）は、本実施形態の基地局１０におけるダクト干渉波ｓ２_ＲＦが若干上方向（水平面からの角度θ＝２°）から到来しているときの垂直面内の合成指向特性１０２の一例を示している。図３（ｃ）は、本実施形態の基地局１０におけるダクト干渉波ｓ２_ＲＦが到来していないとき（ウェイトｗ＝０）の垂直面内の指向特性１０３の一例を示している。

【0018】

図３（ａ）に示すように、ダクト干渉波ｓ２_ＲＦが水平方向（水平面からの角度θ＝０°）から到来しているときは、基地局１０の垂直面内の合成指向特性１０１のヌル方向が水平方向になり、基地局アンテナ４０で受信した受信信号Ｘに含まれる、水平方向からのダクト干渉波ｓ２_ＲＦに起因したダクト干渉信号ｓ２をキャンセルすることができる。

【0019】

また、図３（ｂ）に示すように、ダクト干渉波ｓ２_ＲＦが水平方向よりも上方向（図示の例では水平面からの角度θ＝２°）から到来しているときは、基地局１０の垂直面内の合成指向特性１０２のヌル方向がダクト干渉波ｓ２_ＲＦの到来方向に変化する。このようにダクト干渉波ｓ２_ＲＦの垂直面内の到来方向が変わっても適応的に垂直面内指向特性のヌル方向を変化させることができる。しかも、そのヌル方向を変化させるためにキャンセルアンテナ及びその給電回路を調整したり交換したりする必要がなく、オペレーションの煩雑さを回避することができる。

【0020】

また、図３（ｃ）に示すように、ダクト干渉波ｓ２_ＲＦが到来していないときは、ウェイトｗ＝０であるため、元々の基地局１０の垂直面内の指向特性１０３となることから基地局アンテナ４０を介した通信端末８０との通信に対する影響を小さくすることができる。

【0021】

次に、本実施形態の基地局１０における干渉抑圧装置３１０の構成例について説明する。
〔干渉抑圧装置の構成例１〕
図４は、本実施形態の基地局１０における干渉抑圧装置３１０の一構成例を示すブロック図である。なお、前述の図１と同様な部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。

【0022】

本構成例の干渉抑圧装置３１０において、第１ダクト干渉検出部３２０は、基地局アンテナ４０で受信された第１受信信号Ｘ（＝ｓ１＋ｓ２）に対して、通信端末８０が使用しない周波数帯域ｆ_ＢＰを選択的に通過させるデジタル帯域フィルタで帯域制限することにより、ダクト干渉信号ｓ_Ｂ２を分離して検出する。また、第２ダクト干渉検出部３３０は、キャンセルアンテナで受信された第２受信信号Ｙ（＝ｓ１’＋ｓ２’）に対して、通信端末８０が使用しない周波数帯域ｆ_ＢＰを選択的に通過させるデジタル帯域フィルタで帯域制限することにより、干渉信号ｓ_Ｂ２’を分離して検出する。

【0023】

図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれデジタル帯域フィルタで選択的に通過させる周波数帯域ｆ_ＢＰの例である。デジタル帯域フィルタで選択的に通過させる周波数帯域ｆ_ＢＰとしては、例えば図５（ａ）に示すように通信端末８０との通信で予め設定された通信帯域内で通信端末８０が実際に使用しない周波数帯域を選択する。また、デジタル帯域フィルタで選択的に通過させる周波数帯域ｆ_ＢＰとしては、図５（ｂ）に示すように通信帯域外の周波数帯域を決定してもよい。

【0024】

また、本構成例の干渉抑圧装置３１０において、ウェイト計算部３４０は、第１受信信号Ｘから検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と第２受信信号Ｙからから検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して相関検出を行うことにより、ウェイトｗを計算する。より具体的には、ウェイトｗは、第１受信信号Ｘから帯域制限して検出された干渉信号ｓ_Ｂ２及び第２受信信号Ｙから帯域制限して検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’から、次の式（１）を用いて計算する。なお、式中の「＜ ＞」はアンサンブル平均を表し、「＊」は複素共役を表している（以下同様）。

【数5】

【0025】

本構成例の干渉抑圧装置３１０では、通信端末８０が使用しない周波数帯域ｆ_ＢＰを選択的に通過させるデジタル帯域フィルタで帯域制限することにより、ダクト干渉信号ｓ_Ｂ２，ｓ_Ｂ２’を分離して検出しているため、ダクト干渉信号の検出処理が簡易になるとともに、通信端末８０からの希望信号ｓ１，ｓ１’の影響を低減できる。

【0026】

〔干渉抑圧装置の構成例２〕
図６は、本実施形態の基地局１０における干渉抑圧装置３１０の他の構成例を示すブロック図である。なお、前述の図１、４と同様な部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。

【0027】

本構成例の干渉抑圧装置３１０は、第１受信信号Ｘ及び第２受信信号Ｙにダクト干渉信号ｓ_Ｂ２，ｓ_Ｂ２’が含まれているか否かを判定し、その判定結果に基づいてウェイト計算部３４０での計算処理を制御するウェイト計算制御部３６０を備えている。ウェイト計算制御部３６０は、第１受信信号Ｘ及び第２受信信号Ｙにダクト干渉信号ｓ_Ｂ２，ｓ_Ｂ２’が含まれている場合は、前記ウェイトを計算するようにウェイト計算部３４０での計算処理をＯＮにする。一方、第１受信信号Ｘ及び第２受信信号Ｙの少なくとも一方にダクト干渉信号ｓ_Ｂ２，ｓ_Ｂ２’が含まれていない場合は、ウェイト計算部３４０での計算処理をＯＦＦにして消費電力を低減し、ウェイトｗについてはゼロに設定する。

【0028】

本構成例において、ウェイト計算制御部３６０は、受信電力検出部３６１とダクト干渉有無判定部３６２と計算ＯＮ／ＯＦＦ制御部３６３とウェイト設定部３６４とウェイト切替部３６５とを備える。

【0029】

受信電力検出部３６１は、第１受信信号Ｘから帯域制限して検出された干渉信号ｓ_Ｂ２及び第２受信信号Ｙから帯域制限して検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’それぞれの受信電力ｐ_Ｂ１，ｐ_Ｂ２を、例えば次の式（６）及び（７）を用いて計算する。

【数6】

【数7】

【0030】

ダクト干渉有無判定部３６２は、干渉信号ｓ_Ｂ２及び干渉信号ｓ_Ｂ２’それぞれの受信電力ｐ_Ｂ１，ｐ_Ｂ２と、予め設定した受信電力閾値γｔｈとを比較する。ここで、例えば、受信電力ｐ_Ｂ１，ｐ_Ｂ２がそれぞれ受信電力閾値γｔｈ以上であればダクト干渉ありと判定し、受信電力ｐ_Ｂ１，ｐ_Ｂ２の少なくとも一方が受信電力閾値γｔｈよりも小さければダクト干渉なしと判定する。

【0031】

計算ＯＮ／ＯＦＦ制御部３６３は、ダクト干渉有無判定部３６２でダクト干渉ありと判定された場合、ウェイトｗを計算するようにウェイト計算部３４０での計算処理をＯＮにする。ウェイト計算部３４０で計算されたウェイトｗはウェイト切替部３６５に出力される。ダクト干渉有無判定部３６２でダクト干渉なしと判定された場合、計算ＯＮ／ＯＦＦ制御部３６３は、ウェイト計算部３４０での計算処理をＯＦＦにし、ウェイトｗをゼロにするようにウェイト設定部３６４を制御する。ウェイト設定部３６４で設定されたウェイトｗ（＝０）はウェイト切替部３６５に出力される。

【0032】

ウェイト切替部３６５は、ウェイト計算部３４０で計算されたウェイトｗを受けた場合は、そのウェイトｗの計算値を信号演算部３５０に出力し、ウェイト設定部３６４で設定されたウェイトｗ（＝０）を受けた場合は、そのウェイトｗの設定値（＝０）を信号演算部３５０に出力する。

【0033】

〔干渉抑圧装置の構成例３〕
図７は、本実施形態の基地局１０における干渉抑圧装置３１０の更に他の構成例を示すブロック図である。なお、前述の図１、４及び６と同様な部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。

【0034】

本構成例の干渉抑圧装置３１０において、ウェイト計算部３４０は、以下の（１）〜（３）に示すようにダクト干渉信号ｓ_Ｂ２，ｓ_Ｂ２’の電力差を用いた摂動方法を用いてウェイトｗを計算することにより、ウェイトｗの計算負荷を抑えている。

【0035】

（１）まず、ウェイトをｗとしたとき、第１受信信号Ｘから帯域制限して検出された干渉信号ｓ_Ｂ２と第２受信信号Ｙから帯域制限して検出された干渉信号ｓ_Ｂ２’とに対して、次の式（２）に示す電力差ΔＰを計算する。

【数8】

【0036】

（２）次に、ウェイトｗ（実振幅：ｗｅ、位相：φ）の次の式（３）及び式（４）の範囲に対して離散的な幅（Δｗｅ，Δφ）で、電力差ΔＰの最小値を検索する。

【数9】

【数10】

【0037】

ここで、電力差ΔＰの最小値を検索するときの実振幅ｗｅの範囲を規定するｗｅ_ｍｉｎ及びｗｅ_ｍａｘはそれぞれ、例えば０ｄＢ及び１００ｄＢに設定し、その検索ステップ幅Δｗｅは例えば０．１ｄＢに設定する。また、電力差ΔＰの最小値を検索するときの位相φの範囲を規定するφ_ｍｉｎ及びφ_ｍａｘはそれぞれ、例えば０°及び３６０°に設定し、その検索ステップ幅Δφは例えば１°に設定する。

【0038】

（３）次に、電力差ΔＰの値が最小値になったときのｗを算出し、ウェイトｗとして決定する。

【0039】

以上、本実施形態によれば、ダクト現象が発生してダクト干渉波が基地局１０に到来したとき、基地局１０の垂直面内の合成指向特性におけるヌル方向をダクト干渉波の到来方向に向けることができるため、ダクト干渉信号を抑圧することができる。また、ダクト干渉波の到来方向が変化した場合でも、その変化したダクト干渉波の到来方向の方向に合成指向特性におけるヌル方向を向けることができるため、ダクト干渉信号を抑圧することができる。このように発生時間が不定期で、垂直面内の特定の方向から到来するダクト干渉波に起因したダクト干渉信号を適応的に抑圧することができる。しかも、垂直面内の到来方向が変化してもその到来方向にヌル方向を変化させるためにキャンセルアンテナ及びその給電回路を調整したり交換したりする必要がなく、オペレーションの煩雑さを回避することができる。
また、本実施形態によれば、既存の基地局の構成にキャンセルアンテナ３００及び干渉抑圧装置３１０を追加することでダクト干渉信号を抑圧することができるようになるため、既存の基地局における基地局装置及び基地局アンテナを変更する必要がない。
また、本実施形態によれば、ダクト干渉波が基地局１０に到来していないときには、基地局１０の指向特性を元の基地局アンテナ４０の指向特性にすることができる。

【0040】

なお、上記各実施形態では、ダクト干渉信号を抑圧する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、本発明は、基地局１０の基地局アンテナ４０で受信する受信信号にダクト干渉信号以外の到来方法が変化する可能性がある干渉信号が含まれる場合にも同様に適用することができ、同様な効果が得られるものである。

【0041】

また、本明細書で説明された処理工程並びに基地局における基地局装置及び干渉抑圧装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

【0042】

ハードウェア実装については、実体（例えば、基地局装置、干渉抑圧装置、通信端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0043】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0044】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0045】

１０ 基地局
２０ 基地局装置
３０ 干渉抑圧システム
４０ 基地局アンテナ
４０ａ 位相中心点
８０ 通信端末
３００ キャンセルアンテナ
３００ａ 位相中心点
３１０ 干渉抑圧装置
３２０ 第１ダクト干渉検出部
３３０ 第２ダクト干渉検出部
３４０ ウェイト計算部
３５０ 信号演算部
３６０ ウェイト計算制御部
３６１ 受信電力検出部
３６２ ダクト干渉有無判定部
３６３ 計算ＯＮ／ＯＦＦ制御部
３６４ ウェイト設定部
３６５ ウェイト切替部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0046】

【特許文献1】特開２００１−２６７９４２号公報

【要約】

【課題】発生時間が不定期で垂直面内の特定の方向から到来する干渉波に起因した干渉信号を適応的に抑圧することができる基地局、干渉抑圧装置及び干渉抑圧方法を提供する。
【解決手段】通信端末と無線通信するための第１アンテナで受信した第１受信信号から干渉信号を分離して検出し、第１アンテナの位相中心点を通過する仮想鉛直線上の上方向又は下方向に所定距離だけ離れた位置に位相中心点を有する第２アンテナで受信した第２受信信号から干渉信号を分離して検出する。第１受信信号から検出した干渉信号と第２受信信号から検出した干渉信号とが互いに同じ振幅及び位相になるようにウェイトを計算し、第２受信信号にウェイトを乗算した信号を第１受信信号から減算する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】