特許 6321660 エンベロープフィードバック干渉の低減およびデータスループットの最大化

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321660

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】エンベロープフィードバック干渉の低減およびデータスループットの最大化

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/10 20060101AFI20180423BHJP

   H04B 1/18 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/10 L

   H04B1/18 A

【請求項の数】12

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-533226(P2015-533226)

(86)(22)【出願日】2013年9月20日

(65)【公表番号】特表2015-530836(P2015-530836A)

(43)【公表日】2015年10月15日

(86)【国際出願番号】US2013060980

(87)【国際公開番号】WO2014047470

(87)【国際公開日】20140327

【審査請求日】2016年8月16日

(31)【優先権主張番号】61/704,313

(32)【優先日】2012年9月21日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/843,393

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515072521

【氏名又は名称】クラトス インテグラル ホールディングス，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】ドートリッジ，スチュアート

(72)【発明者】

【氏名】ポーター，ロバート

【審査官】 大野 友輝

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０５３４１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第０１／６３７７７（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／１０

Ｈ０４Ｂ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望の信号および干渉信号を含む入力信号上の干渉を低減する方法であって、前記方法が、
前記所望の信号および前記干渉信号を含む入力信号を受信することと、
前記干渉信号の特性の先験的知識なしで前記干渉信号を特性化することと、
前記干渉信号の搬送波の搬送波周波数、シンボルレートヒント、および変調タイプヒントを判断するために、前記入力信号を自身によってある回数乗じることと、
前記搬送波周波数、前記シンボルレートヒント、および前記変調タイプヒントに基づき、前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを生成することと、
前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを反転させることと、
前記干渉信号の搬送波の反転されたクリーンコピーを前記入力信号と和算して、前記入力信号に類似する出力信号を生成することであって、前記出力信号が、低減された干渉信号強度を有しかつ前記所望の信号に類似することと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記方法が、連続波（ＣＷ）信号が見られるまで、前記入力信号を自身によって前記回数乗じることをさらに含み、
前記回数が現在のべき指数である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記現在のべき指数が、前記変調タイプヒントおよび前記シンボルレートヒントを示す、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

変調タイプ、シンボルレート、およびシンボル軌道を判断するために、前記シンボルレートヒントの倍数で前記入力信号をリサンプリングすることをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

所望の信号および干渉信号を含む、入力信号を、前記所望の信号を前記干渉信号から分離するために、周波数および時間領域内で処理するための信号特性化および分離システムであって、前記システムが、
前記入力信号を受信するように動作可能な受信機と、
前記干渉信号の搬送波の搬送波周波数、シンボルレートヒント、および変調タイプヒントを判断するために、前記入力信号を自身によってある回数乗じることにより、前記干渉信号の特性の先験的知識なしで、前記干渉信号を特性化するように構成された信号特性化ユニットと、
前記搬送波周波数、前記シンボルレートヒント、および前記変調タイプヒントに基づき、前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを生成し、前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを反転させ、かつ前記干渉信号の搬送波の反転されたクリーンコピーを前記入力信号と和算して、前記入力信号に類似する出力信号を生成するように構成された信号分離ユニットであって、前記出力信号が、低減された干渉信号強度を有しかつ前記所望の信号に類似する、信号分離ユニットと、
を含む、システム。

【請求項6】

前記システムが、連続波（ＣＷ）信号が見られるまで、前記入力信号を自身によってある回数乗じるように構成されたコントローラをさらに含み、
前記回数が現在のべき指数である、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記現在のべき指数が、前記変調タイプヒントおよび前記シンボルレートヒントを示す、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

変調タイプ、シンボルレート、および搬送波シンボル軌道を判断するために、前記入力信号を再処理するように構成されたリサンプリングユニットをさらに含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記搬送波シンボル軌道を使用して、前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを生成するように構成された適応再生ユニットをさらに含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

所望の信号および干渉信号を含む入力信号上の干渉を低減するためのコンピュータプログラムを格納する持続性コンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムが、
前記所望の信号および前記干渉信号を含む入力信号を受信することと、
前記干渉信号の特性の先験的知識なしで前記干渉信号を特性化することと、
前記干渉信号の搬送波の搬送波周波数、シンボルレートヒント、および変調タイプヒントを判断するために、前記入力信号を自身によってｎ回乗じることと、
前記搬送波周波数、前記シンボルレートヒント、および前記変調タイプヒントを使用して、前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを生成することと、
前記干渉信号の搬送波のクリーンコピーを反転させることと、
前記干渉信号の搬送波の反転されたクリーンコピーを前記入力信号と和算して、低減された干渉信号強度を有する出力信号を生成することであって、前記出力信号が前記所望の信号に類似することと、
をコンピュータに行わせる実行可能命令を含む、持続性コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項11】

前記プログラムが、連続波（ＣＷ）信号が見られるまで、前記信号を自身によってある回数乗じることをコンピュータに行わせる実行可能命令をさらに含み、
前記回数が現在のべき指数である、請求項１０に記載の持続性コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項12】

前記現在のべき指数が、前記変調タイプヒントおよび前記シンボルレートヒントを示す、請求項１１に記載の持続性コンピュータ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、干渉低減に関し、より詳細には、信号分離に関連したエンベロープフィードバック干渉低減に関する。

【背景技術】

【0002】

通信エンジニアは、今日、利用可能な限られた資源を介して伝達できる情報量を最大限にすることを含め、いくつかの課題に直面している。無線信号を伝達するために利用可能な周波数が限られ、かつ、人々が伝達したい情報量の急増に伴い、利用可能な周波数を可能な限り効率的に使用することが重要である。残念ながら、様々な理由で、利用可能な周波数はしばしば干渉されて、価値ある周波数空間の損失を引き起こす。これは、衛星産業だけで何億ドルもの経済的損失を引き起こす問題である。

【0003】

干渉が低減できる１つの方法は、潜在的な干渉信号の各ペア間を可能な限り分離することである。かかる分離は、例えば、信号を周波数、物理的距離、または同様のものなどによって分離することにより得る。しかし、これらの方法での信号の分離は、情報が通信システムを介して伝送できる効率性が低下され得るので、送信機と受信機との間で伝送できる情報量を低減し得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、干渉の影響を低減し、かつ最大限のデータスループットを可能にするための、信号分離を有するエンベロープフィードバック干渉低減を提供する。本方法は、周波数に依存しない。

【0005】

一実施態様では、所望の信号および干渉信号を含む入力信号上の干渉を低減する方法が開示される。本方法は、入力信号を周波数および時間領域内で処理して、所望の信号を干渉信号から分離することを含み、それは、干渉信号の特性の先験的知識なしで干渉信号を特性化すること；その特性化された干渉信号を使用して入力信号の搬送波のクリーンコピーを生成すること；搬送波のクリーンコピーを反転させて利得および位相を補正すること；ならびに搬送波の反転されたクリーンコピーを入力信号と和算して、所望の信号に実質的に近い出力信号を生成することであって、その生成された出力信号が処理できるように十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する、出力信号を生成すること、によって行われる。

【0006】

別の実施態様では、所望の信号および干渉信号を含む、入力信号を、周波数および時間領域内で処理して、所望の信号を干渉信号から分離する、信号特性化および分離システムが開示される。本システムは：干渉信号をその干渉信号の特性の先験的知識なしで特性化するように構成された信号特性化ユニット；および特性化された干渉信号を使用して入力信号の搬送波のクリーンコピーを生成し、搬送波のクリーンコピーを反転させて利得および位相を補正し、かつ搬送波の反転されたクリーンコピーを入力信号と和算して所望の信号に実質的に近い出力信号を生成するように構成された信号分離ユニットを含み、その生成された出力信号は、処理できるように十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する。

【0007】

さらなる実施態様では、所望の信号および干渉信号を含む入力信号上の干渉を低減するためのコンピュータプログラムを格納する持続性コンピュータ可読記憶媒体が開示される。コンピュータプログラムは、コンピュータに、入力信号を周波数および時間領域内で処理させて、所望の信号を干渉信号から分離する、実行可能命令を含み、それは、コンピュータに：干渉信号の特性の先験的知識なしで干渉信号を特性化すること；その特性化された干渉信号を使用して入力信号の搬送波のクリーンコピーを生成すること；搬送波のクリーンコピーを反転させて利得および位相を補正すること；ならびに搬送波の反転されたクリーンコピーを入力信号と和算して、所望の信号に実質的に近い出力信号を生成することであって、その生成された出力信号が処理できるように十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する、出力信号を生成すること、を行わせる、実行可能な命令によって行われる。

【0008】

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図を参照すると、当業者にはより容易に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】本発明の一実施態様に従ったエンベロープフィードバック干渉低減技術を示す流れ図である。

【図1B】エンベロープフィードバック干渉低減技術の代替記述を入力信号上の干渉を低減する方法として示す流れ図である。

【図2】本発明の一実施態様に従った干渉検出および信号分離ユニットの詳細な機能ブロック図である。

【図3】本発明の一実施態様に従ったエンベロープフィードバック干渉低減システムの機能ブロック図である。

【図4】本発明の一実施態様に従って構成されたブラインド信号特性化および信号分離システムの機能ブロック図である。

【図5】干渉検出および信号分離の位置がＬＮＡの後である、別の実施態様に従った、エンベロープフィードバック干渉低減システムの機能ブロック図である。

【図6】干渉検出および信号分離の位置が中間周波数（ＩＦ）レベルである、さらに別の実施態様に従った、エンベロープフィードバック干渉低減システムの機能ブロック図である。

【図7】本発明の一実施態様に従った干渉検出および信号分離ユニット（図６に示す）の詳細な機能ブロック図である。

【図8A】コンピュータシステムおよびユーザーの表現を示す。

【図8B】コンピュータシステム上またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）／特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内でホストできるエンベロープフィードバック干渉技術を実行するためのエンベロープフィードバック干渉システムを示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

前述のように、周波数または物理的距離による干渉を低減するために信号を分離することは、送信機と受信機との間で送信できる情報量を減らし得る。さらに、干渉信号が未知（通常の場合のように）または敵意のある送信元からの場合、このような方法で信号を分離することは可能ではないことがある。

【0011】

本明細書で説明するある実施態様は、エンベロープフィードバック干渉の低減およびデータスループットの最大化、ならびに関連した「ブラインド」デュアル搬送波信号分離および処理を提供する。用語「ブラインド」はこのコンテキストでは、信号の特性の先験的知識なしでの信号の処理および／または低減を指す。この説明を読むと、本発明を様々な実施態様および用途でどのように実装するかが明らかになるであろう。本明細書では本発明の様々な実施態様が説明されるが、これらの実施態様は、制限ではなく、例として提示されているのに過ぎないことを理解されたい。そのため、様々な実施態様のこの詳細な説明は、本発明の範囲または幅を制限すると解釈されるべきではない。

【0012】

一実施態様では、エンベロープフィードバック干渉低減（ＥＦＩＲ）技術は：衛星通信信号ならびに衛星コマンドおよび制御（Ｃ２）リンク；無人機（ＵＡＶ）見通し線（ＬＯＳ）および衛星データリンク；船上マイクロ波および衛星通信システム；マイクロ波通信リンク；ＧＰＳ受信機；携帯電話通信リンク；ケーブル信号；ならびに（偶発的または意図的）干渉の影響を受けやすい任意のポイントツーポイントまたはポイントツーマルチポイントＲＦシステムを含むが、それらに限定されない、複数の異なる通信システムにおける用途を有する。それは、単一搬送波伝送よりも著しく高い、衛星トランスポンダまたは他の固定ＲＦ帯域幅リンクを通して伝送されるデータ速度を可能にする「ブラインド」デュアル搬送波信号処理を可能にするためにも使用できる。用語「ブラインド」はこのコンテキストでは、信号の特性の先験的知識なしでの信号の処理および／または低減を指す。

【0013】

干渉検出および信号分離技術の固有の要素は：増幅器を通過する信号の特性をブラインドで判断すること；望ましい信号を、干渉および潜在的な増幅器圧縮の影響を含み得る残余から分離すること；受信機増幅器内で干渉および潜在的な圧縮の両方を引き起こす干渉搬送波の影響をキャンセルすること；ならびに受信機増幅器上での動作に起因した干渉および圧縮の一方または両方から損なわれている信号を復元すること；を含む。さらに、上でリストした要素の組合せも同様に固有の要素として識別できる。しかし、この技術の実装において極めて重要な技術的課題は：キャンセル信号を、特に、低雑音増幅器（ＬＮＡ）からの歪みがある場合に、リアルタイムで分離および作成すること；キャンセル信号を干渉信号と同期させること；ならびに変調された干渉信号を相殺するために十分迅速にループを閉じ、必要な場合には、目標信号をキャンセルされた干渉信号の残余から分離すること；を含む。

【0014】

図１Ａは、本発明の一実施態様に従ったエンベロープフィードバック干渉低減技術１００を示す流れ図である。図１Ａの例示する実施態様では、技術１００は、ボックス１１０で、所望の信号を干渉信号から分離する。次いで、ボックス１１５で、干渉信号が特性化される。

【0015】

一実施態様では、信号の特性化（例えば、ボックス１１５）は、信号の存在を判断するため、ならびに信号の帯域幅および搬送波周波数を判断するために、入力信号を周波数領域内で処理することを伴う。搬送波周波数は、増分的にべき乗（例えば、１、２、４、８など）された信号を測定することにより測定される。すなわち、連続波（ＣＷ）信号が見られるまで、信号が自身によって何回か乗じられる。一旦、周波数測定が成功すると、たとえさらなる測定がいくつかの変調（例えば、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭとの間）の曖昧さをなくすために必要であり得ても、現在のべき指数が、変調タイプ（例えば、１＝ＣＷ、２＝ＢＰＳＫ、４＝ＱＰＳＫなど）に関するヒントを提供する。さらに、プロセスは、搬送波クロックレートに関するヒントも提供する。それ故、一旦、変調タイプおよび搬送波クロック（シンボルレート）が判断されると、信号は、搬送波変調タイプおよびクロックレートを正確に測定するために再処理でき、それは、搬送波シンボル軌道を提供する。搬送波の測定に加えて、残余（干渉）搬送波のコピーが生成される。

【0016】

残余信号が、ボックス１２０で、搬送波シンボル軌道を使用して、干渉搬送波を取り出すために、元の入力信号と同じ方法で再処理される。ボックス１３０で、（元々、干渉信号レベルが所望の信号に実質的に十分に近くて処理問題を生じた）入力信号上の干渉レベルを低減するために、搬送波のクリーンコピーが、次いで反転されて、利得および位相が補正され、元のコンポジット信号と和算される。ボックス１４０で、出力信号が、問題なく処理できるように（残余信号［干渉信号］レベルが、所望の信号の処理に著しく影響を及ぼさないように、低減される）、十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）で通過される。

【0017】

エンベロープフィードバック干渉低減技術１００は、代替として、最も強力な搬送波（望ましい信号）のクリーンコピーを作成し、他の搬送波を取り出すために残余の搬送波を再処理して、望ましい信号および望ましくない信号を判断し、エンベロープフィードバックによってそれを相殺するために望ましくない信号（位相において反転され、利得を調整された）を使用することにより、入力信号上の干渉を低減する方法１５０（図１Ｂを参照）として説明できる。方法１５０は：ボックス１６０で、所望の信号を干渉信号から分離するために、入力信号を周波数および時間領域内で処理すること；ボックス１６５で、干渉信号の特性の先験的知識なしで干渉信号を特性化すること；ボックス１７０で、その特性化された干渉信号を使用して入力信号の搬送波のクリーンコピーを生成すること；ボックス１８０で、搬送波のクリーンコピーを反転させて利得および位相を補正すること；ならびにボックス１９０で、搬送波の反転されたクリーンコピーを入力信号と和算して、所望の信号に実質的に近い出力信号を生成することであって、その生成された出力信号が処理できるように十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する、搬送波の反転されたクリーンコピーを入力信号と和算することを含む。

【0018】

図２は、本発明の一実施態様に従った干渉検出および信号分離ユニット２００の詳細な機能ブロック図である。ユニット２００は、図３の干渉検出および信号分離ユニット３５０と同様に構成される。この実施態様では、所望の信号および干渉信号を含む信号が、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換するダウンコンバータ２６０によって受信される。デジタイザ２１０は、ＩＦ信号をデジタル化し、そのデジタル化した信号を干渉検出ユニット２２０に送信し、干渉検出ユニット２２０は、干渉信号を検出するように構成されている。信号分離ユニット２３０が、干渉信号を分離するように構成される。このユニット２３０の出力が、次いで、ループを維持するために、ユニット２２０にフィードバックされる。出力は、クリーンな干渉信号を生成するために信号再生ユニット２４０にも送り込まれ、クリーンな干渉信号は、キャンセル信号を作成するために位相反転ユニット２５０によって受信される。アップコンバータ２７０が、キャンセル信号をＩＦから元のＲＦに変換する（必要に応じて）。図２のユニット２００は、信号が、処理される前にＩＦにダウンコンバートされて、処理が行われるとＲＦにアップコンバートして戻されているのを示すが、処理は、ダウンコンバータおよびアップコンバータを必要とすることなく、全てＲＦ内で行われ得ることに留意されるべきである。ダウンコンバータは、Ｍｈｚ周波数までのみデジタル化できる、現在のデジタイザの速度における制限のために、高周波信号（例えば、Ｇｈｚ信号）に対してのみ必要である。本方法は、周波数に依存せず、（現在のデジタイザ技術で）数百メガハルツ以下での信号の用途は、いかなる周波数変換も必要としない。

【0019】

図３は、本発明の一実施態様に従ったエンベロープフィードバック干渉低減システム３００の機能ブロック図である。この実施態様は、干渉信号によって生じたオーバードライブ状態のために、ＬＮＡからの圧縮を考慮に入れる。システム３００は、キャンセル信号のリアルタイムでの分離および作成、キャンセル信号の干渉信号との同期、ならびに連続波信号および変調された干渉信号の両方を相殺するための十分に素早いループの閉鎖という極めて重要な課題に対処するように設計される。それに応じて、システム３００は、所望の信号および干渉信号を含む入力信号（３７０を参照）を受信するアンテナ３１０、ならびに干渉信号を検出して、それを入力信号から取り去る、干渉検出および信号分離ユニット３５０（ユニット３５０の設計は図２のユニット２００の設計と類似し得る）を含む。

【0020】

エンベロープフィードバック干渉低減システムの設計は、干渉検出および信号分離ユニットの位置に応じて変化し得る。例えば、干渉低減システムは、干渉検出および信号分離の位置がＬＮＡ ３３０の近くにある場合、図３に示すエンベロープフィードバック干渉低減システム３００の設計と実質的に類似するであろう。この構成は、ＬＮＡの出力の歪みを引き起こす干渉信号によってＬＮＡが飽和状態にされる用途に対して有用であろう。信号歪みは所望の信号に影響を及ぼすので、歪みを防ぐために、ＬＮＡの前にキャンセル信号を取り除く必要がある。従って、歪みからの影響を、キャンセル信号の作成において考慮に入れる必要がある。遅延回路が使用できず、それは、フィードバック回路の速度が、キャンセルできるタイプの信号を駆動して、干渉を通じた操作を可能にするためにこの構成の適用可能性を制限することを意味する。

【0021】

図４は、本発明の一実施態様に従って構成された「ブラインド」信号特性化および信号分離システム４００の機能ブロック図である。システム４００は、図３の干渉検出および信号分離ユニット３５０と同様に構成される。図４の例示する実施態様では、システム４００は、データ窓掛け（ｄａｔａ ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）ユニット４１０、クロック発生器４１２、フーリエ変換ユニット４２０、判断ユニット４３０、リサンプリングユニット４４０、および適応再生（ａｄａｐｔｉｖｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ）ユニット４５０を含む。データ窓掛けユニット４１０およびクロック発生器４１２は、生の信号を受信して、それを時間領域内で処理して、信号を帯域制限するように構成される。

【0022】

データ窓掛けユニット４１０（帯域幅を補正するためにデータに窓を掛ける）は、信号の存在を判断するため、ならびに信号の帯域幅および中心周波数を判断するために、信号を周波数および時間領域内で処理するように構成される。フーリエ変換ユニット４２０および判断ユニット４３０は、変調特性を判断するために信号を時間領域内で処理し、増分的にべき乗（例えば、１、２、４、８など）された信号を測定することにより搬送波周波数を正確に測定するように構成される。すなわち、連続波（ＣＷ）信号が見られるまで、信号が自身によって何回か乗じられる。一旦、周波数測定が成功すると、たとえさらなる測定がいくつかの変調（例えば、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭとの間）の曖昧さをなくすために必要であり得ても、現在のべき指数が、変調タイプ（例えば、１＝ＣＷ、２＝ＢＰＳＫ、４＝ＱＰＳＫなど）に関するヒントを提供する。さらに、プロセスは、搬送波クロックレートに関するヒントも提供する。それ故、一旦、変調タイプおよび搬送波クロック（シンボルレート）が判断されると、信号は、搬送波変調タイプおよびクロックレートを正確に測定するためにリサンプリングユニット４４０（例えば、イコライザ）によって再処理でき、それは、搬送波シンボル軌道を辿ることを可能にする。

【0023】

適応再生ユニット４５０は、搬送波シンボル軌道を使用して信号分離タスクを実行する。すなわち、ユニット４５０は、搬送波シンボル軌道を使用して搬送波（望ましい信号）のクリーンコピーを生成する。信号イコライザが構築されて、搬送波クロックレートのＸ倍でクロックされる。ユニット４５０は、クリーンコピーを反転させて、利得および位相を補正し、それを元のコンポジット信号と和算する。出力は残余（干渉）信号であり、それは、利得および位相を調整されて、ＬＮＡの入力にフィードバックされる。ＬＮＡ出力信号は、ＬＮＡ圧縮が回避されて、ＳＮＲが残余（目標）信号の処理を可能にするのに十分であるように、大いに低減された干渉を有する。目標信号がまだ十分でないが、キャンセル後に、残余信号と残っている干渉信号との間の少なくとも６ｄｂの分離がある場合、信号分離技術が、残余（目標）信号のクリーンバージョンを作成するために、ＬＮＡの出力に追加できる。

【0024】

図３を再度参照すると、干渉および歪みの影響（３７４を参照）が増幅器３６０およびコンバイナ３２０内でキャンセルされる。増幅器３６０は残余信号を反転させて、利得および位相を補正する。コンバイナ３２０は、修正された残余を入力信号と和算して、望ましくない信号をキャンセルするために出力を低雑音増幅器（ＬＮＡ）３３０に（およびカプラー３４０まで）提供し、このようにしてＬＮＡに入るエネルギーを低減して信号圧縮を除外する。最初の試みで全ての干渉および歪みをキャンセルしない可能性があるが、システム３００は、ループを何回か繰り返した後、最終的に、干渉および歪みが実質的に低減された出力信号（３７２を参照）を生成して終わる。ループは、変調された信号に関連した変更に起因し得る干渉信号における変更、伝送経路に対する変更から信号レベルに対する変更、およびドップラーまたは掃引信号に起因した周波数における変更を追跡および補正するために継続的に更新される必要がある。ループが処理できる速度は、キャンセルの有効性を決定する。しかし、出力における分離および再生機能では、システムが残余（目標）信号を再生するのを可能にするために６ｄｂの分離のみが必要とされる。

【0025】

図５は、干渉検出および信号分離の位置がＬＮＡ ５２０の後である、別の実施態様に従った、エンベロープフィードバック干渉低減システム５００の機能ブロック図である。この実施態様では、干渉信号がＬＮＡ ５２０を飽和状態にする可能性は低く、増幅器圧縮によって引き起こされる信号歪みはない。さらに、信号は、アップリンク干渉、またはマイクロ波および携帯電話中継所／中継局用途に対処するために、従来型の曲管（ｂｅｎｔ ｐｉｐｅ）通信衛星上などで、ＩＦ信号レベルに低減されない。従って、この実施態様は、伝送における短遅延が許容可能な場所で適用可能であろう。それに応じて、エンベロープフィードバック干渉低減システム５００は、所望の信号および干渉信号を含む入力信号を受信するアンテナ５１０、ならびに図２に示すユニット２００に実質的に類似している干渉検出および信号分離ユニット５５０を含む。

【0026】

図５の例示する実施態様では、システム５００は、短遅延をＬＮＡ ５２０から（カプラー５３０を通して）受信して、入力信号に挿入する短遅延回路５４０を含む。干渉および歪みの影響が増幅器５６０およびコンバイナ５７０内でキャンセルされる。増幅器５６０は、残余信号を反転させて、利得および位相を補正する。コンバイナ５７０は、修正された残余を遅延された入力信号と和算して、干渉および歪みを入力信号からキャンセルする。コンバイナ５７０は、所望の信号を、それが問題なく処理できるように、十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）で出力する。

【0027】

図６は、干渉検出および信号分離の位置が中間周波数（ＩＦ）レベルである、さらに別の実施態様に従った、エンベロープフィードバック干渉低減システム６００の機能ブロック図である。従って、この実施態様では、干渉検出および信号分離は、ＲＦ／ＩＦダウンコンバージョンおよびアップコンバージョンプロセスは必要ない。その結果、この実施態様は、全てのエンドポイントＲＦ通信および情報受信機システムに適用可能である。この実施態様は、無線受信機、衛星端末／モデム、ＧＰＳ受信機、空中（航空機、ＵＡＶ、ミサイル）ＲＦ見通し線通信、海上／船舶通信システム（衛星および見通し線）、携帯電話基地局および受信機、ＷｉＭａｘ受信機、マイクロ波無線、およびワイヤー、ケーブル、導波路システムを経由したＲＦを含むブラインドデュアル搬送波通信システムにも適用可能である。この実施態様は、信号変更および応答の検出を可能にするため、一次経路内に短遅延回路６４０も含む。

【0028】

図６の例示する実施態様では、システム６００は、所望の信号および干渉信号を含む入力信号を受信するアンテナ６１０を含む。この入力信号は、ＬＮＡ ６２０、ダウンコンバータ６２５に、そして次いで、カプラー６３０を通って干渉検出および信号分離ユニット６５０に渡される。システム６００は、短遅延をダウンコンバータ６２５から受信して、入力信号に挿入する短遅延回路６４０も含む。干渉および歪みの影響は増幅器６６０およびコンバイナ６７０内でキャンセルされる。増幅器６６０は残余信号を反転させて、利得および位相を補正する。コンバイナ６７０は、修正された残余を遅延された入力信号と和算して、干渉および歪みを入力信号からキャンセルする。コンバイナ６７０は、所望の信号を、それが問題なく処理できるように、十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）で出力する。干渉検出および信号分離ユニット６５０は、入力信号がダウンコンバータ６２５内でダウンコンバートされるので、信号を中間周波数で処理することに留意されるべきである。

【0029】

図７は、本発明の一実施態様に従った干渉検出および信号分離ユニット６５０（図６に示す）の詳細な機能ブロック図である。この実施態様では、所望の信号および干渉信号を含むＩＦ信号が、ＩＦ信号をデジタル化し、そのデジタル化した信号を干渉検出ユニット７２０に送信するデジタイザ７１０によって受信され、干渉検出ユニット７２０は、干渉信号を検出するように構成されている。信号分離ユニット７３０は、干渉信号を分離するように構成される。このユニット７３０の出力は、次いで、ループを維持するためにユニット７２０にフィードバックされる。出力は、クリーンな干渉信号を生成するために信号再生ユニット７４０にも送り込まれ、クリーンな干渉信号は、キャンセル信号の分離されたバージョンを作成するために位相反転ユニット７５０によって受信される。

【0030】

図８Ａは、コンピュータシステム８００およびユーザー８０２の表現を示す。一実施形態では、ユーザー８０２は、コンピュータシステム８００を使用して、エンベロープフィードバック干渉低減を実行する。

【0031】

図８Ｂは、（例えば、図１Ａまたは図１Ｂに示すような）エンベロープフィードバック干渉技術を実行するためのエンベロープフィードバック干渉システム８９０を示す機能ブロック図である。この技術は、コンピュータシステム上またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）／特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内でホストできる。コントローラ８１０は、プログラム可能プロセッサであり、コンピュータシステム８００およびその構成要素の動作を制御する。コントローラ８１０は、メモリ８２０または組込みコントローラメモリ（図示せず）から命令を（例えば、コンピュータプログラムの形で）ロードして、システムを制御するためにこれらの命令を実行する。

【0032】

メモリ８２０は、コンピュータシステム８００の他の構成要素によって使用するために一時的にデータを格納する。一実施態様では、メモリ８２０は、ＲＡＭとして実装される。別の実施態様では、メモリ８２０は、フラッシュメモリおよび／またはＲＯＭなどの、長期または永久メモリも含む。

【0033】

記憶装置８３０は、エンベロープフィードバック干渉システム８９０のデータおよびプログラムを格納するためなど、コンピュータシステム８００の他の構成要素によって使用するために、一時的または長期間、データを格納する。記憶装置８３０は、持続性データを格納するコンピュータ可読記憶媒体と呼ばれることもある。一実施態様では、記憶装置８３０は、ハードディスクドライブである。

【0034】

その実行中、エンベロープフィードバック干渉システム８９０は、メモリ８２０または記憶装置８３０にソフトウェアシステムとしてロードされる。代替として、このサービスは、コンピュータシステム８００内の別個のハードウェア構成要素（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））として実装できる。

【0035】

媒体装置８４０は、取り外し可能媒体を受け取り、挿入された媒体に対してデータの読取り／書込みを行う。一実施態様では、例えば、媒体装置８４０は、光ディスクドライブである。

【0036】

ユーザーインタフェース８５０は、コンピュータシステム８００のユーザーからユーザー入力を受け入れて、情報をユーザーに提示するための構成要素を含む。一実施態様では、ユーザーインタフェース８５０は、キーボード、マウス、音声スピーカー、およびディスプレイを含む。コントローラ８１０は、ユーザーからの入力を使用して、コンピュータシステム８００の動作を調整する。

【0037】

Ｉ／Ｏインタフェース８６０は、外部記憶装置または補助装置（例えば、プリンタまたはＰＤＡ）などの、対応するＩ／Ｏ装置に接続するための１つ以上のＩ／Ｏポートを含む。一実施態様では、Ｉ／Ｏインタフェース８６０のポートは：ＵＳＢポート、ＰＣＭＣＩＡポート、シリアルポート、および／またはパラレルポートなどのポートを含む。別の実施態様では、Ｉ／Ｏインタフェース８６０は、外部装置と無線で通信するための無線インタフェースを含む。

【0038】

ネットワークインタフェース８７０は、イーサネット（登録商標）接続をサポートするＲＪ−４５または「Ｗｉ−Ｆｉ」インタフェース（３０２．１１を含むがそれに限定されない）などの、有線および／または無線ネットワーク接続を含む。

【0039】

コンピュータシステム８００は、コンピュータシステムに特有な追加のハードウェアおよびソフトウェア（例えば、電力、冷却、オペレーティングシステム）を含むが、これらの構成要素は、簡単にするために、図８Ｂには具体的に示されていない。他の実施態様では、コンピュータシステムの異なる構成が使用できる（例えば、異なるバスもしくは記憶装置構成またはマルチプロセッサ構成）。

【0040】

さらなる実施態様では、前述のエンベロープフィードバック干渉低減に対する増強は、干渉特性化のために原信号をパルスオフすることを含む。例えば、原信号は、干渉信号を捕捉して特性化するために、干渉が検出されるか、または疑われる場合、定期的にパルスオフされる。原信号のオフ期間中、干渉信号の完全な測定特性化が実行される。（干渉を除去する）キャンセル信号が次いで、干渉信号の測定特性化を使用して生成される。例えば、疑われる干渉が存在する場合、モデムが高デューティサイクル（例えば、９０％、すなわち、モデムが、例えば、９００ミリ秒間オンで１００ミリ秒間オフ）で動作され得る。１００ミリ秒のオフ期間中、干渉が特性化されて、その干渉情報が、残余の９００ミリ秒間、原信号の処理を可能にするキャンセル信号を作成するために使用される。デューティサイクルおよび各サイクルの持続時間が、用途、干渉信号の変化率および特性化回路の速度に合わされ得、１ミリ秒の総サイクル時間または１０マイクロ秒の総サイクル時間でさえ動作する５０％のデューティサイクルを（高度に動的な干渉に対して）予測することが可能になる。他の実施態様では、デューティサイクルおよびサイクル持続時間が、干渉信号の特性における変化率および特性化回路の速度に基づき、データスループットを最大限にするように調整できる。

【0041】

開示する実施態様の上の説明は、当業者が本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。これらの実施態様に対する様々な修正が、当業者には容易に明らかになり、本明細書で説明する全体的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施態様に適応できる。それに応じて、追加の実施態様および変形形態も本発明の範囲内である。例えば、上で説明した実施態様は、干渉信号のキャンセルにフォーカスしているが、上で説明したエンベロープフィードバック干渉低減システムおよび技術は、各信号を個々にキャンセル可能にするために使用でき、そのため、両方の信号が処理できて、ＲＦシステム上でのデータスループットを最大限にするためにブラインドデュアル搬送波プロセスを可能にするか、または特性化および捕捉を可能にするが、リアルタイムもしくはプロセス後分析のために、干渉信号をキャンセルしない。さらに、本明細書で提示する説明および図は、本発明によって幅広く考えられる主題を代表することを理解されたい。本発明の範囲は、当業者に明らかになり得る他の実施態様を完全に包含すること、および本発明の範囲は、それに応じて添付の請求項以外の何によっても制限されないことをさらに理解されたい。

【0042】

付属書類
適用分野
・エンベロープフィードバック干渉低減（ＥＦＩＲ）技術は複数の異なる通信システムにおける用途を有する
・以下を含むがそれらに限定されない：
・衛星通信信号ならびに衛星コマンドおよび制御（Ｃ２）リンク
・ＵＡＶ見通し線および衛星データリンク
・船上マイクロ波および衛星通信システム
・マイクロ波通信リンク
・ＧＰＳ受信機
・携帯電話通信リンク
・ケーブル信号
・基本的には、（偶発的または意図的）干渉の影響を受けやすい、任意のポイントツーポイントまたはポイントツーマルチポイントＲＦシステムに適用可能
・ＥＦＩＲ技術は、単一搬送波伝送よりも著しく高い、トランスポンダを通して伝送されるデータ速度を可能にする、ブラインド搬送波重畳信号処理を可能にするためにも使用できる

【0043】

動作理論
・ＫｒａｏｓはＳａｔ Ｃｏｒｐを通じて、衛星およびいくつかの地上波ベースシステムにおける干渉検出をリードしてきた
・搬送波の下の搬送波をブラインドで検出でき、信号をブラインドで特性化できる、既存の会社所有のアルゴリズムを有する
・特性化は、帯域幅、変調、データ速度、ＦＥＣなどを含む
・機能は、他の信号の下の偶信号（ｅｖｅｎ ｓｉｇｎａｌ）（例えば、下位レベルの干渉信号）の特性化を含む
・干渉信号の大部分を除去または相殺する機能を追加するために弊社の検出機能を基礎とする
・弊社が開発したＤＳＰアルゴリズムを使用して２つの信号を分離する
・干渉信号のキャンセルイメージを作成する
・干渉信号のレベルを大いに低減するようにキャンセルイメージ信号を再挿入する
・結果として生じる、十分な信号対雑音比を有する所望の信号が通過して、問題なく処理できるようになる

【0044】

動作理論
・極めて重要な技術的課題：
・キャンセル信号を、特に、ＬＮＡからの歪みがある場合に、リアルタイムで分離および作成すること
・キャンセル信号を干渉信号と同期させること
・著しい遅延を伝送に追加することなく、変調された干渉信号を相殺するために十分迅速にループを閉じること

【0045】

【表1】

【0046】

動作理論
・本発明の他の信号キャンセル技術から固有の要素
・本発明の主題
・増幅器を通過する信号の特性をブラインドで判断する
・望ましい信号を、圧縮および任意の干渉の影響を含む残余から分離する
・受信機増幅器内で圧縮を引き起こす干渉搬送波の影響をキャンセルする
・受信機増幅器上での動作に起因した干渉および圧縮の両方から損なわれている信号を復元する
・目標とする使用は、干渉除去のため、およびブラインド信号重畳通信のためである
・他の技術：
・トランスポンダのデータスループットを最大限にするために、信号重畳システム内での両方の信号の処理にフォーカスされている
・二次信号を取得するため、２つの信号をキャンセルまたは分離するために、信号のうちの１つのコピーを必要とする
・干渉から生じ得るが、計画された信号重畳通信方法からは生じない、増幅器圧縮を補正しない
・他の技術は増幅器に圧縮させないと仮定する
・既知の他の技術は、現在はＲａｙｔｈｅｏｎの一事業部であるＡｐｐｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＡＳＴ）によって所有されているＤｏｕｂｌｅｔａｌｋ（商標）、およびＶｉａｓａｔによって所有されているＰａｉｒｅｄ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＰＣＭＡ）である

【0047】

動作理論
・信号分離および分析の例
・青の波形は望ましい信号である
・赤の波形は除去すべき干渉である

【0048】

【表2】

【0049】

動作理論
・ブラインド信号特性化および信号分離の主要なブロック

【0050】

【表3】

【0051】

動作理論
・信号特性を判断する
・信号の存在を判断するため、ならびに信号の帯域幅および中心周波数を判断するために、信号が周波数領域内で処理される。
・信号を帯域制限するために信号が時間領域で処理される
・変調特性での第１のループが実施される
・搬送波周波数が、増分的にべき乗（１、２、４、８、．．．）された信号に関する周波数測定によって測定される
・すなわち、ＣＷ信号が見られるまで、信号が自身によって何回か乗じられる
・一旦、周波数測定が成功すると、現在のべき指数が、変調タイプ（１−＞ＣＷ、２−＞ＢＰＳＫ、４−＞ＱＰＳＫ）に関するヒントを提供し、さらなるテストが、いくつかの変調（例えば、ＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭ）の曖昧さをなくすために必要とされる
・プロセスは、搬送波クロックレートに関するヒントも与える
・一旦、変調タイプが判断されて、搬送波クロック（シンボルレート）が判断されると、信号が、搬送波変調タイプおよびクロックレートを正確に測定するためにイコライザによって再処理される。このプロセスを離れると、搬送波シンボル軌道を辿ることを試みる。

【0052】

動作理論
・適応再生技術（信号分離）
・シンボル軌道が、搬送波のクリーンコピーを作成するために使用される
・信号イコライザが構築されて、搬送波クロックレートのＸ倍でクロックされる
・クリーンコピーが反転されて、利得および位相が補正され、元のコンポジット信号と和算される
・出力は、増幅器圧縮に起因した干渉および歪みの影響を表す残余信号である
・干渉の影響をキャンセルする
・残余信号自体は、次いで反転されて、利得および位相が補正される
・修正された残余は、望ましくない信号をキャンセルするために、増幅器に対する入力信号と和算される
・動的ループ
・最初の試みはエラーを含み、そのエラーは、ループの繰返しが信号の処理を継続して、圧縮および干渉の影響をキャンセルするにつれて、少なくなるだろう。

【0053】

動作理論：ＬＮＡ周囲のキャンセル位置
１．受信機ＬＮＡの周囲のキャンセル
・ＬＮＡの出力の歪みを引き起こす干渉信号によってＬＮＡが飽和状態にされる用途に対して
・信号歪みは所望の信号に影響を及ぼすので、歪みを防ぐために、キャンセル信号はＬＮＡの前に取り除かれる必要がある。
・歪みからの影響は、キャンセル信号の作成において考慮に入れる必要がある
・遅延回路が使用できず、それは、フィードバック回路の速度が、キャンセルできるタイプの信号を駆動することを意味する
・すなわち、頻繁に変化し過ぎる信号に対して役に立たないであろう
・これは、干渉を通じた操作を可能にするためにこの方法の適用可能性を制限するであろう
・幸運にも、ＬＮＡは通常、低出力信号を増幅し、そのため、飽和までに相当な余裕がある
・ＬＡＮ飽和が生じる事例は、通常ＣＷ、掃引または規則的パルス信号タイプ干渉を有する

【0054】

【表4】

【0055】

動作理論：ＬＮＡの後のキャンセル位置
２．低雑音増幅器（ＬＮＡ）の後のキャンセル
・以下のような用途に対して：
・干渉信号がＬＮＡを飽和状態にする可能性が低く、信号歪みが生じていない
・信号がＩＦ信号レベルに低減されない、例えば：
・アップリンク干渉に対処する従来型の曲管通信衛星上
・マイクロ波および携帯電話中継所／中継局用途
・伝送における短遅延が許容可能な用途
・設計は、キャンセル回路が信号変更および応答の検出を可能にするため、ＡＲＴ一次経路内に短遅延回路を含む
・動作は依然として元のＲＦ入力周波数においてである
・これらは、通常変調された信号を引き起こす
・遅延は、変調に関連した変更に対処するために必要であろう
・しかし、多くの用途に対して、１秒もの大きな遅延でさえ許容可能である

【0056】

【表5】

【0057】

動作理論：ＩＦにおけるキャンセル位置
３．ＩＦでのキャンセル
・信号が処理される受信機用途に対して
・設計が、ＲＦ／ＩＦダウンコンバージョンおよびアップコンバージョンを必要としないことにより単純化される
・設計は、キャンセル回路が信号変更および応答の検出を可能にするため、一次経路内に短遅延回路を含む
・これは、全てのエンドポイントＲＦ通信および情報受信機システムに適用可能であり、また、ブラインド搬送波重畳通信システムがどのようにこの技術を使用するか
・無線受信機
・衛星端末／モデム
・ＧＰＳ受信機
・空中（航空機、ＵＡＶ、ミサイル）ＲＦ見通し線通信
・海上／船舶通信システム（衛星および見通し線）
・携帯電話基地局および受信機
・ＷｉＭａｘ受信機
・マイクロ波無線
・ワイヤー、ケーブル、導波路システムを経由したＲＦにも適用可能
・放送映像配信

【0058】

【表6】

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】