JP4088003B2 - アダプティブアレーアンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレーアンテナの高速なアダプティブ制御に関し、さらに特定的には、いわゆる遺伝的アルゴリズムを用いたアレーアンテナの高速なアダプティブ制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アダプティブアレーアンテナとは、複数のアンテナ素子を備え、これらからの信号を適切な重み付けの後で合成することによって、不要な信号を除去するアンテナをいう。これら複数のアンテナ素子からの出力に振幅・位相シフトを加えて合成すると、アンテナの指向性は変化することになる。
【０００３】
図２２は、従来におけるアダプティブアレーアンテナの構成を示したブロック図である。図２２において、本アダプティブアレーアンテナは、複数のアンテナによって構成されたアレーアンテナからの信号に対してそれぞれ所定の重み付けを行う重み付け部４と、重み付け部４における重み付け値を制御する重み付け制御部５と、重み付け制御部５から入力された信号を加算する加算器６とを備える。
【０００４】
アレーアンテナにおいて受信された信号は、重み付け部４および重み付け制御部５へ入力される。重み付け制御部５は、所望波のみを最も感度よく受信できるようにアンテナの指向性を変化させるための重み付け値をそれぞれ算出する。算出された重み付け値は、重み付け部４へ入力される。
【０００５】
重み付け部４は、当該重み付け値を用いて、入力された信号それぞれの重み付けを変化させる。重み付けを変化させられた信号は、加算器６によって全て加算され、出力される。
【０００６】
このようなアダプティブアレーアンテナは、重み付け制御部５において、所望波のみを最も感度よく受信できるように重み付け値を算出するアルゴリズムが重要な要素である。その算出アルゴリズムの典型例としては、従来より使われているＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムおよびＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムが挙げられる。これらのアルゴリズムについて、以下に説明する。
【０００７】
ＬＭＳアルゴリズムは、入力（受信）ベクトルと誤差信号のサンプル値とに基づく勾配ベクトルの瞬間推定値を利用する。本アルゴリズムにおいて、重み付け値を１回更新するのに必要な演算は、次式（１）のように示される。ただし、ｗはウェイトベクトルを、ｕは受信ベクトルを表すものとする。ｕはアンテナ素子数分のデータの集まりである。また、ｄは教師信号（トレーニング信号）を、ｅは誤差信号を、＊は複素共役を、Ｈは複素共役転置を、ｎは更新番号をそれぞれ表すものとする。
【数１】

また、図２３は、上式（１）の演算を実現する構成を示したブロック図である。
【０００８】
ＲＬＳアルゴリズムは、ＬＭＳアルゴリズムとは異なり、相関ベクトルの逆行列を求める。本アルゴリズムにおいて、重み付け値を１回更新するのに必要な演算は、次式（２）のように示される。ただし、ｋおよびＰはベクトルを表すものとする。
【数２】

また、図２４は、上式（２）の演算を実現する構成を示したブロック図である。
【０００９】
これら２つのアルゴリズムを比較すると、ＬＭＳアルゴリズムでは、演算量は少ないが精度は低い。逆に、ＲＬＳアルゴリズムでは、精度は高いが演算量は莫大な量になる。これらの演算量を比較するため、アンテナの素子数を８として、ウェイト更新の処理に必要な演算量を以下に示す。ただし、１６ビットの加減算の演算量は１とする。したがって、１６ビットの乗算の演算量は１６、除算の演算量は３２（１６×２＝３２）、複素数の加減算の演算量は２、複素数の乗算の演算量は６６（１６＋１６＋１＋１６＋１６＋１＝６６）、複素数の除算の演算量は１３２（６６×２＝１３２）となる。
【００１０】
まず、ＬＭＳアルゴリズムの演算量を考える。前述の式（１）において、ｅ（ｎ）の演算量は５４６（２＋（６６＋２）×８＝５４６）、ｗ（ｎ）の演算量は８００（（２＋６６＋１６＋１６）×８＝８００）となり、合計の演算量は、１３４６（５４６＋８００＝１３４６）となる。
【００１１】
次に、ＲＬＳアルゴリズムの演算量を考える。前述の式（２）において、ｋ（ｎ）の演算量は、５９５３（８×８×（６６＋２）＋８×（６６＋２）＋１＋８×１３２＝５９５３）、Ｐ（ｎ）の演算量は４３５２（８×８×６６＋８×８×２＝４３５２）、ｅ（ｎ）の演算量は５４６（２＋（６６＋２）×８＝５４６）、ｗ（ｎ）の演算量は５４４（８×（６６＋２）＝５４４）となり、合計の演算量は１１３９５（５４６＋５９５３＋４３５２＋５４４＝１１３９５）となる。
【００１２】
したがって、ＬＭＳアルゴリズムの演算量は、ＲＬＳアルゴリズムの演算量の１２％にも満たない。この演算量は、特に高速な通信を行う際に重要な要素である。
【００１３】
例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯を用いる無線ＬＡＮにおいて、アダプティブアレーアンテナを用いる場合について考える。このような無線ＬＡＮにおいて、一般的なシンボルレートは１０ＭＨｚである。また、アダプティブアレーアンテナにおいて、重み付けを変更するために要求される応答速度は、シンボルレートの１０倍程度である。したがって、本無線ＬＡＮに用いられるアダプティブアレーアンテナは、１００ＭＨｚ程度の応答速度が要求される。しかし、現在の実用的なハードウェアの性能を考慮すれば、ＲＬＳアルゴリズムによってこのように高速な応答速度を実現することは極めて困難である。したがって、近時、アダプティブアレーアンテナには、ＬＭＳアルゴリズムが広く用いられている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＬＭＳアルゴリズムは、勾配ベクトルの瞬間推定値を用いるため、演算量は少ないが、雑音によって誤った方向に修正されることもあるため、解の精度が低い。さらに、ＲＬＳアルゴリズムに比べて、ＬＭＳアルゴリズムは、解への収束速度が遅い。したがって、前述の無線ＬＡＮのように、高速な応答が要求される場合には、解へ収束し終わらないうちに重み付け値を算出しなければならなくなる。その結果、解の精度は低くなってしまう。
【００１５】
図２５は、ＬＭＳアルゴリズムを用いたアダプティブアレーアンテナにおける、解の収束速度を表したグラフである。図２５において、点線は希望波を表し、一点鎖線は希望波に対する雑音レベルを表している。また、それ以外の３つの折れ線は、妨害波を表している。図２５を参照すると、全ての妨害波のレベルが希望波に対する雑音レベル以下になるのは、繰り返し回数が７５回付近以降であって、解への収束速度が遅いことがわかる。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、いわゆる遺伝的アルゴリズムを用いることによって、演算量が少なく、また、ＬＭＳアルゴリズムよりも解の収束速度が速い結果、短い時間内に精度の高いアダプティブ制御を行うことができるアダプティブアレーアンテナを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、受信信号に対して重み付けを行って指向性を変化させるアダプティブアレーアンテナであって、信号を受信する複数のアレーアンテナ素子と、複数のアレーアンテナ素子からの入力信号に重み付けを行うための複数の素子ウェイト値を含むウェイト情報を算出する重み付け制御部と、重み付け制御部からウェイト情報が入力されて、複数のアレーアンテナ素子からの信号に対してそれぞれ重み付けを行う重み付け部と、重み付け部からの信号を全て合成する加算器とを備え、重み付け制御部は、複数のアレーアンテナ素子からの信号をサンプリングしたサンプルデータを記憶するバッファと、ウェイト情報の候補となる複数のウェイト情報について、サンプルデータと当該ウェイト情報とを前記アレーアンテナ素子に対応する要素ごとに乗算して合成するアレー合成演算をそれぞれ行い、それぞれの演算結果から当該ウェイト情報に対する評価値をそれぞれ算出する評価部と、評価値に対応するウェイト情報から２つ以上選別する選別部と、選別部から送られた２つ以上のウェイト情報を、非線形操作により更新して出力する非線形処理部と、非線形処理部が更新したウェイト情報を記憶して、評価部へ入力する情報記憶部と、２つ以上選別されたウェイト情報に対応する評価値から所望の評価値に対応するウェイト情報を出力する決定部とを有し、ウェイト情報の候補となる複数のウェイト情報は、評価部が出力した対応する評価値に基づいて、ウェイト情報が選別され、さらに非線形処理部により非線形操作が行われたのち、再評価されることを所定の回数だけ繰り返して所定の初期ウェイト情報から更新されていき、所定の回数が終了すると、決定部によって所望の評価値に対応するウェイト情報のみが出力されることを特徴とする。
【００１８】
第１の発明により、非線形操作で素子ウェイト値を更新するため、逆行列演算等に比べて演算量を削減することができる。また、交換によって現探索点の近傍を探索することができ、変更によって現探索点より多少離れた地点を探索し、局所解に陥ることを防ぐ。そして、選別によって探索点を絞り込み、これらの操作を繰り返すことによって最適解への精度を高めていくことができる。
第２の発明は、非線形処理部は、（１）２つ以上選別されたウェイト情報に含まれる各素子ウェイト値の１つ以上を相互に交換して新たなウェイト情報を生成する交換部、（２）２つ以上選別された複数のウェイト情報に含まれる素子ウェイト値の１つ以上を乱数によって変更し、新たなウェイト情報を生成する変更部、（３）２つ以上選別されたウェイト情報をそのまま複製して新たなウェイト情報を生成する複製部、の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１９】
第３の発明は、情報記憶部は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、複数の異なる指向性を持つように予め定められた初期ウェイト情報を有し、当該初期ウェイト情報を受信信号が入力される前に評価部へ入力することを特徴とする。
【００２０】
第３の発明により、ロードされたウェイト情報が最適解に近い状態から探索を進めることができ、探索の繰り返し回数を減らし演算量を削減することができる。
【００２１】
第４の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、情報記憶部は、過去に受信信号を送信した複数の送信局毎に対応するウェイト情報を保存し、新たに送信局が変更される毎に保存したウェイト情報をロードして新たなウェイト情報とすることを特徴とする。
【００２２】
第４の発明により、信号の送信元が変更されても前回の最適解近傍から探索を行うことができ、探索の繰り返し回数を減らし演算量を削減することができる。
【００３２】
第５の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の原点からの距離と、所定値との二乗誤差を求め、当該二乗誤差の値が小さいほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする。
【００３３】
第５の発明により、半径が特定値であって原点を中心とした円周上に信号点を集め、妨害波を分離する。ゆえに、所望信号のみを取り出す素子ウェイト値が求まる。
【００３４】
第６の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、アレー合成演算の結果から算出される信号点座標と、送信時における信号点配置座標との座標間距離を求め、当該距離が短いほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする。
【００３５】
第６の発明により、信号点配置座標に信号点を集め、妨害波を分離する。ゆえに、所望信号のみを周波数同期を保って取り出す素子ウェイト値が求まる。
【００３６】
第７の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、予めトレーニングのための信号点座標を有し、アレー合成演算の結果から算出される信号点座標と、トレーニングのための信号点座標との座標間距離を求め、当該距離が短いほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする。
【００３７】
第７の発明により、トレーニング時はトレーニング用の信号点座標のみに信号点を集め、精度の高い妨害波の分離を行う。ゆえに、所望信号のみを取り出す精度の高い素子ウェイト値が求まる。
【００３８】
第８の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の実数成分および虚数成分をそれぞれ正とした信号点座標と、送信時において第１象現に存在する信号点配置座標との座標間距離を求め、当該距離が短いほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする。
【００３９】
第８の発明により、第１象現の信号点配置座標に正に変換した信号点を集め、妨害波を分離する。ゆえに、評価を簡略化して演算量を削減し、所望信号のみを周波数同期を保って取り出す素子ウェイト値が求まる。
【００４０】
第９の発明は、第１３の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、送信時において第１象現に存在する信号点配置座標が複数存在する場合には、アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の実数成分の絶対値と、複数の信号点配置座標の実数成分との２乗誤差をそれぞれ求めてそれら全てを乗算し、アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の虚数成分の絶対値と、複数の信号点配置座標の虚数成分との２乗誤差をそれぞれ求めてそれら全てを乗算し、これらの乗算された値同士を加算した値が小さいほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする。
【００４１】
第９の発明により、第１象現にある複数の信号点配置座標のどれか一つに信号点を集め、妨害波を分離する。ゆえに、信号点配置座標が複数あっても評価を行え、所望信号のみを周波数同期を保って取り出す素子ウェイト値が求まる。
【００４２】
第１０の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、サンプル時刻が互いに異なる複数のサンプルデータ毎にアレー合成演算を行い、算出された複数の評価値を合計した値を評価値として算出することを特徴とする。
【００４３】
第１０の発明により、複数の信号点の評価合計から時間平均された評価値を求めることになり、雑音等による影響を低減し精度の高い評価ができる。
【００４４】
第１１の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、決定部は、選別された複数のウェイト情報に対応する評価値の中で２番目に高い評価値に対応するウェイト情報を算出することを特徴とする。
【００４５】
第１１の発明により、一番高い評価値を避けることで雑音によって評価を高められたウェイト情報を選択する危険を低減することができる。
【００５３】
第１２の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、評価部は、ウェイト情報の候補となる複数のウェイト情報に対応する評価値をそれぞれ並列演算して算出することを特徴とする。第１２の発明により、評価部の演算を高速にすることができる。
【００５４】
第１３の発明は、第１の発明のアダプティブアレーアンテナであって、ウェイト情報は、アレーアンテナ素子に対応する複数の素子ウェイト値に加えて、複数の当該素子ウェイト値に対して位相回転に関する拘束条件を付す回転子を素子ウェイト値としてさらに含み、評価部が行うアレー合成演算は、サンプルデータと当該ウェイト情報とをアレーアンテナ素子に対応する要素ごとに乗算し、乗算された値のそれぞれに回転子を乗算して合成することを特徴とする。
【００５５】
第１３の発明により、復調する場合に位相回転の調整を行う必要がなくなる。また、拘束条件を付された素子ウェイト値を用いることによって、条件が付されない場合よりも精度の高い重み付けを行うことができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１を参照しつつ、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナについて説明する。なお、本アダプティブアレーアンテナが受信する信号の変復調方式は、４相または８相の位相変調方式であるものとする。４相位相変調方式が用いられる場合、送信時における信号点配置座標は、図２のように図示することができる。８相位相変調方式が用いられる場合、送信時における信号点配置座標は、図３のように図示することができる。図２および図３において、黒点は、信号点を表し、横軸は実数成分を、縦軸は虚数成分をそれぞれ表す。
【００５７】
図１において、本アダプティブアレーアンテナは、信号を受信するためのアレーアンテナ部１０と、アレーアンテナ部１０からの８つの信号に対してそれぞれ所定の重み付けを行う重み付け部４と、重み付け部４における各重み付け値を与える重み付け制御部５と、重み付け制御部５からの８つの信号を加算する加算器６とを備える。
【００５８】
アレーアンテナ部１０は、８個のアンテナ素子１１〜１８と、アンテナ素子１１〜１８に対応して設けられた８個のチューナ２１〜２８と、チューナ２１〜２８に対応して設けられた８個のＡ／Ｄ変換器３１〜３８とを含む。
【００５９】
このように、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、８個のアンテナ素子１１〜１８からの信号を重み付け処理する構成である。しかし、アンテナ素子の個数は、８個に限られない。アンテナ素子の個数は、複数であればいくつであってもよい。また、アンテナ素子の配列形状は、どのようなものであってもよい。
【００６０】
次に、アダプティブアレーアンテナの動作について説明する。送信されてきた信号は、８個のアンテナ素子１１〜１８によって受信される。受信されたそれぞれの信号は、対応する８個のチューナ２１〜２８によって高周波信号からベースバンド信号へダウンコンバートされる。ダウンコンバートされたそれぞれの信号は、対応する８個のＡ／Ｄ変換器３１〜３８によって、アナログ信号からディジタル信号へと変換され、サンプルデータとして出力される。
【００６１】
当該サンプルデータは、重み付け部４および重み付け制御部５へ入力される。重み付け制御部５は、サンプルデータが入力されて、所望波のみを最も感度よく受信できるようにアンテナの指向性を変化させるための素子ウェイト値をそれぞれ算出する。算出された８つの素子ウェイト値は、１つのウェイト情報として１組にされて、重み付け部４へ入力される。このように、ウェイト情報とは、複数の素子ウェイト値を含むデータセットである。
【００６２】
重み付け部４は、当該ウェイト情報に含まれる８つの素子ウェイト値を用いて、入力されたサンプルデータそれぞれの重み付けを変化させる。重み付けを変化させられた信号は、加算器６によって全て加算され、出力される。
【００６３】
図４を参照しつつ、重み付け部４および加算器６の動作を詳細に説明する。重み付け部４は、８つの乗算部４０１〜４０８と、８つの素子ウェイト部４１１〜４１８とを含む。８つの素子ウェイト部４１１〜４１８は、ウェイト情報が入力されて、各サンプルデータに対応する素子ウェイト値を出力する。８つの乗算部４０１〜４０８は、対応する素子ウェイト部から入力された素子ウェイト値と、対応するサンプルデータとを乗算する。加算器６は、乗算された８つの値を、全て加算する。加算された値は、１サンプル分の演算結果として出力される。このような演算をアレー合成演算と呼ぶ。
【００６４】
本実施形態において、ウェイト情報は、１６個が設けられる。１つのウェイト情報は、８つの素子ウェイト値を含む。このようなウェイト情報は、Ｗ［ｋ］［ｍ］と表すことができる。ｋは、ウェイト情報番号を表し、１６以下の自然数である。また、ｍは、素子番号を表し、８以下の自然数である。
【００６５】
図５は、重み付け制御部５の詳細な構成を示したブロック図である。重み付け制御部５は、８つの信号が入力されるバッファ１０７と、バッファ１０７からの信号が入力されて所望の信号を受信するために最適な重み付け値を算出する評価部１０１と、評価の高い重み付け候補値を選び出す選別部１０２と、選別部１０２から入力された値を複製する複製部１０３と、選別部１０２から入力された値を部分的に交換する交換部１０４と、選別部１０２から入力された値を部分的に変更する変更部１０５と、複製部１０３と交換部１０４と変更部１０５とによって算出された値を記憶する情報記憶部１００と、選別部１０２から入力された値から重み付け値を決定する決定部１０６とを備える。
【００６６】
次に、図６を参照しつつ、重み付け制御部５の動作について説明する。ステップＳ１００において、情報記憶部１００は、受信信号が検出されたことを示すロード信号が入力されるまで、待機状態を保つ。ロード信号は、図示されないタイミング検出部によって、信号の受信が検知された場合に出力される。
【００６７】
次に、受信信号が検出されたことを示すロード信号が入力されると、情報記憶部１００は、ウェイト情報に初期値を入力する（ステップＳ２００）。初期値は０でもよいが、１６方向の異なる指向性を持つように予め算出された図７に示されるようなウェイト情報であることが好ましい。このようなウェイト情報によって、最適解に近い状態から探索を進めることができるので、探索の繰り返し回数を減らして演算量を削減することができる。
【００６８】
また、送信端末が複数ある場合には、情報記憶部１００は、送信を行おうとする送信端末の端末番号がロード信号として入力されてもよい（ステップＳ１００）。このような構成において、図示されないタイミング検出部は、所定のタイミングによって管理されている複数の送信端末のうち、送信を行おうとする送信端末を検知する。タイミング検出部は、検知した端末番号をロード信号として出力する。
【００６９】
情報記憶部１００は、ロード信号が入力されると、ウェイト情報に初期値を入力する（ステップＳ２００）。ここで入力される初期値は、端末番号毎に記憶されている前回通信時のウェイト情報であることが好ましい。このようなウェイト情報によれば、信号の送信元が変更された場合においても前回の最適解近傍から探索を行うことができる。したがって、探索の繰り返し回数を減らして演算量を削減することができる。
【００７０】
ステップＳ３００において、バッファ１０７は、各アンテナ素子から受信した８つの信号に対して、それぞれシンボル速度の８倍の速度でサンプリングし、４シンボル分のサンプルデータを取り込む。すなわち、バッファ１０７は、（３２×８）個のサンプルデータを取り込む。取り込まれたサンプルデータは、Ｓ［ｎ］［ｍ］と表すことができる。ｎはサンプル番号を表し、３２以下の自然数である。ｍは素子番号を表し、８以下の自然数である。
【００７１】
次に、ステップＳ４００において、決定部１０６は、ステップＳ５００以下の各処理が何回行われたかをカウントするための変数Ｃｏｕｎｔに０を代入し、サブルーチンステップＳ５００へ進む。
【００７２】
図８は、サブルーチンステップＳ５００（評価処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。まず、図８を参照しつつ、４相位相変調方式が用いられる場合における評価部１０１の動作について説明する。前述のように、送信時における信号点配置座標は、図２のように図示される。
【００７３】
ステップＳ５１０において、評価部１０１は、バッファ１０７および情報記憶部１００からのデータを入力されて、次式（３）のような演算を行う。
【数３】

上式（３）のように、評価部１０１は、まず、サンプルデータＳ［ｎ］［ｍ］に対して、情報記憶部１００に記憶されているウェイト情報Ｗ［ｋ］［ｍ］を乗算する。この乗算は、図４に示されるような前述のアレー合成演算である。
【００７４】
次に、ステップＳ５２０において、評価部１０１は、上記アレー合成演算における演算結果の絶対値を生成する。この絶対値は、信号点の原点からの距離に相当する。評価部１０１は、生成された絶対値から、一定振幅に相当する１との二乗誤差（差の二乗）を求める。評価部１０１は、その総和を評価値として、評価処理を終了する。当該評価値は、Ｐ［ｋ］と表すことができる。ｋは、前述のように、ウェイト情報番号を表す。
【００７５】
このように、評価部１０１は、４相位相変調方式による変調信号の振幅値が一定であることを利用して、サンプルデータの振幅値が一定の振幅値からどの程度ずれているかを、評価値として算出する。算出された評価値は、１６個のウェイト情報に対応して、それぞれ算出される。したがって、評価部１０１は、１６個の評価値を得ることができる。
【００７６】
次に、図８を参照しつつ、８相位相変調方式が用いられる場合における評価部１０１の動作について説明する。前述のように、送信時における信号点配置座標は、図３のように図示される。
【００７７】
ステップＳ５１０において、評価部１０１は、バッファ１０７および情報記憶部１００からのデータが入力されて、次式（４）のような演算を行う。なお、式中のＲｅａｌは実数成分の抽出を意味し、Ｉｍａｇは虚数成分の抽出を意味するものとする。
【数４】

【００７８】
上式（４）のように、評価部１０１は、Ｓ［ｎ］［ｍ］および情報記憶部１００に記憶されているウェイト情報から、図４に示されるような前述のアレー合成演算を行い、演算値を生成する。
【００７９】
ステップＳ５２０において、評価部１０１は、生成された演算値における実数部および虚数部の絶対値が、８相位相変調の第１象現における２点の信号点配置座標ｃｏｓ（π／８）＋ｉ×ｓｉｎ（π／８）およびｓｉｎ（π／８）＋ｉ×ｃｏｓ（π／８）の実数部および虚数部に対して、どのくらいの誤差を生じているかを、それぞれ算出する。
【００８０】
すなわち、上式（４）におけるＩ１［ｋ］［ｎ］は、アレー合成演算の演算結果における実数部の絶対値と、信号点配置座標ｃｏｓ（π／８）＋ｉ×ｓｉｎ（π／８）における実数部との２乗誤差を表している。また、Ｑ２［ｋ］［ｎ］は、前述の演算結果における虚数部の絶対値と同信号点の虚数部との２乗誤差を表している。
【００８１】
同様に、Ｉ２［ｋ］［ｎ］およびＱ１［ｋ］［ｎ］は、アレー合成演算の演算結果における実数部および虚数部の絶対値と、信号点配置座標ｓｉｎ（π／８）＋ｉ×ｃｏｓ（π／８）の実数部および虚数部との２乗誤差をそれぞれ表している。
【００８２】
Ｐ［ｋ］は、上述のように算出された２乗誤差を実数部および虚数部のそれぞれにおいて乗算し、その結果を加算した評価値である。以上のような評価部１０１の動作は、１６個のウェイト情報に対してそれぞれ行われ、評価処理を終了する。
【００８３】
ところで、上述したように、８相位相変調方式が用いられる場合において、評価部１０１の動作は、４相位相変調方式が用いられる場合の動作とは異なる。しかし、これらの場合において、評価部１０１の動作は、同じであってもよい。すなわち、評価部１０１は、８相位相変調方式による変調信号の振幅が、一定の振幅であることを利用して、サンプルデータの振幅値が一定の振幅値からどのくらいずれているかを、評価値として算出してもよい。
【００８４】
また、４相位相変調方式が用いられる場合において、評価部１０１の動作は、８相位相変調方式が用いられる場合の動作とは異なる。しかし、これらの場合において、評価部１０１の動作は、同じであってもよい。ただし、図２に示されるように、４相位相変調の第１象現における信号点は、１点しかない。その信号点配置座標は、ｓｉｎ（π／４）＋ｉ×ｃｏｓ（π／４）である。
【００８５】
以上のような評価部１０１における上式（４）の演算は、ｋの値を１から１６まで順次変化させて１つずつ行う必要はない。なぜなら、それらは互いに無関係だからである。したがって、Ｐ［１］からＰ［１６］までの演算は、並列に演算することができる。上述のように、従来のＬＭＳないしＲＬＳアルゴリズムを用いる場合では、このような並列演算を行うことは基本的にできない。
【００８６】
図９は、評価部１０１における上述のような並列演算を可能にする構成を示したブロック図である。図９を参照すると、評価部１０１へ入力される２つの信号は、評価部１０１に含まれるＰ［１］からＰ［１６］までの演算ブロックへそれぞれ入力される。各演算ブロックは、入力されたデータを用いて対応するＰ［１］からＰ［１６］までの評価値のいずれかを算出し、出力する。出力された信号は、全てがまとめられて評価部１０１から出力される。このような構成によれば、評価部１０１は、順次に演算する場合と比較して、１６倍の速度で演算することができる。
【００８７】
以上のようにして評価処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ６００の処理を開始する。
【００８８】
図１０は、サブルーチンステップＳ６００（選別処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１０を参照すると、ステップＳ６１０において、選別部１０２は、算出された評価値が小さいもの（評価が高いもの）から順番に並ぶように、当該評価値に対応する１６個のウェイト情報をソートする。
【００８９】
次に、ステップＳ６２０において、選別部１０２は、ソートされた１６個のウェイト情報のうち、評価値が小さい（評価が高い）上位４個のウェイト情報を選択する。選別部１０２は、選択された４個のウェイト情報を一時的に保存し、選択処理を終了する。もちろん、選択されるウェイト情報は、４個に限られないが、本実施形態においては、４個とする。
【００９０】
以上のようにして選別処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ７００の処理を開始する。
【００９１】
図１１は、サブルーチンステップＳ７００（複製処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１１を参照すると、ステップＳ７１０において、複製部１０３は、選別部１０２によって選択された４個のウェイト情報から任意のウェイト情報を選択する。次に、複製部１０３は、選択されたウェイト情報をコピーして、新しいウェイト情報を生成し、当該ウェイト情報を情報記憶部１００へ記憶させる（ステップＳ７２０）。
【００９２】
ステップＳ７３０において、複製部１０３は、ウェイト情報が必要数（ここでは４個とする）に達したかを判断する。生成されたウェイト情報が４個に達しない場合、処理は、ステップＳ７１０へ戻る。生成されたウェイト情報が４個に達した場合、選別処理は終了する。
【００９３】
以上のようにして選別処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ８００の処理を開始する。
【００９４】
図１２は、サブルーチンステップＳ８００（交換処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１２を参照すると、ステップＳ８１０において、交換部１０４は、選別部１０２によって選択された４個のウェイト情報のうち、その評価値が１位のウェイト情報と３位のウェイト情報とを、２位のウェイト情報と４位のウェイト情報とを、３位のウェイト情報と２位のウェイト情報とを、４位のウェイト情報と１位のウェイト情報とをそれぞれ組み合わせる。さらに、交換部１０４は、組み合わせられた４組のウェイト情報から、１組を選択する。
【００９５】
次に、交換部１０４は、１つまたは複数の素子番号ｍをランダムに選ぶ（ステップＳ８２０）。交換部１０４は、ランダムに選ばれた素子番号の素子ウェイト値を、組み合わせられたウェイト情報同士で交換して、新しい１組のウェイト情報をそれぞれ生成する。交換部１０４は、新しく生成された１組２個のウェイト情報を、情報記憶部１００に記憶させる（ステップＳ８３０）。
【００９６】
なお、ステップＳ８３０において交換される素子ウェイト値は、その実数成分と虚数成分とが同時に交換されてもよいし、どちらか一方の成分同士が交換されてもよい。どちらか一方の成分同士が交換される場合には、交換部１０４が動作する毎に交互に実数成分と虚数成分とが選ばれて交換されることが好ましい。このように構成すれば、各成分毎に解の収束速度を速めることができる。
【００９７】
ステップＳ８４０において、交換部１０４は、ウェイト情報が必要数（ここでは４組８個とする）に達したかを判断する。生成されたウェイト情報が４組８個に達しない場合、当該処理はステップＳ８１０へ戻る。生成されたウェイト情報が４組８個に達した場合、交換処理は終了する。
【００９８】
以上のようにして交換処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ９００の処理を開始する。
【００９９】
図１３は、サブルーチンステップＳ９００（変更処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１３を参照すると、ステップＳ９１０において、変更部１０５は、乱数範囲を所定の範囲、ここでは範囲Ａ（−０．１〜０．１、−０．１ｉ〜０．１ｉ）に設定する。
【０１００】
ステップＳ９２０において、変更部１０５は、最適解近傍に解が収束しつつある場合であるか否かを判断する。具体的には、変更部１０５は、選別部１０２によって選択された４個のウェイト情報の中での最高評価値を求め、最高評価値が４以上のときには、未だ最適解近傍に解が収束しつつある場合ではないと判断して、ステップＳ９４０へジャンプする。また、変更部１０５は、最高評価値が４未満のときには、最適解近傍に解が収束しつつある場合であると判断して、ステップＳ９３０へ進む。
【０１０１】
ステップＳ９３０において、変更部１０５は、乱数範囲を狭く設定する。具体的には、変更部１０５は、乱数範囲を範囲Ｂ（−０．０５〜０．０５、−０．０５ｉ〜０．０５ｉ）に設定する。
【０１０２】
ステップＳ９４０において、変更部１０５は、選別部１０２によって選択された４個のウェイト情報から任意のウェイト情報を選択する。次に、変更部１０５は、１つまたは複数の素子番号ｍをランダムに求める（ステップＳ９５０）。
【０１０３】
ステップＳ９６０において、変更部１０５は、設定された乱数範囲内で、変更値をランダムに発生させる。また、変更部１０５は、当該変更値の実数成分または虚数成分のいずれか一方を０にしてもよい。いずれか一方を０にする場合、変更部１０５は、動作毎に実数成分と虚数成分とを交互に選んで０にすることが好ましい。
【０１０４】
ステップＳ９７０において、変更部１０５は、上記のように求められた素子番号ｍに対応する素子ウェイト値に対して、ランダムに発生させられた変更値を加算し、加算された値を新たな素子ウェイト値とする。変更部１０５は、このようにして生成された新しい４個のウェイト情報を情報記憶部１００に記憶させる。
【０１０５】
ステップＳ９８０において、変更部１０５は、ウェイト情報が必要数（ここでは４個とする）に達したかを判断する。生成されたウェイト情報が４個に達しない場合、処理はステップＳ９４０へ戻る。生成されたウェイト情報が４個に達した場合、変更処理は終了する。
【０１０６】
また、以上のような動作に替えて、変更部１０５は、次のような動作を行ってもよい。ステップＳ９２０において、変更部１０５は、最適解近傍に解が収束しつつある場合であるか否かを判断する際に、情報記憶部１００、評価部１０１、選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４および変更部１０５における各動作の通算繰り返し回数を用いる。具体的には、変更部１０５は、各動作の通算繰り返し回数が３２回以上の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合であると判断し、３２回未満の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合でないと判断する。このような動作において、変更部１０５は、最高評価値を算出する必要がない。したがって、変更部１０５は簡易な構成になる。
【０１０７】
以上のようにして評価処理が終了した後、重み付け制御部５は、ステップＳ６００の処理を開始する。
【０１０８】
ここで、図６において、サブルーチンステップＳ７００〜Ｓ９００は、順次に実行されるように説明した。しかし、これらの処理は、同時に並列処理されてもよい。図５に示すように、複製部１０３と、交換部１０４と、変更部１０５とは、並列処理が可能なように構成されている。したがって、これらが並列処理するように動作すれば、順次に処理するように動作する場合よりも高速に演算することができる。
【０１０９】
ステップＳ１０００において、決定部１０６は、前述の変数Ｃｏｕｎｔを１だけインクリメントする。さらに、ステップＳ１１００において、決定部１０６は、変数Ｃｏｕｎｔが４に達したかを判断する。４に達していなければ、処理はステップＳ５００へ戻る。４に達していれば、処理はステップＳ１２００へ進む。
【０１１０】
ステップＳ１２００において、決定部１０６は、前述のように選別部１０２に一時的に保存されている４つのウェイト情報から評価値が２位のウェイト情報を取り出す。取り出されたウェイト情報は、重み付け用ウェイト情報として、上述の重み付け部４へ入力される。
【０１１１】
ここで、評価値が２位のウェイト情報が取り出される理由は、１位のウェイト情報の評価値が雑音によって誤って高められた可能性があり、そのような可能性が大きい場合には、２位の評価値のほうが１位の評価値よりも、正確であると考えられるからである。
【０１１２】
しかし、１位のウェイト情報の評価値が雑音によって誤って高められた可能性が小さい場合には、決定部１０６は、評価値が１位のウェイト情報を重み付け用ウェイト情報として出力するのが好ましい。
【０１１３】
ステップＳ１３００において、バッファ１０７は、受信信号の有無を検知する。受信信号があれば、処理はステップＳ３００へ戻る。受信信号がなければ、処理は終了する。
【０１１４】
（第２の実施形態）
本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナと同様に、図１に示すように構成される。ただし、アレーアンテナ部１０における８個のアンテナ素子１１〜１８は、図１４に示されるように、等間隔で直線状に配列されている。したがって、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナと共通の動作を行う場合の説明を省略し、相違する動作を行う場合を中心に説明する。
【０１１５】
第１の実施形態と同様に、本実施形態においても、ウェイト情報は、１６個が設けられる。１つのウェイト情報は、４つの素子ウェイト値を含む。このようなウェイト情報は、Ｗ［ｋ］［ｍ］と表すことができる。ｋはウェイト情報番号を表し、１６以下の自然数である。また、ｍは素子番号を表し、４以下の自然数である。
【０１１６】
ただし、アンテナ素子は８つあるので、評価の際の演算時および重み付け時には、１つのウェイト情報に含まれる４つの素子ウェイト値の他に、さらに４つの素子ウェイト値が必要である。そこで、図１５に示すように、演算時および重み付け時には、素子番号が１〜４の素子ウェイト値の共役複素数値を算出して、これらを素子番号が８〜５の素子ウェイト値とする。
【０１１７】
したがって、１つのウェイト情報は、４つの素子ウェイト値のみを含むが、演算時および重み付け時には、１つのウェイト情報は、８つの素子ウェイト値を含むものとして取り扱われる。よって、評価の際の演算時および重み付け時には、ウェイト情報Ｗ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、８以下の自然数であるものとして取り扱う。
【０１１８】
このように、素子番号が１〜４の素子ウェイト値の共役複素数値を、素子番号が８〜５の素子ウェイト値とすることができるのは、図１４に示されるように、アンテナ素子が互いに対称な位置にあるからである。
【０１１９】
例えば、アンテナ素子１１とアンテナ素子１８のように、原点を結んで対称な位置に設けられたアンテナ素子同士は、原点位置からみると等距離の位置にある。これらのアンテナ素子において受信される信号は、原点からみれば、同じ量だけ位相が遅れ、あるいは進む。したがって、これらの信号は、共役複素の関係にある。この共役複素関係は、これらのアンテナ素子に対応する素子ウェイト値にも同様にみられる。
【０１２０】
よって、以上のようなウェイト情報の構成によれば、ウェイト情報に含まれる素子ウェイト値は、アンテナ素子の実際の数の半分にすることができる。このような構成は、探索における解への収束速度を速くして、精度を向上させることに役立つ。
【０１２１】
すなわち、後述のように、交換部１０４および変更部１０５における解への収束時間は、素子ウェイト値の数に従って長くなる。したがって、素子ウェイト値の数が少ないほど、解への収束速度が速くなる。また、短い時間内に解を探索しなければならない本実施形態のような場合には、解の精度を向上させることができる。
【０１２２】
次に、図６を参照しつつ、重み付け制御部５の動作について説明する。ステップＳ１００〜Ｓ７００における動作は、第１の実施形態における動作と同様である。ただし、評価処理の際の演算においては、前述のように、素子番号が１〜４の素子ウェイト値の共役複素数値を算出して、これらを素子番号が８〜５の素子ウェイト値とする。
【０１２３】
次に、サブルーチンステップＳ８００において、交換部１０４は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行う。また、このような動作に替えて、本実施形態においては、交換部１０４は、次のような動作を行ってもよい。
【０１２４】
図１６を参照しつつ、サブルーチンステップＳ８００における交換処理について、説明する。ステップＳ８５０において、交換部１０４は、変数Ｊの初期値を１に設定する。次に、交換部１０４は、選別部１０２によって選択されたウェイト情報のうち、その評価値がＪ位のウェイト情報以外のウェイト情報をランダムに選択する（ステップＳ８６０）。
【０１２５】
ステップＳ８７０において、交換部１０４は、評価値がＪ位のウェイト情報と、ランダムに選択されたその他のウェイト情報との２つを１組とする。さらに、交換部１０４は、当該１組のウェイト情報それぞれに含まれる素子番号Ｊの素子ウェイト値同士を交換して、新しい１組のウェイト情報を生成する。新しく生成されたウェイト情報は、情報記憶部１００に記憶される。
【０１２６】
次に、交換部１０４は、Ｊの値を１だけインクリメントする（ステップＳ８８０）。ステップＳ８９０において、交換部１０４は、Ｊの値が４を超えているか否かを判断する。Ｊの値が４以下であれば、処理はステップＳ８６０へ戻る。Ｊの値が４を超えていれば、交換処理は終了する。
【０１２７】
図１７は、上記のような交換部１０４の動作を示した模式図である。図１７において、「？」の記号は、１組のウェイト情報において、互いの評価順位が異なるように、ランダムに選択されたウェイト情報の評価順位を表している。矢印の記号は、素子ウェイト値を交換する動作を表している。図１７に示されるような動作を経て、交換部１０４は、新しく生成された４組８個のウェイト情報を、情報記憶部１００に記憶させる。
【０１２８】
なお、上述したように、本実施形態において、１つのウェイト情報は、４つの素子ウェイト値のみを含む。したがって、上記のような交換部１０４の動作によれば、１つのウェイト情報が８つの素子ウェイト値を含む場合に比べて、交換対象は半分ですむ。したがって、交換部１０４は、速い速度で解へ収束するような演算を行うことができる。
【０１２９】
変更部１０５は、第１の実施形態における場合と同様な動作を行う。なお、本実施形態において、１つのウェイト情報は、４つの素子ウェイト値のみを含む。したがって、交換部１０４の動作と同様に、変更部１０５の動作は、１つのウェイト情報が８つの素子ウェイト値を含む場合に比べて、速い速度で解へ収束するような演算を行うことができる。
【０１３０】
決定部１０６は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行うので、説明を省略する。
【０１３１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの動作について説明する。本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの構成は、図１８に示されるような１６個のアンテナ素子を有するほかは、第１および第２の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの構成とほぼ同様である。
【０１３２】
詳細に説明すれば、本アダプティブアレーアンテナは、図１のようなアダプティブアレーアンテナとは一部分が異なり、アレーアンテナ部からの１６個の信号に対してそれぞれ一定の重み付けを行う構成である。また、当該アレーアンテナ部は、１６個のアンテナ素子と、これらに対応して設けられた１６個のチューナおよびＡ／Ｄ変換器とを含む。本実施形態においても、ウェイト情報は、１６個が設けられるが、１つのウェイト情報は、８個の素子ウェイト値を含む。
【０１３３】
ただし、アンテナ素子は１６個あるので、評価の際の演算時および重み付け時には、１つのウェイト情報に含まれる８つの素子ウェイト値の他に、さらに８つの素子ウェイト値が必要である。そこで、第２の実施形態の場合と同様に、演算時および重み付け時には、素子番号が１〜８の素子ウェイト値の共役複素数値を算出して、これらを素子番号が１６〜９の素子ウェイト値とする。
【０１３４】
したがって、１つのウェイト情報は、８つの素子ウェイト値のみを含むが、演算時および重み付け時には、１つのウェイト情報は、１６個の素子ウェイト値を含むものとして取り扱われる。よって、評価の際の演算時および重み付け時には、ウェイト情報Ｗ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、１６以下の自然数であるものとして取り扱う。
【０１３５】
このように、素子番号が１〜８の素子ウェイト値の共役複素数値を、素子番号が１６〜９の素子ウェイト値とすることができるのは、図１８に示されるように、アンテナ素子が原点をはさんで互いに対称な位置にあるからである。
【０１３６】
図１８を参照すると、アンテナ素子１１１とアンテナ素子１１１’とは、原点をはさんで等距離の位置にある。アンテナ素子１１２〜１１８とアンテナ素子１１２’〜１１８’との関係も同様である。このように対称な位置にあるアンテナ素子において受信される信号は、前述のように、原点からみれば同じ量だけ位相が遅れ、あるいは進む。したがって、これらの信号は、共役複素の関係にある。この共役複素関係は、これらのアンテナ素子に対応する素子ウェイト値にも同様にみられる。
【０１３７】
よって、以上のようなウェイト情報の構成によれば、ウェイト情報に含まれる素子ウェイト値は、アンテナ素子の実際の数の半分になる。このような構成は、第２の実施形態における場合と同様に、探索における解への収束速度を速くして、精度を向上させることに役立つ。
【０１３８】
本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４、変更部１０５および決定部１０６の動作は、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナにおける動作と同様であるので、説明を省略する。但し、評価の際の演算時には、ウェイト情報Ｗ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、１６以下の自然数であるものとして取り扱われる。したがって、本実施形態におけるアレー合成演算は、１６個の信号について行われる点で第１の実施形態とは異なる。
【０１３９】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの動作について説明する。本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの構成は、１６個のアンテナ素子を有する点で、第３の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの構成と同様である。ただし、各アンテナ素子は、図１９に示されるような座標位置に配置されるものとする。
【０１４０】
図１９には、直交するＸ軸およびＹ軸の座標が示されている。Ｘ軸上には、原点からの位置が等距離であるＡおよびａと、Ｂおよびｂとが示され、Ｙ軸上には、原点からの位置が等距離であるＣおよびｃと、Ｄおよびｄとが示されている。したがって、Ａおよびａと、Ｂおよびｂと、Ｃおよびｃと、Ｄおよびｄとは、互いに複素共役の関係に立つ。本アダプティブアレーアンテナに含まれる１６個のアンテナ素子は、これらの座標をＸ座標とＹ座標とにおいてそれぞれ組み合わせた位置に設けられている。
【０１４１】
これらのアンテナ素子に対応する素子ウェイト値は、上述の複素共役の関係にある座標の組み合わせによって特定することができる。例えば、図１９において左上に設けられているアンテナ素子は、Ｘ座標がｄであり、Ｙ座標がＡである。他方、図１９において左下に設けられているアンテナ素子は、Ｘ座標がｄであり、Ｙ座標がａである。したがって、これら２つのアンテナ素子に対応する素子ウェイト値は、Ａとｄとを乗算し、ａとｄとを乗算することによってそれぞれ求めることができる。
【０１４２】
このように、アンテナ素子に対応する素子ウェイト値は、４つの座標値と、これら４つの座標値と複素共役の関係にある座標の組み合わせによって特定することができる。したがって、本実施形態においても、ウェイト情報は、１６個が設けられるが、１つのウェイト情報は、４個の素子ウェイト値を含んでいればよい。
【０１４３】
ただし、アンテナ素子は１６個あるので、評価の際の演算時および重み付け時には、１つのウェイト情報に含まれる４つの素子ウェイト値をそれぞれ乗算することによって、素子番号が１〜１６の素子ウェイト値を算出する。
【０１４４】
したがって、１つのウェイト情報は、４つの素子ウェイト値のみを含むが、演算時および重み付け時には、１つのウェイト情報は、１６個の素子ウェイト値を含むものとして取り扱われる。よって、評価の際の演算時および重み付け時には、ウェイト情報Ｗ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、１６以下の自然数であるものとして取り扱う。
【０１４５】
以上のようなウェイト情報の構成によれば、ウェイト情報に含まれる素子ウェイト値は、アンテナ素子の実際の数の４分の１になる。このような構成は、第３の実施形態における場合よりもさらに、探索における解への収束速度を速くして、さらに精度を向上させることができる。
【０１４６】
本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４、変更部１０５および決定部１０６の動作は、第２の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナにおける動作と同様であるので、説明を省略する。但し、前述のように、評価の際の演算時には、ウェイト情報Ｗ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、１６以下の自然数であるものとして取り扱われる。したがって、本実施形態におけるアレー合成演算は、１６個の信号について行われる点で第２の実施形態とは異なる。
【０１４７】
（第５の実施形態）
本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナと同様に、図１に示すように構成される。ただし、本実施形態は、ウェイト情報の構成が他の実施形態とは異なる。したがって、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナと共通の動作を行う場合の説明を省略し、相違する動作を行う場合を中心に説明する。
【０１４８】
第１の実施形態と同様に、本実施形態においても、ウェイト情報は、１６個が設けられる。１つのウェイト情報は、８つの素子ウェイト値と１つの回転子Ｒとを含む。したがって、ウェイト情報は９つの要素を含み、順に、Ｗ［ｋ］［１］、Ｗ［ｋ］［２］、…Ｗ［ｋ］［８］、Ｒ［ｋ］と表すことができる。ｋは、ウェイト情報番号を表し、１６以下の自然数である。また、ウェイト情報に含まれる９つの要素には、順に１〜９の要素番号が付せられる。
【０１４９】
次に、図６を参照しつつ、重み付け制御部５の動作について説明する。ステップＳ１００〜Ｓ４００における動作は、第１の実施形態における動作と同様である。サブルーチンステップＳ５００において、評価部１０１は、以下のような動作を行う。
【０１５０】
図８を参照しつつ、８相位相変調方式が用いられる場合における評価部１０１の動作について説明する。前述のように、送信時における信号点配置座標は、図３のように図示される。
【０１５１】
ステップＳ５１０において、評価部１０１は、バッファ１０７および情報記憶部１００からのデータを入力されて、次式（５）のような演算を行う。なお、式中のＲｅａｌは実数成分の抽出を意味し、Ｉｍａｇは虚数成分の抽出を意味するものとする。
【数５】

【０１５２】
上式（５）のように、評価部１０１は、サンプルデータＳ［ｎ］［ｍ］および情報記憶部１００に記憶されているウェイト情報から、図４に示されるような前述のアレー合成演算を行い、さらに回転子を乗算して演算値を生成する。ステップＳ５２０において、評価部１０１は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行う。
【０１５３】
次に、サブルーチンステップＳ６００およびＳ７００における重み付け制御部５の動作は、第１の実施形態における動作と同様である。サブルーチンステップＳ８００において、交換部１０４は、以下のような動作を行う。なお、図１２および図１３における素子番号ｍは、要素番号と読み替えるものとする。
【０１５４】
図１２を参照すると、ステップＳ８１０において、交換部１０４は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行う。次に、交換部１０４は、１つまたは複数の要素番号をランダムに選ぶ（ステップＳ８２０）。交換部１０４は、ランダムに選ばれた要素番号の素子ウェイト値または回転子を、組み合わせられたウェイト情報同士で交換して、新しい１組のウェイト情報をそれぞれ生成する。交換部１０４は、新しく生成された１組２個のウェイト情報を、情報記憶部１００に記憶させる（ステップＳ８３０）。
【０１５５】
ステップＳ８４０において、交換部１０４は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行う。以上のようにして交換処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ９００の処理を開始する。
【０１５６】
図１３を参照すると、ステップＳ９１０〜ステップＳ９４０において、変更部１０５は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行う。ステップＳ９５０において、変更部１０５は、１つまたは複数の要素番号をランダムに求める。
【０１５７】
ステップＳ９６０において、変更部１０５は、設定された乱数範囲内で、変更値をランダムに発生させる。ステップＳ９７０において、変更部１０５は、上記のように求められた要素番号に対応する素子ウェイト値に対して、ランダムに発生させられた変更値を加算し、加算された値を新たな素子ウェイト値とする。ただし、上記のように求められた要素番号が９であるとき、すなわち回転子であるときには、ランダムに発生させられた変更値をさらに２で割ってから回転子に加算し、加算された値を新たな回転子とする。変更部１０５は、このようにして生成された新しい４個のウェイト情報を情報記憶部１００に記憶させる。ステップＳ９８０において、変更部１０５は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行う。
【０１５８】
また、以上のような動作に替えて、変更部１０５は、第１の実施形態における動作と同様に、次のような動作を行ってもよい。ステップＳ９２０において、変更部１０５は、最適解近傍に解が収束しつつある場合であるか否かを判断する際に、情報記憶部１００、評価部１０１、選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４および変更部１０５における各動作の通算繰り返し回数を用いる。具体的には、変更部１０５は、各動作の通算繰り返し回数が３２回以上の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合であると判断し、３２回未満の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合でないと判断する。このような動作においては、変更部１０５は、最高評価値を算出する必要がないので、簡易な構成にすることができる。
【０１５９】
次に、図６を参照すると、ステップＳ１０００およびステップＳ１１００において、決定部１０６は、第１の実施形態における動作と同様の動作を行うので、説明を省略する。
【０１６０】
ステップＳ１２００において、決定部１０６は、前述のように選別部１０２に一時的に保存されている４つのウェイト情報から評価値が２位のウェイト情報を取り出す。取り出されたウェイト情報は、８つの素子ウェイト値と１つの回転子Ｒとを含む。決定部１０６は、これら８つの素子ウェイト値に対して回転子をそれぞれ乗算する。決定部１０６は、これらの乗算された値を重み付け用ウェイト情報として、上述の重み付け部４へ入力する。
【０１６１】
このように、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、ウェイト情報に回転子Ｒを含む。この回転子Ｒを乗算することによって、図示されない復調部は、位相回転の調整を行う必要がなくなる。また、ウェイト情報に回転子Ｒが含まれることにより、８つの素子ウェイト値は、位相回転に関する拘束条件を付されることになる。したがって、当該拘束条件を付された８つの素子ウェイト値は、条件が付されない場合よりも精度の高い重み付けを行うことができる。
【０１６２】
（第６の実施形態）
本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第１および第２の実施形態のアダプティブアレーアンテナの構成および動作に、トレーニングを行う構成および動作が付加される。したがって、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第１および第２の実施形態のアダプティブアレーアンテナとほぼ同様の構成および動作を行うが、一定期間のトレーニングを行う点が他と異なる。このトレーニング期間において、送信される信号はトレーニング用の信号と同じである。以下では、図６を参照しつつ、動作の共通点に関する説明を省略し、相違点について説明する。
【０１６３】
図６において、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナのステップＳ４００までの動作は、第１および第２の実施形態のアダプティブアレーアンテナにおける動作と同様である。本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、受信開始後の一定期間中、典型的には、最初の１６シンボル分を受信する期間中、トレーニングを行う。
【０１６４】
サブルーチンステップＳ５００において、トレーニングを行う評価部１０１は、第１および第２の実施形態のアダプティブアレーアンテナにおける動作とは、異なる動作を行う。図２０は、本実施形態におけるサブルーチンステップＳ５００の詳細な動作を示したフローチャートである。
【０１６５】
図２０を参照すると、評価部１０１は、ステップＳ５３０において、ウェイト情報およびサンプルデータから前述のようなアレー合成演算をおこなって演算値を生成する。次に、ステップＳ５４０において、評価部１０１は、生成された演算値とトレーニングデータとの２乗誤差を求め、その総和をウェイト情報の評価値とする。このような演算は、次式（６）のように表すことができる。なお、式中のＲｅａｌは実数成分、Ｉｍａｇは虚数成分の抽出を意味する。
【数６】

【０１６６】
上式（６）において、Ｄ［ｎ］は、既知のトレーニングデータを表す。ｎは、サンプル番号を表す。この既知のトレーニングデータは、予め定められていれば、０と１とが繰り返されたデータでもよいし、１６シンボル全てが異なるデータであってもよい。送信される信号も、この既知のトレーニングデータを含む。
【０１６７】
上式（６）のように、評価部１０１は、図４に示されるようなサンプルデータＳ［ｎ］［ｍ］および情報記憶部１００に記憶されているウェイト情報のアレー合成演算を行う。評価部１０１は、この演算結果と既知のトレーニングデータＤ［ｎ］との二乗誤差（差の二乗）を実数成分、虚数成分毎に求めて加算する。評価値Ｐ［ｋ］は、その加算された値である。
【０１６８】
算出された評価値は、１６個のウェイト情報に対応して、それぞれ算出される。したがって、本実施形態における評価部１０１は、第１および第２の実施形態の場合と同様に、１６個の評価値を得ることができる。
【０１６９】
次に、サブルーチンステップＳ６００からステップＳ１２００までの本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４、変更部１０５および決定部１０６の動作は、第１の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナにおける動作と同様であるので、説明を省略する。また、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、ステップＳ１３００の動作が省略される。
【０１７０】
以上のようにして、バッファ１０７は、１回の動作において４シンボル分のデ−タを取り込むのであるから、１６シンボル分のデータを取り込むには、４回の動作が必要となる。この４回の動作を終えると、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、トレーニング動作を終了する。
【０１７１】
トレーニング動作を終了するとそれ以降、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第１ないし第２の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナと全く同様の動作を行う。このように、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第１ないし第２の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナに加えて、さらにトレーニング動作をすることが特徴である。
【０１７２】
また、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第３ないし第４の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナに加えて、さらにトレーニング動作をするように構成してもよい。ただし、アンテナ素子の数に応じて、素子番号ｍは１から１６までの整数となる。
【０１７３】
さらに、本実施形態に係るアダプティブアレーアンテナは、第５の実施形態に係るアダプティブアレーアンテナに加えて、さらにトレーニング動作をするように構成してもよい。ただし、各アレー合成演算値には、回転子Ｒが乗算されなければならない。このような演算は、次式（７）のように示される。
【数７】

【０１７４】
上述のようなトレーニング動作は、予め定められたトレーニング用の信号点座標のみにサンプルデータの信号点を集めることができる。したがって、所望の信号を正確に分離することのできる精度の高い素子ウェイト値を求めることができる。
【０１７５】
以上のようないわゆる遺伝的アルゴリズムを用いる各実施形態のアダプティブアレーアンテナは、従来のＬＭＳアルゴリズムを用いる場合よりも、並列処理を行わない場合には、やや演算量が多くなるものの、解への収束速度が速い結果、精度の高いアダプティブ制御を行うことができる。以下、本発明の実施形態における演算量と従来例の場合の演算量とを比較する。
【０１７６】
ＬＭＳアルゴリズムおよびＲＬＳアルゴリズムと評価基準を合わせるために、トレーニング信号を有する第６の実施形態の場合を比較して、１サンプル毎の演算量を考える。前述と同じく、１６ビットの加減算の演算量を１とし、さらに、交換および複製の演算量を１、ビット検査の演算量を１、複素数の絶対値の２乗を３３（１６＋１６＋１＝３３）とする。
【０１７７】
本発明の第６の実施形態におけるアルゴリズムにおいて、複製手段の演算量は４（１×４＝４）、変更手段の演算量は８（１×２×４＝８）、交換手段の演算量は８（１×８＝８）、選別手段の演算量は２５６（１（ビット検査）×１６×１６＝２５６）、評価手段の演算量は９２６４（（（６６＋２）×８＋２＋３３）×１６＝９２６４）であり、合計の演算量は９５４０（４＋８＋８＋２５６＋９２６４＝９５４０）となる。
【０１７８】
上記の合計演算量は、ＲＬＳアルゴリズムにおける演算量の約８４％にあたる。したがって、本発明におけるアルゴリズムを用いる場合には、ＲＬＳアルゴリズムを用いる場合よりも高速に演算することができる。なお、素子数の増加によってＲＬＳの演算量は、さらに指数関数的に増大することにも注目する必要がある。
【０１７９】
また、前述のように、複製手段、変更手段、交換手段、選別手段、評価手段は、１６個のウェイト情報毎に並列処理を行うことができる。並列処理を行った場合には、複製手段の演算量は１（１×１＝１）、変更手段の演算量は２（１×２＝２）、交換手段の演算量は１（１×１＝１）、選別手段の演算量は１６（１（ビット検査）×１６＝１６）、評価手段の演算量は５７９（（６６＋２）×８＋２＋３３＝５７９）であり、合計の演算量は５９９（１＋２＋１＋１６＋５７９＝５９９）となる。したがって、本発明におけるアルゴリズムを用いる場合には、ＲＬＳアルゴリズムを用いる場合はもちろんのこと、ＬＭＳアルゴリズムを用いる場合よりも約２．３倍速く演算することができる。
【０１８０】
また、本発明におけるアルゴリズムを用いる場合には、ＬＭＳアルゴリズムを用いる場合よりも高速に解へ収束させることができる。図２１は、本発明のアルゴリズムを用いたアダプティブアレーアンテナにおける、解の収束速度を表したグラフである。図２５と同様に、図２１においても、点線は所望波を表し、一点鎖線は希望波に対する雑音レベルを表している。また、それ以外の３つの折れ線は、妨害波を表している。図２１を参照すると、全ての妨害波のレベルが希望波に対する雑音レベル以下になるのは、繰り返し回数が２０回付近以降である。したがって、図２５によれば、ＬＭＳアルゴリズムを用いる場合と比較して、本発明におけるアルゴリズムを用いる場合には約３．７５倍速く解へ収束させることができる。
【０１８１】
（第１の実施形態の応用例）
上記のようなアダプティブアレーアンテナは、アダプティブフィルタにも応用することができる。以下に、その応用例について説明する。
【０１８２】
図２６を参照しつつ、第１の実施形態を応用した８タップアダプティブフィルタについて説明する。なお、本アダプティブフィルタが受信する信号の変復調方式は、４相または８相の位相変調方式であるものとする。４相位相変調方式が用いられる場合、送信時における信号点配置座標は、図２のように図示することができる。８相位相変調方式が用いられる場合、送信時における信号点配置座標は、図３のように図示することができる。図２および図３において、黒点は、信号点を表し、横軸は実数成分を、縦軸は虚数成分をそれぞれ表す。
【０１８３】
図２６において、本アダプティブフィルタは、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換部３０と、Ａ／Ｄ変換部３０からの信号が入力されて８タップアダプティブフィルタに対応する８つの信号を出力するタップ７１〜７８と、タップ７１〜７８からの８つの信号に対してそれぞれ一定の重み付けを行う重み付け部４と、重み付け部４における各重み付け値を与える重み付け制御部５と、重み付け制御部５からの８つの信号を加算する加算器６とを備える。
【０１８４】
このように、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、８個のタップ７１〜７８からの信号を重み付け処理する構成である。しかし、タップの個数は、８個に限られない。タップの個数は、複数であればいくつであってもよい。また、タップの配列形状は、どのようなものであってもよい。
【０１８５】
次に、アダプティブフィルタの動作について説明する。送信されてきた信号は、Ａ／Ｄ変換部３０へ入力される。Ａ／Ｄ変換部３０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換して出力する。。出力されたそれぞれの信号は、タップ７１〜７８へそれぞれ入力される。タップ７１〜７８は、８タップアダプティブアレーフィルタに対応するタップ出力をサンプルデータとして出力する。
【０１８６】
当該サンプルデータは、重み付け部４および重み付け制御部５へ入力される。重み付け制御部５は、サンプルデータが入力されて、所望波のみを受信できるようにするためのタップ係数値をそれぞれ算出する。算出された８つのタップ係数値は、１つのタップ情報として１組にされて、重み付け部４へ入力される。
【０１８７】
重み付け部４は、当該タップ情報に含まれる８つのタップ係数値を用いて、入力されたサンプルデータそれぞれの重み付けを変化させる。重み付けを変化させられた信号は、加算器６によって全て加算され、出力される。
【０１８８】
図４を参照しつつ、重み付け部４および加算器６の動作を詳細に説明する。重み付け部４は、８つの乗算部４０１〜４０８と、８つの素子ウェイト部４１１〜４１８とを含む。８つの素子ウェイト部４１１〜４１８は、タップ情報が入力されて、各サンプルデータに対応するタップ係数値を出力する。８つの乗算部４０１〜４０８は、対応する素子ウェイト部から入力されたタップ係数値と、対応するサンプルデータとを乗算する。加算器６は、乗算された８つの値を、全て加算する。加算された値は、１サンプル分の演算結果として出力される。このような演算をフィルタ演算と呼ぶ。
【０１８９】
本実施形態の応用例において、タップ情報は、１６個が設けられる。１つのタップ情報は、８つのタップ係数値を含む。このようなタップ情報は、Ｔ［ｋ］［ｍ］と表すことができる。ｋは、タップ情報番号を表し、１６以下の自然数である。また、ｍは、タップ番号を表し、８以下の自然数である。
【０１９０】
図５は、重み付け制御部５の詳細な構成を示したブロック図である。重み付け制御部５は、８つの信号が入力されるバッファ１０７と、バッファ１０７からの信号が入力されて所望の信号を受信するために最適な重み付け値を算出する評価部１０１と、評価の高い重み付け候補値を選び出す選別部１０２と、選別部１０２から入力された値を複製する複製部１０３と、選別部１０２から入力された値を部分的に交換する交換部１０４と、選別部１０２から入力された値を部分的に変更する変更部１０５と、複製部１０３と交換部１０４と変更部１０５とによって算出された値を記憶する情報記憶部１００と、選別部１０２から入力された値から重み付け値を決定する決定部１０６とを備える。
【０１９１】
次に、図６を参照しつつ、重み付け制御部５の動作について説明する。ただし、図６以降の図において、ウェイト情報番号はタップ情報番号と、ウェイト情報はタップ情報と、素子ウェイト値はタップ係数値と、素子番号はタップ番号と、それぞれ読み替えるものとする。ステップＳ１００において、情報記憶部１００は、受信信号が検出されたことを示すロード信号が入力されるまで、待機状態を保つ。ロード信号は、図示されないタイミング検出部によって、信号の受信が検知された場合に出力される。
【０１９２】
次に、受信信号が検出されたことを示すロード信号が入力されると、情報記憶部１００は、タップ情報に初期値を入力する（ステップＳ２００）。初期値は０でもよいが、１６の異なる位相シフトを持つように予め算出された図７に示されるようなタップ情報であることが好ましい。このようなタップ情報によって、最適解に近い状態から探索を進めることができるので、探索の繰り返し回数を減らして演算量を削減することができる。
【０１９３】
また、送信端末が複数ある場合には、情報記憶部１００は、送信を行おうとする送信端末の端末番号がロード信号として入力されてもよい（ステップＳ１００）。このような構成において、図示されないタイミング検出部は、所定のタイミングによって管理されている複数の送信端末のうち、送信を行おうとする送信端末を検知する。タイミング検出部は、検知した端末番号をロード信号として出力する。
【０１９４】
情報記憶部１００は、ロード信号が入力されると、タップ情報に初期値を入力する（ステップＳ２００）。ここで入力される初期値は、端末番号毎に記憶されている前回通信時のタップ情報であることが好ましい。このようなタップ情報によれば、信号の送信元が変更された場合においても前回の最適解近傍から探索を行うことができる。したがって、探索の繰り返し回数を減らして演算量を削減することができる。
【０１９５】
ステップＳ３００において、バッファ１０７は、各タップから入力された８つの信号に対して、それぞれシンボル速度の８倍の速度でサンプリングし、過去４０個分のサンプルデータを取り込む。取り込まれたサンプルデータは、Ｓ［ｎ］と表すことができる。ｎはサンプル番号を表し、４０以下の自然数である。
【０１９６】
次に、ステップＳ４００において、決定部１０６は、ステップＳ５００以下の各処理が何回行われたかをカウントするための変数Ｃｏｕｎｔに０を代入し、サブルーチンステップＳ５００へ進む。
【０１９７】
図８は、サブルーチンステップＳ５００（評価処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。まず、図８を参照しつつ、４相位相変調方式が用いられる場合における評価部１０１の動作について説明する。前述のように、送信時における信号点配置座標は、図２のように図示される。
【０１９８】
ステップＳ５１０において、評価部１０１は、バッファ１０７および情報記憶部１００からのデータを入力されて、次式（８）のような演算を行う。
【数８】

上式（８）のように、評価部１０１は、まず、サンプルデータに対して、情報記憶部１００に記憶されているタップ情報Ｔ［ｋ］［ｍ］を乗算する。この乗算は、図４に示されるような前述のフィルタ演算である。
【０１９９】
次に、ステップＳ５２０において、評価部１０１は、上記フィルタ演算における演算結果の絶対値を生成する。この絶対値は、信号点の原点からの距離に相当する。評価部１０１は、生成された絶対値から、一定振幅に相当する１との二乗誤差（差の二乗）を求める。評価部１０１は、その総和を評価値として、評価処理を終了する。当該評価値は、Ｐ［ｋ］と表すことができる。ｋは、前述のように、タップ情報番号を表す。
【０２００】
このように、評価部１０１は、４相位相変調方式による変調信号の振幅値が一定であることを利用して、サンプルデータの振幅値が一定の振幅値からどの程度ずれているかを、評価値として算出する。算出された評価値は、１６個のタップ情報に対応して、それぞれ算出される。したがって、評価部１０１は、１６個の評価値を得ることができる。
【０２０１】
次に、図８を参照しつつ、８相位相変調方式が用いられる場合における評価部１０１の動作について説明する。前述のように、送信時における信号点配置座標は、図３のように図示される。
【０２０２】
ステップＳ５１０において、評価部１０１は、バッファ１０７および情報記憶部１００からのデータが入力されて、次式（９）のような演算を行う。なお、式中のＲｅａｌは実数成分の抽出を意味し、Ｉｍａｇは虚数成分の抽出を意味するものとする。
【数９】

【０２０３】
上式（９）のように、評価部１０１は、Ｓ［ｎ］および情報記憶部１００に記憶されているタップ情報から、図４に示されるような前述のフィルタ演算を行い、演算値を生成する。
【０２０４】
ステップＳ５２０において、評価部１０１は、生成された演算値における実数部および虚数部の絶対値が、８相位相変調の第１象現における２点の信号点配置座標ｃｏｓ（π／８）＋ｉ×ｓｉｎ（π／８）およびｓｉｎ（π／８）＋ｉ×ｃｏｓ（π／８）の実数部および虚数部に対して、どのくらいの誤差を生じているかを、それぞれ算出する。
【０２０５】
すなわち、上式（９）におけるＩ１［ｋ］［ｎ］は、フィルタ演算の演算結果における実数部の絶対値と、信号点配置座標ｃｏｓ（π／８）＋ｉ×ｓｉｎ（π／８）における実数部との２乗誤差を表している。また、Ｑ２［ｋ］［ｎ］は、前述の演算結果における虚数部の絶対値と同信号点の虚数部との２乗誤差を表している。
【０２０６】
同様に、Ｉ２［ｋ］［ｎ］およびＱ１［ｋ］［ｎ］は、フィルタ演算の演算結果における実数部および虚数部の絶対値と、信号点配置座標ｓｉｎ（π／８）＋ｉ×ｃｏｓ（π／８）の実数部および虚数部との２乗誤差をそれぞれ表している。
【０２０７】
Ｐ［ｋ］は、上述のように算出された２乗誤差を実数部および虚数部のそれぞれにおいて乗算し、その結果を加算した評価値である。以上のような評価部１０１の動作は、１６個のタップ情報に対してそれぞれ行われ、評価処理を終了する。
【０２０８】
ところで、上述したように、８相位相変調方式が用いられる場合において、評価部１０１の動作は、４相位相変調方式が用いられる場合の動作とは異なる。しかし、これらの場合において、評価部１０１の動作は、同じであってもよい。すなわち、評価部１０１は、８相位相変調方式による変調信号の振幅が、一定の振幅であることを利用して、サンプルデータの振幅値が一定の振幅値からどのくらいずれているかを、評価値として算出してもよい。
【０２０９】
また、４相位相変調方式が用いられる場合において、評価部１０１の動作は、８相位相変調方式が用いられる場合の動作とは異なる。しかし、これらの場合において、評価部１０１の動作は、同じであってもよい。ただし、図２に示されるように、４相位相変調の第１象現における信号点は、１点しかない。その信号点配置座標は、ｓｉｎ（π／４）＋ｉ×ｃｏｓ（π／４）である。
【０２１０】
以上のような評価部１０１における上式（９）の演算は、ｋの値を１から１６まで順次変化させて１つずつ行う必要はない。なぜなら、それらは互いに無関係だからである。したがって、Ｐ［１］からＰ［１６］までの演算は、並列に演算することができる。上述のように、従来のＬＭＳないしＲＬＳアルゴリズムを用いる場合では、このような並列演算を行うことは基本的にできない。
【０２１１】
図９は、評価部１０１における上述のような並列演算を可能にする構成を示したブロック図である。図９を参照すると、評価部１０１へ入力される２つの信号は、評価部１０１に含まれるＰ［１］からＰ［１６］までの演算ブロックへそれぞれ入力される。各演算ブロックは、入力されたデータを用いて対応するＰ［１］からＰ［１６］までの評価値のいずれかを算出し、出力する。出力された信号は、全てがまとめられて評価部１０１から出力される。このような構成によれば、評価部１０１は、順次に演算する場合と比較して、１６倍の速度で演算することができる。
【０２１２】
以上のようにして評価処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ６００の処理を開始する。
【０２１３】
図１０は、サブルーチンステップＳ６００（選別処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１０を参照すると、ステップＳ６１０において、選別部１０２は、算出された評価値が小さいもの（評価が高いもの）から順番に並ぶように、当該評価値に対応する１６個のタップ情報をソートする。
【０２１４】
次に、ステップＳ６２０において、選別部１０２は、ソートされた１６個のタップ情報のうち、評価値が小さい（評価が高い）上位４個のタップ情報を選択する。選別部１０２は、選択された４個のタップ情報を一時的に保存し、選択処理を終了する。もちろん、選択されるタップ情報は、４個に限られないが、本実施形態の応用例においては、４個とする。
【０２１５】
以上のようにして選別処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ７００の処理を開始する。
【０２１６】
図１１は、サブルーチンステップＳ７００（複製処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１１を参照すると、ステップＳ７１０において、複製部１０３は、選別部１０２によって選択された４個のタップ情報から任意のタップ情報を選択する。次に、複製部１０３は、選択されたタップ情報をコピーして、新しいタップ情報を生成し、当該タップ情報を情報記憶部１００へ記憶させる（ステップＳ７２０）。
【０２１７】
ステップＳ７３０において、複製部１０３は、タップ情報が必要数（ここでは４個とする）に達したかを判断する。生成されたタップ情報が４個に達しない場合、処理は、ステップＳ７１０へ戻る。生成されたタップ情報が４個に達した場合、選別処理は終了する。
【０２１８】
以上のようにして選別処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ８００の処理を開始する。
【０２１９】
図１２は、サブルーチンステップＳ８００（交換処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１２を参照すると、ステップＳ８１０において、交換部１０４は、選別部１０２によって選択された４個のタップ情報のうち、その評価値が１位のタップ情報と３位のタップ情報とを、２位のタップ情報と４位のタップ情報とを、３位のタップ情報と２位のタップ情報とを、４位のタップ情報と１位のタップ情報とをそれぞれ組み合わせる。さらに、交換部１０４は、組み合わせられた４組のタップ情報から、１組を選択する。
【０２２０】
次に、交換部１０４は、１つまたは複数のタップ番号ｍをランダムに選ぶ（ステップＳ８２０）。交換部１０４は、ランダムに選ばれたタップ番号のタップ係数値を、組み合わせられたタップ情報同士で交換して、新しい１組のタップ情報をそれぞれ生成する。交換部１０４は、新しく生成された１組２個のタップ情報を、情報記憶部１００に記憶させる（ステップＳ８３０）。
【０２２１】
なお、ステップＳ８３０において交換されるタップ係数値は、その実数成分と虚数成分とが同時に交換されてもよいし、どちらか一方の成分同士が交換されてもよい。どちらか一方の成分同士が交換される場合には、交換部１０４が動作する毎に交互に実数成分と虚数成分とが選ばれて交換されることが好ましい。このように構成すれば、各成分毎に解の収束速度を速めることができる。
【０２２２】
ステップＳ８４０において、交換部１０４は、タップ情報が必要数（ここでは４組８個とする）に達したかを判断する。生成されたタップ情報が４組８個に達しない場合、当該処理はステップＳ８１０へ戻る。生成されたタップ情報が４組８個に達した場合、交換処理は終了する。
【０２２３】
以上のようにして交換処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ９００の処理を開始する。
【０２２４】
図１３は、サブルーチンステップＳ９００（変更処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。図１３を参照すると、ステップＳ９１０において、変更部１０５は、乱数範囲を所定の範囲、ここでは範囲Ａ（−０．１〜０．１、−０．１ｉ〜０．１ｉ）に設定する。
【０２２５】
ステップＳ９２０において、変更部１０５は、最適解近傍に解が収束しつつある場合であるか否かを判断する。具体的には、変更部１０５は、選別部１０２によって選択された４個のタップ情報の中での最高評価値を求め、最高評価値が４以上のときには、未だ最適解近傍に解が収束しつつある場合ではないと判断して、ステップＳ９４０へジャンプする。また、変更部１０５は、最高評価値が４未満のときには、最適解近傍に解が収束しつつある場合であると判断して、ステップＳ９３０へ進む。
【０２２６】
ステップＳ９３０において、変更部１０５は、乱数範囲を狭く設定する。具体的には、変更部１０５は、乱数範囲を範囲Ｂ（−０．０５〜０．０５、−０．０５ｉ〜０．０５ｉ）に設定する。
【０２２７】
ステップＳ９４０において、変更部１０５は、選別部１０２によって選択された４個のタップ情報から任意のタップ情報を選択する。次に、変更部１０５は、１つまたは複数のタップ番号ｍをランダムに求める（ステップＳ９５０）。
【０２２８】
ステップＳ９６０において、変更部１０５は、設定された乱数範囲内で、変更値をランダムに発生させる。また、変更部１０５は、当該変更値の実数成分または虚数成分のいずれか一方を０にしてもよい。いずれか一方を０にする場合、変更部１０５は、動作毎に実数成分と虚数成分とを交互に選んで０にすることが好ましい。
【０２２９】
ステップＳ９７０において、変更部１０５は、上記のように求められたタップ番号ｍに対応するタップ係数値に対して、ランダムに発生させられた変更値を加算し、加算された値を新たなタップ係数値とする。変更部１０５は、このようにして生成された新しい４個のタップ情報を情報記憶部１００に記憶させる。
【０２３０】
ステップＳ９８０において、変更部１０５は、タップ情報が必要数（ここでは４個とする）に達したかを判断する。生成されたタップ情報が４個に達しない場合、処理はステップＳ９４０へ戻る。生成されたタップ情報が４個に達した場合、変更処理は終了する。
【０２３１】
また、以上のような動作に替えて、変更部１０５は、次のような動作を行ってもよい。ステップＳ９２０において、変更部１０５は、最適解近傍に解が収束しつつある場合であるか否かを判断する際に、情報記憶部１００、評価部１０１、選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４および変更部１０５における各動作の通算繰り返し回数を用いる。具体的には、変更部１０５は、各動作の通算繰り返し回数が３２回以上の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合であると判断し、３２回未満の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合でないと判断する。このような動作において、変更部１０５は、最高評価値を算出する必要がない。したがって、変更部１０５は簡易な構成になる。
【０２３２】
以上のようにして評価処理が終了した後、重み付け制御部５は、ステップＳ６００の処理を開始する。
【０２３３】
ここで、図６において、サブルーチンステップＳ７００〜Ｓ９００は、順次に実行されるように説明した。しかし、これらの処理は、同時に並列処理されてもよい。図５に示すように、複製部１０３と、交換部１０４と、変更部１０５とは、並列処理が可能なように構成されている。したがって、これらが並列処理するように動作すれば、順次に処理するように動作する場合よりも高速に演算することができる。
【０２３４】
ステップＳ１０００において、決定部１０６は、前述の変数Ｃｏｕｎｔを１だけインクリメントする。さらに、ステップＳ１１００において、決定部１０６は、変数Ｃｏｕｎｔが４に達したかを判断する。４に達していなければ、処理はステップＳ５００へ戻る。４に達していれば、処理はステップＳ１２００へ進む。
【０２３５】
ステップＳ１２００において、決定部１０６は、前述のように選別部１０２に一時的に保存されている４つのタップ情報から評価値が２位のタップ情報を取り出す。取り出されたタップ情報は、重み付け用タップ情報として、上述の重み付け部４へ入力される。
【０２３６】
ここで、評価値が２位のタップ情報が取り出される理由は、１位のタップ情報の評価値が雑音によって誤って高められた可能性があり、そのような可能性が大きい場合には、２位の評価値のほうが１位の評価値よりも、正確であると考えられるからである。
【０２３７】
しかし、１位のタップ情報の評価値が雑音によって誤って高められた可能性が小さい場合には、決定部１０６は、評価値が１位のタップ情報を重み付け用タップ情報として出力するのが好ましい。
【０２３８】
ステップＳ１３００において、バッファ１０７は、受信信号の有無を検知する。受信信号があれば、処理はステップＳ３００へ戻る。受信信号がなければ、処理は終了する。
【０２３９】
（第２の実施形態の応用例）
本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第１の実施形態を応用したアダプティブフィルタと同様に、図２６に示すように構成される。ただし、８個のタップ７１〜７８は、等しい所定の時間間隔に設定されている。したがって、第１の実施形態を応用したアダプティブフィルタと共通の動作を行う場合の説明を省略し、相違する動作を行う場合を中心に説明する。
【０２４０】
第１の実施形態の応用例と同様に、本実施形態の応用例においても、タップ情報は、１６個が設けられる。１つのタップ情報は、４つのタップ係数値を含む。このようなタップ情報は、Ｔ［ｋ］［ｍ］と表すことができる。ｋはタップ情報番号を表し、１６以下の自然数である。また、ｍはタップ番号を表し、４以下の自然数である。
【０２４１】
ただし、タップは８つあるので、評価の際の演算時および重み付け時には、１つのタップ情報に含まれる４つのタップ係数値の他に、さらに４つのタップ係数値が必要である。そこで、図１５に示すように、演算時および重み付け時には、タップ番号が１〜４のタップ係数値の共役複素数値を算出して、これらをタップ番号が８〜５のタップ係数値とする。
【０２４２】
したがって、１つのタップ情報は、４つのタップ係数値のみを含むが、演算時および重み付け時には、１つのタップ情報は、８つのタップ係数値を含むものとして取り扱われる。よって、評価の際の演算時および重み付け時には、タップ情報Ｔ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、８以下の自然数であるものとして取り扱う。
【０２４３】
このように、タップ番号が１〜４のタップ係数値の共役複素数値を、タップ番号が８〜５のタップ係数値とすることができるのは、タップが互いに対称な位置にあるからである。
【０２４４】
例えば、全タップの全時間間隔のちょうど中間の時刻を原点とするとき、原点を結んで対称な時刻に設けられたタップ同士は、原点位置からみると等しい時間間隔にある。これらのタップにおいて受信される信号は、原点からみれば、同じ量だけ位相が遅れ、あるいは進む。したがって、これらの信号は、共役複素の関係にある。この共役複素関係は、これらのタップに対応するタップ係数値にも同様にみられる。
【０２４５】
よって、以上のようなタップ情報の構成によれば、タップ情報に含まれるタップ係数値は、タップの実際の数の半分にすることができる。このような構成は、探索における解への収束速度を速くして、精度を向上させることに役立つ。
【０２４６】
すなわち、後述のように、交換部１０４および変更部１０５における解への収束時間は、タップ係数値の数に従って長くなる。したがって、タップ係数値の数が少ないほど、解への収束速度が速くなる。また、短い時間内に解を探索しなければならない本実施形態の応用例のような場合には、解の精度を向上させることができる。
【０２４７】
次に、図６を参照しつつ、重み付け制御部５の動作について説明する。ステップＳ１００〜Ｓ７００における動作は、第１の実施形態の応用例における動作と同様である。ただし、評価処理の際の演算においては、前述のように、タップ番号が１〜４のタップ係数値の共役複素数値を算出して、これらをタップ番号が８〜５のタップ係数値とする。
【０２４８】
次に、サブルーチンステップＳ８００において、交換部１０４は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行う。また、このような動作に替えて、本実施形態の応用例においては、交換部１０４は、次のような動作を行ってもよい。
【０２４９】
図１６を参照しつつ、サブルーチンステップＳ８００における交換処理について、説明する。ステップＳ８５０において、交換部１０４は、変数Ｊの初期値を１に設定する。次に、交換部１０４は、選別部１０２によって選択されたタップ情報のうち、その評価値がＪ位のタップ情報以外のタップ情報をランダムに選択する（ステップＳ８６０）。
【０２５０】
ステップＳ８７０において、交換部１０４は、評価値がＪ位のタップ情報と、ランダムに選択されたその他のタップ情報との２つを１組とする。さらに、交換部１０４は、当該１組のタップ情報それぞれに含まれるタップ番号Ｊのタップ係数値同士を交換して、新しい１組のタップ情報を生成する。新しく生成されたタップ情報は、情報記憶部１００に記憶される。
【０２５１】
次に、交換部１０４は、Ｊの値を１だけインクリメントする（ステップＳ８８０）。ステップＳ８９０において、交換部１０４は、Ｊの値が４を超えているか否かを判断する。Ｊの値が４以下であれば、処理はステップＳ８６０へ戻る。Ｊの値が４を超えていれば、交換処理は終了する。
【０２５２】
図１７は、上記のような交換部１０４の動作を示した模式図である。図１７において、「？」の記号は、１組のタップ情報において、互いの評価順位が異なるように、ランダムに選択されたタップ情報の評価順位を表している。矢印の記号は、タップ係数値を交換する動作を表している。図１７に示されるような動作を経て、交換部１０４は、新しく生成された４組８個のタップ情報を、情報記憶部１００に記憶させる。
【０２５３】
なお、上述したように、本実施形態の応用例において、１つのタップ情報は、４つのタップ係数値のみを含む。したがって、上記のような交換部１０４の動作によれば、１つのタップ情報が８つのタップ係数値を含む場合に比べて、交換対象は半分ですむ。したがって、交換部１０４は、速い速度で解へ収束するような演算を行うことができる。
【０２５４】
変更部１０５は、第１の実施形態の応用例における場合と同様な動作を行う。なお、本実施形態の応用例において、１つのタップ情報は、４つのタップ係数値のみを含む。したがって、交換部１０４の動作と同様に、変更部１０５の動作は、１つのタップ情報が８つのタップ係数値を含む場合に比べて、速い速度で解へ収束するような演算を行うことができる。
【０２５５】
決定部１０６は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行うので、説明を省略する。
【０２５６】
（第３の実施形態の応用例）
次に、第３の実施形態を応用したアダプティブフィルタの動作について説明する。本実施形態を応用したアダプティブフィルタの構成は、１６個のタップを有するほかは、第１および第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタの構成とほぼ同様である。
【０２５７】
詳細に説明すれば、本アダプティブフィルタは、図２６のようなアダプティブフィルタとは一部分が異なり、１６個の信号に対してそれぞれ一定の重み付けを行う構成である。また、本アダプティブフィルタは、１６個のタップと、Ａ／Ｄ変換器とを含む。本実施形態の応用例においても、タップ情報は、１６個が設けられるが、１つのタップ情報は、８個のタップ係数値を含む。
【０２５８】
ただし、タップは１６個あるので、評価の際の演算時および重み付け時には、１つのタップ情報に含まれる８つのタップ係数値の他に、さらに８つのタップ係数値が必要である。そこで、第２の実施形態の応用例の場合と同様に、演算時および重み付け時には、タップ番号が１〜８のタップ係数値の共役複素数値を算出して、これらをタップ番号が１６〜９のタップ係数値とする。
【０２５９】
したがって、１つのタップ情報は、８つのタップ係数値のみを含むが、演算時および重み付け時には、１つのタップ情報は、１６個のタップ係数値を含むものとして取り扱われる。よって、評価の際の演算時および重み付け時には、タップ情報Ｔ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、１６以下の自然数であるものとして取り扱う。
【０２６０】
このように、タップ番号が１〜８のタップ係数値の共役複素数値を、タップ番号が１６〜９のタップ係数値とすることができるのは、前述の８タップアダプティブフィルタの場合と同様に、、タップが原点をはさんで互いに対称な位置にあるからである。
【０２６１】
よって、以上のようなタップ情報の構成によれば、タップ情報に含まれるタップ係数値は、タップの実際の数の半分になる。このような構成は、第２の実施形態の応用例における場合と同様に、探索における解への収束速度を速くして、精度を向上させることに役立つ。
【０２６２】
本実施形態を応用したアダプティブフィルタの選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４、変更部１０５および決定部１０６の動作は、第１の実施形態を応用したアダプティブフィルタにおける動作と同様であるので、説明を省略する。但し、評価の際の演算時には、タップ情報Ｔ［ｋ］［ｍ］におけるｍは、１６以下の自然数であるものとして取り扱われる。したがって、本実施形態の応用例におけるフィルタ演算は、１６個の信号について行われる点で第１の実施形態の応用例とは異なる。
【０２６３】
（第５の実施形態の応用例）
本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第１の実施形態を応用したアダプティブフィルタと同様に、図２６に示すように構成される。ただし、本実施形態の応用例は、タップ情報の構成が他の実施形態の応用例とは異なる。したがって、第１の実施形態を応用したアダプティブフィルタと共通の動作を行う場合の説明を省略し、相違する動作を行う場合を中心に説明する。
【０２６４】
第１の実施形態の応用例と同様に、本実施形態の応用例においても、タップ情報は、１６個が設けられる。１つのタップ情報は、８つのタップ係数値と１つの回転子Ｒとを含む。したがって、タップ情報は９つの要素を含み、順に、Ｔ［ｋ］［１］、Ｔ［ｋ］［２］、…Ｔ［ｋ］［８］、Ｒ［ｋ］と表すことができる。ｋは、タップ情報番号を表し、１６以下の自然数である。また、タップ情報に含まれる９つの要素には、順に１〜９の要素番号が付せられる。
【０２６５】
次に、図６を参照しつつ、重み付け制御部５の動作について説明する。ステップＳ１００〜Ｓ４００における動作は、第１の実施形態の応用例における動作と同様である。サブルーチンステップＳ５００において、評価部１０１は、以下のような動作を行う。
【０２６６】
図８を参照しつつ、８相位相変調方式が用いられる場合における評価部１０１の動作について説明する。前述のように、送信時における信号点配置座標は、図３のように図示される。
【０２６７】
ステップＳ５１０において、評価部１０１は、バッファ１０７および情報記憶部１００からのデータを入力されて、次式（１０）のような演算を行う。なお、式中のＲｅａｌは実数成分の抽出を意味し、Ｉｍａｇは虚数成分の抽出を意味するものとする。
【数１０】

【０２６８】
上式（１０）のように、評価部１０１は、サンプルデータおよび情報記憶部１００に記憶されているタップ情報から、図４に示されるような前述のフィルタ演算を行い、さらに回転子を乗算して演算値を生成する。ステップＳ５２０において、評価部１０１は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行う。
【０２６９】
次に、サブルーチンステップＳ６００およびＳ７００における重み付け制御部５の動作は、第１の実施形態の応用例における動作と同様である。サブルーチンステップＳ８００において、交換部１０４は、以下のような動作を行う。なお、図１２および図１３におけるタップ番号ｍは、要素番号と読み替えるものとする。
【０２７０】
図１２を参照すると、ステップＳ８１０において、交換部１０４は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行う。次に、交換部１０４は、１つまたは複数の要素番号をランダムに選ぶ（ステップＳ８２０）。交換部１０４は、ランダムに選ばれた要素番号のタップ係数値または回転子を、組み合わせられたタップ情報同士で交換して、新しい１組のタップ情報をそれぞれ生成する。交換部１０４は、新しく生成された１組２個のタップ情報を、情報記憶部１００に記憶させる（ステップＳ８３０）。
【０２７１】
ステップＳ８４０において、交換部１０４は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行う。以上のようにして交換処理が終了した後、重み付け制御部５は、サブルーチンステップＳ９００の処理を開始する。
【０２７２】
図１３を参照すると、ステップＳ９１０〜ステップＳ９４０において、変更部１０５は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行う。ステップＳ９５０において、変更部１０５は、１つまたは複数の要素番号をランダムに求める。
【０２７３】
ステップＳ９６０において、変更部１０５は、設定された乱数範囲内で、変更値をランダムに発生させる。ステップＳ９７０において、変更部１０５は、上記のように求められた要素番号に対応するタップ係数値に対して、ランダムに発生させられた変更値を加算し、加算された値を新たなタップ係数値とする。ただし、上記のように求められた要素番号が９であるとき、すなわち回転子であるときには、ランダムに発生させられた変更値をさらに２で割ってから加算し、加算された値を新たな回転子とする。変更部１０５は、このようにして生成された新しい４個のタップ情報を情報記憶部１００に記憶させる。ステップＳ９８０において、変更部１０５は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行う。
【０２７４】
また、以上のような動作に替えて、変更部１０５は、第１の実施形態の応用例における動作と同様に、次のような動作を行ってもよい。ステップＳ９２０において、変更部１０５は、最適解近傍に解が収束しつつある場合であるか否かを判断する際に、情報記憶部１００、評価部１０１、選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４および変更部１０５における各動作の通算繰り返し回数を用いる。具体的には、変更部１０５は、各動作の通算繰り返し回数が３２回以上の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合であると判断し、３２回未満の場合には、最適解近傍に解が収束しつつある場合でないと判断する。このような動作においては、変更部１０５は、最高評価値を算出する必要がないので、簡易な構成にすることができる。
【０２７５】
次に、図６を参照すると、ステップＳ１０００およびステップＳ１１００において、決定部１０６は、第１の実施形態の応用例における動作と同様の動作を行うので、説明を省略する。
【０２７６】
ステップＳ１２００において、決定部１０６は、前述のように選別部１０２に一時的に保存されている４つのタップ情報から評価値が２位のタップ情報を取り出す。取り出されたタップ情報は、８つのタップ係数値と１つの回転子Ｒとを含む。決定部１０６は、これら８つのタップ係数値に対して回転子をそれぞれ乗算する。決定部１０６は、これらの乗算された値を重み付け用タップ情報として、上述の重み付け部４へ入力する。
【０２７７】
このように、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、タップ情報に回転子Ｒを含む。この回転子Ｒを乗算することによって、図示されない復調部は、位相回転の調整を行う必要がなくなる。また、タップ情報に回転子Ｒが含まれることにより、８つのタップ係数値は、位相回転に関する拘束条件を付されることになる。したがって、当該拘束条件を付された８つのタップ係数値は、条件が付されない場合よりも精度の高い重み付けを行うことができる。
【０２７８】
（第６の実施形態の応用例）
本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第１および第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタの構成および動作に、トレーニングを行う構成および動作が付加される。したがって、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第１および第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタとほぼ同様の構成および動作を行うが、一定期間のトレーニングを行う点が他と異なる。このトレーニング期間において、送信される信号はトレーニング用の信号と同じである。以下では、図６を参照しつつ、動作の共通点に関する説明を省略し、相違点について説明する。
【０２７９】
図６において、本実施形態を応用したアダプティブフィルタのステップＳ４００までの動作は、第１および第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタにおける動作と同様である。本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、受信開始後の一定期間中、典型的には、最初の１６シンボル分を受信する期間中、トレーニングを行う。
【０２８０】
サブルーチンステップＳ５００において、トレーニングを行う評価部１０１は、第１および第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタにおける動作とは、異なる動作を行う。図２０は、本実施形態の応用例におけるサブルーチンステップＳ５００の詳細な動作を示したフローチャートである。
【０２８１】
図２０を参照すると、評価部１０１は、ステップＳ５３０において、タップ情報およびサンプルデータから前述のようなフィルタ演算をおこなって演算値を生成する。次に、ステップＳ５４０において、評価部１０１は、生成された演算値とトレーニングデータとの２乗誤差を求め、その総和をタップ情報の評価値とする。このような演算は、次式（１１）のように表すことができる。なお、式中のＲｅａｌは実数成分、Ｉｍａｇは虚数成分の抽出を意味する。
【数１１】

【０２８２】
上式（１１）において、Ｄ［ｎ］は、既知のトレーニングデータを表す。ｎは、サンプル番号を表す。この既知のトレーニングデータは、予め定められていれば、０と１とが繰り返されたデータでもよいし、１６シンボル全てが異なるデータであってもよい。送信される信号も、この既知のトレーニングデータを含む。
【０２８３】
上式（１１）のように、評価部１０１は、図４に示されるようなサンプルデータおよび情報記憶部１００に記憶されているタップ情報のフィルタ演算を行う。評価部１０１は、この演算結果と既知のトレーニングデータＤ［ｎ］との二乗誤差（差の二乗）を実数成分、虚数成分毎に求めて加算する。評価値Ｐ［ｋ］は、その加算された値である。
【０２８４】
算出された評価値は、１６個のタップ情報に対応して、それぞれ算出される。したがって、本実施形態の応用例における評価部１０１は、第１および第２の実施形態の応用例の場合と同様に、１６個の評価値を得ることができる。
【０２８５】
次に、サブルーチンステップＳ６００からステップＳ１２００までの本実施形態を応用したアダプティブフィルタの選別部１０２、複製部１０３、交換部１０４、変更部１０５および決定部１０６の動作は、第１の実施形態を応用したアダプティブフィルタにおける動作と同様であるので、説明を省略する。また、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、ステップＳ１３００の動作が省略される。
【０２８６】
以上のようにして、バッファ１０７は、１６シンボル分のデータを取り込むには、４回の動作が必要となる。この４回の動作を終えると、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、トレーニング動作を終了する。
【０２８７】
トレーニング動作を終了するとそれ以降、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第１ないし第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタと全く同様の動作を行う。このように、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第１ないし第２の実施形態を応用したアダプティブフィルタに加えて、さらにトレーニング動作をすることが特徴である。
【０２８８】
また、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第３ないし第４の実施形態を応用したアダプティブフィルタに加えて、さらにトレーニング動作をするように構成してもよい。ただし、タップの数に応じて、タップ番号ｍは１から１６までの整数となる。
【０２８９】
さらに、本実施形態を応用したアダプティブフィルタは、第５の実施形態を応用したアダプティブフィルタに加えて、さらにトレーニング動作をするように構成してもよい。ただし、各フィルタ演算値には、回転子Ｒが乗算されなければならない。このような演算は、次式（１２）のように示される。
【数１２】

【０２９０】
上述のようなトレーニング動作は、予め定められたトレーニング用の信号点座標のみにサンプルデータの信号点を集めることができる。したがって、所望の信号を正確に分離することのできる精度の高いタップ係数値を求めることができる。
【０２９１】
以上のようないわゆる遺伝的アルゴリズムを用いる各実施形態を応用したアダプティブフィルタは、従来のＬＭＳアルゴリズムを用いる場合よりも、並列処理を行わない場合には、やや演算量が多くなるものの、解への収束速度が速い結果、精度の高いアダプティブ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの構成を示した模式図である。
【図２】４相位相変調における信号点配置座標を示す図である。
【図３】８相位相変調における信号点配置座標を示す図である。
【図４】アレー合成演算を行う構成を示した模式図である。
【図５】重み付け制御部５の詳細な構成を示した模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における重み付け制御部５の動作を示すフローチャートである。
【図７】初期ウェイト情報の一例を示す図である。
【図８】図６のサブルーチンステップＳ５００（評価処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。
【図９】評価部１０１において並列演算を可能にする構成を示したブロック図である。
【図１０】図６のサブルーチンステップＳ６００（選別処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。
【図１１】図６のサブルーチンステップＳ７００（複製処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。
【図１２】図６のサブルーチンステップＳ８００（交換処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。
【図１３】図６のサブルーチンステップＳ９００（変更処理）における詳細な処理を示したフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ素子の配列形状を示した模式図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態におけるウェイト情報の変換方法を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態において、図６のサブルーチンステップＳ８００（交換処理）の詳細な処理を示したフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態におけるウェイト情報の交換方法の一例を示す模式図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ素子の配列形状を示した模式図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ素子の配列形状を示した模式図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態におけるサブルーチンステップＳ５００（評価処理）の詳細な動作を示したフローチャートである。
【図２１】本発明のアルゴリズムを用いたアダプティブアレーアンテナにおける、解の収束速度を表したグラフである。
【図２２】従来におけるアダプティブアレーアンテナの構成を示したブロック図である。
【図２３】従来におけるＬＭＳアルゴリズムの演算を実現する構成を示したブロック図である。
【図２４】従来におけるＲＬＳアルゴリズムの演算を実現する構成を示したブロック図である。
【図２５】従来におけるＬＭＳアルゴリズムのアルゴリズムを用いたアダプティブアレーアンテナにおける、解の収束速度を表したグラフである。
【図２６】本発明の一実施形態に係るアダプティブアレーアンテナの構成をアダプティブフィルタに適用した場合の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
４ 重み付け部
５ 重み付け制御部
６ 加算器
１０ アレーアンテナ部
１１〜１８ アンテナ素子
２１〜２８ チューナ
３０〜３８ Ａ／Ｄ変換器
７１〜７８ タップ
１００ 情報記憶部
１０１ 評価部
１０２ 選別部
１０３ 複製部
１０４ 交換部
１０５ 変更部
１０６ 決定部
１０７ バッファ
１１１〜１１８ アンテナ素子
１１１’〜１１８’ アンテナ素子
４０１〜４０８ 乗算器
４１１〜４１８ 素子ウェイト部

Claims (13)

1. 受信信号に対して重み付けを行って指向性を変化させるアダプティブアレーアンテナであって、
   信号を受信する複数のアレーアンテナ素子と、
   複数の前記アレーアンテナ素子からの入力信号に重み付けを行うための複数の素子ウェイト値を含むウェイト情報を算出する重み付け制御部と、
   前記重み付け制御部から前記ウェイト情報が入力されて、複数の前記アレーアンテナ素子からの信号に対してそれぞれ重み付けを行う重み付け部と、
   前記重み付け部からの信号を全て合成する加算器とを備え、
   前記重み付け制御部は、
   複数の前記アレーアンテナ素子からの信号をサンプリングしたサンプルデータを記憶するバッファと、
   前記ウェイト情報の候補となる複数のウェイト情報について、前記サンプルデータと当該ウェイト情報とを前記アレーアンテナ素子に対応する要素ごとに乗算して合成するアレー合成演算をそれぞれ行い、それぞれの演算結果から当該ウェイト情報に対する評価値をそれぞれ算出する評価部と、
   前記評価値に対応するウェイト情報から２つ以上を選別する選別部と、
   前記選別部から送られた前記２つ以上のウェイト情報を、非線形操作により更新して出力する非線形処理部と、
   前記非線形処理部が更新したウェイト情報を記憶して、前記評価部へ入力する情報記憶部と、
   前記２つ以上選別されたウェイト情報に対応する評価値から所望の評価値に対応するウェイト情報を出力する決定部とを有し、
   前記ウェイト情報の候補となる複数のウェイト情報は、前記評価部が出力した対応する評価値に基づいて、ウェイト情報が選別され、さらに前記非線形処理部により非線形操作が行われたのち、再評価されることを所定の回数だけ繰り返して所定の初期ウェイト情報から更新されていき、所定の回数が終了すると、前記決定部によって前記所望の評価値に対応するウェイト情報のみが出力されることを特徴とする、アダプティブアレーアンテナ。
2. 前記非線形処理部は、（１）前記２つ以上選別されたウェイト情報に含まれる各素子ウェイト値の１つ以上を相互に交換して新たなウェイト情報を生成する交換部、（２）前記２つ以上選別された複数のウェイト情報に含まれる素子ウェイト値の１つ以上を乱数によって変更し、新たなウェイト情報を生成する変更部、（３）前記２つ以上選別されたウェイト情報をそのまま複製して新たなウェイト情報を生成する複製部、の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
3. 前記情報記憶部は、複数の異なる指向性を持つように予め定められた初期ウェイト情報を有し、当該初期ウェイト情報を受信信号が入力される前に前記評価部へ入力することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
4. 前記情報記憶部は、過去に受信信号を送信した複数の送信局毎に対応するウェイト情報を保存し、新たに送信局が変更される毎に保存したウェイト情報をロードして新たなウェイト情報とすることを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
5. 前記評価部は、前記アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の原点からの距離と、所定値との二乗誤差を求め、当該二乗誤差の値が小さいほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
6. 前記評価部は、前記アレー合成演算の結果から算出される信号点座標と、送信時における信号点配置座標との座標間距離を求め、当該距離が短いほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
7. 前記評価部は、予めトレーニングのための信号点座標を有し、前記アレー合成演算の結果から算出される信号点座標と、トレーニングのための信号点座標との座標間距離を求め、当該距離が短いほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
8. 前記評価部は、前記アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の実数成分および虚数成分をそれぞれ正とした信号点座標と、送信時において第１象現に存在する信号点配置座標との座標間距離を求め、当該距離が短いほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする、請求項６に記載のアダプティブアレーアンテナ。
9. 前記評価部は、送信時において第１象現に存在する信号点配置座標が複数存在する場合には、前記アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の実数成分の絶対値と、複数の前記信号点配置座標の実数成分との２乗誤差をそれぞれ求めてそれら全てを乗算し、前記アレー合成演算の結果から算出される信号点座標の虚数成分の絶対値と、複数の前記信号点配置座標の虚数成分との２乗誤差をそれぞれ求めてそれら全てを乗算し、これらの乗算された値同士を加算した値が小さいほど高い評価の評価値を算出することを特徴とする、請求項８に記載のアダプティブアレーアンテナ。
10. 前記評価部は、サンプル時刻が互いに異なる複数のサンプルデータ毎にアレー合成演算を行い、算出された複数の評価値を合計した値を評価値として算出することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
11. 前記決定部は、選別された複数のウェイト情報に対応する評価値の中で２番目に高い評価値に対応するウェイト情報を算出することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
12. 前記評価部は、前記ウェイト情報の候補となる複数のウェイト情報に対応する評価値をそれぞれ並列演算して算出することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。
13. 前記ウェイト情報は、前記アレーアンテナ素子に対応する複数の素子ウェイト値に加えて、複数の当該素子ウェイト値に対して位相回転に関する拘束条件を付す回転子を素子ウェイト値としてさらに含み、
    前記評価部が行うアレー合成演算は、前記サンプルデータと当該ウェイト情報とを前記アレーアンテナ素子に対応する要素ごとに乗算し、乗算された値のそれぞれに回転子を乗算して合成することを特徴とする、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナ。

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