JP2005277668A - 無線受信装置及び無線受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
受信環境の変化によらず高品質な情報を受信することが可能となり、低消費電力化を図ることができる。
【解決手段】
無線信号を受信する複数のアンテナ素子１０１と、重み係数記憶手段１１７に記憶された重み係数に基づいて前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成する手段１１１と、この合成された無線信号を復調する手段１１４とを備えた無線受信装置において、前記合成された無線信号の伝送路応答を算出し、その伝送路応答の変化を検出する手段１１５と、検出された伝送路応答の変化に検出したとき前記重み係数を算出し１１６、算出された重み係数により重み係数記憶手段１１７に記憶された重み係数を更新することを特徴とする無線受信装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信システムにおいて時間と共に変化する無線伝搬環境下においても高品質な情報伝送を実現するアダプティブアレーアンテナを具備した無線受信装置及び無線受信方法に関し、特にアダプティブアレーアンテナの重み係数算出回路の演算量削減による低消費電力化と伝搬環境の変化に高精度で追従することによる高性能化を実現する無線受信装置及び無線受信方法に関する。

アダプティブアレーアンテナを備えた無線受信装置は、複数のアンテナ素子で受信した受信信号に対しウエイトを計算して重み付けし各受信信号を合成する。ここで伝搬誤りを生ずる無線環境下において、無線信号を安定して受信するためには、受信信号の到来方向にアンテナの指向性を合成するよう、各アンテナ素子のウエイトを計算することが必要となる。また無線環境下においては、マルチパスによるフェージングの影響を受けるため、受信環境の変化に応じて、適宜アンテナ素子のウェイトを計算し直すことが必要となる。

しかし一般にアンテナ素子のウェイト計算には複雑な複素演算処理が必要である。したがって、例えば送信側から送信された受信パケットを受信するたびにウエイトを計算したのでは、受信信号の最適合成のためのウェイト演算処理量が膨大となり、装置の構成が複雑となり、大型化するという問題がある。

ここで各アンテナ素子のウェイト計算の計算量を削減するため、受信信号の受信レベルを検出し受信レベルが低下したときや、エラーレートの変動を検出しエラーレートが増加したときに、ウエイトを再計算し重み付け値を書き換える方法がある（特許文献１）。これによれば受信状態が変化した場合に重み付け値を再計算するため、演算処理の回数を削減することができる。
特開２０００−３３２６６６

しかしながら、かかる従来例の方法では、受信レベルやエラーレートに変化があった場合でなければ、各アンテナのウェイト計算、重み付けの再設定を行なうことができなかった。すなわち受信信号レベルやエラーレートに変化が小さい場合であっても、無線信号の伝搬環境が大きく変動する場合があり、このような場合には各アンテナ間の重み付けを再設定する必要があるものの、従来例の方法ではこのような問題に対応することできず、電波伝搬の変化を的確に検出することができなかった。

よって電波伝搬環境が変化しておりウエイト再計算の必要があるにもかかわらず、受信環境の変化を検出できず通信品質を劣化させたり、逆にウエイト再計算の必要がない場合にも、受信レベルやエラーレートに変化を生じた場合には、重み付けの再計算を行い演算量を増加させる等の問題があった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、電波伝搬環境の変化を的確に検出しウエイトを再計算することで高品質な情報の伝送を提供し、低消費電力化を実現することができる無線受信装置及び無線受信方法を提供することを目的とする。

本発明においては、無線信号を受信する複数のアンテナ素子と、重み係数記憶手段に記憶された重み係数に基づいて前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成する手段と、この合成された無線信号を復調する手段とを備えた無線受信装置において、前記合成された無線信号の伝送路応答を算出し、その伝送路応答の変化を検出する手段と、検出された伝送路応答の変化に検出したとき前記重み係数を算出し、算出された重み係数により重み係数記憶手段に記憶された重み係数を更新することを特徴とする。

また本発明においては、無線信号を受信する複数のアンテナ素子と、重み係数記憶手段に記憶された重み係数に基づいて前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成する手段と、この合成された無線信号を復調する手段とを備えた無線受信装置において、前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号の伝送路応答を算出し、その伝送路応答の変化を検出する手段と、検出された伝送路応答の変化を検出したとき前記重み係数を算出し、算出された重み係数により重み係数記憶手段に記憶された重み係数を更新することを特徴とする。

また本発明において、前記伝送路応答変化検出手段は、無線信号の伝送路を算出する手段と、過去の無線信号に基づき算出された伝送路を記憶する手段と、前記伝送路算出手段で算出された伝送路応答と前記伝送路記憶手段に記憶された伝送路応答とを比較して伝送路応答の差分を検出する手段とを具備したことを特徴とする。

また本発明ににおいて、前記無線信号の伝送路を算出する手段は、前記無線信号の時間領域の応答を周波数領域の応答に変換する手段を具備したことを特徴とする。

また本発明においては、所定の重み係数に基づいて複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成し、合成された無線信号を復調してなる無線受信方法において、前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号または前記合成された無線信号の伝送路応答の変化を検出したとき、前記所定の重み係数を更新することを特徴とする。

本発明によれば、受信環境の変化によらず高品質な情報を受信することが可能となり、低消費電力化を実現した無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１には本発明にかかるアダプティブアレーアンテナを備えた無線受信装置の構成例を示す。このアダプティブアレーアンテナを備えた無線受信装置は、複数のアンテナ素子１０１−１〜１０１−ｎで受信された無線信号は、各アンテナ素子に対応した無線部（それぞれ低雑音増幅器：ＬＮＡ、周波数変換器：ＤＣ、周波数選択器：ｆｉｌｔｅｒ、Ａ／Ｄ変換器：ＡＤＣを含む）１１０−１〜１１０−ｎを介して、それぞれ対応する乗算器１１１−１〜１１１−ｎに入力される。各乗算器は受信信号を複素合成するための重み係数を受信信号に乗算してウエイトをかける。乗算器１１−１〜１１１−ｎの出力信号を加算器１１２で合成され、アレー出力となる合成信号１１３を得る。合成信号１１３は復調部１１４に入力され復調される。

ここで、合成信号１１３は伝送路応答変化検出部１１５にも入力される。伝送路応答変化検出部１１５が受信信号の伝送路応答の変化を検出したとき、重み係数算出部１１６はこの伝送路応答変化検出部１１５からの指示に基づいて、複数のアンテナ素子１０１−１〜１０１−ｎ及び無線部１１０−１〜１１０−ｎの受信信号に基づいて新しい重み係数を計算し、受信信号を複素合成するためのウエイトを計算する。そして重み係数算出部で計算された重み係数は重み係数記憶部１１７に出力される。重み係数記憶部１１７は重み係数算出部１１６で計算された最新の重み係数（ウエイト）に書き換え、そのウエイトを次に書き換えられるまで記憶する。その各アンテナ素子に対応する重み係数（ウエイト）を乗算器１１１−１〜１１１−ｎに入力し、各アンテナ素子の受信信号に掛け合わせる。

このように本実施形態においては、伝送路応答変化検出手段を設けたことにより、伝送路応答が変化していない場合には重み付け値を新たに計算することなく、受信信号を合成することができるので、重み付け演算の処理量を削減することができると共に、伝送路応答が変化している場合にはその変化に対応した重み付け値を計算して合成し高品質な受信性能を得ることができる。先に示した従来例では、重み付け値の再計算をするかしないかの判定に受信レベルを用いていたが、本発明では伝送路応答の変化に基づいて判定するため、より精度良く伝搬環境の変化に対応した重み付け値を計算することができ、演算量を削減しつつ、高品質な受信性能を得ることができる。

次に伝送路応答検出部１１５のより具体的な構成例を詳細に説明する。合成信号１１３からの出力は伝送路応答算出部２０１でその伝送路応答が算出され、算出された伝送路応答は伝送路応答記憶部２０２に記憶される。次に新たに計算された伝送路応答算出部２０１の出力（新たな伝送路応答）と伝送路応答記憶部２０２の出力（過去に算出された伝送路応答）を伝送路応答比較部２０３で比較する。伝送路応答比較部２０３でこれら２種類の伝送路応答間の差が検出されれば、伝送路応答に変化が生じた（無線の受信環境が変化した）ものと判断して、重み係数算出部１１６で受信信号の重み計数（ウエイト）を再び計算すると同時に、そのときの伝送路応答算出部２０１の出力を新たな伝送路応答として伝送路応答記憶部２０２に上書きする。逆に伝送路応答比較部２０３で過去に算出された伝送路応答と現在算出された伝送路応答との差が検出されなければ、重み係数算出部１１６で重み係数（ウエイト）を再計算することなく、また伝送路応答記憶部２０２は記憶された伝送路応答を更新（上書き）することなくその値を保持する。

このように伝送路応答記憶部２０２を備えることで、最後に（最新に）重み付け係数を算出したときの無線受信環境に対応した伝送路応答を記憶することができる。すなわち、伝送路応答記憶部の出力（過去の伝送路応答）と伝送路応答算出部の出力（現在の伝送路応答）が異なる場合には、最後に重み付け係数を算出したときと比較して現在の伝送路（伝搬環境）が変化しており、重み付け係数を再計算する必要があることを知ることができる。したがって重み付け計算の必要がある場合にのみ再計算を行なうことができるので、演算量を削減することが可能となる。また伝送路応答記憶部を備えることで、直前のパケット受信時の伝送路応答を記憶することができる。すなわち、パケット間の伝送路応答の変化を算出することができるので、無線伝送路の変化の激しい場合のみ重み付け係数を算出することができる。

またこのように構成することで、重み係数算出部で計算された重み係数（ウエイト）は常に伝送路応答記憶部２０２に保持された伝送路応答に対して最適なものとなる。無線信号の伝搬環境が変化し、受信信号の重み付け加算を実現するための重み係数（ウエイト）を更新する必要のある場合には、伝送路応答算出部２０１の出力が伝送路応答記憶部２０２と異なり、伝送路応答比較部２０３で伝送路応答の差が検出され、重み係数算出部１１６でその伝搬環境に最適な重み係数（ウエイト）を再計算、更新することができる。

ただし、伝送路応答記憶部２０２の書き換えタイミングはウエイトを更新する時に限定されるものではなく、伝送路応答の変化速度に基づいてウエイトを更新するために定期的に書き換えてもよい。
（実施の形態２）
本発明の伝送路応答検出及び重み係数算出の基本的な手続を図２に示す。例えば無線ＬＡＮの国際標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ準拠の方式においては、新たな無線パケットを受信したところでその受信信号（時間波形）から現在の伝送路応答（周波数波形）を算出する（ステップＳ２０１）。具体的にはＩＥＥＥ８０２．１１ａ準拠の通信方式の場合、送信側の送信パケット先頭のプリアンブル部に既知信号が含まれており、伝送路応答を算出する一例として、受信されたパケット先頭のプリアンブル部で伝送路応答を算出する。またはデータシンボル内の既知信号であるパイロットサブキャリア信号で伝送路応答部を算出してもよい。そして現在の伝送路応答は、過去に算出され記憶部に記憶された過去の伝送路応答と比較され（ステップＳ２０２）、両者の間に差（変化）がある場合には（ステップＳ２０３）、無線受信環境に変化があったものと判断して、アダプティブアレーアンテナの各アンテナ素子の受信ウェイト（重み係数）を現状の無線受信環境に適合させるため、重み係数の再計算を行なう（ステップＳ２０４）。逆に現在の伝送路応答と過去の伝送路応答との間に差（変化）が見られなかった場合には、各アンテナ素子の重み係数を再計算、更新することなく無線信号の受信を継続する。

無線受信環境に変化があったものと判定され重み係数の再計算が行なわれると（ステップＳ２０４）、新たに算出された重み係数に基づいて各アンテナ素子に対する複素重み付けが設定される（ステップＳ２０５）。この重み付けを更新するタイミングとしてはプリアンブル区間内や、プリアンブルのガードインターバル（ＧＩ）区間内や、データシンボルのＧＩ区間内や、パケットとその次のパケットの時間内などである。そして新たな受信環境に対応した重み付けに従って受信信号の加算結果として、アレー出力となる合成信号が出力される。各アンテナ素子の重み係数が新たに設定された場合には、伝送路応答記憶部に記憶された過去の伝送路応答は更新され、現在算出された伝送路応答に書き換えられる（ステップＳ２０６）。

なお本実施の形態においては、伝送路応答記憶部に記憶された過去の伝送路応答は、受信環境の変化を検出され、各アンテナの重み係数が新たに算出、設定された場合に更新されるものと説明したが、各アンテナの重み係数の再計算すると否とに拘わらず、すなわち伝送路環境の変化を検出したか否かに拘わらず、直前に算出された伝送路応答を記憶部に記憶するように構成して、伝送路応答記憶部の内容を更新するよう無線受信装置を構成することも可能である。例えば１シンボル受信毎に伝送路応答を算出し、最新の伝送路応答の内容を記憶部に記憶するよう構成することもできる。
（実施の形態３）
図３は本発明の伝送路応答変化検出手段１１５において受信信号（時間波形）から受信信号の周波数応答を算出して受信環境の変化を検出する構成のブロック図である。複数のアンテナ素子で受信され加算・合成されたマルチキャリア合成信号１１３は所定時間分蓄積した時間領域の信号として入力される。伝送路応答算出部２０１では、このマルチキャリア合成信号（時間波形）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することにより、受信信号の周波数応答（周波数領域の信号）を求める。

一方、過去に受信され、ＦＦＴにより周波数変換された過去のマルチキャリア合成信号の周波数応答は伝送路応答記憶部２０２に蓄積されているので、この過去の伝送路応答（周波数領域）と現在の伝送路応答（周波数領域）とを伝送路応答比較部２０３で比較する。伝送路応答に変化が無ければ比較の結果、双方の応答に差を生じないが、伝送路応答に変化があった場合には、双方の応答（周波数領域）に差を生ずるので、これを重み係数演算部１１６に通知して、各アンテナ素子の信号加算に用いる重み係数の再計算を求める。これにより伝送路応答（周波数領域）に変化を生じた場合に、必要なアンテナの重み係数を再計算することができる。

ここでＩＥＥＥ８０２．１１ａ準拠の無線受信方式を例にとって検討すると、同無線受信方式はＯＦＤＭ変調方式であり、サブキャリアごとに復調される。サブキャリアの周波数間隔は３１２．５ｋＨｚなのでＯＦＤＭシンボル長はデータ部が３．２μｓ（＝１／３１２．５ｋＨｚ）、ＧＩ部（ガードインターバル）が０．８μｓとなる。すなわち全体の周波数チャネル間隔２０ＭＨｚ、ＯＦＤＭシンボル長４．０μｓのうち、サブキャリアの周波数間隔３１２．５ｋＨｚに相当する、ＧＩ（ガードインターバル）区間０．８μｓを除いたデータ区間を（３．２μｓ）を用いて、受信信号の一シンボルの時間領域の応答を伝送路応答算出部２０１において周波数領域応答に変換することにより、受信信号の周波数応答を求めて、伝送路の変化の検出に利用することができる。

またここで受信信号のデータ区間が３．２μｓであることから、これをＦＦＴ区間としたが、伝送路環境の変化を検出するためにはデータ区間の全ての時間応答を利用することは必ずしも必要ではない。さらに短い時間で簡易的に求めてもよい。また、必ずしもＦＦＴする必要も無く、代替手段として周波数特性を求めるために求めたいサブキャリアの中心周波数と同じ周波数の相関関数をかけてもよい。

また特にＩＥＥＥ８０２．１１ａ準拠の無線受信方式等のマルチキャリア伝送方式においては、受信信号の復調手続の際に受信信号をフーリエ変換し、受信信号を時間領域信号から周波数領域信号へ変換する。よって復調部１１４の復調手続において高速フーリエ変換されたマルチキャリア合成信号１１３の周波数応答波形を流用することにより、伝送路応答算出部２０１におけるフーリエ変換処理を省略することも可能である。そのような復調部でフーリエ変換処理された過去の受信信号に対する周波数応答波形を伝送路応答記憶部２０２に蓄積することも可能となる。

なおＦＦＴ演算処理は伝送路応答変化検出部２０１で行なうことが望ましいが、特にこれに限定する必要はない。例えばＦＦＴ演算処理の機能を伝送路応答記憶部にも備えることも可能である。この場合には、伝送路応答を過去の受信信号の時間波形として記憶することにより、必要に応じて過去の受信信号の時間波形を周波数応答に変換して、伝送路応答比較部２０３へ出力することが可能となる。
（実施の形態４）
図４は、マルチキャリア伝送方式において、本発明の無線受信装置を適用する際のアダプティブアレーアンテナの各素子の重み付け再計算を行なう際の、無線伝搬環境の変化を検出するための伝送路応答変化検出部の構成例を示すブロック図である。マルチキャリア合成信号１１３を伝送路応答算出部２０１で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、合成信号１１３の周波数応答を求める。ここでマルチキャリア合成信号１１３は複数のサブキャリアを含むため、周波数領域に変換された応答波形から各サブキャリアの受信信号強度を算出する。

伝送路応答比較部２０３で、伝送路応答算出部２０１で算出された現在のマルチキャリア合成信号１１３の周波数応答と、過去に受信され周波数領域に変換された過去のマルチキャリア合成信号の周波数応答とを比較する。そしてこれらの周波数応答の間に相違（変化）を検出したら、電波伝搬環境が変化したものと判断して、アダプティブアレーアンテナの各素子の受信信号の合成重み付けを更新するため、重み係数（ウェイト）の再計算を行なうよう、重み係数演算部１１６に比較結果を通知する。このような構成により、マルチキャリア伝送方式における受信信号中のサブキャリアの信号強度変化を検出し、アンテナ素子で受信した信号の加算重み付け係数の再計算を行うことで、受信環境の変化に対応して精度よく重み付けを更新することができる。
（実施の形態５）
図５は、本発明の無線受信装置の伝送路応答変化検出部の変化検出方法の基本概念を説明するための図である。伝送路応答算出部２０１において計算された受信信号の周波数応答と伝送路応答記憶部２０２に記憶された過去の受信信号の周波数応答との差分を得ることにより、現在と過去との無線受信環境の変化（の周波数応答）を検出することができる。

特にＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式準拠のマルチキャリア無線伝送方式においては、４つのパイロット信号の含む５２のサブキャリアを用いて並列伝送を行なうため、受信信号の周波数応答の差分から各サブキャリアの信号強度を比較し、その差信号の振幅が予め設定されたしきい値よりも大きくなるサブキャリア（または周波数信号）が１つ以上存在するときに、各アンテナの合成の重み付け（ウエイト）の再計算を行う。

この実施の形態によれば、受信信号の周波数応答におけるサブキャリアの信号強度変化を検出し、少なくとも一つのサブキャリア（またはこれに相当する周波数応答）にて信号振幅の変化が検出されれば、受信環境に変化があったものとして重み付けの再計算を行うことにより、精度よく各アンテナの重み付けを更新できる。
（実施の形態６）
図６は、本発明の無線受信装置の伝送路応答変化検出部における変化検出の第２の方法の概念を説明するための図である。伝送路応答算出部２０１により計算された受信信号の周波数応答と伝送路応答記憶部２０２に記憶された過去の受信信号の周波数応答との差分を得ることにより、現在と過去との無線受信環境の変化（の周波数応答）を検出することができる点については実施の形態５で説明した方法と同様である。

これに対し本実施の形態においては現在、過去の受信信号の複数のサブキャリアを含む周波数応答のうち既知信号であるパイロットサブキャリアの信号振幅強度を比較する点、実施の形態５で説明した方法と相違する。本実施の形態では、現在、過去の受信信号に含まれる周波数応答のうちパイロットサブキャリアの信号振幅強度の差分を検出する。そのパイロットサブキャリアの差分信号の絶対値が予め設定されたしきい値以上またはしきい値よりも大きいパイロットサブキャリアの差分信号が１つ以上存在するときに、各アンテナ素子の重み付け（ウエイト）の再計算を行うこととする。

この実施の形態によれば、受信信号の周波数応答のうち、既知信号でサブキャリアの補正に用いるパイロットサブキャリア信号の信号振幅の強度変化を検出することにより、無線受信環境の変化を検出し、所定のしきい値よりも大きなパイロットサブキャリア信号の強度変化が生じた場合にアンテナ素子重み係数の再計算を行うことで、精度よく重み付けを更新できる。
（実施の形態７）
図７は本発明の無線受信装置の伝送路応答変化検出部における変化検出の第３の方法の概念を説明するための図である。伝送路応答算出部２０１において計算された受信信号の周波数応答、伝送路応答記憶部２０２に記憶された過去の受信信号の周波数応答はそれぞれ振幅と位相成分を有する複素情報として表現される。既述の実施の形態においては受信信号の周波数応答の振幅成分に着目して、受信環境の変化を検出する方法を説明した。

これに対し本実施の形態においては、受信信号の周波数応答の位相成分または振幅・位相成分に着目して、無線伝搬環境の変化を検出する方法を説明する。すなわち本実施の形態では、各アンテナで受信され合成されたマルチキャリア合成信号１１３の時間応答を伝送路応答算出部２０１で高速フーリエ変換された周波数領域の応答から、各サブキャリアの位相を算出する。伝送路応答比較部２０３では伝送路応答算出部２０１の出力（現在の受信信号の周波数応答の位相成分）と伝送路応答記憶部２０２の出力（過去の受信信号の周波数応答の位相成分）との比較を行い、各サブキャリアの位相成分に変化（差分）を検出したら、重み係数演算部１１６に比較検出結果を伝え、演算部では電波伝搬環境に変化を生じたものと判定してウエイトの再計算を行う。

この実施の形態によれば、受信信号の周波数応答のうちサブキャリアの位相変化を検出し、これに変化があった場合にアンテナ素子の重み付けの再計算を行うことで、精度よく重み付けを更新できる。

また本実施の形態においては、受信信号の周波数応答のうちパイロットサブキャリアを含む任意のサブキャリアの位相差を求めて、任意の一つのサブキャリアについて所定のしきい値以上の位相差を生じた場合に重み係数の再計算を行なうこととすることも可能である。

また受信信号の周波数応答のうち特にパイロットサブキャリアの位相に着目して、パイロットサブキャリアの位相差を求めて、その位相差が所定のしきい値以上の大きさとなった場合にアンテナ素子の重み係数を修正することも可能である。

また本実施の形態において、周波数応答の振幅、位相成分双方を用いて、現在、過去の周波数応答を比較することにより、複素演算の差分の振幅の絶対値が大きくなった場合に、受信環境に変化を生じたものと判定して、重み係数演算部で各アンテナの重み係数を計算して、重み係数記憶部の重み係数を再設定するよう構成することもできる。この場合には、現在、過去の周波数応答をベクトル情報として差分を検出するため、振幅または位相成分単独では差分を検出できない場合であっても、正確に周波数応答の変化を検知することができるため、より精度良く電波伝搬環境の変動に追従することが可能となる。

また本実施の形態において、受信信号の周波数応答のうち一部のサブキャリア（特にパイロットサブキャリア）の振幅、位相成分双方を用いて、複素演算の差分の振幅値が所定のしきい値を越えた場合にアンテナ素子の重み係数を再計算して、最適重み付けを再設定するように構成することも可能である。
（実施の形態８）
図８は本発明の無線受信装置の伝送路応答変化検出部における伝送路環境の変化検出の第４の方法の概念を説明するための図である。本実施の形態では、伝送路応答算出部２０１の出力（現在の受信信号の周波数応答）と伝送路応答記憶部２０２の出力（過去の受信信号の周波数応答）の比較に際して、パイロットサブキャリア間の差分値と他の（一般の）サブキャリア間の差分値とを区別して取り扱うことを特徴とする。

すなわち現在と過去の周波数応答の信号振幅強度の差分値のうち、等しい周波数帯域に相当するパイロットサブキャリア間の差分値により重点的に着目して、伝送路応答比較部２０３から検出結果を重み係数演算部１１６に出力する。パイロットサブキャリア間の差分信号が所定の（第１の）しきい値よりも大きな値を示したとき、伝搬環境に変化を生じたものと判定して、重み係数演算部では各アンテナ素子の合成重み係数を再計算する。

またパイロットサブキャリア以外の他の（一般の）サブキャリア間の差分値については、例えば前記所定の（第１の）しきい値よりも大きな第２のしきい値よりも大きな値を示したとき、重み係数演算部にて重み係数を再計算するよう構成することも可能である。このように他の一般のサブキャリアよりもパイロットサブキャリアの誤差信号のしきい値を小さく設定することにより、受信信号の補正に重要な情報であるパイロットサブキャリアの受信信号の変動を精度良く検出し、これを検知した場合に重み係数演算部１１６で重み係数の再計算を行なうことにより、演算処理量を低減しつつ電波伝搬環境の変動に追従した重み付け設定更新を実現することができる。
（実施の形態９）
図９には本発明のアダプティブアレーアンテナを備えた無線受信装置の第２の構成例を示す。このアダプティブアレーアンテナを備えた無線受信装置は、複数のアンテナ素子４０１−１〜４０１−ｎで受信された無線信号は、図示しない無線部（それぞれＬＮＡ、ＤＣ、ｆｉｌｔｅｒ、ＡＤＣ等を含む）を介して、それぞれ対応する乗算器４１１−１〜４１１−ｎに入力される。各乗算器は受信信号を複素合成するための重み係数を受信信号に乗算してウエイトをかける。乗算器４１１−１〜４１１−ｎの出力信号は加算器で合成され、アレー出力となる合成信号を得る。合成信号１１３は復調部１１４に入力され復調される。

ここで、各アンテナ素子４０１−１〜４０１−ｎで受信された無線信号は伝送路応答変化検出部４１５にも入力される。伝送路応答変化検出部４１５が各アンテナ素子で受信された受信信号のいずれかの伝送路応答の変化を検出したとき、重み係数算出部４１６はこの伝送路応答変化検出部４１５からの指示に基づいて、複数のアンテナ素子４０１−１〜４０１−ｎで受信された受信信号を加算・合成するための新しい重み係数を計算する。そして重み係数算出部で計算された重み係数は重み係数記憶部４１７に出力される。重み係数記憶部４１７は重み係数算出部１１６で計算された最新の重み係数（ウエイト）に書き換え、そのウエイトを次に書き換えられるまで記憶する。その各アンテナ素子に対応する重み係数（ウエイト）を乗算器４１１−１〜４１１−ｎに入力し、各アンテナ素子の受信信号に掛け合わせる。

このように本実施の形態においては、複数のアンテナ素子で受信された受信信号それぞれの伝送路応答を各素子毎に検出して、伝搬環境の変化を観測することにより、変化を生じた場合にアレーアンテナの合成重み付けを再計算して、設定を更新することが可能となる。
（実施の形態１０）
図１０は本発明の無線受信装置の第２の構成例で用いられる伝送路応答変化検出部４１５のブロック図である。各アンテナ素子４０１−１〜４０１−ｎからの出力は各伝送路応答算出部５０１−１〜５０１−ｎでそれぞれの受信信号に対応した伝送路応答が算出される。それぞれの伝送路応答算出部５０１−１〜５０１−ｎの出力（各アンテナ素子で現在受信した受信信号の周波数応答）とそれぞれの伝送路応答記憶部５０２−１〜５０２−ｎの出力（各アンテナ素子で過去に受信した受信信号の周波数応答）をそれぞれの伝送路応答比較部５０３−１〜５０３−ｎで比較する。比較結果は重み計数算出部１１６に出力される。

ここでそれぞれの伝送路応答比較部５０３−１〜５０３−ｎでその伝送路応答の差（変化）を算出し、一つの伝送路応答でも変化が検出されれば、重み計数算出部１１６では、伝送路の伝搬環境に変化を生じたものとして、各アンテナ素子に対する重み付け計数（ウエイト）を計算する。逆にそれぞれの伝送路応答の差（変化）に有意の大きさを検出することができなければ、伝送路の伝搬環境は変化していないものとして、重み計数算出部では各アンテナ素子に対する重み計数を再計算することは無い。

なお本実施の形態において、それぞれの伝送路応答比較部５０３−１〜５０３−ｎで伝送路応答の差（変化）を算出し、一つの伝送路応答で変化が検出され、重み計数算出部１１６で各アンテナ素子に対する重み係数の再計算が行なわれた場合には、それぞれの伝送路応答算出部５０１−１〜５０１−ｎの出力（各アンテナ素子の受信信号の周波数応答）でそれぞれの伝送路応答記憶部５０２−１〜５０２−ｎの記憶領域を更新（上書き）する。逆に重み係数算出部１１６で再計算が行なわれていない場合には伝送路応答記憶部５０２−１〜５０２−ｎの更新は行なわれない。

このようにすることで、重み係数算出部１１６で計算された重み係数（ウエイト）は、常に各伝送路応答記憶部に保持された伝送路応答に対して最適なものとなる。そして伝搬環境が変化し、ウエイト更新の必要のある場合には、一つ以上の伝送路応答算出部の出力が伝送路応答記憶部の出力との間に差（変化）を生じ、誤差信号が発生する。そして伝送路応答比較部でその差が検出され、重み係数算出部でその伝搬環境に最適なウエイトを計算、更新することができる。

ただし、伝送路応答記憶部５０２−１〜５０２−ｎの書き換えタイミングは、各アンテナ素子の重み係数（ウエイト）を再計算、更新する時点に限定されるものではなく、伝送路応答の変化速度に基づいてウエイトを更新するために定期的に書き換えてもよい。例えば最新のウェイト更新から一定期間経過した後には、伝送路応答の変化検出の有無にかかわらず、各アンテナ素子の重み係数を再計算する方式を採用することもできる。また各アンテナごとに（各伝送路応答算出部ごとに）変化の検出方法が異なってもよい。
（実施の形態１１）
図１１は本発明の無線受信装置の第２の構成例で用いられる伝送路応答変化検出部における変化検出の方法の概念図を説明するための図である。この実施の形態においては、例えば各アンテナ素子に設定された重み係数の大きさに応じて、伝送路応答の変化のしきい値を小さくするよう構成する。

すなわちある時点において各アンテナ素子に設定された重み係数が与えられた場合に、重み係数の絶対値の大きなアンテナ素子１と重み係数の絶対値の小さなアンテナ素子２に対して、伝送路応答の変化を検出するためのしきい値を異なる値に設定する。例えば重み係数の大きなアンテナ素子に対しては、合成信号に対する信号の寄与が大きいため、より高精度に伝搬環境の変化を検出する必要があることから、変化を検出するためのしきい値を小さく設定する。逆に重み係数の小さなアンテナ素子に対しては、変化を検出するためのしきい値を大きく設定する。このようにすると、各アンテナ素子の重み付けに応じて、重み係数の大きい（重要度の高い）アンテナ素子の受信環境の変動を優先的に検知して、重み係数の設定を更新することが可能となる。

また別の観点からは、重み係数の大きなアンテナはわずかな受信信号の変動に対しても、重み係数が大きい分だけ変動を大きく検出することができるので、変化を検出するためのしきい値を大きく設定することとする。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態に係る無線受信装置の構成を示す図。 本発明の無線受信方法の手続を示すフローチャート。 伝送路応答変化検出部の構成を示す図。 伝送路応答変化検出部の具体的構成を示す図。 伝送路応答変化検出部の動作原理を説明するための図。 伝送路応答変化検出部の動作原理を説明するための図。 伝送路応答変化検出部の動作原理を説明するための図。 伝送路応答変化検出部の動作原理を説明するための図。 本発明の別の実施の形態に係る無線受信装置の構成を示す図。 伝送路応答変化検出部の構成を示す図。 伝送路応答変化検出部の動作原理を説明するための図。

符号の説明

１０１−１〜１０１−ｎ、４０１−１〜４０１−ｎ…アンテナ素子
１１０−１〜１１０−ｎ…無線部
１１１ー１〜１１１−ｎ、４１１−１〜４１１−ｎ…乗算器
１１４、４１４…復調部
１１５、４１５…伝送路応答変化検出部
１１６、４１６…重み係数算出部
１１７、４１７…重み係数記憶部
２０１、５０１−１〜５０１−ｎ…伝送路応答算出部
２０２、５０２−１〜５０２−ｎ…伝送路応答記憶部
２０３、５０３−１〜５０３−ｎ…伝送路応答比較部

Claims (5)

1. 無線信号を受信する複数のアンテナ素子と、重み係数記憶手段に記憶された重み係数に基づいて前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成する手段と、この合成された無線信号を復調する手段とを備えた無線受信装置において、
   前記合成された無線信号の伝送路応答を算出し、その伝送路応答の変化を検出する手段と、検出された伝送路応答の変化に検出したとき前記重み係数を算出し、算出された重み係数により重み係数記憶手段に記憶された重み係数を更新することを特徴とする無線受信装置。
2. 無線信号を受信する複数のアンテナ素子と、重み係数記憶手段に記憶された重み係数に基づいて前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成する手段と、この合成された無線信号を復調する手段とを備えた無線受信装置において、
   前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号の伝送路応答を算出し、その伝送路応答の変化を検出する手段と、検出された伝送路応答の変化を検出したとき前記重み係数を算出し、算出された重み係数により重み係数記憶手段に記憶された重み係数を更新することを特徴とする無線受信装置。
3. 前記伝送路応答変化検出手段は、無線信号の伝送路を算出する手段と、過去の無線信号に基づき算出された伝送路を記憶する手段と、前記伝送路算出手段で算出された伝送路応答と前記伝送路記憶手段に記憶された伝送路応答とを比較して伝送路応答の差分を検出する手段とを具備したことを特徴とする請求項１または２記載の無線受信装置。
4. 前記無線信号の伝送路を算出する手段は、前記無線信号の時間領域の応答を周波数領域の応答に変換する手段を具備したことを特徴とする請求項３記載の無線受信装置。
5. 所定の重み係数に基づいて複数のアンテナ素子で受信された無線信号を重み付け合成し、合成された無線信号を復調してなる無線受信方法において、前記複数のアンテナ素子で受信された無線信号または前記合成された無線信号の伝送路応答の変化を検出したとき、前記所定の重み係数を更新することを特徴とする無線受信方法。
   
   

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