特許 7495102 受信機及び受信方法

(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】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】受信機及び受信方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 5/02 20060101AFI20240528BHJP

   H04L 27/01 20060101ALI20240528BHJP

   H04B 1/10 20060101ALI20240528BHJP

   H04B 1/56 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

H04L5/02

H04L27/01

H04B1/10 N

H04B1/56

H04B1/10 L

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020061662

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021164014

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-02-10

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （発行者） ＩＥＩＣＥ／電子情報通信学会 （刊行物名） 電子情報通信学会技術研究報告，ｖｏｌ．１１９，ｎｏ．４４８，ＲＣＳ２０１９－３３７，ｐｐ．９３－９８，２０２０年３月． （発行日） 令和２年２月２６日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】趙 欧

(72)【発明者】

【氏名】廖 偉舜

(72)【発明者】

【氏名】李 可人

(72)【発明者】

【氏名】松村 武

(72)【発明者】

【氏名】児島 史秀

【審査官】齊藤 晶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１１６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２７８２９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Ou ZHAO 他，A Database-Aided Digital Cancellation for Full-Duplex Wireless Communication Systems，電子情報通信学会２０２０年総合大会講演論文集 通信１，2020年03月20日，p.370

【文献】田齊 広太郎 他，帯域内全二重における深層学習を用いた自己干渉除去，電子情報通信学会２０１９年総合大会講演論文集 通信１，2019年03月22日，p.368

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ５／０２

Ｈ０４Ｌ ２７／０１

Ｈ０４Ｂ １／１０

Ｈ０４Ｂ １／５６

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機であって、
前記端末と前記基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成する生成部と、
前記端末と前記基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する検索部と、を備え、
前記抑制器は、前記所定の前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータを算出し使用し、
前記出力パラメータは、前記送信機と前記受信機との間のチャネルのゲインの推定値である送信機受信機間推定ゲイン、前記送信機と前記受信機との間のチャネルの位相シフトの推定値である送信機受信機間推定位相シフト、Ｉチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値及びＱチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値である、受信機。

【請求項2】

端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機であって、
前記端末と前記基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成するとともに、前記端末から送信されるヌル信号を前記基地局が受信することで前記入力パラメータ及び出力パラメータを生成する生成部と、
前記端末と前記基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する検索部と、を備え、
前記抑制器は、前記所定の前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータを算出し使用する、受信機。

【請求項3】

前記入力パラメータは、前記基地局によって変調された前記信号の振幅、前記基地局によって変調された前記信号の位相、前記受信機と前記端末との間のチャネルのゲイン及び前記受信機と前記端末との間のチャネルの位相シフトである、請求項１又は２に記載の受信機。

【請求項4】

前記検索部は、前記怠惰学習により、前記所定の前記入力パラメータを、前記データベースの前記入力パラメータと、チャネル確立時測定値及びチャネル確立時推定値から構成されるベクトル又はパラメータと、のユークリッド距離が最も短いベクトルとし、
前記抑制器は、前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータとして、前記送信機受信機間推定ゲイン及び前記送信機受信機間推定位相シフトと前記チャネル確立時推定値とのユークリッド距離がなくなるような前記出力パラメータを算出して使用する、
請求項１に記載の受信機。

【請求項5】

端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機の制御方法であって、
前記端末と前記基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成する第１のステップと、
前記端末と前記基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する第２のステップと、
前記抑制器が、前記所定の前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータを算出し使用する第３のステップと、
を備え、
前記出力パラメータは、前記送信機と前記受信機との間のチャネルのゲインの推定値である送信機受信機間推定ゲイン、前記送信機と前記受信機との間のチャネルの位相シフトの推定値である送信機受信機間推定位相シフト、Ｉチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値及びＱチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値である、受信機の制御方法。

【請求項6】

端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機の制御方法であって、
前記端末と前記基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成するとともに、前記端末から送信されるヌル信号を前記基地局が受信することで前記入力パラメータ及び出力パラメータを生成する第１のステップと、
前記端末と前記基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する第２のステップと、
前記抑制器が、前記所定の前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータを算出し使用する第３のステップと、
を備える、受信機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、受信機及び受信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば非特許文献１には、帯域内全二重システムにおいて、自己干渉によって生じる波形などを推定して、自己干渉によって生じる信号によって引き起こされる影響を排除する手法が記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】H. Guo, J. Xu, and S. Wu, “Realtime software defined self-interference cancellation based on machine learning for in-band full duplex wireless communications,” in 2018 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC), (Maui, HI, USA), pp. 1-5, IEEE, July 2018.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら非特許文献１に記載されたような従来の手法では、自己干渉によって生じる電力を全二重無線通信システムのノイズレベルに抑えることができず、十分な効果を得ることができないという課題がある。

【0005】

本発明の実施の形態の一態様は、全二重無線通信システムにおいて、自己干渉によって生じる電力をノイズレベルに抑制することが可能な受信機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】

【0006】

端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機であって、端末と基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成する生成部と、端末と基地局とが通信している際にデータベースから所定の入力パラメータを怠惰学習により検索する検索部と、を備え、抑制器は、所定の入力パラメータと対応する出力パラメータを算出し使用し、前記出力パラメータは、前記送信機と前記受信機との間のチャネルのゲインの推定値である送信機受信機間推定ゲイン、前記送信機と前記受信機との間のチャネルの位相シフトの推定値である送信機受信機間推定位相シフト、Ｉチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値及びＱチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値である、受信機を提供する。
また、端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機であって、前記端末と前記基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成するとともに、前記端末から送信されるヌル信号を前記基地局が受信することで前記入力パラメータ及び出力パラメータを生成する生成部と、前記端末と前記基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する検索部と、を備え、前記抑制器は、前記所定の前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータを算出し使用する、受信機を提供する。

【0007】

端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機の制御方法であって、端末と基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成する第１のステップと、端末と基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する第２のステップと、抑制器が、所定の入力パラメータと対応する出力パラメータを算出し使用する第３のステップと、を備え、前記出力パラメータは、前記送信機と前記受信機との間のチャネルのゲインの推定値である送信機受信機間推定ゲイン、前記送信機と前記受信機との間のチャネルの位相シフトの推定値である送信機受信機間推定位相シフト、Ｉチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値及びＱチャネルでの前記自己干渉信号の量子効果の実測値である、受信機の制御方法を提供する。
また、端末とチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信する基地局において、基地局が備える送信機及び基地局が備える受信機が干渉することで生じる自己干渉信号を抑制する抑制器を有する受信機の制御方法であって、前記端末と前記基地局とが通信していない際に特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成されるデータベースを生成するとともに、前記端末から送信されるヌル信号を前記基地局が受信することで前記入力パラメータ及び出力パラメータを生成する第１のステップと、前記端末と前記基地局とが通信している際に前記データベースから所定の前記入力パラメータを怠惰学習により検索する第２のステップと、前記抑制器が、前記所定の前記入力パラメータと対応する前記出力パラメータを算出し使用する第３のステップと、を備える、受信機の制御方法を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば全二重無線通信システムにおいて、自己干渉によって生じる電力をノイズレベルに抑制することが可能な受信機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施の形態による受信機を含む通信システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本実施の形態によるデータベース生成機能及びデータ伝送機能の説明に供するシーケンス図である。

【図3】図３は、データベース生成処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、データ伝送処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本実施の形態による受信機を含む通信システムの評価結果を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下図面を用いて、本発明の実施の形態の一態様を詳述する。

【0011】

図１は、本実施の形態による受信機２０を含む通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す通信システムにおいて、スマートフォンなどの端末６と基地局１とは、周波数帯域であるチャネルを介して全二重無線通信における信号により通信を行う。

【0012】

具体的には、基地局１は、信号を送信するための送信機１０及び信号を受信するための受信機２０を備える。基地局１は、送信機１０の有する送信アンテナ２を介して信号を例えば端末６に送信する。端末６は、端末６が有する端末アンテナ７を介して送信機１０から信号を受信する。

【0013】

全二重無線通信においては、基地局１が備える送信機１０及び基地局が備える受信機２０は干渉し、自己干渉信号が生じる。このため、受信機２０は、端末６から送信される理想的な信号である理想信号の他に自己干渉信号も受信する。受信機２０は、自己干渉信号を抑制する抑制器を有する。

【0014】

端末６は、端末６が有する端末アンテナ７を介して受信機２０に信号を送信することで基地局１にデータを伝送する。受信機２０は、受信機２０が有する受信アンテナ３を介して端末から信号を受信する。受信アンテナ３で受信された信号には受信アンテナ３の形状や配置などによって生じる雑音が含まれる。

【0015】

受信機２０は、受信アンテナ３の形状や配置などによって生じる雑音（以下、これを物理雑音と呼んでもよい）と自己干渉信号とを除去するためのアンテナキャンセル器４を有する。

【0016】

例えばアンテナキャンセル器４は受信アンテナ３に取り付ける物理的な機器とする。バランのようなアナログキャンセル器５は、アンテナキャンセル器４によって雑音及び自己干渉信号が除かれた信号からさらにアナログ成分の雑音及び残留した自己干渉信号を除去する。このようにアンテナキャンセル器４及びアナログキャンセル器５によって信号の強さは抑えられる。

【0017】

送信機１０は、送信アンテナ２の他に、ファンクションジェネレータ１１と変調器１２と信号を増幅する増幅器１６とを有する。ファンクションジェネレータ１１は、バイナリデータをベクトルで表されるシンボルにマッピングすることで信号を生成する機器である。

【0018】

変調器１２は、信号を変調する機器であって、スプリッタ１３と発振器１４と位相変換器１５とを有する。スプリッタ１３は、ファンクションジェネレータ１１から取得した信号を正弦波成分と余弦波成分とに分解する機器である。

【0019】

スプリッタ１３によって余弦波成分に分解された信号は、発振器１４によって発振周波数が制御された搬送波信号と掛け合わされることでＩチャネル信号となる。同様にスプリッタ１３によって正弦波成分に分解された信号は、発振器１４によって発振周波数が制御され位相変換器によって位相が変換された搬送波信号と掛け合わされることでＱチャネル信号となる。

【0020】

Ｉチャネル信号とＱチャネル信号とが足し合わされた信号は、増幅器１６によって増幅され、送信アンテナ２を介して端末６に送信される。なお増幅器１６によって増幅される際に、増幅器１６による雑音である増幅器雑音がＩチャネル信号とＱチャネル信号とが足し合わされた信号に足される。

【0021】

ここで抑制器は、Ｉチャネル信号とＱチャネル信号のそれぞれに対してデジタルキャンセルを行う。抑制器は、具体的にはＩチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６を指す。例えばＩチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６は、集積回路で実装される。

【0022】

受信機２０は、受信アンテナ３、アンテナキャンセル器４及びアナログキャンセル器５の他に、チャネル確立器２１と、信号検出器２２と、デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３と、復号器３０と、バイナリデータ保持器２４とを有する。

【0023】

チャネル確立器２１は、端末６と基地局１との間のチャネルを確立し、チャネルに関する値を扱う機器である。端末６と基地局１との間のチャネルが確立された場合、チャネル確立器２１は、後述のデジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３、Ｉチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６を使用するようにスイッチをＯＮにする。

【0024】

端末６と基地局１との間のチャネルが確立されなかった場合、チャネル確立器２１は、デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３、Ｉチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６を使用しないようにスイッチをＯＦＦにする。信号検出器２２は、端末６と基地局１との間の信号を検出し、信号に関する値を扱う機器である。

【0025】

復号器３０は、信号を復号する機器であって、積分器３１，３４、発振器３２、位相変換器３３、Ｉチャネル用デジタルキャンセル器、Ｑチャネル用デジタルキャンセル器、ビット配列決定器３７，３８及びデータ結合器３９を備える。

【0026】

信号検出器２２によって検出されたＩチャネル用の信号は、発振器３２によって発振周波数が制御された搬送波信号と掛け合わされ、積分器３１によって積分されＩチャネル信号となる。

【0027】

信号検出器２２によって検出されたＩチャネル用の信号は、発振器３２によって発振周波数が制御され位相変換器によって位相が変換された搬送波信号と掛け合わされ、積分器３４によって積分されＱチャネル信号となる。

【0028】

積分器３１によって生成されたＩチャネル信号は、ビット配列決定器３７によってビット配列が決定されデータ結合器３９に送信される。積分器３４によって生成されたＱチャネル信号は、ビット配列決定器３８によってビット配列が決定されデータ結合器３９に送信される。

【0029】

データ結合器３９は、ビット配列決定器３７，３８によってビット配列が決定されたＩチャネル信号及びＱチャネル信号を結合してバイナリデータを生成する。バイナリデータ保持器２４は、データ結合器３９によって結合されたバイナリデータを保持し、図示せぬサーバなどに送信する機器である。

【0030】

データベース８は、例えばサーバなどが有し、特徴ベクトルである入力パラメータ及び特徴ベクトルである出力パラメータから構成される。データベース８のサイズはチャネルの状態などに応じて動的に調整ができるものとする。

【0031】

チャネルの状態とは、具体的には、送信アンテナ２と端末アンテナ７との間における通信可能なチャネルの数及び送信アンテナ２と受信アンテナ３との間における通信可能なチャネルの数できまる。

【0032】

特徴ベクトルとは、入力パラメータ又は出力パラメータといった複数の特徴を１つにまとめたベクトルのことを指す。データベース８は、端末６と基地局１とが通信していない際に、生成部及び変調器１２からの情報に基づいて生成される。具体的には生成部は、チャネル確立器２１及び積分器３１，３４を指す。

【0033】

デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３（以下、これを検索部と呼んでもよい）は、例えば集積回路であって、端末６と基地局１とが通信している際に、データベース８から所定の入力パラメータを怠惰学習により検索する。

【0034】

またＩチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６は、端末６と基地局１とが通信している際に、それぞれ、所定の入力パラメータと対応する出力パラメータを算出し使用する。

【0035】

ここで入力パラメータと出力パラメータについての説明を行う。

はそれぞれ、パラメータｘがデータベース８に記録されていること、パラメータｘがリアルタイム伝送の推定パラメータであること、パラメータｘのサイズであること及びパラメータｘとパラメータｙとのユークリッド距離を示す。なおｘと単に記載した場合は実測値とする。

【0036】

Ｂ_ｉｎは、特徴ベクトルの集合である入力パラメータを示し（１）式で表す。

【数1】

………（１）
ここでｂ番目の特徴ベクトルを示すＢ_ｉｎ，ｂは、（２）式で表す。

【数2】

………（２）

【0037】

はそれぞれ、データベース８にｂ番目に記録された値を示す。具体的にはそれぞれ、基地局１の変調器１２によって変調された信号の振幅の実測値である変調器信号振幅、基地局１の変調器１２によって変調された信号の位相の実測値である変調器信号位相、受信機２０が有する受信アンテナ３と端末６が有する端末アンテナ７との間におけるチャネルのゲインの実測値である端末受信機間ゲイン及び受信機２０が有する受信アンテナ３と端末６が有する端末アンテナ７との間におけるチャネルの位相シフトの実測値である端末受信機間位相シフトを示す。受信アンテナ３と端末アンテナ７との間におけるチャネルの端末受信機間ゲインは入力に対する出力の比率を表すものとする。

【0038】

Ｂ_ｏｕｔは、特徴ベクトルの集合である出力パラメータを示し（３）式で表す。

【数3】

………（３）
式（３）に示すように、１つのＢ_ｉｎ，ｂに対して１つのＢ_out，ｂが対応する。

【0039】

なおＢ_out，ｂは、１つの特徴ベクトルであるＢ_in，ｂとは異なり、（４）式に示すように複数の特徴ベクトルを有する。

【数4】

………（４）
ここで特徴ベクトルＢ_ｉｎ，ｂに対応するｂ’番目の特徴ベクトルを示すＢ_{out，b,ｂ’}は、（５）式で表す。

【数5】

………（５）

【0040】

はそれぞれ、特徴ベクトルＢ_ｉｎ，ｂに対応してｂ’番目にデータベース８に記録された値を示す。

【0041】

具体的にはそれぞれ、チャネル確立器２１により推定される送信機１０が有する送信アンテナ２と受信機２０が有する受信アンテナ３との間におけるチャネルのゲインである送信機受信機間推定ゲイン、チャネル確立器２１により推定される送信機１０が有する送信アンテナ２と受信機２０が有する受信アンテナ３との間におけるチャネルの位相シフトである送信機受信機間推定位相シフト、Ｉチャネルでの自己干渉信号の量子効果の実測値であるＩチャネル量子効果及びＱチャネルでの自己干渉信号の量子効果の実測値であるＱチャネル量子効果を示す。

【0042】

なおＢ_ｉｎ及びＢ_out，ｂを構成している各パラメータの値は、データベース８を生成する際に取得される。このため、Ｂ_ｉｎ及びＢ_out，ｂを構成している各パラメータの値は、端末６と基地局１との間のチャネルが確立されなかった場合に測定された値である実測値又は端末６と基地局１との間のチャネルが確立されなかった場合に測定された値である実測値をもとに推定した推定値となる。

【0043】

次に図２を用いてデータベース８を生成する際の概要及び端末６から基地局１にデータを伝送する際の概要について説明を行う。図２は、本実施の形態によるデータベース生成機能及びデータ伝送機能の説明に供するシーケンス図である。

【0044】

まずデータベース８を生成するデータベース生成機能について説明する。データベース８を生成する際においては、端末６はヌル信号を基地局１が備える受信機２０に送信する（Ｓ１）。

【0045】

ここでヌル信号とは、端末６と基地局１との間のチャネルが確立しない信号とする。ヌル信号が送信される際に、送信機１０から自己干渉信号が受信機２０に送信される（Ｓ２）。

【0046】

受信機２０が自己干渉信号を受信すると、受信機２０が有するチャネル確立器２１及び積分器３１，３４は、入力パラメータ及び出力パラメータを生成する（Ｓ３）。なお送信機１０から自己干渉信号が受信機２０に送信される際に変調器１２は、入力パラメータを生成する。

【0047】

具体的には、チャネル確立器２１は、入力パラメータである端末受信機間ゲイン及び端末受信機間位相シフトを生成する。また送信機１０が自己干渉信号を送信する際、変調器１２は、入力パラメータである変調器信号振幅及び変調器信号位相を生成する。

【0048】

またチャネル確立器２１は、出力パラメータである送信機受信機間推定ゲイン及び送信機受信機間推定位相シフトを生成し、積分器３１，３４は出力パラメータであるＩチャネル量子効果及びＱチャネル量子効果を生成する。

【0049】

次にデータ伝送機能について説明する。データを伝送する際においては、端末６は、端末６が意図する理想的な信号である理想信号を基地局１が備える受信機２０に送信する（Ｓ４）。理想信号が送信される際に、送信機１０から自己干渉信号が受信機２０に送信される（Ｓ５）。

【0050】

受信機２０が自己干渉信号を受信すると、受信機２０が有するデジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３は、データベース８の入力パラメータと後述のチャネル確立時実測値及びチャネル確立時推定値とのユークリッド距離が最も短いベクトルを所定の入力パラメータとしてデータベース８から怠惰学習により検索する（Ｓ６）。

【0051】

怠惰学習による検索結果は（６）式のように表されるｂ^＊を選択する。

【数6】

………（６）
ここでｂ^＊は０を除く自然数となる。

は、怠惰学習により入力パラメータが検索される際に取得される値である。このためこれらの値は端末６と基地局１との間のチャネルが確立された場合に測定された値である実測値（以下、これをチャネル確立時実測値と呼んでもよい）又は端末６と基地局１との間のチャネルが確立された場合に測定された値である実測値をもとに推定した推定値（以下、これをチャネル確立時推定値と呼んでもよい）となる。

【0052】

具体的には、これらの値はそれぞれ変調器１２によって変調された信号の振幅の実測値である変調器信号振幅、変調器１２によって変調された信号の位相の実測値である変調器信号位相、受信アンテナ３と端末アンテナ７との間におけるチャネルのゲインの推定値である端末受信機間推定ゲイン及び受信アンテナ３と端末アンテナ７との間におけるチャネルの位相シフトの推定値である端末受信機間推定位相シフトを示す。なお端末受信機間推定ゲイン及び端末受信機間推定位相シフトは、チャネル確立器２１によって推定される。

【0053】

次に受信機２０が有するＩチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６は、デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３が怠惰学習により検索した入力パラメータと対応する出力パラメータとして、推定ゲイン及び推定位相シフトと推定値とのユークリッド距離がなくなるような出力パラメータを算出して使用する（Ｓ７）。

【0054】

算出結果は（７）式のように表されるｂ^’＊を選択する。

【数7】

………（７）

【0055】

ここで（７）式は、左から数えて２番目の式である第２式が０（左から数えて３番目の式である第３式）となるようなｂ^’＊（左から数えて１番目の式である第１式）を選択することを指す式とする。

は怠惰学習により入力パラメータが検索される際に取得される値である。このためこれらの値はチャネル確立時推定値となる。

【0056】

具体的には、これらの値は、それぞれ、送信アンテナ２と受信アンテナ３との間におけるチャネルのゲインの推定値である送信機受信機間推定ゲイン及び送信アンテナ２と受信アンテナ３との間におけるチャネルの位相シフトの推定値である送信機受信機間推定位相シフトを示す。

【0057】

なお怠惰学習における推定値は、例えば線形検索などの機械学習における最近傍検索によって算出される。なお推定値はｋｄ木（k-dimensional tree）のような空間分割によって算出されてもよい。

【0058】

次にデータベース生成処理の処理手順を示すフローチャートである図３を用いて、データベース生成処理を説明する。データベース生成処理はデータベース生成機能を実現するための処理である。まず受信アンテナ３は、端末６からヌル信号を受信する（Ｓ１１）。

【0059】

受信アンテナ３がヌル信号を受信すると、チャネル確立器２１は、チャネルを確立せず、入力パラメータである端末受信機間振幅ゲイン及び端末受信機間位相シフトと出力パラメータである送信機受信機間推定ゲイン及び送信機受信機間推定位相シフトを生成する（Ｓ１２）。データベース８は、生成された端末受信機間振幅ゲイン、端末受信機間位相シフト、送信機受信機間推定ゲイン及び送信機受信機間推定位相シフトを記憶する。

【0060】

またヌル信号が送信される際に送信機１０から受信機２０に自己干渉信号が送信される際、変調器１２は、入力パラメータである変調器信号振幅及び変調器信号位相を生成する。データベース８は、生成された変調器信号振幅及び変調器信号位相を記憶する。または、入力パラメータである変調器信号振幅及び変調器信号位相を生成する。データベース８は、生成された変調器信号振幅及び変調器信号位相を記憶する。

【0061】

チャネル確立器２１が入力パラメータ及び出力パラメータを生成すると、信号検出器２２は、Ｉチャネル用信号（以下、これをＩチャネル成分と呼んでもよい）及びＱチャネル用信号（以下、これをＩチャネル成分と呼んでもよい）を検出する（Ｓ１３）。

【0062】

信号検出器２２がＩチャネル用信号及びＱチャネル用信号を検出すると、積分器３１，３４は、Ｉチャネル用信号及びＱチャネル用信号を積分し、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号とする。積分器３１，３４は、Ｉチャネル用信号及びＱチャネル用信号を積分する際に、出力パラメータであるＩチャネル量子効果及びＩチャネル量子効果を生成する（Ｓ１４）。

【0063】

積分器３１，３４がＩチャネル用信号及びＱチャネル用信号を積分すると、ビット配列決定器３７，３８は、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号のビット配列を決定し、データ結合器３９は、ビット配列が決定されたＩチャネル信号とＱチャネル信号とを結合する（Ｓ１５）。

【0064】

データ結合器３９がビット配列の決定されたＩチャネル信号とＱチャネル信号とを結合すると、バイナリデータ保持器２４は、ビット配列が決定されたＩチャネル信号とＱチャネル信号とが結合されたバイナリデータを保持する（Ｓ１６）。

【0065】

次にデータ伝送処理の処理手順を示すフローチャートである図４を用いて、データ伝送処理を説明する。データ伝送処理はデータ伝送機能を実現するための処理である。まず受信アンテナ３は、端末６から理想信号を受信する（Ｓ２１）。

【0066】

受信アンテナ３が理想信号を受信すると、チャネル確立器２１はチャネルを確立する（Ｓ２２）。チャネル確立器２１がチャネルを確立すると、デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３は、入力パラメータを検索する（Ｓ２３）。

【0067】

デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３が入力パラメータを検索すると、信号検出器２２はＩチャネル用信号及びＱチャネル用信号を検出する（Ｓ２４）。信号検出器２２がＩチャネル用信号及びＱチャネル用信号を検出すると、積分器３１，３４は、Ｉチャネル用信号及びＱチャネル用信号を積分し、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号とする（Ｓ２５）。

【0068】

積分器３１，３４がＩチャネル用信号及びＱチャネル用信号を積分すると、Ｉチャネル用デジタルキャンセル器２５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器２６は、デジタルキャンセルを行う（Ｓ２６）。

【0069】

Ｉチャネル用デジタルキャンセル器２５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器２６がデジタルキャンセルを行うと、ビット配列決定器３７，３８は、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号のビット配列を決定し、データ結合器３９は、ビット配列が決定されたＩチャネル信号とＱチャネル信号とを結合する（Ｓ２７）。

【0070】

データ結合器３９がビット配列の決定されたＩチャネル信号とＱチャネル信号とを結合すると、バイナリデータ保持器２４は、ビット配列が決定されたＩチャネル信号とＱチャネル信号とが結合されたバイナリデータを保持する（Ｓ２８）。

【0071】

次に図５を用いて本実施の形態による受信機２０を含む通信システムの評価について信号雑音比を固定した際のシミュレーション結果をもとに説明する。図５は、本実施の形態による受信機を含む通信システムの評価結果を示す概略図である。

【0072】

図５において横軸はアンテナキャンセル器４及びアナログキャンセル器５によって抑えられる信号の強さを示し、縦軸は基地局１と端末６との間の通信におけるビットエラー率を示す。グラフ５１は、本実施の形態による受信機２０を使用した場合を示す。グラフ５２は、自己干渉信号がない受信機を使用した場合を示す。

【0073】

グラフ５３は、予め送信機と受信機とで定めたパターンの信号を使用することで自己干渉信号を推測する受信機を使用した場合や学習モデルを使用して自己干渉信号を推測する受信機を使用した場合を示す。なおビットエラー率による自己干渉信号の評価は、ビット配列決定器３７，３８によってビットが決定され信号が定量化されるために可能である。

【0074】

グラフ５３に示された場合では、アンテナキャンセル器４及びアナログキャンセル器５によって抑えられる信号の強さに関係なく、ビットエラー率は１０^－１を超えており、安定して通信状況が悪いことがわかる。

【0075】

グラフ５２に示された場合では、アンテナキャンセル器４及びアナログキャンセル器５によって抑えられる信号の強さに関係なく、ビットエラー率は１０^－１を下回っており、安定して通信状況が良いことがわかる。

【0076】

グラフ５１に示された場合では、アンテナキャンセル器４及びアナログキャンセル器５によって抑えられる信号の強さが－４０ｄＢ程度までであれば、ビットエラー率は１０^－１を下回っている。このことからグラフ５１に示された場合では、極端な条件下でなければ、安定して通信状況が良いことがわかる。

【0077】

グラフ５１とグラフ５３とを比較してわかることは、例えばモデルトレーニングが不要であるため予測エラーが入らず、予測エラーが入らないために極端な条件下でなければ、安定して通信状況が良くなることがわかる。

【0078】

以上のように本実施の形態によれば、例えばセルラーネットワークにおいて、自己干渉によって生じる電力をノイズレベルに抑制することが可能となり、安定して通信状況が良い帯域内全二重（IBFD: in-band full-duplex）通信が可能となる。

【0079】

なお、上述の実施の形態においては、デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３、Ｉチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６が集積回路の場合について述べたが、本実施の形態はこれに限らない。例えば、デジタルキャンセルアルゴリズム検索器２３、Ｉチャネル用デジタルキャンセル器３５及びＱチャネル用デジタルキャンセル器３６はサーバなどに記憶されたプログラムによって実装されてもよい。

【符号の説明】

【0080】

１……基地局、２……送信アンテナ、３……受信アンテナ、４……アンテナキャンセル器、５……アナログキャンセル器、６……端末、７……端末アンテナ、８……データベース、１０……送信機、１１……ファンクションジェネレータ、１２……変調器、１３……スプリッタ、１４，３２……発振器、１５，３３……位相変換器、１６……増幅器、２０……受信機、２１……チャネル確立器、２２……信号検出器、２３……デジタルキャンセルアルゴリズム検索器、２４……バイナリデータ保持器、３０……復号器、３１，３４……積分器、３５……Ｉチャネル用デジタルキャンセル器、３６……Ｑチャネル用デジタルキャンセル器、３７，３８……ビット配列決定器、３９……データ結合器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】